大民屯凹陷構(gòu)造油氣藏有利分布區(qū)定量預(yù)測(cè)

李建華，宋兵，耿輝，龐雄奇

（1．中國(guó)石油大學(xué)（北京）盆地與油藏研究中心，北京 102249；2．中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國(guó)石油公司東方地球物理勘探有限公司研究院，河北 涿州 072750）

大民屯凹陷構(gòu)造油氣藏有利分布區(qū)定量預(yù)測(cè)

李建華1，2，宋兵1，2，耿輝3，龐雄奇1，2

（1．中國(guó)石油大學(xué)（北京）盆地與油藏研究中心，北京 102249；2．中國(guó)石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國(guó)石油公司東方地球物理勘探有限公司研究院，河北 涿州 072750）

分析大民屯凹陷構(gòu)造類(lèi)油氣藏地質(zhì)特征、分布統(tǒng)計(jì)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)：區(qū)域蓋層（C）、沉積相（D）、古隆起（M）和烴源灶（S）是控制大民屯凹陷構(gòu)造類(lèi)油氣藏形成和分布的4個(gè)功能要素。據(jù)此，提出了功能要素（T-CDMS）組合控油氣分布模式，以及構(gòu)造類(lèi)油氣藏有利分布區(qū)帶的預(yù)測(cè)方法。4個(gè)功能要素，縱向上的有序組合控制構(gòu)造油氣藏的成藏層位，平面上的疊加復(fù)合決定構(gòu)造油氣藏的分布范圍，地史過(guò)程中聯(lián)合決定油氣成藏的時(shí)間。通過(guò)各個(gè)功能要素的單因素控油氣作用及定量表征方法的分析，得到單因素控藏概率，經(jīng)加權(quán)平均，得到綜合控藏概率指數(shù)（I），根據(jù)該指數(shù)的大小可預(yù)測(cè)構(gòu)造油氣藏分布有利區(qū)。應(yīng)用功能要素組合控油氣分布模式，預(yù)測(cè)了大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4構(gòu)造油氣藏最有利分布區(qū)12個(gè)，結(jié)果證明了其有效性和可行性。

構(gòu)造油氣藏；功能要素；成藏概率；大民屯凹陷

1 概況

大民屯凹陷位于遼河坳陷的東北部，面積約800 km2，具有優(yōu)越的石油地質(zhì)條件，為典型的“小而肥”含油凹陷，也是高蠟原油生產(chǎn)基地［1-2］。隨著勘探程度的提高，大民屯凹陷進(jìn)入高成熟勘探階段，油氣比較富集、相對(duì)整裝、儲(chǔ)量規(guī)模較大的構(gòu)造油氣藏，已完成基本鉆探，需要探索新的勘探領(lǐng)域，同時(shí)也需要探索新的有效預(yù)測(cè)方法和技術(shù)，對(duì)剩下的“小、深、難”構(gòu)造目標(biāo)進(jìn)行勘探。功能要素組合控油氣分布模式是預(yù)測(cè)油氣藏有利分布區(qū)帶一種新的、有效的方法，在中國(guó)西部典型疊合盆地的應(yīng)用中取得了良好效果［2-4］。文中從大民屯凹陷地質(zhì)條件出發(fā)，分析了烴源灶（S）、古隆起（M）、有利沉積相（D）和區(qū)域蓋層（C）4個(gè)功能要素的控油氣作用，并建立了T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式及相應(yīng)的定量表征方法，應(yīng)用該模式對(duì)大民屯凹陷構(gòu)造油氣藏的有利分布區(qū)帶進(jìn)行了定量預(yù)測(cè)。

2 成藏功能要素分析與定量表征

功能要素是指控制著油氣藏形成和分布，且能客觀描述與定量表征的必不可缺的地質(zhì)要素，可以用來(lái)研究構(gòu)造油氣藏的形成和分布。

2.1 烴源灶

烴源灶指某一地史時(shí)期或成藏期源巖層大量排運(yùn)油氣的范圍［5-7］。大民屯凹陷主要發(fā)育 Es42，Es41，Es34三套烴源巖［8］。

烴源灶控油氣成藏概率可以定量表征烴源灶的控油氣作用。烴源灶控油氣成藏概率受3個(gè)地質(zhì)條件的控制，即：烴源灶排烴強(qiáng)度、油氣成藏區(qū)到排烴中心的距離和油氣成藏區(qū)到排烴邊界的距離［9］。以這3個(gè)參數(shù)為基礎(chǔ)，烴源灶控油氣成藏概率公式為

式中：Fe為某一范圍內(nèi)烴源灶單因素影響下的成藏概率；L為標(biāo)準(zhǔn)化的油氣成藏區(qū)至排烴中心的距離，無(wú)量綱；l為標(biāo)準(zhǔn)化的油氣成藏區(qū)至排烴邊界的距離（油氣藏在排烴邊界之外，為正值；反之為負(fù)值），無(wú)量綱；qe為烴源灶最大排烴強(qiáng)度，106t/km2。

2.2 古隆起

古隆起是指地質(zhì)歷史過(guò)程中的正向構(gòu)造單元，是盆地油氣運(yùn)移的指向和聚集的場(chǎng)所之一，控制了油氣藏的形成和分布范圍。世界上大型油氣田的形成和分布都與古隆起的背景有關(guān)［10-11］，構(gòu)造油氣藏一般發(fā)育在古隆起的頂部或上方［12-16］。

大民屯凹陷古隆起單因素控藏概率與油氣藏至古隆起頂點(diǎn)距離的關(guān)系，可定量表征古隆起控藏概率。首先，恢復(fù)各個(gè)目的層在成藏期的頂面構(gòu)造圖，確定出古隆起的范圍；然后，對(duì)古隆起進(jìn)行歸一化處理［17］；最后，通過(guò)統(tǒng)計(jì)古隆起不同地段已發(fā)現(xiàn)的油氣藏?cái)?shù)量或儲(chǔ)量確定它們的控藏概率。分析大民屯凹陷古近系和前古近系受古隆起控制而形成的117個(gè)油氣藏，結(jié)果表明，分布油氣藏個(gè)數(shù)最多的部位是坡頂和坡上。從儲(chǔ)量上看，從坡頂?shù)狡履_油氣儲(chǔ)量減少的速度非常快。根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)關(guān)系，將油氣藏個(gè)數(shù)分布頻率轉(zhuǎn)化為成藏概率，便可以擬合出古隆起不同部位的成藏概率分布公式為

式中：YM為古隆起單因素控制下的成藏概率；XM為構(gòu)造油氣藏距古隆起頂點(diǎn)的相對(duì)距離。

2.3 沉積相

沉積相是在一定條件下形成的、能夠反映特定環(huán)境或過(guò)程的沉積產(chǎn)物［13］，油氣聚集在高孔、高滲的沉積相發(fā)育區(qū)。大民屯凹陷主要發(fā)育湖泊相、濁積扇相、三角洲相、河道相、沼澤及洼地相、河道間相、扇三角洲相和沖積扇相。目前已發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造油氣藏主要分布在河道相中，約占油氣藏總數(shù)的56.8%；其次分布在扇三角洲相中，占16.2%；分布在三角洲相中的構(gòu)造油氣藏占10.8%。大民屯凹陷儲(chǔ)層巖相以砂礫巖、砂巖和中細(xì)砂巖為主，儲(chǔ)層的主要儲(chǔ)集空間類(lèi)型以殘余原生粒間孔為主，其次為粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔、填隙物內(nèi)微孔、構(gòu)造裂縫等［14］，儲(chǔ)層物性條件較好。

沉積相控油氣作用的定量表征，采用賦予不同沉積相不同數(shù)值的方法［12］。依統(tǒng)計(jì)結(jié)果，建立了大民屯凹陷不同沉積相與成藏概率之間的定量關(guān)系（見(jiàn)表1）。

表1 大民屯凹陷沉積相控藏概率賦值

2.4 區(qū)域蓋層

區(qū)域蓋層對(duì)盆地或凹陷的油氣運(yùn)移和聚集具有重要作用，控制著油氣藏在平面上的分布范圍［15-16］。大民屯凹陷存在Es41和Es33兩套區(qū)域性蓋層，不僅在平面上控制了油氣富集范圍，而且在縱向上控制了油氣富集的層位［3］。Es41區(qū)域蓋層分布廣泛，對(duì)沙四下部的砂巖油氣藏和前古近系古潛山油氣藏起到了重要的封蓋作用，其封蓋的油氣藏占油氣藏總數(shù)的50.8%。Es33區(qū)域蓋層主要對(duì)Es33和Es34的油氣藏具有封蓋作用，所封蓋的油氣藏占油氣藏總數(shù)的32.4%。

前人對(duì)蓋層的封閉性進(jìn)行了評(píng)價(jià)［17-23］。蓋層厚度與毛細(xì)管封閉能力、壓力封閉能力和濃度封閉能力之間均為正相關(guān)關(guān)系，可以反映蓋層對(duì)油氣的綜合封閉能力［23］。根據(jù)大民屯凹陷區(qū)域蓋層厚度與區(qū)域蓋層下工業(yè)油氣井累計(jì)日產(chǎn)油氣量的關(guān)系［12］，建立了大民屯凹陷區(qū)域蓋層厚度控藏概率的定量表征公式為

式中：Yc為區(qū)域蓋層單因素影響下的控藏概率；Xc為區(qū)域蓋層的厚度，m。

3 成藏功能要素組合與油氣分布

構(gòu)造油氣藏的形成和分布受區(qū)域蓋層（C）、有利沉積相（D）、古隆起（M）、烴源灶（S）4個(gè)功能要素的綜合控制（見(jiàn)圖1）。將這4個(gè)功能要素的綜合控油氣作用稱為功能要素組合控油氣分布模式（T-CDMS）。

圖1 構(gòu)造油氣藏T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式

4個(gè)功能要素縱向有序組合決定著構(gòu)造油氣藏的成藏層位（見(jiàn)圖1a）。4個(gè)功能要素自上而下依照C，D，M，S次序出現(xiàn)，最有利于構(gòu)造油氣藏的形成。最下面的烴源灶生成并排出油氣后，油氣在浮力作用下由低部位向高部位運(yùn)移。古隆起的背景條件為油氣自下而上運(yùn)移并在高點(diǎn)聚集創(chuàng)造了條件，古隆起頂部既是位能最低的部位，也是油氣向上運(yùn)移匯聚的中心部位。古隆起周邊發(fā)育各種高孔、高滲的沉積相，為油氣自古隆起周邊向頂部運(yùn)移時(shí)形成油氣藏創(chuàng)造了條件，聚集后的油氣由于受到了上覆區(qū)域蓋層的封蓋作用而能夠保存下來(lái)。事實(shí)上，上述4個(gè)功能要素在縱向上也有其他的組合形式，但不管哪一種都不如CDMS組合有利于油氣成藏。例如，DSCM組合，區(qū)域蓋層發(fā)育在烴源灶之下，不能對(duì)烴源巖生排出來(lái)的油氣資源起保護(hù)作用，因此不利成藏；DMCS組合，油氣生成后完全被區(qū)域性蓋層分隔開(kāi)了，無(wú)法運(yùn)移進(jìn)入到上部的古隆起背景下發(fā)育的儲(chǔ)層或圈閉內(nèi)成藏，也不利于形成構(gòu)造油氣藏。

4個(gè)功能要素平面疊加復(fù)合決定著構(gòu)造油氣藏的成藏范圍（見(jiàn)圖1b）。大民屯凹陷古近系已發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造油氣藏統(tǒng)計(jì)表明：4個(gè)功能要素控藏范圍疊合地區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣藏?cái)?shù)量最多，約占構(gòu)造油氣藏總數(shù)的76%；3個(gè)要素控藏范圍疊合地區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣藏?cái)?shù)量次之，約占總數(shù)的24%；2個(gè)要素疊合和只有1個(gè)要素發(fā)育的地區(qū)目前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)構(gòu)造油氣藏。因此，4個(gè)要素疊合的區(qū)域是構(gòu)造油氣藏勘探的最有利區(qū)帶。

4個(gè)功能要素在地質(zhì)歷史過(guò)程中同時(shí)作用決定著構(gòu)造油氣藏的成藏時(shí)間（見(jiàn)圖1c）。4個(gè)功能要素在時(shí)間上的統(tǒng)一作用是油氣藏形成的前提和關(guān)鍵。

為了表征T-CDMS的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，提出用一個(gè)定量化的指數(shù)來(lái)表征功能要素組合控油氣分布的概率大小。該指數(shù)由4個(gè)功能要素的單因素控藏概率值加權(quán)平均得到，其值介于0～1，見(jiàn)式（4）。依據(jù)I指數(shù)的相對(duì)大小，將構(gòu)造油氣藏成藏區(qū)分為最有利成藏區(qū)（1.00～0.75）、有利成藏區(qū)（0.75～0.50）和不利成藏區(qū)（0.50～0）。

式中：I為功能要素組合控油氣分布模式綜合評(píng)價(jià)指數(shù)；Xi為單一功能要素控藏概率；ai為權(quán)系數(shù)；i為功能要素序號(hào)，分別對(duì)應(yīng)區(qū)域蓋層、有利沉積相、古隆起和烴源灶。

4 應(yīng)用

4.1 成藏期確定

應(yīng)用T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式預(yù)測(cè)構(gòu)造油氣藏有利區(qū)分布，首先要確定油氣成藏期。大民屯凹陷為晚期成藏，油氣充注時(shí)間為沙三末期至東營(yíng)早中期，約36.7～34.3 Ma［24］。

4.2 構(gòu)造油氣藏有利成藏區(qū)預(yù)測(cè)

確定了主成藏期之后，恢復(fù)了大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4三個(gè)目的層段的4個(gè)功能要素在主成藏期時(shí)的平面分布特征，研究了它們各自的控油氣作用，評(píng)價(jià)了各自單獨(dú)作用時(shí)的控藏范圍和控藏概率。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用式（4）計(jì)算求取I指數(shù)（見(jiàn)表2），并繪制平面等值線圖，進(jìn)而預(yù)測(cè)目的層段的構(gòu)造油氣藏有利區(qū)分布。

表2 大民屯凹陷構(gòu)造油氣藏成藏概率

預(yù)測(cè)結(jié)果顯示，Es33中部大范圍的油氣控藏概率大于0.50，是有利成藏區(qū)。最有利成藏區(qū)5個(gè)，分別位于沈12井—沈179井區(qū)、沈119井—沈34井—新沈60井區(qū)、勝15井區(qū)、沈241井區(qū)和靜53井—安40井區(qū)。其中，沈119井—沈34井—新沈60井區(qū)和勝15井區(qū)目前尚無(wú)油氣藏發(fā)現(xiàn)，是潛在有利勘探目標(biāo)區(qū)。Es34有利成藏區(qū)帶位于工區(qū)東部和南部，最有利成藏區(qū)3個(gè)，分別位于沈82井—前13井區(qū)、法602井區(qū)和靜53井—靜59井區(qū)；法602井區(qū)尚無(wú)油氣藏發(fā)現(xiàn)，是潛在的有利勘探目標(biāo)區(qū)。Es4最有利成藏區(qū)有4個(gè)，分別位于沈82井—前64—8井區(qū)、沈257井區(qū)、沈136井區(qū)和靜57井—安40井區(qū)，沈136井區(qū)和靜57井—安40井區(qū)尚無(wú)油氣藏發(fā)現(xiàn)，是潛在有利勘探目標(biāo)區(qū)。

4.3 T-CDMS模式定量預(yù)測(cè)的可靠性檢驗(yàn)

古近系Es33，Es34和Es4目的層段T-CDMS的綜合控藏概率指數(shù)（見(jiàn)表2）預(yù)測(cè)結(jié)果表明：大民屯凹陷古近系3個(gè)目的層段現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的構(gòu)造油氣藏89.7%分布在有利成藏區(qū)和最有利成藏區(qū)內(nèi)；其中，近58.7%的油氣藏分布在最有利成藏區(qū)，31.0%分布在有利成藏區(qū)，約10.3%分布在不利成藏區(qū)。T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式，定量預(yù)測(cè)構(gòu)造油氣藏分布有利區(qū)是可行和可靠的。

5 結(jié)論

1）T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式為定量預(yù)測(cè)構(gòu)造油氣藏有利分布區(qū)提供了一種理論和方法。4個(gè)功能要素復(fù)合區(qū)是構(gòu)造油氣藏形成和分布的最有利區(qū)域，各個(gè)功能要素控油氣概率的時(shí)空分布決定著最終的構(gòu)造油氣藏分布概率。該模式在大民屯凹陷的應(yīng)用結(jié)果證明了其有效性和可行性。

2）從理論上講，構(gòu)造油氣藏的形成必須具備區(qū)域蓋層、有利沉積相、古隆起和烴源灶4個(gè)功能要素，缺一不可。但是，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，依據(jù)單一要素確定的油氣成藏范圍并不是絕對(duì)的，而是在一定概率條件下得出的結(jié)論，因此，在考慮4個(gè)功能要素疊合成藏時(shí)也只能得出一個(gè)相對(duì)的結(jié)論。

3）應(yīng)用T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式，對(duì)大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4三個(gè)目的層段的構(gòu)造油氣藏有利分布區(qū)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，取得了很好的效果。對(duì)于不同的含油氣盆地（或凹陷），需要根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況建立相應(yīng)的控藏概率公式。

志謝：本文撰寫(xiě)過(guò)程中，得到了遼河油田勘探開(kāi)發(fā)研究院?jiǎn)慰》蹇偟刭|(zhì)師、勘探研究院盆地勘探所北部室顧國(guó)忠主任的大力幫助，在此表示衷心感謝！

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（編輯楊會(huì)朋）

Quantitative prediction of favorable distribution area of structural pools in Damintun Depression

Li Jianhua1，2,Song Bing1，2,Geng Hui3，Pang Xiongqi1，2
(1.Basin and Reservoir Research Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Research Institute，Bureau of Geophysical Prospecting,China National Petroleum Corporation,Zhuozhou 072750,China)

Study on geological features and distribution of structural pools shows that the regional caprock,sedimentary facies, paleohigh and source rock are four function elements controlling the formation and distribution of structural pools in Damintun Depression.Based on this,this paper gives the model of functional element(T-CDMS)combining hydrocarbon distribution and the method predicting favorable areas of structural pools.Longitudinal sequential combinations of four elements control the strata of structural pool formation,and planar superimpositions and combinations control the distribution range of structural pool and their simultaneous joint effects in geohistory determine the time of hydrocarbon accumulation.The probability of reservoir formation of single factor can be achieved by analyzing the hydrocarbon control function and quantitative characterization of every function element,and then the index of integrated probability of reservoir formation can be obtained by calculating the weighted mean of the probability of reservoir formation of single factor.According to the index,we can predict the favorable area of structural pool distribution.Based on the model,we predicted that the most favorable distribution areas of structural pool were twelve,which were distributed in Paleogene Es33,Es34and Es4strata in Damintun Depression.The results proved its feasibility and effectiveness.

Structural pool;functional element;probability of hydrocarbon accumulation;Damintun Depression

國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973）項(xiàng)目“中國(guó)西部典型疊合盆地油氣成藏機(jī)制與分布規(guī)律”（2006CB202308）

TE121.1

：A

1005-8907（2012）02-0137-05

2011-08-01；改回日期：2012-01-18。

李建華，男，1975年生，工程師，博士研究生，從事油氣成藏機(jī)理與油氣資源評(píng)價(jià)研究。E-mail：ljh9521018@sina.com。

李建華，宋兵，耿輝，等.大民屯凹陷構(gòu)造油氣藏有利分布區(qū)定量預(yù)測(cè)［J］.斷塊油氣田，2012，19（2）：137-141. Li Jianhua，Song Bing，Geng Hui，et al.Quantitative prediction of favorable distribution area of structural pools in Damintun Depression［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（2）：137-141.