天然气储存系统_天然气动态储量计算方法有哪些呢举例说明了什么

1.石油技术可储量的计算

2.为什么不同机构发布中国常规天然气储量数据不同

3.基本探明储量经济评价

4.什么是可储量及剩余可储量？

5.与矿产储量估算和报告编制有关的基本概念

6.油气地质储量计算的方法是什么？

我国常规天然气的总量为38．4万亿立方米，最终可探明天然气地质储量约13．2万亿立方米。我国有着比较丰富的天然气，预测地质总储量在38万亿立方米，总量排名世界第10位，占世界天然气总的2%。

发展

我国建造了二十五座地下储气库装置，使用这个装置，可以直接将天然气注入地下先储存起来，然后在使用的时候通过地下铺设好的的管道，进行区域间的调配，通过地下管道的调配，在效率上不仅可以实现持续的运输，而且由于管道深埋在地下，安全性得到了极大的保证。

在技术方面我国还有了新的突破，在管道的过滤技术方面我们已经超越了西方国家，只需通过水过滤就可以使用了，而国外的技术则比较繁琐，西方国家现在也要向我国取经学习技术。

石油技术可储量的计算

矿产储量计算

mineral reserves，calculation of

根据地质勘查工作获得的矿床资料，通过计算，以确定有用矿产的数量。这是矿产勘查工作的一项重要任务，是估算矿床经济价值、确定矿山生产规模和服务年限等的基本依据。矿产储量计算的步骤是：①通过对矿体露头、探槽、浅井、坑道和钻孔岩心的编录、样和测试，求得储量计算中需要的各种地质图件及矿石的品位、体重等数据资料。②将上述各项数据资料，按三维空间坐标位置，投放到相应比例尺的地质图件上，并按地质构造和矿化规律及矿产工业指标的要求，圈定矿体范围。③根据矿体形态和矿石质量分布特征，考虑勘探工程分布格局或矿场的布局，将矿体分割成大小不等的几何形矿块，用体积公式计算每一矿块的储量（矿块体积×矿石平均体重×矿石平均品位），然后汇总成全矿体和全矿床的储量。矿产储量多以有用组分或金属的量来表示，如若干吨铁、若干吨铜等。以上主要指固体矿产的储量计算方法，液体（石油、地下水等）和气体（天然气）矿产的储量计算方法和有关参数不全相同。

为什么不同机构发布中国常规天然气储量数据不同

根据中华人民共和国石油天然气行业标准 《石油可储量计算方法》 （SY/T5367-1998），可储量的计算方法共10类18种方法，每种方法都有各自的适用范围和局限性。应根据油藏开发阶段和开发方式等具体条件选取适用的方法。本部分对砂岩油藏可储量的常用计算方法进行详细阐述。其他类型油藏可储量的计算方法可参阅中华人民共和国石油天然气行业标准 《石油可储量计算方法》及有关书籍。

1. 开发初期油田可储量的计算方法

开发初期是指油田的建设期或注水开发油田中低含水期。此阶段，油田动态资料少，油藏开规律不明显。计算可储量的方法有经验公式法、类比法、流管法、驱油效率-波及系数法、数值模拟法及表格法。矿场上经常用的计算方法是经验公式法、类比法及表格法。

（1） 经验公式法

经验公式法是利用油藏地质参数和开发参数评价油藏收率，然后计算可储量的简易方法。应用该法时，重要的是了解经验公式所依据的油田地质和开发特征以及参数确定方法和适用范围。

美国石油学会收率委员会阿普斯 （J. J. Arps） 等人，从1956年开始到1967年，综合分析和统计了美国、加拿大、中东等产油国的312个油藏的资料。根据72个水驱砂岩油田的实际开发资料，确定的水驱砂岩油藏收率的相关经验公式为：

油气田开发地质学

式中：ER——收率，小数；φ——油层平均有效孔隙度，小数；Swi——油层束缚水饱和度，小数；Boi——原始地层压力下的原油体积系数，小数； ——油层平均绝对渗透率，10-3μm2；μwi——原始条件下地层水粘度，mPa·s；μoi——原始条件下原油地下粘度，mPa·s；pi——原始油层压力，MPa；pa——油藏废弃时压力，MPa。

上式适用于油层物性好、原油性质好的油藏。

17～18年B·C·科扎肯根据伏尔加-乌拉尔地区泥盆系和石炭系沉积地台型42个水驱砂岩油藏资料，获得以下经验公式：

油气田开发地质学

式中：μR——油水粘度比；Cs——砂岩系数；Vk——渗透率变异系数；h——油层平均有效厚度，m；f——井网密度，ha/口；其余符号同前。

该经验公式复相关系数R＝0.85，适用于下列参数变化范围：μR＝0.5～34.3；

油气田开发地质学

（109～3200） ×10-3μm2；Vk＝0.33～2.24；h＝2.6～26.9m；Cs＝0.51～0.94；f＝7.1～74ha/口。

18年，我国学者童宪章根据实践经验和统计理论，推导出有关水驱曲线的关系式，并将关系式和油藏流体性质、油层物性联系起来，推导出确定水驱油藏原油收率的经验公式：

油气田开发地质学

式中： —束缚水条件，油的相对渗透率与水的相对渗透率比值；μo——地层原油粘度，mPa·s；μw——地层水粘度，mPa·s。

上式的优点是简单，式中两个主要因素：一是油水粘度比，很易测定；另一个因素油、水相对渗透率比值，可以根据相对渗透率曲线间接求得。

1985年我国石油专业储量委员会办公室利用美国和前苏联公布的109个和我国114个水驱砂岩油藏资料进行了统计研究。利用多元回归分析，得到了油层渗透率和原油地下粘度两者比值 （影响收率的主要因素），与收率的相关经验公式：

ER=21.4289(K/μo)0.1316

上式适合我国陆相储层岩性和物性变化大、储层连续性差及多断层的特点，计算精度较高。

（2） 驱油效率-波及系数法

驱油效率可以用岩驱油实验法和分析常规岩心残余油含量法。

1） 岩驱油实验法：用岩心进行水驱油的实验，是测定油藏水驱油效率的基本方法之一，可直接应用从油层中取出的岩心做实验，也可以用人造岩心做实验。具体方法是将岩心洗净烘干后，用地层水饱和，然后用模拟油驱水，直到岩心中仅有束缚水为止。最后用注入水进行水驱油实验，模拟注水开发油藏的过程，直到岩心中仅有残余油为止。水驱油效率为：

油气田开发地质学

式中：ED——水驱油效率，小数；Sor——残余油饱和度，小数；Soi——原始含油饱和度，小数。

2） 分析常规岩心残余油含量法：取心过程中，钻井液对岩心的冲洗作用，与注水开发油田时注入水的驱油过程相似。可以认为钻井液冲洗后的岩心残余油饱和度，与水驱后油藏的残余油饱和度相当。因此，只需要分析常规取心的残余油饱和度就能求出油藏注水开发时的驱油效率。即：

油气田开发地质学

式中：β——校正系数，其余符号同前。

原始含油饱和度的求取本章已有叙述。残余油饱和度的测定方法通常有蒸馏法、色谱法及干馏法。由于岩心从井底取到地面时，压力降低，残余油中的气体分离出来，相当于溶解气驱油，使地面岩心分析的残余油饱和度减小，所以应进行校正，β一般为0.02～0.03。

用分析常规岩心的残余油含量来确定水驱油效率，简便易行。但是实际上，取心过程与水驱油过程有差别，用残余油饱和度法求得的水驱油效率往往较油田实际值低。

上述两种方法求得的驱油效率乘以注水波及系数，即为水驱收率。

波及系数是水驱油的波及体积与油层总体积之比。水驱波及系数与油层连通性、非均质性、分层性、流体性质、注井网的部署等都有密切的关系。连通好的油层，水驱波及系数可以达到80％以上；连通差的油层和复杂断块油藏，往往只有60％～70％。

（3） 类比法

类比法是将要计算可储量的油藏同有较长开发历史或已开发结束的油藏进行对比，并借用其收率，进行可储量计算。油藏对比要同时比较地质条件和开发条件，才能使对比结果接近实际。地质条件包括油藏的驱动类型、储层物性、流体性质及非均质性。开发条件包括井网密度、驱替方式及所用的工艺技术等。

（4） 表格计算法

表格计算法是根据油气藏的驱动类型，参照同类驱动油藏的收率，根据收率估算的经验，给定某油藏的收率值，估算其可储量。

油气藏的驱动类型是地层中驱动油、气流向井底以至出地面的能量类型。油气藏的驱动类型可分为弹性驱动、溶解气驱、水压驱动、气压驱动、重力驱动。油气藏的驱动类型决定着油气藏的开发方式和油气井的开方式，并且直接影响着油气开的成本和油气的最终收率。所以一个油气田在其投入开发之前，必须尽量把油气藏的驱动类型研究清楚。

油气藏驱动类型对收率的影响是很大的，但是同属一个驱动类型的油气藏，由于各种情况的千差万别，其收率不是固定的，而是存在着一个较大的变化范围。表7-3给出油藏在一次油和二次油时，不同驱动类型收率的变化范围。

表7-3 油藏收率范围表

表7-3所列出油气藏不同驱动类型时收率值的范围，是由大量已开发油气田所达到最终收率的实际统计结果而得出的。油藏三次油注聚合物等各种驱油剂的最终收率范围，则是依据实验室大量驱替试验结果得出的。不论是实际油气田的统计值还是驱替试验结果，均未包括那些特低或特高值的情况。仅由表中所列的数值范围就可看出，油气藏不同驱动类型之间最终收率相差很大，就是同一驱动类型的油气藏相差也悬殊。

（5） 流管法

流管法由于计算过程烦琐，矿场上不常用，因篇幅所限，此处不作介绍。

（6） 数值模拟法

数值模拟法适用于任何类型、任何开发阶段及任何驱替方式的油藏。开发初期，油藏动态数据少，难以校正地质模型，用数值模拟方法只能粗略计算油藏的可储量。

2. 开发中后期可储量的计算方法

开发中后期是指油田含水率大于40％以后，或年产油量递减期。开发中后期可储量的计算方法主要有水驱特征曲线法、产量递减曲线法、童氏图版法。

（1） 水驱特征曲线法

所谓水驱特征曲线，是指用水驱油藏的累积产水量和累积产油等生产数据所绘制的曲线。最典型的是以累积产水量为纵坐标，以累积产油量为横坐标所绘制的单对数曲线。

根据行业标准SY/T5367-1998，水驱特征曲线积算可储量共分为6种基本方法，加上童氏图版法，共7种方法。

1） 马克西莫夫-童宪章水驱曲线：此曲线常称作甲型水驱曲线，一般适用中等粘度（3～30mPa·s） 的油藏。其表达式为：

lgWp=a+bNp

可储量计算中，以实际的累积产水量为纵坐标，以累积产油量为横坐标，将数据组点在半对数坐标纸上。利用上式进行线性回归，得到系数a和b。然后利用下式计算可储量：

油气田开发地质学

计算技术可储量时，一般给定含水率fw＝98％，计算对应于含水率98％时的累积产油量即为油藏的技术可储量。

2） 沙卓诺夫水驱曲线：沙卓诺夫水驱曲线适用于高粘度 （大于30mPa·s） 的油藏。表达式为：

lgLp=a+bNp

以油藏实际的累积产液量为纵坐标，以累积产油量为横坐标，数据组点在半对数坐标纸上，进行线性回归，得到上式中的系数a和b。同理给定含水率98％，计算油藏的可储量，计算公式如下：

油气田开发地质学

3） 西帕切夫水驱曲线：此种曲线适用于中等粘度 （3～30mPa·s） 油藏。表达式为：

油气田开发地质学

对应的累积产油量与含水率的关系式为：

油气田开发地质学

4） 纳扎洛夫水驱曲线：此种水驱曲线适用于低粘度 （小于3mPa·s） 的油藏。其表达式为：

油气田开发地质学

对应的累积产油量与含水率的关系式为：

油气田开发地质学

5） 张金水水驱曲线：此种水驱曲线适用于任何粘度、任何类型的油藏。其表达式为：

油气田开发地质学

对应的累积产油量与含水率的关系式为：

油气田开发地质学

6） 俞启泰水驱曲线：俞启泰水驱曲线适用于任何粘度、任何类型的油藏。其表达式为：

油气田开发地质学

对应的累积产油量与含水率的关系式为：

油气田开发地质学

7） 童氏图版法：童氏图版法也是基于二相渗流理论推导出的经验公式，其含水率与出程度的关系表达式为：

油气田开发地质学

以上七个公式中：Wp——累积产水量，104t；Np——累积产油量，104t；Lp——累积产液量，104t；fw——综合含水率，小数；R——地质储量出程度，小数；ER——收率，小数。

利用童氏图版法计算可储量，首先是依据如下图版 （图7-14），将油藏实际的含水率及其对应的出程度绘制在图版上，然后估计一个收率值。最后由估计的收率和已知的地质储量，计算油藏的可储量。一般童氏图版法不单独使用，而是作为一种参考方法。

图7-14 水驱油田收率计算童氏图版

前述1～6种方法均是计算可储量常用的方法。但对某个油藏，究竟选取哪种方法合理，不能单纯凭油藏的原油粘度来选择方法。要根据油田开发状况综合考虑，避免用单一因素选择的局限性。一般的做法是：首先，根据原油粘度选择一种或几种计算方法，计算出油藏的可储量和收率。然后，参考童氏图版法，看二者的收率值是否接近。若二者取值接近，说明生产数据的相关性好。但所计算的可储量是否符合油田实际，还要根据油藏类型及开发状况进行综合分析。若经过分析认为所计算的可储量不合理，则还要用其他方法进行计算。

（2） 产油量递减曲线法

任何一个规模较大的油田，按照产油量的变化，大体上可以将其开发全过程划分为3个阶段，即上产阶段、稳产阶段及递减阶段。但有些小型油田，因其建设周期很短，可能没有第一阶段。所述的3个开发阶段的变化特点和时间的长短，主要取决于油田的大小、埋藏深度、储层类型、地层流体性质、开发方式、驱动类型、开工艺技术水平及开发调整的效果。一个油藏的产油量服从何种递减规律，主要是由油藏的地质条件和流体性质所决定的，开发过程中的调整一般不会改变油藏的递减规律。

递减阶段产油量随时间的变化，服从一定的规律。Arps产油量递减规律有指数递减、双曲递减及调和递减三大类。后人在Arps递减规律的基础上，对Arps递减规律进行了补充完善。中华人民共和国行业标准 《石油可储量计算方法》 综合了所有递减规律研究成果，列出了用产油量递减曲线法计算油藏原油可储量的4种计算方法。

1） Arps指数递减曲线公式

递减期年产油量变化公式：

Qt=Qie-D

递减期累积产油量计算公式：

油气田开发地质学

递减期可储量计算公式：

油气田开发地质学

式中：Di——开始递减时的瞬时递减率，1/a；Qi——递减初期年产油量，104t/a；Qt——递减期某年份的产油量，104t/a；Qa——油藏的废弃产油量，104t/a。

递减期可储量计算的步骤是：

第一步，以年产油量为纵坐标，以时间为横坐标，在半对数坐标纸上，绘制递减期的年产油量与对应的年份数据组，并进行线性回归，得到一条直线，直线方程式为：lgQt＝lgQi-Dit。则直线截距为lgQi，直线斜率为-Di，从而求得初始产量Qi，递减率Di。

第二步，确定油藏的废弃产量Qa。计算技术可储量时，一般以油藏稳产期的年产液量对应含水率98％时的年产油量为废弃产量。也可以根据开发的具体情况，根据经验，给定一个废弃产量。

第三步，由第一步所求的Qi，Di和第二步所求的Qa，代入递减期可储量计算公式，即可求得油藏的递减期可储量。递减期可储量加上递减前的累积产油量就是油藏的可储量。

2） Arps双曲递减曲线公式

递减期产油量变化公式：

油气田开发地质学

递减期累积产油量计算公式

油气田开发地质学

递减期可储量计算公式：

油气田开发地质学

递减期可储量计算的步骤如下：

第一步，求递减初始产油量Qi，初始递减率Di和递减指数n。产油量变化公式两边取对数得：

油气田开发地质学

给定一个，nDi值，依据上式，用油藏实际的产油量和对应年限数据组，进行线性回归。反复给定nDi值，并进行回归，直到相关性最好。此时，直线的截距为lgQi，直线斜率为-1/n。从而可求得Qi，n及Di值。

第二步，确定废弃产油量。

第三步，计算递减期可储量。将第一步所求得的3个参数和废弃产油量代入递减期可储量计算公式，便可求得递减期可储量值。递减期可储量加上递减前的累积产油量就是油藏的可储量。

3） Arps调和递减曲线公式

Arps双曲递减指数n＝1，就变成了调和递减曲线。

递减期产油量变化公式：

油气田开发地质学

递减期累积产油量计算公式：

油气田开发地质学

递减期可储量计算公式：

油气田开发地质学

递减期可储量计算的步骤如下：

第一步，求递减初始产油量Qi，初始递减率Di。把产油量变化公式与累积产油量计算公式组合成：

油气田开发地质学

累积产量与产量呈半对数线性关系。根据直线的截距和斜率，可求得Di，Qi值。

第二步，确定废弃产油量。

第三步，计算递减期可储量。将第一步所求得的3个参数和废弃产油量代入递减期可储量计算公式，便可求得递减期可储量值。递减期可储量加上递减前的累积产油量就是油藏的可储量。

4） 变形的柯佩托夫衰减曲线Ⅱ

递减期产油量变化公式：

油气田开发地质学

递减期累积产油量计算公式：

油气田开发地质学

递减期可储量计算公式：

油气田开发地质学

计算可储量之前，首先要求得参数a，b，c。求参数常用且简便的方法如下：

首先，求得参数a和c。由递减期产油量变化公式和递减期累积产油量计算公式可得：

tQt+Np=a-cQt

根据上式，以tQt＋Np为纵坐标，Qt为横坐标，进行线性回归，直线截距为a，斜率为-c。从而求得参数a和c。

然后，求参数b。将所求参数a和c代入累积产油量计算公式，以累积产油量Np为纵坐标，以1/（c＋t）为横坐标，进行线性回归，则直线截距即为a，直线斜率即为要求的参数b。

基本探明储量经济评价

统计方法和标准不同、量和开技术不同等。

1、统计方法和标准不同：不同机构在统计天然气储量时，会用不同的统计方法和标准，例如不同的地质储量计算方法和标准、不同的评价方法和标准等，这会导致数据存在差异。

2、量和开技术不同：不同机构所掌握的天然气量和开技术不同，这会影响对储量的评估和预测。例如，一些机构更加注重开发利用现有，而另一些机构则更加注重探索新的。

什么是可储量及剩余可储量？

1.方案一(4.5×108m3/a)的经济评价

(1)财务评价

财务评价用动态评价指标与静态评价指标相结合，但以动态指标为主的方法进行评价。该项目财务评价的主要经济指标如下：按现行天然气市场价格800元/(103m3)，方案一财务现金流量见附表9-3-1 及图9-5。

A.动态法

(a)财务内部收益率(FIRR)：是指项目在整个计算期内各年净现金流量的现值累计等于零时的折现率。其线性插值计算公式如下：

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

通过计算，方案一的FIRR远大于基准收益率12%，因此，该项目盈利能力强，方案一可行。

(b)财务净现值FNPV：按基准收益率12%计算，将各年的净现金流量折算到建设起点年时的现值，然后累加其结果为86364.6万元，其值亦远大于零，因此，从盈利水平来看，方案一也是可行的。

图9-5 方案一评价期财务累计净现金流量

(c)财务净现值率

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

(d)投资回收期

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

B.静态法

(a)利润总额为420 529.81万元。

(b)

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

(c)

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

说明：年平均利润额(见附表9-3-3)

(d)

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

注：年平均利税额(见附表3-3)

2.方案二(6.0×108m3/a)的经济评价

(1)财务评价

财务评价以动态评价指标和静态评价指标相结合，但以动态指标为主的方法进行评价。财务评价的主要经济指标如下：按现行天然气市场价格800元/(103m3)，方案二财务现金流量见附表9-3-2及图9-6。

A.动态法

(a)财务内部收益率(FIRR)：是指项目在整个计算期内各年净现金流量的现值累计等于零时的折现率。其线性插值计算公式如下：

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

通过计算，方案二的FIRR远大于基准收益率12%，因此，在盈利能力方面方案二可行。

(b)财务净现值FNPV：按基准收益率12%计算，将各年的净现金流量折算到起点年时的现值，然后累加其结果为67 914.9 万元，其值亦远大于零，因此，方案二切实可行。

(c)财务净现值率

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

图9-6 方案二评价期财务累计净现金流量

(d)投资回收期

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

B.静态法

(a)利润总额为419473.6万元。

(b)

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

(c)

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

说明：年平均利润额(见附表9-3-4)

(d)

油气工业技术经济评价方法及应用（第3版）

说明：年平均利税额(见附表9-3-4)

与矿产储量估算和报告编制有关的基本概念

石油及天然气可储量是指一个油（气）田（藏）在当前工业技术条件下可出的油（气）量。可储量不仅与油（气）藏类型、储层物性、流体性质、驱动类型等自然条件有关，而且与布井方式、注入方式、油工艺、油（气）田管理水平以及经济条件等人为因素有关。以探明程度区分的地质储量为基础，相应地亦可分为证实的、概算的和可能的石油（天然气）可储量。可储量（Reserves）的分类与地质储量（OOIP）的分类有一致性，但也有它的特殊性。按照SPE及世界石油大会标准，可储量的分类也分为P1（Proven reserves）、P2（Probable reserves）、P3（Possible reserves），这与地质储量是一样的。可储量的特殊性在于它与油田开发的生产状况和经济合理性紧密相连，特别是对证实的可储量（P1）定义比较严格，不一定和地质储量的分类有一致性。如果按照美国证券交易委员会（SEC）的标准，如已证实了的P1地质储量如果还闲置着，还没有开发方案，根据油气藏的地质因素预计的一次可储量只能算入P2可储量；如果考虑到该油藏有可能开展二次油，但没有任何试验加以证实，这种二次油增加的估算也可能算入P3的可储量。只有经过试验证明了的、已经具有了开发方案并经过批准、已投入生产的才能算入已开发生产的P1可储量。

中国石油天然气股份有限公司应用的可储量体系技术可储量 技术可储量是指依靠现在的工业技术条件可能出，但未经过经济评价的可储量。通常以某一平均含水界限（如98%）、某一平均油气比（如2000立方米/吨或10000立方英尺/桶）、某一废弃压力界限或某一单井最低极限日油（气）量为截止值计算的可出油（气）量，这称为最终可储量。如果考虑某一特定评价期（合同期）的总可储量，是根据油井递减率动态法或数值模拟方法计算到评价期截止日的可出油（气）量。

剩余可储量 剩余可储量是指一个油（气）田（藏）投入开发，并达到某一开发阶段，可储量减去该阶段累计出油（气）量的剩余值。

经济可储量 经济可储量是指经过经济评价认定、在一定时期内（评价期）具有商业效益的可储量。通常是在评价期内参照油气性质相近著名的油（气）田发布的国际油（气）价和当时的市场条件进行评价，确认该可储量投入开技术上可行、经济上合理、环境等其他条件允许，在评价期内储量收益能满足投资回报的要求，内部收益率大于基准收益率（公司最低要求）。

一个国际合作开发的工程项目（合同区或油气田），经过经济评价认定具有商业价值的可储量是该项目合作双方共同拥有的经济可储量，称为合同区或油气田经济可储量，该经济可储量不包括合作前出的累计油气量，也不包括合同期以后还可能出的油气量。

权益的经济可储量 在国际合作的油田开发项目中，任何一方按照双方合作合同规定并遵循国家有关法规，从某一方的角度来考察项目的经济效益，经过经济评价认定具有商业价值的可储量是该方的权益经济可储量。

在国际合作中，合同区或油气田评价的计算期是从双方合作油气田正常投产起，经过回收期、收益高峰期、收益衰减期，直至合同期终结为止。

不同评价期计算的经济可储量可能发生动态性的变化。原来计算的经济可储量由于后来的市场条件或开条件恶化（如价格下降、成本增加、递减率加大、增加评价井后发现地质储量减少、油气井事故废弃等），经过重新评价有可能变少；原来认为没有经济价值的可储量，由于后来技术、经济、环境等条件改善或给予其他扶持政策，经过重新评价有可能变为经济的可储量。

油气地质储量计算的方法是什么？

周圣华

作者简介：周圣华，中国有色金属矿产地质调查中心，地质处处长，高级工程师，矿产储量评估师。

1 矿产储量估算方法

1.1 基本概念

矿产储量估算方法，是指矿产埋藏量估算过程中，各种参数及其储量的计算方法和相应软件的统称。由于矿产赋存方式千差万别，开发利用方式也不尽相同，因此，必须要研究适合不同矿种的矿产储量估算方法。根据我国矿产勘查开发过程中的应用实践，就矿产储量估算方法选择的角度，可以将矿产划分为三大类：第一类是固体矿产，包括金属矿产、非金属矿产和煤；第二类是石油、天然气、煤层气；第三类是地下水。

1.2 矿产储量估算方法的主要种类

关于矿产储量估算方法，可以参照由国土部储量司组织编著，2000年4月由地质出版社发行的《矿产储量计算方法汇编》。

油气方面，用于储量估算的方法主要有容积法、物质平衡法、弹性二相法、概率统计法(亦称蒙特卡洛法，Monte-Carlo)以及产量递减法(计算最终可储量)；地下水方面，目前主要用数值法。

固体矿产方面，根据国内的应用实践，可以分为三大类：

1.2.1 传统方法

根据计算单元划分方式的不同，又可分为断面法和块段法两种。这两种方法是我国几十年来矿产勘查、开发过程中应用最为广泛的两大基本方法。

1.2.1.1 断面法(亦称剖面法)

依据断面之间的相互关系，进一步分为平行断面法、不平行断面法。

平行断面法，依据断面的方向，可分为：水平断面法和垂直断面法。水平断面法适用于利用水平中段计算储量，多用于坑道控制的矿体以及露天开矿床的储量计算。垂直断面法，依据断面位置的不同，可分为勘探线剖面法和线储量计算法。勘探线剖面法，要求用于储量计算的勘查工程(包括探槽、钻孔、坑道等)均位于勘探线剖面上，或偏离距离在允许范围内。线储量计算法，是以勘探线间的平分线为储量计算边界，逐个单元计算并累加，这种方法主要用于砂矿的储量计算。

平行断面法中，每个单元的储量计算方法主要有：梯形公式法、截锥公式法、楔形公式法、锥体公式法、似柱体公式法等；

不平行断面法：主要有普逻科菲耶夫计算法、佐洛塔列夫计算法。这两种方法，由于计算较为复杂，已经很少应用。

1.2.1.2块段法

依据块段划分原则的不同，可进一步分为：地质块段法、开块段法、最近地区法、三角形法、等值线法、等高线法等。

地质块段法，是勘探阶段计算储量较为常用的一种方法。其基本做法是将矿体投影到某个方向的平面上，按照矿石类型、品级、地质可靠程度的不同，并根据勘查工程分布特点，将其划分为若干个块段，分别计算储量并累加。这类方法，通常用于勘查工程分布比较均匀、勘查手段较为单一(以钻探为主)、勘查工程没有严格按照勘探线布置的矿区的储量计算。地质块段法按其投影方向的不同，还可分为垂直纵投影法、水平投影法和倾斜投影法。垂直纵投影法，适用于陡倾斜的矿体；水平投影法，适用于产状平缓的矿体；倾斜投影法，通常选择矿体倾斜面为其投影方向，理论上讲，适用中等倾斜矿体，但因其计算过程较为繁琐，一般不常应用，多以垂直纵投影法或水平投影法代替。

开块段法，适用于以坑道为主要勘探手段的矿区储量计算。基本做法是以坑道(包括部分钻孔)为边界划分大小不同的块段，分别计算储量并累加。该方法多用于生产矿区、基建矿区“”矿量的计算。

最近地区法(亦称多角形法)，是根据矿体储量计算平面图(水平投影图或垂直纵投影图)，以每个勘查工程为中心，取其与各相邻工程间距的1/2(有时根据地质规律用内插法确定距离)为边界点，将矿体划分为一系列紧密连接的多边形单元，再依据每个单元中心工程的资料，分别计算其储量并累加。这种方法，对于工程少、分布不均，各工程揭露的厚度、品位变化大，矿体形态复杂的情况，为了充分考虑各工程参数的影响范围时才使用，一般不用此方法。

等值线法，是利用矿体等厚线图或厚度 品位等值线图，分别计算各等值线范围内的体积、品位和储量。其优点是可以借助上述图件，形象地反映矿体形态、厚度、有用组分分布及变化规律；但缺点是制图复杂，特别是对于含有多种有用组分的矿区，必须按每种组分分别制图，所以，实际工作中也不常用。等高线法与之类似。

1.2.1.3 地质统计学方法

地质统计学方法，亦称克立格法，是由南非地质学家克里格创立的。目前，西方国家在矿业筹资、股票上市、矿业权交易过程中，基本都是用这种方法评价矿产，估算矿产储量；国际上一些较大的矿业公司、勘查公司以及矿业咨询公司，都已研制或拥有以地质统计学原理为基础的矿产评价软件，并已陆续进入我国矿业领域。

地质统计学方法，是以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，对既具有随机性、又具有结构性的变量进行统计学研究的一种方法。这种方法的使用，不仅提高了矿产评价的科学性，而且，也大大提高了矿产评价的效率；对于实行市场经济体制的国家，为使矿产评价及时反映市场因素的变化，实现矿产储量的动态管理，具有尤其突出的优越性。

地质统计学方法是一套方法系统。目前，在我国已有认识并获得应用的主要有：二维及三维普通克立格法、二维对数正态泛克立格法、二维指示克立格法、二维及三维协同克立格法以及三维泛克立格法。

1.2.1.4 SD法(最佳结构曲线断面积分储量计算法)

SD法是在原国家科委和地矿部支持下，我国自行研制的一种矿产储量计算方法。该方法以断面构形为核心，以最佳结构地质变量为基础，利用Spline函数和动态分维几何学为工具，进行矿产储量的计算。其最具特色的内容是根据SD精度法所确定的SD审定法基础，从定量角度定义矿产勘查工程控制程度和储量精度。

1.3 矿产储量估算方法的管理

目前，我国对矿产储量估算方法仍然实行较为严格的管理，除用传统方法计算储量外，用其他方法或软件，都必须要经过专家鉴定，取得国家储量管理部门认可，并予以公告后，方能用于生产实践。

到目前为止，我国经过认可的矿产储量计算方法和软件(固体矿产方面)主要有：

(1)KPX2.1版本(固体矿产勘查评价自动化系统)(中国地质大学(武汉)研制)；

(2)《中文地勘系统软件》(CGES)(武警黄金指挥部从加拿大引进并汉化)；

(3)三维普通克立格法程序系统(北京科技大学研制)

(4)GXPX交互式固体矿产勘查微机评价系统(福建省区调队研制)；

(5)地质统计学在薄脉状金矿床品位优化估算系统(武警黄金研究所研制)；

(6)SD法矿产储量计算软件(2.0版)(北京恩地科技发展有限责任公司)；

(7)Minesight软件(2.5版)(美国Minetec公司研制，中国黄金总公司北京金迈泰克科技发展有限公司中国全权代理)；

(8)Datemine软件(5.0版)(英国矿物工业计算有限公司研制，北京有色冶金设计总院引进)。

2 矿床工业指标

2.1 基本概念

矿床工业指标，是评价矿产储量质量特征的基本准则，是衡量矿床工业价值的重要依据，是圈定矿体、计算储量的基本参数。不同矿区、不同矿种，都有其特定的合理的工业指标。某一矿区矿床工业指标的确定，往往要综合考虑多种因素，包括方面的经济政策、政策、环保政策；市场方面(国内、国外)的供需情况、产品价格情况；宏观方面的形势、社会开发利用和加工技术水平；微观方面的产出特点、加工技术条件、可能的开发方式以及产品方案，等等。因此，某一具体矿床的工业指标，必须在一定勘查工作程度和相应的矿石选冶试验基础上，经过较为详细的技术经济论证和综合研究，方能合理确定。

2.2 矿床工业指标的主要内容

矿床工业指标，通常包括两个方面的内容，一是矿石质量方面的要求，一是开技术条件方面的要求。就金属矿产而言，矿石质量方面的要求主要有：边界品位、最低工业品位(单工程最低工业品位、块段最低工业品位、矿床最低工业品位)、有害组分最大允许含量、有益组分最低含量(综合评价指标)。开技术条件方面的要求主要有：最低可厚度、夹石剔除厚度；对于薄脉型矿体，还包括最低工业米百分值；对于露矿床，还有剥比、边坡角、最低露境界等方面的要求。

此外，针对某些矿产的特殊情况和要求，还可提出其他方面工业指标的要求；针对克里格方法，可以用单项品位指标；针对同体共生的贵金属或有色金属矿床，可以下达综合品位指标。

2.3 矿床工业指标的管理

按照现行管理制度，凡依据矿组(种)规范推荐的一般工业指标，无论勘查工作程度高低，只能估算量；需要提交基础储量和储量的，必须在完成一定程度选冶试验的基础上，由具有资质的矿山设计单位进行技术经济论证并出具专门材料，经业主认可批复后，方能作为估算基础储量和储量的依据。

3 矿石选冶试验程度

目前，应继续执行1987年全国储委、国家计委、国家经委发布的《矿产勘查各阶段选冶试验程度的暂行规定》(储发[1987]27号文)。

选冶试验程度划分为五种：可选(冶)性试验、实验室流程试验、实验室扩大连续试验、半工业试验、工业试验。

各勘查阶段的选冶试验程度要求：

(1)预查阶段：类比评价即可。

(2)普查阶段：一般矿产类比；组分复杂、难选及尚无成熟经验的矿产，要求做可选(冶)性试验或实验室流程试验。

(3)详查阶段：易选矿产：类比；一般矿产：做可选(冶)性试验或实验室流程试验；难选矿产：要求做实验室扩大连续试验。

(4)勘探阶段：易选矿产：做可选(冶)性试验或实验室流程试验；一般矿产：做实验室流程试验或实验室扩大连续试验；难选矿产：要求做半工业试验；建设大型矿山的，应当做工业试验。

4 矿体的圈定

矿体的圈定是储量估算较为关键的环节。理论上讲，矿体的圈定必须遵循地质规律，决不允许“见矿连矿”；实际上，矿体圈定是否合理，是否符合客观实际，不仅与对目的矿区地质规律的认识、研究程度有关，而且与地质工作者的经验和水平也有很大关系。根据我国几十年地质勘查工作经验总结和有关规定(原国家矿产储量管理局1991年国储[1991]164号文)，结合现行矿种规范的有关规定，传统方法估算矿产储量过程中的矿体圈定，大致需要掌握如下原则：

4.1 单工程矿体边界的圈定

(1)依据边界品位和夹石剔除厚度指标初步确定矿体边界与矿体中的夹石；

(2)依据单工程最低工业品位和最低可厚度指标，调整矿体边界和矿石与夹石的界限；

(3)关于“穿鞋戴帽”问题。所谓“穿鞋戴帽”，是指中部品位较高的矿体，在单工程圈定边界时，将上、下部介于边界品位与最低工业品位的样品带入的现象。通常的做法是允许带入相当于“夹石剔除厚度”以内的样品；当连续出现多个介于边界品位与最低工业品位的样品，并且厚度大成片出现时，应单独圈出；

(4)多组分矿体的圈定，可用“混圈法”。即单工程中只要有一种组分达到边界品位和最低可厚度要求，就可圈入矿体；若有两种或两种以上组分达到最低工业品位要求，并在整个矿体或矿床中具有一定规模，即为共生矿；未能达到边界品位要求的，但能够回收利用的，即为伴生矿。

4.2 矿体的连接

4.2.1 相邻见矿工程之间的矿体连接

(1)相邻见矿工程之间的矿体，一般用直线对应连接；在有充分的地质依据时，也可用曲线连接；

(2)用曲线连接时，矿体任意位置的厚度，不得大于相邻工程实际控制的矿体最大厚度；

(3)当相邻见矿工程之间，出现破矿断层或岩脉时，应依据地质规律合理连接。

4.2.2 矿体的有限外推

当位于某一地质可靠程度对应网度范围内的两个相邻工程，一个见矿，一个未见矿时，矿体的圈连称为有限外推。

(1)当矿体长度与厚度存在正相关关系并经过足够的统计资料证实时，可以根据见矿工程控制的实际厚度，按照比例外推；

(2)无规律可循时，一般按工程间距的1/2尖推或1/4平推；当边部工程存在矿化现象(工程品位在边界品位的1/2以上)时，则可按工程间距的2/3尖推或1/3平推；

(3)见矿工程为米百分值或米克吨值工程时，一般不得外推；但对于薄脉型矿体，则可酌情外推。

4.2.3 矿体的无限外推

当见矿工程之外没有工程控制，或未见矿工程距离见矿工程较远(距离大于相应地质可靠程度对应网度)时，矿体的圈连称为无限外推。无限外推时，若矿体长度与厚度之间无规律可循，一般按相应地质可靠程度所对应网度的1/2尖推或1/4平推。

4.3块段的划分

块段是储量计算的基本单元，块段划分是否合理直接影响储量估算的精度。一般情况下，块段划分应当把握如下几项原则：

(1)不宜过大，也不宜过小。一般沿矿体走向上以两相邻勘探线为限，倾向方向上以两相邻工程连线为界；

(2)同一块段内，矿体要连续，产状要稳定；需要分别计算储量时，矿石类型、工业品级要相同；

(3)同一块段的地质可靠程度必须相同。

5 矿产储量估算中主要参数的计算

5.1 矿体厚度的计算

矿产储量估算过程中，常用到三种厚度：水平厚度、垂直厚度、真厚度。选取那种厚度，视估算方法而定。用纵投影面积时，应计算平均水平厚度；用水平投影面积时，应计算平均垂直厚度；用真面积时，应计算平均真厚度。

平均厚度，一般用算术平均法计算，当工程分布很不均匀或厚度变化很大时，应当用影响长度或面积加权计算。

5.2 平均品位的计算

矿产储量估算过程中，常需要计算单工程平均品位、块段平均品位和矿体平均品位。当样长度变化不大，品位变化比较均匀时，可以用算术平均法计算。当样长度变化大，或品位很不均匀时，需要用加权平均法计算；计算单工程平均品位时，应当用样品长度加权；计算块段平均品位时，应当用矿体截面面积加权；计算矿体平均品位时，应当用块段投影面积加权。当矿区勘查工作程度低、样品数量较少、品位变化又较大时，应当用几何平均数法求取矿体的平均品位。

5.3 特高品位的确定与处理

特高品位的存在，对矿产储量的估算结果影响很大。特别是在一些贵金属和有色金属矿床中，特高品位会经常出现，若不予处理，将会使矿产储量估算结果产生严重偏差。当有怀疑特高品位存在时，首先应对副样进行第二次分析，如果第二次分析结果在允许误差范围内时，再作特高品位判断(确定特高品位下限值)。

特高品位下限值的确定方法很多。克立格法和SD法，用统计学方法，确定过程比较复杂；也可以用经验法，比较简单。根据国储[1991]164号文的有关规定，对于有色和贵金属矿产，特高品位的下限值，一般可确定为矿体平均品位的6～8倍，矿体品位变化系数大时，取上限值；变化系数小时，取下限制。特高品位处理时，通常不要使其影响范围过大，以用特高品位所影响的块段平均品位代替为宜；当矿体厚大时，也可以用特高品位所在的单工程平均品位代替。

特高品位处理后，单工程平均品位、块段平均品位以及矿体平均品位均须重新计算。

5.4 体重的计算

体重是矿产储量估算的一项重要参数，必须认真对待体重样的集和计算。

小体重样的集，一方面，要注意样品的代表性，包括空间分布的均匀性和矿石类型、品位区间上的代表性；另一方面，要保证样品的数量，通常主要矿石类型的小体重样品不应少于30个，确因样品有限无法保证数量时，应尽量集与矿体平均品位接近，并且矿物组成、结构构造等矿石特征代表性好的小体重样品。

在测定小体重的同时，为了评价其代表性，一般应作化学分析；湿度较大的矿石，应同时测定湿度；对于松散、多孔、裂隙发育的矿石，应集少量大体重样(规格0.5m×0.5m×0.5m)，测定大体重。

矿产储量估算过程中，一般用矿区平均体重值统一参与计算。矿区平均体重，通常在经过样品代表性论证和取舍后，用全区有效小体重的算术平均法求取；对于体重与矿石类型或品级存在相关关系的情况，应根据各矿石类型或相应品级在全矿区所占比例，合理选择参与计算的小体重样品后，才能计算矿区平均体重；对于松散、多孔、裂隙发育的矿石，应用大体重进行校正；湿度大于3%时，应进行湿度校正。

需要分矿石类型估算储量时，平均体重应按不同矿石类型分别计算。当矿区矿石类型较为单一、体重变化也不大时，可以用全矿区所有样品的算术平均值，参与储量的估算。

6 矿产储量报告的基本形式

6.1 矿产勘查报告

主要用于矿产勘查工作的阶段性总结或最终总结。报告编写执行《固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范》(DZ/T 0033—2002)中附录A“固体矿产地质勘查报告编写提纲”；用地质统计学方法估算储量的，报告储量估算部分的编写执行附录B“运用地质统计学方法估算/储量的固体矿产地质勘查报告中储量估算部分的编写提纲”。

6.2 矿山闭坑地质报告或矿山阶段性储量注销报告

主要是指在矿山关闭或阶段性关闭环节注销储量而编制的专门报告。报告编写执行《固体矿产勘查/矿山闭坑地质报告编写规范》(DZ/T 0033—2002)中附录C“固体矿产矿山闭坑地质报告编写提纲”。

6.3 矿产储量核实报告

主要是指矿山企业改制、矿权转让以及矿业企业上市过程中，需要对矿山占用的矿产储量进行核实而专门编制的报告；也包括建设项目压覆矿产储量而需要编制的报告。报告编写执行2007年2月6日国土部发布的《固体矿产储量核实报告编写规定》(国土资发[2007]26号)。

6.4 矿产储量检测地质报告

主要是为适应储量登记统计、储量动态监测以及矿权管理的需要，针对小矿、民矿以及砂石粘土矿等需要专门编制的报告。报告编制目前尚无统一要求，1996年原地矿部局发布的《简测计算占用矿产储量的若干说明》中涉及部分要求，大部分省(自治区、直辖市)对简测地质报告的编写已作了相应规定，可参照执行。

7 矿产储量报告的完备程度

按照现行规定，完整的矿产储量报告应当包括如下主要内容：

7.1 文字报告

7.2 主要附件

(1)矿业权权属证明材料；

(2)勘查资格证书复印件；

(3)出资人与勘查单位签订的勘查合同或勘查协议；

(4)矿床工业指标论证材料以及相应批件；

(5)矿石选冶加工技术试验报告；

(6)矿山建设可行性研究报告或预可行性研究报告以及相应批件；

(7)其他有关专题报告。

7.3 主要附图

(1)矿区或矿床地质地形图(1：1000～1：2000)；

(2)取样平面图(包括地表取样平面图、中段取样平面图)；

(3)钻孔柱状图以及探槽、坑道素描图；

(4)勘探线剖面图或储量计算剖面图；

(5)矿体纵投影图或水平投影图；

(6)其他需要的图件。

7.4 主要附表

(1)基本分析结果表以及化学全分析结果表；

(2)样品分析内检、外检结果表；

(3)钻探工程质量评定表；

(4)小体重测定结果表；

(5)单工程矿体平均品位、体重计算表(槽探、坑探、钻探)；

(6)单工程矿体厚度计算表(水平厚度或垂直厚度、真厚度，槽、坑探与钻探分别造册)；

(7)块段平均品位、厚度、体重计算表；

(8)块段(或剖面)面积计算表；

(9)块段储量计算表；

(10)矿体储量计算表；

(11)矿区储量计算表；

(12)其他需要的表格。

油气地质储量通常用容积法计算。所谓容积法，就是将含油（或含气）面积乘以油层的平均有效厚度，再乘以储油层岩石的平均有效孔隙度，就得到储存油或气的孔隙体积。但整个孔隙空间并非为油气所独占，还必须将水占据的孔隙体积剔除，这就得再乘上含油饱和度（或减去含水饱和度的参数），这样，油（或气）真正占据的孔隙体积则被求出。我们计算油气量是要知道在地面条件下（标准压力、标准温度条件）的量，不是只了解油气在油气藏压力、温度条件下的体积，所以，还必须乘上油气的密度并除以油或气的体积系数，这样，才可以实实在在提交出地面条件下油气的地质储量。根据容积法的原理，当有了精细的地质模型以后，计算机就会很快将储量计算出来。

油气地质储量的计算公式如下：

（1）石油地质储量的计算（按地面条件下重量计算）。

公制单位计算公式：

式中，N为石油地质储量，万吨；A为含油面积，平方千米；h为平均有效厚度，米；Φ为平均有效孔隙度，小数；SWi为油层原始平均含水饱和度，小数；ρo为地面脱气原油密度，吨/立方米；Boi为原始原油平均体积系数，立方米/立方米。

地层原油中的原始溶解气地质储量计算公式如下：

式中，GS为溶解气的地质储量，亿立方米；Rsi为原始溶解气油比，立方米/吨。

（2）天然气地质储量的计算（按地面条件下容积计算）。

公制单位计算公式：

式中，G为天然气地质储量，亿立方米；A为含气面积，平方千米；h为平均有效厚度，米；Φ为平均有效孔隙度，小数；Swi为平均气层原始含水饱和度，小数；T为气层绝对温度，开尔文；TSC为地面标准绝对温度，开尔文；PSC为地面标准压力，兆帕；Pi为气田的原始地层压力，兆帕；Zi为原始气体偏差系数，无因次量。