油藏可采储量计算方法及软件设计

常立言，李雅琼

（1.西南石油大学理学院，四川 成都610500；2.中国石化中原油建工程有限公司，河南 濮阳457001）

0 引言

油藏可采储量计算包括技术可采储量计算和经济可采储量计算，主要解决目前的工艺水平、经济条件允许下，油层中可以开采出来的油量的计算问题。技术可采储量是指依靠现有井网工艺技术获得的总产油量，水驱油藏一般测算到含水率98%、 其他驱动油藏开采到技术废弃产量时的累计产油量。经济可采储量则是在当前已实施的或确定将要实施的技术条件下，按当前经济状况估算的、可经济开采的油藏储量。标定可采储量是制定与调整油田发展规划的基本要素，在开发前期、 初期和中后期等不同阶段，以及不同的油藏类型，可采储量的计算方法也不同。优选可采储量计算方法是储量标定工作的重要内容。

近年来，经过国内外油藏地质专家的探索与研究，形成了数十种用于油藏储量标定的计算方法［1-2］。但是，如何根据勘探开发现场的油藏地质类型、开发指标和阶段，合理选择计算方法并计算出可靠的标定结果，仍然面临很多问题。已有方法多为人工计算，比较复杂，运算量大，不一定能确保计算结果的精度及可靠性，且目前常用的计算软件通用性不够强，因此，开发设计一套覆盖各类计算方法、 计算精度可靠、 操作简单、数据录入方便可靠的油藏可采储量计算软件，是当前储量标定需要解决的迫切问题。

1 计算方法

常用储量计算方法主要包括静态法和动态法。其中，静态法一般先利用理论公式、经验公式、类比等方法确定采收率，再结合地质储量计算出油藏可采储量。静态法通常在油田尚未开采或者开采初期使用，这是因为此时尚未获得具有一定规律的开发生产资料，无法利用动态数据进行有效的储量计算。

动态法主要包括水驱特征曲线法、递减曲线法、童氏图版法、数学模型法等［3-10］。与静态法不同，动态法主要依据油藏开采历史动态资料和规律，应用一定算法从而达到计算可采储量和预测开采趋势的目的。因此，在油藏开发的中、晚期多使用动态法进行计算，并且通常会使用数种计算方法来彼此验证，从而提高储量计算的可信度和可靠性。业内普遍认为动态法计算较静态法更为可靠。

2 计算软件设计

本软件使用面向对象的C++语言编写，采用微软的可视化软件开发环境Visual Studio 2010 进行编译与界面设计，选取Oracle作为后台数据库系统，对应运行环境为Windows系列操作系统。基于模块化设计思想，软件程序由数据载入、数据运算、数据传出、图形界面及辅助等5 个大型模块构成，每个大型模块又根据具体的实现功能分为若干小型模块。各模块之间通过传递关键参数互相联系在一起，同时每个模块又具有一定的独立性（见图1），使其既保持了软件功能的完整性，又便于增添和修改单独的模块而不必改动软件的整体框架结构。主干逻辑流程如图2所示。

图1 软件模块构成

2.1 数据载入模块

数据载入模块是整个运算程序的基础部分，负责载入所选运算函数必须的参数值，将其传递给数据运算模块。为了对应不同的数据源，本模块共有数据库导入、文件导入和交互式实时录入3 种载入方式。数据库导入模块，主要通过Pro*C/C++，在C++语言程序内嵌入SQL语句，对目标Oracle数据库数据进行读取［11-12］，并且赋值至程序内部变量。文件导入模块，支持程序从Excel表格中读取数据，借助ODBC （开放式数据库连接）对Excel文件进行连接，把目标Excel视为一个数据库文件，然后查询相应表格并获得数据［13］。交互式实时录入，通过程序界面上的编辑框接收对应的参数值，将其赋值给程序内部的相关运算变量。本模块会对导入参数的基本取值进行合法化判断，对于出现诸如关键数为0 等严重参数非法化传入，能够及时检测并通知用户修正，从而增强程序的健壮性。

2.2 数据运算模块

数据运算模块是本程序的核心。由于本软件涉及方法数量多、种类广，针对不同类型计算方法所采用的实现算法也不尽相同。例如：对于经验公式等单公式算法，通常直接使用标准数学函数库中的运算函数，将数学公式转换成一个或数个C++语言赋值语句，代入载入模块中提供的参数值，即可计算出目标结果。针对部分可能产生计算机数值计算误差的公式，需要对运算参数和方法进行判断，并相应地进行优化处理，避免因运算参数之间差距过大，造成“大数吃小数”、除数绝对值远小于被除数的除法计算等数值计算误差［14］。对于含有多个公式的方法，比如产量递减法、水驱特征曲线法等，会对选定的多个传入参数组（可以是手动选择，也可以根据不同开发阶段，对某一个区块进行分段选择评价）组成的相关关系式进行线性回归，求得中间变量“截距”和“斜率”等值，并将其代入对应的关系式计算获得运算结果。本模块会对运算产生的结果进行值域合法化判定，当采收率明显不合法时，能够通知用户检查传入参数的正确性。

图2 软件运算逻辑流程

2.3 数据传出模块

数据传出模块主要负责2部分的处理：一是将计算结果传到程序交互界面模块中，供用户查看；二是根据类型的不同及使用者的需求，把计算结果数据传出保存至Oracle 数据库（Pro*C/C++）/外部Excel 文档（ODBC）/Bmp图片文件（依据Bmp格式准建立位图文件）中［15］，方便存储备案及进一步使用，其实现思路近似于载入模块。

2.4 图形界面模块

图形界面模块主要对程序软件的可视化界面进行管理，接收用户的各种键盘/鼠标操作，将结果数据/图标绘制到对应的位置上，完成对用户操作的反馈。它是用户与程序进行交流的重要部分。程序图形界面基于微软的MFC设计而成，简洁美观，使用方便［16］。

2.5 辅助模块

辅助模块对软件使用中的疑问，建立帮助索引系统。用户可以使用主题索引或者指定关键字，通过辅助模块自行查询，解决使用中出现的算法选取、 参数导入、操作流程等各类问题。

2.6 软件特点

1）可采储量计算方法收录范围广，涵盖了诸如水驱砾岩油藏和稠油热采油藏采收率计算等经验公式法、水驱特征曲线法、产量递减法、增长曲线法、童宪章图版法、现金流法等24 种常用的公式模型，可对应不同情况任意选用，又能相互比对验证，扩大软件适用范围，提高计算可靠度。

2）输入、输出方式多样，涵盖了数据库对接、导入导出文档和实时交互反馈3 种方式，既保证了数据来源的便利性与可靠性（可与数据库相连接），又可以灵活录入或导出指定数据（Excel文件、书面数据）。

3）基于MFC的标准Windows图形界面［11］，操作简单，减少了计算所需要时间，同时具有一定的参数容错功能。

4）软件生命力强，整个软件采用新颖的模块化设计思想，在测试、使用过程中，即使出现问题也能快速定位至根源模块并迅速解决，且同时具有良好的扩展性，允许在日后的使用中随时添加新的功能模块，满足日益增长的使用需求。

3 实例验证

本文主要以油藏技术可采储量计算为例，分别采用静态经验公式法、动态水驱特征曲线法，运用实际生产数据对软件程序的计算过程及结果进行验证。

3.1 溶解气驱砂岩油藏储量计算

某油田甲区块新增构造层状砂岩油藏，含油面积8.41 km2，根据其油藏特征及驱动机理选择溶解气驱油藏采收率经验公式，对新增油藏进行采收率标定。数据源选择Excel表格，导入目标Excel后选定甲区块新增油藏作为标定目标，并填充数据至参数设置。检查参数无误后点击开始计算，最终算出采收率为16.836 079%，乘以油藏地质储量后得出该区块溶解气驱部分技术可采储量为90.184 141×104t（见图3），减少有效数字位数后为90.18×104t，结果与储量标定最终报告给出的数据一致。

3.2 水驱特征曲线法储量计算

图4左侧，为某油田处于开采中的B6 区块累计产水量（Wp）与累计产油量（Np）关系图。可以看出，通过选取适当的回归数据段，利用合适的水驱曲线，对该区间内的累计产油量、累计产水量进行一元线性回归，最终求得其直线方程的截距a、斜率b及相关系数r，从而得知当极限含水率为98%的时候，该区块的可采储量为118.278 176×104t，采收率为33.204 620%。

图3 经验公式计算可采储量软件运行界面截屏

图4 水驱特征曲线法计算可采储量软件运行界面截屏

将a，b代入含水率-累计产油量关系式，发现产量关系预测曲线与实际生产数据拟合度很好（见图5）。

图5 含水率与累计产油量关系

4 结束语

通过使用本软件对多组实例数据的计算，其结果与通用的地质研究成果基本一致，证实本软件具有相当高的可靠度。同时，本软件还具有涵盖方法广、对错误参数具有一定辨别能力、 数据源和输出方式支持度强、操作简便运算快速、扩展性良好等特点，与传统方法及同类软件系统相比，能够有效提高计算质量和效率，降低人力物力成本，促进油藏可采储量计算的程序化和自动化。

［1］陈元千.油田可采储量计算方法［J］.新疆石油地质，2000，21（2）：130-171.

［2］陈元千.预测油气田可采储量方法的优选［J］.油气采收率技术，1998，5（2）：47-54.

［3］刘小鸿，缪飞飞，崔大勇，等.水驱油田理论含水上升率预测新方法及其应用［J］.断块油气田，2013，20（6）：736-739.

［4］王胤渊，陈小凡，刘峰，等.开发模型与水驱曲线联解预测方法［J］.断块油气田，2014，21（1）：59-61.

［5］陈元千，邹存友，张枫.水驱曲线法在油田开发评价中的应用［J］.断块油气田，2011，18（6）：769-771，779.

［6］陈元千.水驱曲线法的分类、对比与评价［J］.新疆石油地质，1994，15（4）：348-355.

［7］陈元千.水驱曲线关系式的理论推导［J］.石油学报，1985，6（2）：69-78.

［8］陈元千，郝明强.Arps递减微分方程的推导及应用［J］.断块油气田，2014，21（1）：57-58.

［9］俞启泰.七种递减曲线的特性研究［J］.新疆石油地质，1994，15（1）：49-56.

［10］童宪章.天然水驱和人工注水油藏的统计规律探讨［J］.石油勘探与开发，1978，4（6）：38-64.

［11］徐璇，姜明新，黄静，等.基于MFC的工程软件界面设计［J］.电子设计工程，2011，19（21）：11-13.

［12］禹春霞，谢川，刘志峰.VC++环境下访问ORACLE数据库的方法［J］.机械设计与制造，2008（8）：79-81.

［13］郭小梅.在VC++中实现Excel数据的导出/导入［J］.电脑知识与技术，2008，4（3）：726-730.

［14］刘平，吕海兵，张峰，等.数值计算误差初步理解及简单分析［J］.地理空间信息，2011，9（3）：156-158，161.

［15］宋叶未，叶建芳.BMP格式位图文件的分析及显示算法［J］.现代电子技术，2011，34（20）：5-7.

［16］刘连喜，徐惠民.MFC框架中的设计模式分析［J］.计算机应用与软件，2005，22（9）：50-52.