國家儲量規范約束下的儲量研究新模式

侯東梅 郭敬民 黃建廷 王飛騰

摘 要：海上油田儲量復核算工作具有時間緊、任務重、人員少、標準高的特點，傳統方式消耗大量的時間與人力。本次研究遵照國家評審依據，創新性構建地質邏輯、數據與計算機語言的空間拓撲關系，完善從數據層到處理層再到數據轉換層各個環節的關聯，挖掘出1200條邏輯關系，轉化為21，000條計算機代碼，實現儲量參數自動化處理、計算單元自動化匹配、數據多維度自動化對比。工期縮短80%以上，折算節約人力成本近500萬元，傳統工作模式實現優化轉型，為打造渤海數字化油田奠定研究基礎。

關鍵詞：海上油田，儲量估算規范，拓撲關系，自動化處理

0 引 言

油氣儲量是指導油田勘探開發、確定投資規模的重要依據，也是編制油氣開發方案的重要依據，通過合理選擇儲量計算單元、計算方法，準確求取儲能參數和儲量參數，進而探討儲量增減的影響因素，進行儲量評價[1]。DZ/T 0252 2020《海上石油天然氣儲量估算規范》要求，首次向國家申報儲量后開發生產井完鉆后3年內要進行儲量復算，儲量復算后開發生產過程中要進行儲量核算，油氣田廢棄前的儲量與產量要進行清算[1]。因此，儲量計算工作貫穿了海上油氣田勘探開發過程的各個階段。

儲量計算工作包含了對油田數據的統計、分類、計算、制表、檢查等工作，是將井上零散的數據變為各個儲量單元的數據，涉及有效厚度、有效面積、孔隙度、含烴飽和度、體積系數等參數的求取與對比分析。該工作耗時長、工作量大，但目前大部分油田還處于人工計算加計算機輔助的階段[2]。

海上油田儲量復核算的特點為人員少、任務重、工作時間緊，同時儲量研究工作又具有專業性強、數據量大、數據間關聯復雜、研究質量要求標準高。經常會有大量反復和重復性工作，報告編寫（文字、附圖、附表、插表）均需手工反復修改、調整完成，質控難度較大，標準化的核查需要實現自動化。

隨著中海石油總公司“七年行動計劃”的整體部署，渤海油田2025年上產4000萬噸的開發形勢下，開發速度加快導致油田資料成倍增加、地質油藏認識改變，需要創新儲量研究思路，快速開展儲量估算，高質量高效率縮短儲量研究工期，形成基于精細油藏描述需求的、適時更新的數據庫、研究平臺及研究成果庫，實現儲量研究與精細油藏描述一體化技術研究平臺，使得渤海油田儲量研究工作向標準化、流程化、軟件化邁進，為渤海油田高效開發提供技術支撐。

1 總體研究思路

1.1 平臺架構設計

根據當前儲量研究與精細油藏描述一體化研究的需求，建立儲量復核算數據自動化處理平臺，解決學科廣、軟件多、數據雜的數據管理問題；調研儲量研究與各研究軟件的文件交換格式，建立數據接口，方便導入本項目研究需要的各類數據。在地質參數統計的基礎上按相關標準規范形成附圖、附表、研究報告等相關內容。

如何將儲量復核算研究的思維及執行的各項標準規范表達成計算機語言是地質工程師面臨的難點。

針對該問題，本項目著眼于渤海油田48個油氣田儲量估算報告成果，以DZ/T 0217-2020《石油天然氣儲量估算規范》 、DZ/T 0252-2020《海上石油天然氣儲量估算規范》、DZ/T 30334-2020《石油天然氣探明儲量報告編寫規范》 為依據，按照國家儲量估算研究思路，創新性構建各種地質邏輯、數據與計算機語言的空間拓撲關系，將儲量估算各項工作進行梳理，完善從數據層到處理層再到數據轉換層各個環節的關聯分析，共挖掘出1200條邏輯關系，并將其進一步轉化為21，000條計算機代碼，以此為核心，搭建起了“海上油田儲量估算工業自動化處理系統”（如圖1所示）。

1.2 模板管理

計算機程序的最大特點是能夠快速準確地處理海量數據工作，將具有規律的工作模塊化完成，而儲量計算工作的過程恰好符合這一特點（如圖2所示）。本次研究的研究思路以問題為導向，從最初的需求分析來看，整個軟件平臺的核心內容應為數據的處理及規范制表[3]。采用模板的方式，適應標準規范的要求，以及不同項目、不同時期模板差異，保障系統未來的擴展性。把附表、插表等通過表格樣式、數據來源綁定、計算關系處理、格式控制等方面固化內容。

1.3 質控體系

數據處理的難點在于油氣田龐大的數據量。

每口井、每百米大概有20個數據點，單個數據點的信息主要有：所屬層段、砂體厚度、有效厚度、夾層厚度、孔隙度、含烴飽和度、滲透率及流體參數等，數據處理是對井上數據的分類、提取、運算、比較等過程。規范制表的難點在于表格格式的確定。儲量計算工作的最終數據結果主要體現在附表文檔中，附表中表格類型多、格式多，包括：表頭的格式、數據的位數、單位的寫法、文字的字體、符號的規范等等，由于附表中表格多、數據量大，制表過程中易產生三基錯誤。本次項目將全部表格格式依照規范進行編制，制表過程不需要人工參照規范反復修改，所有表格按照標準格式批量輸出。質控體系通過項目分層方案、內置計算方法、錯誤預警3個方面保障數據的正確性。

（1）項目分層方案：參數研究、對比分析、統計分析中大量的數據都涉及區塊、層位、油組，為保障這些數據的統一，系統提供了項目分層方案的功能。以此控制數據在“框架”層面的正確性（如圖3所示）。

（2）計算方法內置：參數研究、對比分析、統計分析中大量的數據都存在現有的計算關系，系統內置了大量計算邏輯，保障了數據的前后閉合。

為實現儲量計算結果輸出的自動化、半自動化，整體思路以各個數據庫及參數表之間的數據關聯為主線。儲量計算過程中，生成任一張表格都需要5～10個其他數據的支持，以“探明原油計算單元核算前后孔隙度、含油飽和度變化對比表”為例，生成該表需要核算后孔隙度、飽和度取值確定表提供數值，需要核算后有效厚度、含烴面積的相關表格提供數據進行加權，需要復算前儲量計算表提供對比數據，需要核算前后單元劈分對比表提供復算前后單元對比關系等等（如圖4所示）。

（3）錯誤檢查：數據導入中，對重點的數據錯誤進行檢查，保障數據入庫質量。

對于數據表之間的復雜關系，軟件在編寫過程中，對要生成的每一張表進行提前設計，理清與其他表的關系，明確如何對接、使用每個數據源，依此，逐個完成每個表的編寫（如圖5所示）。

2 數據自動化處理實現

項目的關鍵功能是實現多個庫的數據讀取和統一調配，使所有數據成為一個龐大的數據集，并提供規范的數據輸出格式。基于Microsoft VisualBasic 6.0在Windows系統上界面可視及操作靈活的特點，結合電子表格控件工具對數據強大的梳理能力，編制“儲量復算數據處理自動化平臺”，對儲量計算數據進行快速處理（如圖6所示）。

2.1 大批量數據處理

油氣田資料中最主要的兩個數據庫是：地質分層數據庫及測井解釋成果數據庫，地質分層數據庫是根據井震結合、連井對比的方法得到的地層橫向對比關系，通過平剖結合分析將井與井之間建立起層段對應關系；測井解釋成果數據庫包含了以井為單位縱向分布的數據，包含了大量儲量計算所需要的參數。

平臺模塊二主要針對這兩個數據庫的處理，通過地質分層數據庫提供井與井之間的層位對應關系，軟件快速遍歷測井解釋成果數據庫內幾十萬個數據，重新進行整理、劈分，建立起以儲量計算單元為單位的全新數據庫，自動將測井解釋成果庫中的單井數據分段提取至新庫中每個儲量計算單元的條目下，完成了對各個儲量計算單元資料的統計匯總。

2.2 必要性文件輸入

在儲量計算工作時，除了地質分層數據庫與測井解釋成果數據庫，還需要一些其他數據，包括油氣各自的流體參數、上一版儲量計算結果及相關參數、儲量單元劈分變化情況、各個砂體的含烴面積以及每口井的補心海拔數據等。軟件設計了模塊三“必要文件的輸入”，以及各類資料的格式說明文件，方便數據的一次性導入（如圖7所示）。

2.3 成果工業化制表

在軟件中，完成前面的預處理、統計及輸入等工作，便可正式開始進入成果輸出模塊，按照表與表之間數據的關聯性，所有表格需要按照順序完成，完成一個階段的輸出才可進行下一階段的輸出，輸出表格分為探明、控制、預測3套表格，每一套又根據油、氣劃分為兩類，共計6套表格，單獨一套表格包括了：有效厚度取值確定表、孔隙度飽和度取值確定表、有效厚度變化對比表、含烴面積變化對比表、孔隙度飽和度變化對比表、流體參數變化對比表、儲量計算表、儲量變化對比詳表等。6套表格外還包括：流體界面取值確定表、油組劃分表、砂巖百分含量表等獨立的表格。儲量規范要求的36類附表、29類插表均可實現自動化（如圖8所示）。

輸出模塊包括全自動與半自動兩種輸出類型，全自動型是指表格全部數據均可通過其他表格獲取，制表過程完全由軟件完成，科研人員只需完成備注的說明部分；半自動是指制表過程中部分數據無法由現有數據進行推導得到，例如：疊合含烴面積、碾平厚度等，軟件生成的表格中預留位置，方便人工填入這類數據，后續計算會自動引用人工填寫的數據來計算后續的結果（如圖9所示）。

3 自動化功能及應用

3.1 數據統計

統計類工作可細分為梳理、劃分、提取3個方面，主要是將油田內單井上零散的數據按照層位劃分結果劃分為各個砂體或小層的數據[4]。儲量計算工作中常規統計方法是通過人工在井上逐個值讀取、記錄，例如：統計某油田的流體界面數據，若有100口井、30個砂體，需要統計的數據個數一般在4000～7000個，人工完成需要一周以上的時間，且容易出現差錯。

而該項目只需要導入測井解釋成果數據庫及地質分層數據庫，程序會根據各井的儲層對比結果，對單井的數據進行梳理、劃分，自動建立一頁表格，并以儲量計算單元為單位對每個表格進行命名，再將測井解釋成果數據庫的數據自動提取至每個儲量計算單元對應的表格當中，同時完成制表。人工完成類似的統計類工作需要2～3周的時間，該平臺可使數量在10萬以下的數據在半小時內統計完成，經礦場使用提質增效效果明顯。

3.2 數據計算及對比

軟件可快速完成各類儲量計算參數從樣本到井上、從井上到儲量計算單元的逐個層次的各類算術平均、加權平均計算，計算過程中所有參數可自動從數據庫中提取，無需人為操作。除此之外，軟件還可自動完成砂地比計算、TVD與TVDSS深度轉換、各單元儲量的計算等。

對復算前、后儲量變化對比的分析中，各個儲量計算參數對儲量變化的影響的計算較為繁瑣，而簡單地將各儲量參數變量引起的儲量增量平均化，不能客觀反映各儲量參數的變化對儲量變化值的影響，根據調研，軟件在儲量參數與儲量無量綱化基礎上，采用儲量參數敏感性分析及儲量不確定性分析的思路，使用基于參數增量的增量劈分，保證更加準確地反映出儲量變化的真實情況[5，6]，全部計算過程內置于軟件中，可一鍵完成。

3.2.1 制表編排規范化

參照DZ/T 0334-2020《石油天然氣探明儲量報告編寫規范》，設計輸出表格編制、排版的規則，涉及每張表的表行、表頭、表元。對制表過程中的各類細節增加控制，包括數據字體、小數位數、表格邊框、行距列距等等，并根據不同類型的表格加以區分。

數據表格生成過程為：首先，根據需要自動生成表頭，依次逐行設置儲量計算單元，處理數據并將數據填入相應行列位置；其次，對表格添加邊框并調節間距，規范表頭格式，依次完成每一類數據的格式，包括小數位數等；最后，統一字體格式，將需要合并的網格進行合并，完成最終表格并保存（如圖10所示）。

3.2.2 數據自查功能

地質靜態數據中，地質分層數據庫與測井解釋成果數據庫是最大的兩個庫，兩個庫之間主要依靠井位、深度來匹配數據，而在匹配過程中，由于地質分層是由地質與地震專業相結合確定的，部分分層位置與測井解釋中的砂體邊界不一致，需要校正分層深度，以保證儲量計算單元的頂底都為砂體邊界。由于數據量巨大，人工檢查需要大量的時間與精力，軟件的預處理模塊可提供檢查功能，運行后自動在有問題的分層位置標上顏色及參照值，用數值正負區分分層位置是過高或是“切砂”，軟件查錯速度相比較人工檢查更快捷、更準確，減少遺漏（如圖11所示）。

4 結 語

該平臺實現了儲量計算參數自動提取、自動加權、自動選值、儲量結果自動計算、多參數自動對比等功能，并能自動生成規范要求的36類附表、29類插表的標準化的儲量數據表，用以代替人工操作計算機進行數據分析的復雜過程，避免人為過失導致數據失準問題的發生，研究工期縮短80%以上，折算節約人力成本近500萬元，大幅提升了油田傳統儲量估算工作的效率，實現了對傳統工作模式的優化轉型，開創了海上油田儲量估算研究新模式，使渤海油田儲量復核算工作向統一標準和規范的工作流、數據流、軟件流邁進，為打造渤海數字化油田奠定了一定的研究基礎。

參考文獻

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