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油气资源评价方法研究进展及发展趋势(上)

油气资源评价方法研究进展及发展趋势(上)

近10年来,全球油气勘探取得重大进展,油气资源结构发生了显著改变,非常规油气资源的比重越来越大。邹才能等统计表明,全球非常规石油可采资源规模约6200×10t,与常规石油资源大致相当;全球非常规天然气可采资源规模约4000×10¹²m³,是常规天然气资源的8倍。

2003年和2007年,中国石油天然气集团公司和国土资源部等先后完成了“中国石油第三次油气资源评价”和“新一轮全国油气资源评价”两项重要工作,推动了中国油气资源评价发展。2007年以后,中国在海域、高原、陆上深层。超深层等新区、新领域不断发现油气资源,老区滚动勘探开发采用新理论、新技术,不断突破原有对常规资源规模的认识,非常规油气评价也取得重大进展。2012年,国土资源部公布了中国(不含青藏地区)页岩气地质资源量为134×10¹²m³,技术可采资源量为25×10¹²m³。邹才能等初步评估了中国非常规油气资源,其中页岩气地质资源量和可采资源量分别为(30~100)×10¹²m³和(15~20)×10¹²m³;致密气可采资源量为(15~20)×10¹²m³;煤层气可采资源量为(10~15)×10¹²m³;致密油可采资源量为3.5~4.0亿吨。贾承造等指出:中国页岩气地质资源量为(86~166)×10¹²m³,可采资源量为(15~25)×10¹²m³;致密气地质资源量为(17~25)×10¹²m³,可采资源量为(8.8~12)×10¹²m³;中国致密油地质资源量为7.4~8.0亿吨,可采资源量为1.3~1.4亿吨。

全球油气资源结构的改变、新领域油气资源的发现和油气地质理论的发展,要求资源评价在思路上有创新。在方法上有改进、在体系上有突破。首先,非常规油气与常规油气相比,地质认识及勘探开发程度都还很低,评价方法不太成熟,评价体系还未建立。因此,了解国外评价方法研究现状,建立有效的评价方法体系是当务之急。其次,常规资源评价方法体系需要补充和完善。在类比法方面需要补充刻度区类型,增加刻度区数量;在成因法方面需要完善三维油气运聚模拟技术;在统计法方法方面需要发展趋势预测模型等。最后,评价软件还需进一步开发和完善,常规与非常规资源一体化评价软件和数据库系统需要集成。

1国外油气资源评价方法研究进展

1.1常规油气资源评价方法研究进展

美国、加拿大、澳大利亚、俄罗斯、挪威和中国,是世界上较早进行油气资源评价的国家。每年或每隔几年就对本国的油气资源进行评价,以便清楚地掌握本国或全球油气资源的潜力和分布状况,为本国的油气勘探开发指明方向,为制定能源中、长期发展规划提供依据。

1.1.1美国

从20世纪70年代以来,每6年或7年美国地质调查局(U.S.GeologicalSurvey,简称USGS)就对美国做一次油气资源评价。1975年开展的第一次美国国内油气资源系统评价,以统计分析为主,对钻井历史和油气发现数据进行统计分析,因此评价结果很大程度上依赖于石油地质学家的判断水平;1988年开展的美国国内油气资源评价,采用勘探层分析法,计算盆地和含油气系统的资源量。石油地质学家对油气藏形成的必要因素条件进行概率判断,并以概率分布的形式对待发现油气藏的规模和个数进行定量评估;1995年美国地质调查局完成了美国本土及海域的油气资源评价,主要对象是274个常规油区带和239个常规天然气区带,以区带为评价单元,主要评价方法是油藏规模序列法、Arps-Roberts发现过程法、截头移尾帕莱托模拟法、分形对数正态比例分析法、类比法、空间分析方法、蒙特卡洛模拟法;2000年以后,美国地质调查局采用动态评价模式,对美国国内及全球重点地区或领域进行评价。常规油气资源评价方法沿袭“USGS2000”的评价方法,2012年发布《2012年世界未发现常规油气资源评估报告》。

1.1.2加拿大

在1975—1985年间,加拿大天然气潜力委员会主要运用石油资源信息管理与评价系统(PETRIMES)来进行资源评价方面的研究,该方法包括主观模型和区带分析模型,其评价单元分别为盆地和区带。1994年,加拿大油气资源评价采用油气供给模型,其评价单元主要为区带。2000年以后,采用油气资源空间分布预测模型和被截断的发现过程模型(TDPM)。总之,在资料少的地区,评价单元一般较大,如盆地和凹陷;在资料较丰富的地区,评价单元较小,如区带。2010年在加拿大卡尔加里举办了第三届国际油气资源评价方法研讨会。会议对比了不同油气资源评价方法的应用效果,还讨论了当前和未来会影响资源评估方法的关键问题,包括油气资源规模分布“左尾”的争论、油气发现过程模型的优化、更好的主观分析方法的开发和连续型油气资源评价模型的建立等。

1.1.3挪威

挪威科技大学一直采用数理统计学原理和方法开展油气资源评价。1992年,建立了地质锚链法,并采用该方法评价区带油气资源;1996年和1997年,主要采用发现过程法评价油气资源量;2005—2010年,建立了贝叶斯发现过程模型和马尔可夫链-蒙特卡洛法。

1.1.4澳大利亚

1981年,Meisner和Demirmen建立了优化法,该方法的应用基础有:①对油气勘探人员早期找到大型油气田能力的模拟;②对油气勘探成功率的模拟。1985年,Forman等研究了油气田规模分布?油气田发现序列及钻井成功率,根据研究结果优化预测方法;1986—1990年,采用地质类比法等方法,评价澳大利亚区带油气资源;1992年,采用AUSTPLAY方法,评价区带油气资源;1995—2010年,为了避免单一方法的缺点,采用地质类比法与统计法相结合的综合法,评价勘探程度较高地区的油气资源,采用类比法评价勘探程度较低的油气资源。

1.1.5俄罗斯

1975年,И.И.Несмеров根据对西西伯利亚的调查研究,使用了多元统计分析方法,得出了各主要地质要素与储量丰度的数量关系;1979年,前苏联的纳夫里金采用地质因素比较法研究了世界上35个勘探程度较高的盆地;1982年,A.A.卡尔采夫利用已知水文地质指标与油气储量间的统计关系,对油气资源进行定量研究;2013年7月,俄罗斯历史上首次官方宣布其探明储量,即截至2012年底,石油探明储量为28.7亿。按照油田规模序列法预测的油气田个数为22553个。综上所述,美国、加拿大、挪威等国家,主要采用统计分析法,俄罗斯强调地球化学方法。

1.2非常规油气资源评价方法研究进展

国外公开发表的文献并不多,从各大油公司之间的技术交流以及学术会议交流中了解到,主要采用3类方法。

1.2.1类比法

主要采用基于生产井最终可采储量(EUR)的类比法,包括美国地质勘探局的FORSPAN模型及其改进方法。

2010年,在加拿大卡尔加里举办了第三届国际油气资源评价方法研讨会,埃克森美孚公司的Hood等,提出了资源密度网格法,分块类比EUR分布,实现对连续型油气分布的较精确评价。2012年,Hood等对该方法进行改进,形成一种多方法交叉评价的综合方法(AMulti-ProngAssessmentApproach,简称MPAA)。MPAA是一种分块EUR类比法与容积法相结合的方法,该方法首先进行分块类比EUR,然后用储层容积校正预测的资源量,使预测结果更可靠?该方法类似于国内的分级EUR类比法。

1.2.2统计法

主要有2类统计法,即容积法和随机模拟法?容积法是国际能源署(EIA)等常采用的方法,与国内的容积法基本相同?2011年,Almanza采用容积法评价Williston盆地ElmCoulee油田Bakken组致密油,加拿大发现公司将西加拿大沉积盆地Pembina油田划分成许多正方形评价单元,每个单元面积为1.6km×1.6km,然后采用容积法分块评价Cardium组致密油,并绘制出致密油资源丰度分布图,这种分块评价方法类似于国内的小面元法。随机模拟法包括纯随机模拟法和基于地质模型的随机模拟方法2种;2010年,Olea等认为传统的类比法存在3方面的不足(忽略了不同评价单元评估的最终可采储量的空间关系。未充分挖掘已有数据所隐含的信息、评价结果违背空间分布规律),提出了一种新随机模拟法,包括有井区的模拟过程(A过程)和无井区的模拟过程(B过程);2013年,谌卓恒等采用基于地质模型的随机模拟方法评价了西加拿大沉积盆地上白垩统Colorado群Cardium组待发现的致密油地质资源,该方法类似于国内的资源空间分布预测方法。

1.2.3成因法

2007年,美国Humble地化服务中心的Jarvie等采用热模拟法分析页岩的生烃潜力,开展页岩气系统研究,借助盆地模拟软件模拟页岩气聚集;2012年,美国PioneerNaturalResources公司的Modica等认为页岩基质孔隙不是页岩油的主要存储空间,有机质孔隙才是页岩油的主要存储空间,据此,建立了计算有机质孔隙度的PHiK模型,然后用容积法计算有机质孔隙中的页岩油资源量;2013年,在马德里举办的国际数学地球科学大会上,Chen等用改进的Passey方法计算西加拿大沉积盆地泥盆系Duvernay页岩中的TOC含量,用PHiK模型计算有机质孔隙度和该类孔隙中的页岩油资源量,并认为有机孔亲油,基本不含水,因此在计算资源量时将含油饱和度设为100%。

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