周立宏, 蒲秀剛, 張 偉, 王湘君, 陳長(zhǎng)偉,林常梅, 韓文中, 柳 颯

(1.中國(guó)石油大港油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，天津 300280；2.中國(guó)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(biāo)區(qū)三元定量評(píng)價(jià)方法及應(yīng)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(zhǎng)偉1,林常梅1, 韓文中1, 柳 颯2

(1.中國(guó)石油大港油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，天津 300280；2.中國(guó)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(chǔ)集物性以及烴源巖是三大關(guān)鍵因素，因此有效地開(kāi)展基于砂體、儲(chǔ)集物性以及烴源巖的綜合評(píng)價(jià)對(duì)尋找有利目標(biāo)區(qū)具有重要的指導(dǎo)意義。作者在充分分析滄東凹陷石油地質(zhì)特征基礎(chǔ)上,針對(duì)各沉積朵體分別建立了沉積評(píng)價(jià)指數(shù)、儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)指數(shù)、烴源巖評(píng)價(jià)指數(shù)，以及三元綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，對(duì)孔古近系孔店組第二段發(fā)育的11個(gè)朵體開(kāi)展了定量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，滄縣三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇體系、舍女寺三角洲、孔店三角洲—遠(yuǎn)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(píng)價(jià)；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(diǎn)?？碧綄?shí)踐表明，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(gòu)造帶類型、沉積體系、儲(chǔ)集相、烴源巖以及溫-壓系統(tǒng)等的控制[1-6]。中國(guó)陸相斷陷盆地的構(gòu)造、沉積復(fù)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(jiǎn)單的背斜構(gòu)造油氣藏到現(xiàn)今地層巖性油氣藏的勘探，對(duì)于油氣成藏控制因素和分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)也在不斷地深化。研究表明，砂體是否發(fā)育、儲(chǔ)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(guān)鍵因素[7-9]。針對(duì)該三大因素對(duì)碎屑巖沉積朵體開(kāi)展定量綜合評(píng)價(jià)對(duì)尋找地層巖性油氣藏具有十分重要的指導(dǎo)意義。近年來(lái)，隨著油氣勘探程度的提高，人們從常規(guī)定性開(kāi)展單因素評(píng)價(jià)逐步轉(zhuǎn)為用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)進(jìn)行多因素半定量、定量研究[10-13]，提高了目標(biāo)評(píng)價(jià)的可靠性，有效指導(dǎo)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(jiǎn)稱“孔二段”，Ek2)沉積朵體為單元，分別開(kāi)展沉積評(píng)價(jià)、儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)和烴源巖評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展三元綜合評(píng)價(jià)，從而形成了一套完整的油氣勘探有利目標(biāo)區(qū)評(píng)價(jià)技術(shù)方法，用于指導(dǎo)陸相斷陷湖盆油氣勘探工作。

1 三元定量評(píng)價(jià)方法

1.1 沉積砂體評(píng)價(jià)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(guān)心的重要內(nèi)容之一[14]。對(duì)砂體的描述通常用砂巖厚度、砂巖占地層厚度百分比(簡(jiǎn)稱“砂地比”)、砂巖單層厚度以及砂巖的粒級(jí)等數(shù)據(jù)表達(dá)，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?，沉積砂體評(píng)價(jià)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?dāng)?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(jí)系數(shù)(砂巖又按照粒級(jí)，即礫巖、中粗砂巖、細(xì)砂巖和粉砂巖等不同粒度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并賦值)幾何平均表示(表1)。

表1 不同砂巖類型、厚度權(quán)重賦值表

依據(jù)滄東凹陷孔二段實(shí)際區(qū)間賦值。

計(jì)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(quán)重值；Spw為不同砂巖百分比權(quán)重值；Stl為不同平均單層厚度權(quán)重值；dc為礫巖厚度；dcs為中粗砂巖厚度；dfs為細(xì)砂巖厚度；ds為粉砂巖厚度。

1.2 儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)指數(shù)(Irp)

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

表2 物性分類標(biāo)準(zhǔn)及權(quán)重賦值

(據(jù)SY/T6285-1997)

計(jì)算儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)指數(shù)(Isr)

烴源巖厚度、有機(jī)質(zhì)豐度以及有機(jī)質(zhì)成熟度是評(píng)價(jià)烴源巖的重要參數(shù)。本文根據(jù)滄東凹陷孔二段實(shí)際地質(zhì)情況以及鉆探情況，利用每個(gè)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(yè)巖(油頁(yè)巖發(fā)育區(qū)為有利區(qū)，單位面積賦值為1)、殘余總有機(jī)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(lái)評(píng)價(jià)烴源巖的發(fā)育狀況(表3)。

計(jì)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(quán)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(yè)巖發(fā)育的平面展布面積;Anos為無(wú)油頁(yè)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(píng)價(jià)指數(shù)(Itf)

砂體、儲(chǔ)集物性以及烴源巖均對(duì)油氣成藏有重要的控制作用，三項(xiàng)指標(biāo)相互獨(dú)立，同時(shí)可互補(bǔ)。據(jù)此，取Isb、Irp和Isr3個(gè)評(píng)價(jià)指數(shù)幾何平均求取評(píng)價(jià)綜合指數(shù)。三元評(píng)價(jià)指數(shù)(Itf)計(jì)算公式為

(4)

1.5 利用試油結(jié)論指數(shù)(Iot)驗(yàn)證三元評(píng)價(jià)指數(shù)

上述研究表明，三元評(píng)價(jià)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(jié)論作為三元評(píng)價(jià)檢驗(yàn)的重要依據(jù)。根據(jù)試油數(shù)據(jù)，進(jìn)行油層數(shù)、低產(chǎn)油層數(shù)和非出油層數(shù)統(tǒng)計(jì)，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(jìn)行賦值，據(jù)此用下式計(jì)算試油結(jié)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(dá)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(jìn)行相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)越高，說(shuō)明利用三元評(píng)價(jià)指數(shù)Itf參數(shù)選取越合理，指導(dǎo)進(jìn)行目標(biāo)區(qū)評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)

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(gè)由西南向東北方向張開(kāi)的狹長(zhǎng)形斷陷盆地。針對(duì)目的層系孔店組，前人曾開(kāi)展了大量沉積體系、碎屑巖儲(chǔ)集層特征和烴源巖評(píng)價(jià)等方面的研究，并開(kāi)展了目標(biāo)區(qū)評(píng)價(jià)和有利油氣勘探方向預(yù)測(cè)，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(duì)孔二段開(kāi)展了新一輪沉積體系研究，在滄東凹陷Ek2時(shí)期，全區(qū)發(fā)育4個(gè)方向共10個(gè)子物源，發(fā)育了烏馬營(yíng)三角洲、滄州三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇體系、望海寺三角洲等11個(gè)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(píng)價(jià)

通過(guò)鉆遇滄東凹陷Ek2的151口井的測(cè)錄井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)全區(qū)發(fā)育的11個(gè)朵體的砂體發(fā)育情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)公式(1)對(duì)各朵體沉積發(fā)育指數(shù)進(jìn)行了計(jì)算(表4)。

評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，烏馬營(yíng)三角洲砂體發(fā)育情況最好，沉積評(píng)價(jià)指數(shù)(Isb)為0.82，表現(xiàn)為砂巖百分比超過(guò)50%，砂巖單井鉆遇厚度超過(guò)126 m，其中細(xì)砂巖厚度超過(guò)60 m，粉砂巖厚度超過(guò)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(chǔ)集物性評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)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(jì)算出滄東凹陷Ek2的11個(gè)朵體的儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)指數(shù)(Irp, 表5)。由于滄縣、薛官屯三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇體系暫無(wú)物性數(shù)據(jù)，因此根據(jù)相鄰朵體進(jìn)行了專家賦值。

從表中可以看出，孔店三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇體系、望海寺三角洲儲(chǔ)集物性最好，其Irp在0.5以上；滄縣三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇體系、舍女寺、烏馬營(yíng)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(duì)較差，Irp<0.3。

2.3 烴源巖評(píng)價(jià)

根據(jù)150余口鉆遇井的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了滄東凹陷Ek2各朵體暗色泥巖、油頁(yè)巖、有機(jī)質(zhì)豐度和有機(jī)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(duì)Ek2的11個(gè)朵體烴源巖發(fā)育情況進(jìn)行定量計(jì)算，得出各朵體烴源巖評(píng)價(jià)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(jì)及沉積發(fā)育指數(shù)評(píng)價(jià)

表5 滄東凹陷Ek2各朵體儲(chǔ)集物性綜合評(píng)價(jià)表

評(píng)價(jià)結(jié)論顯示，東關(guān)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(dá)到0.9以上；其次是滄縣三角洲—遠(yuǎn)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(yè)巖發(fā)育，有機(jī)質(zhì)成熟度均處于成熟-低成熟階段；薛官屯三角洲—遠(yuǎn)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(píng)價(jià)表

2.4 三元綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)滄東凹陷Ek2的11個(gè)朵體沉積發(fā)育指數(shù)(Isb)、儲(chǔ)集物性評(píng)價(jià)指數(shù)(Irp)和烴源巖評(píng)價(jià)指數(shù)(Isr)，根據(jù)評(píng)價(jià)公式(4)，計(jì)算出11個(gè)朵體的三元評(píng)價(jià)指數(shù)(Itf, 表7)。

綜合評(píng)價(jià)結(jié)論顯示，滄縣、舍女寺、孔店和王官屯南三角洲朵體三元評(píng)價(jià)指數(shù)相對(duì)較高，葉三撥、烏馬營(yíng)、望海寺三角洲和東關(guān)灘壩三元評(píng)價(jià)指數(shù)次之，集北頭、薛官屯、燈明寺三角洲三元評(píng)價(jià)指數(shù)相對(duì)較低。

表7 滄東凹陷Ek2各朵體三元評(píng)級(jí)指數(shù)排序表

3 評(píng)價(jià)檢驗(yàn)

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(jìn)行油層、低產(chǎn)油層和非出油層數(shù)統(tǒng)計(jì)，并按照公式(5)計(jì)算出各朵體試油結(jié)論評(píng)價(jià)指數(shù)(Iot, 表8)。

試油結(jié)論評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，舍女寺、望海寺等三角洲試油揭示油層普遍，東關(guān)灘壩、烏馬營(yíng)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(yuǎn)岸水下扇體系、集北頭、燈明寺三角洲暫時(shí)無(wú)試油數(shù)據(jù)，因此進(jìn)行了專家賦值。

將得到的各朵體試油結(jié)論評(píng)價(jià)指數(shù)Iot與三元評(píng)價(jià)指數(shù)Itf進(jìn)行相關(guān)分析(圖3)。從圖中可以看出，Iot與Itf相關(guān)性達(dá)到了0.9以上，說(shuō)明計(jì)算的三元評(píng)級(jí)指數(shù)Itf與實(shí)際情況符合良好，可以用來(lái)進(jìn)行滄東凹陷Ek2全區(qū)范圍的目標(biāo)區(qū)評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)下一步有利勘探方向。

圖3 滄東凹陷Ek2各朵體Iot與Itf散點(diǎn)圖

表8 滄東凹陷Ek2各朵體試油結(jié)論評(píng)價(jià)指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

4 目標(biāo)區(qū)評(píng)價(jià)及有利勘探方向預(yù)測(cè)

根據(jù)三元評(píng)價(jià)指數(shù)(Itf) 及各朵體的波及面積，計(jì)算出各朵體的評(píng)價(jià)值，從而對(duì)滄東凹陷Ek2的11個(gè)朵體進(jìn)行評(píng)價(jià)，并預(yù)測(cè)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(píng)價(jià)值相對(duì)較高，在80 km2以上，說(shuō)明這些朵體為有利勘探區(qū)；烏馬營(yíng)三角洲、孔店和滄縣三角洲—遠(yuǎn)岸水下扇體系朵體的評(píng)價(jià)值次之，在60～80 km2之間，說(shuō)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(yuǎn)岸水下扇體系和東關(guān)灘壩朵體評(píng)價(jià)值低于40 km2，說(shuō)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(píng)價(jià)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(jí)高級(jí)工程師,從事油氣勘探開(kāi)發(fā)科研與管理工作, E-mail:zhoulh@PetroChina.com.cn。

TE122.35

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