劉曾勤, 呂 睿

1.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 102206；2.中國石化 國際石油勘探開發(fā)有限公司，北京 100029

我國油氣對外依存度持續(xù)攀高[1-2]，能源安全要求加快和深化油氣資源的勘探評價(jià)工作。國家石油公司通過開拓“國內(nèi)+國外”油氣勘探業(yè)務(wù)，擔(dān)當(dāng)國家能源保障的主力軍。對于如何提高戰(zhàn)略選區(qū)能力和降低勘探風(fēng)險(xiǎn)，成為勘探評價(jià)中的核心工作[3-7]。

石油勘探中最困難、最關(guān)鍵的決定不是鉆探哪個(gè)圈閉，而是進(jìn)入哪個(gè)區(qū)帶。區(qū)帶決定了勘探工作中的探井成功率、儲(chǔ)量大小和經(jīng)濟(jì)效益[8]。因?yàn)椴淮_定性和風(fēng)險(xiǎn)是油氣區(qū)帶勘探的固有屬性[8-14]，所以如何降低不確定性和減小風(fēng)險(xiǎn)成為勘探評價(jià)的重點(diǎn)工作。自1990以來，大型國際石油公司的勘探結(jié)果表明，在全球范圍內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量規(guī)模在減小，“高風(fēng)險(xiǎn)和高潛力”的油氣區(qū)帶勘探效果不佳，探井成功率低[8,11]。為了優(yōu)化勘探資本配置，提高勘探效率，逐漸形成了區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)分析方法。國際石油公司通過建立區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)分析方法和油氣資產(chǎn)組合管理原則，顯著提高了探井的成功率。雖然勘探風(fēng)險(xiǎn)無法消除，但有效的風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果可以幫助油氣公司形成合理的投資決定。

在詳細(xì)剖析區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)通過詳細(xì)的石油地質(zhì)條件分析，估算整體地質(zhì)成功概率或風(fēng)險(xiǎn)大小。在油氣區(qū)帶勘探中，各個(gè)構(gòu)造部位的風(fēng)險(xiǎn)大小差異大，傳統(tǒng)區(qū)帶評價(jià)結(jié)果難以指導(dǎo)具體勘探?jīng)Q策，需建立統(tǒng)一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和流程，劃分區(qū)帶評價(jià)單元，定量化區(qū)帶中各個(gè)評價(jià)單元的風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)的區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)分析需要有效識(shí)別區(qū)帶的不確定性因素和主要風(fēng)險(xiǎn)，從而指導(dǎo)勘探投資決策，提高勘探成功率。本文通過建立風(fēng)險(xiǎn)賦值標(biāo)準(zhǔn)和分析流程，進(jìn)行區(qū)帶勘探風(fēng)險(xiǎn)評估，優(yōu)選勘探機(jī)會(huì)，確定評價(jià)單元中主要風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。

1 區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)定義及方法

本文區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)流程是在MAGOON[15]、WHITE[16-17]、MAGOON和DOW[18]、郭秋麟等[19]研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合各大石油公司在油氣勘探中發(fā)現(xiàn)的主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)[10-11,20-22]，形成的評價(jià)方法。在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)過程中，區(qū)帶指具有相似石油地質(zhì)條件和成因聯(lián)系的地質(zhì)單元。區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)定義為含油氣盆地中區(qū)帶實(shí)現(xiàn)油氣商業(yè)化發(fā)現(xiàn)的主要地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，包括以下4個(gè)要素風(fēng)險(xiǎn)：

(1)油氣生排烴能力風(fēng)險(xiǎn)：存在有效生排烴體系的可能性(Pc)，包括烴源巖的分布范圍、質(zhì)量、成熟度和輸導(dǎo)體系。

(2)儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)：存在足夠數(shù)量和質(zhì)量儲(chǔ)集層的可能性(Pr)，包括儲(chǔ)層沉積類型、厚度、連續(xù)性和物性。

(3)封蓋條件風(fēng)險(xiǎn)：存在有效封蓋體系的可能性(Ps)，包括蓋層類型、分布范圍、連續(xù)性和有效性。

(4)圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)：存在足夠數(shù)量、大小和質(zhì)量圈閉的可能性(Pt)，包括圈閉類型、質(zhì)量和油氣運(yùn)移的時(shí)間關(guān)系。

各個(gè)要素風(fēng)險(xiǎn)的具體概率值取決于地質(zhì)認(rèn)識(shí)和數(shù)據(jù)可用性(密度和分布)，數(shù)值范圍介于0.01～0.99之間。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)概率值大小可以將各個(gè)要素劃分為高風(fēng)險(xiǎn)、相對高風(fēng)險(xiǎn)、相對低風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)(表1)。通過對區(qū)帶中地質(zhì)、地球物理和地化數(shù)據(jù)分析，形成正面地質(zhì)認(rèn)識(shí)(相對低風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn))或負(fù)面地質(zhì)認(rèn)識(shí)(相對高風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn))。

高風(fēng)險(xiǎn)或低風(fēng)險(xiǎn)的評估是基于直接數(shù)據(jù)或硬數(shù)據(jù)(譬如，勘探井)，確認(rèn)正面或負(fù)面的地質(zhì)認(rèn)識(shí)(表1)。當(dāng)直接數(shù)據(jù)顯示巨大的油氣勘探開發(fā)潛力，其風(fēng)險(xiǎn)概率值在0.7～0.99之間，為低風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)直接數(shù)據(jù)表明沒有勘探潛力，其風(fēng)險(xiǎn)概率值在0.01～0.3之間，為高風(fēng)險(xiǎn)。

相對低風(fēng)險(xiǎn)或相對高風(fēng)險(xiǎn)的評估是基于間接或軟數(shù)據(jù)(譬如，勘探類比資料和露頭)，產(chǎn)生正面或負(fù)面的地質(zhì)認(rèn)識(shí)(表1)。當(dāng)間接數(shù)據(jù)顯示存在油氣勘探機(jī)會(huì)時(shí)，其風(fēng)險(xiǎn)概率值在0.5～0.7之間，為相對低風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)間接數(shù)據(jù)指示勘探前景不明朗，其風(fēng)險(xiǎn)概率值在0.3～0.5之間，為相對高風(fēng)險(xiǎn)。

表1 區(qū)帶要素風(fēng)險(xiǎn)(P)分類

在評估每個(gè)因素風(fēng)險(xiǎn)之后，通過將每個(gè)因素風(fēng)險(xiǎn)的概率值相乘獲得地質(zhì)成功概率COGS(COGS=PcPrPsPt)。地質(zhì)成功概率越高，油氣區(qū)帶勘探風(fēng)險(xiǎn)越低。通常，新區(qū)帶的地質(zhì)成功概率較低[11]，因此正確理解成功概率以及其中的風(fēng)險(xiǎn)和不確定性，對勘探活動(dòng)有重大影響。油氣區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)可以劃分為以下4類：

(1)低區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)：COGS>0.3，4個(gè)因素均為低風(fēng)險(xiǎn)，區(qū)帶中存在勘探發(fā)現(xiàn)井且有商業(yè)化生產(chǎn)。

(2)相對低區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)：COGS為0.2～0.3，3個(gè)或4個(gè)因素均為低風(fēng)險(xiǎn)或相對低風(fēng)險(xiǎn)，區(qū)帶中存在勘探發(fā)現(xiàn)井，但沒有商業(yè)化生產(chǎn)。

(3)相對高區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)：COGS為0.1～0.2，3個(gè)或4個(gè)因素均為相對高風(fēng)險(xiǎn)，區(qū)帶中勘探井沒有發(fā)現(xiàn)或無商業(yè)價(jià)值。

(4)高區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)：COGS≤0.1，3個(gè)或4個(gè)因素均為高風(fēng)險(xiǎn)，區(qū)帶中多口干井顯示勘探潛力小。

2 區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)實(shí)例

研究區(qū)是坎貝爾臺(tái)地的最大深水盆地，面積約為10×104km2，該構(gòu)造單元主要為地塹和半地塹，地層為上白堊統(tǒng)—古近系。區(qū)帶A中烴源巖為白堊系煤層和碳質(zhì)頁巖，儲(chǔ)層為河流—三角洲相砂巖，蓋層為海相頁巖。盆地6口探井中W-A和W-F鉆遇到油氣顯示，但未實(shí)現(xiàn)商業(yè)開采。在區(qū)帶評價(jià)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、探井和地震資料，完成了國外深水盆地區(qū)帶A的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，包括生排烴能力風(fēng)險(xiǎn)、儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、封蓋條件風(fēng)險(xiǎn)和圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)分析。

2.1 生排烴能力風(fēng)險(xiǎn)

生排烴能力風(fēng)險(xiǎn)大小主要取決于烴源巖和運(yùn)移有效性，烴源巖有效性包括沉積范圍、厚度、有機(jī)碳含量(TOC)、成熟度(Ro)；運(yùn)移有效性包括遮擋條件和運(yùn)移距離等因素。根據(jù)資料情況和探井結(jié)果，確定烴源巖和運(yùn)移有效性概率，最后按木桶理論取最小值確定生排烴能力風(fēng)險(xiǎn)(圖1)。早白堊世，整個(gè)區(qū)帶A范圍內(nèi)沉積了一套富含有機(jī)質(zhì)的黑色碳質(zhì)泥頁巖及煤系地層，是該盆地優(yōu)質(zhì)的烴源巖。該套烴源巖為Ⅱ型干酪根，TOC值高，分布在盆地主要洼陷的評價(jià)單元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ中(圖2)；盆地模擬結(jié)果顯示成熟度Ro>0.8%，而且離生烴中心側(cè)向運(yùn)移距離不超過50 km，整體上為生排烴有利區(qū)。具體看，烴源巖評價(jià)單元Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ為油氣優(yōu)勢聚集區(qū)，且在單元Ⅰ和Ⅴ內(nèi)各有一口勘探發(fā)現(xiàn)井，屬于生排烴低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖2)；單元Ⅱ由于Ro>2%，處于過成熟階段，所以歸類為生排烴較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖1)；單元Ⅲ內(nèi)烴源巖厚度較Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ單元薄，歸類為生排烴較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；單元Ⅵ遠(yuǎn)離生烴洼陷，側(cè)向運(yùn)移距離大于50 km，并且多口探井顯示油氣未運(yùn)移至此，歸類為生排烴較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖2)。

圖1 生排烴能力風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖2 區(qū)帶A生排烴風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

2.2 儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)

儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)大小主要取決于儲(chǔ)層分布(沉積相類型、厚度、面積)和物性(孔隙度和滲透率)等因素。根據(jù)資料情況和研究結(jié)果，確定儲(chǔ)層分布和物性概率，最后按木桶理論取最小值確定儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)(圖3)。區(qū)帶A的主要儲(chǔ)層為河流—三角洲相砂巖。由于井資料較少，通過區(qū)域沉積相、地層厚度圖和地震屬性分析，儲(chǔ)層分布范圍廣，厚度大。探井顯示儲(chǔ)層質(zhì)量參差不齊，孔隙度和深度交會(huì)圖顯示，儲(chǔ)層深度大于3 500 m的時(shí)候，90%樣品的孔隙度小于10%，推測儲(chǔ)層產(chǎn)能會(huì)較差。具體看，儲(chǔ)層評價(jià)單元Ⅰ和Ⅱ都屬于儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，單元Ⅰ儲(chǔ)層埋深淺，但單元Ⅱ中的儲(chǔ)層深度大于3 500 m，所以單元Ⅰ屬于儲(chǔ)層質(zhì)量低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，單元Ⅱ?qū)儆谳^高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；儲(chǔ)層評價(jià)單元Ⅲ由于遠(yuǎn)離物源區(qū)，基本沒有儲(chǔ)層分布，歸類為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖4)。

圖3 儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖4 區(qū)帶A儲(chǔ)層質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

2.3 封蓋條件風(fēng)險(xiǎn)

封蓋條件風(fēng)險(xiǎn)大小主要取決于蓋層分布(沉積相類型、分布范圍和厚度)和有效性(排替壓力、構(gòu)造破壞程度)(圖5-6)。根據(jù)資料情況和鉆探結(jié)果，確定蓋層分布和有效性概率，最后按木桶理論取最小值確定封蓋條件風(fēng)險(xiǎn)(圖6)。晚白堊世—古新世，海平面快速上升，區(qū)帶A沉積了一套厚層細(xì)粒沉積物，后期未遭受強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)。蓋層主要為海相泥頁巖，在封蓋評價(jià)單元Ⅰ內(nèi)，所有探井都鉆遇了這套巖性，因此為封蓋條件較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；單元Ⅱ靠近陸架方向，主要為粗粒碎屑沉積，且探井W-G失利的主要原因之一是缺乏蓋層，因此歸類為封蓋條件較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖5)。

圖5 區(qū)帶A蓋層條件風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

圖6 蓋層條件風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.4 圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)

圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)大小主要取決于圈閉存在性(類型、大小)和時(shí)間匹配性(圈閉形成時(shí)間和排烴高峰期)。根據(jù)資料情況和鉆探結(jié)果，確定圈閉存在性和時(shí)間匹配性概率，最后按木桶理論取最小值確定圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)(圖7)。區(qū)帶A的圈閉主要以構(gòu)造圈閉為主，形成于古新世和始新世，早于烴源巖主要生排烴時(shí)期中新世。地震構(gòu)造解釋結(jié)果顯示，圈閉評價(jià)單元Ⅰ內(nèi)存在大型低幅度構(gòu)造圈閉，而且2口探井證實(shí)了地震預(yù)測結(jié)果，所以圈閉有效性為低風(fēng)險(xiǎn)；單元Ⅱ位于構(gòu)造帶上，極有可能發(fā)育大型圈閉，但缺乏三維地震資料證實(shí)，歸類為較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；單元Ⅲ和Ⅳ位于洼陷區(qū)，構(gòu)造圖未顯示有效圈閉，難以有商業(yè)發(fā)現(xiàn)，因此歸類為高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；單元Ⅴ位于盆地邊緣，存在一些小型斷塊圈閉，但構(gòu)造復(fù)雜，斷層封閉性未知，屬于較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖8)。

圖7 圈閉有效性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

圖8 區(qū)帶A圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

2.5 區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)

區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)是生排烴能力、儲(chǔ)層質(zhì)量、封蓋條件和圈閉有效性風(fēng)險(xiǎn)的綜合體現(xiàn)?？傮w上，區(qū)帶A地質(zhì)成功概率低，風(fēng)險(xiǎn)高。區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)較低的區(qū)域只有評價(jià)單元Ⅰ(圖9)，面積較小，是勘探評價(jià)工作的重點(diǎn)區(qū)域。區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)較高區(qū)域Ⅱ分布范圍較廣(圖9)，或因離生烴中心距離遠(yuǎn)，或因構(gòu)造復(fù)雜，或因缺乏高精度三維地震資料，可作為研究工作的重點(diǎn)區(qū)域。區(qū)帶高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域Ⅲ分布范圍最廣(圖9)，存在生排烴條件差、儲(chǔ)層不發(fā)育、封蓋條件不好和圈閉不發(fā)育等風(fēng)險(xiǎn)；區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)高，不宜進(jìn)行勘探投入。

圖9 區(qū)帶A整體區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)主要是針對區(qū)域上風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行評價(jià)，從而識(shí)別最重要的風(fēng)險(xiǎn)因素，并指導(dǎo)下一步勘探和研究工作方向。相對高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的下一步工作是規(guī)避主要的風(fēng)險(xiǎn)因素，如構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域，需要進(jìn)行構(gòu)造精細(xì)解釋，從而確定潛力大小；封蓋條件不好的區(qū)域，需要重點(diǎn)關(guān)注泥頁巖的分布范圍和厚度，以及斷層封閉性；生排烴能力差的區(qū)域，需要重點(diǎn)研究油氣輸導(dǎo)體系。區(qū)帶A的探井?dāng)?shù)量少，且地震資料覆蓋范圍有限，各個(gè)區(qū)域不確定性大，尤其沒有探井和缺乏三維地震資料的Ⅱ類區(qū)域，需要適當(dāng)?shù)目碧酵度?，加?qiáng)綜合潛力研究工作。

3 區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)討論

油氣區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法是定量化評價(jià)生排烴能力、儲(chǔ)層質(zhì)量、封蓋條件和圈閉有效性的風(fēng)險(xiǎn)，從而聚焦風(fēng)險(xiǎn)最小和潛力最大的區(qū)域。每個(gè)要素風(fēng)險(xiǎn)的結(jié)果很大程度上依賴于數(shù)據(jù)的可用性。更高的數(shù)據(jù)密度，允許構(gòu)建更詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)單元及更可靠的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)?？傮w而言，劃分評價(jià)單元的基本原理是要了解區(qū)帶的整體潛力，并在區(qū)域級別圈定其“最佳區(qū)域”。由于區(qū)帶A的地震和井?dāng)?shù)據(jù)覆蓋稀疏，因此區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評估的過程中存在不確定性，尤其是在沒有三維地震和探井的區(qū)域。隨著更多數(shù)據(jù)和信息的獲取，需定期更新風(fēng)險(xiǎn)決策，優(yōu)化各要素風(fēng)險(xiǎn)及區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)結(jié)果。

前人的研究主要集中在區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)、評價(jià)方法和流程上，從而優(yōu)選有利區(qū)帶和有利區(qū)[10-11,22]。本文在傳統(tǒng)區(qū)帶和油氣系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法的基礎(chǔ)上，通過分析油氣區(qū)帶的勘探資料情況和地質(zhì)特征，建立統(tǒng)一評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和流程，劃分區(qū)帶評價(jià)單元，定量化區(qū)帶中各個(gè)評價(jià)單元的風(fēng)險(xiǎn)，形成一套定量評價(jià)油氣區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)的方法，為勘探投資決策提供依據(jù)。

區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評估需集思廣益，而不是依靠單個(gè)人的地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和智慧。通常，3個(gè)或4個(gè)更多的有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)專家在一起自由討論和分享各自的風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，極大概率能得到一個(gè)合理的區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)值。進(jìn)一步，總結(jié)探井失利和成功的原因，能有效幫助區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)的評估。最后，將估計(jì)的區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)值與類似地質(zhì)條件下的勘探成熟區(qū)帶進(jìn)行比較，幫助檢驗(yàn)評估結(jié)果的可靠性。

4 結(jié)論

(1)油氣區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)流程通過定量化評價(jià)生排烴能力、儲(chǔ)層質(zhì)量、封蓋條件和圈閉有效性的風(fēng)險(xiǎn)，從而聚焦風(fēng)險(xiǎn)最小和潛力最大的區(qū)域。

(2)詳盡分析各風(fēng)險(xiǎn)要素是合理評估區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)。生排烴能力、儲(chǔ)層質(zhì)量、封蓋條件和圈閉有效性共同決定了區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)大小。

(3)區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)主要是針對區(qū)域上風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行評價(jià)，從而識(shí)別評價(jià)單元的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，指導(dǎo)下一步勘探和研究工作方向。區(qū)帶風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)結(jié)果很大程度上依賴于數(shù)據(jù)的可用性，隨著勘探程度深入，數(shù)據(jù)越多，風(fēng)險(xiǎn)值越可靠。