層次分析法預(yù)測致密油甜點區(qū)的可行性——以川中侏羅系大安寨段為例

楊 遠(yuǎn)，何幼斌，羅進雄

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層次分析法預(yù)測致密油甜點區(qū)的可行性——以川中侏羅系大安寨段為例

楊 遠(yuǎn)1，2，何幼斌1，2，羅進雄1，2

（1. 長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100；2. 非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心（長江大學(xué)））

川中侏羅系大安寨段為典型自生自儲致密油藏，儲層物性差，縱向裂縫較發(fā)育，單井產(chǎn)量受多因素綜合控制，無法用常規(guī)油藏勘探開發(fā)思維及已有行業(yè)評定標(biāo)準(zhǔn)進行分析。通過對川中侏羅系大安寨段進行研究，結(jié)合《SYT6943–2013致密油地質(zhì)評價方法》，運用層次分析法預(yù)測川中侏羅系大安寨段致密油甜點區(qū)，并和當(dāng)前掌握的地質(zhì)情況與開采情況對比。研究表明：使用層次分析法可將模糊定性的地質(zhì)結(jié)論量化為科學(xué)權(quán)重，有效解決了因地質(zhì)資料不足而造成的分析瓶頸，降低了勘探風(fēng)險；但致密油屬非常規(guī)油藏，與常規(guī)油藏差別大，評估時各參數(shù)并不是越高或者越低越好的線性關(guān)系，而是需要找出參數(shù)區(qū)間或者上下限；層次分析法需與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合運用才能提高運算精度。

川中侏羅系；大安寨段；甜點區(qū)；層次分析法

常規(guī)油氣甜點區(qū)預(yù)測主要依靠前期地質(zhì)勘探、錄井等諸多資料并在地質(zhì)認(rèn)識清楚的情況下進行，目前可運用成熟的商業(yè)軟件進行模擬。而致密油藏屬非常規(guī)領(lǐng)域，地質(zhì)規(guī)律性不強，理論認(rèn)識不清楚，暫無針對性較強的商業(yè)模擬軟件進行甜點區(qū)預(yù)測，在基礎(chǔ)資料有限的情況下更是無法開展工作。川中侏羅系大安寨段為典型自生自儲致密油藏，儲層物性差，縱向裂縫較發(fā)育，單井產(chǎn)量受多因素綜合控制，無法用常規(guī)油藏勘探開發(fā)思維及已有行業(yè)評定標(biāo)準(zhǔn)進行分析，只能根據(jù)經(jīng)驗樹立“裂縫找油、壓裂增產(chǎn)”大體方向，急需科學(xué)合理的甜點區(qū)預(yù)測分析辦法。國內(nèi)外對此方向研究主要集中在常規(guī)油氣田勘探開發(fā)軟件的衍生和精細(xì)油藏數(shù)值建模方面。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是一種把復(fù)雜問題分解化，并規(guī)整成為目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次的定性與定量相結(jié)合的綜合性評價方法，其優(yōu)點在于能充分運用已知資料，分批指出勘探方向，隨著資料不斷完善預(yù)測精度隨之提高，預(yù)測細(xì)節(jié)更多，可分析性更強。運用層次分析法預(yù)測致密油甜點區(qū)可將模糊定性的地質(zhì)結(jié)論量化為科學(xué)權(quán)重，有效解決了因地質(zhì)資料不足而造成的分析瓶頸，降低了勘探風(fēng)險。本文參照《SYT6943–2013致密油地質(zhì)評價方法》，以川中侏羅系大安寨段地質(zhì)資料為依據(jù)，分析論證了層次分析法運用在致密油甜點區(qū)預(yù)測上的可行性，為后續(xù)工作提供指引[1–4]。

1 致密油甜點區(qū)評價

致密油一般指儲集在覆壓基質(zhì)滲透率小于或等于0.1×10-3μm2的致密儲層中，具有源儲共生、圈閉界限不明顯、單井無自然產(chǎn)能或產(chǎn)能低下需后期改造等特征，與常規(guī)油藏區(qū)別迥異，但也有一定聯(lián)系。如在含油氣單元內(nèi)，油氣持續(xù)注入，空間有序分布，導(dǎo)致常規(guī)油藏與非常規(guī)油藏成因上關(guān)聯(lián)、空間上共生，形成較規(guī)律的“有序聚集”體系[5–7]。所以常規(guī)油氣烴源巖供給方向有非常規(guī)油氣分布，相反，非常規(guī)油氣外圍也許有常規(guī)油氣聚集。區(qū)位上講，盆地（坳陷或凹陷）局部構(gòu)造高點或邊緣發(fā)育常規(guī)巖性油藏和構(gòu)造油藏，有時也伴隨有重油、瀝青砂等非常規(guī)石油；盆地中心發(fā)育頁巖油；盆地中心或斜坡發(fā)育致密油[8–10]。

致密油甜點區(qū)即源儲共生的致密油發(fā)育區(qū)，是在當(dāng)前經(jīng)濟盈利評定下可優(yōu)先勘探開發(fā)的富集高產(chǎn)區(qū)[11–13]。廣義致密油“甜點區(qū)”評價包括：“地質(zhì)甜點區(qū)”、“工程甜點區(qū)”和“經(jīng)濟甜點區(qū)”3類（表1）。

表1 廣義致密油“甜點區(qū)”評價類別

2 研究區(qū)地質(zhì)特點及建模要素

川中侏羅系大安寨段為四川盆地主力挖潛層[14]，為典型的內(nèi)陸淡水湖相碎屑巖沉積，屬四川盆地“川中古隆中斜平緩構(gòu)造帶”及“川北古中凹陷低緩帶的東部”構(gòu)造。從1953年四川盆地開發(fā)至今，已發(fā)現(xiàn)高效油氣田公山廟、桂花、金華、中臺山、蓮池，并取得累計石油地質(zhì)儲量8 599.13×104t，其中石油探明儲量7 535.36×104t，預(yù)測儲量1 063.77×104t，探明可采儲量471.93×104t，預(yù)測可采儲量67.02×104t，儲層類型主要為孔隙–裂縫型或裂縫型。

根據(jù)當(dāng)前油田生產(chǎn)開采數(shù)據(jù)，將此段油井分為低產(chǎn)井（單井累產(chǎn)小于5 000 t）、中產(chǎn)井（單井累產(chǎn)5 000～10 000 t）和高產(chǎn)井（單井累產(chǎn)大于10 000 t）三類，通過統(tǒng)計分析可知：井位分布與平面展布上三類油井分布雜亂，規(guī)律不清。其中高與低交叉，構(gòu)造、儲層厚度、烴源巖厚度等單因素與單井累計產(chǎn)量相關(guān)性不明顯，所以無法用常規(guī)油藏勘探開發(fā)思維及已有行業(yè)評定標(biāo)準(zhǔn)進行分析。經(jīng)前人研究：大安寨段單井產(chǎn)量受多個因素綜合控制，其中裂縫發(fā)育程度控制尤為突出，高產(chǎn)井主要分布于裂縫系統(tǒng)發(fā)育地區(qū)[15–16]。針對此特點可以樹立“裂縫找油、壓裂增產(chǎn)”這一大體框架，但甜點區(qū)預(yù)測與有利區(qū)壓裂仍需數(shù)據(jù)建模分析與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合來充分論證，為下步勘探開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。

綜上所述，本文在致密油甜點區(qū)評價類別框架下，以《SYT6943–2013致密油地質(zhì)評價方法》為原則。結(jié)合川中侏羅系大安寨段實際，綜合考慮甜點區(qū)優(yōu)選指標(biāo)，簡化物理模型。建模要素如表2。

3 建模及分析步驟[17–19]

（1）確定問題，構(gòu)建物理模型并收集數(shù)據(jù)。本次建模分析基于有限地質(zhì)、開發(fā)數(shù)據(jù)，以預(yù)測甜點區(qū)為目的，指導(dǎo)下步勘探與開發(fā)方向。首先根據(jù)構(gòu)造位置和油田特性把川中侏羅系大安寨段油藏分為5個含油區(qū)塊（圖1）。然后選取建模要素并按照最高層（目標(biāo)層）、中間層（準(zhǔn)則層）、最低層（方案層）構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型（圖2）。

表2 建模要素選擇及描述

注：指在當(dāng)前情況下采出的總油氣資源量。

圖1 川中侏羅系大安寨段研究區(qū)

圖2 甜點區(qū)預(yù)測結(jié)構(gòu)模型

（2）兩兩比較打分，確定下層對上層的分?jǐn)?shù)引用數(shù)字1～9及其倒數(shù)作為標(biāo)度（表3）來定義判斷矩陣：

再依次進行層次合成計算與一次性檢驗：

式中，max為判斷矩陣的最大特征值。

根據(jù)判斷矩陣不同階數(shù)查表，得到平均隨機一致性指標(biāo)，當(dāng)<0.10時，認(rèn)為通過了一次性檢驗，否則應(yīng)作適當(dāng)修正。

（3）計算權(quán)重向量W，選用幾何平均法計算。其步驟為：①的元素按行相乘得一新向量；②將新向量的每個分量開次方；③將所得向量歸一化即為權(quán)重向量。甜點區(qū)預(yù)測各判斷矩陣如表4所示。

表3 判斷矩陣標(biāo)度定義

表4 甜點區(qū)判斷矩陣

以上各表一次性檢驗均通過。將不同方案各準(zhǔn)則要素的權(quán)重矩陣（表4）W與各準(zhǔn)則要素的相對權(quán)重矩陣（表5）W相乘，得到各方案層要素權(quán)重并排序（表6）。經(jīng)計算還能得到中間層要素權(quán)重并排序（表7）。

表5 各甜點分區(qū)判斷矩陣

表5 各甜點分區(qū)判斷矩陣（續(xù)）

表6 方案層權(quán)重排序

表7 中間層權(quán)重排序

經(jīng)以上運算分析，通過表6可得川中侏羅系大安寨段甜點區(qū)優(yōu)選排序為：區(qū)2>區(qū)1>區(qū)3>區(qū)5>區(qū)4。由此可知：區(qū)2（金華油田、桂花油田、蓮池油田）為最有利甜點區(qū)，其次為區(qū)1（中臺山油田、公山廟油田），再次為區(qū)3（龍女寺–南充構(gòu)造）、區(qū)5，區(qū)4最差。上述模擬結(jié)論與中國石油第四次油氣資源評價——川中侏羅系大安寨段實際開采情況相符，證明層次分析法可行。但區(qū)5內(nèi)有已探明儲量并開采的公山廟北大安寨油田，而模擬核算的優(yōu)選排序區(qū)3>區(qū)5，可見區(qū)3中龍女寺–南充構(gòu)造為下步勘探重點。區(qū)2（金華油田、桂花油田、蓮池油田），區(qū)1（中臺山油田、公山廟油田）為下步開采重點。

由中間層權(quán)重分析結(jié)果排序可知，川中侏羅系大安寨段甜點區(qū)預(yù)測6項地質(zhì)影響因素權(quán)重可分為3個梯隊。其中第一梯隊權(quán)重最大，有效反應(yīng)了工程條件及外部因素對建模的影響；第二梯隊權(quán)重次之，其中裂縫發(fā)育程度權(quán)重排名第4，說明裂縫是獲得高產(chǎn)的條件之一，更是工程改造的切入點。下步可針對性進行人工壓裂改造。

4 各要素敏感度分析

敏感度分析為分析當(dāng)前情況下系統(tǒng)（或模型狀態(tài)）對系統(tǒng)參數(shù)或周圍條件變化的敏感性[20]。烴源巖品質(zhì)敏感度分析中（圖3），各線形斜率小，各區(qū)塊均不敏感，說明烴源巖品質(zhì)對甜點區(qū)預(yù)測模型影響小，整個工區(qū)烴源巖品質(zhì)基本相似。儲層厚度敏感度分析中，區(qū)3線形斜率最大，最敏感，權(quán)重與儲層厚度成正比，證明區(qū)3儲層最厚且越厚產(chǎn)量越高；區(qū)2線形斜率次之，較敏感，權(quán)重與儲層厚度成反比。證明區(qū)2儲層厚度次之，但并不是越厚越好；區(qū)4斜率最小，最不敏感，儲層最薄，與產(chǎn)量無明顯線性關(guān)系。含油飽和度敏感度分析中，區(qū)5線形斜率最大，最敏感，權(quán)重與含油飽和度成正比，證明區(qū)5含油飽和度最高且與產(chǎn)量成正比；區(qū)4線形斜率最小，最不敏感，含油飽和度最小，權(quán)重與含油飽和度無明顯線性關(guān)系。

裂縫發(fā)育程度敏感度分析中，除區(qū)1、區(qū)5線形斜率較小、較敏感、裂縫較發(fā)育，其余區(qū)塊都較敏感，裂縫發(fā)育?？梢娏芽p發(fā)育程度控制較為突出。但致密油屬于非常規(guī)油藏，地下情況復(fù)雜，與常規(guī)油藏截然不同，故不對權(quán)重正反比關(guān)系分析。保存條件各線形斜率小，各區(qū)塊均不敏感，保存條件對甜點區(qū)預(yù)測模型影響小，整個工區(qū)保存條件基本相似。大小敏感度分析中，斜率敏感度排序為：區(qū)2>區(qū)1>區(qū)3>區(qū)5>區(qū)4，大小也應(yīng)依此排序。

圖3 敏感度分析線性關(guān)系

根據(jù)中國石油第四次油氣資源評價關(guān)于川中侏羅系大安寨段地質(zhì)資料及現(xiàn)場開采情況，得出模擬區(qū)各評價因素數(shù)據(jù)（表8）。通過表8數(shù)據(jù)與上述敏感度分析結(jié)論對比，除保存條件分析結(jié)果與實際油氣資源評價結(jié)果有一定偏差外，其余各分析項均與實際情況吻合，再次證明層次分析法對致密油甜點區(qū)預(yù)測科學(xué)可行。

表8 川中侏羅系大安寨段評價區(qū)地質(zhì)因素

5 結(jié)論

（1）根據(jù)致密油礦產(chǎn)資源特征，確定“甜點區(qū)”預(yù)測指標(biāo)為：烴源巖品質(zhì)、儲層厚度、含油飽和度、裂縫發(fā)育程度、保存條件、。

（2）通過層次分析法分析川中侏羅系大安寨段下步勘探重點為龍女寺–南充構(gòu)造，開采重點為金華油田、桂花油田、蓮池油田。

（3）利用層次分析法可將模糊定性的地質(zhì)結(jié)論量化為科學(xué)權(quán)重，解決了因地質(zhì)資料不足而造成的分析瓶頸，降低了勘探風(fēng)險。

（4）運用敏感度分析法還能對選定的評價指標(biāo)進行逐個論證，能在一定程度指導(dǎo)儲層改造工作，為開采和井下作業(yè)指明方向。

（5）致密油與常規(guī)油藏雖有較大區(qū)別，但具備“連續(xù)”聚集及近源分布等特征，“甜點區(qū)”控制要素多樣但最終也會形成較規(guī)律的“有序聚集”體系，所以可針對研究區(qū)情況進行預(yù)測，前期進行勘探地質(zhì)資料層次分析；中期進行產(chǎn)能與儲層改造的層次分析，后期進行地層壓力與注采關(guān)系等綜合資料分析。最后結(jié)合地質(zhì)與工程分析結(jié)果，動態(tài)建模，滾動勘探，逐步認(rèn)識致密油資源規(guī)律性，為以后工作奠定基礎(chǔ)。

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編輯：蒲洪果

1673–8217（2017）05–0101–06

TE13.16

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2017–03–10

楊遠(yuǎn)，1990年生，長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院2016級礦物學(xué)、巖石學(xué)、礦床學(xué)在讀碩士研究生，主要研究方向為油藏地質(zhì)。