提高地层原油体积系数计算精度的方法

李玉蓉

（胜利油田有限公司 地质科学研究院，山东 东营257015）

容积法是国内外储量计算的常用方法，同时也是新增区块开采之前储量估算的最好方法。但是，容积法储量计算中体积系数的微小差异将带来储量计算结果的巨大差异。原油体积系数一般是在地下取样或地面配样获得高压物性资料求得［1］。然而，原油高压物性取样和分析需要具备一系列条件［2］。随着胜利油区勘探开发进入中后期，老区老层系的油井已进入高含水期，低孔低渗的砂砾岩体、滨浅湖相的滩坝砂体已成为勘探的主要对象。这些油藏储层物性差、地层能量不足，无法满足自喷或油流稳定等限制条件，因此，体积系数的合理求取已成为制约储量计算精度提高的一大难点。

配样分析也需要对溶解气油比这一表征地下流体特征的重要参数做出合理估计，通常配样不一样结果差别会很大。例如渤深6井奥陶系4 165.5～4 246m深度的油层，分别以气油体积比152.1和551.6进行配样分析，得到地层原油体积系数分别为1.548和2.774。2003年该井区上报探明含油面积5.7km2，有效厚度92.8m，解释孔隙度4%，解释含油饱和度70%，平均地面油密度0.805g／cm3，运用体积系数1.548和2.774分别计算出石油地质储量为7.70×106t和4.298×106t。两次计算的储量相差3.402×106t，相当于79%，极大地影响了储量计算精度。

因此，探索体积系数的合理求取方法对精确计算石油地质储量、合理评估石油资产具有重要意义。

1 现有的计算方法

体积系数的定义为：原油在地下的体积与其在地面脱气后的体积之比。

式中：Boi为原始原油体积系数，无量纲；Vf为地层油的体积；Vs为Vf体积的地层油在地面脱气后的体积；ρo为地面原油密度；ρ1为地层油的密度；ρg为溶解天然气密度，数值上等于气体相对密度的1‰；Rs为溶解气油之体积比。

目前在缺乏高压物性资料的情况下，胜利油区求取体积系数的方法主要有经验公式法和类比法。

1.1 Standing等经验公式

国际上常用经验公式有Standing和Vazques－Beggs公式［3，4］，用于计算油藏不同地层压力下的地层原油物性参数。关系式建立在地层原油原始体积系数主要与原始状况下所溶解的天然气量有关的基础上，反映在原始溶解气油比这一参数上。该方法为我们通过以往的高压物性参数来进行新井或老井地层流体数据预测提供了思路，同时提供了多元回归的思路。

但是，Standing公式是通过气油比求泡点压力下的体积系数，而气油比这项参数通常也只有通过做高压物性分析才能比较准确地获取；并且Standing公式并不适合胜利油区，误差最高约为75%［5］。

Vazques－Beggs公式通过气油比求体积系数。在求解体积系数时涉及到的一些参数不容易得到。鉴于体积系数与气油比有较好的相关关系，基于胜利油区1 341口井的高压物性分析数据考察了该公式的气油比求解公式。运用该公式求解气油比与高压物性分析气油比相去甚远。运用该模型重新回归系数，结果也难以满足精度要求。

因此Standing和Vazques－Beggs公式并不适合胜利油区体积系数的求取。该公式的运用是有一定的范围局限性的。

1.2 由气油比求解体积系数的经验公式

在国内经验公式探索中，体积系数的求解主要围绕溶解气油比展开［5，6］，根据气油比回归体积系数。通过收集并整理胜利油区1965年至今1 341口井的高压物性资料，经过回归发现无论是整个胜利油区，还是分凹陷的沾车凹陷、惠民凹陷、东营凹陷，体积系数与气油比均有非常好的线性相关关系［6］。

然而，气油比与体积系数求取类似，主要是通过现场取样，实验室PVT分析确定。因此气油比的求取仍然是一大难题。通过别的经验公式求取气油比，再通过气油比求体积系数的方法［7，8］只会增加体积系数的累积误差，其结果并不优于直接进行体积系数多项式拟合的方法。

1.3 多项式拟合法求解体积系数的经验公式

通过对影响体积系数的因素进行分析，发现与体积系数相关并且在缺乏高压物性分析资料的情况下通过试油、测试资料能比较准确地测得的资料有：地面油密度、温度、压力、天然气相对密度等。

将这几个因素作为自变量进行多项式拟合，在上述1 341口井的高压物性分析基础上按油田或层位进行多项式拟合。最后得到的满足精度要求并且回归分析样本点数量足够反映体积系数变化规律的油田或层位公式仅8个。这远不能满足胜利油区69个油田多套含油层系储量计算的需要。

1.4 类比法求解体积系数

在胜利油区缺乏高压物性分析的情况下，求解体积系数用得比较多的一种方法为类比法。该方法通过类比邻近区块同层位或油藏埋深接近、油密度接近的井参考确定区块体积系数。

该方法建立在定性分析的基础上，主观随意性较大。此外，地层原油处于地层条件下，与地面原油有较大的差异，不同储层以及同一储层不同位置其物理性质也各不相同，这就为类比工作带来了难度。

2 基于成藏规律的同趋势同残差计算方法

地层原油处于地层的高温、高压条件下，且溶解有大量的气体，因而与地面原油有较大的差异。从原因上分析，化学组成是烃类物质复杂多变的内因，高温、高压是烃类物质物性变化的外因。正是由于储层烃类的组成及所处温度、压力的差异，不同储层以及同一储层不同位置的烃类的物理性质也不同。一般情况下，地下原油的体积受3个因素影响：溶解气、热膨胀和压缩性，即溶解气油比、油层温度和油层压力［9］。

在胜利油区济阳拗陷69个油田1 341口井的高压物性资料和试油资料以及井位数据基础上，分凹陷、分油田、分层位分析各因素间的相关关系［6］，在此基础上提出了从地面油密度到体积系数的一系列变化过程模型图（图1）。其中地层油密度2即为实测地层油密度，正号与负号表示因素间相关性的性质。

图1中从地面油密度到体积系数经历了一系列此消彼长的变化关系。这进一步说明，通过试油资料进行多项式拟合常常求不准地层油体积系数的原因所在。介于胜利油区通常为未饱和油藏，饱和压力小于地层压力，其差值（残差）即反映了由油源、油品成熟度带来的饱和度差异，从而造成气油比和体积系数的巨大差异；此外，地层内可溶解的溶解气量的差别也是构成残差的一部分。而残差部分的差异是无法量化的，只有通过残差类比的方法来衡量。基于此原理本文提出了基于油气成藏规律［10－12］的同趋势同残差体积系数计算方法，其算法流程如图2。

图1 原油体积系数影响因素变化情况分析图Fig.1 The changing model of influencing factors on the crude oil volume factor

图2 基于成藏规律的同趋势同残差体积系数确定流程图Fig.2 Flow chart to establish volume factor using the method of same trend and same residual dispersion on oil accumulation law

以凹陷公式为基础，运用该方法对随机抽取的28个高压物性样品进行检验，误差绝对值为0.001 41～0.126 98，平均为0.043 35；误差相对值为0.11848%～9.7097%，平均为3.2833%（图3）。

3 基于成藏规律的同趋势同残差法计算实例

图3 新方法确定体积系数值与高压物性分析值对比图Fig.3 The contrast chart of volume factor values determined by the new method and by PVT analysis

罗家油田罗34块位于沾化凹陷罗家断裂鼻状构造带。该块于2008年上报罗32、罗34、罗古4、罗34－斜1、罗34－斜9共5个计算单元沙一段探明储量。埋深1 590～1 748m，地面原油密度0.893～0.980g／cm3。在缺乏表征地层流体参数的情况下，针对该油田的多元回归经验公式并不能满足储量计算精度的需要；此外，由于各计算单元埋深和油性跨度均较大，类比法也很难满足储量计算精度的需要。

5个计算单元中仅罗古4区域内罗古4井有高压物性分析资料。该井油藏埋深1 723.5m，试油分析地面油密度为0.893g／cm3，高压物性分析地面脱气油密度为0.851 6g／cm3，体积系数为1.170 3。

应用沾化凹陷地面油密度、深度与地层油体积系数关系回归得到的经验公式（相关系数为0.7），估计该井地层油体积系数为1.052，误差为10.1%。该井与罗家油田罗家断裂鼻状构造带罗9井邻近，沙一段高压物性分析地层油体积系数为1.269 8，运用沾化凹陷经验公式估计值为1.098 7，残差为0.171 1（1.269 8－1.098 7）。参考该井残差值，将罗古4井经验公式值进行修正后得到该井地层油体积系数为1.223 1（1.052＋0.171 1），与实测值相比误差为4.5%，极大地提高了体积系数求取精度，满足储量计算要求。此外，该井高压物性分析地面脱气油密度小于试油分析值，这说明高压物性分析地面脱气油密度仍含气，在此基础上分析的气油比和体积系数偏小。因此，该井地层油体积系数选值1.223 1是比较合理的。

运用该方法可计算出其余4个单元的地层油体积系数，从而克服了在缺乏高压物性资料情况下多元回归公式计算误差大，以及不同原油性质下类比困难的缺点，提高了储量计算精度。

4 结论

原油体积系数是储量计算的重要参数，其微小变化都将带来储量计算结果的几何级差异。随着胜利油区勘探开发进入中后期，许多区块已不能满足高压物性取样和分析的条件，因此，原油体积系数的准确求取已经成为制约储量计算精度的“瓶颈”。

在目前常用的多项式拟合法和类比法的基础上，本文提出了基于成藏规律的同趋势、同残差法。该方法一方面通过回归公式考虑油藏埋深、密度、温度、压力等因素对体积系数的影响，另一方面又通过类比考虑了不同地区、不同层位油源的不同及溶解气量的不同所带来的差异。

该方法为胜利油田及其他油田原油体积系数的求取提供了思路。方法的适用性要求油藏具有相似性，通过对影响因素的多元回归能得到具有一定精度的回归公式，然后通过残差修正进一步提高其精度。目前，该方法已在胜利油区近年来的油藏评价工作中得到广泛使用，取得了较好的效果。

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