油气资源评价原理及方法

油气资源评价的特点~

油气资源评价是在现代技术条件下，运用多学科、多手段、多方面的资料成果和信息，在系统工程分析条件下，以油气地质研究内容为主线，对油气的过去、现在和将来状况的综合研究。
1) 资源评价是对地质学和油气地质学研究的高度综合。资源评价的研究对象是具体的地质单元或单元体系 ( 诸如盆地、含油气系统、区带、圈闭等) ，只有从油气生成、运移、聚集、保存和生储盖条件配套研究等分析出发，才能找到油气生成量、失效量、排聚量、保存量以及有效圈闭发育的一般规律。简单地说，若要研究这些基本的油气地质特点就必须从盆地形成、发展、演化以及存在现状出发，这些又是构造、地层、流体、温压热场和动力场研究的基本范畴，它几乎容纳了地质学和石油与天然气地质学的全部内容。因而，油气资源评价也有利于促进其他相关学科的发展。
2) 资源评价离不开各相关学科的共同支持。资源评价发展的规律性要求其本身必须在发展与应用过程中不断吸纳其他有关学科的理论精髓，通过在应用过程中的适应改造而最终成为自身组构的有机部分。资源评价技术目前已发展成为知识面广泛、多学科交叉渗透、实践与理论结合紧密的综合研究技术。以计算机技术为例，油气资源的准确评价得益于现代计算机技术的发展，而资源量计算又促进了地质建模与数学分析方法的改进，促进了人工智能、专家系统、仿真模拟以及条件模拟技术的高速发展。
3) 资源评价是勘探开发与决策规划之间联系的纽带和桥梁。资源评价是对石油勘探开发工作与成果的阶段性总结和归纳，综合反映了各个学科的研究水平、勘探开发进展和资源分布现状、规律与风险概率等，因此它同时也是评价对象进一步研究、工作计划安排、工作量测算、经济分析、整体可行性研究、勘探开发方案合理规划以及策略制订的参考标准。它在专业技术研究和系统决策规划之间起到了有效的沟通作用。
4) 资源评价本身是一套逻辑严密的思想方法体系，在石油与天然气地质学中起着不可忽视的积极作用。由于它具有及时性、针对性和评价结论的螺旋上升性，所以一直是指导油气勘探实践的有效依据，也是油气藏发现的重要方法和手段，各国均把资源评价工作放在了重要位置。

（一）方法应用现状
在国内外油气资源评价中，曾采用过多种评价方法计算资源量，总体上可归为成因法、统计法、类比法三大类50余种方法。在国外由于各部门职能不同，因此采用的评价方法也各有侧重和差异。如美国联邦地质调查局（USGS）代表政府职能，负责美国各含油气盆地，乃至全球的资源评价工作，选择的方法主要为统计法和特尔菲法。国外石油公司为各公司经济利益和决策勘探部署服务，所采用的资源评价方法主要是类比法，其次为统计法。评价对象是以招标区块和目标区为主，重点计算可采资源量和可采储量。中国油气资源评价工作，在1994年以前曾代表政府和企业双重职能做全国性资源评价工作：采用的资源评价方法以成因法为主，其次为统计法和类比法。2000年以后随着各石油公司经营体制的变化及国际交流的需要，油气资源评价方法则广泛采用类比法和统计法。但无论国内、国外，过去采用的资源评价方法均比较单一，各有应用侧重点，未能形成配套的油气资源评价方法体系。
（二）采用的评价方法
按照《常规油气资源评价实施方案》规定，在类比法、统计法和成因法三大类几十种方法中，选择应用了15种评价方法：
（1）成因法：包括盆地模拟法、氯仿沥青“A”法、产烃率法、生物气模拟法；
（2）类比法：包括体积丰度类比法、面积丰度类比法、有效储层预测法、多种地质因素分析法；
（3）统计法：包括油田规模序列法、广义帕莱托分布法、发现过程模型法、地质模型—统计模型综合法。
根据评价盆地的勘探程度和地质特点选择适用的评价方法。其中，中—高勘探程度盆地以统计法、成因法（盆地模拟）为主，兼类比法；中等勘探程度的盆地可以同时采用统计法、类比法和成因法；低勘探程度盆地以类比法为主，兼成因法。类比法的使用必须建立在精细的刻度区解剖研究基础之上，通过细分评价单元，与地质背景和成藏条件最相近的刻度区建立一一对应关系，确定评价区内诸如油气资源丰度等关键性的评价参数，最终计算出客观合理的油气资源量。方法的选用体现了多种方法的配套性、实用性和针对性。
评价过程中，中国石油天然气集团公司、中国石油化工集团公司、中国海洋石油总公司和延长油矿管理局在统一使用面积丰度类比法和盆地模拟法的基础上，在中高勘探程度盆地加强了统计法的应用，并突出了方法的组合和交叉使用，以达到相互验证的目的；广州海洋地质调查局、青岛海洋地质研究所、中国地质科学院地质力学研究所、成都理工大学和成都地质矿产研究所在其所承担的中低勘探程度盆地评价中，主要采用了类比法和成因法中的氯仿沥青“A”法、产烃率法和盆地模拟法；塔里木盆地资源评价课题组在中国石油和中国石化各自评价基础上，根据交叉评价的需要，采用类比法进行评价；渤海湾盆地资源评价课题组在中国石油、中国石化和中海石油各自评价的基础上，根据任务要求，分坳陷、凹陷进行了全渤海湾盆地油气资源的汇总，并对部分凹陷进行了评价。
各评价单位方法使用情况见表4-1。
（三）评价方法体系建立与应用
为满足不同勘探程度、不同评价单元（盆地、含油气系统）以及提供各类油气资源系列的要求，借鉴国外成熟应用的评价方法和国内广为应用的资源评价方法，归纳为三大类30余种资源评价方法，明确了各种方法的使用和方法配套组合应用效果，从而建立起适合中国地质特点的油气资源评价方法体系。
根据评价单元勘探程度、地质条件以及占有资料的多少，确立主打的资源评价方法和辅助方法，合理、配套、组合应用，将各种方法计算的资源量进行特尔菲加权处理，应用效果好。例如中—高勘探程度，采用盆地模拟法为主要方法与类比法、统计法组合应用；中—低勘探程度盆地，采用面积丰度类比法和成因法组合应用；大面积岩性油气藏分布区，则采用以有效储层预测法、饱和探井法为主，辅以面积资源丰度类比法和运聚单元法组合（表4-2）。
表4-1 新一轮全国油气资源评价方法使用情况


表4-2 不同类型及不同勘探程度盆地资源量计算方法


续表


（四）评价方法的发展
在本次油气资源评价中，类比法的应用，统计法中有效储层预测法的应用以及盆地模拟方法的应用都有新发展。在类比法中，以建立的各种类型刻度区样本点为基础，分构造单元、分层、分含油组合类比，解决了油气资源时空分布的预测问题，大大提高了评价区预测精度。有效储层预测法，解决了针对大面积岩性油气藏的资源预测问题。成因法中的盆地模拟技术，是中国广为应用的资源评价方法，在运聚史模块上，发展了量化的油气动态模拟，用大量刻度区的资料直接计算运聚系数，经统计分析建立预测模型，从中获取科学、客观的运聚系数取值标准和条件，从而提高盆地模拟法油气资源预测精度。

1.研究思路

应用承接盆地与目标区带研究的含油气系统理论，根据动态分析、重点解剖，理论与实践相结合，研究油气从生成到成藏的整个过程，力图提供更准确更可信的资源评价结果（图4-4-1）。

图4-4-1 油气资源评价研究流程图

模拟计算从地质埋藏史分析入手，进行地层回剥和岩石压实模拟，同时结合岩石物性的演化规律和物性间的相互关系，重建物性随地质时代的变迁、埋深的加大、地层温度的升高、烃源岩油气的生成、地层流体的运移演化过程。在这个演化过程中，由于岩石物性差异、流体运移速度差异、岩石孔隙和渗透率演化的差异、温度场的差异、断层活动、流体本身的性质等，会出现欠压实和超压现象，从而形成流体有选择性的流动，出现流体势的变化，它是油气运移和聚集动态过程的一个体现。因此，围绕流体势演化建立岩石模型、压实方程、温度场演化模型、生烃模型、三维三相流体运移方程等，模拟出不同地质时期不同地层超压、地层压力、温度，再来计算古今流体势，划分油气运聚单元，确定含油气系统边界。资源评价采用成因法，在盆地模拟基础上，通过对生排烃和运聚、保存条件的研究，估算油气资源量。

2.软件介绍

Platte River Association（美国）开发的Basin Mod 1D、2D、View、Flow、Risk等盆地模拟系列软件目前在国外应用极广，能将孔、渗、运、聚、热演化等的计算有机结合起来，另外，考虑了断层的渗透性，聚集模型能很好地模拟出油气聚集带，图形功能较强。本书主要采用Basin Mod 1D、2D、View（图4-4-2～图4-4-4）。

图4-4-2 盆地模拟过程图

图4-4-3 盆地模拟工作流程图

图4-4-4 二维盆地模拟计算流程图

3.生烃压力与排烃作用模拟方法

（1）生烃压力模拟

生烃压力是生烃史模拟中的一个关键概念。因为不同成分在密度上的差异，当干酪根降解为油、气及残余物时，其结果是孔隙压力明显增加，可引起油气的快速排出和岩石破碎；另一方面，这种生烃压力也可能影响后续沉积的流体流动/压实过程。

水、油、气的密度受温度及孔隙压力的影响。干酪根的密度取决于其组分，与其成熟度也有关。根据模型的物理处理，当干酪根转变为油气时，孔隙度将增加。

孔隙变化=降解的干酪根体积-残余物体积

假设残余物保持为固态，水及生成的油气占据新形成的孔隙。在这种新的孔隙中，油气水的压力近似地等于总的孔隙压力。如果孔隙压力超过破裂极限，那么物质（油、气、水）将从孔隙中及时排出，以使孔隙压力将不会超过破裂门限。孔隙度、温度、静岩压力及干酪根降解程度决定压力的大小。

在干酪根降解过程中，在∆t时间内，体积变化等于：

∆V=m_o/ρ_o+m_g/ρ_g+m_r/ρ_r–m_k/ρ_k （4-4-1）

式中：∆V为体积变化；m为质量；ρ为密度；下标o、g、r、k各指油、气、残余物、干酪根。

在计算中，密度为温度及孔隙压力的函数，干酪根的密度与成熟度有关，成熟度愈高，密度愈大。

式（4-4-1）可写成：

∆V=（V_o/ρ_o+V_g/ρ_g+V_r/ρ_r）∆t–(V_o+V_g+V_r)/ρ_k∆t （4-4-2）

式中：V指生成油气水的速率；∆t为时间段。

新的孔隙由下式计算：

φ=φ_old+∆φ （4-4-3）

式中φ_old为生烃前孔隙；∆φ为由于生烃而增加的孔隙。

亦可写作：

φ=φ_old+m_k/ρ_k–m_r/ρ_r （4-4-4）

因此由于产生流体（油）而生成压力为：

∆p_L=（1/c_p）·（∆ρ_L/ρ_L）/（1+∆ρ_L/ρ_L）（4-4-5）

其中c_p为液体压缩系数。

由于生气产生的压力为：

∆P_g=（1/2）·f_g·∆N_g·k_k·T （4-4-6）

式中：f_g为气体分子自由度；N_g为气体密度；K_k为BoltzMann常数（1.38E-16erg/k）；T为温度。

因而总生烃压为：

P_生烃=∆P_L+∆P_g（4-4-7）

（2）排烃模拟

1）排出系数。对于石油，可以假定骨架不可压缩性、含油饱和度在排油前后一致，有

V₀=（1–φ₀）=V（1–φ） （4-4-8）

华北前古近系油气资源战略调查与评价

式中：∆V 为排出的流体体积；Cex 为烃源岩的排出系数，小数；φ₀为烃源岩在生油开始后的某时刻（压实前）的孔隙度，小数；φ₀为烃源岩在上述该时刻后任一时刻（压实后）的孔隙度，小数；V₀烃源岩在生油开始后的某时刻（压实前）的体积，小数；V₀为烃源岩在上述该时刻后任一时刻（压实后）的体积，小数。

排出系数史如下：

华北前古近系油气资源战略调查与评价

k=2，3，…，直到今天

式中：Cex_i在埋藏时间

（等于0）时烃源岩的排出系数，小数，Cex₁实际上无用，故随意设为零；Cex_k在埋藏时间

时烃源岩的排出系数，k=2，3，…，直到今天；φ_k-1在埋藏时间

时烃源岩的孔隙度，小数，可根据烃源岩的埋藏史由地史模型算出；φ_k在埋藏时间

时烃源岩的孔隙度，小数，可根据烃源岩的埋藏史由地史模型算出。

而对于天然气，则应考虑排烃前后烃源岩的压力、含气饱和度。

2）排烃强度。计算单井某烃源岩的排烃强度公式为

华北前古近系油气资源战略调查与评价

k=2，3，…，直到今天

式中：Eex₁在埋藏时间

（等于0）时烃源岩的排烃强度，10⁴t/km²，实际上Eex₁为零；Eex_k在埋藏时间

时烃源岩的排烃强度，10⁴t/km²；Eex_k-1在埋藏时间

时烃源岩的排烃强度，10⁴t/km²；E-_ok在埋藏时间

时烃源岩的生烃强度，10⁴t/km²，由生烃史模型中确定；S_oir烃源岩的束缚油饱和度，小数，可取值为0.10左右；Cex_k在埋藏时间

时烃源岩的排出系数，小数，由式（4-4-11）算出。

3）流体势计算。哈伯特（Hubbert，1953）最早把流体势的概念引入石油地质学，认为地下流体的渗流是一个机械运动的过程，将地下单位质量流体所具有的总机械能定义为流体势，并用下式表示：

华北前古近系油气资源战略调查与评价

式中：φ为流体势，J/kg；g为重力加速度，m/s²；z为相对于基准面的海拔高程，m；P为地层流体压力，Pa；e为孔隙流体密度，kg/m³；q为流体的流速，m/s。

gz表示由重力引起的位能；

表示由压力引起的压能；q²/2表示单位质量流体流动时的动能。由于地下孔隙流体流动一般很缓慢，q²/2往往忽略不计，所以地层条件下的流体势可以简单地用位能和压能之和来表示，即

。当地下流体存在有势差时，流体总是自发地由高势区流向低势区。含油气盆地中的孔隙流，除水以外还有油和气，因此除具有水势外还有油势和气势，水和油可以认为是不可压缩的流体，其密度不随压力变化，在压力变化不大的范围内，气密度也可视为不变。这样水势、油势和气势可分别表示如下：

φ_w=gz+P/e_w （4-4-15）

φ_o=gz+P/e_o （4-4-16）

φ_g=gz+P/e_g （4-4-17）

油气在亲水介质中运移还受毛细管力（2б/r）的影响，因此油势和气势应写为：

φ_o=gz+P/e_o±2б/r，此处б为油水界的张力； （4-4-18）

φ_g=gz+P/e_g±2б/r，此处б为气水界的张力。 （4-4-19）

式中：毛细管力+号代表流体由细孔隙进入粗孔隙时毛细管力为附加动力；-号代表流体由粗孔隙进入细孔隙时毛细管力为阻力。但流体势分析主要是判断流体（油、气、水）运移的方向，如流动中各质点都不考虑毛细管力，定性上说并不影响流体运移的大方向。为简化流体势分析，目前仍按式（4-4-15）、（4-4-16）和（4-4-17）计算。

油气资源评价原理及方法
答：因此，围绕流体势演化建立岩石模型、压实方程、温度场演化模型、生烃模型、三维三相流体运移方程等，模拟出不同地质时期不同地层超压、地层压力、温度，再来计算古今流体势，划分油气运聚单元，确定含油气系统边界。资源评价采用成因法，在盆地模拟基础上，通过对生排烃和运聚、保存条件的研究，估算油气资源...

常规油气评价方法
答：发现过程模型有三个步骤:第一,确定评价区和评价区油气藏大小数据。第二,假设自然总体分布(帕莱托分布,对数正态分布或者对数伽马分布等)。第三,利用发现样本来评价油气藏总体结构分布和数量等。 Kaufman(1986),Chen& Sinding-Larsen(1990)利用抽样分析的方法求解油气资源总量作出了一定的贡献。他们认为油气藏发现过程可以...

油气资源储量、产量增长趋势预测方法
答：类比法的建立为低勘探程度地区的油气资源储量、产量增长趋势预测提供了可行的思路和办法,解决了以往趋势预测只能在高勘探程度地区开展的问题,是预测方法的一大创新之处。 1.方法原理 所谓类比法是指开展低勘探程度盆地的油气储量、产量趋势预测时,以勘探程度较高的盆地作为类比对象,依据预测盆地与类比盆地在盆地类型和油...

探明自家的“存底”—应当怎样评价油气资源?
答：物质平衡法适用于已开发的探明储量的估算。它是在油气田开采一定时间后，地层压力明显下降（在1兆帕以上），采出程度大于10%的情况下使用。其可靠性取决于压力、流体与生产资料的准确性以及对油气藏认识的程度。对低渗透油层精度较差。综上所述，油气资源估算的方法很多。在我们的实际工作中，常常以一种...

常规油气资源评价方法、参数的应用效果
答：另一种方法是成藏分析法,依据刻度区提供的大量运聚系数,依盆地类型和影响运聚系数的主要地质因素,分类建立运聚系数取值标准与应用条件。 在评价中,根据刻度区解剖结果,确定了运聚系数分级取值标准(表2-4-6)。在评价中得到了推广应用,取得了良好的效果。 表2-4-6 石油运聚系数分级评价表 6.资源丰度 油气资源...

油气资源评价总体思路及一般程序
答：其中的主导思想是:①“动态跟踪”,即每次油气资源评价,不管其方法多么先进,均不可完全准确地预测油气资源量和其分布,达不到一劳永逸的效果,更何况油气资源概念本身就是一个可随时变化的概念,人类对成藏模式、成藏条件的认识也是逐渐变化、逐渐逼近真理的,所以每隔一段时期,由于成盆、成烃、成藏理论的更新,各地区...

油气资源潜力再认识
答：统计法是利用统计学的原理和方法,根据勘探程度较高探区内油气田储量(产量)某种变化趋势或假设油气藏规模服从某种分布(包括对数正态分布、截断偏移帕雷托分布等),建立相关数学模型,进而预测未发现油气资源的一种油气资源评价方法。它能预测待发现经济油气藏的数量及规模,能够为经济评价和决策分析提供较为充分的信息。在已...

资源评价
答：(1)方法原理 生烃率法评价油气资源量是目前普遍应用的一种方法,也是一种最原始最传统的方法。它的核心内容是求取源岩的生烃率,然后依据源岩的体积和研究区油气的排聚系数计算资源量,基本公式: Qp=S·H·ρr·C·Rp×104(4-4-25) Q=Qp·KMa(4-4-26) 式中:S为源岩层分布面积,km2;H为源岩层平均厚...

探明自家的“存底”——油气资源评价怎么理解?
答：利用这条曲线的线段把它外推到未来若干年发现的资源量、探明储量或产量，这种外推可以用数学上的微分、指数或回归等办法完成。根据国内外的统计，这种外推模型多与“对数正态分布”有关。油气田动态法只是用在已经钻过评价井有了动态资料，或油（气）田已经开发的情况。它包括物质平衡法、压降法、探边...

常规油气资源评价方法
答：（一）方法应用现状 在国内外油气资源评价中，曾采用过多种评价方法计算资源量，总体上可归为成因法、统计法、类比法三大类50余种方法。在国外由于各部门职能不同，因此采用的评价方法也各有侧重和差异。如美国联邦地质调查局（USGS）代表政府职能，负责美国各含油气盆地，乃至全球的资源评价工作，选择的...