楊 俊，沈忠民，王國建，寧麗榮

(1. 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室(成都理工大學(xué))，成都 610059；2. 中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126)

針對油氣化探方法及其影響因素[1-10]、異常識別[1, 11]、異常模式[12-14]以及異常成因[15-16]的研究較多，但是關(guān)于異常評價的研究相對較少[17]，特別是將化探指標和地質(zhì)要素相結(jié)合進行異常綜合評價的研究更少。然而，地表油氣化探異常的形成、分布與地質(zhì)要素密不可分，因此化探異常的評價不能脫離地質(zhì)特征。本文以渤海灣盆地濟陽坳陷惠民凹陷的臨南—錢官屯地區(qū)為例，將化探指標和地質(zhì)要素相結(jié)合，建立一種化探—地質(zhì)雙因素油氣化探異常綜合評價方法，具有較好的應(yīng)用效果。

1 地質(zhì)背景

圖1 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)地質(zhì)特征及井位分布 [18]夏口斷層以北為T6構(gòu)造圖，錢官屯地區(qū)為T8構(gòu)造圖。

臨南—錢官屯地區(qū)位于濟陽坳陷惠民凹陷西南部，惠民凹陷南坡的臨南洼陷是重要的生油洼陷，研究區(qū)位于臨南洼陷西南邊緣及斜坡部位(圖1)[18]。富有機質(zhì)的沙三段和沙四段成熟泥質(zhì)巖是臨南地區(qū)重要的烴源巖[19-20]，臨南和錢官屯地區(qū)原油同源[19]。沙四段、沙三上亞段、沙三中亞段、沙三下亞段、沙二段是主要的儲集層；沙三中—下亞段、沙一段—東營組、館陶組和明化鎮(zhèn)組沉積的泥巖是主要的區(qū)域蓋層[21]。油氣自臨南洼陷向南部斜坡運移[22]，斷層、不整合以及砂體組成疏導(dǎo)體系，因地層壓力偏低導(dǎo)致運移動力較弱，橫向運移距離有限[23-24]。運移條件，特別是斷裂對研究區(qū)內(nèi)油氣成藏有明顯控制作用，古近系東營組沉積時期斷裂活動比較強烈，例如夏口斷層，封閉性較差，斷裂主要起通道作用；新近系館陶組之后，斷裂活性逐漸減弱，次級斷裂以封堵油氣為主[25]。洼陷中心兩期成藏，為東營組和館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積期，以第二期為主；洼陷邊緣一期成藏，為館陶組—明化鎮(zhèn)組沉積期[26-27]。

2 異常提取

臨南—錢官屯地區(qū)精查化探面積為130 km2，采樣網(wǎng)度為500 m500 m，樣品類型有土壤碳酸鹽含量、酸解烴、游離烴、物理吸附烴和頂空輕烴，采樣物理點2 173個。最常用的單指標異常提取方法有濃度等值線法和趨勢面剩余值分析法。濃度等值線法采用的異常下限為一恒定值，適用于工區(qū)范圍小、屬于同一地質(zhì)背景和同一地貌的情況。然而，當工區(qū)范圍較大、覆蓋不同地質(zhì)背景或地貌單元時，異常下限并不是一恒定值，即背景不是一個平面而是曲面，此時采用趨勢面剩余值法提取異常。臨南—錢官屯研究區(qū)橫跨2類地質(zhì)背景，包括臨南洼陷和南部斜坡帶，所以研究采用趨勢面法。圈定單指標異常的一般原則是：(1)自然內(nèi)彎曲度好，構(gòu)成環(huán)的指標濃度異常有一種自然內(nèi)彎曲的趨勢并趨于閉合形態(tài)；(2)連續(xù)度高，表征了圍繞油氣藏烴類微滲漏的樣本概率高，可信度高；(3)高值帶寬度適中，高值帶寬度不宜太窄，而單點異常只作為圈環(huán)參考；(4)與已知區(qū)地質(zhì)、構(gòu)造背景結(jié)合圈環(huán)，圈環(huán)時充分考慮斷層的影響。

不同化探方法檢測的烴類，在土壤中賦存狀態(tài)有差異?？碧綄嵺`表明，游離烴甲烷(YC1)、頂空氣甲烷(DC1)、物理吸附烴甲烷(XC1)和酸解烴甲烷(SC1)剩余值異常與油田吻合較好(圖2)，為有效指標；土壤碳酸鹽含量剩余值異常與油田關(guān)系很差，在該地區(qū)為無效指標。YC1、DC1和XC1主要檢測的為近地表土壤孔隙中處于游離狀態(tài)的甲烷以及土壤礦物顆粒表面處于弱吸附狀態(tài)的甲烷，皆屬于活躍類指標，其中YC1和DC1以前者為主，XC1兼而有之。三者單指標異常分布比較相似，基本分布在以油田為中心的一定范圍，而在油氣藏頂部異常較弱(圖2a,b,c)。SC1主要檢測的是土壤顆粒內(nèi)吸留以及被礦物強吸附的甲烷，是地質(zhì)歷史時期長期累積的結(jié)果，屬于穩(wěn)定的化石類指標。SC1異常呈現(xiàn)一個大的環(huán)狀暈圍繞著臨南油田以及東南部的錢斜14井油藏和錢141井油藏，而在北部洼陷區(qū)、背景區(qū)和東南部油藏區(qū)(錢19井油藏、錢斜5井油藏和錢4井油藏)上方地表無明顯異常分布，與活躍類指標相比，SC1異常總體上有一定南偏(圖2d)。以有效指標YC1、DC1、XC1和SC1的單指標異常為基礎(chǔ)，將4個單異常圖進行疊合，獲得綜合異常和環(huán)形態(tài)較好異常分布圖(圖3)。

3 異常雙因素評價

3.1 化探評價

以往從化探角度評價異常，對異常所含指標個數(shù)和異常襯度重視比較多，而較少關(guān)注異常成因，從而未對真假異常進行深入研究。此次化探評價不僅關(guān)注指標貢獻率(與異常所含指標的重要程度和數(shù)量有關(guān))和異常襯度，更結(jié)合了異常熱成因概率，使得化探評價的結(jié)果更為可靠。

圖2 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)游離烴、頂空輕烴、物理吸附烴和酸解烴甲烷剩余值異常

3.1.1 異常指標總貢獻率(G)

圖3中綜合異?？梢允撬闹笜睡B合，也可以是三指標疊合和兩指標疊合；另外，圖3中保留了環(huán)形態(tài)較好的單指標異常。綜合異常和環(huán)形態(tài)較好的單指標異常所含化探指標見表1。

不同盆地/地區(qū)有效指標各異，有效指標中又分為主要指標和輔助指標。當有已知區(qū)作為參考時，可據(jù)單指標異常與已知油氣田符合程度確定主、輔指標；當無已知區(qū)作為參考時，可依據(jù)單指標異常分布形態(tài)和異常指標屬性確定。

通常含有主要指標的綜合異?？尚哦雀撸缓饕笜说木C合異?？尚判暂^差；其次，綜合異常含有的單指標個數(shù)越多，可信度越高。對于含有多個指標的綜合異常，可根據(jù)其包含的指標類型(主、輔)以及指標數(shù)量進行指標貢獻率評價。

圖3 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)綜合異常及環(huán)形態(tài)較好的單指標異常

異常序號123456789101112異常所含指標SYDXSYDYDXXYDYXDXSYXYDSDXYG/%1008565506530855035151535

注：S-酸解烴，Y-游離烴，D-頂空氣，X-物理吸附氣

活躍類指標中以YC1異常與已知油氣田吻合最好，DC1和XC1次之；SC1異常與已知油氣田吻合程度也較高。因此，可將YC1和SC1作為研究區(qū)化探異常分析的主要指標，DC1和XC1作為輔助指標，主、輔單指標貢獻率見表2。所以，圖3中綜合異常及環(huán)形態(tài)較好單指標異常指標總貢獻率見表1。

表2 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)綜合異常中主、輔指標貢獻率

單指標異常襯度通常用來反映單指標異常相對于背景的強度。但是，綜合異常包含多個單指標，而每個單指標在綜合異常內(nèi)的襯度(Ci)是不一樣的。某綜合異常內(nèi)第i個單指標的襯度Ci：

(1)

式中：I為異常內(nèi)第i個單指標的異常樣本平均值；A為研究區(qū)內(nèi)第i個單指標所有樣本平均值。

但是，綜合異常由多個單指標異常疊合而成，包含多個單指標異常的襯度，而綜合異常襯度應(yīng)該是反映綜合異常內(nèi)所有單指標異常相對于背景的強度。綜合異常平均襯度(Cavg)可反映綜合異常內(nèi)所有單指標異常相對于背景的強度。

(2)

式中：Cavg為某綜合異常平均襯度；Ci為某綜合異常內(nèi)第i個單指標的襯度，i=1，2，…n；n為某綜合異常內(nèi)所含單指標個數(shù)。

再將所有綜合異常平均襯度以及環(huán)形態(tài)較好的單指標異常襯度進行歸一化處理，獲得異常襯率C：

(3)

據(jù)此，可獲得圖3中綜合異常及環(huán)形態(tài)較好單指標異常的襯率(表3)。對于圖3中1～12號異常，并不是所含單指標個數(shù)越多，襯率就越高；反之，也不是襯率越高，異常所含單指標個數(shù)越多。所以，不能僅依據(jù)所含單指標個數(shù)或者襯率來判定綜合異常優(yōu)劣。

3.1.3 異常熱成因概率(R)

表3 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)綜合異常及環(huán)形態(tài)較好的單指標異常的襯率

近地表識別出的異常，是否為地下熱成因油氣藏中烴類微滲漏到地表而形成？JONES等建立了輕烴判別地下油氣屬性的圖版[28]，SECHMAN等研究波蘭東部某油氣區(qū)時，發(fā)現(xiàn)土壤輕烴(soil gas)能較好地反映地下油氣屬性[29]。頂空氣、物理吸附氣和游離氣3種都可用于屬性判別，由于臨南—錢官屯地區(qū)頂空氣烴類組分含量較低，重烴特別是異丁烷(iC4)和正丁烷(nC4)及其更重組分，大多數(shù)樣品未能檢測到；游離氣和物理吸附氣重烴檢出率更高，因游離氣為主要指標，因此選擇此方法進行油氣屬性研究。以1號綜合異常為例，異常點個數(shù)為19個，屬于一個族群，皆位于原油區(qū)或者原油區(qū)附近；僅有2個異常點明顯遠離原油區(qū)，不屬于地下原油中輕烴微滲漏到地表形成。因此，1號綜合異常原油熱成因概率為89.47%(圖4)。依次對圖3中綜合異常及環(huán)形態(tài)較好的單指標異常進行熱成因圖版判別，其熱成因概率見表4。

3.1.4 綜合異常化探評價概率(P)

圖4 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)1號綜合異常成因判別

異常編號123456789101112R/%89．4710081．8210010010010010010091．67100100

3.2 地質(zhì)評價

近地表化探主要是根據(jù)地表土壤中微弱的油氣信息預(yù)測油氣藏，就整個勘探而言，近地表化探預(yù)測油氣還需與地下地質(zhì)特征，特別是研究區(qū)油氣成藏的主控因素相結(jié)合。

油氣成藏包含眾多地質(zhì)因素，包括烴源巖、儲層、蓋層、圈閉、輸導(dǎo)體系和保存條件等。學(xué)者們研究認為，臨南—錢官屯地區(qū)輸導(dǎo)條件(特別是斷裂)和運移距離是成藏的主控因素[22-25]。因此，將斷裂(L)和運移距離(J)作為地質(zhì)評價的主要因素。區(qū)內(nèi)斷裂除了夏口斷裂為一級斷裂，是臨南洼陷和錢官屯斜坡的分界斷裂，其他斷裂為更次級的斷裂。根據(jù)斷裂級次，對斷裂進行賦值(表6)。實際生產(chǎn)表明，油氣從北部洼陷向南部斜坡運聚，隨著與北部臨南洼陷距離的增加，油氣井產(chǎn)量和油氣藏規(guī)模有減小趨勢。首先，根據(jù)“近水樓臺”原則，認為緊鄰夏口斷層的臨南洼陷內(nèi)圈閉捕獲油源最為有利，微滲漏方式以擴散為主，表明儲層和蓋層條件好；其次，從夏口斷層向南到錢斜14井南，距離臨南洼陷內(nèi)油源較近，微滲漏方式以擴散為主，表明儲層和蓋層條件較好；再次，從錢斜14井南到錢4井南，距離臨南洼陷內(nèi)油源較遠，微滲漏方式以滲透為主，表明儲層和蓋層條件較差；最后，錢4井以南地區(qū)，距離臨南洼陷內(nèi)油源最遠，微滲漏特征研究結(jié)果為背景區(qū)，表明臨南洼陷內(nèi)油源難以運抵[18]。為此，依據(jù)運移距離，結(jié)合斷裂分布對不同的成藏區(qū)進行賦值，夏口斷層以北的臨南洼陷內(nèi)圈閉捕獲原油的概率極高，為75%～100%，夏口斷層—錢斜14井南為50%～75%，錢斜14井南—錢4井南為25%～50%，錢4井以南幾乎不能獲得臨南洼陷內(nèi)油源，賦值為0～25%(圖3)。

表5 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)化探異常的化探評價概率

表6 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)斷層級次與重要性

3.3 雙因素評價

化探評價以近地表油氣地球化學(xué)指標為基礎(chǔ)，地質(zhì)評價以地下油氣地質(zhì)條件，特別是油氣成藏主控因素為基礎(chǔ)。以上化探評價和地質(zhì)評價分別對識別出的各個異常進行了打分排序。 若僅僅依據(jù)化探評價結(jié)果對異常進行排序，從優(yōu)到差順序為1，7,2,5,4,8,12,6,9,3,10和11號異常(表5)。目前已有油藏發(fā)現(xiàn)的3,4,8,9和10號異常排名靠后，而未有油藏發(fā)現(xiàn)的5和6號以及已停產(chǎn)的12號異常排名反而靠前，這一結(jié)果與實際勘探結(jié)果符合程度不高。

若將化探評價和地質(zhì)評價相結(jié)合，圖5展示了評價結(jié)果。

1,2,3和4號異常位于圖5中Ⅰ區(qū)，Ⅰ區(qū)地質(zhì)評價概率和化探評價概率皆大于60%，其中1號綜合異常對應(yīng)于主力產(chǎn)區(qū)夏52斷塊，2號綜合異常對應(yīng)于主力產(chǎn)區(qū)夏32斷塊，其雙因素評價得分最高，表明Ⅰ區(qū)內(nèi)的異常存藏概率高，且資源豐度較大。

6,7,8,9和10號異常位于圖5中Ⅱ區(qū)，Ⅱ區(qū)地質(zhì)評價概率和化探評價概率皆為40%～60%，其中7,8,9和10號異常發(fā)現(xiàn)油藏，但資源規(guī)模和產(chǎn)量都弱于Ⅰ區(qū)。6號異常內(nèi)目前未發(fā)現(xiàn)油氣，分析認為其可能缺少有效的圈閉條件。因此，Ⅱ區(qū)內(nèi)異常存藏概率中等，資源規(guī)模和產(chǎn)量都不如Ⅰ區(qū)。

5,6和12號異常位于圖5中Ⅲ區(qū)，Ⅲ區(qū)地質(zhì)評價概率和化探評價概率皆小于40%，其中5和6異常未發(fā)現(xiàn)油藏，12號異常曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)低產(chǎn)油藏，目前已經(jīng)停產(chǎn)。因此，Ⅲ區(qū)內(nèi)異常存藏概率低，勘探風(fēng)險大。

綜上可見，化探—地質(zhì)雙因素評價結(jié)果與實際勘探結(jié)果更加一致，比僅從化探角度評價優(yōu)選異常更加可靠。

表7 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)化探異常的地質(zhì)評價概率

圖5 濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)化探異常雙因素評價

4 結(jié)論

(1)濟陽坳陷惠民凹陷臨南—錢官屯地區(qū)近地表化探有效指標為YC1,DC1,XC1和SC1，其中YC1和SC1為主要指標，對油氣指示效果更好。

(2)不同化探方法提取的油氣信息，獲取的異常皆受到地下地質(zhì)條件的影響，因此,異常評價必須結(jié)合地質(zhì)條件,特別是主控因素。與僅依靠化探指標評價異常的結(jié)果相比，濟陽坳陷臨南—錢官屯地區(qū)化探指標與地質(zhì)條件耦合的雙因素評價異常結(jié)果與實際勘探結(jié)果吻合更高，表明建立的化探—地質(zhì)雙因素油氣化探異常評價技術(shù)具有一定可行性，雙因素評價的思路可為其他地區(qū)的化探異常評價提供借鑒。

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