國家儲量規(guī)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(fù)核算工作具有時間緊、任務(wù)重、人員少、標準高的特點，傳統(tǒng)方式消耗大量的時間與人力。本次研究遵照國家評審依據(jù)，創(chuàng)新性構(gòu)建地質(zhì)邏輯、數(shù)據(jù)與計算機語言的空間拓撲關(guān)系，完善從數(shù)據(jù)層到處理層再到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層各個環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)，挖掘出1200條邏輯關(guān)系，轉(zhuǎn)化為21，000條計算機代碼，實現(xiàn)儲量參數(shù)自動化處理、計算單元自動化匹配、數(shù)據(jù)多維度自動化對比。工期縮短80%以上，折算節(jié)約人力成本近500萬元，傳統(tǒng)工作模式實現(xiàn)優(yōu)化轉(zhuǎn)型，為打造渤海數(shù)字化油田奠定研究基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：海上油田，儲量估算規(guī)范，拓撲關(guān)系，自動化處理

0 引 言

油氣儲量是指導(dǎo)油田勘探開發(fā)、確定投資規(guī)模的重要依據(jù)，也是編制油氣開發(fā)方案的重要依據(jù)，通過合理選擇儲量計算單元、計算方法，準確求取儲能參數(shù)和儲量參數(shù)，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(guī)范》要求，首次向國家申報儲量后開發(fā)生產(chǎn)井完鉆后3年內(nèi)要進行儲量復(fù)算，儲量復(fù)算后開發(fā)生產(chǎn)過程中要進行儲量核算，油氣田廢棄前的儲量與產(chǎn)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(fā)過程的各個階段。

儲量計算工作包含了對油田數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分類、計算、制表、檢查等工作，是將井上零散的數(shù)據(jù)變?yōu)楦鱾€儲量單元的數(shù)據(jù)，涉及有效厚度、有效面積、孔隙度、含烴飽和度、體積系數(shù)等參數(shù)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(fù)核算的特點為人員少、任務(wù)重、工作時間緊，同時儲量研究工作又具有專業(yè)性強、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)間關(guān)聯(lián)復(fù)雜、研究質(zhì)量要求標準高。經(jīng)常會有大量反復(fù)和重復(fù)性工作，報告編寫（文字、附圖、附表、插表）均需手工反復(fù)修改、調(diào)整完成，質(zhì)控難度較大，標準化的核查需要實現(xiàn)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(chǎn)4000萬噸的開發(fā)形勢下，開發(fā)速度加快導(dǎo)致油田資料成倍增加、地質(zhì)油藏認識改變，需要創(chuàng)新儲量研究思路，快速開展儲量估算，高質(zhì)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(shù)據(jù)庫、研究平臺及研究成果庫，實現(xiàn)儲量研究與精細油藏描述一體化技術(shù)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(fā)提供技術(shù)支撐。

1 總體研究思路

1.1 平臺架構(gòu)設(shè)計

根據(jù)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(fù)核算數(shù)據(jù)自動化處理平臺，解決學(xué)科廣、軟件多、數(shù)據(jù)雜的數(shù)據(jù)管理問題；調(diào)研儲量研究與各研究軟件的文件交換格式，建立數(shù)據(jù)接口，方便導(dǎo)入本項目研究需要的各類數(shù)據(jù)。在地質(zhì)參數(shù)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上按相關(guān)標準規(guī)范形成附圖、附表、研究報告等相關(guān)內(nèi)容。

如何將儲量復(fù)核算研究的思維及執(zhí)行的各項標準規(guī)范表達成計算機語言是地質(zhì)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(guī)范》 、DZ/T 0252-2020《海上石油天然氣儲量估算規(guī)范》、DZ/T 30334-2020《石油天然氣探明儲量報告編寫規(guī)范》 為依據(jù)，按照國家儲量估算研究思路，創(chuàng)新性構(gòu)建各種地質(zhì)邏輯、數(shù)據(jù)與計算機語言的空間拓撲關(guān)系，將儲量估算各項工作進行梳理，完善從數(shù)據(jù)層到處理層再到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層各個環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)分析，共挖掘出1200條邏輯關(guān)系，并將其進一步轉(zhuǎn)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(yè)自動化處理系統(tǒng)”（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(shù)據(jù)工作，將具有規(guī)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(dǎo)向，從最初的需求分析來看，整個軟件平臺的核心內(nèi)容應(yīng)為數(shù)據(jù)的處理及規(guī)范制表[3]。采用模板的方式，適應(yīng)標準規(guī)范的要求，以及不同項目、不同時期模板差異，保障系統(tǒng)未來的擴展性。把附表、插表等通過表格樣式、數(shù)據(jù)來源綁定、計算關(guān)系處理、格式控制等方面固化內(nèi)容。

1.3 質(zhì)控體系

數(shù)據(jù)處理的難點在于油氣田龐大的數(shù)據(jù)量。

每口井、每百米大概有20個數(shù)據(jù)點，單個數(shù)據(jù)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(shù)等，數(shù)據(jù)處理是對井上數(shù)據(jù)的分類、提取、運算、比較等過程。規(guī)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(shù)據(jù)結(jié)果主要體現(xiàn)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(shù)據(jù)的位數(shù)、單位的寫法、文字的字體、符號的規(guī)范等等，由于附表中表格多、數(shù)據(jù)量大，制表過程中易產(chǎn)生三基錯誤。本次項目將全部表格格式依照規(guī)范進行編制，制表過程不需要人工參照規(guī)范反復(fù)修改，所有表格按照標準格式批量輸出。質(zhì)控體系通過項目分層方案、內(nèi)置計算方法、錯誤預(yù)警3個方面保障數(shù)據(jù)的正確性。

（1）項目分層方案：參數(shù)研究、對比分析、統(tǒng)計分析中大量的數(shù)據(jù)都涉及區(qū)塊、層位、油組，為保障這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，系統(tǒng)提供了項目分層方案的功能。以此控制數(shù)據(jù)在“框架”層面的正確性（如圖3所示）。

（2）計算方法內(nèi)置：參數(shù)研究、對比分析、統(tǒng)計分析中大量的數(shù)據(jù)都存在現(xiàn)有的計算關(guān)系，系統(tǒng)內(nèi)置了大量計算邏輯，保障了數(shù)據(jù)的前后閉合。

為實現(xiàn)儲量計算結(jié)果輸出的自動化、半自動化，整體思路以各個數(shù)據(jù)庫及參數(shù)表之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)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(shù)據(jù)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(shù)值，需要核算后有效厚度、含烴面積的相關(guān)表格提供數(shù)據(jù)進行加權(quán)，需要復(fù)算前儲量計算表提供對比數(shù)據(jù)，需要核算前后單元劈分對比表提供復(fù)算前后單元對比關(guān)系等等（如圖4所示）。

（3）錯誤檢查：數(shù)據(jù)導(dǎo)入中，對重點的數(shù)據(jù)錯誤進行檢查，保障數(shù)據(jù)入庫質(zhì)量。

對于數(shù)據(jù)表之間的復(fù)雜關(guān)系，軟件在編寫過程中，對要生成的每一張表進行提前設(shè)計，理清與其他表的關(guān)系，明確如何對接、使用每個數(shù)據(jù)源，依此，逐個完成每個表的編寫（如圖5所示）。

2 數(shù)據(jù)自動化處理實現(xiàn)

項目的關(guān)鍵功能是實現(xiàn)多個庫的數(shù)據(jù)讀取和統(tǒng)一調(diào)配，使所有數(shù)據(jù)成為一個龐大的數(shù)據(jù)集，并提供規(guī)范的數(shù)據(jù)輸出格式?；贛icrosoft VisualBasic 6.0在Windows系統(tǒng)上界面可視及操作靈活的特點，結(jié)合電子表格控件工具對數(shù)據(jù)強大的梳理能力，編制“儲量復(fù)算數(shù)據(jù)處理自動化平臺”，對儲量計算數(shù)據(jù)進行快速處理（如圖6所示）。

2.1 大批量數(shù)據(jù)處理

油氣田資料中最主要的兩個數(shù)據(jù)庫是：地質(zhì)分層數(shù)據(jù)庫及測井解釋成果數(shù)據(jù)庫，地質(zhì)分層數(shù)據(jù)庫是根據(jù)井震結(jié)合、連井對比的方法得到的地層橫向?qū)Ρ汝P(guān)系，通過平剖結(jié)合分析將井與井之間建立起層段對應(yīng)關(guān)系；測井解釋成果數(shù)據(jù)庫包含了以井為單位縱向分布的數(shù)據(jù)，包含了大量儲量計算所需要的參數(shù)。

平臺模塊二主要針對這兩個數(shù)據(jù)庫的處理，通過地質(zhì)分層數(shù)據(jù)庫提供井與井之間的層位對應(yīng)關(guān)系，軟件快速遍歷測井解釋成果數(shù)據(jù)庫內(nèi)幾十萬個數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)庫，自動將測井解釋成果庫中的單井數(shù)據(jù)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(tǒng)計匯總。

2.2 必要性文件輸入

在儲量計算工作時，除了地質(zhì)分層數(shù)據(jù)庫與測井解釋成果數(shù)據(jù)庫，還需要一些其他數(shù)據(jù)，包括油氣各自的流體參數(shù)、上一版儲量計算結(jié)果及相關(guān)參數(shù)、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(shù)據(jù)等。軟件設(shè)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(shù)據(jù)的一次性導(dǎo)入（如圖7所示）。

2.3 成果工業(yè)化制表

在軟件中，完成前面的預(yù)處理、統(tǒng)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(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)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(yù)測3套表格，每一套又根據(jù)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(shù)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(guī)范要求的36類附表、29類插表均可實現(xiàn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)無法由現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行推導(dǎo)得到，例如：疊合含烴面積、碾平厚度等，軟件生成的表格中預(yù)留位置，方便人工填入這類數(shù)據(jù)，后續(xù)計算會自動引用人工填寫的數(shù)據(jù)來計算后續(xù)的結(jié)果（如圖9所示）。

3 自動化功能及應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

統(tǒng)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(nèi)單井上零散的數(shù)據(jù)按照層位劃分結(jié)果劃分為各個砂體或小層的數(shù)據(jù)[4]。儲量計算工作中常規(guī)統(tǒng)計方法是通過人工在井上逐個值讀取、記錄，例如：統(tǒng)計某油田的流體界面數(shù)據(jù)，若有100口井、30個砂體，需要統(tǒng)計的數(shù)據(jù)個數(shù)一般在4000～7000個，人工完成需要一周以上的時間，且容易出現(xiàn)差錯。

而該項目只需要導(dǎo)入測井解釋成果數(shù)據(jù)庫及地質(zhì)分層數(shù)據(jù)庫，程序會根據(jù)各井的儲層對比結(jié)果，對單井的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)自動提取至每個儲量計算單元對應(yīng)的表格當中，同時完成制表。人工完成類似的統(tǒng)計類工作需要2～3周的時間，該平臺可使數(shù)量在10萬以下的數(shù)據(jù)在半小時內(nèi)統(tǒng)計完成，經(jīng)礦場使用提質(zhì)增效效果明顯。

3.2 數(shù)據(jù)計算及對比

軟件可快速完成各類儲量計算參數(shù)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(shù)平均、加權(quán)平均計算，計算過程中所有參數(shù)可自動從數(shù)據(jù)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(zhuǎn)換、各單元儲量的計算等。

對復(fù)算前、后儲量變化對比的分析中，各個儲量計算參數(shù)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(shù)變量引起的儲量增量平均化，不能客觀反映各儲量參數(shù)的變化對儲量變化值的影響，根據(jù)調(diào)研，軟件在儲量參數(shù)與儲量無量綱化基礎(chǔ)上，采用儲量參數(shù)敏感性分析及儲量不確定性分析的思路，使用基于參數(shù)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(nèi)置于軟件中，可一鍵完成。

3.2.1 制表編排規(guī)范化

參照DZ/T 0334-2020《石油天然氣探明儲量報告編寫規(guī)范》，設(shè)計輸出表格編制、排版的規(guī)則，涉及每張表的表行、表頭、表元。對制表過程中的各類細節(jié)增加控制，包括數(shù)據(jù)字體、小數(shù)位數(shù)、表格邊框、行距列距等等，并根據(jù)不同類型的表格加以區(qū)分。

數(shù)據(jù)表格生成過程為：首先，根據(jù)需要自動生成表頭，依次逐行設(shè)置儲量計算單元，處理數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)填入相應(yīng)行列位置；其次，對表格添加邊框并調(diào)節(jié)間距，規(guī)范表頭格式，依次完成每一類數(shù)據(jù)的格式，包括小數(shù)位數(shù)等；最后，統(tǒng)一字體格式，將需要合并的網(wǎng)格進行合并，完成最終表格并保存（如圖10所示）。

3.2.2 數(shù)據(jù)自查功能

地質(zhì)靜態(tài)數(shù)據(jù)中，地質(zhì)分層數(shù)據(jù)庫與測井解釋成果數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，而在匹配過程中，由于地質(zhì)分層是由地質(zhì)與地震專業(yè)相結(jié)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?shù)锥紴樯绑w邊界。由于數(shù)據(jù)量巨大，人工檢查需要大量的時間與精力，軟件的預(yù)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(shù)值正負區(qū)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(jié) 語

該平臺實現(xiàn)了儲量計算參數(shù)自動提取、自動加權(quán)、自動選值、儲量結(jié)果自動計算、多參數(shù)自動對比等功能，并能自動生成規(guī)范要求的36類附表、29類插表的標準化的儲量數(shù)據(jù)表，用以代替人工操作計算機進行數(shù)據(jù)分析的復(fù)雜過程，避免人為過失導(dǎo)致數(shù)據(jù)失準問題的發(fā)生，研究工期縮短80%以上，折算節(jié)約人力成本近500萬元，大幅提升了油田傳統(tǒng)儲量估算工作的效率，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)工作模式的優(yōu)化轉(zhuǎn)型，開創(chuàng)了海上油田儲量估算研究新模式，使渤海油田儲量復(fù)核算工作向統(tǒng)一標準和規(guī)范的工作流、數(shù)據(jù)流、軟件流邁進，為打造渤海數(shù)字化油田奠定了一定的研究基礎(chǔ)。

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