泌陽(yáng)凹陷油氣勘探規(guī)劃指標(biāo)預(yù)測(cè)及方法研究

劉 鵬，李顯路，孫鳳華

（1.中國(guó)石化河南油田分公司勘探開發(fā)研究院，河南鄭州 450048；2.中國(guó)石化河南油田分公司油氣勘探管理部，河南南陽(yáng) 473132）

泌陽(yáng)凹陷位于南襄盆地東部，有效勘探面積為1 000 km2，沉積層系主要為新生界，其中，古近系核桃園組是凹陷內(nèi)主要的烴源巖和油氣勘探層系。目前凹陷內(nèi)已累計(jì)完鉆探井1 124 口，開發(fā)井3 912 口，累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量2.8×108t（油當(dāng)量）[1-2]，整體處于高勘探程度階段，隨勘探程度增加，勘探難度越來越大，因此開展泌陽(yáng)凹陷油氣勘探規(guī)劃指標(biāo)預(yù)測(cè)及方法研究，明確增儲(chǔ)潛力和重點(diǎn)勘探領(lǐng)域，對(duì)于中長(zhǎng)期規(guī)劃部署方案編制具有非常重要的指導(dǎo)意義。

1 資源潛力分析

1.1 數(shù)理擬合建模

對(duì)于生命總量有限的體系，例如石油資源，其整個(gè)生命過程隨時(shí)間的變化過程，正比于時(shí)間的n次方，即隨時(shí)間的負(fù)指數(shù)函數(shù)衰減[3]，從這一原理出發(fā)建立泌陽(yáng)凹陷翁氏模型：

式中：Q 為生命過程；t 為時(shí)間，a；n為0，1，2…正整數(shù)序列； yo為生命起始時(shí)刻，a；y 為生命過程時(shí)間，a。

1.2 資源量預(yù)測(cè)

利用泌陽(yáng)凹陷翁氏模型開展預(yù)測(cè)，預(yù)計(jì)最終探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量（相當(dāng)于資源量）5.2×108t。目前泌陽(yáng)凹陷已累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量2.8×108t（油當(dāng)量），處于高成熟勘探階段，但是剩余資源量高達(dá)2.4×108t，仍然具有較大的資源潛力。

2 儲(chǔ)量增長(zhǎng)趨勢(shì)預(yù)測(cè)

2.1 龔帕茲模型

在油氣勘探過程中，儲(chǔ)量增長(zhǎng)必然經(jīng)歷從初期的緩慢增長(zhǎng)到勘探中期的高速增長(zhǎng)，直到勘探后期逐漸遞減的發(fā)展演化過程[4]，按這種發(fā)展演化過程，利用數(shù)理擬合求取系數(shù)，建立泌陽(yáng)凹陷龔帕茲模型，并對(duì)五年期間的儲(chǔ)量變化進(jìn)行擬合預(yù)測(cè)：

式中：m 為累計(jì)探明儲(chǔ)量，104t；x為1，2…正整數(shù)序列。

將泌陽(yáng)凹陷每五年期間累計(jì)探明儲(chǔ)量作為一個(gè)整體來開展預(yù)測(cè)，則“十四五”期間預(yù)計(jì)可新增探明儲(chǔ)量 850×104t（圖 1）。

2.2 “帚狀”預(yù)測(cè)模型

研究發(fā)現(xiàn)，將泌陽(yáng)凹陷截至2019 年底已發(fā)現(xiàn)的油藏按儲(chǔ)量從大到小依次排出序號(hào)，繪制油藏規(guī)模序列曲線，呈現(xiàn)“帚狀”特征，因此，泌陽(yáng)凹陷適用于“帚狀”模型開展預(yù)測(cè)，其表達(dá)式如下：

圖1 泌陽(yáng)凹陷龔帕茲模型預(yù)測(cè)探明儲(chǔ)量

式中：N 為探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量，104t；N*為探明儲(chǔ)量數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換值；M 為油藏序號(hào)，取值為1、2、3…；M*為油藏序號(hào)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換值；a、b、c 為方程擬和系數(shù)。

方程擬合系數(shù)與盆地勘探程度、資源探明程度、截至預(yù)測(cè)年份前一年底累計(jì)油藏個(gè)數(shù)變化密切相關(guān)[5]。通過以往實(shí)際勘探開發(fā)數(shù)據(jù)，分別建立a、b、c 與勘探程度、探明程度、累計(jì)油藏個(gè)數(shù)的多元回歸方程，即泌陽(yáng)凹陷探明儲(chǔ)量增長(zhǎng)“帚狀”預(yù)測(cè)模型。根據(jù)河南油田“十四五”期間油氣勘探規(guī)劃部署工作量安排，在年均探井7 口的前提下，預(yù)測(cè)泌陽(yáng)凹陷“十四五”期間年新增探明儲(chǔ)量為 63.0×104～311.6×104t?！笆奈濉逼陂g曲線形態(tài)收緊，儲(chǔ)量增速變緩，勘探難度越來愈大，整體上“十四五”期間累計(jì)新增探明儲(chǔ)量為790.0×104～850.0×104t（圖 2）。

圖2 泌陽(yáng)凹陷“帚狀”模型預(yù)測(cè)探明儲(chǔ)量增長(zhǎng)趨勢(shì)

3 區(qū)帶增儲(chǔ)潛力評(píng)價(jià)

3.1 定量評(píng)價(jià)模型研究

從目前研究認(rèn)識(shí)來看，泌陽(yáng)凹陷處于高勘探程度階段，井筒資料極為豐富，能夠?yàn)槟Ｐ痛罱ㄌ峁┐罅康幕A(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，可作為此次研究的基礎(chǔ)。參照人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法原理，可以將勘探潛力作為輸出單元，井筒資料作為輸入單元，試油資料、測(cè)井資料以及錄井資料作為主神經(jīng)元，主神經(jīng)元所包含的試油結(jié)論、測(cè)井解釋結(jié)論、錄井顯示結(jié)論作為次神經(jīng)元，只需求取不同主、次神經(jīng)元的權(quán)重，便可以完成相應(yīng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的搭建，即區(qū)帶定量評(píng)價(jià)模型。

3.2 權(quán)重計(jì)算及建模

區(qū)帶勘探潛力單從資源量升級(jí)角度出發(fā)也可稱之為遠(yuǎn)景資源量轉(zhuǎn)化為探明儲(chǔ)量的期望值，因此基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的反饋系統(tǒng)[6-8]，可以通過主、次神經(jīng)元在已上交探明儲(chǔ)量中所占的比重來確定其在勘探潛力評(píng)價(jià)過程中應(yīng)有的權(quán)重。

此次研究收集試油資料390 井次，其中與已上交探明儲(chǔ)量相關(guān)的探井?dāng)?shù)共計(jì)296 井次，那么試油資料中與已上交探明儲(chǔ)量相關(guān)的資料比重應(yīng)是 296與390 的比值，即0.76，以此類推，可以求出與已上交探明儲(chǔ)量相關(guān)的測(cè)井資料比重和錄井資料比重分別為0.67、0.48，歸一化處理后計(jì)算出試油資料、測(cè)井資料、錄井資料三項(xiàng)主神經(jīng)元的權(quán)重分別為0.40、0.35、0.25。同理，主神經(jīng)元試油資料包含的油層、低產(chǎn)油層、油水同層、含油水層四項(xiàng)次神經(jīng)元的權(quán)重分別為0.50、0.30、0.15、0.05，主神經(jīng)元測(cè)井資料包含的油層、差油層、油水同層、含油水層四項(xiàng)次神經(jīng)元權(quán)重分別為0.40、0.25、0.20、0.15，主神經(jīng)元錄井資料包含的油浸、油斑、油跡、熒光四項(xiàng)次神經(jīng)元權(quán)重分別為0.40、0.30、0.20、0.10。橫向上引入主神經(jīng)元和次神經(jīng)元權(quán)重計(jì)算結(jié)論，縱向引入評(píng)價(jià)對(duì)象，便構(gòu)成泌陽(yáng)凹陷區(qū)帶勘探潛力定量評(píng)價(jià)模型（表1）。

表1 泌陽(yáng)凹陷區(qū)帶勘探潛力定量評(píng)價(jià)模型

3.3 勘探潛力定量評(píng)價(jià)

3.3.1 計(jì)算方法及原理

選取次神經(jīng)元所對(duì)應(yīng)井?dāng)?shù)與主神經(jīng)元總井?dāng)?shù)的比值作為次神經(jīng)元取值。以 A 區(qū)帶為例，具有錄井資料的100 口井中具油浸顯示的為20 口，那么其次神經(jīng)元油浸的取值為 0.20，同理可計(jì)算出油斑、油跡、熒光等次神經(jīng)元的取值分別為0.22、0.28、0.30，再分別與其相應(yīng)的權(quán)重相乘，并把乘積相加，便可得出對(duì)應(yīng)的錄井資料主神經(jīng)元取值，即 0.20×0.40+0.22×0.30+0.28×0.20+0.30×0.10=0.232 0，同理可計(jì)算出測(cè)井資料、試油資料所對(duì)應(yīng)的主神經(jīng)元取值分別為0.240 5、0.192 5，然后把主神經(jīng)元取值與主神經(jīng)元權(quán)重的乘積相加，便可以得出對(duì)應(yīng)區(qū)帶的勘探潛力值，則 A 區(qū)帶的勘探潛力值為 0.232 0×0.25+0.240 5×0.35+0.192 5×0.40=0.219 0（表 2）。

表2 A 區(qū)帶定量評(píng)價(jià)模型計(jì)算示意表

3.3.2 實(shí)際應(yīng)用

本文按照聚油單元?jiǎng)澐謽?biāo)準(zhǔn)將泌陽(yáng)凹陷劃分為雙河-趙凹-安棚油藏組合體、古城油藏組合體、井樓油藏組合體、付灣油藏組合體、王集-新莊油藏組合體、下二門油藏組合體、大吳莊油藏組合體等7 個(gè)區(qū)帶開展評(píng)價(jià)，并利用潛力評(píng)價(jià)模型和計(jì)算方法，完成其各層系以及整體勘探潛力評(píng)價(jià)優(yōu)選（表3）。綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，雙河-趙凹-安棚、下二門以及王集-新莊油藏組合體為泌陽(yáng)凹陷“十四五”期間油氣勘探規(guī)劃重點(diǎn)增儲(chǔ)區(qū)帶。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）依據(jù)數(shù)理擬合建模能夠?qū)τ诳傎Y源量、儲(chǔ)量增長(zhǎng)趨勢(shì)等中長(zhǎng)期規(guī)劃指標(biāo)開展預(yù)測(cè)，但油氣勘探是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要辯證對(duì)待預(yù)測(cè)結(jié)果。

（2）翁氏模型對(duì)于泌陽(yáng)凹陷開展資源量預(yù)測(cè)具有適應(yīng)性，預(yù)計(jì)泌陽(yáng)凹陷最終探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量（相當(dāng)于資源量）5.2×108t。目前累計(jì)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量2.8×108t（油當(dāng)量），剩余資源量可達(dá)2.4×108t，仍具有較大資源潛力。

表3 泌陽(yáng)凹陷區(qū)帶勘探潛力綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

（3）泌陽(yáng)凹陷“十四五”期間預(yù)計(jì)年新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量為63.0×104～ 311.6×104t，儲(chǔ)量增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩，油藏規(guī)模變小，勘探難度越來愈大，整體上“十四五”期間累計(jì)新增探明儲(chǔ)量為 790.0×104～850.0×104t。

（4）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法建立的區(qū)帶勘探潛力定量評(píng)價(jià)模型能夠量化表征從井筒資料到勘探潛力的相關(guān)性，通過開展泌陽(yáng)凹陷實(shí)際應(yīng)用認(rèn)為，雙河-趙凹-安棚、下二門以及王集-新莊油藏組合體為泌陽(yáng)凹陷“十四五”期間油氣勘探規(guī)劃重點(diǎn)增儲(chǔ)區(qū)帶。