熊德明，張明峰，吳陳君，妥進(jìn)才

1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000 2.中國科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京 100049

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基于模糊層次分析方法的泥質(zhì)有效低熟氣源巖評(píng)價(jià)

熊德明1，2，張明峰1，吳陳君1，2，妥進(jìn)才1

1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000 2.中國科學(xué)院大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，北京 100049

在特定地質(zhì)背景下，低熟氣可以聚集成藏。由于沉積盆地的古環(huán)境、母質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)演化程度的不同，僅以低熟氣源巖物理化學(xué)性質(zhì)為側(cè)重點(diǎn)的烴源巖評(píng)價(jià)方法很難對(duì)不同沉積盆地中的烴源巖的生烴潛力進(jìn)行相對(duì)優(yōu)劣排序。因此，為了快速有效評(píng)價(jià)低熟氣源巖的生烴潛力，分析了w(TOC)、IH、w(“A”)等10個(gè)因素對(duì)氣源巖生氣能力的影響，建立有效低熟氣源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。并運(yùn)用層次分析法和模糊數(shù)學(xué)，建立低熟氣源巖生烴潛力評(píng)價(jià)模型。應(yīng)用此模型對(duì)烏連戈伊氣田進(jìn)行了生烴潛力評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明：Achimov氣藏、Bazhenov氣藏、Vasyugan氣藏、Pokur氣藏?zé)N源巖是低熟氣源巖；Neocomian氣藏和Tyumen氣藏?zé)N源巖介于低熟氣源巖和常規(guī)氣源巖之間；Tampey氣藏?zé)N源巖屬于常規(guī)氣源巖。這與Galimov所得結(jié)論是完全吻合的，說明模型的評(píng)價(jià)結(jié)果是可靠的，可以實(shí)現(xiàn)低熟氣源巖的綜合評(píng)價(jià)，值得推廣應(yīng)用。

低熟氣；模糊層次分析方法；有效低熟氣源巖；低熟氣源巖影響因素；氣源巖評(píng)價(jià)模型;烏連戈伊氣田

0 前言

低熟氣的概念是在生物-熱催化過渡帶氣[1]和早期熱成因天然氣(early thermogenic)[2]概念基礎(chǔ)上演變而來的，是一種新的天然氣成因類型[3-5]。這類氣體的埋深一般在1 000～2 500 m，其氣體組分特征C1/∑C1-5值一般為0.7～0.9，甲烷碳同位素組成為-55‰～-46‰，烴源巖Ro值為0.4%～0.9%[4]。低熟氣是腐殖型有機(jī)質(zhì)在熱演化程度不高的情況下形成的天然氣[1-2, 6-8]，組分以甲烷為主，比生物氣重，含有一定量C2--C4的重?zé)N和非烴類氣體，并常與輕質(zhì)油或凝析油伴生[9-11]。自從王萬春等[1]和Galimov[2]提出低熟氣概念后，國內(nèi)外的許多學(xué)者都對(duì)低熟氣的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了大量的研究。但是常規(guī)烴源巖評(píng)價(jià)方法主要側(cè)重于氣源巖物理化學(xué)性質(zhì)，很難區(qū)分烴源巖生烴潛力的優(yōu)劣。那么一個(gè)重要的問題就擺在人們面前：如何快速有效評(píng)價(jià)低熟氣源巖的生烴潛力？其主要的影響因素有哪些？采用什么方法進(jìn)行評(píng)價(jià)？筆者通過大量的調(diào)研對(duì)此進(jìn)行了論述和探討。

1 低熟氣的概念及特征

低熟氣概念是從天然氣的實(shí)際勘探中提出的。在“七五”期間，王萬春等[1]在研究遼河、蘇北盆地淺層天然氣時(shí)，提出生物-熱催化過渡帶氣概念。在相互獨(dú)立研究的情況下，Galimov[2]認(rèn)為西伯利亞烏連戈伊等巨型氣田不是生物氣而是早期熱成因天然氣。這些認(rèn)識(shí)都強(qiáng)調(diào)了有機(jī)質(zhì)在低演化階段，可以形成工業(yè)性的氣田，甚至超級(jí)大氣田。自從低熟氣概念提出以后，國內(nèi)外一些學(xué)者或機(jī)構(gòu)[1-3,8-19]陸續(xù)給出了一些低熟氣的判識(shí)指標(biāo)，不同機(jī)構(gòu)不同時(shí)期給出的指標(biāo)會(huì)有一些區(qū)別，但總體變化不大，如表1。

表1 國內(nèi)外低熟氣的判識(shí)主要指標(biāo)

注：Ro為成熟度。

2 低熟有效氣源巖評(píng)價(jià)方法

有效氣源巖是指在適當(dāng)?shù)臒岢墒鞐l件下能生成足夠量的氣態(tài)烴類，使巖石的孔隙和表面充分飽和，并能排出氣態(tài)烴類使之形成氣藏的沉積巖，主要有碳酸鹽巖和泥質(zhì)氣源巖兩種。目前有效氣源巖評(píng)價(jià)方法并不多，主要有生烴熱模擬實(shí)驗(yàn)[20-23]、圖版法[24-25]、動(dòng)力學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)[26-31]、環(huán)境掃描電鏡可視化生氣動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)[32]以及在這些實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上建立的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[22,26-31,33-36]；然而，低熟有效氣源巖的評(píng)價(jià)方法非常少，仍處在起步階段，還沒有相應(yīng)的方法或標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)低熟氣源巖。本次通過大量的調(diào)研和分析，借鑒陳建平等[27]提出的煤系烴源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立低熟有效氣源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，然后通過模糊層次分析方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.1 模糊綜合評(píng)判模型的建立

影響低熟氣源巖生氣能力的因素較多，且影響是整體性的。要對(duì)其定量評(píng)價(jià)，須在多種因素定量化的基礎(chǔ)上綜合研究這些評(píng)選參數(shù)對(duì)氣源巖有效性的影響，因此，利用模糊數(shù)學(xué)和模糊層次分析法，在評(píng)價(jià)參數(shù)量化研究的基礎(chǔ)上，篩選出一個(gè)適合于盆地所有氣源巖有效性的綜合分析理論和方法。

將影響烴源巖生氣能力的因素稱作評(píng)價(jià)對(duì)象。評(píng)價(jià)結(jié)果用評(píng)語集表示，記作V=(v1,v2,…,vm)。影響評(píng)價(jià)結(jié)果的所有因素(評(píng)價(jià)指標(biāo))構(gòu)成的集合稱為因素集，記作U=(u1,u2,…,un)。根據(jù)第i個(gè)因素ui對(duì)事物做出的評(píng)價(jià)稱作單因素評(píng)價(jià)，記作ri=(ri1,ri2,…,rim)。將n個(gè)因素的單因素評(píng)價(jià)向量組成一個(gè)矩陣，就是評(píng)價(jià)對(duì)象的多因素評(píng)判矩陣，記作R，為了表明各評(píng)價(jià)因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的重要程度，根據(jù)各因素的物理意義，利用層次分析法給出各因素的權(quán)重，即權(quán)重向量為A=(a1,a2,…,an)。然后通過模糊變換得到評(píng)價(jià)結(jié)果B=A?R= (b1,b2,…,bm)(?表示模糊運(yùn)算)。B是V上的一個(gè)模糊子集，其中bj表示評(píng)價(jià)對(duì)象可以用評(píng)語vj來評(píng)價(jià)的程度。在實(shí)際應(yīng)用中，通常取B中的最大值對(duì)應(yīng)的評(píng)語集作為最終評(píng)價(jià)結(jié)果[37-39]。

2.2 權(quán)重的確定

各個(gè)因素對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象的影響程度是不一樣的，因而需要給評(píng)價(jià)因素賦權(quán)重。為了合理確定權(quán)重，采用匹茲堡大學(xué)著名運(yùn)籌學(xué)家T.L.Saaty[37]提出的層次分析法進(jìn)行分析。層次分析方法把專家意見、分析者主客觀判斷用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行量化分析，判斷因素的重要性，是一種定性定量相結(jié)合的方法。其具體步驟為：首先把問題層次化，形成一個(gè)多層次的結(jié)構(gòu)模型；然后引入1～9比率標(biāo)度法，構(gòu)造判斷矩陣；最后通過計(jì)算判斷矩陣的最大特征根及對(duì)應(yīng)的特征向量，得到各評(píng)價(jià)因素的重要性排序，歸一化后就得到某一層因素相對(duì)上一層某一個(gè)因素的權(quán)重系數(shù)。由于判斷矩陣的確定受到專家知識(shí)水平和個(gè)人偏好的影響，構(gòu)造的判斷矩陣一般很難滿足一致性條件。因此為保證評(píng)價(jià)矩陣的可信度和準(zhǔn)確性，必須進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。引入一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI以及對(duì)CI進(jìn)行修正的隨機(jī)一致性指標(biāo)RI[39]。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3.1 低熟氣源巖的有機(jī)質(zhì)豐度

低熟氣源巖有機(jī)質(zhì)豐度是指低熟氣源巖中有機(jī)質(zhì)的富集程度。對(duì)于低熟氣源巖來說，最顯著的特點(diǎn)就是有機(jī)質(zhì)豐度高、分布廣、單位產(chǎn)烴潛力低(產(chǎn)氣率)，但是豐度高，總生烴潛力大。目前，對(duì)于低熟氣源巖有機(jī)質(zhì)豐度的評(píng)價(jià)尚無明確的標(biāo)準(zhǔn)，但是對(duì)煤系氣源巖的有機(jī)質(zhì)豐度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識(shí)比較一致[40]。

1)總有機(jī)碳(TOC)

在低熟氣源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)過程中，總有機(jī)碳是非常重要的參數(shù)。關(guān)于有效氣源巖總有機(jī)碳下限存在兩種觀點(diǎn)：一種觀點(diǎn)[41]認(rèn)為理論下限是判斷氣源巖有效與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)，即生氣源巖的總有機(jī)碳超過理論下限就是有效氣源巖；另一種觀點(diǎn)[42]強(qiáng)調(diào)只有達(dá)到并超過工業(yè)下限的生氣巖才可以算得上是氣源巖，即氣源巖的總有機(jī)碳存在一個(gè)工業(yè)下限值。后一種認(rèn)識(shí)是在前一種觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考慮了氣源巖總有機(jī)碳的數(shù)量應(yīng)能滿足形成有工業(yè)價(jià)值氣藏的要求。由此可見，總有機(jī)碳對(duì)氣源巖的有效性起到了決定性的作用。陳建平等[27]認(rèn)為煤系泥巖的有機(jī)碳下限為w(TOC)=0.75%，若w(TOC)>3.00%，則為好烴源巖。盧雙舫等[24]認(rèn)為氣源巖總有機(jī)碳下限為w(TOC)=0.50%，若w(TOC)>1.0%時(shí)，氣源巖屬于好的氣源巖。由此可知，低熟有效氣源巖的總有機(jī)碳w(TOC)值范圍為0.50%～1.00%，如表2。

表2 泥質(zhì)低熟有效氣源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

注：表中量符號(hào)含義見正文。

2)氫指數(shù)(IH)

氫指數(shù)是指熱解烴和有機(jī)碳含量的比值。IH越大，說明氣源巖的熱解烴所占比例越高。盧雙舫等[24]對(duì)泥質(zhì)氣源巖研究后發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)烴源巖，IH隨低熟氣源巖的評(píng)價(jià)參數(shù)成熟度(Ro)增加而減小，如圖1。因此氣源巖處于低熟階段的時(shí)候，是可以產(chǎn)生大量烴類物質(zhì)的。

圖1 有效排氣源巖判識(shí)圖版Fig.1 Distinguishing chart of valid gas source rock

對(duì)于有效低熟氣源巖而言：當(dāng)成熟度Ro=0.5%時(shí)，IH>530 mg/g；當(dāng)成熟度Ro=0.8%時(shí)，IH>460 mg/g；當(dāng)成熟度Ro=1.0%時(shí)，IH>270 mg/g。對(duì)于低熟氣源巖(Ro=0.40%～0.90%)，IH值的范圍是270～460 mg/g，如表2。

3)生烴勢(生烴潛力，w(S1+S2))

生烴潛力是衡量源巖有機(jī)質(zhì)豐度和其生烴能力最實(shí)際的指標(biāo)。不同的學(xué)者提出的生烴潛力的界定是不一樣的。陳建平等[27]認(rèn)為煤系泥巖的生烴潛力為0.5～6.0 mg/g。王東良等[43]認(rèn)為煤系源巖和湖相泥巖的生烴潛力值差不多。秦建中等[44]認(rèn)為，與生油巖的排油相比，煤系烴源巖更容易排氣。但是，他們都認(rèn)為氣源巖生烴潛力下限大于0.5 mg/g。

由王東良等[43]的低熟煤系泥巖和炭質(zhì)泥巖生烴潛力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)氣源巖處于低熟階段的時(shí)候，有效氣源巖的生烴潛力w(S1+S2)值為0.5 ～20.0 mg/g，如表2。

4)氯仿瀝青“A”和總烴(HC)

氯仿瀝青“A”和w(HC)反映烴源巖的液態(tài)烴的生成能力(它們代表飽和烴和芳香烴)。通常情況下，在烴類氣的生成過程中，必然會(huì)伴生一定的液態(tài)烴[20]，因此，對(duì)于低熟氣有機(jī)質(zhì)豐度的研究必須考慮這兩個(gè)參數(shù)影響。但是，煤系烴源巖是腐殖型有機(jī)質(zhì)，主要生成氣態(tài)烴，形成液態(tài)烴的能力差；因而低熟煤系泥巖和炭質(zhì)泥巖的w(“A”)值和w(HC)值相對(duì)較低(與湖相泥巖相比)[43]，即在具備同等生烴潛量的條件下，煤系源巖中可溶有機(jī)質(zhì)含量偏低；另外，低熟氣源巖熱演化程度低也會(huì)導(dǎo)致其可溶有機(jī)質(zhì)含量偏低。陳建平等[27]認(rèn)為煤系泥巖的w(“A”)為0.015%～0.060%，w(HC)值為50×10-6～300×10-6。由王東良等[43]的低熟煤系泥巖和炭質(zhì)泥巖生烴潛力評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可知，當(dāng)氣源巖處于低熟階段的時(shí)候，有效氣源巖的w(“A”)為0.015%～0.150%，w(HC)值為150×10-6～350×10-6，如表2。

3.2 低熟氣源巖的形成機(jī)制

低熟氣源巖形成機(jī)制是指影響低熟氣形成的主要因素，主要包括有機(jī)質(zhì)成熟度、埋藏深度、地層溫度、產(chǎn)氣率等。從前人成果來看，低熟氣源巖的產(chǎn)氣量并不是隨著成熟度、埋藏深度、溫度等參數(shù)值的增加而增加的，而是存在一個(gè)最大產(chǎn)氣點(diǎn)，因此低熟氣源巖有效性評(píng)價(jià)不僅要考慮有機(jī)質(zhì)豐度的影響，還要考慮氣源巖形成機(jī)制的影響。

1)成熟度(Ro)

成熟度是評(píng)價(jià)低熟氣源巖的重要參數(shù)。從20世紀(jì)70年代起，王萬春等[1]和Galimov[2]認(rèn)為有機(jī)質(zhì)在低演化階段可以形成工業(yè)性的氣田，甚至超級(jí)大氣田。自此，國內(nèi)外學(xué)者或機(jī)構(gòu)[1-3,8-19]做了大量的研究，他們認(rèn)為低熟氣源巖的成熟度Ro=0.40%～0.90%。并且低熟氣源巖的單位產(chǎn)氣量隨Ro值的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，如圖2。從圖2可以看出，當(dāng)Ro為0.67%時(shí)產(chǎn)氣量最大。從而可知,成熟度Ro>0.40%時(shí)，氣源巖為低熟有效氣源巖。

CH4(H).腐殖型干酪根的甲烷產(chǎn)生率；CH4(S).腐泥型干酪根的甲烷產(chǎn)生率。為單位時(shí)間內(nèi)甲烷產(chǎn)氣率。據(jù)文獻(xiàn)[12]修改。圖2 低熟氣源巖生氣能力曲線圖Fig.2 Gas generating capacity of low-mature gas source rock

2)烴源巖厚度(l)

烴源巖厚度是有效氣源巖評(píng)價(jià)非常重要的參數(shù)。在其他條件相同的情況下，烴源巖厚度越大，生烴持續(xù)時(shí)間越長[45]。從w(TOC)與烴源巖厚度的關(guān)系圖[33]可知，隨著烴源巖厚度的增加，烴源巖生烴所需總有機(jī)碳下限值(w(TOC)min)在減少(參見文獻(xiàn)[33]圖4-1)。因此，在氣源巖一定的情況下，烴源巖厚度越大，生烴潛力越大。從塔里木石炭系烴源巖生烴過程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[45]可知，烴源巖厚度大于100 m就是有效烴源巖。與石炭系烴源巖相比，單位體積的泥質(zhì)氣源巖含有更多的有機(jī)質(zhì)，有效氣源巖的厚度可適當(dāng)降低為小于100 m，初步確定為50 m，如表2。

3)烴源巖埋藏深度(h)

烴源巖埋藏深度也是有效氣源巖評(píng)價(jià)非常重要的參數(shù)。埋藏深度越深，生烴率越高[46]，烴源巖生烴量和排烴量越大[47]，有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣的比例越高，烴源巖生烴量也就越大。

一般情況下，成熟規(guī)模性天然氣藏形成的地層深度為2 500 m以上[48]。從國內(nèi)外低熟氣氣藏的實(shí)際資料可知，低熟氣形成的地層深度一般為1 000～2 500 m，如烏連戈伊氣田波庫爾組的地層深度為700～2 200m，遼河和蘇北氣田深度1 000～2 000 m，吐哈盆地為1 084～2 000 m。因此，低熟有效氣源巖的埋深為1 000～ 2 500 m，如表2。

4)烴源巖地層溫度(t)

據(jù)文獻(xiàn)[33]修改。圖3 各生氣階段甲烷生成強(qiáng)度模式圖Fig.3 Effective methane yield in different gas generating stage

根據(jù)經(jīng)典成油理論，天然氣形成存在多階性。當(dāng)溫度小于50 ℃時(shí)，以生物氣為主；當(dāng)溫度在50～100 ℃時(shí)，基本沒有甲烷生成；當(dāng)溫度在100～150 ℃時(shí)，是熱成因氣的主要生成階段(參見文獻(xiàn)[33]圖4-1)。但是，Galimov[2]認(rèn)為腐殖型有機(jī)質(zhì)在較低溫度下(t=50～100 ℃)也可以生成大量甲烷氣，如圖3。Rainer G. Schaefer等[49]通過生烴模擬實(shí)驗(yàn)和全盆地模擬證實(shí)有機(jī)質(zhì)在低溫階段可以生成天然氣，并認(rèn)為烏連戈伊氣田的天然氣就是低熟氣。他們認(rèn)為低熟氣的產(chǎn)氣高峰的溫度為80～130 ℃。而R. Littke等[50]對(duì)北西伯利亞盆地低熟氣樣品進(jìn)行了開放式熱模擬實(shí)驗(yàn)，證實(shí)波庫爾(Pokur)組產(chǎn)氣溫度不超過100 ℃。由此說明腐殖型干酪根在低溫階段可以形成天然氣，它的產(chǎn)氣溫度區(qū)間為50～130 ℃，見表2。

5)產(chǎn)氣率(Q氣)

IH=400 mg/g。據(jù)文獻(xiàn)[24]修改。圖4 泥巖產(chǎn)氣率Q氣與埋藏深度h的關(guān)系曲線Fig.4 Relationship between production rate and burial depth of the argillaceous rocks

產(chǎn)氣率即氣源巖的生氣能力。通常采用干酪根的氣產(chǎn)率指數(shù)來計(jì)算氣源巖的產(chǎn)氣能力；也有學(xué)者[51]利用干酪根H/C比和基于溶解理論的生烴、排烴模型[52]確定了干酪根生氣能力。多數(shù)學(xué)者采用實(shí)驗(yàn)方法來確定氣源巖的產(chǎn)氣率。比如：蔣少斌和宋澤元[20]對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地的未熟-低熟氣源巖做了實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看累計(jì)產(chǎn)氣率為10～60 mL/g；謝增業(yè)等[31]對(duì)不同類型的氣源巖進(jìn)行了全盆地模擬，發(fā)現(xiàn)煤系泥巖或炭質(zhì)泥巖產(chǎn)氣率為0.11～7.28 mL/g；盧雙舫等[24]對(duì)塔里木泥質(zhì)氣源巖研究后發(fā)現(xiàn)，有效泥質(zhì)氣源巖(w(TOC)=0.5%～1.0%)的產(chǎn)氣率為1.80～4.00 mL/g，如圖4。Rainer G. Schaefer等[49]通過生烴模擬實(shí)驗(yàn)和全盆地模擬證實(shí)烏連戈伊氣源巖產(chǎn)氣率為0.08～1.40 mg/g。

有效氣源巖即熱解氣量大于巖石最大吸附氣量。M Whiticar[53]認(rèn)為泥巖的最大吸附氣量為0.15 mL/g。李劍等[28]通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)泥巖的最大吸附量變化范圍為0.12～0.15 mL/g。因此，烴源巖的產(chǎn)氣率必須大于吸附氣量，即大于0.15 mL/g。從而可以獲得低熟有效氣源巖產(chǎn)氣率范圍為0.15～4.00 mL/g(表2)。

3.3 低熟有效氣源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及權(quán)重

通過對(duì)影響低熟氣源巖生氣能力的分析和研究，筆者提取了10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，這10個(gè)指標(biāo)的性質(zhì)對(duì)目標(biāo)氣源巖的生氣能力起著決定性作用，其中有機(jī)質(zhì)豐度、形成機(jī)制分別有5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。在量化目標(biāo)氣烴源巖過程中，參考前人所建立的標(biāo)準(zhǔn)[22,26-31,33-35]進(jìn)行指標(biāo)量化。從而建立氣源巖生氣能力評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表3。

關(guān)于目標(biāo)氣源巖參數(shù)的權(quán)重，需要確定反映同一氣源巖不同參數(shù)的相對(duì)重要性的權(quán)重。本次采用層次分析法來確定權(quán)重。各個(gè)參數(shù)的權(quán)重如表3。最后通過模糊變換得到評(píng)價(jià)結(jié)果。

4 實(shí)例應(yīng)用

西西伯利亞盆地是全球最大的陸相沉積盆地，盆地面積為3.4×106km2，盆地的天然氣可采儲(chǔ)量為(40～50)×1012m3，相當(dāng)于世界上1/3的天然氣儲(chǔ)量。在這些氣田中，包含了很多超大型或巨型氣藏，烏連戈伊氣田就是其中最大的一個(gè)。西西伯利亞的大量天然氣(約65%)主要儲(chǔ)存在塞諾曼階油藏的淺層中(800～ 1 200 m)。Galimov等[2]認(rèn)為該地區(qū)天然氣是早期熱成因天然氣，主要來源于阿普第階--塞諾曼階氣藏的波庫爾組。本次研究選用了俄羅斯西西伯利亞盆地烏連戈伊氣田的7個(gè)比較重要的低熟氣藏(早期熱成因氣藏)進(jìn)行評(píng)價(jià)[50-51]，其目的是想驗(yàn)證方法的可靠性和實(shí)用性。

根據(jù)表3所列的10個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性，確定各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)因素的權(quán)重，其次確定各個(gè)評(píng)價(jià)因素的隸屬函數(shù)，從而得出各個(gè)因素的隸屬度；再次選取合適的計(jì)算模型，作模糊變換；最后采用VB語言計(jì)算評(píng)價(jià)結(jié)果，如表5。

表3 泥質(zhì)低熟有效氣源巖評(píng)價(jià)主要指標(biāo)權(quán)重

表4 烏連戈伊氣田有效低熟氣源巖參數(shù)

表5 烏連戈伊氣田各氣藏?zé)N源巖評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)最大隸屬度原則， 可得出：Achimov氣藏、Bazhenov氣藏、Vasyugan氣藏的烴源巖是低熟氣源巖；Pokur氣藏?zé)N源巖采用較小參數(shù)值時(shí)屬于非氣源巖，采用較大參數(shù)值時(shí)屬于低熟氣源巖；Neocomian氣藏和Tyumen氣藏?zé)N源巖采用較小參數(shù)值時(shí)屬于低熟氣源巖，采用較大參數(shù)值時(shí)屬于常規(guī)氣源巖；Tampey氣藏?zé)N源巖屬于常規(guī)氣源巖。這一結(jié)果和Galimov所得結(jié)論是完全吻合的，說明采用該方法來評(píng)價(jià)低熟氣源巖是可行的。

5 結(jié)論

近年來，低熟氣的研究和勘探成為當(dāng)前油氣地學(xué)的熱點(diǎn)之一；但是目前還沒有一種方法可以快速有效評(píng)價(jià)低熟氣源巖，本次通過分析影響低熟氣源巖的各種因素，建立低熟有效氣源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用VB語言進(jìn)行計(jì)算，由此得出如下結(jié)論：

1)確定了影響低熟氣源巖生氣能力的主控因素及其取值范圍。

2)運(yùn)用層次分析法確定了w(TOC)、IH等10個(gè)因素的權(quán)重系數(shù)。

3)運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)對(duì)各種影響因素的進(jìn)行了數(shù)字化處理，并建立了模糊評(píng)價(jià)模型。

4)從烏連戈伊氣田評(píng)價(jià)結(jié)果來看，Achimov，Bazhenov，Vasyugan，Pokur的烴源巖屬于低熟氣源巖；Neocomian和Tyumen烴源巖介于低熟氣源巖和常規(guī)氣源巖之間；Tampey烴源巖屬于常規(guī)氣源巖。這Galimov所得結(jié)論是完全吻合的，該方法具有一定的普適性。

5)在低熟氣源巖評(píng)價(jià)過程中，可以根據(jù)實(shí)際的計(jì)算情況對(duì)各個(gè)參數(shù)的權(quán)重進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)低熟氣源巖實(shí)際情況。但是，在調(diào)整過程中不能采用簡單歸一化來處理，必須對(duì)整體權(quán)重進(jìn)行一個(gè)調(diào)整，以減少因參數(shù)不全所導(dǎo)致的誤差。

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Evaluation Method of Terrestrial Low-Mature Gas Source Rocks by Fuzzy AHP

Xiong Deming1,2, Zhang Mingfeng1, Wu Chenjun1,2,Tuo Jincai1

1.GansuProvincialKeyLaboratoryofPetroleumResources;KeyLaboratoryofPetroleumResourcesResearch,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences;Lanzhou730000,China2.CollegeofEarthScience,UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China

Under certain geological conditions, low-mature gas can accumulate to a gas reservoir. In the past, the evaluation of terrestrial low-mature gas source rock was only focused on the study of the physical and chemical properties. Due to the limitation of the current exploration and analyzing techniques, it is difficult to objectively evaluate the potential of the low-mature gas source rocks and their relative merits as source rocks. After reviewing the current research status of terrestrial low-mature gas source rocks, we build a new evaluation index system through analyzing 10 influencing factors and the range of each parameter. Based on the above, we build a new evaluation model for the terrestrial low-mature gas source rock by fuzzy analytic hierarchy process(AHP). With this new evaluation model, we can avoid the paradox in the evaluation of the low-mature gas source rocks and the blindness of selecting parameters; also we can improve the evaluation efficiency. The evaluation results agree with the analysis in Urengoy gas field. Based on the evaluation, the source rocks of Achimov, Bazhenov, Vasyugan, and Pokur are low-mature; Neocomian’s and Tyumen’s are in between of low-mature and mature; while Tampey’s is mature. The method is provedto be practical and reliable in application.

low-mature gases; fuzzy analytic hierarchy process; low-mature gas source rocks; influence factor of gas source rocks; evaluation model of gas source rocks；Urengoy gas field

10.13278/j.cnki.jjuese.201506106.

2015-01-05

中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目(KZCX2-EW-104);中國科學(xué)院西部行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目(KZCX2-XB3-12)

熊德明(1984--)，男，博士研究生，主要從事天然氣地質(zhì)和油氣地球化學(xué)研究，E-mail:xiongdeming2004@126.com

妥進(jìn)才(1962--)，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事石油與天然氣地質(zhì)和有機(jī)地球化學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究，E-mail:jctuo@lzb.ac.cn。

10.13278/j.cnki.jjuese.201506106

P618.13

A

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Xiong Deming, Zhang Mingfeng, Wu Chenjun，et al.Evaluation Method of Terrestrial Low-Mature Gas Source Rocks by Fuzzy AHP.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(6):1620-1630.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201506106.