劉瑞娟

(中國石化勝利油田分公司，山東 東營 257015)

0 引 言

隨著成熟探區(qū)的勘探難度逐漸增大，勘探目標(biāo)愈發(fā)隱蔽，油氣資源評價工作變得尤為重要。油氣資源評價的方法多樣[1-9]，目前國內(nèi)外應(yīng)用的評價方法主要有3種[3-4]，分別為類比法、成因法和統(tǒng)計法。類比法是選取成熟的、有相似地質(zhì)背景的油氣勘探區(qū)，求出其相似程度，便可計算出研究區(qū)的資源豐度，得到其資源量；成因法是建立在石油地質(zhì)綜合分析的基礎(chǔ)上，利用估算生、排烴量來定量估算油氣資源量；統(tǒng)計法利用統(tǒng)計學(xué)原理，依據(jù)成熟探區(qū)油氣儲量發(fā)現(xiàn)的變化趨勢建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，預(yù)測剩余油氣資源的評價方法，例如對數(shù)正態(tài)分布法、油藏規(guī)模序列法、地質(zhì)帕萊托法和發(fā)現(xiàn)過程模型法等。在油氣資源評價過程中，用單一方法來估算油氣資源具有局限性，導(dǎo)致誤差大。因此，利用統(tǒng)計法中的油藏規(guī)模序列法和地質(zhì)帕萊托分布分別法對渤南洼陷南斜坡沙三段的剩余資源進行評價，通過對比選取更合適研究區(qū)的剩余資源評價方法，將會提高研究區(qū)資源量評價的精度。

1 地質(zhì)背景

渤南洼陷位于濟陽坳陷沾化凹陷中西部，北靠埕子口凸起，南連陳家莊凸起，西鄰義和莊凸起，東南為孤島凸起，面積約為600 km2，是一個北陡南緩、北深南淺、被凸起包圍的箕狀斷陷，其西部邊界為義東斷層，北部邊界為埕南斷層，東部邊界為孤西斷層，南部為斜坡帶，羅家鼻狀構(gòu)造帶伸入到洼陷中心(圖1)。渤南洼陷屬于成熟勘探區(qū)，深洼帶基本實現(xiàn)滿洼含油，其南斜坡沙三段是主力含油層系，但仍然存在大片儲量空白區(qū)，亟需進行剩余資源潛力的評價。

2 方法與原理

統(tǒng)計法是成熟探區(qū)剩余油氣資源定量評價的有效方法，其核心是油藏概率分布模型和特征參數(shù)的確定，根據(jù)概率分布模型的選擇差異，分為多種評價方法[3-8]。

2.1 油藏規(guī)模序列法

油藏規(guī)模序列法是基于帕萊托(Pareto 1927)定律從已知儲量規(guī)模預(yù)測未知儲量規(guī)模的預(yù)測方法[10-15]，該方法能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測出勘探程度較高的地區(qū)剩余資源量和剩余油藏個數(shù)。帕萊托定律是將一組離散型隨機變量由大到小進行排列后，如果滿足關(guān)系式(1)，稱這組離散型隨機變量服從帕萊托分布。

(1)

式中：Qm為第m個油藏的儲量，104t；Qn為第n個油藏的儲量，104t；k為實數(shù)，表示油藏儲量規(guī)模變化率；m，n為整數(shù)序列中的任一數(shù)值，表示油藏序列號，m≠n。

從油藏規(guī)模序列法的基本原理出發(fā)，油藏分布受石油地質(zhì)條件控制，在一個獨立的、完整的石油體系內(nèi)，油藏規(guī)模大小同油藏序列號之間符合帕萊托定律。前人歸納和統(tǒng)計了世界上一些重要含油氣盆地的油氣田規(guī)模[8-9]，以一個油氣田可采儲量為縱坐標(biāo)，油藏規(guī)模序列為橫坐標(biāo)作圖，發(fā)現(xiàn)在雙對數(shù)坐標(biāo)中油藏的分布成直線系列。油藏規(guī)模序列法在20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用，目前在許多地區(qū)取得很好的應(yīng)用效果。勘探實踐證明，如果參數(shù)值選擇合理，該方法相對來講是一種簡單快捷的資源評價方法。

2.2 地質(zhì)帕萊托分布法

金之鈞[2-3]以廣義帕萊托概率分布數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，全新推導(dǎo)了基于油藏規(guī)模限定條件下的地質(zhì)帕萊托累計和密度分布數(shù)學(xué)模型式。與油藏規(guī)模序列法數(shù)學(xué)模型相比，數(shù)學(xué)模型增加了地質(zhì)條件的約束，使油氣藏規(guī)模概率分布形式與自然總體的分布形式具有一致性[6]。

(2)

(3)

式中：F(q)為油藏規(guī)模累計分布函數(shù)；f(q)為油藏規(guī)模密度分布函數(shù)；q為可能的油藏規(guī)模，104t；q0為具有經(jīng)濟可采門限的最小油藏規(guī)模，104t；qmax為區(qū)帶內(nèi)最大油藏規(guī)模，104t；λ為油藏規(guī)模形態(tài)分布參數(shù)；γ為油藏位置分布參數(shù)。

地質(zhì)帕萊托分布法是一種區(qū)別以往其他學(xué)者研究的已發(fā)現(xiàn)油氣藏的概率分布模型，該方法更偏向于自然總體中油氣藏的分布規(guī)律，隨著勘探程度的變化而變化，油藏的分布更加接近于理論總體的分布[3]。

3 應(yīng)用分析

油藏規(guī)模序列法和地質(zhì)帕萊托分布法評價油氣資源必須在同一個評價單元內(nèi)進行。渤南洼陷南斜坡整體為統(tǒng)一的地質(zhì)背景，沙三段為該區(qū)主要的含油層系，屬于同一個成藏體系，因此，研究區(qū)可以作為一個評價單元來進行油氣資源的評價。

在油藏規(guī)模序列法和地質(zhì)帕萊托分布法資源評價的過程中，最基礎(chǔ)工作是對研究區(qū)的油藏的樣本進行統(tǒng)計，確定其為一個獨立的油藏，而不是多個油藏的疊加。樣品統(tǒng)計需遵循以下的4個方面的原則：①縱向上根據(jù)層位、砂巖組進行劃分，不同的層位劃分為不同的油藏；②根據(jù)不同的油藏類型進行劃分；③結(jié)合油藏平面展布和油藏剖面圖，分析油氣成藏體系，根據(jù)不同油藏類型的地質(zhì)特征，開展油藏劃分；④根據(jù)各個油藏的油藏性質(zhì)，包括烴源、儲層類型、運移通道、含油飽和度、油層壓力、溫度、黏度等，判別是否為同一油藏。根據(jù)以上原則，統(tǒng)計渤南洼陷南斜坡沙三段現(xiàn)有的油藏樣本個數(shù)為46個，現(xiàn)有石油地質(zhì)儲量為4 395.57×104t。

3.1 油藏規(guī)模序列法

在上述的樣本統(tǒng)計基礎(chǔ)上，將油藏規(guī)模序列法在研究區(qū)進行應(yīng)用，確定研究區(qū)的應(yīng)用模型及進行應(yīng)用效果分析。

3.1.1 確定關(guān)鍵參數(shù)并建立應(yīng)用模型

(1) 油藏規(guī)模序列法需要確定的關(guān)鍵參數(shù)為最小油藏規(guī)模、最大油藏規(guī)模、k值。最小油藏規(guī)模的取值可根據(jù)經(jīng)濟評價結(jié)果來確定[17]，油藏規(guī)模取值越小，預(yù)測出的油藏個數(shù)越多，此處取值為4.74×104t。由于研究區(qū)屬于高勘探程度勘探區(qū)，因此在計算中假定已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的最大油藏是油藏規(guī)模最大的，取值為5.00×106t。根據(jù)研究區(qū)的實際情況與勘探程度求出該區(qū)規(guī)模序列中的k值和規(guī)模序列。

在油氣資源評價過程中，油藏規(guī)模序列法和地質(zhì)帕萊托分布法存在預(yù)測序列的不確定性、最大單一油藏的不確定性和油藏個數(shù)的不確定性等問題[8，12]，因此，在評價過程中，需要對地質(zhì)資源量、最大單一規(guī)模油藏、油藏個數(shù)進行經(jīng)驗性的約束。

(2) 建立應(yīng)用模型。根據(jù)上述的方法和原則，對渤南洼陷南斜坡沙三段的統(tǒng)計樣本進行歸類，建立油藏規(guī)模序號(油藏由大到小進行排列)與儲量之間的關(guān)系，從而擬合油藏樣本曲線(圖2)。

圖2 油藏規(guī)模序列法油藏樣本擬合曲線

由圖2可知，絕大多數(shù)已發(fā)現(xiàn)的油藏在雙對數(shù)坐標(biāo)上的表現(xiàn)形態(tài)并非是一條直線，而是一條折線。分段斜率k分別為0.68和3.76，分段截距l(xiāng)nQm分別為6.36和18.33。由k值可以看出，大于50.00×104t的油藏分布的形態(tài)k值為0.68，小于1.00，說明大于50×104t的油藏分布比較分散，但是儲量規(guī)模相差不大；小于50.00×104t的油藏分布形態(tài)k值為3.76，大于1.00，表明這些油藏分布相對集中，且儲量規(guī)模相差較大。

3.1.2 應(yīng)用效果分析

油藏規(guī)模序列法資源評價結(jié)果顯示(表1)，渤南洼陷南斜坡沙三段的石油地質(zhì)儲量約為5 643.13×104t，待發(fā)現(xiàn)儲量為2 069.83×104t；預(yù)測研究區(qū)可發(fā)現(xiàn)總的油藏個數(shù)為86個，其中，已發(fā)現(xiàn)51個，待發(fā)現(xiàn)35個。渤南洼陷南斜坡地區(qū)的較大油藏規(guī)模

區(qū)間仍然存在較好的勘探前景，待發(fā)現(xiàn)100.00×104t以上規(guī)模的油藏1個，具有較好的勘探潛力。

表1 油藏規(guī)模序列法資源評價結(jié)果

3.2 地質(zhì)帕萊托分布法

3.2.1 確定關(guān)鍵參數(shù)及建立應(yīng)用模型

確定地質(zhì)帕萊托分布法評價過程中的4個關(guān)鍵參數(shù)[17-19]：q0為最小油藏規(guī)模，qmax為最大油藏規(guī)模，c為油藏規(guī)模中位數(shù)，e為分布特征參數(shù)。由現(xiàn)有經(jīng)濟評價資料可知，研究區(qū)的最小油藏規(guī)模為4.74×104t；由研究區(qū)的實際情況與勘探程度可知，目前發(fā)現(xiàn)的最大規(guī)模的油藏為500.00×104t[3，8]；隨著勘探程度的不同，c、e這2個參數(shù)會發(fā)生變化[20-22]。根據(jù)研究區(qū)的油藏數(shù)據(jù)建立c與α的函數(shù)：

c=lρ(1-α)+Bq0

(4)

式中：l、B為回歸系數(shù)；ρ為資源密度，104t/km2；α為評價區(qū)資源量轉(zhuǎn)化為工業(yè)儲量的百分率，%；當(dāng)α=1時，為油藏在自然界中的總體分布。

根據(jù)以上的方法和原則，建立地質(zhì)帕萊托分布法油藏樣本擬合曲線(圖3)。由圖3可知，已有油藏與擬合油藏曲線的擬合效果很好，說明建立的擬合曲線能很好地預(yù)測未發(fā)現(xiàn)的油藏規(guī)模。在油藏結(jié)構(gòu)上，無論是大油藏還是小油藏，都能較為合理地預(yù)測其個數(shù)。

圖3 地質(zhì)帕萊托分布法油藏樣本擬合曲線

3.2.2 應(yīng)用效果分析

地質(zhì)帕萊托分布法預(yù)測剩余資源結(jié)果顯示(表2)，渤南洼陷南斜坡沙三段的石油地質(zhì)儲量約為6 201.60×104t，待發(fā)現(xiàn)儲量為2 628.30×104t；預(yù)測研究區(qū)可發(fā)現(xiàn)總的油藏個數(shù)為71個，已發(fā)現(xiàn)51個，待發(fā)現(xiàn)石油儲量20個。渤南洼陷南斜坡地區(qū)的較大油藏規(guī)模區(qū)間仍然存在較好勘探前景，待發(fā)現(xiàn)100.00×104t以上的油藏7個，具有很大的勘探潛力。

表2 地質(zhì)帕萊托分布法資源評價結(jié)果

3.3 評價結(jié)果分析

根據(jù)油藏規(guī)模序列法和地質(zhì)帕萊托分布法在研究區(qū)的應(yīng)用結(jié)果，通過將預(yù)測油藏與現(xiàn)有油藏的儲量規(guī)模進行對比，計算得出誤差值分別為6.50%和6.08%，誤差較小，而且2種方法預(yù)測的地質(zhì)儲量較為相近。但是從預(yù)測油藏結(jié)構(gòu)分析來看，油藏規(guī)模序列法預(yù)測結(jié)果中大油氣藏的比例偏低，反映了基于正態(tài)對數(shù)分布的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型的預(yù)測結(jié)果比較保守。而加入了地質(zhì)參數(shù)的地質(zhì)帕萊托分布法在大油藏的預(yù)測上比較樂觀，并且油氣藏的樣本分布特征與地質(zhì)帕萊托分布特征更為貼近。因此，在渤南洼陷南斜坡沙三段的剩余資源潛力評價中優(yōu)選地質(zhì)帕萊托分布法更為合適。

4 結(jié) 論

(1) 采用了2種統(tǒng)計法對研究區(qū)的剩余資源潛力進行評價，突破了前人采用單一方法研究勘探區(qū)的剩余資源潛力的做法，提高了研究區(qū)的剩余資源評價的精度。油藏規(guī)模序列法評價結(jié)果顯示，沙三段待發(fā)現(xiàn)的油藏約有35個，待發(fā)現(xiàn)的地質(zhì)儲量為2 069.00×104t；地質(zhì)帕萊托分布法評價結(jié)果顯示，沙三段待發(fā)現(xiàn)油藏約有20個，待發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲量為2 628.30×104t。

(2) 通過對比2種統(tǒng)計方法，優(yōu)選出更適用于研究區(qū)的評價方法是地質(zhì)帕萊托分布法。雖然2種方法預(yù)測的待發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲量接近，但是在大規(guī)模油氣藏的預(yù)測中，油藏規(guī)模序列法顯得更為保守，而地質(zhì)帕萊托分布法考慮了更多地質(zhì)參數(shù)，并且其特征比油氣藏樣本的分布法在擬合效果上精準(zhǔn)，更符合油氣藏在自然總體中的分布規(guī)律。