黎斌林，申 维

（中国地质大学 （北京）地球科学与资源学院，北京100083）

储量增长是指在已发现的常规油气聚集区内，预估潜在剩余油气储量的增加量。储量增长是从一些个别的油田的对可开采资源量（Recovery Resources）的增长预估进而最终影响到未来油气储量的增长。在地质学领域，储量增长主要是通过以下三种方式。

1）通过描绘石油地质储量附加以增加地质可信程度。主要通过加密钻井（infill drilling）；新的储层；油藏以及产油带的增加；探明油气储层区域的扩大而实现储量增加。

2）通过提高采收率的操作实践的进步而实现储量增加。这些实践包括油气井的增产措施；重新完井；滞油区的新完井和改善采收率。

3）通过重新核算储量参数进行储量修正。油气的勘探开发受到不断变化的经济因素，特别是油气的价格，成本等因素的变化的影响；不断变化的开采技术；政治或者规制条件的变化等因素都会影响到储量的经济可行性程度。

储量增长的核心是加密钻井，注水井增注以及完井等。这些技术都对石油聚集区的储量增长有较大的影响（Klett，2005［1］）。

储量增长具有以下的特征：①储量增长具有阶段性。油田的储量增长主要分为三个阶段：初始阶段，储量增长迅速阶段，储量增长回落阶段与储量增长萎缩阶段。②不同油田的储量增长差别较大，同一区域内不同油田之间储量增长也显著不同。③同一油田的生命期内，储量增长的来源与程度都不同。④大型油田的比小型油气储量的增长幅度要更大。

图1 储量增长机制（据文献［1］修改）

对于已发现的油气田，储量增长对某个区域以及对该国的未来储量的贡献至关重要，特别是对于成熟的油气区或者油气勘探开发成熟的国家而言，储量增长尤为重要。

关于储量增长的来源，有学者认为定义的修正是储量增长的重要来源，Laherrere（1999）［2］因为美国的储量报告所要求披露的是对储量进行保守解释的证实储量（1P）。而一些学者如 Mills（2008）［3］认为储量增长的来源主要来自技术方面的进步。

许多能源研究机构都对未来石油储量增长情况进行过预测，这些机构包括世界能源理事会（WEC）、IHS能源公司、能源观察组（EWG）、美国地质调查局（USGS）等，其中以美国地质调查局的储量增长预测最具权威性。因此本文对于采用美国地质调查局的储量增长的模型以及数据。

1 影响储量增长的因素

1.1 地质因素（Geological factors）

地质因素是指对于一个常规油气藏，油田或者地质区域来说，由于地质知识的增加使得的最终的地质储量估算的增长或者减少。例如，新的油气藏或者现有油气藏的扩展，可能通过三维地震或者其他的技术知识使得对油气藏的体积，形态和特点能够获得。Drew（1997）［4］认为在一些情况之下，曾经被划分为更小的油田通过后续的勘探活动有可能过会并入到更大的油田，实现该大油田的原始地质储量的储量增长。

另一个最为重要的地质因素是，油气成藏理论从背斜到岩性油气藏的发展。在20世纪80年代以前，在油气成藏理论中，背斜理论是最重要的理论，在许多勘探活动中，背斜成藏成为最重要的勘探目标。从20世纪80年代之后，随着在凹陷区以及斜坡区域的大的油气藏的逐步的发现，岩性成藏理论，地层成藏等都不断证实，不断发展，勘探区域朝着盆地的凹陷区等区域发展。从背斜油气藏到岩性油气藏理论的逐步演变，使得储量增长对于国家的储量的贡献率不断提高。

2011年新增石油地质储量2.02亿t和1.2亿t的姬塬油田和红河油田均属于岩性油藏，从中国2012年新增的油气地质储量从油气藏类型来考量：岩性油藏占总储量的56%，构造油藏和古潜山油藏分别占15%和12%。天然气储量岩性油气藏所占比例高达58%，构造和地层气藏占22%和18%。岩性油气藏成为当前储量增长的重点。但是随之而来的是石油的勘探开发活动的难度也随之不断增加。主要因为岩性油气藏在形态上呈不规则、无规律分布，储层孔隙度以及渗透率都较低。而孔隙度和渗透率对储层油气资源储量和油气运移的效率有着至关重要的影响。所以勘探开发难度大于传统的背斜油气藏。

1.2 技术因素（Technological factors）

技术因素主要是指为了增加了估算采收率（recovery factor），用于提高经济可行性石油储量的技术。不同学者和机构对可采系数进行了评估，Meling（2003）［5］预估全球的平均采收率为29%；Laherrere（2006）［6］认为是27%；Sandrea（2007）［7］预估为22%；IEA（2008）［8］全球平均的可采系数在34%。

通过采用一些技术手段提高石油采收率（EOR）是储量增长的重要手段。从当前的EOR的手段来看，热力方法是最为重要的方式，CO2注入的方式近年来也得到了迅猛的发展，世界范围的EOR相关的产量贡献了全球日产原油3百万桶，相对于日产8500万桶的原油，占全球日产原油的3.5%，使用热力方法贡献了200万桶。Sunil Kokal（2010）［9］，Steve Sorrell（2012）［10］认为，全球的采收率每增加1%，相应的储量会增加80Gb。在美国，EOR水平不断提高，采收率增加了5%之上，远远高于全球其他地区所使用EOR提升的水平。

1.3 定义的修正

石油储量的定义本身就说明了石油的储量容易受到地质条件的复杂性，经济发展等因素，储集层的损耗度以及可以获取相关数据量的影响。因此，储量的估算本身就具不确定性。并且储量的定义都需要经济可行性评估，所以技术的改变，油价的变化和其他经济条件的变化都会影响到最终储量的披露。再加上各国对于自身国家的储量分类框架的修正等因素都会影响储量增长。

2 储量增长预测模型演进

美国地质调查局已经建立了多个模型用来预测油气储量增长，在以往的储量增长预测模型中，储量增长是以油气田历史记录为基础的，过去储量的增长模式为未来储量增长的模拟提供了基础（Arrington，1960），因此，预测储量增长需要具备对油田规模等进行的连续的年度评估历史数据。美国地质调查局之所以用油田规模来模拟储量增长是因为油气田的储量增长和油气田规模的增长是相关的，在美国和几乎世界上所有地方，通常披露的是油气田规模而非其他类型的聚集。美国地质调查局对油气田的定义遵循了美国能源部的定义（1990）：包括一个或多个油气储层的区域，这些储层都按照某单一地质构造特征和（或）地层特征归类或者与其相联系。单个油气田的各个储层可能是在纵向上被不渗透的地层分开或者在横向上被局部的地质阻隔物分开，当投射到地面上进行计算时，油气田中的这些储层可构成一个可以划定界线的几乎不间断的区域。美国地质调查局把油田定义为可采气油比（GOR）低于20000立方英尺／桶。相反，气田的气油比则大于或等于20000立方英尺／桶。每个油气田规模的变化随着时间而极其多变（Artington，1960；Marsh，1971）。2000年的评估中，美国地质调查局的储量增长模型采用的是统计学的方法，这样便可以用所有油气田（通常以年龄分组）的体积变化而不是用各个油气田中观察到的变化来建立模型。储量增长的预测模型是累积概算储量（2P）与增长因子的乘积。储量增长模型为

α和β通过CGF数据回归得到，分别为1.75752和0.30050（对于油田而言），YSD是时间范围（1～95）。USGS报告中所提出的CGF增长函数是修正与Arriton的模型。Arriton，1960第一个提出了储量增长模型。Arriton将油田的在e和e＋1间年预估的储量增长通过一个储量比率来用公式（2）表示，变量c（d，e）分别是在d年和e年估算的油气储量。

设E（d，e）为d年发现的所有油田的可采储量，e为进行预测的年份。Arrington使用3年移动平均的年储量增加为基础的年储量增长系数，只需要三步骤确定系数：首先建立起能够追溯到发现年的累计初始储量以及后续所发现的储量；储量发现后的每一年的石油储量；通过过去一年的储量与当年储量的比值来计算每年的储量增长系数。

Verma（2005）在使用CGF对1992～1996年本土的石油储量增长的数据进行验证时证实，利用CGF方法处理的储量增长与实际储量增长之间的误差在0.3%左右，而利用Arrington方法所计算出来的储量增长与实际的储量增长高1.03%（图2）。

图2 美国本土1992～1996年储量增长预测与实际增长对比

在2012年USGS对全球和美国的储量增长的评估中，提出了集合评估方法（Aggregated assessment）。这一方法主要包括两方面：个体聚集分析（Individual Accumulation Analysis）和统计方法（主要是前述CGF法）。最终的结果是个体累积分析的结果与统计方法的结合最终进行集合。在新的储量增长评估中，USGS使用CGF法去计算累计储量增长，而不用于个体的分析。

个体聚集分析（Individual Accumulation Analysis）主要包括：地质储量及其不确定性的评估，预测可采储量及其不确定性的预测。图3所示为地质储量确定最小值；均值和最大值的参数，且都服从正态分布。其中最小值不能小于累计产量。三个参数都需要与一个完整的聚集过程需要乘以均值采收率。采收率呈三角形分布。最终的结果就是最终可采储量。在每一个核算的迭代过程中，最终可采储量与探明可采储量之差就是储量增长。USGS对常规油气聚集区的定义是基于地质意义上的定叉。一个常规油气聚集区是一个不连续聚集区，该聚集区常由主要受石油在水中的浮力控制的下倾水界面界定。

图3 个体聚集分析模型［11］

2 全球石油储量增长预测

USGS对于储量增长的评估分为美国和美国以外的世界。USGS在2000年预估在1996～2025年之间，在1996年之前所发现的128个预评估的地质区中，预估有储量增加6120亿桶的原油，天然气为3305tcf（万亿立方英尺），Klett（2005）［1］在后续的评估的再评价中进行核实，认为1996～2003年，储量增加了1710亿桶石油，仅仅是在27%的时间段内，已经占了累计30年的储量增长的28%。天然气储量增加了1699tcf，占了51%。

Steve Sorell（2012）［10］使用2000～2007年IHS能源PEPS数据库验证储量增长是否有效，在2000～2007年，全球2000年所发现油田，累计的概算储量（2P）增长了11%。这一数据包含了美国的数据。如果没有美国的数据，那么2000～2007年储量增长了13.9%。反映出美国以外国家的储量增长对全球储量的贡献率。作为最大的储量增长贡献国的沙特阿拉伯和第二名的伊朗之间的储量增长相差高达23%左右，而且大多数储量增长的油田都是发现在1986年之前的油田。最近发现的油田对于储量增长的贡献率很小。

因此，我们可以发现，USGS之前的储量增长模型对于储量增长的预测都存在普遍较高的现象。USGS自身也意识到自己的问题。所以就修正了之后的模型。除了模型的因素之外，储量增长数据的偏高的现象还会受到许多国家对于储量评估的标准较为宽松，没有像美国储量探明储量的披露那样严格，以及部分国家夸大储量等因素的影响，所以限制了全球范围的石油储量增长。

USGS（2012）对全球的储量增长评估预测使用了新的方法，也就是个体聚集分析方法，这一预测是建立在美国的储量增长评估的基础之上，也就是首先对68个大的石油聚集的研究为全球范围的储量增长的研究提供地质储量不确定性和采收率的概率分布。概率分布都被运用到类比美国以外的大的油田。USGS对地质储量超过5亿桶的1814个油田（约占世界油气田总数的80%，其余20%的油气田地质储量小5亿t）的研究发现，世界（除美国）的石油的储量增长平均值约为6650亿桶（图4）。

之前，USGS对美国储量增长的预测根据历史统计的数据，运用的曲线拟合（curve－fitting）回归分析方法。在2012年对美国的储量增长的评估中，使用了最新的的方法，运用个聚集体累积分析方法对55个油田中的68个常规聚集评估，占美国总体储量增长的70%左右。所计算的平均的储量增长为220亿桶油当量，运用统计方法所核算出的储量增长为100亿桶。最终的美国石油的储量增长的结果就是二者之和为320亿桶油当量。其中，对于美国储量增长贡献率最大的仍然是阿拉斯加和太平洋沿岸，尽管分布的油气田数目占美国总油气田数的10%都不到，但是却占了总的储量增长的63.2%。

与2000年的储量增长的结果对比发现，2012年采用新模型所计算的储量增长的增幅为8%，其中美国的储量增长相较2000年，降幅高达61.9%。若包含了液态天然气以及美国的数据，全球石油储量增长的均值反下降近10%。反映出USGS新的模型对于其之前旧储量增长预测模型容易造成预测结果偏高缺陷的修正（图4）。

图4 全球潜在常规石油储量增长评估［12－13］

3 结论与讨论

储量增长对于全球的石油供应至关重要，影响到未来石油供应安全。USGS的储量增长评估是全球范围内最具权威性的机构，而且不断修正其原有模型，2012年的储量增长模型中提出了个体聚集分析模型，一定程度上改善了以往的模型夸大储量增长的缺陷。经核算，USGS对地质储量超过5亿桶的1814个油田，约占世界油气田总数的80%的油田研究发现，世界（除美国）的石油的储量增长平均值约为6650亿桶。在对美国55个油田中的有68个常规聚集评估发现，最终的美国石油的储量增长量为320亿桶。若包含了液态天然气，则全球的石油储量增长约为7230亿桶。

［1］Klett T R，Gautier D L，Ahlbrandt T S.An evaluation of the U.S.Geological Survey World Petroleum Assessment 2000［R］.American Association of Petroleum Geologists Bulletin，2005，89（8）：1033－1042.

［2］Laherrere.Challenges and Concepts for Long Term Oil and Natural Gas Supply Modeling［EB／OL］.http：∥ www.pewclimate.org／events／conf ＿presentations／snowmass ＿kuuskraa.pdf.

［3］Mills，Robin M.The myth of the oil crisis：overcoming the challenges of depletion，geopolitics，and global warming［M］.2008.

［4］Drew L J.Undiscovered Petroleum and Mineral Resources：assessment and controversy［M］.1997.

［5］Meling L.How and for how long it is possible to secure a sustainable growth of oil supply.［EB／OL］.http：∥www.bfe.admin.ch／php／modules／publikationen／stream.php？extlang＝en＆name＝en＿830170164.pdf.2003.

［6］Laherrere J.Oil and gas：what future？Groningen annual energy convention.［EB／OL］.http：∥www.oilcrisis.com／Laherrere／groningen.pdf.

［7］Sandrea I，Sandrea R.Global oil reserves：Recovery factors leave vast target for EOR technologies.Oil and Gas Journal，2007，105（10）：44－59.

［8］IEA.World Energy Outlook，2008.

［9］Sunil Kokal.Enhanced oil recovery：challenges ＆opportunities ［R］.World Petroleum Council：Official Publication 2010.

［10］Steve Sorrell.Shaping the global oil peak：A review of the evidence on field sizes，reserve growth，decline rates and depletion rates［J］.Energy，2012，37（1）：709－724.

［11］Klett T R，et al.New U.S.Geological Survey method for the assessment of reserve growth［R］.U.S.Geological Survey.2011.09.

［12］Assessment of Potential Additions to Conventional Oil and Gas Resources in Discovered Fields of the United States from Reserve Growth［R］.U.S.Geological Survey.2012.08.

［13］Assessment of Potential Additions to Conventional Oil and Gas Resources in Discovered Fields of the United States from Reserve Growth［R］.U.S.Geological Survey.2012.08.