天然气动态储量计算方法有哪些应用领域组成呢_天然气动态压力多少

1.天然气十二五规划(推动天然气产业健康发展)

2.中国的天然气储量有多少？

3.测井在天然气水合物勘探与评价中的应用

4.矿产储量计算的计算方法

5.根据SPE（PRMS）分类体系，应用油气田地质模型计算资源储量

6.油气地质储量计算的方法是什么？

7.油气储量是怎样计算的?

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 矿产资源储量估算方法

1.1 基本概念

矿产资源储量估算方法，是指矿产资源埋藏量估算过程中，各种参数及其资源储量的计算方法和相应软件的统称。由于矿产资源赋存方式千差万别，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资源储量估算方法。根据我国矿产资源勘查开发过程中的应用实践，就矿产资源储量估算方法选择的角度，可以将矿产资源划分为三大类：第一类是固体矿产资源，包括金属矿产、非金属矿产和煤；第二类是石油、天然气、煤层气资源；第三类是地下水资源。

1.2 矿产资源储量估算方法的主要种类

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

油气方面，用于资源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(计算最终可采储量)；地下水方面，目前主要采用数值法。

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资源勘查、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资源储量，多用于坑道控制的矿体以及露天开采矿床的资源储量计算。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，要求用于资源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资源储量计算边界，逐个单元计算并累加，这种方法主要用于砂矿的资源储量计算。

平行断面法中，每个单元的资源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、开采块段法、最近地区法、三角形法、等值线法、等高线法等。

地质块段法，是勘探阶段计算资源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，分别计算资源储量并累加。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资源储量计算。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。

开采块段法，适用于以坑道为主要勘探手段的矿区资源储量计算。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，分别计算资源储量并累加。该方法多用于生产矿区、基建矿区“三级”矿量的计算。

最近地区法(亦称多角形法)，是根据矿体资源储量计算平面图(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(有时根据地质规律采用内插法确定距离)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，分别计算其资源储量并累加。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，一般不采用此方法。

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、品位和资源储量。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，基本都是采用这种方法评价矿产资源，估算矿产资源储量；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资源评价软件，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，不仅提高了矿产资源评价的科学性，而且，也大大提高了矿产资源评价的效率；对于实行市场经济体制的国家，为使矿产资源评价及时反映市场因素的变化，实现矿产资源储量的动态管理，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资源储量计算方法。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，进行矿产资源储量的计算。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资源勘查工程控制程度和资源储量精度。

1.3 矿产资源储量估算方法的管理

目前，我国对矿产资源储量估算方法仍然实行较为严格的管理，除采用传统方法计算资源储量外，采用其他方法或软件，都必须要经过专家鉴定，取得国家资源储量管理部门认可，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资源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法矿产资源储量计算软件(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，是评价矿产资源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、计算资源储量的基本参数。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，包括政府方面的经济政策、资源政策、环保政策；市场方面(国内、国外)的供需情况、产品价格情况；宏观方面的资源形势、社会开发利用和加工技术水平；微观方面的资源产出特点、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，一是开采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)。开采技术条件方面的要求主要有：最低可采厚度、夹石剔除厚度；对于薄脉型矿体，还包括最低工业米百分值；对于露采矿床，还有剥采比、边坡角、最低露采境界等方面的要求。

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，可以采用单项品位指标；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，只能估算资源量；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

矿体的圈定是资源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，传统方法估算矿产资源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采厚度指标，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，可采用“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采厚度要求，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，一般采用直线对应连接；在有充分的地质依据时，也可采用曲线连接；

(2)采用曲线连接时，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

块段是资源储量计算的基本单元，块段划分是否合理直接影响资源储量估算的精度。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；需要分别计算资源储量时，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 矿产资源储量估算中主要参数的计算

5.1 矿体厚度的计算

矿产资源储量估算过程中，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。采用纵投影面积时，应计算平均水平厚度；采用水平投影面积时，应计算平均垂直厚度；采用真面积时，应计算平均真厚度。

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

5.2 平均品位的计算

矿产资源储量估算过程中，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。当采样长度变化不大，品位变化比较均匀时，可以采用算术平均法计算。当采样长度变化大，或品位很不均匀时，需要采用加权平均法计算；计算单工程平均品位时，应当采用样品长度加权；计算块段平均品位时，应当采用矿体截面面积加权；计算矿体平均品位时，应当采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，应当采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，对矿产资源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，将会使矿产资源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，采用统计学方法，确定过程比较复杂；也可以采用经验法，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

体重是矿产资源储量估算的一项重要参数，必须认真对待体重样的采集和计算。

小体重样的采集，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，应尽量采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，应采集少量大体重样(规格0.5m×0.5m×0.5m)，测定大体重。

矿产资源储量估算过程中，一般采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，采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，应采用大体重进行校正；湿度大于3%时，应进行湿度校正。

需要分矿石类型估算资源储量时，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，可以采用全矿区所有样品的算术平均值，参与资源储量的估算。

6 矿产资源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”；采用地质统计学方法估算资源储量的，报告资源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资源/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资源储量注销报告

主要是指在矿山关闭或阶段性关闭环节注销资源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 矿产资源储量核实报告

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资源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资源储量而需要编制的报告。报告编写执行2007年2月6日国土资源部发布的《固体矿产资源储量核实报告编写规定》(国土资发[2007]26号)。

6.4 矿产资源储量检测地质报告

主要是为适应资源储量登记统计、资源储量动态监测以及矿权管理的需要，针对小矿、民采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年原地矿部资源局发布的《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 矿产资源储量报告的完备程度

按照现行规定，完整的矿产资源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)勘探线剖面图或资源储量计算剖面图；

(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)块段资源储量计算表；

(10)矿体资源储量计算表；

(11)矿区资源储量计算表；

(12)其他需要的表格。

天然气十二五规划(推动天然气产业健康发展)

一、天然气水合物资源量估算方法

为评估天然气水合物资源量，人们曾经做了大量努力，20世纪80年代至90年代初，许多学者在对控制水合物形成条件与分布规律进行分析、推测的基础上，利用体积法对全球天然气水合物所含甲烷资源量进行过估算（Dobrynin等，1981；Mclvei，1981；Kvenvolden，1988；Sloan，1990），但由于实际资料的缺乏，参数的选择主要依据各种各样的假设，不同学者的估算结果差别很大，相差几个数量级。20世纪90年代中后期，随着地震反射、测井、钻井取样与测试技术在天然气水合物勘探中的广泛应用，一系列间接的地球物理方法被用来对天然气水合物与下伏游离气体的资源量进行了估计，参数的选择往往通过实测资料推算获得，其精度和可靠性大大提高。

目前国际上流行的天然气水合物资源评估方法可分为两类，一是基于天然气水合物地球物理-地球化学响应的已发现矿藏的常规体积法，该方法以日本地质调查所1992年进行的“容积法（体积法）”为代表；二是基于天然气水合物成因的未发现资源的概率统计法，该方法以美国地质调查局1995年的“未发现资源的概率统计法”为代表。

1.基于天然气水合物地球物理-地球化学响应的常规体积法

该类方法以地球物理、地球化学和钻井测试等勘查成果为基础，对已发现的天然气水合物的分布厚度、沉积物孔隙度和孔隙中水合物的含量直接演算，参数来自被评价区，因而结果较为可靠，目前仍然是以地球物理方法为主。与大陆边缘一般的沉积物相比，含天然气水合物的沉积层具有较高的纵波速度，因而可通过岩石物理模型的方法估算水合物的含量，识别BSR，确定其上覆水合物的含量及其下伏游离气体的分布。另外，精细速度分析及波阻抗反演、地震波形反演、叠前AVO技术在资源量评价方面也发挥了重要的作用，如20世纪90年代早期，School等（1993）、Max等（1996）运用多道地震剖面的VAMPS（Velocity and Amplitude Structures）分析天然气水合物及其下伏游离气体的存在以及水合物定量分析；Miller等（1991）通过对秘鲁滨外多道地震资料和合成地震记录来推断天然气水合物的含量及其下伏游离气层的厚度；Lee等（1993）利用多道地震反射的真振幅和层速度分析对沉积物中水合物的含量进行了定量分析。在有取样或者钻探的条件下，则利用沉积物中氯离子浓度变化、δ18O值的变化、取样器温度-压力变化和孔隙水成分测量等地球化学方法来评价甲烷水合物的含量多少。Dickens等（1997）对美国东南部布莱克海台水合物样品的甲烷含量直接进行了测量，其测量结果显示，垂向沉积剖面上的甲烷含量变化趋势与间接法得出的结论一致，但下伏游离甲烷气含量比间接法的结果高出三分之一。

日本学者对Gornitz（1994）发表的计算思路进行了扩充，即天然气水合物气田的原始资源量（Q），理论上是天然气水合物分解生成的气体总量（QH）、游离气体总量（QG）以及层间水中所含溶解气体总量（QL）的总和，即

我国海域天然气水合物地质-地球物理特征及前景

（1）水合物分解气体的资源量（QH）

分解气体的资源量（QH）为天然气水合物中甲烷量（V）与集聚率（R）的乘积；终极可采资源量（GH）又是分解气体的资源量（QH）与采收率（B）的乘积。即

我国海域天然气水合物地质-地球物理特征及前景

式中：A为水合物的分布面积；R为集聚率；ΔZ为天然气水合物稳定带的平均厚度；Φ为沉积物的平均孔隙度；H为天然气水合物饱和度；E为产气因子。

（2）游离气的资源量（QG）

在天然气稳定带（HSZ）内，剩余的游离气由于被认为是与层间水反应形成的天然气水合物，可以假定一般不存在具有资源量的游离气。因此，游离气的资源量（QG）最好用常规气田储藏量计算法计算HSZ下圈闭的游离气的量。水合物层下伏游离气资源量可用下式计算：

我国海域天然气水合物地质-地球物理特征及前景

式中：QG为游离气的原始资源量；GG为游离气的终极可采资源量；AG为游离气的分布面积；ΔZG为游离气层的平均厚度；RG为游离气的集聚率；ΦG为沉积物的平均孔隙率；P为地层压力；P0为标准状态的压力；T为沉积物的绝对温度；T0为标准状态的绝对温度；W为沉积物的水饱和率；BG为来自游离气的天然气的回收率。式中（AG×ΔZG×RG）表示水合物层下含游离气沉积物的容积。

（3）溶解气资源量（QL）

层间水中所含溶解气的量（QL）随温度、压力及盐度的变化而变化。因其与水合物层中所含气体量相比少得多，在计算大区域资源量时可以忽略不计。

2.基于天然气水合物成因的概率统计法

该类方法以天然气水合物成因为基础，主要用于未发现天然气水合物资源的评价，参数选择上主要参考区内已发现矿藏的实际参数，或与具有相似成矿地质条件的其他区域进行类比而获得，带有很大程度的推断性，因而参数往往以概率分布的形式参与统计计算。通常需要分别对生物成因气和热成因气进行评估。在评价生物气时，不需要引用气捕及运移通道的形成和烃类热成熟时间等指标，而有效孔隙度和甲烷生成量则是最重要的两个指标。热成因天然气水合物往往与油气勘探中烃类的形成过程类似，所以甲烷水合物的评估方法可与传统油气成藏的评价方法相类同，定量参数中的储层厚度和气藏大小，基本上与天然气水合物稳定带的体积相同，因此可根据研究区水深、海底温度和地温梯度等参数进行计算。如果研究区上述参数分布很不均匀，可将上述参数划分成若干可信度区分别计算与评价。

美国地质调查局（Collect，1997）考虑了生物气含量、生物气源层厚度、热成因气供给、时间、有效运移概率、储集岩相、圈闭机制、有效孔隙度、烃聚集指数、水合物稳定带范围、储层厚度、水合物饱和度和水合物含气率等指标，依据有限的实际参数对美国海洋和陆地上的天然气水合物资源分区带进行了初步评价，计算了各区带和整个美国天然气水合物中天然气资源量大致的概率分布，计算的天然气水合物资源量几乎就是天然气水合物中甲烷的总量。

评价含两个部分：①对区带属性进行风险评价，以判断区带中存在天然气水合物的概率；②对水合物含量的参数进行评价，以判断区带中可能的水合物量的概率分布。天然气水合物的资源量（Q）主要取决于以下5个条件（Gornitz，1994；Collet等，2000）：①天然气水合物分布面积（A）；②天然气水合物储层厚度（ΔZ）；③沉积物孔隙度（Φ）；④天然气水合物饱和度（H）；⑤产气因子（E，即单位体积天然气水合物包含的标准温-压条件下的气体体积）。评价中没有考虑资源的可开采率，其计算公式为：

我国海域天然气水合物地质-地球物理特征及前景

通常，依据区带上的地震、地质、地球化学信息（水深图、沉积厚度分布图、沉积物中总有机碳含量、海底温度、地温梯度以及水合物稳定温-压域分布图等）以及类似地区的资料来进行评价，从而确定各参数的概率值。计算分3个步骤：①确定区带是否含水合物；②区带中水合物的量；③把上述两个步骤算得的结果结合起来考虑统计意义上的资源潜力。

二、天然气水合物远景资源量评价

（一）南海陆坡

1.常规体积法评估

根据南海海域BSR分布情况，综合考虑水深、稳定带厚度、有利构造区带、有利沉积区带和有利地球化学异常区分布等因素，在南海陆坡区共推测5个天然气水合物资源远景区块，分别为南海北部陆坡东部远景区、南海北部陆坡西部远景区、南海南部陆坡西部远景区、南海南部陆坡东部远景区和南海南部陆坡南部远景区，在此基础上，对各个区块进行了天然气水合物资源常规体积法评估。

（1）参数选择

天然气水合物分布面积与厚度 依据BSR的分布情况，计算出南海各远景区块天然气水合物有效分布面积在南海北部陆坡东部远景区约36787km2，南海北部陆坡西部远景区约26988km2，南海南部陆坡西部远景区约20197km2，南海南部陆坡南部远景区约26123km2，南海南部陆坡东部远景区约15737km2。整个南海海域BSR有效分布面积约125833km2。在已经开展天然气水合物资源调查的西沙海槽区，将BSR之上的弱振幅及空白带厚度作为含水合物层的厚度，其他区块采用稳定带潜在厚度作为含水合物层的厚度，得出各有利区块的含水合物层平均厚度在南海北部陆坡东部远景区约232m，海北部陆坡西部远景区约175m，南海南部陆坡西部远景区约160m，南海南部陆坡南部远景区约194m，南海南部陆坡东部远景区约152m。

孔隙度 孔隙度采用相似地区类比获得。大西洋边缘布莱克海台ODP164的994钻孔、995钻孔和997钻孔在含天然气水合物层位（190～450m）沉积物孔隙度分别为57.0%、58.0%和58.1%，而由南海ODP184的1143钻孔、1144钻孔、1145钻孔、1146钻孔、1147钻孔和1148钻孔的资料来看，在海底以下200～400m左右，沉积物孔隙度平均为55%左右，因此计算天然气水合物资源量时沉积物孔隙度取55%。

水合物饱和度 天然气水合物饱和度的准确计算较为困难，由于天然气水合物并不稳定，在采样过程中容易分解，因而难以直接测定天然气水合物饱和度的大小。许多学者应用各种间接方法对水合物饱和度进行了估计。由于天然气水合物富集同位素重的18O而且不含Cl-，因此采样过程中水合物的分解将造成沉积物孔隙水的δ18O同位素组成以及Cl-含量异常。因而根据沉积物孔隙水的氧同位素组成和Cl-含量就可以估计天然气水合物饱和度的大小，但这种方法存在一个缺陷，沉积物原地孔隙水δ18O同位素组成和Cl-含量并不知道，计算时通常采用海水的Cl-含量来代替原地孔隙水的Cl-含量并通过曲线拟合来确定原地孔隙水δ18O同位素组成，但这实际上并不十分准确，Egeberg等（1999）根据对流-扩散模型计算了原地孔隙水的化学组成，对天然气水合物的饱和度进行了更准确的估计；保压取心采样器可采取原地压力下1320cm3的样品，如果假定其中过饱和的甲烷均以天然气水合物的形式存在，则可以计算出水合物的饱和度；由于水合物和沉积物的物理性质存在诸多差异，因而可以根据地震剖面或测井数据的差异来估计水合物的饱和度，如垂直地震剖面上的速度数据和测井电阻率等。表7-5为一些学者对天然气水合物饱和度的估计。Kaster等（1995）根据卡斯卡迪大陆边缘889钻孔的声速测井以及垂直地震剖面速度数据计算得出水合物饱和度至少为15%；Spence等（1995）利用889钻孔地震速度资料估算水合物饱和度为11%～20%；Paull等（1995）根据孔隙水C1-含量异常计算出布莱克海台天然气水合物饱和度最高为14%，994钻孔、995钻孔和997钻孔平均饱和度分别为1.3%、1.8%和2.4%；Matsumoto等（2000）利用孔隙水氧同位素组成异常以及最新测定的氧同位素分馏系数计算出994钻孔水合物饱和度为6%，997钻孔水合物饱和度为12%；Holbrook等（1996）根据地震速度数据计算994钻孔水合物饱和度为2%，995钻孔和997钻孔为5%～7%；Dickens等（1997）利用保压取心采样器所获样品的甲烷含量估计布莱克海台水合物饱和度约为0～9%；Collet等（2000）依据电阻率测井数据估算994钻孔、995钻孔和997钻孔水合物饱和度分别为3.3%、5.2%和5.8%；Lee（2000）利用声速测井资料计算出994钻孔、995钻孔和997钻孔水合物饱和度分别为3.9%、5.7%和3.8%。根据ODP164的钻井结果，水合物不可能在整个稳定带中均匀分布，在特定含有较多水合物的层位其饱和度较高（14%），但其平均饱和度不太可能很高。据以上分析，体积法计算天然气水合物资源量时，水合物饱和度取3.5%。

表7-5 天然气水合物饱和度估计

表7-6 天然气水合物的部分参数特征

产气因子 天然气水合物有3种结构（Kvenvolden，1995）：Ⅰ型、Ⅱ型（菱形晶体结构）和H型（六方晶体结构）。自然界中天然气水合物以Ⅰ型结构为主，Ⅰ型结构水合物仅能容纳甲烷（C1）和乙烷（C2）这两种小分子的烃类气体以及N2、CO2及H2S等非烃分子，其分子直径不能超过5.2×10-10m。每个单元的Ⅰ型结构天然气水合物由46个水分子构成2个小的十二面体“笼子”以及6个大的四面体“笼子”以容纳气体分子（Lorenson等，2000），因此，在理想状态下，每个Ⅰ型结构天然气水合物单元包含46个水分子以及8个气体分子，水/气分子比值（n，水合物指数）为46/8，即n=5.75。依此推算，在压力条件为28MPa的情况下，单位体积的水合物可以包含173体积的气体，即产气因子为173。实际上，在自然界的天然气水合物中不可能所有“笼子”均充填有气体，因此，水合物指数通常要大于5.75。许多学者对水合物指数进行了测定（Matsumoto等，2000），但结果却相差甚大，有些结果与水合物的晶体结构明显不符。Handa（1988）对中美洲海槽天然气水合物样品的分析结果表明，其水合物指数为5.91，墨西哥湾北部的格林大峡谷水合物指数为8.2。Ripmeester等（1988）测定了人工合成水合物样品的水合物指数，其范围为5.8～6.3。Matsumoto等（2000）测定的布莱克海台天然气水合物的水合物指数为6.2，从水合物指数与产气因子的对应关系（表7-6）可以看出，其产气因子为160.5。从实际测定的布莱克海台的天然气水合物样品所产生的气体与水的体积比（表7-7）来看，其变化范围为18～154，平均为76。由于在测定天然气水合物气体/水比值过程中存在孔隙水的混染，会造成计算结果偏低，Lorenson等（2000）采用水中的Cl-含量对气体/水比值进行了校正，因为天然气水合物中应该不会存在Cl-离子，其分解后的水中的Cl-含量应该是孔隙水混染所致，对比天然气水合物分解后的水与孔隙水中Cl-的含量就可以进行校正，计算结果表明，孔隙水的混染程度为2%～50%，布莱克海台校正后的天然气水合物气/水体积比为29～204，平均为104。从表7-7可以看出，水合物的气体/水体积比值并没有明显的地质模式。而沉积物较浅部位的天然气水合物气体/水体积比值相对较低，大多小于100，对应的产气因子相当低，是由于取样以及分析时的人为偏差抑或反映了地质过程的影响目前尚不太清楚。但据Holder等（1982）的研究，如果水合物“笼子”中气体的填充率小于70%（对应气体/水体积比值为151.8），将导致水合物的不稳定，因而水合物那些很低的气体/水比值可能更多的是由于取样以及分析时的人为因素造成的，其代表的只是水合物最低的气体/水体积比值。布莱克海台996钻孔与盐底辟有关的水合物出露较浅，其气/水体积比值相对较小，如果只考虑994钻孔以及997钻孔的天然气水合物样品，其平均气/水体积比为188.5，对应的水合物指数为6.6，与Matsumoto等（2000）测定的水合物指数较为接近，相应的产气因子为150.8。南海水合物成矿条件与布莱克海台相差不大，水合物最可能的产气因子范围在121.5（满足70%气体填充率）至160.5（水合物指数6.2）之间，计算资源量时产气因子取150。

表7-7 世界各地天然气水合物气体与水体积的比值

（2）体积法资源量计算结果

根据以上所选择的参数，不考虑集聚率（R），采用常规体积法（式5）计算得到南海5个远景区的远景资源量如表7-8所示。

应该说明的是，据国外钻探证实，在水合物层之下，还经常存在BSR之下储量相当可观的游离气（Dickens等，1997）。由于资料所限，难以解释游离气的分布，也难以选择合理的参数来评估游离气的资源量，因此，本次计算仅限于包含在水合物中的甲烷气资源量，没有考虑游离气的资源量。同时，由于目前识别BSR及含水合物层主要靠地球物理勘探，地球化学探测难以触及含水合物层，现场测试及室内分析得到的地球化学异常很少，不能说明问题，也难以确定水合物成矿气体的成因类型。因此，在上述资源量估算中，假设成矿气体为生物成因气，水合物中的烃类为甲烷。

表7-8 南海海域天然气水合物远景资源量估算结果

（3）法资源量计算结果

采用数学统计方法，根据前述分析结果，选取如下参数：A为取区块中BSR分布的有效面积（表7-9）；ΔZ为区块中含水合物层平均厚度（表7-8）；Φ为沉积物平均孔隙度，取55%；H为水合物饱和度，范围为2.0%～5.0%，平均取3.5%；E为产气因子，范围为121.5～160.5，平均取150。

利用（式10）进行法计算，得到南海各天然气水合物远景区块的资源量如表7-9所示。资源总计最小值为394×1011m3（394×108t油当量），中间值为667×1011m3（667×108t油当量），最大值为898×1011m3（898×108t油当量）。其中间值与上述体积法计算得到的资源量（表7-8）基本一致。

2.南海天然气水合物潜在资源的概率统计法评估

由于南海深水区域勘查程度很低，对潜在资源的评估中没有对区带属性进行风险评价，仅依据相似性原理，参照国外勘探程度较高的海域天然气水合物分布的统计规律对水合物含量的参数进行评价，计算了南海海域潜在的天然气水合物资源量的概率分布。

表7-9 南海各天然气水合物远景资源量计算结果（法）

（1）参数选择

水合物分布面积 海底天然气水合物分布面积具有一定的统计规律，据佐藤干夫统计，1992年以前公开发表的具有良好BSR分布图的海域，中美洲海沟区的墨西哥海区，面积为1.0×105km2，BSR的分布面积为1.9×104km2；危地马拉海区，面积为1.0×105km2，BSR的分布面积为2.0×104km2；日本四国海南海海槽面积为1.2×105km2，BSR的分布面积为3.5×104km2，BSR分布的区块面积达海域的20%～25%（佐藤干夫，1996）。因而，以南海稳定带潜在厚度大于50m、水深3000m以浅的陆坡区为天然气水合物潜在分布区，其面积为81745335km2，推测南海海域水合物潜在分布面积是该值的25%，即204363.3km2。

水合物实际产出厚度概率分布 我国南海地质特征与大西洋被动大陆边缘盆地类似，因而水合物分布规律也与其相近。Majorowicz等（2001）对加拿大大西洋边缘天然气水合物的厚度等参数进行了统计，编绘了该海域天然气水合物厚度分布的直方图（图7-19），由此可以计算出厚度的累积概率分布（图7-20），计算时假定南海天然气水合物厚度分布概率与之相同。

孔隙度概率、水合物饱和度概率和产气因子概率分布 Majorowicz等（2001）基于大量的钻井分析，得出了加拿大4个水合物成矿省的水合物分布面积、平均厚度、孔隙度及饱和度等参数的统计结果（表7-10）。孔隙度变化范围为22%～50%，而水合物饱和度的分布范围为2%～30%。美国地质调查局1995年在对海域天然气水合物资源进行评价时，孔隙度概率、水合物饱和度概率和产气因子概率分布全部采用表7-11中的值。计算中假定南海各参数与美国大西洋边缘海域的概率分布相同。

（2）资源量计算结果

选取上述参数，利用统计模拟法计算（式10）获得南海陆坡区的天然气水合物潜在资源量分布见图7-21。天然气水合物资源量最小值为91.66×1011m3（大于这一数值的累计概率为0.95），相当于91.66×108t油当量；最大值为6830.48×1011m3（大于这一数值的累计概率为0.05），相当于6830.48×108t油当量。概率期望值为1659.74×1011m3，相当于1659.74×108t油当量；潜在资源总量约为已推测资源量（体积法）的2倍。

表7-10 加拿大天然气水合物资源量分布

表7-11 孔隙度、饱和度和产气因子取值表

图7-19 大西洋边缘海域天然气水合物厚度分布频率直方图

图7-20 大西洋边缘海域天然气水合物厚度分布累计频率直方图

（二）东海冲绳海槽

采用产烃率法和残余有机碳法，分别针对冲绳海槽盆地各个坳陷生物气资源量和热成烃资源量进行了估算：其中生物气资源量为43.0×108t，热成烃资源量为30.0×108t。总资源量为73.0×108t（表7-12）。

采用容积法，当天然气水合物矿层充填率（H）为50%，聚集率（R）为0.01时，计算得到冲绳海槽天然气水合物总资源量为6.5×1012m3，即65.1×108t油当量。

图7-21 我国南海海域天然气水合物资源量分布累计频率曲线图

表7-12 冲绳海槽生物气资源量计算结果表

小结

1.南海部分

1）通过对陆坡区多道地震资料的再解释，识别并总结了BSR的区域分布规律和层位分布特征，探讨了部分海域BSR界面附近层速度及波形变化，分析了AVO属性等地球物理特征。初步研究表明，天然气水合物稳定带一般出现在中中新统之上，BSR埋深在海底以下约100～700ms（双程走时）。

2）依据多道地震资料识别的BSR及上部振幅空白带的发育情况，推算了研究区天然气水合物稳定带的分布与厚度。

3）根据实际温度、压力和盐及气体组分，开展天然气水合物形成的热动力学条件研究，建立相平衡模型及计算方法，以此推测天然气水合物稳定带的潜在厚度。模拟计算结果初步表明，南海海域天然气水合物形成所需要的水深一般大于500m，天然气水合物稳定带厚度一般在50～200m之间。

4）采用基于天然气水合物地球物理-地球化学响应的常规体积法和成因概率统计法，对南海天然气水合物资源量进行了初步测算。

2.东海部分

1）根据约3000km多道地震资料的解释，识别并总结了BSR区域分布规律和层位分布特征，初步圈定综合异常分布区，提出了3类BSR成因演化的地质-地球物理模式。

2）开展天然气水合物成矿的物理化学状态平衡数值模拟，建立了天然气-天然气水合物-盐-水体系中主要组分在气、液、固三相中的活度模型和化学势函数模型。

3）利用容积法、产烃率法和残余有机碳法等方法，对冲绳海槽的天然气水合物资源远景进行了评估。

中国的天然气储量有多少？

天然气作为一种清洁能源，被广泛应用于工业、交通、生活等领域。我国天然气储量丰富，但目前天然气的利用率仍然不高，天然气产业的发展面临着诸多挑战。

天然气十二五规划的制定背景

为了推动天然气产业的健康发展，我国制定了天然气十二五规划。该规划旨在提高天然气的利用率，促进天然气产业的协调发展。

天然气十二五规划的主要内容

天然气十二五规划的主要内容包括以下几个方面：

一、加强天然气勘探和开发

通过加强天然气勘探和开发，提高天然气储量和产量，保障天然气供应。

二、加快天然气管网建设

加快天然气管网建设，提高天然气的输送能力和覆盖面积，为天然气的利用提供更好的条件。

三、推广天然气应用技术

推广天然气应用技术，提高天然气的利用效率和环保性能，促进天然气在工业、交通、生活等领域的广泛应用。

四、完善天然气价格机制

完善天然气价格机制，建立健全的市场化运作机制，促进天然气产业的健康发展。

天然气十二五规划的实施效果

天然气十二五规划的实施效果显著。截至目前，我国天然气储量和产量均有所提高，天然气管网建设取得了重要进展，天然气在工业、交通、生活等领域的应用也得到了大力推广。

测井在天然气水合物勘探与评价中的应用

天然气资源：我国能源的新希望

我国天然气勘探起步较晚，20世纪90年代以来，天然气勘探连续取得重大突破。据1994年完成的全国69个盆地的第二轮油气资源评价估算，中国天然气资源量为38万亿立方米,根据近几年的最新勘探成果显示，我国目前天然气资源量约为54万亿立方米，比第二轮油气资源评价结果增加16万亿立方米。至2003年年底，探明的天然气地质储量为3.9万亿立方米，资源探明率为7.2％，根据世界上多数国家的天然气勘探发展的规律，当资源探明率达到10％～45％时，天然气的探明工作将加速发展。因此，我国天然气的勘探潜力很大，在未来很长的一段时期内天然气的探明储量仍将大幅度增长。此外我国的煤层气资源也比较丰富，但尚处在起步阶段。可见，我国天然气工业进入到了快速发展的历史新阶段，很多专家都把天然气工业看成是我国的朝阳工业。

我国最终可采天然气储量为14万亿立方米，资源量大于1万亿立方米的盆地有11个，依次是鄂尔多斯、塔里木、四川、柴达木、东海、莺歌海、琼东南、松辽、珠江口、渤海湾、准噶尔，天然气资源量41.52万亿立方米，约占全国天然气资源总量的88.1％。

以上11个大型天然气产区大多都在偏远地区，资源的运输受到地理环境的限制，因此建设输气管道是天然气工业很重要的一个组成部分。经过多年的努力，我国已经建成的输气管线共有11条，包括涩宁兰线（涩北－西宁－兰州，使我国空气污染最严重的兰州市用上天然气）、陕京线（靖边－北京，918公里，北京天然气的重要来源）、靖西（靖边线－西安）、西气东输（新疆－上海，4000多公里，亚洲最长，已经完工）等。

另外，目前还有陕京二线（预计近期完工）等输气管道在建。

除管道运输以外，利用LNG（液化天然气的英文缩写）技术运输天然气也是很好的选择。我国沿海建成了很多的LNG站，其中广东的LNG站最大，总投资320亿元，预计2006年中期可正式投产。

在我国，自80年代以来，天然气在一次性能源构成中占据很小的比例，大概保持在2％～3％左右（世界平均水平为23％）。天然气主要用于居民燃气、电厂、城市工业、化肥及少量的汽车燃料方面。其中，用于化肥生产的天然气约占消费总量的42%，用于城市燃气的天然气约占15%，发电及其他方面使用的天然气比例较小。

据相关人士估计，我国大约仅有100个左右的城市用上了天然气，因为天然气入户投资多、线路长，工程量很大，所以进展比较缓慢，用上天然气的居民在城市中可能还不到1/10，而且发展得很不均衡。但天然气具有清洁、高效等优点，在未来的城市配套建设中会加速发展。以北京为例，2002年天然气用量为18亿立方米，天然气居民用户153万户，预计2005年全年天然气用量达40亿立方米，2010年天然气的用量估计可达到60亿立方米。

在化工企业看来，我国的天然气价格偏高。以西气东输工程沿线的化工企业为例，虽可保证30年稳定的资源供应，但是1.27元/立方米的价格还是使企业的成本过高。据相关资料介绍，1000立方米天然气大概生产1吨尿素，天然气价格已经占到成本的80%以上，而用煤或石油大概只占成本的60%。因此化工企业只能选择用煤、石油等其他资源来替代。而城市用户对天然气价格的承受能力则比化工企业要高得多。

从今年开始，由于我国国内市场的需求增加，我国天然气市场的需求会大于国内供应（国内产量预计为500亿立方米，需求达到600亿立方米以上），致使天然气进口量逐步上升。因为天然气以气态形式存在时所占空间很大，所以主要是以LNG的形式进口。如按照欧美的LNG价格，国产天然气与进口LNG相比，优势并不明显，所以进口的LNG会对我国国产天然气形成挑战

矿产储量计算的计算方法

陆敬安

（广州海洋地质调查局 广州 510760）

作者简介：陆敬安，男，（1970—），博士，高级工程师，主要从事综合地球物理资料解释工作。

摘要 测井是水合物深入勘探阶段—钻探阶段的必要手段，已得到较好应用。文章综合介绍和分析了ODP204航次、加拿大西北马更些河三角洲地区Mallik 5L-38井、IODP311航次及日本南海海槽等较新的水合物钻探调查的测井方法与技术，重点分析了核磁测井、电磁波测井及偶极横波测井等测井新技术在水合物勘探与评价中的应用，对测井方法在水合物勘探中存在的问题进行了讨论。

关键词 天然气水合物 测井方法 测井解释

1 前言

测井方法在油气藏勘探和开发过程中得到了广泛的应用，由于水合物的发现与研究相对较晚，测井方法在天然气水合物中勘探中的应用也只是随着钻探工作的开展而有了应用的空间。由于天然气水合物存在于合适的温压条件环境中，一旦脱离该条件，水合物即分解。因此，能够在原位地层压力和温度条件下测量地层物理特性的测井方法对发现和研究天然气水合物来说是其它的勘探方法所不能替代的（高兴军等，2003）。到目前为止，已有的水合物钻孔勘探中几乎都使用了测井方法，如危地马拉的570号钻孔、ODP164航次（Paull，C.K.，Matsumoto，2000）、State Ellien-2及日本南海海槽天然气水合物钻探、ODP204航次、Mallik 5 L-38井及IODP311航次等。测井方法对含水合物沉积层的识别起到了良好的效果。在水合物钻探过程中，一个井场往往要钻几口井，分别用于随钻测井、钻探取芯及电缆测井等。随钻测井方法与电缆测井是在钻井的不同阶段进行的，同样的测井方法原理基本相同。根据以往的情况分析，不是所有的水合物钻探都使用了随钻测井。作为测井工作的一部分及为了全面了解水合物测井方法及其特点，本文将分别加以介绍。

2 测井方法概述

2.1 随钻测井

天然气水合物钻探中随钻测井（LWD）的主要目的之一是为了确定合适的取芯位置。通常随钻测井与随钻测量（MWD）同时进行。LWD和MWD仪器测量不同的参数，MWD仪器位于紧邻钻头之上的钻环中，用于测量井下钻探参数（如钻头重量、扭矩等）。LWD和MWD仪器的差别是LWD数据被记录到井下内存当中并在仪器到达海面之后取出数据，而MWD数据是通过钻杆内的流体以调制压力波（或泥浆脉冲）的形式传输并进行实时监控。在LWD和MWD两种仪器联合使用的情况下，MWD仪器可同时将两种数据向井上传输。在最新的水合物钻探中，日本南海海槽的天然气水合物钻探、ODP204航次及IODP311航次使用了LWD测井，所使用的仪器名称及其输出参数见表1。

表1 天然气水合物随钻测井和随钻测量方法　Table1 The LWD＆MWD tools description used for gas hydrate logging

204航次中使用的LWD和MWD仪器有钻头电阻率仪（RAB）、能量脉冲MWD仪、核磁共振仪（NMR-MRP）及可视中子密度仪（VND），如图1 所示，图中GVR6 为可视地层电阻率仪，包括深、中、浅电阻率及环带电阻率和自然伽玛五种测量。这是NMRMRP仪器首次用于ODP航次。不同的测井方法组合在不同的测井场合有不同的名称，如在日本的天然气水合物钻探中，密度与中子组合在一起称为CDN、伽马射线和电阻率组合称为CDR，尽管名称存在差异，但其测量的物理参数是一致的。

LWD测量被安排在钻孔之后及钻探或取芯作业所引起的负面效应之前进行。由于钻探和测量相距的时间较短，相对于电缆测井而言钻井液对井壁的侵入处于轻微阶段。

图1 ODP204航次使用的随钻测井及随钻测量仪器串

（图中数字单位为米，从钻头最底部算起）

Fig.1 LWD＆MWD Tools Used in ODP204

（The unit of the number is meter and starts from the bottom）

LWD设备由电池提供电源并使用可擦写/编程的只读存储器芯片来存储测井数据。LWD仪器以等时间间隔的方式开展测量并与钻井架上监控时间和钻探深度的系统同步。钻探之后，LWD仪器被收上来下载数据。井上和井下时钟的同步能够使得将时-深数据与井下时间测量数据合并成一个深度测量的数据文件。最终的深度测量数据被传送到船上的实验室进行整理和解释。

2.2 电缆测井

电缆测井对天然气水合物储层的精确定量评价起非常重要的作用。由于天然气水合物储层的电阻率及声波速度明显偏高，因此电阻率测井和声波测井是识别天然气水合物的有效方法。另外，精确的评价天然气水合物储层还需要结合其它测井方法进行综合评价。天然气水合物钻探中使用过的电缆测井方法见表2，这些测井方法的详细介绍可在有关书籍和文件中找到。一些较新的测井技术，如FMI、DSI、EPT、CMR等测井方法在ODP204航次（Tréhu，A.M.，Bohrmann，2003）、Mallik 5L-38及日本南海海槽天然气水合物的识别和评价过程中发挥了重要作用。

表2 天然气水合物电缆测井方法　Table2 The wireline logging methods for gas hydrate exploration

续表

表2中大部分测井仪为204航次使用的方法，EPT在Mallik 5L-38井中首次使用，日本南海海槽的天然气水合物钻井勘探中使用了CMR仪（Takashi UCHIDA，Hailong LU，2004）。

3 水合物测井评价

天然气水合物储层测井评价的关键问题之一是建立合适的储层评价模型（手冢和彦，2003）。根据岩心观察，天然气水合物在沉积物中的分布主要有以下几种情形（王祝文等，2003）：分散胶结物、节状、脉状及块状。永久冻土带及海洋天然气水合物的储层模型如图2所示。模型共分四类，其中永久冻土带两类：冻土层内及冻土层下，二者的区别为在冻土层之下，流体部分含自由水，而在冻土层内部流体部分含冰成分；海洋天然气水合物也分两类：一类为流体部分含自由水，另一类为流体部分含游离气。在ODP204航次及日本的南海海槽水合物钻探中使用模型C对测井资料进行解释，而在Mallik井中则使用的是模型A。模型A和C均是基于常规油气评价的双水模型提出的。

由于天然气水合物具有独特的化学成分及特殊的电阻率和声学特性，因此，通过了解天然气水合物储层的这些特征应有可能获得天然气水合物饱和度及沉积孔隙度（陈建文，2002；王祝文等，2003），这也是两个最难确定的储层参数。钻井是获取孔隙度及烃饱和度的重要数据来源。本质上，目前大部分的天然气水合物测井评价技术还是定性的，且借用的是未经证实的石油工业使用的测井评价方法。为了证明标准的石油测井评价技术在评价天然气水合物储层中的有效性，还需要进行大量的实验室和现场测量。由于天然气水合物以不同的方式影响每种孔隙度测量方法，因此可通过对比不同的孔隙度测量技术来估计天然气水合物的数量。

图2 永久冻土及海洋天然气水合物储层模型

Fig.2 The reservoir models for permafrost and marine gas hydrate

3.1 孔隙度评价

天然气水合物储层的孔隙度评价所利用的测井数据主要包括电阻率测井、密度测井、声波测井、中子测井、核磁共振测井等与地层孔隙密切相关的地层物理响应，同时还辅以自然电位、自然伽玛、岩心分析等数据来进行的。有关文献已经对部分常规测井方法的应用作了介绍，这里仅介绍较新的测井手段及其解释方法。

3.2 饱和度评价

（1）电磁波传播测井

电磁波传播测井仪只在 Mallik 5L-38井中使用过（S.R.Dallimore，T.S.Collett，2005），电磁波传播测井的垂向分辨率高于5cm，用来测量天然气水合物的原位介电特性，据此计算天然气水合物的饱和度。天然气水合物储集带的平均介电常数为9，在5到20之间变化；带内的平均电阻率超过5Ω·m，当仪器的工作频率为1.1GHz时，电阻率在2Ω·m到10Ω·m之间变化。电磁波传播测井仪同时输出传播时间及信号衰减两个参数。地层的介电常数及电导率可由下式计算（Y.-F.Sun，D.Goldberg，2005）：

南海地质研究.2006

南海地质研究.2006

式中：tpl为慢度或传播时间，单位ns/m；a为衰减量，单位为db/m；εr为相对介电常数，无量纲；σ为电导率，单位为西门子/s，c（=0.3m/ns）为真空中光的速度。

Y.F.Sun及D.Goldberg等采用等效介质方法并假定含天然气水合物地层的多相系统可近似为连续、均质及各向同性介质，认为含天然气水合物介质的等效磁导率为1，其介电常数及体积密度遵从下面的体积平均混合规则：

南海地质研究.2006

南海地质研究.2006

南海地质研究.2006

式中，φa为第a种成分的体积百分比，ρa和εa分别是第a种成分的密度和介电常数，ρ和εr分别为体密度及体介电常数。这里假定孔隙性介质仅包含三种组分：固体颗粒、天然气水合物及水。从而上面的公式可以简化为：

ρ=（1-φ）ρs+φShρh+φ（1-Sh）ρw （6）

南海地质研究.2006

式中，φ为总孔隙度，Sh为天然气水合物的饱和度，ρs、ρh及ρw分别为固体颗粒、天然气水合物及水的密度，εrs、εrh及εrw分别为固体颗粒、天然气水合物及水的介电常数。在已知每种组分的密度和介电参数情况下，就可依据介电和密度测井由上面的方程计算出含天然气水合物地层的孔隙度和水合物饱和度。

图3所示为电磁波传播测井在Mallik 5 L-38井中含水合物层的传播时间与电阻率图。从图中可以看出，电磁波传播时间曲线与声波传播时间曲线具有相似的趋势，但其分辨率更高。右边的电阻率曲线道上，电磁波传播电阻率的分辨率也明显高于感应电阻率。

图4为根据电磁波传播测井求出的地层孔隙度及天然气水合物饱和度。图中中子孔隙度的数值偏高，这是由于中子孔隙度测量的含氢指数不仅与游离态的氢有关，还与束缚水中的氢有关。由于电磁波传播测井具有较高的垂向分辨率，因此其在揭示含天然气水合物层的细微结构方面拥有独特的能力。

（2）声波测井

与不含天然气水合物的沉积层相比，含有天然气水合物的沉积层呈现出相对较高的纵波和横波速度。目前已提出了许多不同的速度模型来预测天然气水合物对弹性波速度的影响，如时间平均方程、等效介质理论、孔隙填充模型、胶结理论、加权方程及改进的Biot-Gassmann理论（BGTL）等。以下介绍BGTL的基本理论及应用效果。

根据纵横波速度的如下关系式：

Vs=VpGα（1-φ）n （8）

式中，Vp为纵波速度，Vs为横波速度，α为骨架物质的Vs/Vp比值，n的值取决于不同的压力和固结程度，φ为孔隙度，G为取决于骨架物质的参数，Lee（2003）推导出了下面的剪切模量μ：

南海地质研究.2006

其中，

南海地质研究.2006

式中的kma、μma、kfl及β分别为骨架的体积模量、骨架的剪切模量、流体的体积模量及Biot系数。

Biot-Gassmann理论给出了沉积物体积模量的计算方法：

k=kma（1-β）+β2M （11）

饱和水的沉积物的弹性波速度可由下式依据弹性模量计算：

南海地质研究.2006

图3 电磁波传播测井曲线与声波及感应电阻率曲线的对比

（其中声波传播时间、电磁波传播时间较低段及电阻率显示高阻值段为水合物层）

Fig.3 The comparison of logging curves between EPT，acoustic and induction

（The depth interval between 906.5～925meters is the gas hydrate zone）

式中ρ为地层的密度。

对于松软岩石或未固结的沉积物，采用如下的Biot系数

南海地质研究.2006

对于坚硬或固结的地层，采用Biot系数为

β=1-（1-φ）3.8 （14）

Lee（2003）建议采用下面的方程计算n值：

图4 电磁波传播测井计算出的地层孔隙度及天然气水合物饱和度

Fig.4 The porosity and gas hydrate saturation calculated from by EPT logging

南海地质研究.2006

式中，p为差分压力（MPa），m代表固结或压实对速度的影响。实际问题中，?φ/?p很少知道，上式中的m很难直接应用。测量数据分析表明固结沉积物的m值为4～6，未固结沉积物的m值为1～2。

参数G用于补偿当骨架为富含粘土的砂岩时实测值与预测值之间的差异。对于泥质砂岩，G值为：

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其中，Cv为粘土含量百分比。对于含天然气水合物沉积有如下的求取G的方程：

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式中Ch为孔隙空间中天然气水合物的浓度。Lee（2002）指出含天然气水合物沉积的n=1及G=1。由于这些参数是在没有考虑速度发散的情况下在超声频率范围由速度获得的，因此参数n和G可以认为是用来拟合测量数据的自由调节参数。图5为根据纵波速度及NMR孔隙度求出的天然气水合物浓度对比图。

图5 由纵波求出的天然气水合物浓度及由NMR求出的天然气水合物饱和度

Fig.5 The gas hydrate saturation calculated from P-wave and NMR

根据分析结果可知，当采用声波数据估计天然气水合物浓度时，P波速度优于S波速度，主要原因是当采用P波速度时与BGTL中的n和G参数有关的误差较小；另外，在纯砂岩层段，NMR孔隙度测井估计的天然气水合物浓度值略高于由P波速度估计的数值。

（3）核磁共振测井

核磁共振测井在描述天然气水合物沉积方面起着重要作用。如果与密度孔隙度测量结合起来，可能是获取天然气水合物饱和度的最简单同时也是最可靠的手段。核磁共振测井仪仅对孔隙空间中的液态水有响应，对天然气水合物没有响应。计算储层孔隙度和天然气水合物饱和度的公式如下：

南海地质研究.2006

南海地质研究.2006

式中，水的氢指数HIw?1，甲烷水合物的NMR视氢指数HIh=0。水的密度ρw=1.0g/cm3，天然气水合物的密度ρh=0.91g/cm3，砂岩骨架的密度ρma=2.65g/cm3，Ph为天然气水合物的NMR极化校正值，仅与HIh伴生出现。λ=0.054，因此

南海地质研究.2006

声波和电阻率测井求出的饱和度在大部分层段是一致的，而在1003～1006m、1014～1020m之间，三种方法给出了三种不同的结果。而核磁共振方法与另两种确定的方法得到的结果不一致，造成这种不一致的原因目前尚不得而知，有待于进一步分析。

3.3 地层应力分析

图6 1088m深度处天然气水合物层段发散曲线

图6中a）图分别为快横波偶极挠曲波（红色）、慢横波偶极挠曲波（深蓝色）、低频单极斯通利波（淡蓝色）及高频单极斯通利波（绿色）；b）图为相应的平均谱特征。

Fig.6 The dispersion curves from the gas hydrate interval at a depth of 1088m

a）The dispersion curves for the fast shear dipole-flexural（red），the slow shear dipole-flexural（dark blue），the low frequency monopole stoneley（light blue）and high frequency monopole stoneley（green）；b）Average spectral characteristics

交叉偶极声波测井数据提供了描述地层横向各向异性的条件。传统的处理是在时间域进行的，得到的是地层各向同性或各向异性特征（Lee，M.W.，2002）。声波各向异性既可以是内在的，也可以是应力诱导的。最近的研究表明交叉偶极测井数据的频域处理可以将内在各向异性与应力诱导的各向异性区分开。交叉偶极测井数据的频域处理还使得对地层横波慢度的径向变化描述成为可能，对交叉偶极挠曲波的慢度频域分析还表明低频部分的探测深度达到六倍的井孔半径，可探测到原状岩石，而高频部分的偶极挠曲波则可以穿透一倍井孔半径的深度，探测到机械损坏区。高频测量数据偏离均质、各向同性模型则是机械破坏的指示。分析偶极发散曲线可以估计机械破坏区的深度。

声波数据的处理分两步进行：①慢度及各向异性分析，及②发散曲线分析。

图6及图7所示分别为含天然气水合物层及水填充的各向异性层段的发散曲线。曲线发散分析是了解声波波形数据的有效方法。在低频段，挠曲波穿透能力深至地层并可探测到远场应力；在高频段，挠曲波探测靠近井周的应力。图6a的纵波首波慢度大约为300us/m，它是非扩散型的且最大激发频率超过8 kHz。斯通利波慢度为850us/m，同时含有淡蓝色及绿色的点，表明低频和高频单极激发都能产生斯通利波。两条正交的偶极挠曲波发散曲线相互重叠。这是在垂直于井孔的平面内地层为各向同性的关键指示。

图7 1112.8m深度处水填充各向异性层段发散曲线

Fig.7 Dispersion curves from the water-filled anisotropic interval at a depth of 1112.8m

a）The dispersion curves for the fast shear dipole-flexural（red），the slow shear dipoleflexural（dark blue），the low frequency monopole stoneley（light blue）and high frequency monopole stoneley（green）；（b）Average spectral characteristics

图7a所示与图6a所示具有明显的不同，即它是各向异性层。偶极挠曲波清楚显示出在低频段的各向异性特征。地层的快横波慢度约为900us/m，而慢横波约为1100us/m。这指示出了22%的各向异性。与含天然气水合物层段相比，纵波数据高度发散。

4 结论

测井技术在天然气水合物勘探的高级阶段是必不可少的工具，其对天然气水合物储层参数的精确评价对计算天然气水合物的储量至关重要，并为天然气水合物的开采提供准确的层位定位及基础数据。测井方法的发展日新月异，数据解释的精度也不断提高，在利用测井技术研究天然气水合物储层时仍限于移植油气评价方法，由于天然气水合物在地层中具有不同于油气的赋存状态，对于这样做的合理性还有待于深入的研究。根据以上研究成果得出以下结论：

1）电磁波传播测井由于具有较高的垂向分辨率，对于较薄的地层显示出较其它测井方法具有精细评价饱和度的优势；

2）核磁共振测井反映的是自由流体所占的孔隙空间，有利于详细评价自由水、束缚水及水合物所占的空间，但有关核磁测井的精细解释尚需建立在实验分析的基础上；

3）偶极声波测井对预测地层各向异性及应力分布有良好的效果；

4）另外，还应开展对天然气水合物样品的实验室研究，以便对测井解释结果进行刻度。

参考文献及参考资料

陈建文.2002.天然气水合物及其实测的地球物理测井特征，18（9）：28～29

高兴军，于兴河，李胜利，段鸿彦.2003.地球物理测井在天然气水合物勘探中的应用，地球科学进展，18（4）：305～311

手冢和彦，等.2003.天然气水合物的测井解析，海洋地质动态，19（6）：21～23

王祝文，李舟波，刘菁华.2003.天然气水合物的测井识别和评价，23（2）：97～102

王祝文，李舟波，刘菁华.2003.天然气水合物评价的测井响应特征，物探与化探，27（1）：13～17

Lee M.W.2003.Velocity ratio and its application to predicting velocities：United States Geological Survey，Bulletin 2197，15p

Lee，M.W.2002.Biot-Gassmann theory for velocities of gas hydrate-bearing sediments，Geophysics，V.67，1711～1719

Paull C K，Matsumoto R，Wallace P J，and Dillon，W P（Eds.）.2000.Proceedings of the Ocean Drilling Program，Scientific Results，Vol.164

S.R.Dallimore and T.S.Collett（ed.）.2005.Geological Survey of Canada Bulletin 585，Scientific results from the Mallik 2002 Gas Hydrate Production Research Well Program，Mackenzie Delta，Northwest Territories，Canada

Takashi UCHIDA，Hailong LU*，Hitoshi TOMARU**and the MITI Nankai Trough Shipboard Scientists，Subsurface Occurrence of Natural Gas Hydrate in the Nankai Trough Area：Implication for Gas Hydrate Concentration RESOURCE GEOLOGY，Vol.54，No.1，35～44，2004

Tréhu A M，Bohrmann G，Rack F R，Torres M E，et al.2003.Proceedings of the Ocean Drilling Program，Initial Reports Volume 204

Y.-F.Sun，D.Goldberg，Analysis of electromagnetic propagation tool response in gas-hydrate-bearing formations，in Scientific Results from the Mallik 2002 Gas Hydrate Prodction Research Well Program，Mackenzie Delta，Northwest Territories，Canada，（ed.）S.R.Dallimore and T.S.Collett；Geological Survey of Canada，Bulletin 585，8p

The Application of Well Logging To Exploration And Evaluation of Gas Hydrates

Lu Jingan

（Guangzhou Marine Geological Survey，Guangzhou，510760）

Abstract：Well logging is the indispensable approach when the exploration of gas hydrates step into drilling and good results has been illustrated.The paper briefly introduces and construes the well logging technologies employed in the exploration of gas hydrates of Mallik 5 L-38，IODP311 and MITI Nankai-trough well.The emphasis lies in the analysis of the application of NMR，EPT and DSI logging to exploration and evaluation of gas hydrates.Also some issues during the well log interpretation of gas hydrates are discussed.

Key Words：Gas hydrates Well logging methods Well logging interpretation

根据SPE（PRMS）分类体系，应用油气田地质模型计算资源储量

按照矿块体积几何形状的不同，储量计算方法可分为：

①多角形法，又称最近地区法，以每一勘探工程见矿厚度为中心，推向各相邻工程距离的二分之一处，形成一多棱柱形体矿块；

②三角形法,以每3个相邻勘探工程见矿的平均厚度为三角棱柱体矿块的高；

③开采块段法，以坑道工程为界，把矿体切割成若干板形矿块；

④地质块段法，按地质构造和开采条件相同的原则划分矿块；

⑤断面法，又称剖面法，是将每两条相邻勘探线剖面间的矿体作为一个矿块；

⑥等高线法，对产状和厚度稳定的沉积矿床,以矿层顶板或底板等高线图为基础,将矿层倾角相近的地段划分为一个矿块；

⑦等值线法，利用矿体等厚线图或矿体厚度与品位乘积等值线图，将两等值线间的矿体划为一个矿块。矿块划分以后，视其几何形状选用公式计算体积和储量。

20世纪60年代以来，国际上采用电了计算机计算矿产储量，使地质统计学等计算量大而结果较为精确的计算方法得以推广应用，它与传统储量计算方法的区别是：不单纯以矿块中的工程求得储量计算的参数(如品位)来计算该矿块的储量，而是考虑矿体中样品与周围样品分布的空间位置（包含方向和距离）的相关关系，来计算矿块的品位和储量。这些方法在中国正在用已知矿床作实例，研究它的适用条件和范围。

石油及天然气地质储量计算

主要采用容积法。石油的计算公式为

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;Swi为平均油层原始含水饱和度；ρ0为平均地面原油密度(吨每立方米)；B0i为平均原始原油体积系数。

地层原油中的原始溶解气地质储量Gs(亿立方米)的计算公式为

Gs=10-4N·Rsi

式中Rsi为原始溶解气油比（立方米每吨）。

此外，物质平衡法是利用生产资料计算石油动态地质储量的方法。计算油田的探明储量，除应分别计算石油及溶解气的地质储量外，还要计算地质储量中能够采出获得社会经济效益的可采储量。可采储量不仅与油藏类型、储层物性、流体性质、驱动类型等自然条件有关，而且与采油时布井方式、注入方式、采油工艺、油田管理水平以及经济条件等人为因素有关。随着油田勘探开发工作的进展，经济技术条件的改善，应合理选择有关资料、参数和经验公式，定期计算或复核可采储量。

天然气的地质储量一般用容积法

其计算公式为

式中G为气田的原始地质储量（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;Swi为平均原始含水饱和度；T为气层温度（开尔文）;Tsc为地面标准温度（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。

将容积法求得的天然气地质储量乘以天然气采收率，求得可采储量。

地下水水量计算

评价地下水水量是指人类可资利用的地下水水量。根据需要，结合地区的水文地质条件，分别计算地下水的补给量（单位时间内流入含水层的地下水总量）、储存量（储存于含水层内的重力水体积）、可开采量。作为供水水源地，主要计算可开采量。可开采量是指在一定的技术经济条件下，采用合理开采方案和合理开采动态，在整个开采期间不明显袭夺已有水源地，不发生危害性的环境地质问题的前提下，允许开采的水量，其中包括开采时可夺取的天然补给量或排泄量、开采条件下的激发补给量、可利用的储存量和人工补给量。地下水既不同于固体矿产，它具有流动性，也不同于石油天然气矿产，它还具有恢复性。因此评价时必须在查明地下水的补给、径流、排泄条件和预测它在开采过程中可能发生水量水质变化的情况下，分别按水源地水文地质条件，含水介质类型（孔隙性介质、岩溶性介质、裂隙性介质），水力性质（潜水、承压水），边界条件，含水层的不均匀性，地下水动态观测时间系列的长短，开采布井方式等，选择相应公式计算水文地质参数和地下水水量。

油气地质储量计算的方法是什么？

计算原油储量与评价原油资源量的基础是地质调查结果——即综合整理地质勘查与油气田开发过程中所获得的所有信息：岩石的矿物学和岩石学特征研究成果、流体的物理性能和物理化学特性、矿产地及矿产地地球物理调查成果、地下矿田的成因条件和位置规律的相关信息、油气地层的岩石物理性质研究成果、试井与测井信息、矿床的矿产地质以及开发过程中的调查研究成果等。

通过下列步骤来完成对信息的综合整理：

1）划分不同的信息单元（地震地质调查的动态单元、区域单元、梯度、矿产变量的统计特征等），在大部分情况下，比数据录入更具有意义；

2）对钻孔数据复杂性的解释和形成参数井数据库（包含描述矿床特征可信赖的信息）；

3）确定不同信息单元的组合（与所研究矿床的参数最相关的组合）；

4）在信息的综合整理基础上，构建矿床定性和定量特征空间分布的剖面图、地质图及空间区域图；

5）分析所获得模型的可选性，确定可信度评价的数学模型，从地质和数学角度合理选择模型。

一个整合的地质-地球物理信息数据库是构建油气田模型的基础。地质和流体动力模型被用于创建3D模型。前者（地质模型）反映生产层的形成理论，与地球物理测井数据、岩心、流体形成实验室检测结果及地震测量数据一致。流体动力模型则描述了物理化学过程（对一种成因是典型的）的各个特点。最准确地再现油气田形成的地质历史，是流体动力模型的强制性要求。

鉴于上述内容，为计算已经投入运营的油气田的储量，上述两类模型都应重新建立；对于仅完成了勘查工作和正准备开发的油气田，可以只使用静态地质模型。创建流体动力模型的理论与实践，远远超过所提交材料的范畴。因此，在介绍矿床建模与油气资源储量计算方法时，应限于静态地质模型的创建与使用问题，并利用SPE（PRMS）分类体系确定油气田储量计算的性质与主要特征。

用容积法计算原油储量，包括还原到标准状态下，判断在储集油气田的松散空间内油量和游离天然气的体积。容积法是通用方法，可应用于不同类型的储集空间[2，7]。用容积法计算储量，遵循以下三个工作步骤：①详细对比各钻孔剖面；②区分储藏类型，确定成因参数和流体类型；③根据矿床勘查程度，构建静态模型，计算储量。

根据应用到固体矿产的通用方法建立矿床的块模型，从而创建静态模型，计算原油的储量（资源量）是可能的。

计算高类别储量的地段应符合乌克兰《国家地下矿产资源储量分类应用指南》中关于远景区资源及油气田储量的经济-地质研究的要求[4]。例如，为绘制油气储量计算平面图，可根据钻孔的数量，利用以下方法，来圈定储量类别（图7.2-a）：

1）围绕第一个钻孔，圈出一个圆圈，其半径等于构造类似的油气田的生产井间距的两倍；

2）围绕两个钻孔，圈划一个矩形，其短边等于生产井间距的两倍，长边的长度并未指定；

3）对于矿田内仅部分区域经过勘探，用直线来限定评价范围，以区分未经勘探的部分，这条直线距相邻钻孔的长度等于生产井网的两倍间距；

4）对于已全部经过勘探的矿田，计算范围的轮廓线为整个矿田。

SPE（PRMS）储量分类体系采用统一方法[21]。证实储量是在围绕钻孔的正方形区域内计算的，该区域油气资源可商业开发。正方形的边长等于生产井网的三倍间距。钻探储量则在更小的方格内评价，其正方形的边长等于生产井网的间距；未钻探储量在其他较大的正方形内评价。矿田内大正方形外的储量为概实储量（图7.2-b）。

在地理信息系统的帮助下，通过在井轴周围构建一定大小的平行六面体，使之与矿田的3D区块模型一致，确定图内区块，并计算原产品的体积，可轻松实现SPE（PRMS）分类体系中所使用的储量类别圈定方法（图7.3）。

区分类别的方法之间的差异，取决于储量计算平面图上这些类别的几何化差异。在乌克兰分类体系中，将矿床资源储量划分为不同的类别，是以矿产地地质勘查阶段为依据；其他分类体系（GRIRSGO、UNFG、PRMS）则采用概率方法来确定矿产储量（资源）的类别。在乌克兰分类体系中，勘查网密度是表征矿产地地质勘查阶段的一项指标；在GRIRSGO分类体系中，这一点由搜索椭球体内样品出现的数量和均匀性所指代；在SPE（PRMS）分类体系中，则代表用于开采油气的生产井网的平均间距。

图7.2 储量计算范围（类别）圈定方法：

（a）根据乌克兰分类体系；（b）根据SPE（PRMS）分类体系

同时，可利用地理信息系统，在某一特定矿床模型内区别不同矿产储量（资源量）分类体系的类别。这包括以下两个步骤：第一，根据具体分类体系的要求，创建模型并迸行计算；第二，计算一种分类体系中的储量，并将其转化为其他分类体系的储量类别（兼容）。

在本文前面的章节中，对基本分类体系的细节以及不同分类体系的资源储量类（级别）比较方法迸行了详细分析，可作为不同分类体系矿产储量（资源量）类别转换与对比的信息模块的基础。

图7.3 考虑SPE（PRMS）分类体系的油气储量计算：

（a）计算平面图上范围的圈定；（b）确定储层中的油气储量

油气储量是怎样计算的?

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。

油田好比是地下“油库”，气田好比是地下“气库”，油气田就好比是地下“油气库”了。油库的大小以装油多少来衡量，气库的大小以装气多少来衡量，油田的大小，是以含油的多少即储量来衡量的。世界上的油田形形、多种多样，只有“相似”而没有“相同”的，储量也相差悬殊。例如，世界排名第一的头号油田——沙特阿拉伯的加瓦尔油田，其可采储量高达114×108吨；世界排名第二的科威特的布尔干油田，可采储量也有105×108吨。不过，这种可采储量超过百亿吨的超级大油田，到目前为止，全世界只发现两个。原始地质储量超过20×108吨（相当可采储量6.8×108吨）的大型油田，世界上现有42个，我国大庆油田名列其中。而可采储量在0.06～1.3百万吨级的中小型油田，在世界油田中占绝大多数。

油气储量是油气田勘探最重要的成果，是油气田开发的物质基础，也是国家制定能源政策和国家投资的重要依据。地下没有“油海”、“油河”，油气是储存于岩石的孔隙、洞隙和缝隙之中的。由于储存条件复杂，使储存于地下的油气不能如愿以偿全部采到地面。因此，把油气储量分为两类：一类叫做地质储量，即地下油气田储集层中油气的实际储量；另一类叫可采储量，即在现有的经济、技术条件下，可以采到地面的油气储量。通常把可采储量与地质储量的比值称为采收率。当然，采收率越高越好。

在油气田勘探的各个阶段，都要进行储量计算。计算的方法有好几种，通常采用的是容积法。大家知道，油气储存在地下岩石的孔、洞、缝隙之中，所以容积法计算油气储量的实质是计算岩石孔隙中油气所占的体积，并把地下油气的体积换算成地面的重量（石油）或体积（天然气），这就是油气的储量。石油地质储量的计算公式为：

公式中的含油饱和度是指岩石孔隙中石油所占体积与孔隙体积相比的百分数。原油在地下油层中，因地层压力较大，溶有大量气体，体积增大；采到地面后，压力降低，气体从油中跑出，原油体积缩小。原油在地下的体积与地面体积之比，称为体积系数。

计算气田中天然气地质储量，与计算油田中石油地质储量的原理相同，方法相似。容积法计算气田天然气储量的公式为：

公式中，天然气体积系数是一个与天然气组成成分、地下及地面的温度和压力有关的系数。

储量计算完以后，还要对探明储量进行综合评价。评价的目的是检查储量计算的可靠性。如果把储量计算比喻为一份考卷，那么对储量的综合评价就相当于答卷者在交卷之前的自我检查，仔细查看卷面上有无错、漏、公式使用不当、计算失误等等。经检查后，如证明使用的参数齐全、准确、计算无误，所定储量的级别和勘探阶段及研究程度相符，就可以上交了。