王艳妮 刘 刚 潘源敦 王献勇

(1.江苏省有色金属地质勘查局地质信息中心 2.中国地质大学(武汉)计算机学院3.教育部“构造与油气资源”重点实验室 4.中国石化荆州勘查技术研究中心)

特尔菲与蒙特卡罗联合方法在油气资源预测评价中的应用

王艳妮1刘 刚2，3潘源敦4王献勇2

(1.江苏省有色金属地质勘查局地质信息中心 2.中国地质大学(武汉)计算机学院3.教育部“构造与油气资源”重点实验室 4.中国石化荆州勘查技术研究中心)

由于油气资源成藏条件复杂、影响因素众多，其预测评价存在很大的不确定性。传统的方法估算储量只能提供一个确定的储量数值，不能定量说明该数值的可靠程度。为了更加精确和合理地估算油气资源的储量，将特尔菲法和蒙特卡罗法结合起来对油气资源的储量进行预测评价，特尔菲法综合各影响因子，蒙特卡罗法实际运算三角分布数据、观测数据或者经验估值，计算的结果是一条储量逆累积概率曲线。在使用储量数值时，选用一定概率条件下的一个储量范围值，这样更能反映人们对地下资源的认识程度，因而对勘探开发工作更富有指导意义。图3表3参6

油气资源评价 特尔菲法 蒙特卡罗法 逆累积概率

0 引言

油气资源定量评价是制定国家能源政策与编制油气发展规划的重要依据。在油气田勘探开发工作中，对油气储量和油气资源量的预测与估算是一项十分重要的工作。在油气田勘探初期，为了取得某一区块的勘探风险投资，通常需要提供该区块的储量和了解其可靠程度，即得到该储量可能出现的概率。

针对油气资源预测评价因数复杂、参数繁多的特点，本文提出用特尔菲法［1］对各油气资源评价因子进行预测估值，综合各个专家的评价意见后，得到整个区间段上各个因子的估计值及其逆累计概率，然后将各因子预测结果参与蒙特卡罗法［2］的计算，完成油气资源的预测评价过程，并给出评价结果的累积概率值及其分布曲线以辅助支持决策。

1 油气资源预测评价过程

基于地质类比模型和概率模型相结合的方式，采用特尔菲和蒙特卡罗计算方法完成油气资源的预测评价过程。技术流程如图1所示:

将特尔菲与概率地质类比模型相结合完成多个地质专家意见的综合，以提高结果的可信度。在预测评价过程中，特尔菲法的一项主要工作，是每轮征询之后的数据分析和处理。本文中主要采用三角分布抽样方法对数据进行处理和分析，具体计算过程如下:

图1 油气资源预测评价技术流程图

将整个区间段划分为m个小区间，求出同一油气资源评价因子所有专家的所有估算值Qij中的极大值Qmax和极小值Qmin，作为最终评价的区间估计值的端点。进而求出(m+1)个小区间的分界值Qk。

完成特尔菲法的第一轮计算后，若评价结果不满足收敛要求，则把第一轮的评价结果发给各个专家，各个专家参考上一轮的结果修改自己的意见，进行下一轮评价，如此反复进行三次，当大多数油气资源评价因子满足要求时，评价即告结束。如此，即可求出所有专家对某一个油气资源评价因子的估计值及其逆累计概率。

在各专家结论的基础上，基于蒙特卡罗法完成油气资源量的计算和估计。本文中采用成因法(有机碳法)计算油气资源量。具体如下:

式中:

Q资—油(气)资源量，108t;

Q生—生油(气)量，108t;

As—有效烃源岩面积，km2;

Hs—有效烃源岩厚度，m;

γ—烃源岩密度，g/cm3;

C—烃源岩残余有机碳含量，%;

K恢复—有机碳恢复系数;

K产烃率—有机碳产烃率，mg/gToc;

K运聚—运聚系数。

对于勘探程度较低的区域，不易直接取得各项计算各个因子，本文均采用概率统计方法模拟各个计算因子，这样更符合此海域资料的客观状况。因此对计算方法进行如下变通:

式中:

Fx—因子x的逆累计概率分布

2 实例计算

编程实现的软件界面如图2所示。可以看到提供了多种分布数据的处理方式，蒙特卡洛法计算式抽样次数默认为2000次，并可根据实际情况进行参数调整。

模拟计算我国某一含油(气)单元的天然气资源量，其中面积和密度两个因子是已知的确定值，将其看作常数。

各专家对研究区油气资源评价因子—产气率的评价意见汇总，如表1所示。

经特尔菲法计算各个油气资源评价因子在不同概率下的估算值，如表2所示。

在表2中，厚度因子是通过统计型分布进行模拟其随机变量及其函数分布的，而其余四个因子通过插值型模拟的。在计算出了各个因子的函数分布之后，进行蒙特卡罗的连乘运算。求天然气资源量的总公式为:

图2 蒙特卡洛计算法软件界面

表1 产气率专家估计值三角分布表

表2 各个因子在不同概率下的估算值

表3 不同概率下的天然气资源量分布

图3 研究区天然气资源量逆累积概率分布曲线

为了进行对比，若不用聘请专家，直接用蒙特卡罗法计算储量及其逆累积概率。如图3所示。

传统的油气资源储量估值一般都是用蒙特卡罗计算法，直接求出油气资源的储量。本文中综合各个专家对油气资源评价因子评价意见后，再使各油气评价因子参与蒙特卡罗计算而得到的油气资源量的逆累积分布曲线图。分析图3可看出，所得到的天然气储量估值更加精确，范围更加确切。

3 结论

特尔菲法提供了对各个油气资源评价因子的综合统计分析功能，其特点是:匿名性、反馈性、统计型，将特尔菲法和蒙特卡罗计算方法相结合，来完成油气资源的预测评价过程，可以得到在不同概率下的油气资源量的估计曲线。比以往的用蒙特卡罗法单独估算油气资源储量，有更好的使用性，评价结果更加准确，更有利于油气资源开发人员决策支持。

运用特尔菲法在选择专家时应该注意以下两点:①专家的类型，不同类型的专家由于考虑问题的侧重点不同，对同一因素给出的预测往往是不一样的。②专家的数量，专家太少容易片面，太多则数据整理工作量大，不易收敛;应根据问题的性质、规模及决策等因素确定［3］。

1 赵旭东，崔凤文.用于石油资源评价的特尔菲法［J］.石油勘探与开发，1983，3:79－82.

2 王银宏严光生翟裕生.三部式潜在矿产资源定量评价与蒙特卡罗模拟［J］.中国矿业，2006，15(6):4－7.

3 宋远方.层次分析法及特尔菲法在矿区规划决策分析中的应用［J］. 煤炭工程，1989，9:12－16.

4 文环明，肖慈，王旬，等.蒙特卡罗法在油气储量估算中的应用［J］.成都理工学院学报，2002，29(5):487－492.

5 陈荣书.石油及天然气地质学［M］.武汉:中国地质大学出版社，1994

6 查先进.信息分析与预测［M］.武汉:武汉大学出版社，2000，8.

APPLICATION OF BOTH DELPHI AND MONTE CARLO METHODS TO EVALUATION OF HYDROCARBON RESOURCES

WANG Yanni1，LIU Gang2，3，PAN Yuandun4and WANG Xianyong2(1．Information Center，Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau of Jiangsu Province;2．College of Resources，China University of Geosciences(Wuhan);3．Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，Ministry of Education;4．Sinopec Jing Zhou Exploration Technology Research Center)

Since reservoir－forming conditions are not only complicated but also influenced by many factors，to evaluate hydrocarbon resources is very uncertain．Some traditional methods to assess reserves can only provide a certain value，which can not quantitatively demonstrate a reliability of the value．In this paper，in order to more accurately and reasonably assess reserves，both Delphi and Monte Carlo methods are used．During assessment，all influencing factors are integrated by Delphi method whereas the operations of triangular distribution data，observed data or empirical estimation are actually performed by Monte Carlo method．The assessed result is an inverse cumulative－ probability curve of reserves．When using reserves values，a range value of reserves under a given probability condition is selected，which can further reflect an understanding of hydrocarbon resources．

evaluation of hydrocarbon resources evaluation，Delphi method，Monte Carlo method，inverse cumulative－probability

王艳妮，女，1984年出生，陕西韩城人。目前就职于江苏省有色金属地质勘查局地质信息中心，从事油气资源评价及地质找矿信息化方面的工作。地址:(210007)江苏省南京市白下区大光路26号华东大厦4楼。电话:13675167460。E－mail:wynhcs@qq.com

．NATURALGAS EXPLORATION＆DEVELOPMENT．v．34，no．3 ，pp．24 －26，7/25/2011

(修改回稿日期 2011－02－23 编辑 王晓清)