1. 預測方法體系
油氣資源儲量、產量增長趨勢預測的方法大致可以劃分為四大類:一是專家評估法;二是統計法,包含時間序列數學模型法和工作量數學模型法;三是類比法;第四類是綜合預測法。
一、專家評估法
(一)基本原理
專家評估法是指預測者製作油氣資源趨勢預測表格,分發給熟悉業務知識、具有豐富經驗和綜合分析能力的專家學者,讓他們在已有資料的基礎上,運用個人的經驗和分析判斷能力,對油氣資源的未來發展作出性質和程度上的判斷,然後經過分析處理,綜合專家們的意見,得到預測結果。
(二)實施步驟
1.設計油氣資源趨勢預測表格
預測表格主要包含油氣儲量、產量高峰值及持續時間的預測,以及每五年的平均儲量發現和產量情況(表4-1-1)。
2.將表格分發給專家進行預測
選擇對我國油氣資源狀況比較了解,有較高理論水平和豐富實踐經驗,在油氣資源評價和戰略研究方面卓有成效的專家學者。將表發給專家,並附以相關資料,請專家對表中所列事項作出預測與評價,並給出預測依據。
3.預測結果的分析整理
用統計方法綜合專家們的意見。把各位專家的預測結果予以綜合、整理、分析,並將結果以圖表的形式表現出來。
表4-1-1 發現趨勢專家評估法預測表
二、統計法
統計法主要依據已知的油氣儲量、產量數據,採用各類數學模型,進行歷史數據的擬合,並預測未來的發展趨勢。統計法包括時間序列法、勘探工作量數學模型法、遞減曲線分析法、儲量—產量歷史擬合法和儲量—產量雙向平衡控制模型法等(表4-1-2)。
三、類比法
(一)方法原理
所謂類比法是指開展低勘探程度盆地的油氣儲量、產量趨勢預測時,以勘探程度較高的盆地作為類比對象,依據預測盆地與類比盆地在盆地類型和油氣地質條件的相似性,假設預測盆地投入充足勘探開發工作量的情況下,未來一個時間段內能夠發現的油氣儲量和達到的產量。類比法可分為探明速度類比法和圖形類比法。
表4-1-2 油氣資源發現趨勢預測統計法模型分類表
(二)方法種類
1.速度類比法
以盆地類型為主要劃分依據,分別選取松遼、鄂爾多斯、渤海灣、二連、准噶爾、柴達木、吐哈、酒泉、塔里木、蘇北和百色盆地作為石油儲量發現和產量增長的類比盆地,選取四川、鄂爾多斯、塔里木、吐哈、柴達木、松遼、渤海灣、南襄和百色盆地作為天然氣儲量發現和產量增長的類比盆地。依據各盆地油氣資源的探明程度與采出程度,將以上盆地的勘探開發階段劃分為早期、中期和後期,不同階段具有不同的油氣地質儲量的探明速度和可采儲量的采出速度。對低勘探程度盆地進行油氣資源趨勢預測時,給定油氣儲量發現和開始具有產量的起點,類比高勘探程度盆地的探明速度和采出速度,預測出未來某一時間單元內(2006~2030年)該盆地油氣儲量探明狀況和產量增長狀況。
2.圖形類比法
圖形類比法是假設在有充足的勘探開發工作量基礎上,預測盆地和類比盆地具有相似的勘探發現歷程與產量增長過程,預測盆地可類比高勘探程度盆地的儲量發現和產量增長曲線,使用類比盆地的模型參數以及預測盆地的資源量數據,即可得到預測盆地油氣資源趨勢預測曲線,進而得到2006~2030年儲量和產量的數據。
按照類比標准表所選取的盆地,使用龔帕茲模型分別進行儲量和產量數據曲線的擬合,得到40個儲量類比圖形和產量類比圖形,以及相應的圖形參數a、b。
(三)實施步驟
(1)建立類比標准表:選取勘探程度較高的盆地作為類比盆地,按照盆地類型進行分類,將各盆地的儲量發現和產量增長劃分為不同的階段,統計計算各階段的儲量探明速度和產量增長速度,製作類比標准表。
(2)建立類比圖形庫:根據作為類比盆地的高勘探程度盆地的儲量、產量歷史數據,用龔帕茲模型進行曲線擬合,得到控制圖形形狀的參數a和b,分別擬合類比標准表中各盆地的儲量和產量曲線,建立類比圖形庫。
(3)為預測盆地選擇合適的類比盆地:預測盆地與類比盆地的盆地類型、地層時代、儲層岩性相近,油氣地質條件可以類比。
(4)按照類比標准表分別給各預測盆地儲量探明速度和產量增長速度賦值,並按盆地實際情況選擇對應的持續時間,得到2006~2030年預測盆地累計探明程度、儲量以及累計產量。
(5)將預測盆地的資源量和類比盆地的參數a和b代入龔帕茲公式,得到預測盆地的儲量發現和產量增長曲線。
(6)以探明速度和產出速度類比法為主,並考慮圖形類比法得到的預測結果,對預測盆地2006~2030年油氣資源發現趨勢進行綜合分析。
四、綜合預測法
(一)方法原理
綜合預測法是指以盆地或預測區的資源潛力為預測基礎,分析其勘探開發歷程,依據目前所處的勘探開發階段,確定其未來儲量、產量可能出現的高峰值及時間,使用多旋迴哈伯特模型,採用儲采比控制的辦法,對油氣儲量、產量進行預測。
1.哈伯特模型
哈伯特模型將油田產量的歷史數據與對稱的鍾形曲線相擬合。哈伯特模型有3個基本的假定:
(1)油田投入開發後,產量從0開始隨開發時間的延長而上升,並達到一個或多個高峰值。
(2)產量高峰過後,則隨開發時間的延長而下降,直至資源完全衰竭。
(3)當開發時間趨近於無窮時,產量與時間關系曲線下面的面積,等於油田的最終可采儲量。
在上述條件下,油氣田的產量可用累積產量的二次函數表示,其表達式為:
全國油氣儲量產量增長趨勢預測
式中:Q為油氣田產量,104t/年(油田)或108m3/年(氣田);Np為累積產量,
104t或108m3;a、b為模型參數。S.M.Al-Fattah和陳元千推導出哈伯特模型的累積產量與開發時間的關系式為:
全國油氣儲量產量增長趨勢預測
式中:NR為最終可采儲量,104t或108m3;t為投產後年份,a;t0為開始投產年份,a;c為模型參數。
式(4-2)表示的是累積產量與時間的關系,實際上是邏輯斯諦模型的一種衍生形式。式(4-2)也可表示為:
全國油氣儲量產量增長趨勢預測
式中:tm為產量高峰年份,a。
式(4-3)兩邊分別對t求導,得到產量與時間的關系式為:
全國油氣儲量產量增長趨勢預測
式中:Qm為油田年產量高峰值,104t或108m3。
由式(4-4)知,當t=tm時, ,即當油氣田年產量達到最高年產量(峰值)時,相應的累積產量應等於最終可采儲量的50%。
就式(4-4)而言,參數b控制了曲線張口的大小,b值大時,曲線陡峭,張口小,表示預測地區的儲量發現或產量增長屬於快上快下型,持續時間短,達到高峰後迅速下降;b值小時,曲線平緩,張口大,表明儲量或產量平緩增長,高峰時間長,有一個較長的生命周期。
2.多旋迴哈伯特模型
多旋迴哈伯特模型可表示為:
全國油氣儲量產量增長趨勢預測
式中:i為哈伯特旋迴個數;k為哈伯特旋迴總數,其他參數同上。
用多旋迴哈伯特模型預測石油地質儲量和油氣產量首先要確定哈伯特旋迴的個數,除了已出現的高峰,還要預測將來可能出現的高峰個數,這需要掌握豐富的地質資料和勘探開發歷程,並對油氣田的未來發展趨勢有比較正確的認識;然後通過最小二乘法進行非線性擬合,確定單個哈伯特模型的參數,最後將多條哈伯特曲線疊加得到總的預測曲線。
(二)實施步驟
1.油氣儲量、產量高峰的基本判斷
開展盆地油氣儲量、產量發展趨勢預測是以其油氣資源潛力分析為基礎的,盆地的資源量和探明程度、產出程度基本上決定了油氣未來儲量、產量上升或下降的態勢。因此,依據盆地目前所處的勘探階段、資源潛力、歷年所發現的儲量規模、石油公司的「十一五」規劃和中長期發展規劃以及專家評估法作出的判斷,確定盆地的儲量發現高峰是否已過,如果高峰已過,則未來的儲量發現將呈現衰減的形勢;如果尚未達到高峰,則需要判斷高峰出現的時間及高峰值,不同類型盆地的儲量高峰所處的勘探階段不同,但一般出現在探明程度40%~60%時。產量高峰的判斷還要考慮油氣開發狀況,一般比儲量高峰晚5~20年。通過專家小組會議確定各盆地的儲量、產量高峰。
2.油氣儲量、產量增長曲線擬合
在確定了盆地儲量、產量的高峰後,即可使用多旋迴哈伯特或高斯模型進行油氣儲量、產量曲線的擬合。首先要確定哈伯特旋迴的個數,除了已出現的高峰,還要根據未來可能出現的高峰值,選擇合適的旋迴個數,然後通過最小二乘法進行非線性擬合,精確確定單個哈伯特模型有關高峰值、出現時間及表示曲線形態的參數,最後將多條哈伯特曲線疊加得到總的預測曲線。
3.採用儲采比控制儲量、產量之間的關系
首先對預測期內的儲采比變化趨勢進行預測判斷,一般而言,高勘探程度盆地的儲采比呈現下降趨勢,而低勘探程度盆地的儲采比在儲量發現高峰之前快速上升。然後對盆地的儲量、產量進行預測,採用儲采比控製法控制儲量、產量之間的關系。儲采比控製法是在對預測期內新增動用可采儲量的預測基礎上,用剩餘可采儲量的儲采比作為控制條件進行產量預測的一種方法。預測期歷年的新增可采儲量,包括老油田提高採收率增加的部分和新增動用儲量增加的部分。
(三)方法特點
1.預測依據充分
採用綜合預測法進行盆地油氣資源趨勢預測,不是靠以往數據的趨勢外推,而是以盆地的油氣資源量為基礎,通過潛力分析,定性判斷其未來的勘探開發前景。該方法也綜合考慮了盆地地質特點、地質理論和勘探開發技術進步、勘探圈閉類型等影響儲量、產量增長的內在因素和資源供需形勢、油價、政策以及突發事件等外在因素,同時參考了石油公司的「十一五」規劃和中長期發展規劃以及專家評估法作出的趨勢判斷。因此,預測依據是十分充分的。
2.發揮了專家經驗判斷的作用
單純用統計法進行趨勢預測,一個很大的弱點就是預測完全受數學模型的約束,很多專家經驗的判斷無法在預測中體現。而綜合預測法既有數學模型的約束,也有專家經驗的體現,實現了主客觀相結合的預測思路。
3.方法可控性強
使用多旋迴模型預測,能夠對預測進行有效控制。由於盆地油氣儲量、產量增長曲線多為多峰的形態,單旋迴的預測無法預測出未來高峰的出現,而多旋迴模型可以把由於不同原因出現的儲量、產量高峰一一表現出來,從而對儲量、產量增長結構有更清楚的認識,明了什麼時間由於何種事件的影響使油氣儲量、產量有了明顯的上升或下降。利用軟體可方便地實現對多旋迴的控制。
五、預測方法創新之處
(一)全面使用了專家評估法
國內外調研分析表明,專家經驗是油氣資源發現趨勢不可或缺的力量,專家評估法是除統計法和類比法之外的另一大類預測方法。因此,項目辦公室專門製作了油氣資源趨勢預測的表格,分發給30餘位石油界的專家,讓專家們在規定的時間內,對我國主要含油氣盆地石油天然氣發現趨勢進行預測,並給出綜合分析。
專家們的預測代表了我國石油界對未來油氣儲量、產量增長的基本判斷和普遍看法,這項工作是國內首次開展的一項調查研究工作,既為油氣資源趨勢預測研究提供了指導性的意見和參考依據,也是對我國石油工業未來發展思路上的整體把握。
(二)廣泛應用了類比法
對於勘探程度相對較低的盆地使用類比法開展油氣資源趨勢預測研究。根據評價區與類比區油氣地質條件的相似性,按照類比區不同勘探階段和油氣產出階段具有不同的探明速度和產出速度,判斷在未來某一時間段內評價區所處的勘探階段,用探明速度和產出速度乘以其地質資源量和可采資源量,即可得到評價區的儲量、產量增長趨勢。
類比法的建立為低勘探程度地區的油氣資源儲量、產量增長趨勢預測提供了可行的思路和辦法,解決了以往趨勢預測只能在高勘探程度地區開展的問題,是預測方法的一大創新之處。
(三)首創並應用了綜合預測法
從國內外有關油氣趨勢預測的現狀來看,基本上都屬於統計法的范疇,利用各類數學模型,以以往的儲量和產量數據進行趨勢外推。這種預測受數學模型的約束太大,很多經驗的判斷也無法在模型中體現出來,對於勘探過程中因勘探新領域突破而帶來的儲量增長突變無法有效預測。因此,需要一種考慮主客觀條件、具有普遍適用性的預測方法。因此,本次研究創立並應用了綜合預測法進行油氣儲量、產量增長趨勢預測。該方法預測依據充分,能夠發揮專家的經驗判斷,具有很強的可操作性,在實際應用中取得了很好的效果。
2. 糧食產量 預測的方法
糧食產量的預測方法,主要有以下幾種,地面氣象預測,農學預測,遙感預測,海溫預測,大氣環流預測。如果想了解更多,可以再問我。