大民屯凹陷构造油气藏有利分布区定量预测

李建华，宋兵，耿辉，庞雄奇

（1．中国石油大学（北京）盆地与油藏研究中心，北京 102249；2．中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；3.中国石油公司东方地球物理勘探有限公司研究院，河北 涿州 072750）

大民屯凹陷构造油气藏有利分布区定量预测

李建华1，2，宋兵1，2，耿辉3，庞雄奇1，2

（1．中国石油大学（北京）盆地与油藏研究中心，北京 102249；2．中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249；3.中国石油公司东方地球物理勘探有限公司研究院，河北 涿州 072750）

分析大民屯凹陷构造类油气藏地质特征、分布统计规律，发现：区域盖层（C）、沉积相（D）、古隆起（M）和烃源灶（S）是控制大民屯凹陷构造类油气藏形成和分布的4个功能要素。据此，提出了功能要素（T-CDMS）组合控油气分布模式，以及构造类油气藏有利分布区带的预测方法。4个功能要素，纵向上的有序组合控制构造油气藏的成藏层位，平面上的叠加复合决定构造油气藏的分布范围，地史过程中联合决定油气成藏的时间。通过各个功能要素的单因素控油气作用及定量表征方法的分析，得到单因素控藏概率，经加权平均，得到综合控藏概率指数（I），根据该指数的大小可预测构造油气藏分布有利区。应用功能要素组合控油气分布模式，预测了大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4构造油气藏最有利分布区12个，结果证明了其有效性和可行性。

构造油气藏；功能要素；成藏概率；大民屯凹陷

1 概况

大民屯凹陷位于辽河坳陷的东北部，面积约800 km2，具有优越的石油地质条件，为典型的“小而肥”含油凹陷，也是高蜡原油生产基地［1-2］。随着勘探程度的提高，大民屯凹陷进入高成熟勘探阶段，油气比较富集、相对整装、储量规模较大的构造油气藏，已完成基本钻探，需要探索新的勘探领域，同时也需要探索新的有效预测方法和技术，对剩下的“小、深、难”构造目标进行勘探。功能要素组合控油气分布模式是预测油气藏有利分布区带一种新的、有效的方法，在中国西部典型叠合盆地的应用中取得了良好效果［2-4］。文中从大民屯凹陷地质条件出发，分析了烃源灶（S）、古隆起（M）、有利沉积相（D）和区域盖层（C）4个功能要素的控油气作用，并建立了T-CDMS功能要素组合控油气分布模式及相应的定量表征方法，应用该模式对大民屯凹陷构造油气藏的有利分布区带进行了定量预测。

2 成藏功能要素分析与定量表征

功能要素是指控制着油气藏形成和分布，且能客观描述与定量表征的必不可缺的地质要素，可以用来研究构造油气藏的形成和分布。

2.1 烃源灶

烃源灶指某一地史时期或成藏期源岩层大量排运油气的范围［5-7］。大民屯凹陷主要发育 Es42，Es41，Es34三套烃源岩［8］。

烃源灶控油气成藏概率可以定量表征烃源灶的控油气作用。烃源灶控油气成藏概率受3个地质条件的控制，即：烃源灶排烃强度、油气成藏区到排烃中心的距离和油气成藏区到排烃边界的距离［9］。以这3个参数为基础，烃源灶控油气成藏概率公式为

式中：Fe为某一范围内烃源灶单因素影响下的成藏概率；L为标准化的油气成藏区至排烃中心的距离，无量纲；l为标准化的油气成藏区至排烃边界的距离（油气藏在排烃边界之外，为正值；反之为负值），无量纲；qe为烃源灶最大排烃强度，106t/km2。

2.2 古隆起

古隆起是指地质历史过程中的正向构造单元，是盆地油气运移的指向和聚集的场所之一，控制了油气藏的形成和分布范围。世界上大型油气田的形成和分布都与古隆起的背景有关［10-11］，构造油气藏一般发育在古隆起的顶部或上方［12-16］。

大民屯凹陷古隆起单因素控藏概率与油气藏至古隆起顶点距离的关系，可定量表征古隆起控藏概率。首先，恢复各个目的层在成藏期的顶面构造图，确定出古隆起的范围；然后，对古隆起进行归一化处理［17］；最后，通过统计古隆起不同地段已发现的油气藏数量或储量确定它们的控藏概率。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个油气藏，结果表明，分布油气藏个数最多的部位是坡顶和坡上。从储量上看，从坡顶到坡脚油气储量减少的速度非常快。根据上述统计关系，将油气藏个数分布频率转化为成藏概率，便可以拟合出古隆起不同部位的成藏概率分布公式为

式中：YM为古隆起单因素控制下的成藏概率；XM为构造油气藏距古隆起顶点的相对距离。

2.3 沉积相

沉积相是在一定条件下形成的、能够反映特定环境或过程的沉积产物［13］，油气聚集在高孔、高渗的沉积相发育区。大民屯凹陷主要发育湖泊相、浊积扇相、三角洲相、河道相、沼泽及洼地相、河道间相、扇三角洲相和冲积扇相。目前已发现的构造油气藏主要分布在河道相中，约占油气藏总数的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构造油气藏占10.8%。大民屯凹陷储层岩相以砂砾岩、砂岩和中细砂岩为主，储层的主要储集空间类型以残余原生粒间孔为主，其次为粒间溶孔、粒内溶孔、填隙物内微孔、构造裂缝等［14］，储层物性条件较好。

沉积相控油气作用的定量表征，采用赋予不同沉积相不同数值的方法［12］。依统计结果，建立了大民屯凹陷不同沉积相与成藏概率之间的定量关系（见表1）。

表1 大民屯凹陷沉积相控藏概率赋值

2.4 区域盖层

区域盖层对盆地或凹陷的油气运移和聚集具有重要作用，控制着油气藏在平面上的分布范围［15-16］。大民屯凹陷存在Es41和Es33两套区域性盖层，不仅在平面上控制了油气富集范围，而且在纵向上控制了油气富集的层位［3］。Es41区域盖层分布广泛，对沙四下部的砂岩油气藏和前古近系古潜山油气藏起到了重要的封盖作用，其封盖的油气藏占油气藏总数的50.8%。Es33区域盖层主要对Es33和Es34的油气藏具有封盖作用，所封盖的油气藏占油气藏总数的32.4%。

前人对盖层的封闭性进行了评价［17-23］。盖层厚度与毛细管封闭能力、压力封闭能力和浓度封闭能力之间均为正相关关系，可以反映盖层对油气的综合封闭能力［23］。根据大民屯凹陷区域盖层厚度与区域盖层下工业油气井累计日产油气量的关系［12］，建立了大民屯凹陷区域盖层厚度控藏概率的定量表征公式为

式中：Yc为区域盖层单因素影响下的控藏概率；Xc为区域盖层的厚度，m。

3 成藏功能要素组合与油气分布

构造油气藏的形成和分布受区域盖层（C）、有利沉积相（D）、古隆起（M）、烃源灶（S）4个功能要素的综合控制（见图1）。将这4个功能要素的综合控油气作用称为功能要素组合控油气分布模式（T-CDMS）。

图1 构造油气藏T-CDMS功能要素组合控油气分布模式

4个功能要素纵向有序组合决定着构造油气藏的成藏层位（见图1a）。4个功能要素自上而下依照C，D，M，S次序出现，最有利于构造油气藏的形成。最下面的烃源灶生成并排出油气后，油气在浮力作用下由低部位向高部位运移。古隆起的背景条件为油气自下而上运移并在高点聚集创造了条件，古隆起顶部既是位能最低的部位，也是油气向上运移汇聚的中心部位。古隆起周边发育各种高孔、高渗的沉积相，为油气自古隆起周边向顶部运移时形成油气藏创造了条件，聚集后的油气由于受到了上覆区域盖层的封盖作用而能够保存下来。事实上，上述4个功能要素在纵向上也有其他的组合形式，但不管哪一种都不如CDMS组合有利于油气成藏。例如，DSCM组合，区域盖层发育在烃源灶之下，不能对烃源岩生排出来的油气资源起保护作用，因此不利成藏；DMCS组合，油气生成后完全被区域性盖层分隔开了，无法运移进入到上部的古隆起背景下发育的储层或圈闭内成藏，也不利于形成构造油气藏。

4个功能要素平面叠加复合决定着构造油气藏的成藏范围（见图1b）。大民屯凹陷古近系已发现的构造油气藏统计表明：4个功能要素控藏范围叠合地区发现的油气藏数量最多，约占构造油气藏总数的76%；3个要素控藏范围叠合地区发现的油气藏数量次之，约占总数的24%；2个要素叠合和只有1个要素发育的地区目前没有发现构造油气藏。因此，4个要素叠合的区域是构造油气藏勘探的最有利区带。

4个功能要素在地质历史过程中同时作用决定着构造油气藏的成藏时间（见图1c）。4个功能要素在时间上的统一作用是油气藏形成的前提和关键。

为了表征T-CDMS的综合评价结果，提出用一个定量化的指数来表征功能要素组合控油气分布的概率大小。该指数由4个功能要素的单因素控藏概率值加权平均得到，其值介于0～1，见式（4）。依据I指数的相对大小，将构造油气藏成藏区分为最有利成藏区（1.00～0.75）、有利成藏区（0.75～0.50）和不利成藏区（0.50～0）。

式中：I为功能要素组合控油气分布模式综合评价指数；Xi为单一功能要素控藏概率；ai为权系数；i为功能要素序号，分别对应区域盖层、有利沉积相、古隆起和烃源灶。

4 应用

4.1 成藏期确定

应用T-CDMS功能要素组合控油气分布模式预测构造油气藏有利区分布，首先要确定油气成藏期。大民屯凹陷为晚期成藏，油气充注时间为沙三末期至东营早中期，约36.7～34.3 Ma［24］。

4.2 构造油气藏有利成藏区预测

确定了主成藏期之后，恢复了大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4三个目的层段的4个功能要素在主成藏期时的平面分布特征，研究了它们各自的控油气作用，评价了各自单独作用时的控藏范围和控藏概率。在此基础上，应用式（4）计算求取I指数（见表2），并绘制平面等值线图，进而预测目的层段的构造油气藏有利区分布。

表2 大民屯凹陷构造油气藏成藏概率

预测结果显示，Es33中部大范围的油气控藏概率大于0.50，是有利成藏区。最有利成藏区5个，分别位于沈12井—沈179井区、沈119井—沈34井—新沈60井区、胜15井区、沈241井区和静53井—安40井区。其中，沈119井—沈34井—新沈60井区和胜15井区目前尚无油气藏发现，是潜在有利勘探目标区。Es34有利成藏区带位于工区东部和南部，最有利成藏区3个，分别位于沈82井—前13井区、法602井区和静53井—静59井区；法602井区尚无油气藏发现，是潜在的有利勘探目标区。Es4最有利成藏区有4个，分别位于沈82井—前64—8井区、沈257井区、沈136井区和静57井—安40井区，沈136井区和静57井—安40井区尚无油气藏发现，是潜在有利勘探目标区。

4.3 T-CDMS模式定量预测的可靠性检验

古近系Es33，Es34和Es4目的层段T-CDMS的综合控藏概率指数（见表2）预测结果表明：大民屯凹陷古近系3个目的层段现今发现的构造油气藏89.7%分布在有利成藏区和最有利成藏区内；其中，近58.7%的油气藏分布在最有利成藏区，31.0%分布在有利成藏区，约10.3%分布在不利成藏区。T-CDMS功能要素组合控油气分布模式，定量预测构造油气藏分布有利区是可行和可靠的。

5 结论

1）T-CDMS功能要素组合控油气分布模式为定量预测构造油气藏有利分布区提供了一种理论和方法。4个功能要素复合区是构造油气藏形成和分布的最有利区域，各个功能要素控油气概率的时空分布决定着最终的构造油气藏分布概率。该模式在大民屯凹陷的应用结果证明了其有效性和可行性。

2）从理论上讲，构造油气藏的形成必须具备区域盖层、有利沉积相、古隆起和烃源灶4个功能要素，缺一不可。但是，由于地质条件的复杂性，依据单一要素确定的油气成藏范围并不是绝对的，而是在一定概率条件下得出的结论，因此，在考虑4个功能要素叠合成藏时也只能得出一个相对的结论。

3）应用T-CDMS功能要素组合控油气分布模式，对大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4三个目的层段的构造油气藏有利分布区进行了预测，取得了很好的效果。对于不同的含油气盆地（或凹陷），需要根据实际的地质情况建立相应的控藏概率公式。

志谢：本文撰写过程中，得到了辽河油田勘探开发研究院单俊峰总地质师、勘探研究院盆地勘探所北部室顾国忠主任的大力帮助，在此表示衷心感谢！

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（编辑杨会朋）

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

国家重点基础研究发展计划（973）项目“中国西部典型叠合盆地油气成藏机制与分布规律”（2006CB202308）

TE121.1

：A

1005-8907（2012）02-0137-05

2011-08-01；改回日期：2012-01-18。

李建华，男，1975年生，工程师，博士研究生，从事油气成藏机理与油气资源评价研究。E-mail：ljh9521018@sina.com。

李建华，宋兵，耿辉，等.大民屯凹陷构造油气藏有利分布区定量预测［J］.断块油气田，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.