朱兆群, 林承焰, 張憲國(guó), 趙 強(qiáng), 謝晶晶, 魏肅東, 程 平

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580; 2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,河南鄭州 450000;3.中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司,上海 200030; 4.中海油田服務(wù)股份有限公司,河北廊坊 065200;5.中國(guó)石化江蘇油田分公司試采一廠,江蘇江都 225265)

基于Logistic回歸的高郵凹陷永安地區(qū)戴一段含油氣性量化評(píng)價(jià)

朱兆群1, 林承焰1, 張憲國(guó)1, 趙 強(qiáng)2, 謝晶晶3, 魏肅東4, 程 平5

(1.中國(guó)石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580; 2.中國(guó)石化中原油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院,河南鄭州 450000;3.中海石油(中國(guó))有限公司上海分公司,上海 200030; 4.中海油田服務(wù)股份有限公司,河北廊坊 065200;5.中國(guó)石化江蘇油田分公司試采一廠,江蘇江都 225265)

開(kāi)展含油氣性定量評(píng)價(jià)成為有效推動(dòng)高郵凹陷永安地區(qū)戴一段油氣勘探的重要工作之一。根據(jù)已有勘探成果對(duì)含油氣性評(píng)價(jià)單元進(jìn)行細(xì)分并篩選出主要含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo),利用Logistic回歸方法擬合油氣分布與評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的關(guān)系建立研究區(qū)含油氣性定量評(píng)價(jià)模型;應(yīng)用該模型對(duì)永安地區(qū)戴一段含油氣性進(jìn)行多層次的系統(tǒng)量化表征,并結(jié)合油氣地質(zhì)認(rèn)識(shí)提供下一步的勘探建議。結(jié)果表明:所建立的含油氣回歸模型總體準(zhǔn)確率為89%,具有較高的可靠性;研究區(qū)深部地區(qū)的勘探潛力值得探索,是未來(lái)拓展勘探的有利區(qū)域;基于Logistic回歸的含油氣性量化評(píng)價(jià)方法所受客觀限制小、適應(yīng)性較強(qiáng),能夠直接計(jì)算得到含油氣概率值,并可以方便地刻畫(huà)含油氣性特征以指導(dǎo)油氣勘探。

含油氣性; Logistic回歸; 量化評(píng)價(jià); 戴一段; 高郵凹陷

含油氣性評(píng)價(jià)可以直觀反映油氣分布狀況并能夠深化油氣成藏認(rèn)識(shí)、篩選有利區(qū),在油氣勘探中發(fā)揮著重要的作用[1]。目前圍繞含油氣性量化表征已開(kāi)展大量研究[2],其評(píng)價(jià)方法基本上可以歸為兩類(lèi),一類(lèi)屬于知識(shí)驅(qū)動(dòng)型,以經(jīng)典的地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)概率評(píng)價(jià)[3]和模糊綜合評(píng)價(jià)[4]為代表,主要根據(jù)專(zhuān)家知識(shí)經(jīng)驗(yàn)對(duì)影響含油氣性的主要評(píng)價(jià)要素進(jìn)行合成得到一個(gè)總體評(píng)價(jià),該類(lèi)方法通常受人為因素影響較大,主觀性較強(qiáng),多用在處于勘探中早期、地質(zhì)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的地區(qū);另一類(lèi)屬于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型,主要根據(jù)實(shí)際油氣勘探成果通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、統(tǒng)計(jì)分析等手段來(lái)對(duì)含油氣性進(jìn)行定量描述預(yù)測(cè),例如多元回歸評(píng)價(jià)[5]、貝葉斯及證據(jù)權(quán)評(píng)價(jià)[6-7]、馬氏距離及支持向量機(jī)評(píng)價(jià)[8-9]、油氣聚集值評(píng)價(jià)[10]等,該類(lèi)方法相對(duì)比較客觀,但通常對(duì)數(shù)據(jù)樣本條件要求較高,一般需要變量類(lèi)型為連續(xù)性變量,且滿足正態(tài)分布及方差齊次的假設(shè)等,適用性較差,多用于資料較為充實(shí)、研究程度較高的地質(zhì)評(píng)價(jià)中。高郵凹陷永安地區(qū)戴一段為典型的復(fù)雜斷塊群,油氣藏具有小、碎、貧、散的特點(diǎn),油氣分布差異較大,開(kāi)展含油氣性定量評(píng)價(jià)成為推動(dòng)油氣勘探的重要工作,但研究區(qū)戴一段斷塊多、地層厚、地質(zhì)條件復(fù)雜等給傳統(tǒng)含油氣性定量評(píng)價(jià)工作帶來(lái)較大困難。筆者嘗試引入適用條件較為寬泛的Logistic回歸評(píng)價(jià)方法,通過(guò)細(xì)分含油氣性評(píng)價(jià)單元、篩選含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo)等建立含油氣性評(píng)價(jià)模型,并以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)戴一段含油氣性的立體量化表征以及勘探?jīng)Q策部署分析。

1 含油氣性評(píng)價(jià)單元

高郵凹陷為蘇北新生代斷陷盆地,具有南斷北超的箕狀結(jié)構(gòu),永安地區(qū)位于高郵凹陷斜坡帶與洼陷帶之間過(guò)渡的特殊構(gòu)造位置(圖1)。為了更好地刻畫(huà)研究區(qū)戴一段的含油氣性特征,從平面和縱向上對(duì)含油氣單元進(jìn)行層次梳理和細(xì)分。

圖1 高郵凹陷構(gòu)造單元及研究區(qū)位置Fig.1 Structural units of Gaoyou sag and location of study area

平面上永安地區(qū)表現(xiàn)為被斷層復(fù)雜化的大型寬緩鼻狀隆起,地勢(shì)北東高南西低。漢留斷層是研究區(qū)重要的二級(jí)斷層,受區(qū)域走滑運(yùn)動(dòng)影響在其下降盤(pán)一側(cè)發(fā)育呈北西-南東向雁列式分布的三級(jí)斷層,由西向東依次為永1、永2、永3、永4斷層,在上升盤(pán)發(fā)育永5、永6三級(jí)斷層,主要為平行式分布,這些斷層與伴生的大量四級(jí)小斷層相互切割組成復(fù)雜的斷塊群(圖2)。參照閆相賓等[11]提出的圈閉分級(jí)方案可根據(jù)平面上不同級(jí)次斷層的發(fā)育特征將研究區(qū)劃分成6個(gè)三級(jí)圈閉和近30個(gè)四級(jí)圈閉,其中三級(jí)圈閉主要對(duì)應(yīng)各三級(jí)斷層所夾持的斷塊區(qū),一般由2個(gè)及以上的具相似特征的四級(jí)圈閉組成;四級(jí)圈閉則主要指的是由四級(jí)斷層構(gòu)成的小斷塊,一般具備獨(dú)立封閉條件和壓力系統(tǒng)。

整個(gè)高郵凹陷在中新生代經(jīng)歷了初始斷拗階段(泰州組—阜寧組時(shí)期)、強(qiáng)烈斷陷階段(戴南組—三垛組時(shí)期)和拗陷萎縮階段(鹽城組—東臺(tái)組時(shí)期)。戴一段處于強(qiáng)烈斷陷階段的早期,地層厚度為400～600 m,整體表現(xiàn)為基準(zhǔn)面上升的湖侵水進(jìn)過(guò)程,頂部發(fā)育一套作為區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)層的高導(dǎo)泥巖層段。以標(biāo)志層為控制結(jié)合高分辨率層序地層學(xué)原理可以將戴一段進(jìn)一步劃分為6個(gè)砂組,其與中期基準(zhǔn)面旋回大致對(duì)應(yīng)(圖3)。不同砂組之間多發(fā)育具有一定厚度、分布較穩(wěn)定的泥巖隔層,使得各砂組內(nèi)部可形成相對(duì)獨(dú)立的流體壓力系統(tǒng),從而在縱向上構(gòu)成多個(gè)含油氣性評(píng)價(jià)單元。

圖2 高郵凹陷永安地區(qū)戴一段平面構(gòu)造格局Fig.2 Structural framework of the first member of Dainan Formation at Yongan area in Gaoyou Sag

2 含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.1 初始含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo)

根據(jù)已有的研究成果[12],永安地區(qū)戴一段以斷層圈閉為主,發(fā)育淺水三角洲前緣儲(chǔ)層,頂部厚層泥巖構(gòu)成良好蓋層;油氣主要來(lái)自底部阜四段優(yōu)質(zhì)烴源巖,并以沿?cái)鄬拥拇瓜蜻\(yùn)移為主;油氣成藏關(guān)鍵時(shí)期為三垛組沉積末期,其后高郵凹陷進(jìn)入穩(wěn)定下沉階段,無(wú)大的油氣破壞活動(dòng)。總體上研究區(qū)戴一段具有“近源聚集、垂向運(yùn)移、斷裂控藏”的油氣成藏特點(diǎn),生儲(chǔ)蓋組合良好,整體成藏條件配置優(yōu)越,其含油氣性差異更多受控于圈閉本身的成藏能力與地質(zhì)條件。此次從圈閉自身捕捉、儲(chǔ)集和保存油氣等方面的能力考慮[13]并參照科學(xué)性、可操作性等原則初步確立的評(píng)價(jià)參數(shù)指標(biāo)有埋藏深度、相對(duì)物性、砂體厚度、孔隙度、滲透率、隔層厚度、斷層泥比率(SGR)及斷層產(chǎn)狀。其中埋藏深度用以指示儲(chǔ)層與底部油源的距離關(guān)系,一般埋藏越深,代表離成熟源巖越近,往往獲得油氣可能性越大。相對(duì)物性為縱向上不同評(píng)價(jià)單元按照物性?xún)?yōu)劣的排序,相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明[14]縱向上不同層段的物性差異會(huì)導(dǎo)致油氣在沿?cái)鄬哟瓜虺渥⑦^(guò)程中偏向于相對(duì)物性較好的儲(chǔ)層,甚至在一定條件下形成“旁超現(xiàn)象”,影響油氣的流動(dòng)和分配。埋藏深度和相對(duì)物性可以反映圈閉捕獲油氣的能力,將其歸為油氣的運(yùn)聚條件指標(biāo)。砂體厚度、孔隙度和滲透率是表征儲(chǔ)層規(guī)模和性能的重要參數(shù)[15],可歸為油氣的儲(chǔ)層條件指標(biāo),反映圈閉儲(chǔ)集油氣的能力。泥質(zhì)隔層、斷層泥比率、斷層產(chǎn)狀主要反映圈閉保存油氣的能力,可歸為油氣的封蓋條件指標(biāo)。其中砂組之間的泥質(zhì)隔層可作為局部蓋層阻隔油氣的垂向散失,其厚度在一定程度上影響油氣聚集的有效性及豐度[16];斷層泥比率是定量評(píng)價(jià)斷層側(cè)向封閉性的重要手段[17],可表示斷層對(duì)油氣的側(cè)向遮擋能力;而斷層產(chǎn)狀通常作為評(píng)價(jià)斷層垂向封閉性的重要因素,一般認(rèn)為反向屋脊式斷層封閉性要好于順向斷層[18]。

圖3 高郵凹陷永安地區(qū)戴一段地層綜合柱狀圖Fig.3 Comprehensive stratigraphic column of the first member of Dainan Formation at Yongan area in Gaoyou Sag

2.2 含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選

初步確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系通常還須進(jìn)一步與勘探實(shí)際進(jìn)行對(duì)照分析,以從中優(yōu)選出對(duì)含油氣性具有較強(qiáng)區(qū)分能力的指標(biāo)。此次借鑒Chen等[8]提出的地質(zhì)變量篩選方法來(lái)指導(dǎo)評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選,并以斷層泥比率SGR指標(biāo)為例進(jìn)行說(shuō)明:首先,以細(xì)化的評(píng)價(jià)單元為主要統(tǒng)計(jì)來(lái)源,根據(jù)實(shí)際含油氣性信息將其分為含油氣總體(GHC)和非含油氣總體(GDRY)兩類(lèi),從而通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到SGR值在兩總體中的概率分布圖(圖4)。從圖中可以看出,SGR指標(biāo)在兩總體中的分布曲線有較好區(qū)分,其中含油氣總體多數(shù)SGR值大于0.6,而非含油氣總體SGR值則多小于0.6;然后,以0.6作為判斷SGR指標(biāo)有利與否的界值,則進(jìn)一步利用貝葉斯條件概率分析可得到當(dāng)斷層泥比率SGR處于有利條件下的含油氣條件概率以及處于不利條件下的非含油氣條件概率,分別記為P(HC/Fav)=0.61和P(Dry/UnFav)=0.81;最后,將上述兩個(gè)條件概率相乘得到SGR指標(biāo)的含油氣性判別指數(shù),記為F(Phc,Pdry)=P(HC/Fav)P(Dry/UnFav)=0.49,一般該值越高,代表指標(biāo)區(qū)分程度越大,在含油氣性表征中越重要。按照上述方法可得到所有初始評(píng)價(jià)指標(biāo)的條件概率和區(qū)分判別指數(shù)(表1),其中砂體厚度和斷層產(chǎn)狀對(duì)應(yīng)的指數(shù)相對(duì)較小,反映對(duì)含油氣性的區(qū)分效果較差,因此將其剔除,則最后通過(guò)篩選建立的含油氣性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系:x1為埋藏深度;x2為相對(duì)物性;x3為孔隙度;x4為滲透率;x5為隔層厚度;x6為斷層泥比率。

圖4 斷層泥比率(SGR)在含油氣總體和非含油氣總體中的概率密度分布Fig.4 Frequency distributions of SGR of hydrocarbon-bearing and dry populations

評(píng)價(jià)指標(biāo)P(HC/Fav)P(Dry/UnFav)F(Phc，Pdry)埋藏深度055084046相對(duì)物性057072041砂體厚度046051023孔隙度053070037滲透率053074039斷層泥比率061081049蓋層厚度055080044斷層產(chǎn)狀041049020

3 含油氣性評(píng)價(jià)模型

Logistic回歸方法是在一般多元回歸方法基礎(chǔ)上針對(duì)因變量為非數(shù)值型變量如滑塌與否、發(fā)現(xiàn)與否等二分類(lèi)問(wèn)題的改進(jìn)和推廣。目前Logistic回歸方法已在地學(xué)等領(lǐng)域得到了較廣泛應(yīng)用[19],相關(guān)的研究表明該方法與許多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和認(rèn)識(shí)習(xí)慣相吻合,并在很多情況下相對(duì)支持向量機(jī)、決策樹(shù)等方法更加有效準(zhǔn)確。利用Logistic回歸模型可以將分類(lèi)變量如是否含油氣轉(zhuǎn)換為發(fā)生概率問(wèn)題,并借助于Logit變換和最大似然估計(jì)實(shí)現(xiàn)含油氣概率與自變量之間關(guān)系的非線性擬合回歸,進(jìn)而用于含油氣性的快速預(yù)測(cè)和判別。另外模型中對(duì)數(shù)據(jù)要求和適用條件較為寬泛,自變量可以為連續(xù)變量也可以為離散變量,不需要嚴(yán)格的假設(shè)條件[20],更貼近研究區(qū)含油氣性評(píng)價(jià)的客觀實(shí)際。因此此次采用Logistic回歸分析方法來(lái)構(gòu)造研究區(qū)含油氣性定量評(píng)價(jià)模型,其基本步驟為:

(1)設(shè)含油氣概率為P,則不含油氣概率為1-P,對(duì)含油氣概率P進(jìn)行Logit變換使其取值范圍由(0,1)變?yōu)?-∞,+∞),記為L(zhǎng)ogit(P)。以篩選的6個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)作為自變量,構(gòu)建起Logit(P)與自變量之間的回歸方程:

(1)

式中,β0、β1、β2、β3、β4、β5、β6為待估計(jì)邏輯回歸系數(shù);β0為常數(shù)項(xiàng);x1為埋藏深度,km;x2為相對(duì)物性;x3為孔隙度,x4為滲透率,10-3μm2;x5為隔層厚度,m;x6為斷層泥比率。

將式(1)進(jìn)行變換便可得到含油氣概率P的表達(dá)式:

(2)

(2)將是否含油氣定義為因變量Y,其中含油氣記為1,不含油氣記為0。以細(xì)分評(píng)價(jià)單位為樣本點(diǎn),根據(jù)各已知樣本的含油氣概率構(gòu)造其聯(lián)合發(fā)生概率的似然函數(shù)或?qū)?shù)似然函數(shù):

(3)

式中,Yi=1或Yi=0,Pi為第i個(gè)樣本的含油氣概率,n為評(píng)價(jià)單元樣本數(shù),此次為108。

(3)根據(jù)極大似然估計(jì)中最大概率原則,選取通過(guò)數(shù)學(xué)迭代能使似然函數(shù)達(dá)到最大的參數(shù)估計(jì)值作為回歸系數(shù),經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)后建立起最終的含油氣概率回歸模型,記為

(4)

或

(5)

利用上述模型可直接獲得研究區(qū)各評(píng)價(jià)單元的含油氣概率,進(jìn)而對(duì)是否含油氣進(jìn)行判別分類(lèi)。以研究區(qū)永35斷塊2-3砂組對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)單元樣本為例,該斷塊位于永安地區(qū)東南部,夾于永2和永3斷層之間,屬于永3三級(jí)圈閉(斷塊區(qū))的一部分,地層?xùn)|傾,其中2-3砂組埋深約為3.35 km,孔隙度為9.89%,滲透率為3.41×10-3μm2,縱向上經(jīng)對(duì)比其相對(duì)物性排在第2,頂部隔層厚度為19 m,斷層封閉性SGR指數(shù)為0.71。將獲得的上述評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)(即x1=3.35,x2=2,x3=9.89,x4=3.41,x5=19,x6=0.71)代入建立的回歸模型中計(jì)算得到含油氣概率P=0.748>0.5,判斷為含油氣,經(jīng)驗(yàn)證與實(shí)際鉆探情況相一致,井下測(cè)試該砂組獲日產(chǎn)油23.45 m3。同樣地,將得到的所有的含油氣性預(yù)測(cè)結(jié)果與研究區(qū)實(shí)際勘探結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)照發(fā)現(xiàn)二者之間具有較好的吻合度(表2),總體的符合率可達(dá)89%,其一致性檢驗(yàn)kappa系數(shù)為0.76,屬于高一致性等級(jí),進(jìn)一步表明建立的評(píng)價(jià)模型具有較好的擬合度和可靠性,評(píng)價(jià)方法可行有效。

表2 永安地區(qū)戴一段含油氣性量化評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)Table 2 Validation for results of hydrocarbon favorability evaluation in the first member of Dainan Formation at Yongan area

表2 永安地區(qū)戴一段含油氣性量化評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)Table 2 Validation for results of hydrocarbon favorability evaluation in the first member of Dainan Formation at Yongan area

樣本參數(shù)預(yù)測(cè)為含油氣預(yù)測(cè)為非含油氣準(zhǔn)確率已知含油氣樣本364090已知非含油氣樣本860088

4 含油氣性量化表征

在利用Logistic回歸評(píng)價(jià)模型直接獲得不同評(píng)價(jià)單元含油氣概率的同時(shí),也為分層次進(jìn)行含油氣性的立體量化表征創(chuàng)造了條件。

首先,將目的層各評(píng)價(jià)單元計(jì)算得到的含油氣概率通過(guò)空間網(wǎng)格插值可以獲得該層平面地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的變化趨勢(shì)(其中一般規(guī)定含油氣概率大于0.5為極低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),0.25～0.50為低風(fēng)險(xiǎn),0.10～0.25為中等風(fēng)險(xiǎn),0.05～0.10為高風(fēng)險(xiǎn),小于0.05為極高風(fēng)險(xiǎn)[21])。從研究區(qū)2-3砂組目的層的含油氣概率平面展布圖(圖5)中可以看出在東北方向含油氣概率較低,地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高,而在西南處含油氣性評(píng)價(jià)相對(duì)較好,地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低,與現(xiàn)有的油氣分布基本一致。

其次,通過(guò)各目的層含油氣概率的空間疊合可以反映全區(qū)圈閉疊合含油氣性的變化規(guī)律。米石云等[22]曾提出多層系含油氣疊合評(píng)價(jià)的3種方法:“取大值法”、“平均值法”、“累加歸一法”。為了能夠突出含油氣層段在疊合評(píng)價(jià)中的重要性,將平均值法進(jìn)行改進(jìn),提出加權(quán)平均值法,即以含油氣概率作為各層的權(quán)值來(lái)計(jì)算圈閉的含油氣疊合評(píng)價(jià)值:

(6)

以永35斷塊圈閉為例,其通過(guò)Logistic回歸模型得到6個(gè)砂組對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)單元的含油氣概率自上至下依次為0.284、0.894、0.733、0.748、0.749、0.932,則利用加權(quán)平均值法(式(6))可得到該圈閉含油氣性的疊合評(píng)價(jià)值為0.785。按照同樣的方法進(jìn)一步對(duì)全區(qū)的疊合含油氣性特征進(jìn)行刻畫(huà)(圖6),從中可以看出評(píng)價(jià)結(jié)果與與實(shí)際油氣分布情況大致吻合,總體上漢留斷層下降盤(pán)含油氣性要好于上升盤(pán),研究區(qū)北東方向含油氣性評(píng)價(jià)較差,西南靠近凹陷處評(píng)價(jià)值較高,可作為拓展勘探的有利區(qū),而后續(xù)在永X22-1井南部斷塊所鉆新井永X42井獲得較好油氣顯示,試油為22.4 m3/d,也有效驗(yàn)證了含油氣性疊合評(píng)價(jià)的合理性和準(zhǔn)確性。

圖5永安地區(qū)戴一段2-3砂組含油氣概率平面分布Fig.5 Plan distribution of probabilities of hydrocarbon occurrence for 2-3 sand group of the first member of Dainan Formation at Yongan area

最后,基于Logistic含油氣評(píng)價(jià)模型可進(jìn)一步對(duì)研究區(qū)不同層次評(píng)價(jià)單元的成藏差異性及地質(zhì)有利性進(jìn)行定量對(duì)比分析。其中,將Logistic回歸模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行抽離組合可分別得到評(píng)價(jià)油氣成藏條件中運(yùn)聚條件、儲(chǔ)層條件以及封蓋條件有利性的定量表達(dá)式:

商鞅變法是我國(guó)歷史上較為徹底、較為成功的改革，實(shí)現(xiàn)其最初提出的富國(guó)強(qiáng)兵的目標(biāo)，為此后秦國(guó)滅亡六國(guó)、統(tǒng)一中國(guó)奠定了基礎(chǔ)。如上所述，商鞅變法中大部分內(nèi)容涉及財(cái)政改革，從財(cái)政角度分析研究商鞅變法，汲取其變法的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，對(duì)當(dāng)前深化財(cái)政改革具有現(xiàn)實(shí)意義。

y1=4.424x1-0.112x2;y2=0.226x3+0.046x4;y3=0.042x5+7.068x6.

(7)

式中,y1為運(yùn)聚條件評(píng)價(jià)值;y2為儲(chǔ)層條件評(píng)價(jià)值,y3為封蓋條件評(píng)價(jià)值。

通常認(rèn)為三級(jí)圈閉(斷塊區(qū))的含油氣性不適合采用對(duì)四級(jí)圈閉進(jìn)行算術(shù)平均或按照至少一個(gè)四級(jí)圈閉含油氣的概率來(lái)表示[11],因此采用“取最大值法”即以所包含圈閉的最大含油氣性評(píng)價(jià)值來(lái)表示三級(jí)圈閉的地質(zhì)有利性:

(8)

式中,Pk為第k個(gè)三級(jí)圈閉的評(píng)價(jià)值;L為三級(jí)圈閉內(nèi)所包含四級(jí)圈閉數(shù)目;K為三級(jí)圈閉數(shù)目，此次為6。

此次在原有“累加歸一化法”的基礎(chǔ)上通過(guò)增加目的層中含油氣圈閉的概率信息進(jìn)行改進(jìn)來(lái)表征各砂組的含油氣有利性:

(9)

式中,Pj為第j個(gè)目的層的評(píng)價(jià)值;n′為第j個(gè)目的層內(nèi)所包含的圈閉數(shù)目;;nh為第j個(gè)目的層內(nèi)含油氣的圈閉數(shù)目;α為比例系數(shù),介于0～1,可視具體情況或決策者偏好而定,此次取含油氣圈閉個(gè)數(shù)所占比例,即α=nh/n′。

圖6 永安地區(qū)戴一段含油氣性疊合評(píng)價(jià)圖Fig.6 Superimposition of hydrocarbon favorability for the first member of Dainan Formation at Yongan area

改進(jìn)后的方法可以使得在同等情況下所具有含油氣圈閉越多的目的層其有利性評(píng)價(jià)越高。將利用上述公式所得到的不同斷塊區(qū)(三級(jí)圈閉)、不同目的層位(砂組)的成藏地質(zhì)有利性的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行最大值歸一化后對(duì)比(圖7),可以看出,位于漢留斷層下降盤(pán)毗鄰凹陷的永1、永2、永3斷塊區(qū)含油氣整體評(píng)價(jià)值相對(duì)較高,其次為上升盤(pán)的永6斷塊區(qū),而位于研究區(qū)東部的永4、永5斷塊區(qū)評(píng)價(jià)較差,反映在成藏條件上永1、永2斷塊區(qū)運(yùn)聚及封蓋條件較好,儲(chǔ)層條件相對(duì)較差,永3斷塊區(qū)成藏條件發(fā)育較均衡,永6斷塊區(qū)儲(chǔ)層條件最好,而永4、永5斷塊區(qū)封蓋條件較差;縱向上不同層位的含油氣性大致呈凹形分布,頂部及底部層位含油氣性好于中部,反映在成藏條件上底部層位運(yùn)聚條件評(píng)價(jià)最高,頂部層位封蓋條件最有利,而中部層位封蓋條件評(píng)價(jià)較差,影響整體含油氣性。

5 油氣勘探啟示

在以上基于Logistic回歸方法開(kāi)展含油氣性定量評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,結(jié)合典型油氣藏剖面(圖8)進(jìn)一步對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行地質(zhì)成因解釋和分析,以深化油氣成藏規(guī)律認(rèn)識(shí),指導(dǎo)油氣勘探。

平面上,漢留斷層上升盤(pán)永5、永6斷塊區(qū)及下降盤(pán)東北方向的永4斷塊區(qū)地勢(shì)普遍較高,海拔約為-2 000～-2 500 m,形成淺部第一臺(tái)階。該淺部區(qū)塊與深凹處阜寧組有效油源距離較大,因此其油氣運(yùn)聚條件整體評(píng)價(jià)較低,而該處靠近物源區(qū),砂體發(fā)育且埋藏較淺,所以?xún)?chǔ)層條件相對(duì)較好,但同時(shí)也由于砂地比較高,泥質(zhì)隔層較薄,導(dǎo)致封蓋條件相對(duì)較差;漢留斷層下降盤(pán)永3、永2斷塊區(qū)海拔主要在-2 700～-3 500 m,地勢(shì)中等,可構(gòu)成中部第二臺(tái)階。該中部區(qū)塊構(gòu)造位置及砂泥發(fā)育都較適中,其油氣運(yùn)聚及封蓋條件要好于淺部,而儲(chǔ)層質(zhì)量?jī)?yōu)于深部,成藏條件整體配置良好,不存在極為不利的制約因素,因此油氣成藏概率及規(guī)模相對(duì)較大,是目前主要的滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)區(qū);漢留斷層下降盤(pán)永1斷塊區(qū)地勢(shì)低,鄰近深凹帶,海拔在-3 100～-3 900 m及以下。該區(qū)塊作為深部第三臺(tái)階具有近源優(yōu)勢(shì),運(yùn)聚便利,同時(shí)由于地層厚,砂地比低,利于封蓋,具備較大的含油氣可能,如深部永38井在戴一段試油獲得自溢產(chǎn)能,日產(chǎn)油約為10 t,但該處埋深較大,砂體發(fā)育程度偏低,儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng),使得目前油氣發(fā)現(xiàn)和資源規(guī)模存在較大不確定性。

圖7 永安地區(qū)戴一段不同評(píng)價(jià)單元成藏地質(zhì)有利性評(píng)價(jià)結(jié)果的定量對(duì)比Fig.7 Comparison of geological favorability between different evaluation units of the first member of Dainan Formation at Yongan area

圖8 永安地區(qū)戴一段典型油氣藏剖面Fig.8 Typical reservoir profiles of the first member of Dainan Formation at Yongan area

縱向上,底部層位如3砂組埋藏深,近油源,上部發(fā)育水進(jìn)期泥巖,因此運(yùn)聚與封蓋配置評(píng)價(jià)會(huì)相對(duì)較高;頂部層位如1砂組發(fā)育厚層泥巖,砂體埋藏較淺,壓實(shí)較弱,因此儲(chǔ)蓋配置較好;中部層位如2-2砂組、2-3砂組處于基準(zhǔn)面旋回的轉(zhuǎn)換期,A/S比低,砂體厚度大,泥質(zhì)沉積較少,因此封蓋能力較差,也造成其整體含油氣性不理想。

綜合含油氣性定量評(píng)價(jià)結(jié)果以及油氣地質(zhì)認(rèn)識(shí)并根據(jù)永安地區(qū)戴一段勘探實(shí)際,提出“拓展深部、深挖中部、兼顧淺部”的勘探思路。對(duì)永安地區(qū)戴一段而言,不論是平面上還是縱向上,埋藏越深則距離有效油源越近,運(yùn)聚條件越好,并且封蓋性能也相對(duì)較優(yōu),因此深部區(qū)塊的潛力值得探索,是下步拓展勘探的有利區(qū)域,如研究區(qū)永38斷塊以西及永22斷塊以南地區(qū),其中永22斷塊以南地區(qū)已得到驗(yàn)證;另外還可甩開(kāi)勘探繼續(xù)向深部尋找?guī)r性隱蔽油氣藏等,儲(chǔ)層條件構(gòu)成深部勘探主要的風(fēng)險(xiǎn)。該區(qū)中部區(qū)塊成藏條件較均衡,含油氣性評(píng)價(jià)也較高,但目前勘探程度較高,部分圈閉如永7斷塊已投入開(kāi)發(fā),未來(lái)可通過(guò)加大研究對(duì)局部進(jìn)行進(jìn)一步挖潛,尤其對(duì)底部層位3砂組的鉆探開(kāi)發(fā)有待加強(qiáng)。研究區(qū)淺部區(qū)塊在目前認(rèn)識(shí)下勘探風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高,隨機(jī)性較強(qiáng),可以在油氣成藏研究過(guò)程中進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)兼探,參照含油氣性定量評(píng)價(jià)結(jié)果認(rèn)為永21斷塊以西較有利可作為風(fēng)險(xiǎn)靶區(qū)。

6 結(jié) 論

(1)Logistic回歸方法在高郵凹陷永安地區(qū)戴一段含油氣性定量評(píng)價(jià)中能夠方便地獲得含油氣概率,進(jìn)而可以對(duì)含油氣性進(jìn)行快速預(yù)測(cè)、判別和刻畫(huà);所建立的含油氣性評(píng)價(jià)模型準(zhǔn)確率為89%,具有較高的可靠性,在應(yīng)用中得到較好的驗(yàn)證;該方法對(duì)指標(biāo)條件的要求較低,適用范圍廣,為含油氣性量化評(píng)價(jià)提供了新的思路。

(2)基于建立的Logistic含油氣評(píng)價(jià)模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高郵凹陷永安地區(qū)戴一段含油氣性的多層次立體量化表征,并結(jié)合油氣成藏地質(zhì)分析提出了“拓展深部、深挖中部、兼顧淺部”的勘探思路以及下一步的鉆探目標(biāo),指出深部的潛力值得探索,是未來(lái)拓展勘探的有利區(qū)。

致謝感謝中國(guó)石化江蘇油田試采一廠周宇成高級(jí)工程師及地質(zhì)所?？瓤剖页蓡T提供的大力支持和幫助，同時(shí)論文在研究過(guò)程中得到了加拿大地質(zhì)調(diào)查局諶卓恒研究員的指導(dǎo)，在此表示誠(chéng)摯的感謝！

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(編輯 徐會(huì)永)

QuantitativeevaluationonhydrocarbonfavorabilityofthefirstmemberofDainanFormationatYonganareaofGaoyouSagbasedonLogisticregressionmodel

ZHU Zhaoqun1, LIN Chengyan1, ZHANG Xianguo1, ZHAO Qiang2, XIE Jingjing3, WEI Sudong4, CHENG Ping5

(1.SchoolofGeosciencesinChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China;2.DevelopmentResearchInstitute,ZhongyuanOilfieldBranchCompany,SINOPEC,Zhengzhou450000,China;3.ShanghaiBranchCompany,CNOOCLimited,Shanghai200030,China;4.ChinaOilfieldServiceLimited,Langfang065200,China;5.No.1OilProductionFactory,JiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Jiangdu225265,China)

A quantitative hydrocarbon favorability evaluation was desirable for enhancing oil and gas exploration of the first member of Dainan Formation at Yongan area, Gaoyou Sag. After subdividing the evaluation units and screening the evaluation variables in terms of the current exploration results, a new model for quantitative hydrocarbon favorability evaluation was built by employing a logistic regression method to find the relationship between the hydrocarbon occurrence and geological variables. Based on the established model, multi-level hydrocarbon favorability was then characterized systematically and some exploration strategies were promoted combining the cognition of petroleum geology. The results show that the logistic regression model of hydrocarbon favorability built in application is reliable with model accuracy up to 89%. The deep part of the study area is deemed favorable for future hydrocarbon exploration. The logistic regression method presented here has good adaptability without heavy restrictions. This hydrocarbon favorability evaluation using logistic regression method can not only derive the probability of hydrocarbon occurrence directly, but also reveal the variations of hydrocarbon favorability conveniently, which would be useful for exploration planning.

hydrocarbon favorability; Logistic regression;quantitative evaluation;the first member of Dainan Formation; Gaoyou sag

2017-01-21

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2017ZX05009-001)

朱兆群(1986-),男,博士研究生,研究方向?yàn)橛蜌獾刭|(zhì)與勘探。E-mail:zzq86@126.com。

1673-5005(2017)05-0041-11

10.3969/j.issn.1673-5005.2017.05.005

TE 122

A

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