蒙特卡洛法在花庄油田页岩油储量估算上的应用.pdf

Mine Engineering 矿山工程矿山工程,2023,11(3),327-333 Published Online July 2023 in Hans.https:/www.hanspub.org/journal/me https:/doi.org/10.12677/me.2023.113039 文章引用文章引用:肖震.蒙特卡洛法在花庄油田页岩油储量估算上的应用J.矿山工程,2023,11(3):327-333.DOI:10.12677/me.2023.113039 蒙特卡洛法在花庄油田页岩油储量蒙特卡洛法在花庄油田页岩油储量 估算上的应用估算上的应用 肖肖 震震 中国石化江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏 扬州 收稿日期：2023年5月11日；录用日期：2023年6月12日；发布日期：2023年6月19日 摘摘 要要 蒙特卡洛法是一种概率统计法，又称概率法。在工程计算中有很多应用，它以概率论为理论基础，通过蒙特卡洛法是一种概率统计法，又称概率法。在工程计算中有很多应用，它以概率论为理论基础，通过计算得到储量概率分布曲线。可以提供计算得到储量概率分布曲线。可以提供不同可靠程度的储量数值。勘探不同可靠程度的储量数值。勘探初始阶段初始阶段可可使用使用概概率较低的数值率较低的数值作为勘探的风险值；而在开发初始阶段，作为勘探的风险值；而在开发初始阶段，可可使用使用概率概率较较高的数高的数值值。本文论述了概率法的储量估算原理，本文论述了概率法的储量估算原理，以花庄油田三个井区为例，建立了储量计算参数的数学模型，计算出了各储量参数的概率分布曲线以及以花庄油田三个井区为例，建立了储量计算参数的数学模型，计算出了各储量参数的概率分布曲线以及各个计算单元的储量概率分布曲线，最终累加得到花庄油田的储量概率分布曲线。各个计算单元的储量概率分布曲线，最终累加得到花庄油田的储量概率分布曲线。在在用常规的用常规的储量计算储量计算方法方法无法得到确定的值时，无法得到确定的值时，使用使用蒙特卡洛蒙特卡洛法法计算出来的计算出来的值值相对更加合理，更能反映人们对地下的认识程相对更加合理，更能反映人们对地下的认识程度，对勘探开发工作更具有指导意义。目前，概率法已经被国内外石油公司广泛使用，度，对勘探开发工作更具有指导意义。目前，概率法已经被国内外石油公司广泛使用，成为储量成为储量估算估算的的常规方法之一。常规方法之一。关键词关键词 蒙特卡洛法蒙特卡洛法，储量概率分布储量概率分布，储量估算储量估算 Application of Monte Carlo Method to Estimation of Shale Oil Reserves in Huazhuang Oilfield Zhen Xiao Research Institute of Exploration and Development,SINOPEC Jiangsu Oilfield Company,Yangzhou Jiangsu Received:May 11th,2023;accepted:Jun.12th,2023;published:Jun.19th,2023 Abstract Monte Carlo method is also known as probability statistics method.This method takes random va-肖震 DOI:10.12677/me.2023.113039 328 矿山工程 riables as the object and probability theory as the theoretical basis.The calculated result is a probability distribution curve of reserves.Reserve values with different reliability can be selected according to different needs.At the initial stage of exploration,large reserves with low probability can be selected as the exploration risk value.In the early stage of development,small reserves with high probability can be selected.This paper discusses the reserve estimation principle of proba-bilistic method,takes three well areas of Huazhuang Oilfield as an example,establishes the ma-thematical model of the reserve calculation parameters,calculates the probability distribution curve of each reserve parameter and the probability distribution curve of each calculation unit,and finally gets the reserve probability distribution curve of Huazhuang oilfield.When the general reserve calculation method cannot be determined,using probability method to select a range val-ue can reflect peoples understanding of underground better than using a certain value,and has more guiding significance for exploration and development work.Probability method is widely used by foreign oil companies,and has become one of the conventional methods to calculate re-sources and reserves.Keywords Monte Carlo Method,Reserve Probability Distribution,Reserve Estimation Copyright 2023 by author(s)and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License(CC BY 4.0).http:/creativecommons.org/licenses/by/4.0/1.引言引言 油气储量评估一直是十分重要的工作，是油公司的核心资产及关键指标，是指导油气勘探开发、确定投资规模的重要依据1。目前常规的储量评估方法包括类比法、容积法、物质平衡法和预测模型法等2。随着全球油田地质情况的复杂程度加深，含油面积、有效厚度等油藏参数变化范围越来越大，在参数选取时更容易出现取值误差，因此储量估算出现误差难以避免。利用常规的容积法计算出的确定的储量值是不可靠的。我国现行发布的石油天然气储量计算规范中，概率法已被确定为储量计算方法之一。对于复杂岩性油气藏，即使勘探程度较高，有时储量参数也很难准确求取，因此本文根据花庄地区的实际情况，通过概率法估算地质储量，使估算结果更合理。2.蒙特卡洛法储量估算原理蒙特卡洛法储量估算原理 蒙特卡洛法以随机变量为对象，以概率统计为基础，计算得到储量期望曲线，可以提供不同的储量计算结果。油公司可以根据需要取可靠程度不同的值，按照多种滚动开发方案进行部署，大大减少了勘探开发过程中的盲目性3。蒙特卡罗方法可以直观地体现出各项油藏参数的分布范围及特点，是一种不确定性分析方法，估算结果更合理、更符合客观实际4。蒙特卡洛法计算储量采用经典容积法公式：100oiooiNAh SB=式中 N石油地质储量(104 m3)；Ao含油面积(km2)；h平均有效厚度；平均有效孔隙度；Soi平均原始含油饱和度；Boi原始原油体积系数。蒙特卡洛法的主要理论基础是概率统计理论，主要手段是随机抽样、统计试验。蒙特卡罗方法为Open AccessOpen Access肖震 DOI:10.12677/me.2023.113039 329 矿山工程 了求解问题，将待计算变量建立数学模型或随机过程，使它的参数或特征等于问题的解5；对影响其结果的随机变量进行分布类型选择，通过随机变量进行多次抽样后，将抽样值代入预先建立好的数学模型中，求得一组目标变量的值，并计算出目标变量的概率分布、累计概率分布、期望、标准差等统计特征6。3.概率法参数取值概率法参数取值 使用概率法计算油气地质储量时，含油面积、有效厚度、有效孔隙度和原始含油饱和度的取值范围相对较大，需要构建符合它们规律的分布函数。而原油密度和原油体积系数一般情况下变化很小，因此视为定量；本文以花庄油田 HF1 区块为例，共划分为 E1f2页岩亚段、E1f2页岩亚段 2 个计算单元进行参数的选取。3.1.含油面积选取含油面积选取 HF1 井区 E1f2 亚段含油面积 结合油藏特征和含油面积圈定原则，在 E1f2亚段油层顶面构造图上，东、西两侧以出油井外推 1.56倍开发井距划储量计算线，南北以大断层为界，共同圈定的含油面积为 9.3 km232.87 km2作为 P90、P10含油面积，P90 含油面积取值 9.3 km2、P10 含油面积取值 32.87 km2(表 1)。HF1 井区 E1f2 亚段含油面积 结合油藏特征和含油面积圈定原则，在 E1f2亚段油层顶面构造图上，东、西两侧以出油井、资料井外推 1.56 倍开发井距划储量计算线，南北以大断层为界，共同圈定的含油面积为 14.58 km228.37 km2作为 P90、P10 含油面积，P90 含油面积取值 14.58 km2、P10 含油面积取值 28.37 km2(表 1)。Table 1.Value basis of E1f2 shale oil area in HF block 表表 1.HF 区块 E1f2页岩油含油面积取值依据表 单元 取值依据 含油面积取值(km2)HF1 区块 E1f2亚段 P90：1.5 倍井距 9.3 P10：6 倍井距 32.87 HF1 区块 E1f2亚段 P90：1.5 倍井距 14.58 P10：6 倍井距 28.37 将选取的面积参数输入概率法计算公式中，生成含油面积频率分布函数曲线，可以看出 E1f2IV 亚段和 E1f2V 亚段含油面积呈现正态分布的规律(图 1、图 2)。Figure 1.Distribution frequency of oil bearing area of E1f2 sub-member in well HF1 area 图图 1.HF1 井区 E1f2 亚段含油面积分布频率 肖震 DOI:10.12677/me.2023.113039 330 矿山工程 Figure 2.Distribution frequency of oil-bearing area of E1f2 V submember in well HF1 area 图图 2.HF1 井区 E1f2 V 亚段含油面积分布频率 3.2.有效厚度选取有效厚度选取 HF1 区块页岩油藏和油藏厚度分布较为稳定，4 口资料井(HF101、HF1、HF2 侧、HF28 井)，亚段油藏有效厚度单井最小值为 70.9 m，最大值为 73.6 m，因此取区间值 70.9 m73.6 m 作为 P90、P10有效厚度，P90 有效厚度取值 70.9 m、P10 有效厚度取值 79.3 m；亚段油藏有效厚度单井最小值为 59.8 m，最大值为 68.9 m，取区间值 59.8 m68.9 m 作为 P90、P10 有效厚度，P90 有效厚度取值 59.8 m、P10有效厚度取值 68.9 m(表 2)。Table 2.Data table of effective thickness of E1f2 shale oil in HF1 block 表表 2.HF1 区块 E1f2页岩油有效厚度取值数据表 井区 井号 有效厚度(m)亚段 亚段 HF1 HF1 井 73.3 66.2 HF2 侧井 73.6 68.9 HF101 井 70.9 59.8 HF28 71.7 未钻全 P90 取值 70.9 59.8 P10 取值 73.6 68.9 3.3.有效孔隙度选取有效孔隙度选取 HF1 井区内各单井孔隙度利用厚度权衡，亚段油藏和亚段油藏有效孔隙度分布较为稳定，4 口资料井(HF101、HF1、HF2 侧、HF28 井)亚段油藏有效孔隙度最小值为 4.7%，最大值为 5.2%，取区间值4.7%5.2%作为 P90、P10 有效孔隙度，P90 有效孔隙度取值 4.7%、P10 有效孔隙度取值 5.2%；亚段油藏有效孔隙度最小值为 5.1%，最大值为 5.3%，取区间值 5.1%5.3%作为 P90、P10 有效孔隙度，P90 有效孔隙度取值 5.1%m、P10 有效孔隙度取值 5.3%(表 3)。3.4.含油饱和度选取含油饱和度选取 HF1 井区各单井原始含油饱和度采用有效孔隙体积权衡。油藏原始含油饱和度最小值为 48.6%，最大值为 53.7%，取区间值 48.6%53.7%作为 P90、P10 原始含油饱和度，P90 原始含油饱和度取值 48.6%、P10 原始含油饱和度取值 53.7%；亚段油藏含油饱和度最小值为 48.9%，最大值为 54.3%，取区间值肖震 DOI:10.12677/me.2023.113039 331 矿山工程 48.9%54.3%作为 P90、P10 原始含油饱和度，P90 原始含油饱和度取值 48.9%、P10 原始含油饱和度取值 54.3%(表 4)。Table 3.Value data of E1f2 shale oil effective porosity in HF1 block 表表 3.HF1 区块 E1f2页岩油有效孔隙度取值数据表 井区 井号 有效孔隙度(%)亚段 亚段 HF1 HF1 井 5.2 5.2 HF2 侧井 4.9 5.3 HF101 井 5 5.1 HF28 4.7 未钻全 P90 取值 4.7 5.1 P10 取值 5.2 5.3 Table 4.Original oil saturation data of E1f2 shale oil in HF1 block 表表 4.HF1 区块 E1f2页岩油原始含油饱和度取值数据表 井区 井号 含油饱和度(%)亚段 亚段 HF1 HF1 井 49.5 54.3 HF2 侧井 53.7 51.2 HF101 井 50.1 48.9 HF28 48.6 未钻全 P90 取值 48.6 48.9 P10 取值 53.7 54.3 3.5.地面原油密度及原油体积系数地面原油密度及原油体积系数 地面原油密度和原油体积系数根据取得实际资料分析认为，确定的数值变化不大，因此可视为定值。HF1 区块地面原油密度根据实际分析取值，选取区间值为 0.882 t/m30.861 t/m3。原油体积系数根据原始原油体积系数与原始气油的关系式，根据生产气油比计算，HF1 区块两个亚段原油体积系数选取为区间值 1.181.24。4.概率法估算结果概率法估算结果 将以上确定的各项储量参数输入概率法计算软件中，每个参数经过随机抽样取值，得到了 HF1 区块的地质储量分布函数(图 3、图 4)，10%、50%、90%频率对应的估算储量分别为 P10、P50、P90(表 5)。P10 储量估算结果 8411.9 104 t、P50 储量估算结果 6913.1 104 t、P90 储量估算结果 5681.5 104 t，P10估算储量与容积法估算储量大体一致。Table 5.Results of estimating E1f2 shale oil reserves in HF1 block by probability method 表表 5.概率法估算 HF1 区块 E1f2页岩油储量结果表 井区 计算单元 储量计算结果(104 t)P10 P50 P90 HF1 E1f2IV 亚段 4371.7 3587.5 2944 E1f2V 亚段 4040.2 3325.6 2737.5 合计 8411.9 6913.1 5681.5 肖震 DOI:10.12677/me.2023.113039 332 矿山工程 Figure 3.Distribution curve of IV oil group in Block HF1 图图 3.HF1 区块 IV 油组储量分布曲线图 Figure 4.Distribution curve of V oil group in Block HF1 图图 4.HF1 区块 V 油组储量分布曲线图 5.结论结论 1)蒙特卡洛法估算的油气储量数值对比容积法估算出的储量数值，计算结果相近，证明利用蒙特卡洛法估算油气储量是比较可靠的。肖震 DOI:10.12677/me.2023.113039 333 矿山工程 2)蒙特卡洛法估算页岩油储量是一种新的尝试，可作为常规容积法估算储量的一种补充与验证，进一步增加储量估算的可信度。3)开展页岩油不同阶段储量概率估算，其结果对下一步勘探开发具有一定的参考意义。参考文献参考文献 1 贾成业,贾爱林,邓怀群,等.概率法在油气储量计算中的应用J.天然气工业,2009,29(11):83-85.2 贾承造.美国 SEC 油气储量评估方法M.北京:石油工业出版社,2004:10-150.3 杨通佑,范尚炯,陈元千,等.石油及天然气储量计算方法M.北京:石油工业出版社,1990.4 文环明,肖慈珣,李薇,等.蒙特卡洛法在油气储量估算中的应用J.成都理工学院学报,2002,29(5):487-492.5 罗明高.确定含油气面积存在的问题及正确的方法J.西南石油学院学报,1992,14(3):9-13.6 阮姣姣.蒙特卡洛方法在储量计算和经济评价中的应用D:硕士学位论文.荆州:长江大学,2015:1-74.