黎斌林，申 維

（中國地質(zhì)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083）

儲量增長是指在已發(fā)現(xiàn)的常規(guī)油氣聚集區(qū)內(nèi)，預(yù)估潛在剩余油氣儲量的增加量。儲量增長是從一些個別的油田的對可開采資源量（Recovery Resources）的增長預(yù)估進而最終影響到未來油氣儲量的增長。在地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，儲量增長主要是通過以下三種方式。

1）通過描繪石油地質(zhì)儲量附加以增加地質(zhì)可信程度。主要通過加密鉆井（infill drilling）；新的儲層；油藏以及產(chǎn)油帶的增加；探明油氣儲層區(qū)域的擴大而實現(xiàn)儲量增加。

2）通過提高采收率的操作實踐的進步而實現(xiàn)儲量增加。這些實踐包括油氣井的增產(chǎn)措施；重新完井；滯油區(qū)的新完井和改善采收率。

3）通過重新核算儲量參數(shù)進行儲量修正。油氣的勘探開發(fā)受到不斷變化的經(jīng)濟因素，特別是油氣的價格，成本等因素的變化的影響；不斷變化的開采技術(shù)；政治或者規(guī)制條件的變化等因素都會影響到儲量的經(jīng)濟可行性程度。

儲量增長的核心是加密鉆井，注水井增注以及完井等。這些技術(shù)都對石油聚集區(qū)的儲量增長有較大的影響（Klett，2005［1］）。

儲量增長具有以下的特征：①儲量增長具有階段性。油田的儲量增長主要分為三個階段：初始階段，儲量增長迅速階段，儲量增長回落階段與儲量增長萎縮階段。②不同油田的儲量增長差別較大，同一區(qū)域內(nèi)不同油田之間儲量增長也顯著不同。③同一油田的生命期內(nèi)，儲量增長的來源與程度都不同。④大型油田的比小型油氣儲量的增長幅度要更大。

圖1 儲量增長機制（據(jù)文獻［1］修改）

對于已發(fā)現(xiàn)的油氣田，儲量增長對某個區(qū)域以及對該國的未來儲量的貢獻至關(guān)重要，特別是對于成熟的油氣區(qū)或者油氣勘探開發(fā)成熟的國家而言，儲量增長尤為重要。

關(guān)于儲量增長的來源，有學(xué)者認為定義的修正是儲量增長的重要來源，Laherrere（1999）［2］因為美國的儲量報告所要求披露的是對儲量進行保守解釋的證實儲量（1P）。而一些學(xué)者如 Mills（2008）［3］認為儲量增長的來源主要來自技術(shù)方面的進步。

許多能源研究機構(gòu)都對未來石油儲量增長情況進行過預(yù)測，這些機構(gòu)包括世界能源理事會（WEC）、IHS能源公司、能源觀察組（EWG）、美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）等，其中以美國地質(zhì)調(diào)查局的儲量增長預(yù)測最具權(quán)威性。因此本文對于采用美國地質(zhì)調(diào)查局的儲量增長的模型以及數(shù)據(jù)。

1 影響儲量增長的因素

1.1 地質(zhì)因素（Geological factors）

地質(zhì)因素是指對于一個常規(guī)油氣藏，油田或者地質(zhì)區(qū)域來說，由于地質(zhì)知識的增加使得的最終的地質(zhì)儲量估算的增長或者減少。例如，新的油氣藏或者現(xiàn)有油氣藏的擴展，可能通過三維地震或者其他的技術(shù)知識使得對油氣藏的體積，形態(tài)和特點能夠獲得。Drew（1997）［4］認為在一些情況之下，曾經(jīng)被劃分為更小的油田通過后續(xù)的勘探活動有可能過會并入到更大的油田，實現(xiàn)該大油田的原始地質(zhì)儲量的儲量增長。

另一個最為重要的地質(zhì)因素是，油氣成藏理論從背斜到巖性油氣藏的發(fā)展。在20世紀80年代以前，在油氣成藏理論中，背斜理論是最重要的理論，在許多勘探活動中，背斜成藏成為最重要的勘探目標。從20世紀80年代之后，隨著在凹陷區(qū)以及斜坡區(qū)域的大的油氣藏的逐步的發(fā)現(xiàn)，巖性成藏理論，地層成藏等都不斷證實，不斷發(fā)展，勘探區(qū)域朝著盆地的凹陷區(qū)等區(qū)域發(fā)展。從背斜油氣藏到巖性油氣藏理論的逐步演變，使得儲量增長對于國家的儲量的貢獻率不斷提高。

2011年新增石油地質(zhì)儲量2.02億t和1.2億t的姬塬油田和紅河油田均屬于巖性油藏，從中國2012年新增的油氣地質(zhì)儲量從油氣藏類型來考量：巖性油藏占總儲量的56%，構(gòu)造油藏和古潛山油藏分別占15%和12%。天然氣儲量巖性油氣藏所占比例高達58%，構(gòu)造和地層氣藏占22%和18%。巖性油氣藏成為當(dāng)前儲量增長的重點。但是隨之而來的是石油的勘探開發(fā)活動的難度也隨之不斷增加。主要因為巖性油氣藏在形態(tài)上呈不規(guī)則、無規(guī)律分布，儲層孔隙度以及滲透率都較低。而孔隙度和滲透率對儲層油氣資源儲量和油氣運移的效率有著至關(guān)重要的影響。所以勘探開發(fā)難度大于傳統(tǒng)的背斜油氣藏。

1.2 技術(shù)因素（Technological factors）

技術(shù)因素主要是指為了增加了估算采收率（recovery factor），用于提高經(jīng)濟可行性石油儲量的技術(shù)。不同學(xué)者和機構(gòu)對可采系數(shù)進行了評估，Meling（2003）［5］預(yù)估全球的平均采收率為29%；Laherrere（2006）［6］認為是27%；Sandrea（2007）［7］預(yù)估為22%；IEA（2008）［8］全球平均的可采系數(shù)在34%。

通過采用一些技術(shù)手段提高石油采收率（EOR）是儲量增長的重要手段。從當(dāng)前的EOR的手段來看，熱力方法是最為重要的方式，CO2注入的方式近年來也得到了迅猛的發(fā)展，世界范圍的EOR相關(guān)的產(chǎn)量貢獻了全球日產(chǎn)原油3百萬桶，相對于日產(chǎn)8500萬桶的原油，占全球日產(chǎn)原油的3.5%，使用熱力方法貢獻了200萬桶。Sunil Kokal（2010）［9］，Steve Sorrell（2012）［10］認為，全球的采收率每增加1%，相應(yīng)的儲量會增加80Gb。在美國，EOR水平不斷提高，采收率增加了5%之上，遠遠高于全球其他地區(qū)所使用EOR提升的水平。

1.3 定義的修正

石油儲量的定義本身就說明了石油的儲量容易受到地質(zhì)條件的復(fù)雜性，經(jīng)濟發(fā)展等因素，儲集層的損耗度以及可以獲取相關(guān)數(shù)據(jù)量的影響。因此，儲量的估算本身就具不確定性。并且儲量的定義都需要經(jīng)濟可行性評估，所以技術(shù)的改變，油價的變化和其他經(jīng)濟條件的變化都會影響到最終儲量的披露。再加上各國對于自身國家的儲量分類框架的修正等因素都會影響儲量增長。

2 儲量增長預(yù)測模型演進

美國地質(zhì)調(diào)查局已經(jīng)建立了多個模型用來預(yù)測油氣儲量增長，在以往的儲量增長預(yù)測模型中，儲量增長是以油氣田歷史記錄為基礎(chǔ)的，過去儲量的增長模式為未來儲量增長的模擬提供了基礎(chǔ)（Arrington，1960），因此，預(yù)測儲量增長需要具備對油田規(guī)模等進行的連續(xù)的年度評估歷史數(shù)據(jù)。美國地質(zhì)調(diào)查局之所以用油田規(guī)模來模擬儲量增長是因為油氣田的儲量增長和油氣田規(guī)模的增長是相關(guān)的，在美國和幾乎世界上所有地方，通常披露的是油氣田規(guī)模而非其他類型的聚集。美國地質(zhì)調(diào)查局對油氣田的定義遵循了美國能源部的定義（1990）：包括一個或多個油氣儲層的區(qū)域，這些儲層都按照某單一地質(zhì)構(gòu)造特征和（或）地層特征歸類或者與其相聯(lián)系。單個油氣田的各個儲層可能是在縱向上被不滲透的地層分開或者在橫向上被局部的地質(zhì)阻隔物分開，當(dāng)投射到地面上進行計算時，油氣田中的這些儲層可構(gòu)成一個可以劃定界線的幾乎不間斷的區(qū)域。美國地質(zhì)調(diào)查局把油田定義為可采氣油比（GOR）低于20000立方英尺／桶。相反，氣田的氣油比則大于或等于20000立方英尺／桶。每個油氣田規(guī)模的變化隨著時間而極其多變（Artington，1960；Marsh，1971）。2000年的評估中，美國地質(zhì)調(diào)查局的儲量增長模型采用的是統(tǒng)計學(xué)的方法，這樣便可以用所有油氣田（通常以年齡分組）的體積變化而不是用各個油氣田中觀察到的變化來建立模型。儲量增長的預(yù)測模型是累積概算儲量（2P）與增長因子的乘積。儲量增長模型為

α和β通過CGF數(shù)據(jù)回歸得到，分別為1.75752和0.30050（對于油田而言），YSD是時間范圍（1～95）。USGS報告中所提出的CGF增長函數(shù)是修正與Arriton的模型。Arriton，1960第一個提出了儲量增長模型。Arriton將油田的在e和e＋1間年預(yù)估的儲量增長通過一個儲量比率來用公式（2）表示，變量c（d，e）分別是在d年和e年估算的油氣儲量。

設(shè)E（d，e）為d年發(fā)現(xiàn)的所有油田的可采儲量，e為進行預(yù)測的年份。Arrington使用3年移動平均的年儲量增加為基礎(chǔ)的年儲量增長系數(shù)，只需要三步驟確定系數(shù)：首先建立起能夠追溯到發(fā)現(xiàn)年的累計初始儲量以及后續(xù)所發(fā)現(xiàn)的儲量；儲量發(fā)現(xiàn)后的每一年的石油儲量；通過過去一年的儲量與當(dāng)年儲量的比值來計算每年的儲量增長系數(shù)。

Verma（2005）在使用CGF對1992～1996年本土的石油儲量增長的數(shù)據(jù)進行驗證時證實，利用CGF方法處理的儲量增長與實際儲量增長之間的誤差在0.3%左右，而利用Arrington方法所計算出來的儲量增長與實際的儲量增長高1.03%（圖2）。

圖2 美國本土1992～1996年儲量增長預(yù)測與實際增長對比

在2012年USGS對全球和美國的儲量增長的評估中，提出了集合評估方法（Aggregated assessment）。這一方法主要包括兩方面：個體聚集分析（Individual Accumulation Analysis）和統(tǒng)計方法（主要是前述CGF法）。最終的結(jié)果是個體累積分析的結(jié)果與統(tǒng)計方法的結(jié)合最終進行集合。在新的儲量增長評估中，USGS使用CGF法去計算累計儲量增長，而不用于個體的分析。

個體聚集分析（Individual Accumulation Analysis）主要包括：地質(zhì)儲量及其不確定性的評估，預(yù)測可采儲量及其不確定性的預(yù)測。圖3所示為地質(zhì)儲量確定最小值；均值和最大值的參數(shù)，且都服從正態(tài)分布。其中最小值不能小于累計產(chǎn)量。三個參數(shù)都需要與一個完整的聚集過程需要乘以均值采收率。采收率呈三角形分布。最終的結(jié)果就是最終可采儲量。在每一個核算的迭代過程中，最終可采儲量與探明可采儲量之差就是儲量增長。USGS對常規(guī)油氣聚集區(qū)的定義是基于地質(zhì)意義上的定叉。一個常規(guī)油氣聚集區(qū)是一個不連續(xù)聚集區(qū)，該聚集區(qū)常由主要受石油在水中的浮力控制的下傾水界面界定。

圖3 個體聚集分析模型［11］

2 全球石油儲量增長預(yù)測

USGS對于儲量增長的評估分為美國和美國以外的世界。USGS在2000年預(yù)估在1996～2025年之間，在1996年之前所發(fā)現(xiàn)的128個預(yù)評估的地質(zhì)區(qū)中，預(yù)估有儲量增加6120億桶的原油，天然氣為3305tcf（萬億立方英尺），Klett（2005）［1］在后續(xù)的評估的再評價中進行核實，認為1996～2003年，儲量增加了1710億桶石油，僅僅是在27%的時間段內(nèi)，已經(jīng)占了累計30年的儲量增長的28%。天然氣儲量增加了1699tcf，占了51%。

Steve Sorell（2012）［10］使用2000～2007年IHS能源PEPS數(shù)據(jù)庫驗證儲量增長是否有效，在2000～2007年，全球2000年所發(fā)現(xiàn)油田，累計的概算儲量（2P）增長了11%。這一數(shù)據(jù)包含了美國的數(shù)據(jù)。如果沒有美國的數(shù)據(jù)，那么2000～2007年儲量增長了13.9%。反映出美國以外國家的儲量增長對全球儲量的貢獻率。作為最大的儲量增長貢獻國的沙特阿拉伯和第二名的伊朗之間的儲量增長相差高達23%左右，而且大多數(shù)儲量增長的油田都是發(fā)現(xiàn)在1986年之前的油田。最近發(fā)現(xiàn)的油田對于儲量增長的貢獻率很小。

因此，我們可以發(fā)現(xiàn)，USGS之前的儲量增長模型對于儲量增長的預(yù)測都存在普遍較高的現(xiàn)象。USGS自身也意識到自己的問題。所以就修正了之后的模型。除了模型的因素之外，儲量增長數(shù)據(jù)的偏高的現(xiàn)象還會受到許多國家對于儲量評估的標準較為寬松，沒有像美國儲量探明儲量的披露那樣嚴格，以及部分國家夸大儲量等因素的影響，所以限制了全球范圍的石油儲量增長。

USGS（2012）對全球的儲量增長評估預(yù)測使用了新的方法，也就是個體聚集分析方法，這一預(yù)測是建立在美國的儲量增長評估的基礎(chǔ)之上，也就是首先對68個大的石油聚集的研究為全球范圍的儲量增長的研究提供地質(zhì)儲量不確定性和采收率的概率分布。概率分布都被運用到類比美國以外的大的油田。USGS對地質(zhì)儲量超過5億桶的1814個油田（約占世界油氣田總數(shù)的80%，其余20%的油氣田地質(zhì)儲量小5億t）的研究發(fā)現(xiàn)，世界（除美國）的石油的儲量增長平均值約為6650億桶（圖4）。

之前，USGS對美國儲量增長的預(yù)測根據(jù)歷史統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，運用的曲線擬合（curve－fitting）回歸分析方法。在2012年對美國的儲量增長的評估中，使用了最新的的方法，運用個聚集體累積分析方法對55個油田中的68個常規(guī)聚集評估，占美國總體儲量增長的70%左右。所計算的平均的儲量增長為220億桶油當(dāng)量，運用統(tǒng)計方法所核算出的儲量增長為100億桶。最終的美國石油的儲量增長的結(jié)果就是二者之和為320億桶油當(dāng)量。其中，對于美國儲量增長貢獻率最大的仍然是阿拉斯加和太平洋沿岸，盡管分布的油氣田數(shù)目占美國總油氣田數(shù)的10%都不到，但是卻占了總的儲量增長的63.2%。

與2000年的儲量增長的結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，2012年采用新模型所計算的儲量增長的增幅為8%，其中美國的儲量增長相較2000年，降幅高達61.9%。若包含了液態(tài)天然氣以及美國的數(shù)據(jù)，全球石油儲量增長的均值反下降近10%。反映出USGS新的模型對于其之前舊儲量增長預(yù)測模型容易造成預(yù)測結(jié)果偏高缺陷的修正（圖4）。

圖4 全球潛在常規(guī)石油儲量增長評估［12－13］

3 結(jié)論與討論

儲量增長對于全球的石油供應(yīng)至關(guān)重要，影響到未來石油供應(yīng)安全。USGS的儲量增長評估是全球范圍內(nèi)最具權(quán)威性的機構(gòu)，而且不斷修正其原有模型，2012年的儲量增長模型中提出了個體聚集分析模型，一定程度上改善了以往的模型夸大儲量增長的缺陷。經(jīng)核算，USGS對地質(zhì)儲量超過5億桶的1814個油田，約占世界油氣田總數(shù)的80%的油田研究發(fā)現(xiàn)，世界（除美國）的石油的儲量增長平均值約為6650億桶。在對美國55個油田中的有68個常規(guī)聚集評估發(fā)現(xiàn)，最終的美國石油的儲量增長量為320億桶。若包含了液態(tài)天然氣，則全球的石油儲量增長約為7230億桶。

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