将油藏看成体积不变的容器。油藏开发某一时刻，采出的流体量加上地下剩余的储存量，等于流体的原始储量。这里所研究的是流体间的体积平衡，所以也可以说，对于任何一种驱动类型的油藏，在开发过程的任意时刻，油、自由气和水这三者体积变化的代数和为0。

对于一个统一水动力学系统的油藏，在建立物质平衡方程式时，应当遵循下列基本假定：

1）油藏的储层物性和流体物性是均质的，各向同性的；

2）相同时间内油藏各点的地层压力都处于平衡状态，并是相等和一致的；

3）在整个开发过程中，油藏保持热动力学平衡，即地层温度保持为常数；

4）不考虑油藏内毛管力和重力的影响；

5）油藏各部位的采出量保持均衡，且不考虑可能发生的储层压实作用。

基于以上假设，把一个实际的油藏，简化为封闭的或不封闭的（具有天然水侵）储存油、气的地下容器；

在这个容器内，随着油藏的开采，油、气、水的体积变化服从物质守恒原理，由此原理所建立的方程式称为物质平衡方程式。物质平衡方程式的主要功能是：

1、确定油藏的原始地质储量；

2、判断油藏的驱动机理；

3、测算油藏天然水侵量的大小；

4、在给定产量的条件下预测油藏未来的压力动态。

在建立和应用物质平衡方程式时应注意：特点是地下平衡、累积平衡、体积平衡；在应用物质平衡方程式时，需要注意取全取准地层压力、产量和PV取样分析资料。

天然水侵量的计算。

很多油藏的边界常局部或全部地受含水层包围, 这些含水层称为供水区, 而水侵量的变化情况又与供水区的供给能力有关, 天然水侵量的大小主要取决于供水区域的大小、水域的几何形状、油水粘度比、供水区中岩石和水的压缩性、水区与油区的连通性以及两者的压差大小。水侵量的计算与物质平衡方程无关, 它满足自己独立的渗流方程。反过来讲, 只有在确定了水侵规律以后, 才能应用物质平衡方程解决问题。所以, 物质平衡方程式和水侵量计算是两个必须同时考虑的问题。

建立水侵渗流方程的两个基本假设是:

(1 ) 油气藏作为一口扩大井在供水区中生产;

(2 ) 油气藏连续的地层压力降可用压力梯级来表示。

水侵量计算采用的表达式包括稳定流法和非稳定流法两类。就其天然水侵的几何形状,又可分为直线流、平面径向流和半球形流三种方式( 如图1所示)。

一、稳定流法

1. 稳定状态公式(Schilthuis 模型)

描述水侵特征的最简单方法是Schilthuis 方法。因为它的计算量比其他方法少得多。

在Schilthuis 模型中包含了许多假设:

假设供水区非常大并且高渗透, 供水区内总保持着原始压力pi 。图为Schilthuis 模型水力模拟示意图, 在水罐中, 压力面是平的并且保持在pi 不变, 这种情况相当于有地面水补充的自流系统, 或与含油区相比供水区十分大的情况。

Schilthuis 模型的基本方程是表示稳定流关系的达西定律的积分式。若水域中的压力是不变的, 但油藏压力则随着生产而下降, 这就使跨过油水界面的压差越来越大, 这样从水域到油藏的流量实际上不是稳定状态的, 但可处理成一系列“ 稳定状态”。

基于达西稳定流定律, 得到:

式中:

W_e———天然累积水侵量( m³ ) ;

p_i ———原始地层压力(MPa ) ;

p———某时间t 时的地层压力(MPa) ;

t———开采时间( d) ;

K———水侵常数[m³/ (MPa·d) ] ;

q_e———水侵速度( m³ / d)。

二、修正稳定状态公式( Hurst 模型)

天然水驱油藏的开采实际动态表明, 上式中的K并不是一个常数, 而是一个随时间变化的变量。赫斯特( Hur st ) 考虑到天然水域作用范围逐渐扩大的影响, 于1943 年对Schilth uis 公式进行了如下修正:

式中: a———与时间单位有关的换算常数。

上式区别在于积分符号内引入了一个时间的对数函数。它的使用条件是, 与含油区相比, 供水区很大; 油层产生的压力降不断向外传播, 使流动阻力增大, 因而边水侵入速度减小。另外, 这一规律一般用于油田生产一段时间以后, 压力处于平稳下降的阶段。 2100433B

学科：石油与天然气地质学

词目：油气物质平衡法

英文：material balance method of computing petroleum reserves

释文：其中弹性水压驱动的物质平衡方程式最为简便实用。物质平衡法计算地质储量，必须在油气田开采一段时间后，地层压力明显下降（大于1兆帕），采出可采储量10%以后，可能取得有效结果。对封闭的未饱和油藏、高渗透小油藏和驱动性好的裂缝型油藏效果较好，对于低渗透的饱和油藏效果较差。因此，在利用此方法时，必须查明油气藏基本特征和驱动类型（不同驱动类型平衡方程式不同），取全取准有关资料，并定期核算，不断提高精度。 2100433B

计算油、气储量，目前应用的方法有容积法、物质平衡法、压降法和统计法等。计算原油、天然气的地质储量一般多用容积法，再用其他方法进行复核；计算裂缝性碳酸盐岩油、气藏的储量，常以物质平衡法为主，以其他方法为辅。准确度要求在50%以上。

容积法 在地面标准条件下，按体积单位计算的油、气地质储量是：Q=F·H·m·S/b。式中Q为油、气地质储量(m)；F为油、气藏的含油、气面积(m)；H为油、气层有效厚度(m);m为有效孔隙度(%)；S为原始含油、气饱和度(%);b为油、气的体积系数(无量纲)。中国、苏联等国家原油储量以吨计量,须按地面原油比重（γ）折算。

可采储量用QK=Q·K计算，式中QK为可采储量(m)，Q为地质储量(m)，K为采收率(%)。

所有的参数都是根据钻探和地球物理勘探、测井资料以及地质分析结果综合求出的平均值，反映了对油藏所做的工作量和对油藏的认识程度。这是油田开发早期唯一可用的方法，对纯裂缝的碳酸盐岩油、气田不适用。

物质平衡法 油、气藏投入开发后，油、气不断采出，根据物质平衡原理,一个容积一定的油、气藏,从地下采出油气后空出的体积，应与边、底水的侵入量及地下油、气、水和岩石膨胀的体积之和相等。地下油、气膨胀体积与地下原始油、气储量有关。如无边、底水侵入，则在获知油、气产量和准确的油、气水和岩石的体积膨胀系数（或压缩系数）后，即可算出油、气地质储量。若油、气藏开采过程中，有边、底水侵入，只要知道水侵量（通常是油藏压降函数）和采水量，仍可按体积平衡原则计算出地质储量。

使用物质平衡法时，需用矿场生产资料（油、气水产量和压力变化）和实验室的数据（油、气高压物性资料）。只有当压降较大时，才能具有足够的精确度，一般要在油、气藏采出可采储量10%以上时，方可得到满意的效果，因此常用作开发过程中校核储量的方法，但在裂缝性碳酸盐岩油、气藏中，是一种主要的可行方法。本法不适用于通过注水保持压力开发的油藏。

压降法 物质平衡法用于封闭型（无边水侵入）气田的一个特例。

统计法 根据油、气生产数据的变化作出经验公式，计算油、气田储量和估算可采储量，效果很好。统计法需要大量数据，在油、气田开采的后期使用时，才较正确。在中国，统计法近年来已得到广泛的应用，效果较好。