高劍雄 范 婕，2 張奎華 秦 峰，2 郭瑞超，2

（1. 中國石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院， 山東東營 257000； 2. 勝利石油管理局博士后科研工作站， 山東東營 257000）

0 引 言

油氣富集程度是評價資源潛力及選擇勘探區(qū)帶的重要依據(jù)。 美國石油地質(zhì)學(xué)家協(xié)會（AAPG） 出版的世界含油氣盆地叢書提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明， 世界油氣可采儲量中前陸盆地占43%， 克拉通盆地占25%， 裂谷和斷陷盆地占15%， 三角洲和弧后盆地占8%， 走滑盆地占7%， 其他類型盆地僅占2%， 說明不同盆地或凹陷的油氣富集程度差異較大［1-7］； 同時， 同一地區(qū)不同構(gòu)造帶、 不同井位的油氣富集程度以及富集層段， 也存在明顯的差異性［8-12］。 因此， 明確一個盆地或區(qū)帶的油氣富集程度對評價該區(qū)勘探前景及指導(dǎo)勘探部署具有重要意義。 近年來， 國內(nèi)外學(xué)者針對油氣富集程度的表征方法基本分成兩種， 一種從宏觀角度出發(fā)， 通過建立某一區(qū)塊儲量與某一成藏要素之間的關(guān)系， 來間接表征油氣富集程度［13-19］， 但該方法誤差較大，需要依靠大量油井?dāng)?shù)據(jù)或儲量資料， 主要應(yīng)用在勘探成熟度相對較高， 具備一定樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)量的地區(qū)上， 對勘探程度較低的地區(qū)適用性不高； 另一種主要采用儲量豐度（單位面積內(nèi)的油氣儲量）、 單儲系數(shù)（單位體積油氣層所含的油氣儲量） 等參數(shù)表征油氣富集情況［20-23］， 但這些參數(shù)僅適用于已上報儲量的區(qū)塊， 不能描述儲量區(qū)塊外的油氣富集情況， 對以尋找新儲量區(qū)塊為目的的勘探工作指導(dǎo)意義較弱。 因此， 本文提出油氣富集程度的表征評價方法， 嘗試通過大量的巖心／巖屑錄井、 測井、試油等具有含油信息的資料， 計(jì)算油氣聚集有效值， 確定已知井各層段對應(yīng)的儲量豐度與3 種資料油氣聚集有效值之間的關(guān)系， 從而預(yù)測未知儲量井各層段油氣富集程度。

1 方法建立

由于在勘探實(shí)踐過程中， 最直觀、 最有效確定含油氣程度的方法， 是根據(jù)錄井、 測井、 試油資料分析獲取的， 因此， 本次利用錄井、 測井和試油資料定量描述富集程度， 其中關(guān)鍵是對資料中含油信息進(jìn)行量化賦值， 確定油氣聚集有效值， 結(jié)合已知儲量計(jì)算相關(guān)井段的儲量豐度， 通過數(shù)學(xué)擬合確定油氣聚集有效值與儲量豐度之間關(guān)系， 從而建立油氣富集程度的評價公式， 預(yù)測評價未知儲量井的油氣富集程度。

1.1 資料分類準(zhǔn)備及賦值

錄井、 測井、 試油等資料是油氣富集情況的真實(shí)顯示， 且比儲量資料覆蓋范圍更為廣泛， 其不同顯示級別代表不同層次的油氣富集程度， 因此在收集巖心／巖屑錄井、 測井解釋與試油資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對儲層的含油級別進(jìn)行分類［24-28］。同時根據(jù)各類油氣顯示含油級別的高低， 綜合考慮分類標(biāo)準(zhǔn)， 利用模糊評價法， 確定分類賦值情況（表1）， 對數(shù)據(jù)進(jìn)行分級賦值。

表1 油氣顯示級別賦值Table 1 Assignments of the oil-gas display level

1.2 油氣聚集有效值確定

砂巖儲集層中富含油、 油浸、 油斑、 油跡、 熒光等錄井油氣顯示信息以及含油水層、 油層等測井、 試油信息都表示含油氣程度， 且含油氣砂巖累計(jì)厚度占總砂巖厚度比例越大， 表明在可儲油氣的范圍內(nèi)油氣聚集程度越高， 代表油氣聚集有效性越強(qiáng)。 為了定量評價油氣富集程度與3 種含油信息之間的關(guān)系， 提出表征3 種含油信息的有效參數(shù)——油氣聚集有效值P， 即某一層段內(nèi)一種含油氣信息的砂體累計(jì)厚度與油氣級別賦值之積和該層段砂巖總厚度的比值。 比值越大， 表明該層段這種含油氣信息中油氣聚集有效程度越高。 其計(jì)算方法為：

根據(jù)勘探分析實(shí)際數(shù)據(jù)， 針對3 種油氣基礎(chǔ)資料， 分別統(tǒng)計(jì)每種資料中各井不同層段中油氣顯示級別對應(yīng)的總厚度； 以層段為單位， 分別統(tǒng)計(jì)各層段的砂巖總厚度， 并分別計(jì)算各層段每種資料的油氣聚集有效值， 計(jì)算公式為

式中：Pi——第i種資料的油氣聚集有效值，i=1時為錄井資料，i=2 時為測井資料，i=3 時為試油資料；j=1， 2， 3， …，ni，ni——第i種資料所包含油氣顯示級別的種類總數(shù)；vij——第i種資料、第j種油氣顯示級別的賦值；hij——第i種資料、第j種油氣顯示級別對應(yīng)的總厚度， m；H——該層段的砂巖總厚度， m。

1.3 油氣富集程度預(yù)測評價公式建立

由于儲量豐度代表某一儲量區(qū)塊內(nèi)單位含油氣面積內(nèi)的油氣地質(zhì)儲量大?。雌骄科椒角變?nèi)的油氣儲量）， 可用于表征油氣的富集程度， 故將這一參數(shù)作為因變量， 建立油氣聚集有效值與儲量豐度的關(guān)系， 評價油氣富集程度。

具體操作方法為： 根據(jù)已知儲量井區(qū)的勘探資料， 確定已知儲量井區(qū)各層段的儲量豐度， 結(jié)合計(jì)算的各層段對應(yīng)的3 種資料的油氣聚集有效值Pi；由于考慮到測井、 錄井、 試油3 類數(shù)據(jù)可以反映油氣的富集程度， 但是根據(jù)各類數(shù)據(jù)人為因素、 機(jī)械誤差等原因， 不同資料對油氣富集程度的反映能力存在差異， 因此需要綜合3 種不同資料共同表征油氣富集程度， 且在不同資料的油氣聚集有效值前擬定相關(guān)的系數(shù)， 使得能夠反映該資料與油氣富集程度（或儲量豐度） 的數(shù)量關(guān)系。 應(yīng)用SPSS 等數(shù)學(xué)擬合軟件， 嘗試了998 種組合的數(shù)學(xué)關(guān)系公式， 最終認(rèn)為利用最小二乘法線性關(guān)系擬合度較好， 且公式簡單易行， 是最佳擬合公式， 表達(dá)式為

式中：Ra——儲量豐度， t／km2；ai——第i種資料油氣聚集有效值的擬合系數(shù)；b——擬合得到的常數(shù)項(xiàng)。

1.4 油氣富集程度預(yù)測及驗(yàn)證

根據(jù)上述方法， 針對未知儲量井的每一層段，結(jié)合每層段的3 類資料， 依據(jù)公式（1） 分別計(jì)算每類資料的油氣聚集有效值Pi（i=1， 2， 3）， 然后利用式（2） 計(jì)算未知儲量井每一層段對應(yīng)的預(yù)測儲量豐度， 明確其油氣富集程度； 并根據(jù)勘探中實(shí)際儲量豐度與預(yù)測結(jié)果的誤差范圍情況進(jìn)行自身驗(yàn)證。

2 實(shí)例分析

2.1 工區(qū)概況

準(zhǔn)噶爾盆地是一個大型內(nèi)陸疊合盆地， 是中國最早獲得發(fā)現(xiàn)的含油氣盆地之一。 幾十年的勘探歷程證明， 該盆地蘊(yùn)含豐富的油氣資源。 近年來， 在莫西莊—永進(jìn)地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)工業(yè)油流， 并上報規(guī)模儲量， 是現(xiàn)在增儲上產(chǎn)的重點(diǎn)地區(qū)。 然而， 前期勘探重點(diǎn)主要集中在盆緣或斷裂帶地區(qū)， 而莫西莊—永進(jìn)地區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地腹部［29-30］， 處于盆1 井西凹陷和沙灣凹陷結(jié)合部位（圖1）， 其勘探和研究程度均比較低， 為勘探新區(qū)， 目前僅在侏羅系發(fā)現(xiàn)規(guī)模儲量， 油氣富集程度尚不明確， 嚴(yán)重制約了該區(qū)成藏條件研究。

圖1 研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置Fig.1 Regional structural location of the study area

2.2 方法應(yīng)用

本文以莫西莊—永進(jìn)地區(qū)為研究對象， 根據(jù)資料情況， 優(yōu)選Z1、 Z3 等15 口已知儲量井，利用數(shù)學(xué)擬合， 建立莫西莊—永進(jìn)地區(qū)富集程度預(yù)測評價公式， 預(yù)測莫西莊—永進(jìn)地區(qū)油氣富集程度。

首先， 根據(jù)莫西莊—永進(jìn)地區(qū)15 口已知儲量井的錄井資料、 測井資料和試油資料， 分別確定每種資料中所述已知儲量井內(nèi)不同層段中包含的油氣顯示級別及其賦值。 以Z5 井的J1s22層位為例， 該層段中包含的油氣顯示級別及其賦值結(jié)果如表2所示。

然后， 分別統(tǒng)計(jì)每種資料中各井各層段中每種油氣顯示級別對應(yīng)的總厚度， 并以層段為單位， 分別統(tǒng)計(jì)各層段的砂巖總厚度。 同時， 針對每一層段， 依據(jù)式（1） 分別計(jì)算每種資料的油氣聚集有效值。 以Z5 井的J1s22 層位為例， 其計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 Z5 井的層位的各參數(shù)Table 2 Statistics of each parameter of Layer in Well Z5

表2 Z5 井的層位的各參數(shù)Table 2 Statistics of each parameter of Layer in Well Z5

資料類型油氣顯示級別ijhij／mvijH／mPi熒光1 1.560.126.20錄井1 2 21.66測井油跡油浸油水同層2 2.000.326.20 3 6.150.826.20 1 9.500.526.20 18.13試油油水同層3 1 9.400.526.20 17.94

根據(jù)15 口已知儲量井的勘探資料， 對預(yù)測和控制儲量， 分別利用30%和60%的勘探經(jīng)驗(yàn)系數(shù)換算為相應(yīng)的探明儲量， 再利用計(jì)算后的儲量數(shù)值與儲量面積， 計(jì)算獲得15 口已知儲量井各層段的儲量豐度， 計(jì)算結(jié)果如表3 所示。

進(jìn)一步結(jié)合上述計(jì)算獲得的各層段對應(yīng)的3 種資料的油氣聚集有效值（表3）， 通過最小二乘法擬合建立油氣富集程度的評價公式為

表3 已知儲量井各層段對應(yīng)的油氣聚集有效值和儲量豐度Table 3 Statistics of the effective value of the oil-gas accumulation and the reserves abundance corresponding to each interval of the well with known reserves

最后， 以莫西莊—永進(jìn)地區(qū)其他井作為未知儲量井， 針對未知儲量井的每一層段， 依據(jù)式（1）分別計(jì)算每種資料的油氣聚集有效值， 利用式（3）對全區(qū)未知儲量井每一層段對應(yīng)的預(yù)測儲量豐度進(jìn)行計(jì)算， 從而明確了不同層系油氣富集程度， 為研究區(qū)下一步油氣勘探部署提供了依據(jù)。

2.3 方法驗(yàn)證

本文主要利用自身驗(yàn)證的方法進(jìn)行驗(yàn)證， 即利用對已知儲量豐度的單井層段進(jìn)行計(jì)算， 利用評價公式計(jì)算后的結(jié)果與實(shí)際勘探的儲量豐度進(jìn)行比較， 從而確定其準(zhǔn)確性。 結(jié)果表明， 計(jì)算結(jié)果與實(shí)際勘探儲量豐度相對誤差基本小于10%， 由此證明該方法是可靠的（表4）。

表4 計(jì)算儲量豐度和實(shí)際儲量豐度的誤差Table 4 Statistics of the errors between the calculated and actual reserve abundances

該方法主要采用各井區(qū)的探明儲量進(jìn)行計(jì)算，但在ZH6、 Y2 井區(qū)中由于上報儲量為控制和預(yù)測儲量， 需要根據(jù)相應(yīng)系數(shù)進(jìn)行換算， 由于儲量的升級， 涉及很多不確定因素， 因此本次采用系數(shù)為該區(qū)勘探實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 可能存在誤差， 造成計(jì)算結(jié)果與實(shí)際存在少許偏差， 該井誤差率在15%左右， 但不影響整體評價公式。 因此合理采用探明儲量的井資料可以有效規(guī)避誤差。

2.4 油氣勘探方向

利用該方法對全區(qū)未知儲量井的油氣富集程度進(jìn)行預(yù)測， 從而明確其在全區(qū)的展布情況。

圖2 不同地區(qū)各層段平均油氣富集程度Fig.2 Average hydrocarbon enrichment degree of each layer in different areas

總體上， J1s 是莫西莊—永進(jìn)地區(qū)油氣最為富集的層系， 其次是J2x， 其中T1b 也具有一定的油氣富集。 由于研究區(qū)橫跨盆1 井西凹陷和沙灣凹陷兩個構(gòu)造單元， 二者地質(zhì)條件截然不同， 盆1 井西凹陷埋深相對較淺， 演化程度相對較低， 在該凹陷內(nèi)的莫西莊和沙窩地地區(qū)的大部分井皆鉆穿侏羅系， 并在深層三疊系發(fā)現(xiàn)良好油氣顯示。 而對于沙灣凹陷， 由于其埋深較大， 征沙村和永進(jìn)地區(qū)的鉆井均未打穿侏羅系， 故目前的計(jì)算結(jié)果顯示油氣主要集中在侏羅系和白堊系。 但是， 對比鄰區(qū)瑪湖油田的勘探情況可知， 二者均位于凹陷內(nèi)部， 且烴源巖層系均為二疊系， 成藏條件相似， 加之目前在三疊系內(nèi)部有一定的油氣顯示， 由此推測該凹陷內(nèi)三疊系也具有良好油氣富集的可能性。 從而為拓展勘探新層系提供有利理論支持。

在對研究區(qū)烴源巖、 儲層、 蓋層、 輸導(dǎo)體系等各類成藏要素研究的基礎(chǔ)上， 認(rèn)為斷裂分布和砂體厚度等成藏要素與油氣富集程度密切相關(guān)。 通過與斷裂分布疊合發(fā)現(xiàn)， 斷裂規(guī)模大且密集的地區(qū)， 對應(yīng)的油氣富集程度相對較高， 如Z101 井區(qū)（圖3）。 一方面， 斷裂作為油氣的有效垂向運(yùn)移通道， 在油氣成藏時，活動斷裂可溝通“源-儲”，使二疊系烴源巖生成的大量油氣向侏羅系等淺層運(yùn)移，研究區(qū)的“高度圈源分離” 特征佐證了這一點(diǎn)；另一方面， 在靜止期時， 封閉斷裂作為側(cè)向遮擋條件使油氣在斷裂附近聚集成藏， 所以封閉斷層的分布控制了油氣的富集邊界。 因此， 斷裂從“運(yùn)”到“聚”， 對油氣成藏均起到重要的控制作用， 從而控制了油氣富集程度。 此外， 砂體作為油氣的儲集空間和橫向運(yùn)移通道， 是油氣富集的載體。 通過對比油氣富集程度和砂體厚度平面分布可知， 油氣富集程度較高的地區(qū)往往分布在砂體厚度大的地區(qū)， 如圖4 所示， 研究區(qū)共發(fā)育3 個厚度中心， 分別位于Z109 井區(qū)、 ZH1 井區(qū)和Y1—Y6 井區(qū)， 厚度分別為26.0、 37.5 和29.5 m， 與油氣富集程度中心所處位置具有較好的一致性。 綜合砂體和斷裂分布， 認(rèn)為ZH2、 Z4、 Z6 等井區(qū)規(guī)模斷裂較少且砂巖厚度較小， 成藏條件較差， 故推測形成連片儲量的可能性較低， 但在Z109 和Y1 富集程度高值區(qū)均向探區(qū)東部的凸起區(qū)擴(kuò)展， 推測該凸起與凹陷過渡區(qū)可能為有利勘探地區(qū)， 為下步選區(qū)工作提供理論支持。

圖3 研究區(qū)油氣富集程度與J底界斷裂分布疊合Fi g.3Superpositionbetweenhydrocarbon enrichmentdegree andbottom-boundaryfault distribution in the study area

圖4 研究區(qū)油氣富集程度與砂巖厚度疊合Fig.4 Superpositionbetween hydrocarbon enrichment degree and sandstone thickness in the study area

3 探 討

與已有方法相比， 本方法有4 點(diǎn)優(yōu)勢： （1）該方法從微觀角度出發(fā)， 以單井各層段為研究對象， 主要利用錄井、 測井、 試油等3 種最直觀有效的基礎(chǔ)資料， 其覆蓋范圍比儲量資料更為廣泛， 誤差更小， 準(zhǔn)確性較高； （2） 該方法可以預(yù)測研究區(qū)各井不同層段的油氣富集程度， 與其他方法相比， 提高了預(yù)測的精度， 可為勘探潛力評價及精細(xì)成藏研究提供大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； （3） 該方法不受其他成藏要素影響， 從實(shí)際已知儲量井的資料出發(fā)，計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確， 且操作過程簡單易行； （4）該方法不需要大量的研究資料， 僅需勘探初期最基本最原始的井資料即可完成定量表征， 不受勘探區(qū)研究程度的影響， 適用范圍廣泛。

同時， 除了文中提到的誤差原因以外， 筆者還認(rèn)為試油層段的覆蓋程度， 也是造成計(jì)算誤差的原因。 由于試油資料是最準(zhǔn)確直接顯示油氣程度的標(biāo)志， 所以其可信度也是最高的。 但鑒于不同地區(qū)試油覆蓋程度不同， 其誤差率具有一定差異。 通過對其他地區(qū)分析認(rèn)為， 當(dāng)提高試油層段覆蓋程度達(dá)到60%時， 誤差率可下降2%～5%， 因此合理采用試油覆蓋程度較高的井資料可以有效規(guī)避誤差。

4 結(jié) 論

（1） 在劃分油氣顯示級別并賦值的基礎(chǔ)上，結(jié)合各油氣層段的砂巖厚度， 計(jì)算各類資料的油氣聚集有效值， 并建立已知井各層段儲量豐度與同層段3 種資料油氣聚集有效值的擬合關(guān)系， 提出富集程度預(yù)測評價公式， 開展未知儲量井每層段的富集程度的預(yù)測評價。 本方法用于油氣富集程度定量化表征， 可預(yù)測全區(qū)油氣富集程度， 為下步成藏研究中各成藏要素與油氣的匹配關(guān)系提供基礎(chǔ)， 避免了現(xiàn)在僅用儲量作為唯一成藏匹配參數(shù)的缺點(diǎn)， 進(jìn)一步提高勘探初期成藏研究效果。

（2） 油氣富集程度定量評價法在準(zhǔn)噶爾盆地莫西莊—永進(jìn)地區(qū)應(yīng)用效果較好， 與勘探實(shí)踐匹配度較高， 評價相對誤差一般在10%以內(nèi)， 驗(yàn)證了其可行性和準(zhǔn)確性。 并通過對該區(qū)油氣富集程度的評價， 確定了深層三疊系百口泉組油氣富集程度較高， 但探明程度較低， 可能是該區(qū)下步勘探的重點(diǎn)方向； 平面上， 征沙村中部（ZH1 井附近） 和永進(jìn)地區(qū)的東北部（Y1 井附近） 油氣富集程度較高， 且成藏要素匹配較好， 是將來可能的增儲上產(chǎn)區(qū)域； 而探區(qū)東部凸起與凹陷過渡區(qū)為有利勘探地區(qū)， 為下步選區(qū)工作提供基礎(chǔ)。