一種定量描述油氣分布及富集程度的方法

程付啟，宋國奇，王永詩，林會(huì)喜，金 強(qiáng)，崔健健

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司，山東東營257001；3.山東寶莫生物化工股份有限公司，山東東營257015）

一種定量描述油氣分布及富集程度的方法

程付啟1，宋國奇2，王永詩2，林會(huì)喜2，金 強(qiáng)1，崔健健3

（1.中國石油大學(xué)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東青島266580；2.中國石化勝利油田分公司，山東東營257001；3.山東寶莫生物化工股份有限公司，山東東營257015）

針對含油氣盆地內(nèi)油氣分布與富集程度的定量描述問題，提出綜合利用錄井顯示、測井解釋、試油結(jié)論等資料的含油信息定量描述油氣分布的方法；利用該方法計(jì)算沾化凹陷探井的油氣集聚值，并分析油氣的縱、橫向分布特征。結(jié)果表明：按照3種資料可信度高低的優(yōu)先順序（依次為試油結(jié)論、測井解釋、錄井顯示）進(jìn)行計(jì)算可獲得較真實(shí)的油氣聚集值；油氣聚集值可定量描述研究區(qū)油氣的分布與富集情況，從而為勘探選區(qū)和鉆探目標(biāo)優(yōu)選提供依據(jù)；沾化凹陷縱向上沙四段油氣聚集值最高，應(yīng)是油氣勘探的重要方向；橫向上北部深洼區(qū)（義283—義178一帶）油氣聚集值較高且連片分布，是沙四段最為現(xiàn)實(shí)的油氣增儲(chǔ)區(qū)塊；該方法適用于鉆井較多的中—高程度探區(qū)油氣分布描述與增儲(chǔ)區(qū)塊預(yù)測。

油氣分布；富集程度；定量描述；沾化凹陷

明確一個(gè)盆地或區(qū)帶的油氣分布和富集情況是評價(jià)其資源潛力、明確勘探前景和指導(dǎo)勘探部署的基礎(chǔ)［1-4］。目前對油氣分布和富集情況的描述多采用儲(chǔ)量豐度（單位面積內(nèi)的油氣儲(chǔ)量）、單儲(chǔ)系數(shù)（單位體積油氣層所含的油氣儲(chǔ)量）等參數(shù)［5-7］。這些參數(shù)僅適用于已上報(bào)儲(chǔ)量的區(qū)塊，不能描述儲(chǔ)量區(qū)塊外的油氣富集情況，對以尋找新儲(chǔ)量區(qū)塊為目的勘探工作沒有太大的指導(dǎo)意義。在探井?dāng)?shù)量較多的預(yù)探區(qū)，往往積累有豐富的巖心/巖屑錄井、測井解釋、試油等資料，包含著儲(chǔ)層的含油信息，可以用以分析油氣的分布情況［8-10］。以勝利油田東部探區(qū)為例，僅沾化凹陷就有探井1 700多口（50%以上分布在儲(chǔ)量區(qū)外），不僅具有完整的錄井和測井解釋數(shù)據(jù)，還有1500多口井5600多層的試油數(shù)據(jù)。合理利用這些含油資料，對查明油氣縱、橫向分布及富集情況，進(jìn)而指導(dǎo)勘探部署具有重要的意義。筆者提出綜合利用錄井、測井、試油3種資料定量描述油氣分布的方法，并以沾化凹陷為例論述其建立過程和應(yīng)用方法。

1 方法建立

根據(jù)油氣勘探工作的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［11-13］，在錄井、測井解釋和試油報(bào)告中應(yīng)給出巖心/巖屑、儲(chǔ)層的含油信息。利用錄井、測井和試油資料定量描述油氣分布與富集情況，關(guān)鍵是對資料包含的含油信息進(jìn)行量化，并確定各資料的可信度。對含油氣信息的量化，可根據(jù)各資料含油級別的劃分標(biāo)準(zhǔn)，通過分級賦值來實(shí)現(xiàn)；3種資料的可信度，可通過與“真實(shí)”情況的比較來確定。

1.1 3種資料含油信息的分級賦值

巖心/巖屑錄井、測井解釋與試油資料中儲(chǔ)層的含油級別均是根據(jù)一定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來劃分的。這些劃分標(biāo)準(zhǔn)，可以作為量化含油信息的依據(jù)。

1.1.1 錄井顯示級別

以碎屑巖孔隙性儲(chǔ)層為例，主要依據(jù)巖心/巖屑的含油面積占巖石總面積的百分比，將巖石含油級別劃分為飽含油、富含油、油浸、油斑、油跡、熒光等6級，前5級的含油面積百分比分別為：大于95%、70%～95%、40% ～70%、5% ～40%、小于5%，熒光級別為肉眼看不見油跡而熒光對比級別大于6［11］。這里將最高顯示級別“飽含油”賦值為1.00，根據(jù)富含油、油浸、油斑、油跡、熒光等級別的含油面積百分比，其分值分別為0.85、0.55、0.25、0.05、0.01。

1.1.2 測井解釋成果

利用測井響應(yīng)解釋儲(chǔ)層含油氣性，主要是基于電阻率等測井對儲(chǔ)層油、氣、水飽和度計(jì)算［14-16］，其中較為常用的含油級別劃分依據(jù)是可動(dòng)水飽和度（Swm）與含油飽和度（So）［14］。受儲(chǔ)層巖性、物性及油氣性質(zhì)影響，不同地區(qū)或?qū)佣蔚膭澐謽?biāo)準(zhǔn)存在差異，勝利油田東部探區(qū)的碎屑巖儲(chǔ)層，一般根據(jù)測井計(jì)算的含油飽和度，將測井解釋級別劃分為油層、含水油層、油水同層、含油水層、干層/水層5級，對應(yīng)So分別為：大于60%、50% ～60%、40% ～50%、30%～40%、小于30% （滯留油氣）。將含油飽和度60%（油層下限標(biāo)準(zhǔn)）賦值為1.00，則以其他含油級別的含油飽和度中值進(jìn)行等比例計(jì)算，得到含水油層、油水同層、含油水層和干層/水層的分值分別為0.92、0.75、0.58、0.25。

1.1.3 儲(chǔ)層試油結(jié)論

試油是利用專業(yè)的設(shè)備和方法對可能的含油氣層段進(jìn)行的直接測試工作。試油工作結(jié)束后，將油氣產(chǎn)量與工業(yè)油流和干層的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，并參考綜合含水率（fw）值來劃分儲(chǔ)層含油級別。通常劃分出油層、含水油層、油水同層、含油水層和水層/干層等5個(gè)級別［13］，對應(yīng)的油氣產(chǎn)量及綜合含水情況分別為：工業(yè)油流且fw＜5%、工業(yè)油流且fw=5% ～20%、工業(yè)油流而fw＞20%、低于工業(yè)油流且fw高于干層、油氣產(chǎn)量低于干層。由于工業(yè)油流標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)濟(jì)效益有關(guān)，受深度與鉆探環(huán)境影響較大［17］，難以作為量化賦值的依據(jù)。對試油結(jié)論的量化主要依據(jù)綜合含水率、油氣產(chǎn)量，并參考測井解釋級別的賦值情況來完成。將油層分值賦為1.00，則含水油層、油水同層、含油水層和水層/干層的分值為0.90、0.70、0.50和0.20。

1.2 3種資料可信度確定

受工作方式、施工條件及地質(zhì)多解性的影響，通過錄井、測井與試油所得的含油信息與儲(chǔ)層實(shí)際含油情況會(huì)有一定出入。這里定義油氣富集程度計(jì)算時(shí)，某一資料可以依賴的程度為該資料的可信度（C）。為了消除資料類型帶來的計(jì)算誤差，在含油性評價(jià)時(shí)需考慮所用資料的可信度。各資料的可信度可以通過計(jì)算其所給含油信息與儲(chǔ)層實(shí)際含油情況的符合率來確定。

1.2.1 試油結(jié)論的可信度

根據(jù)油氣勘探程序，試油是在制定開發(fā)方案之前確定目的層段含油情況的最后一項(xiàng)工作。它是在利用地震、鉆井錄井、測井等手段初步確定儲(chǔ)層含油的基礎(chǔ)上，對儲(chǔ)層含油性進(jìn)行的直接測試工作［18］。因此試油資料所提供的含油信息最為可靠，可以直接確定目的層的含油情況，并作為開發(fā)部署的依據(jù)，因此其可信度應(yīng)為1.0。

1.2.2 錄井與測井資料可信度

錄井顯示和測井解釋的可信度可以通過計(jì)算其含油信息與試油結(jié)論的符合率來確定。為了確定沾化凹陷古近系碎屑巖儲(chǔ)層錄井顯示和測井解釋的可信度，對勝利油田EIS系統(tǒng)中3000多組該類儲(chǔ)層的試油數(shù)據(jù)及相應(yīng)的錄井和測井解釋數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，測井解釋成果與試油結(jié)果的符合率為79.82%，錄井顯示與試油結(jié)果的符合率為50.18%，因此可將測井解釋和錄井顯示資料的可信度分別定為0.8和0.5。

1.3 油氣聚集程度的定量計(jì)算

對錄井顯示、測井解釋和試油結(jié)論進(jìn)行分級賦值并確定各資料的可信度之后，即可對各探井任意層段的油氣聚集程度進(jìn)行量化計(jì)算。這里將利用某一資料的含油級別分值（S）與該資料可信度（C）及儲(chǔ)層厚度（D）的乘積定義為（由該資料得到的）該層段油氣聚集值（A），即

式中，i為資料類型，可以是試油結(jié)論（T）、測井解釋結(jié)果（W）、錄井顯示情況（L）。

若目的層段具有多種含油資料時(shí)，為了獲得最為可信的油氣聚集值應(yīng)優(yōu)先選用可信度最高的含油資料進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)上述3種資料可信度高低，在計(jì)算油氣聚集值時(shí)，應(yīng)按試油、測井、錄井的先后順序選用資料。例如，要計(jì)算某口井某儲(chǔ)集層段的油氣聚集值，若該層段已經(jīng)進(jìn)行了試油工作，可直接利用試油結(jié)論進(jìn)行計(jì)算（A=AT）；如果未開展試油工作，則利用測井解釋結(jié)果進(jìn)行計(jì)算（A=AW）；若試油和測井解釋工作均未實(shí)施，才利用錄井顯示資料進(jìn)行計(jì)算（A=AL）。以羅58井沙四上亞段為例，說明油氣聚集值的計(jì)算過程。

羅58井位于沾化凹陷渤南洼陷西南部，鉆探目的是為了揭示羅58塊沙四上亞段的含油氣情況。該井沙四上亞段（2 562～2 584 m）共見錄井顯示7層，測井解釋8層，并根據(jù)測井解釋結(jié)果進(jìn)行試油3層（圖1）。由圖1可知，錄井顯示與測井解釋、試油的深度段并非完全重合，為了充分利用3種含油資料，對計(jì)算單元（含油層）進(jìn)行了重新劃分，共劃分出20個(gè)計(jì)算單元（圖1、表1）。根據(jù)各計(jì)算單元具有的含油資料情況，以及上述資料優(yōu)選規(guī)則，利用公式（1）可以計(jì)算出各單元的油氣聚集值（表1）。各單元油氣聚集值求和，即為沙四上亞段的油氣聚集值，為7.96。

圖1 羅58井沙四上亞段含油信息Fig.1 Es4oil-bearing information of well Luo58

表1 羅58井沙四上亞段油氣聚集值計(jì)算單元、資料情況與計(jì)算結(jié)果Table 1 Es4calculating units，data types and oil enrichment values of well Luo58

2 應(yīng)用實(shí)例分析

利用上述方法和步驟，通過計(jì)算程序編制與運(yùn)行，完成了沾化凹陷1 500余口探井古近系油氣聚集值的計(jì)算。為了揭示油氣在縱、橫向上的富集情況，對每口井的油氣聚集值進(jìn)行了分段計(jì)算（Ed、Es1、Es2、Es3s、Es3z、Es3x及Es4），并繪制了各層段油氣聚集等值線圖，為研究區(qū)下一步油氣勘探方向的選擇提供了依據(jù)。

2.1 油氣縱向分布與勘探方向

利用每口探井上述7個(gè)層段的計(jì)算數(shù)據(jù)，可以求和得到各層段總的油氣聚集值。從沾化凹陷7個(gè)層段油氣聚集值的分布情況來看（如圖2（a）），沙四段油氣最為富集，占整個(gè)古近系油氣聚集量的25.25%；其次為沙一和沙三下亞段，分別占18.67%和17.27%；再次為沙二段與沙三中，分別占12.24%和11.35%；東營組與沙三上亞段油氣富集程度較差，分別占8.42%和6.79%。這一結(jié)果與該區(qū)目前已探明油氣的分布情況存在較大差異，從沾化凹陷已探明儲(chǔ)量的層段分布來看（圖2（b）），目前探明儲(chǔ)量最多的層段為沙三中亞段，占整個(gè)古近系探明儲(chǔ)量的30.26%；其次為沙二段與沙三下亞段，分別占18.89%和15.09%，再次為沙一段、東營組和沙三上亞段，分別占11.48%、10.41%和9.45%；而沙四段探明儲(chǔ)量最少，僅占總探明儲(chǔ)量的4.42%。

圖2 沾化凹陷古近系油氣聚集值與儲(chǔ)量分布Fig.2 Oil enrichment value and reserve distributions in Palaeogene of Zhanhua sag

分析認(rèn)為，油氣聚集量與探明儲(chǔ)量分布的差異，主要與前期的認(rèn)識水平、勘探技術(shù)及勘探工作重點(diǎn)有關(guān)。研究區(qū)以往的研究主要集中沙三及其上部層段，對上部生（沙三下）儲(chǔ)（沙三中、沙三上和沙二段）蓋（沙一段）的認(rèn)識比較清楚［19-21］。上部儲(chǔ)層，特別是沙三中與沙二段一直是前期勘探的重點(diǎn)層系，所以探明的儲(chǔ)量較多。沙三下亞段是沾化凹陷主力烴源巖段，油氣聚集以滯留型非常規(guī)頁巖油為主，受認(rèn)識程度及定向鉆井、壓裂等技術(shù)的限制，一直未成為勘探的目的層段。已發(fā)現(xiàn)的4 000多萬t儲(chǔ)量，主要是受東營凹陷灘壩油藏啟發(fā)，鉆探發(fā)現(xiàn)的灘壩砂油藏（沙三下亞段上部）。沙四段由于埋藏較深，鉆探成本高，加上研究程度低、認(rèn)識薄弱，一直未開展大規(guī)?？碧?，探明儲(chǔ)量也最少。

從本次計(jì)算的油氣聚集情況來看，沙三下頁巖油氣、沙四段深層油氣應(yīng)是沾化凹陷下步勘探的重要方向，且其巨大的勘探潛力已經(jīng)在近幾年的勘探中初見端倪。例如，勝利油田從2011年開始關(guān)注沙三下頁巖油氣，并于當(dāng)年在渤南洼陷部署鉆探了渤頁平1井，該井在沙三下亞段水平鉆井超過1 km，試油日產(chǎn)最高達(dá)7.46 t，累計(jì)產(chǎn)油116 t［22］。此外，還以沙四下深層為目的層，部署鉆探了義184、義178、羅683等多口探井，均鉆遇油層，其中義178井2013年初試油日產(chǎn)5.57 m3、氣209 m3，累產(chǎn)原油289 m3。上述勘探成果顯示了沙三段泥頁巖油與深層沙四段的勘探前景。隨著頁巖油、深層油氣成藏規(guī)律認(rèn)識的提高，以及水平鉆探、分段壓裂等技術(shù)的進(jìn)步，沙三下泥頁巖與沙四段深層應(yīng)是沾化凹陷增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要層系。

2.2 油氣橫向分布與勘探部署

利用各探井的油氣富集值，繪制了上述7個(gè)層段的油氣富集等值線圖，明確了各層段的油氣分布情況。將油氣聚集等值線圖與已上報(bào)儲(chǔ)量區(qū)進(jìn)行對比，可以確定各層段油氣增儲(chǔ)區(qū)塊，為勘探部署提供依據(jù)。本文中以渤南洼陷沙四段為例進(jìn)行分析。

渤南洼陷位于沾化凹陷中西部，是沾化凹陷沙四段主要沉積區(qū)［23-24］，也是探井密度較大的地區(qū)。從該段油氣富集等值線圖（圖3）可以看出，該層段普遍具有油氣顯示，其中油氣富集高值區(qū)主要分布在北部深洼帶（義283—義178井區(qū)），呈現(xiàn)連片分布的特征，與目前的認(rèn)識一致［25］。目前，最大的探明區(qū)塊位于北部深洼帶南側(cè)（義176—渤深4塊，探明儲(chǔ)量3044.06萬t），其余探明區(qū)塊均較小、零星分布。從圖3可以看出，已上報(bào)探明儲(chǔ)量區(qū)均落在油氣聚集高值區(qū)內(nèi)，說明油氣聚集值能夠指示油氣富集情況，未上報(bào)儲(chǔ)量的油氣聚集高值區(qū)應(yīng)是沙四段下一步增儲(chǔ)的區(qū)塊。

在本次研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合成藏條件分析，勝利油田在北部深洼油氣富集區(qū)部署了義282、羅682等多口探井，均鉆遇油層，目前已在深洼帶北部義282塊上報(bào)控制儲(chǔ)量3306萬t。隨著評價(jià)井的部署鉆探，能很快實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量升級，形成洼陷帶油氣探明區(qū)的連片。此外，羅家鼻狀構(gòu)造帶的東西兩翼及邵家地區(qū)，均存在油氣聚集高值區(qū)，如西翼的羅14-墾7塊、羅53塊，東翼的羅37塊。其中羅37塊附近已有小塊探明，加強(qiáng)評價(jià)有望找到大規(guī)模油氣聚集。與北部深洼帶相比，南部緩坡帶的油氣富集區(qū)深度較淺，鉆探成本低、周期短，易于投產(chǎn)開發(fā)，也是沙四段理想的增儲(chǔ)區(qū)塊。

圖3 渤南洼陷沙四段油氣聚集等值線與探明儲(chǔ)量疊合圖Fig.3 Distribution of oil enrichment value and proved reserve of Es4in Bonan sub-sag

3 結(jié)束語

油氣分布情況是勘探區(qū)帶及鉆探目標(biāo)選擇的依據(jù)，錄井顯示、測井解釋與試油等生產(chǎn)資料包含了豐富的含油信息，通過對各資料可信度分析及含油信息的合理賦值，可以實(shí)現(xiàn)對預(yù)探區(qū)油氣分布與富集的定量描述，將該方法確定的油氣聚集情況與已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量分布對比，可以指導(dǎo)油氣勘探選區(qū)與增儲(chǔ)區(qū)塊優(yōu)選。

通過對沾化凹陷1500余口探井古近系油氣聚集值計(jì)算，并與已探明區(qū)塊的分布情況進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)沙四段油氣集聚值最高而探明程度低，應(yīng)是該區(qū)下一步勘探的重要方向；橫向上，渤南洼陷的北部深洼區(qū)（義283—義178一帶）油氣集聚值較高且連片分布，是最為現(xiàn)實(shí)的增儲(chǔ)區(qū)塊。

需要說明的是，油氣分布與富集情況是各油氣地質(zhì)要素與成藏過程合理配置的結(jié)果，本文中只是提供了利用生產(chǎn)資料定量描述油氣分布的方法，在依此進(jìn)行勘探方向及增儲(chǔ)區(qū)塊選擇時(shí)，還要與研究區(qū)成藏條件分析及成藏過程研究相結(jié)合。

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（編輯 徐會(huì)永）

A method for quantitatively describing oil-gas distribution and enrichment

CHENG Fuqi1，SONG Guoqi2，WANG Yongshi2，LIN Huixi2，JIN Qiang1，CUI Jianjian3
（1.School of Geosciences in China University of Petroleum，Qingdao 266580，China；2.Shengli Oilfield，SINOPEC，Dongying 257001，China；3.Shandong Polymer Bio-chemicals Limited Company，Dongying 257015，China）

In order to quantitatively describe oil-gas distribution and enrichment，a method for calculating enrichment value（EV）based on oil-bearing grade given by well logs，logging interpretations and well test data was established.The EVs of exploratory wells in Zhanhua sag were calculated and the distribution of oil and gas in paleogene was analyzed.According to the result，the robust EVs could be gained when higher credibility data is chosen preferentially.The EVs can be used to describe oil-gas distribution and enrichment and can guide to choose exploration district and drilling targets.According to the longitudinal distribution of the EVs，the fourth section of Shahejie Formation（Es4）in Zhanhua sag is the richest section in oil and gas.Horizontally，the richer area of oil and gas locates at deep area in north Bonan sub-sag（well Yi283-Yi178 area）.It is suggested that the Es4may be the most important exploration section，while the deep area in the north Bonan subsag may be the surest oil and gas reserve area.

oil-gas distribution；enrichment degree；quantitative description；Zhanhua sag

P 539.2

A

1673-5005（2016）01-0035-07 doi：10.3969/j.issn.1673-5005.2016.01.005

2015-08-11

國家重大專項(xiàng)（2011ZX05006-003）；中央高?；究蒲袑ｍ?xiàng)（15CX02003A）

程付啟（1978-），男，副教授，博士，研究方向?yàn)橛蜌獾刭|(zhì)與地球化學(xué)。E-mail：chengfq9804@163.com。

引用格式：程付啟，宋國奇，王永詩，等.一種定量描述油氣分布及富集程度的方法［J］.中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，40（1）：35-41.

CHENG Fuqi，SONG Guoqi，WANG Yongshi，et al.A method for quantitatively describing oil-gas distribution and enrichment［J］.Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2016，40（1）：35-41.