周立宏, 蒲秀剛, 張 偉, 王湘君, 陳長偉,林常梅, 韓文中, 柳 颯

(1.中國石油大港油田公司 勘探開發(fā)研究院，天津 300280；2.中國石油大港油田公司 勘探事業(yè)部，天津 300280)

陸相斷陷油氣勘探有利目標區(qū)三元定量評價方法及應用
——以滄東凹陷古近系孔二段為例

周立宏1, 蒲秀剛1, 張 偉1, 王湘君1, 陳長偉1,林常梅1, 韓文中1, 柳 颯2

(1.中國石油大港油田公司 勘探開發(fā)研究院，天津 300280；2.中國石油大港油田公司 勘探事業(yè)部，天津 300280)

陸相斷陷盆地巖性油氣藏形成和分布受多種因素制約，砂體、儲集物性以及烴源巖是三大關鍵因素，因此有效地開展基于砂體、儲集物性以及烴源巖的綜合評價對尋找有利目標區(qū)具有重要的指導意義。作者在充分分析滄東凹陷石油地質(zhì)特征基礎上,針對各沉積朵體分別建立了沉積評價指數(shù)、儲集物性評價指數(shù)、烴源巖評價指數(shù)，以及三元綜合評價指數(shù)，對孔古近系孔店組第二段發(fā)育的11個朵體開展了定量評價。結果表明，滄縣三角洲—遠岸水下扇體系、舍女寺三角洲、孔店三角洲—遠岸水下扇體系以及葉三撥三角洲為最有利的大型勘探區(qū)域。

滄東凹陷；孔二段；三元定量評價；油氣勘探有利區(qū)；黃驊拗陷

陸相斷陷盆地具有多物源、多沉積類型，且相變快的特點?？碧綄嵺`表明，巖性油氣藏的形成和分布受盆地宏觀石油地質(zhì)條件的影響，如盆地類型、構造帶類型、沉積體系、儲集相、烴源巖以及溫-壓系統(tǒng)等的控制[1-6]。中國陸相斷陷盆地的構造、沉積復雜, 發(fā)育多種類型的油氣藏。隨著石油地質(zhì)勘探的不斷發(fā)展, 從最初簡單的背斜構造油氣藏到現(xiàn)今地層巖性油氣藏的勘探，對于油氣成藏控制因素和分布規(guī)律的認識也在不斷地深化。研究表明，砂體是否發(fā)育、儲集物性優(yōu)劣以及砂體是否處于有效烴源巖范圍之內(nèi)是黃驊拗陷古近系油氣能否成藏的三大關鍵因素[7-9]。針對該三大因素對碎屑巖沉積朵體開展定量綜合評價對尋找地層巖性油氣藏具有十分重要的指導意義。近年來，隨著油氣勘探程度的提高，人們從常規(guī)定性開展單因素評價逐步轉(zhuǎn)為用數(shù)學方法和計算機進行多因素半定量、定量研究[10-13]，提高了目標評價的可靠性，有效指導勘探工作的合理部署。本文以黃驊拗陷的滄東凹陷古近系孔店組第二段(簡稱“孔二段”，Ek2)沉積朵體為單元，分別開展沉積評價、儲集物性評價和烴源巖評價，在此基礎上開展三元綜合評價，從而形成了一套完整的油氣勘探有利目標區(qū)評價技術方法，用于指導陸相斷陷湖盆油氣勘探工作。

1 三元定量評價方法

1.1 沉積砂體評價指數(shù)(Isb)

沉積朵體的砂體是否發(fā)育、發(fā)育程度如何是油氣勘探工作者關心的重要內(nèi)容之一[14]。對砂體的描述通常用砂巖厚度、砂巖占地層厚度百分比(簡稱“砂地比”)、砂巖單層厚度以及砂巖的粒級等數(shù)據(jù)表達，砂巖厚度大、占地層百分比高、單層厚度大、粒度較粗表明砂體發(fā)育情況好，反之砂體發(fā)育較差?；诖耍练e砂體評價指數(shù)(Isb)可以用砂巖厚度系數(shù)(平均每井鉆遇砂巖厚度，即朵體中所有井鉆遇孔二段砂巖總厚度除以總井數(shù))、砂巖百分比系數(shù)(平均每井鉆遇砂地比，即朵體中所有井鉆遇孔二段砂巖總厚度與鉆遇孔二段地層總厚度之比)、平均單層厚度系數(shù)(朵體中鉆遇砂巖總厚度除以鉆遇砂巖總層數(shù))，以及粒級系數(shù)(砂巖又按照粒級，即礫巖、中粗砂巖、細砂巖和粉砂巖等不同粒度進行統(tǒng)計并賦值)幾何平均表示(表1)。

表1 不同砂巖類型、厚度權重賦值表

依據(jù)滄東凹陷孔二段實際區(qū)間賦值。

計算沉積發(fā)育指數(shù)(Isb)的公式

Isb=

(1)

式中：Stw為不同砂巖厚度權重值；Spw為不同砂巖百分比權重值；Stl為不同平均單層厚度權重值；dc為礫巖厚度；dcs為中粗砂巖厚度；dfs為細砂巖厚度；ds為粉砂巖厚度。

1.2 儲集物性評價指數(shù)(Irp)

孔隙度和滲透率是描述儲集層物性的2項重要參數(shù)，對于單個砂層，其孔隙度高、滲透率高可表達其為優(yōu)質(zhì)的儲集層。而對于一個朵體，優(yōu)質(zhì)儲集層占樣本空間的比例高則表明該朵體儲集物性好?；诖?，本次研究根據(jù)碎屑巖儲集層分類標準將孔隙度、滲透率分為6個等級，I類儲集層賦值為1，Ⅵ類儲集層(處于常規(guī)有效儲集層之外，即非儲集層)賦值為0，并按照等級對朵體的每個樣品的孔隙度和滲透率分別賦值(表2)。

表2 物性分類標準及權重賦值

(據(jù)SY/T6285-1997)

計算儲集物性評價指數(shù)(Irp)的公式

(2)

式中：α1為Φ≥25%的樣品數(shù)；α2為20%≤Φ<25%的樣品數(shù)；α3為15%≤Φ<20%的樣品數(shù)；α4為10%≤Φ<15%的樣品數(shù)；α5為5%≤Φ<10%的樣品數(shù)；α6為Φ<5%的樣品數(shù)；β1為K≥500×10-3μm2的樣品數(shù)；β2為100×10-3≤K<500×10-3μm2的樣品數(shù)；β3為10×10-3≤K<100×10-3μm2的樣品數(shù)；β4為1×10-3≤K<10×10-3μm2的樣品數(shù)；β5為0.1×10-3≤K<1×10-3μm2的樣品數(shù)；β6為K<0.1×10-3μm2的樣品數(shù)。

1.3 烴源巖評價指數(shù)(Isr)

烴源巖厚度、有機質(zhì)豐度以及有機質(zhì)成熟度是評價烴源巖的重要參數(shù)。本文根據(jù)滄東凹陷孔二段實際地質(zhì)情況以及鉆探情況，利用每個朵體波及范圍內(nèi)暗色泥巖(厚度>100 m為有利區(qū)，單位面積(1 km2)賦值為1)、油頁巖(油頁巖發(fā)育區(qū)為有利區(qū)，單位面積賦值為1)、殘余總有機碳豐度(wTOC≥0.5%為有利區(qū)，單位面積賦值為1)和鏡質(zhì)組反射率(Ro, 成熟區(qū)單位面積賦值為1，低成熟區(qū)單位面積賦值0.6)來評價烴源巖的發(fā)育狀況(表3)。

計算烴源巖發(fā)育指數(shù)(Isr)的公式

表3 烴源巖發(fā)育情況權重賦值表

Isr=[(Amdm+0.1Aldm)×(Aos+0.1Anos)×

(Ams+0.6Alms+0.2Aums)×

(Aros+0.1Apos)|1/4/AT

(3)

式中：Amdm為厚度>100 m的暗色泥巖平面展布面積;Aldm為厚度<100 m的暗色泥巖平面展布面積;Aos為有油頁巖發(fā)育的平面展布面積;Anos為無油頁巖發(fā)育的平面展布面積;Ams為Ro≥0.7%的平面展布面積;Alms為0.5%≤Ro<0.7%的平面展布面積;Aums為Ro<0.5%的平面展布面積;Aros為wTOC≥0.5%的平面展布面積;Apos為wTOC<0.5%的平面展布面積;AT為朵體總面積。

1.4 三元評價指數(shù)(Itf)

砂體、儲集物性以及烴源巖均對油氣成藏有重要的控制作用，三項指標相互獨立，同時可互補。據(jù)此，取Isb、Irp和Isr3個評價指數(shù)幾何平均求取評價綜合指數(shù)。三元評價指數(shù)(Itf)計算公式為

(4)

1.5 利用試油結論指數(shù)(Iot)驗證三元評價指數(shù)

上述研究表明，三元評價指數(shù)高的朵體成藏有利系數(shù)越高。試油成果是成藏是否有利的最直接反映，基于此，本文將試油結論作為三元評價檢驗的重要依據(jù)。根據(jù)試油數(shù)據(jù)，進行油層數(shù)、低產(chǎn)油層數(shù)和非出油層數(shù)統(tǒng)計，并按照單層油層為1、單層低產(chǎn)油層為0.5和單層非出油層為0進行賦值，據(jù)此用下式計算試油結論指數(shù)

(5)

式中：Nop為油層數(shù)；Nlop為低產(chǎn)油層數(shù)；Nnop為非出油層數(shù)。

Iot用于表達砂體油氣藏的概率，指數(shù)越高則表明試油層段出油率越高。

隨后將Iot與Itf進行相關性分析，其相關系數(shù)越高，說明利用三元評價指數(shù)Itf參數(shù)選取越合理，指導進行目標區(qū)評價和下一步勘探方向可靠性就越高。

2 滄東凹陷孔二段朵體評價

滄東凹陷主體位于黃驊拗陷南部，是大港探區(qū)第二大富油凹陷，勘探面積4700 km2，是一個由西南向東北方向張開的狹長形斷陷盆地。針對目的層系孔店組，前人曾開展了大量沉積體系、碎屑巖儲集層特征和烴源巖評價等方面的研究，并開展了目標區(qū)評價和有利油氣勘探方向預測，取得了豐厚的勘探成果[15,16]。近年，隨著地層巖性油氣藏勘探的不斷深入，研究人員針對孔二段開展了新一輪沉積體系研究，在滄東凹陷Ek2時期，全區(qū)發(fā)育4個方向共10個子物源，發(fā)育了烏馬營三角洲、滄州三角洲—遠岸水下扇體系、望海寺三角洲等11個沉積朵體。其中望海寺、舍女寺和葉三撥三角洲朵體波及范圍最廣，波及面積在130 km2以上(圖1)。

2.1 沉積砂體評價

通過鉆遇滄東凹陷Ek2的151口井的測錄井數(shù)據(jù)，對全區(qū)發(fā)育的11個朵體的砂體發(fā)育情況進行了統(tǒng)計，并根據(jù)公式(1)對各朵體沉積發(fā)育指數(shù)進行了計算(表4)。

評價結果顯示，烏馬營三角洲砂體發(fā)育情況最好，沉積評價指數(shù)(Isb)為0.82，表現(xiàn)為砂巖百分比超過50%，砂巖單井鉆遇厚度超過126 m，其中細砂巖厚度超過60 m，粉砂巖厚度超過50 m；其次是集北頭、葉三撥和舍女寺三角洲，Isb介于0.5～0.8之間；王官屯南和望海寺三角洲砂體最不發(fā)育，其Isb僅為0.49和0.43。

2.2 儲集物性評價

通過對滄東凹陷Ek2的79口井800余條樣品物性數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)公式(2)分別計算出滄東凹陷Ek2的11個朵體的儲集物性評價指數(shù)(Irp, 表5)。由于滄縣、薛官屯三角洲—遠岸水下扇體系暫無物性數(shù)據(jù)，因此根據(jù)相鄰朵體進行了專家賦值。

從表中可以看出，孔店三角洲—遠岸水下扇體系、望海寺三角洲儲集物性最好，其Irp在0.5以上；滄縣三角洲—遠岸水下扇體系、舍女寺、烏馬營三角洲朵體次之，其Irp介于0.3～0.5之間；集北頭、燈明寺三角洲朵體相對較差，Irp<0.3。

2.3 烴源巖評價

根據(jù)150余口鉆遇井的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計了滄東凹陷Ek2各朵體暗色泥巖、油頁巖、有機質(zhì)豐度和有機質(zhì)成熟度各自不同的發(fā)育情況，并繪制出滄東凹陷Ek2烴源巖最為有利發(fā)育區(qū)(圖2)，并按照公式(3)對Ek2的11個朵體烴源巖發(fā)育情況進行定量計算，得出各朵體烴源巖評價指數(shù)(Isr, 表6)。

圖1 滄東凹陷Ek2沉積體系圖

表4 滄東凹陷Ek2 各朵體砂體發(fā)育情況統(tǒng)計及沉積發(fā)育指數(shù)評價

表5 滄東凹陷Ek2各朵體儲集物性綜合評價表

評價結論顯示，東關灘壩和王官屯南三角洲發(fā)育區(qū)烴源巖發(fā)育最好，Isr達到0.9以上；其次是滄縣三角洲—遠岸水下扇體系、葉三撥、望海寺三角洲，其Isr介于0.7～0.9之間，其表現(xiàn)為朵體大部分處于暗色泥巖厚度>100 m范圍內(nèi)，且伴隨油頁巖發(fā)育，有機質(zhì)成熟度均處于成熟-低成熟階段；薛官屯三角洲—遠岸水下扇體系、燈明寺三角洲朵體烴源巖發(fā)育較差，其Isr<0.4。

圖2 滄東凹陷Ek2烴源巖最有利發(fā)育區(qū)平面分布圖

表6 滄東凹陷Ek2各朵體烴源巖發(fā)育情況綜合評價表

2.4 三元綜合評價

根據(jù)滄東凹陷Ek2的11個朵體沉積發(fā)育指數(shù)(Isb)、儲集物性評價指數(shù)(Irp)和烴源巖評價指數(shù)(Isr)，根據(jù)評價公式(4)，計算出11個朵體的三元評價指數(shù)(Itf, 表7)。

綜合評價結論顯示，滄縣、舍女寺、孔店和王官屯南三角洲朵體三元評價指數(shù)相對較高，葉三撥、烏馬營、望海寺三角洲和東關灘壩三元評價指數(shù)次之，集北頭、薛官屯、燈明寺三角洲三元評價指數(shù)相對較低。

表7 滄東凹陷Ek2各朵體三元評級指數(shù)排序表

3 評價檢驗

根據(jù)滄東凹陷Ek2的130口井253條試油數(shù)據(jù)，分不同朵體進行油層、低產(chǎn)油層和非出油層數(shù)統(tǒng)計，并按照公式(5)計算出各朵體試油結論評價指數(shù)(Iot, 表8)。

試油結論評價結果顯示，舍女寺、望海寺等三角洲試油揭示油層普遍，東關灘壩、烏馬營三角洲試油以低產(chǎn)油層和非出油層為主。由于薛官屯三角洲—遠岸水下扇體系、集北頭、燈明寺三角洲暫時無試油數(shù)據(jù)，因此進行了專家賦值。

將得到的各朵體試油結論評價指數(shù)Iot與三元評價指數(shù)Itf進行相關分析(圖3)。從圖中可以看出，Iot與Itf相關性達到了0.9以上，說明計算的三元評級指數(shù)Itf與實際情況符合良好，可以用來進行滄東凹陷Ek2全區(qū)范圍的目標區(qū)評價及預測下一步有利勘探方向。

圖3 滄東凹陷Ek2各朵體Iot與Itf散點圖

表8 滄東凹陷Ek2各朵體試油結論評價指數(shù)統(tǒng)計表

4 目標區(qū)評價及有利勘探方向預測

根據(jù)三元評價指數(shù)(Itf) 及各朵體的波及面積，計算出各朵體的評價值，從而對滄東凹陷Ek2的11個朵體進行評價，并預測了有利勘探方向。其中望海寺、葉三撥和舍女寺三角洲朵體評價值相對較高，在80 km2以上，說明這些朵體為有利勘探區(qū)；烏馬營三角洲、孔店和滄縣三角洲—遠岸水下扇體系朵體的評價值次之，在60～80 km2之間，說明這些朵體為較有利勘探區(qū)；集北頭、燈明寺三角洲，薛官屯三角洲—遠岸水下扇體系和東關灘壩朵體評價值低于40 km2，說明這些地區(qū)勘探潛力一般(表9)。

表9 滄東凹陷Ek2 各朵體勘探潛力評價表

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Threefactorsevaluationanditsapplicationtothefavorableoil-gasexplorationtargetsincontinentalrift:takingtheEk2ofCangdongsagforexample

ZHOU Li-hong1, PU Xiu-gang1, ZHANG Wei1, WANG Xiang-jun1,CHEN Chang-wei1, LIN Chang-mei1, HAN Wen-zhong1, LIU Sa2

1.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,DagangOilfieldCompanyofPetroChina,Tianjin300280,China;2.ExplorationEnterprise,DagangOilfieldCompanyofPetroChina,Tianjin300280,China

The formation and distribution of lithologic reservoirs in a continental rift are controlled by many factors. Sand bodies, reservoir physical properties and source rocks are the most important key factors for hydrocarbon accumulation, so a comprehensive evaluation of the three factors has important guiding significance for finding the favorable oil-gas exploration targets. On the basis of fully analysing the petroleum geological characteristics in the Cangdong sag, sand body evolution index (Isb), reservoir property evaluation index (Irp), source rock evaluation index (Isr) and three factors evaluation index (Itf) of every lobe are established to compose a complete evaluation system. According to the method, 11 lobes developed in Member 2 of Paleogene Kongdian Formation (Ek2) are done evaluated quantitatively. The result shows that the Cangxian system of delta-offshore subaqueous fans, Shenvsi delta, the Kongdian system of delta-offshore subaqueous fans and the Yesanbo delta are the most favorable oil-gas exploration targets.

Cangdong sag; Paleogene Kongdian Formation; three factors evaluation; favorable oil-gas exploration targets; Huanghua depression

10.3969/j.issn.1671-9727.2013.02.10

1671-9727(2013)02-0184-09

2012-11-01

周立宏(1968-),男,博士,教授級高級工程師,從事油氣勘探開發(fā)科研與管理工作, E-mail:zhoulh@PetroChina.com.cn。

TE122.35

A