李玉蓉

（勝利油田有限公司 地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 東營(yíng)257015）

容積法是國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)量計(jì)算的常用方法，同時(shí)也是新增區(qū)塊開(kāi)采之前儲(chǔ)量估算的最好方法。但是，容積法儲(chǔ)量計(jì)算中體積系數(shù)的微小差異將帶來(lái)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果的巨大差異。原油體積系數(shù)一般是在地下取樣或地面配樣獲得高壓物性資料求得［1］。然而，原油高壓物性取樣和分析需要具備一系列條件［2］。隨著勝利油區(qū)勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，老區(qū)老層系的油井已進(jìn)入高含水期，低孔低滲的砂礫巖體、濱淺湖相的灘壩砂體已成為勘探的主要對(duì)象。這些油藏儲(chǔ)層物性差、地層能量不足，無(wú)法滿足自噴或油流穩(wěn)定等限制條件，因此，體積系數(shù)的合理求取已成為制約儲(chǔ)量計(jì)算精度提高的一大難點(diǎn)。

配樣分析也需要對(duì)溶解氣油比這一表征地下流體特征的重要參數(shù)做出合理估計(jì)，通常配樣不一樣結(jié)果差別會(huì)很大。例如渤深6井奧陶系4 165.5～4 246m深度的油層，分別以氣油體積比152.1和551.6進(jìn)行配樣分析，得到地層原油體積系數(shù)分別為1.548和2.774。2003年該井區(qū)上報(bào)探明含油面積5.7km2，有效厚度92.8m，解釋孔隙度4%，解釋含油飽和度70%，平均地面油密度0.805g／cm3，運(yùn)用體積系數(shù)1.548和2.774分別計(jì)算出石油地質(zhì)儲(chǔ)量為7.70×106t和4.298×106t。兩次計(jì)算的儲(chǔ)量相差3.402×106t，相當(dāng)于79%，極大地影響了儲(chǔ)量計(jì)算精度。

因此，探索體積系數(shù)的合理求取方法對(duì)精確計(jì)算石油地質(zhì)儲(chǔ)量、合理評(píng)估石油資產(chǎn)具有重要意義。

1 現(xiàn)有的計(jì)算方法

體積系數(shù)的定義為：原油在地下的體積與其在地面脫氣后的體積之比。

式中：Boi為原始原油體積系數(shù)，無(wú)量綱；Vf為地層油的體積；Vs為Vf體積的地層油在地面脫氣后的體積；ρo為地面原油密度；ρ1為地層油的密度；ρg為溶解天然氣密度，數(shù)值上等于氣體相對(duì)密度的1‰；Rs為溶解氣油之體積比。

目前在缺乏高壓物性資料的情況下，勝利油區(qū)求取體積系數(shù)的方法主要有經(jīng)驗(yàn)公式法和類比法。

1.1 Standing等經(jīng)驗(yàn)公式

國(guó)際上常用經(jīng)驗(yàn)公式有Standing和Vazques－Beggs公式［3，4］，用于計(jì)算油藏不同地層壓力下的地層原油物性參數(shù)。關(guān)系式建立在地層原油原始體積系數(shù)主要與原始狀況下所溶解的天然氣量有關(guān)的基礎(chǔ)上，反映在原始溶解氣油比這一參數(shù)上。該方法為我們通過(guò)以往的高壓物性參數(shù)來(lái)進(jìn)行新井或老井地層流體數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)提供了思路，同時(shí)提供了多元回歸的思路。

但是，Standing公式是通過(guò)氣油比求泡點(diǎn)壓力下的體積系數(shù)，而氣油比這項(xiàng)參數(shù)通常也只有通過(guò)做高壓物性分析才能比較準(zhǔn)確地獲??；并且Standing公式并不適合勝利油區(qū)，誤差最高約為75%［5］。

Vazques－Beggs公式通過(guò)氣油比求體積系數(shù)。在求解體積系數(shù)時(shí)涉及到的一些參數(shù)不容易得到。鑒于體積系數(shù)與氣油比有較好的相關(guān)關(guān)系，基于勝利油區(qū)1 341口井的高壓物性分析數(shù)據(jù)考察了該公式的氣油比求解公式。運(yùn)用該公式求解氣油比與高壓物性分析氣油比相去甚遠(yuǎn)。運(yùn)用該模型重新回歸系數(shù)，結(jié)果也難以滿足精度要求。

因此Standing和Vazques－Beggs公式并不適合勝利油區(qū)體積系數(shù)的求取。該公式的運(yùn)用是有一定的范圍局限性的。

1.2 由氣油比求解體積系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式

在國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)公式探索中，體積系數(shù)的求解主要圍繞溶解氣油比展開(kāi)［5，6］，根據(jù)氣油比回歸體積系數(shù)。通過(guò)收集并整理勝利油區(qū)1965年至今1 341口井的高壓物性資料，經(jīng)過(guò)回歸發(fā)現(xiàn)無(wú)論是整個(gè)勝利油區(qū)，還是分凹陷的沾車凹陷、惠民凹陷、東營(yíng)凹陷，體積系數(shù)與氣油比均有非常好的線性相關(guān)關(guān)系［6］。

然而，氣油比與體積系數(shù)求取類似，主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，實(shí)驗(yàn)室PVT分析確定。因此氣油比的求取仍然是一大難題。通過(guò)別的經(jīng)驗(yàn)公式求取氣油比，再通過(guò)氣油比求體積系數(shù)的方法［7，8］只會(huì)增加體積系數(shù)的累積誤差，其結(jié)果并不優(yōu)于直接進(jìn)行體積系數(shù)多項(xiàng)式擬合的方法。

1.3 多項(xiàng)式擬合法求解體積系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式

通過(guò)對(duì)影響體積系數(shù)的因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)與體積系數(shù)相關(guān)并且在缺乏高壓物性分析資料的情況下通過(guò)試油、測(cè)試資料能比較準(zhǔn)確地測(cè)得的資料有：地面油密度、溫度、壓力、天然氣相對(duì)密度等。

將這幾個(gè)因素作為自變量進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，在上述1 341口井的高壓物性分析基礎(chǔ)上按油田或?qū)游贿M(jìn)行多項(xiàng)式擬合。最后得到的滿足精度要求并且回歸分析樣本點(diǎn)數(shù)量足夠反映體積系數(shù)變化規(guī)律的油田或?qū)游还絻H8個(gè)。這遠(yuǎn)不能滿足勝利油區(qū)69個(gè)油田多套含油層系儲(chǔ)量計(jì)算的需要。

1.4 類比法求解體積系數(shù)

在勝利油區(qū)缺乏高壓物性分析的情況下，求解體積系數(shù)用得比較多的一種方法為類比法。該方法通過(guò)類比鄰近區(qū)塊同層位或油藏埋深接近、油密度接近的井參考確定區(qū)塊體積系數(shù)。

該方法建立在定性分析的基礎(chǔ)上，主觀隨意性較大。此外，地層原油處于地層條件下，與地面原油有較大的差異，不同儲(chǔ)層以及同一儲(chǔ)層不同位置其物理性質(zhì)也各不相同，這就為類比工作帶來(lái)了難度。

2 基于成藏規(guī)律的同趨勢(shì)同殘差計(jì)算方法

地層原油處于地層的高溫、高壓條件下，且溶解有大量的氣體，因而與地面原油有較大的差異。從原因上分析，化學(xué)組成是烴類物質(zhì)復(fù)雜多變的內(nèi)因，高溫、高壓是烴類物質(zhì)物性變化的外因。正是由于儲(chǔ)層烴類的組成及所處溫度、壓力的差異，不同儲(chǔ)層以及同一儲(chǔ)層不同位置的烴類的物理性質(zhì)也不同。一般情況下，地下原油的體積受3個(gè)因素影響：溶解氣、熱膨脹和壓縮性，即溶解氣油比、油層溫度和油層壓力［9］。

在勝利油區(qū)濟(jì)陽(yáng)拗陷69個(gè)油田1 341口井的高壓物性資料和試油資料以及井位數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，分凹陷、分油田、分層位分析各因素間的相關(guān)關(guān)系［6］，在此基礎(chǔ)上提出了從地面油密度到體積系數(shù)的一系列變化過(guò)程模型圖（圖1）。其中地層油密度2即為實(shí)測(cè)地層油密度，正號(hào)與負(fù)號(hào)表示因素間相關(guān)性的性質(zhì)。

圖1中從地面油密度到體積系數(shù)經(jīng)歷了一系列此消彼長(zhǎng)的變化關(guān)系。這進(jìn)一步說(shuō)明，通過(guò)試油資料進(jìn)行多項(xiàng)式擬合常常求不準(zhǔn)地層油體積系數(shù)的原因所在。介于勝利油區(qū)通常為未飽和油藏，飽和壓力小于地層壓力，其差值（殘差）即反映了由油源、油品成熟度帶來(lái)的飽和度差異，從而造成氣油比和體積系數(shù)的巨大差異；此外，地層內(nèi)可溶解的溶解氣量的差別也是構(gòu)成殘差的一部分。而殘差部分的差異是無(wú)法量化的，只有通過(guò)殘差類比的方法來(lái)衡量?；诖嗽肀疚奶岢隽嘶谟蜌獬刹匾?guī)律［10－12］的同趨勢(shì)同殘差體積系數(shù)計(jì)算方法，其算法流程如圖2。

圖1 原油體積系數(shù)影響因素變化情況分析圖Fig.1 The changing model of influencing factors on the crude oil volume factor

圖2 基于成藏規(guī)律的同趨勢(shì)同殘差體積系數(shù)確定流程圖Fig.2 Flow chart to establish volume factor using the method of same trend and same residual dispersion on oil accumulation law

以凹陷公式為基礎(chǔ)，運(yùn)用該方法對(duì)隨機(jī)抽取的28個(gè)高壓物性樣品進(jìn)行檢驗(yàn)，誤差絕對(duì)值為0.001 41～0.126 98，平均為0.043 35；誤差相對(duì)值為0.11848%～9.7097%，平均為3.2833%（圖3）。

3 基于成藏規(guī)律的同趨勢(shì)同殘差法計(jì)算實(shí)例

圖3 新方法確定體積系數(shù)值與高壓物性分析值對(duì)比圖Fig.3 The contrast chart of volume factor values determined by the new method and by PVT analysis

羅家油田羅34塊位于沾化凹陷羅家斷裂鼻狀構(gòu)造帶。該塊于2008年上報(bào)羅32、羅34、羅古4、羅34－斜1、羅34－斜9共5個(gè)計(jì)算單元沙一段探明儲(chǔ)量。埋深1 590～1 748m，地面原油密度0.893～0.980g／cm3。在缺乏表征地層流體參數(shù)的情況下，針對(duì)該油田的多元回歸經(jīng)驗(yàn)公式并不能滿足儲(chǔ)量計(jì)算精度的需要；此外，由于各計(jì)算單元埋深和油性跨度均較大，類比法也很難滿足儲(chǔ)量計(jì)算精度的需要。

5個(gè)計(jì)算單元中僅羅古4區(qū)域內(nèi)羅古4井有高壓物性分析資料。該井油藏埋深1 723.5m，試油分析地面油密度為0.893g／cm3，高壓物性分析地面脫氣油密度為0.851 6g／cm3，體積系數(shù)為1.170 3。

應(yīng)用沾化凹陷地面油密度、深度與地層油體積系數(shù)關(guān)系回歸得到的經(jīng)驗(yàn)公式（相關(guān)系數(shù)為0.7），估計(jì)該井地層油體積系數(shù)為1.052，誤差為10.1%。該井與羅家油田羅家斷裂鼻狀構(gòu)造帶羅9井鄰近，沙一段高壓物性分析地層油體積系數(shù)為1.269 8，運(yùn)用沾化凹陷經(jīng)驗(yàn)公式估計(jì)值為1.098 7，殘差為0.171 1（1.269 8－1.098 7）。參考該井殘差值，將羅古4井經(jīng)驗(yàn)公式值進(jìn)行修正后得到該井地層油體積系數(shù)為1.223 1（1.052＋0.171 1），與實(shí)測(cè)值相比誤差為4.5%，極大地提高了體積系數(shù)求取精度，滿足儲(chǔ)量計(jì)算要求。此外，該井高壓物性分析地面脫氣油密度小于試油分析值，這說(shuō)明高壓物性分析地面脫氣油密度仍含氣，在此基礎(chǔ)上分析的氣油比和體積系數(shù)偏小。因此，該井地層油體積系數(shù)選值1.223 1是比較合理的。

運(yùn)用該方法可計(jì)算出其余4個(gè)單元的地層油體積系數(shù)，從而克服了在缺乏高壓物性資料情況下多元回歸公式計(jì)算誤差大，以及不同原油性質(zhì)下類比困難的缺點(diǎn)，提高了儲(chǔ)量計(jì)算精度。

4 結(jié)論

原油體積系數(shù)是儲(chǔ)量計(jì)算的重要參數(shù)，其微小變化都將帶來(lái)儲(chǔ)量計(jì)算結(jié)果的幾何級(jí)差異。隨著勝利油區(qū)勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，許多區(qū)塊已不能滿足高壓物性取樣和分析的條件，因此，原油體積系數(shù)的準(zhǔn)確求取已經(jīng)成為制約儲(chǔ)量計(jì)算精度的“瓶頸”。

在目前常用的多項(xiàng)式擬合法和類比法的基礎(chǔ)上，本文提出了基于成藏規(guī)律的同趨勢(shì)、同殘差法。該方法一方面通過(guò)回歸公式考慮油藏埋深、密度、溫度、壓力等因素對(duì)體積系數(shù)的影響，另一方面又通過(guò)類比考慮了不同地區(qū)、不同層位油源的不同及溶解氣量的不同所帶來(lái)的差異。

該方法為勝利油田及其他油田原油體積系數(shù)的求取提供了思路。方法的適用性要求油藏具有相似性，通過(guò)對(duì)影響因素的多元回歸能得到具有一定精度的回歸公式，然后通過(guò)殘差修正進(jìn)一步提高其精度。目前，該方法已在勝利油區(qū)近年來(lái)的油藏評(píng)價(jià)工作中得到廣泛使用，取得了較好的效果。

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