油气储量研究业务数字化转型设计与实现

李文倚?张欢

摘要：储量研究是多专业、多层次协同工作，储量新增、复算、核算以及可采储量的标定是对储量全生命周期的跟踪。按照数字化转型要求，依托公司勘探开发数据库的数据支撑，通过建立支持勘探、开发、生产全过程8个评估点的储量工作系统，规范储量评估管理流程和标准，改进储量评估工作模式，实现储量基础数据互联互通，数据录入和准备自动化，达到有力提升储量研究和管理的工作效率、充分发挥储量数据核心资产价值的目的。

关键词：油气储量；数字化转型；储量研究

一、前言

储量评估的大量数据准备仍由人工线下完成，无法满足当前自动化、智能化的需求；“三条线”储量数据分别由三部分人员进行管理，相互之间有很多相同或者类似的数据，存在数据重复录入和维护的现象；储量数据资产的价值挖掘还不够。旧的储量管理系统难以满足油气资产高效利用和优化决策要求，迫切需要开发一套适用于公司的储量评估工作系统，以提高储量分析应用的效率和质量，更科学、快捷地服务于公司勘探、开发、生产及财务等业务，才能进一步发挥储量数据核心资产的作用[1]。

二、储量数字化转型设计

原有的储量评估及管理系统实现了储量成果数据在线管理，建立了基于R3软件的已开发油田储量评估工作系统，并已广泛应用于公司年报汇总、已开发油田储量评估、资产减值计算等业务。未开发油田的储量评估没有统一软件支撑。储量评估过程未实现线上流程化管理，储量研究和分析的质量难以统一管理。

依托勘探开发数据湖和储量工作系统，在十四五期间，分两个阶段，实现储量业务数字化转型。第一阶段目标是实现常规油气储量研究数字化转型（2020年—2022年），具体目标包括建立支持勘探、开发、生产全过程8个评估点的基础系统；按照勘探开发数据治理要求，建立国家、内部和上市三条线储量业务数据标准；实现从数据湖数据推送基础数据以及按照数据标准采集入湖。第二阶段目标是实现非常规油气储量研究数字化转型（2023年—2025年），具体目标是实现非常规油气藏储量评估；优化储量复算数据处理功能；深化储量工作系统油气储量研究应用[2]。目前已实现第一阶段目标。

三、储量工作系统架构

储量工作系统的技术架构（如图1）按照Spring Cloud微服务架构与容器化部署的技术路线进行建设，共划分了14个微服务。对于结构化数据采用结构化数据库存储，非结构化数据采用文件方式存储。

储量工作系统是一个面向研究地质储量计算与管理工作流程化的业务应用系统，为实现综合地质分析、储量计算研究及成果标准化、效率高效化需要从多个层面、多个维度实现从数据采集到成果应用的闭环流程，将系统设计为数据服务层、技术支撑层、业务工作层三个层面[3]。

数据管理：储量系统从数据湖中抽取储量计算所需要的基础数据存储在储量项目库。储量业务研究完成后，项目库存储研究的中间成果数据与最终成果数据、成果文档，及相应成果回存到数据湖。

技术支撑：是系统的核心引擎，主要目标是构建微服务架构体系、基础服务及数据处理能力，为上层的业务应用提供服务接入支持和计算能力支持。服务接入以微服务架构体系为基础，让各个服务之间在结构上“松耦合”，而在功能上则表现为一个统一整体，微服务架构是系统应用开发的理想选择。数据分析与计算能力支持主要提供数据基础服务及与其他已建成库互联互通服务能力建设。H5专业图形服务主要为应用层提供专业图形引擎及成图组件[4]。

工作系统：指系统项目实现的业务应用，包括综合地质分析、储量计算、报告编制、类比库管理、在线审批。在工作系统提供用户和系统间的互动功能，为用户通过系统进行业务研究提供良好的交互体验。

四、储量工作系统功能实现

储量工作系统以储量评估任务为主线，从数据库及本地文件中提取数据，完成综合地质分析、储量计算、油藏类比等基础工作，成果用来编制储量报告及附图附表，经过领导、专家审批后入各类成果管理库，并按照储量业务数据标准采集入湖。综合考虑公司储量评估工作系统储量计算、报告编制以及储量审批等内容，储量评价工作系统共设计9大功能模块，包括：项目管理、数据管理、综合地质分析、储量计算、报告编制、类比库管理、在线审批、成果管理、系统管理。

（一）数据管理

梳理储量分析需要的基础数据，基于现有数据库已有成果优化数据标准、数据格式、数据源头等，分析储量报告及附表相关数据项类型，有效获取基础数据，并根据基础数据和中间成果数据统计生成储量报告需要的附表和插表。数据提取方式包括数据库提取、用户导入、在线输入三种方式。

实现地质、测井、分析化验、测试测压、开发动态5类专业数据的加载、维护，以及储量综合图、沉积相图、含油气面积图、构造图等15类专業图件加载[5]。

（二）储量计算

依托国家储量规范，储量计算模块主要实现储量计算业务流程平台化，完成油藏、气藏、凝析气藏三种油气藏类型的地质储量估算、技术可采储量估算和经济可采储量估算。根据国家规范和行业标准，植入储量参数计算如含油饱和度、天然气偏差系数、采收率等50余种经验公式和算法；运用容积法、动态法和概率法三种方法计算地质储量；运用经验公式法、产量递减法、水驱特征曲线法等多种方法计算技术可采储量[6]。

1.计算单元划分

结合构造、储层、流体系统分析，确定平面分区和纵向单元划分；探明储量单元确定的各类依据，形成成果表；控制储量单元确定的各类依据，形成成果表；预测储量单元确定的各类依据，形成计算单元划分表。

2.计算参数确定

实现含油面积圈定原则、流体界面确定依据、成果图的输入；有效厚度下限标准输入及下限确定分析（如四性关系分析），有效厚度图的输入及单元值输出；有效孔隙度确定依据；原始饱和度、流体参数确定；煤层密度、煤层含气量确定。生成的表格包括含油（气）边界确定表、平均有效厚度取值表、平均有效孔隙度取值表、平均原始含油（气）饱和度取值表、平均原始原油体积系数取值表、平均原始天然气体积系数取值表等。

3.计算结果确定

依据储量计算公式和所确定的储量参数计算并输出地质储量的结果（包括国家储量计算规范和SEC储量计算规范下的储量计算），并形成地质储量汇总表。

4.采收率确定

综合考虑流体性质、油藏类型以及储量分布等因素，采用不同方法确定采收率。系统实现三种以上方法采收率的计算和输入，形成成果表。经验公式法，实现多种经验公式嵌入，并在系统上利用公式计算采收率；相似油田类比法，实现链接类比库，选取相似油田进行采收率类比，采收率结果为一定数值范围或取平均值；数值模拟法，新油田一般不用此方法，老油田复算结合数值模型确定采收率，并生成油田采收率汇总表。

5.技术可采储量计算

技术可采储量估算模块包括采收率计算、采收率综合取值、技术可采储量估算等功能，同时提供不同油气田类型（包括常规油藏、常规气藏、凝析气藏等）对应的采收率计算方法。

6.经济可采储量计算

经济可采储量估算模块包括产量预测、开发设想、经济可采储量估算等功能，同时提供不同油气田类型（包括常规油藏、常规气藏、凝析气藏等等）对应的产量预测计算方法。将产量预测结果推送到R3软件，在软件中得到剩余经济可采储量计算结果，并推送到储量平台。平台根据剩余技术可采储量的占比进行剩余经济可采储量劈分，得到各计算单元的剩余经济可采储量，根据各计算单元的累产，得到各计算单元经济可采储量。

（三）报告编制

通过分析储量报告及附表的文字和数据，区分哪些内容是固定的，哪些可以从数据库中取，哪些需要人工编辑，在此基础上采用排版引擎生成报告和附表。支持储量报告的在线编辑、在线预览与在线提交。定制式自动生成储量评估报告及附表。

根据国家储量标准规范，定制储量报告和附表模板，自动生成不同油气藏类型、储量级别、储量类别的储量报告、附表，以及有限公司3P3C储量报表。内置附表和报告定制模板，报告、附表、附图集、附表集可以一键生成；利用H5图形技术，实现对附图标准化。

（四）地质综合特征分析

根据国家储量规范的研究内容，分别从构造特征、储层特征、油气藏特征、有效厚度下限4个方面开展综合地质分析。根据国家规范和行业标准，定制专业图版，快速绘制60类专业图件；纵向上可根据层位、油组、亚油组、小层、砂体不同的分层级别筛选数据；利用H5图形技术，实现图件人机交互。利用构造图、地震剖面图、储层预测图等开展构造特征分析、断裂系统分析、构造圈闭分析、预测砂体分析。通过绘制各类图件开展沉积环境分析、岩石类型分析、物性特征分析、孔隙结构分析。通过绘制各类图件进行温压系统分析、流体性质分析、油藏类型分析。通过绘制各类图件进行有效孔隙度、空气渗透率、原始含油饱和度、四性关系、有效厚度下限分析[7]。

1.构造特征分析

实现构造成果图件和数据的输入，实现对构造特征、断裂系统特征、圈闭特征的分析。包括但不限于以下成果：构造解释典型地震剖面图、构造解释层位时间域构造图、构造解释层位深度域构造图、断裂系统叠合图、断层要素统计表、圈闭要素统计表。

2.储层特征分析

加载数据表及地层对比剖面等数据图表，实现地层特征分析；加载沉积相相关图表，基于基础数据生成C-M图、粒度概率曲线图等，对沉积环境进行定性分析；基于分层数据，实现储层参数的快速统计分析及成图，如砂岩厚度、砂岩百分含量、孔隙度、渗透率等，实现储层物性分析；快速形成岩石分类三角图、岩石分类表、黏土含量表等，对岩石学进行分析；快速生成毛管压力曲线特征图等，实现对储层孔隙结构的分析。分析的储层包括砂岩、碳酸盐岩等多种储层类型。

3.油气藏特征分析

流体性质分析，形成相关数据表，并增加流体性质相关判别标准，形成油藏参数数据表；温压系统分析，快速形成地层压力、地层温度与深度的关系曲线图；油气水界面的分析：基于地层温度、地层压力数据，快速绘制地层温度－深度、地层压力－深度关系图，拟合公式计算压力系数、地温梯度等参数，并按相关分类标准对地层温压系统进行分类评价。油藏类型分析，油藏剖面成果图的输入，测井解释油气水成果的输入，判断油藏类型。

4.有效厚度下限分析

快速绘制岩心孔隙度与岩心覆压孔隙度关系图，编写认识结论；空气渗透率分析，快速形成渗透率相关关系图，帮助分析渗透率特征；原始含油饱和分析，快速绘制相关关系图，对原始含油饱和度特征进行分析；四性关系分析：分析岩性、电性、含油性和物性两两之间的关系，形成各类关系图及结论和认识；有效厚度下限分析：根据测试数据、测井解释成果数据等快速绘制各类交会图，辅助判断有效厚度电性下限、物性下限、含油性下限、巖性下限，形成有效厚度下限表。

（五）储量评估类比库

基于历史研究成果数据库，综合考虑油藏地质特征、开发动态因素，分别从储层、流体、油藏、储量、开发等多个方面提取出油藏类比涉及的参数项，建立油气藏类比数据库。建立油藏类比模型，找到与研究目标最相似的油藏，为目标油藏推荐关键参数进行储量计算研究，辅助勘探开发决策，降低勘探开发风险。类比库关键类比指标包括油气藏基础信息、储层特征、流体特征、温压特征、储量状况5个方面[8]。

（六）在线审批

用户基于成果管理模块的储量成果，发起、查看、审核审批流程，实现储量成果的在线审批可视化。审批成果可加载成果库文件和本地文件；未通过的成果完善后可重新发起审批，直到通过审核。实现“评价－审核－确认”全流程可视化管理。实现储量评估成果分公司研究院、分公司、集团公司三级储量审查、评审过程。每个节点实现以下功能：上传报告、附图表材料；专家在线审核相关成果；记录专家信息、评审意见等审查过程信息。

（七）成果管理

以项目为主线，管理所有项目下油气田每个储量节点的数据、图件、报告等成果，并实现探明库成果推送及mdb成果库生成。成果管理包括基础数据、中间成果、最终成果。

五、技术成果创新

储量工作系统实现了储量评估一体化、数据管理自动化、储量成果标准化、参数类比便捷化的四化目标。储量评估工作系统实现了业务流和数据流双优化，基于数据湖，以数据驱动业务，实现储量评估流程的一体化，实现了研究团队、专家团队、管理团队等多专业、多角色的协同一体化办公，数据和成果实时共享[9]；基于储量评估流程的数据需求，数据湖定期自动推送多项主数据和业务數据集至系统，实现数据推送实时化，及时满足储量评估工作的需要，实现数据“取之于湖，用之于湖”；根据国家储量规范，内置21类报告模板、100余类附表模板和相关算法，自动生成各类储量报告和表格，实现了对储量成果的规范化管理；基于油气藏参数指标体系，快速提取油藏类比库参数，推荐相似油气藏，获取储量参数，为储量研究提供基础数据[10]。

六、应用效果

储量工作系统上线后，已在多个油气田储量评估过程中，实现数据加载、地质综合分析、储量估算、报告生成等全过程的应用，并将储量计算得到的成果按照计算单元和开发单元汇总统计。目前储量工作系统还存在一些问题：系统使用起来不太方便，很多数据还需要人工录入；与专业软件没有建立数据接口，相关成果数据不能自动获取；系统的应用步骤比较复杂，业务人员短时间还无法适应系统设计的工作流程。同时，由于系统涉及面大，开发时间长，一些功能未在项目需求调研阶段提出，需要后续进行完善。

参考文献

[1]杨丹丹，李烈，刘有超.油气企业数字化转型的现状与对策浅析[J].天然气与石油，2021，39（02）：118-123.

[2]杨剑锋，杜金虎，杨勇，等.油气行业数字化转型研究与实践[J].石油学报，2021，42（02）：248-258.

[3]刘晓天.新型能力深化“两化融合”——西南油气田数字化转型实践[J].企业管理，2021（09）：102-105.

[4]陈溯，安鹏，吴刚，等.海上智能油田建设研究[J].石油科技论坛，2020，39（05）：16-23.

[5]傅瑾君，王晓星.基于MapGIS10的油气矿权储量信息系统构建与应用[J].国土资源信息化，2020（06）：46-49.

[6]张欢.SPE规范框架下储量管理系统的构建与应用[J].信息系统工程，2022（04）：67-70.

[7]陈敏，孟刚，苗琦，等.矿产资源储量数据库管理系统需求分析与设计[J].中国矿业，2022，31（10）：48-56.

[8]杨海军，代臣，肖华.石油企业数字化转型与智能化技术协调发展[J].数字化用户，2022（19）：85-87.

[9]张桂凤，杨帆，赵涵，等.西南油气田开发储量管理数字化转型探索与实践[J].中国管理信息化，2023，26（07）：102-108.

[10]林雨佳.地质储量估算集成系统开发[J].山东煤炭科技，2021，39（03）：166-167+170.

作者单位：中海油研究总院有限责任公司

责任编辑：周航