掐指算出油储量

2024-11-27 14:40:00

地下油藏的储量是石油开采过程中非常重要且必须明确的参数,可是石油深深藏在地下,人们没有办法直接测量,需要找到适当的间接测量法进行测算。地质学家们想到了许多间接测量石油储量的办法,其中以容积法和物质平衡法最为常用。

曹冲称象与间接测定法:传说曹操的儿子曹冲极为聪明。在曹冲五六岁的时候,曾经提出了一个称量大象重量的办法,先把象牵到一条船上,把船的吃水线标记好。然后牵下大象,再向这条船上装石头,直到船的吃水线与大象在时的吃水线平齐。最后,再把装在船上的石头一一称重,这些石头的重量加起来就是大象的重量。这种称象的方法就是一种间接测量法。现实中,间接测量法极大拓展了人类的认知范围,是科学发展的强大助力,许多没有办法用直接测量实现的任务,像测量地球子午线的长度、称量太阳的质量等,都需要采用间接测量法来搞定。

容积法是计算石油地质储量的主要方法。它的测算基础是油藏的静态资料和参数,如含油面积、油层厚度、孔隙度、含油饱和度等,所以又称静态法。容积法的适用范围很广,不仅适用于不同类型的油藏,也适用于油藏勘探开发的不同阶段,是国内外储量计算中应用最多的方法。

容积法的原理比曹冲称象的原理还要简单,相当于把大象切成小块再分别称量。简要地说,就是把石油储层分割成许多内部性质均一的小单元,然后把每个小单元的长度、宽度、厚度和石油体积占比这些参数乘在一起,就是这个小单元的石油含量,所有小单元的石油含量加在一起,就是整个石油储层的石油含量,也就是石油地质储量。

将石油储层切分为合适的计算单元,确定各个单元的面积和厚度。位于储层中央的单元,切分的时候自然知道面积有多大。需要注意的是含有石油储层边界的计算单元,要明确边界的位置和展布形态才能算出面积。因此,准确的石油储层的边界非常重要,需要在计算储量之前以勘探手段加以明确。石油储层的总含油面积就是具有工业性油流的地区的总面积,它应与各计算单元的总面积相吻合。同样,油层的厚度也应选取有效厚度,就是石油储层中具有工业性产油能力的那一部分厚度,就是在储层岩石总厚度中剔除那些不能产出油气的夹层和隔层的厚度而得到的可以产出油气的净厚度。可见,油藏的总体积由含油面积和油层有效厚度决定。

得到油藏的体积并不足以对石油资源量进行评价,可以用一杯啤酒来类比,杯子的大小确定了,也装满了,但里面有多少酒还得看泡沫多不多。对于油藏而言,其总体积中有相当一部分被岩石骨架占据,只有那些孔隙才有储藏油气的作用。而且,同样是孔隙,那些互不连通的死空间通常是不受外界影响的,在不采取增产措施的情况下对石油开采几乎没有意义。所以人们定义了储层有效孔隙度的概念,即岩石中连通孔隙的体积占岩石总体积的百分数。计算地质储量所用的有效孔隙度通常还要进行压力校正,这是因为在地层条件下,地层压力会影响孔隙的张开程度,压力较大时,岩石会被压得更坚实,相应地孔隙度也会降低。如果用地面条件下测得的孔隙度来计算储量,可能会大大高估石油的资源量,导致冒进的决策。有效孔隙度确定之后,还要剔除孔隙没有完全充满油气造成的影响。一般是以地面石油密度和地层石油体积系数来推算一定量的石油在地下储层中实际占据的体积,再用原始含油饱和度来衡量储层中原始状态下石油体积占有效孔隙体积的百分数。最后,用原始含油饱和度、储层有效孔隙度、油层有效厚度和含油面积等数据进行简单的运算,就可以得到我们迫切需要的石油地质储量了。

以容积法评估石油地质储量,要求对石油储层的静态性质充分了解。由于每口探井的实际控制范围有限,而又不可能将探井打得十分密集,所以许多石油储层的数据是靠推算得到的,因此容积法储量存在不确定性。与了解地下有多少石油相比,人们可能更希望知道到底能采出多少石油。这种情况下,就需要用到物质平衡法来进行储量评估。

可以假设一个例子来类比物质平衡法的原理,比如有一个不清楚具体多少面积的地下室发生了严重的水淹,用长杆测试发现水位很高且恒定,人们想要了解排空这些水该用几台水泵,要多久才能抽完。此时,可以利用物质平衡法来测算出地下室的水量。在抽水之前先测一个水位值,当抽水量达到某个确定值时,比如抽出了1吨或2吨水,再测一个水位值。那么我们根据这一两吨水对应的水位差,按比例计算出总水位高度对应的总水量是多少。

测算油藏储量的物质平衡法原理与上述例子基本一致,在评估储层石油储量时,人们利用地层压力差和石油采出量的对应关系确定油藏储量。如果利用地层压力差来作为储量评价的标尺,需要储层满足整体均一性,且温度和压力均保持平衡状态。对封闭型的未饱和油藏、高渗透性小油藏和连通性好的裂缝性油藏,以物质平衡法评估储量可以得到很准确的结果。对于渗透性差的饱和油藏,这种方法精度较差。与前述例子中的限制条件相仿,用物质平衡法评估石油储量的基本要求是地层压力变化要足够大,石油采出量也要足够大。一般要在地层压力降低1兆帕、可采储量采出10%以上时进行测算,得到的结果才有参考价值。

无论哪一种方法,我们都可以把所需要的参数对应在手指的指节上,掐指一算,就知道油藏的石油地质储量,神奇不神奇?

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