模糊综合评判在油气勘探多学科指标评价预测中的应用——以新疆柴窝堡凹陷为例

刘春梅，谭 青

(1.长江大学 文理学院，湖北 荆州 434020； 2.中国石化 江汉油田 荆州采油厂，湖北 荆州 434020)

模糊综合评判在油气勘探多学科指标评价预测中的应用
——以新疆柴窝堡凹陷为例

刘春梅1，谭 青2

(1.长江大学 文理学院，湖北 荆州 434020； 2.中国石化 江汉油田 荆州采油厂，湖北 荆州 434020)

应用多学科、多指标勘探数据和图形资料评价一个盆地或探区内的多个目标，优选有利含油气远景靶区，传统方法多是定性评估。以新疆柴窝堡凹陷为例，利用地震构造、化探、遥感、放射性γ能谱、土壤微磁等多学科、多指标资料，以局部构造、构造部位、烃微渗漏综合异常及油气属性等地质要素，采用模糊综合评判方法对多个目标进行量化评价，优选了其中较有利靶区。

多学科指标；模糊综合评价；油气勘探；柴窝堡凹陷；准噶尔盆地

许多盆地或探区在勘探历程中积累了大量的地质、物探、化探、遥感、钻井等地学资料。地理信息系统(GIS)技术在矿产资源勘查、开发等领域中的广泛应用[1-3]，为综合利用这些多学科数据和图形进行分类、比较、叠合、综合分析，进而为更精细研究油气聚集规律，评价预测新的勘探靶区创造了条件。以往对勘探方向和目标评价预测一般多采用传统的方法[4-6]。这些方法虽然有效，但系定性描述。尤其是在应用多学科、多指标进行综合评价时，由于学科彼此存在复杂的相关关系，要想完全精确地描述、评价它们与油气相关这个带有模糊性的目标，在客观实际上是不可能的。应用模糊数学综合评判(简称“模糊综合评判”)，以全新的比较简洁的量化方法来解决多学科、多指标评价多个勘探靶区的复杂问题，不失为一种合乎实际的处理方法。本文运用该方法对新疆柴窝堡凹陷靶区进行预测。

柴窝堡凹陷位于海西地槽褶皱带，系准噶尔盆地向东南延伸的部分。在地形上它夹持于博格达山及伊连哈比尔尕山之间，面积近3 000 km2，主体为达坂城次凹。次凹内构造线为近东西向，由北而南可划分为4个构造带：博格达山前冲断带、西疙瘩背斜带、中部柴杨断褶带、南部山前冲断带。在地史上柴窝堡在二叠纪、晚三叠世是生油凹陷区。区内发育有多套生储盖组合形式，二叠系是成熟的主力生油岩，上三叠统有低熟生油层[7-9]。

从20世纪50年代开始，我国地质和石油勘探部门先后在柴窝堡凹陷开展过重磁普查、石油地质调查和地震工作，后来又有勘探科研部门开展过遥感、地面化探、土壤微磁性、放射性γ能谱等多学科专业的勘探普查。该区先后部署过一些探井，取得过油气流或油气显示发现。它的勘探历程积累了较为丰富的多学科、多指标的测试数据和勘查图件。尽管如此，该区因复杂的石油地质条件仍处于持续勘查研究阶段。

丰富的地学资料无疑为应用模糊综合评判方法进行勘探靶区评价提供了条件。

1 综合评价预测的方法与要素

1.1多学科指标综合研究的方法

(1)在GIS平台上将多学科勘探资料(地震、遥感、化探、放射性γ能谱、土壤微磁等)成果图制成相同经纬度、相同比例尺底图。

(2)分类分析：利用或重新编制化探、放射性γ能谱、土壤微磁异常图，以及遥感地质解译图。

(3)叠合分析：地化分析的烃异常或蚀变异常与地球物理方法分析的放射性γ能谱、土壤微磁等异常进行叠合分析(因为这些异常都与因烃的微渗漏或土壤蚀变产生的理化异常有关)[10]。然后编绘出以重烃为主体的多项指标的烃综合异常图。

(4)地震构造与遥感环状构造对应分析。本区遥感环状构造与地震构造对应较好，故局部构造(评价目标)名称以地震构造为主(如只有遥感隐伏构造，则以遥感构造命名)。

(5)局部构造与烃综合异常对应分析。研究构造对烃异常的控制关系，以及油气运移、聚集的规律性。

由于专业较多，图件也很多，本文受篇幅所限，只着重讨论参与多学科指标评价的相关地质要素和模糊综合评判方法。

1.2参与评价的多源地学资料

(1)地震：局部构造14个，及主要的断裂构造规模、走向、控制作用等资料。

(2)遥感：环状构造17个，线状构造17条，烃蚀变遥感影象异常带3处。

(3)化探：甲烷(C1)异常23个，重烃(C2+)异常16个，蚀变碳酸盐(ΔC)异常16个，热释汞(Hg)异常11个，荧光光谱(F350)异常9个，甲烷碳同位素(δ13C1)样品分析数据30个。

(4)放射性γ能谱：U异常15个，ΔU 异常32个，Th异常5个，U+ Th异常31个。

(5)土壤微磁：磁化率(Kc)异常17个。

1.3靶区分析地质要素的确定

评价靶区的主要地质要素来自对探区的多源地学资料的分析。柴窝堡凹陷的烃微渗漏异常明显受断裂构造的控制。该区发现的14个局部构造也都与断裂构造有关，圈闭类型多为断鼻、断背斜、断块、逆牵引构造等。所以，油气不仅沿断裂运移，同时在运移过程中向相邻的上倾高部位构造进行聚集。这也就是在局部构造上部可能形成环状或半环状烃微渗漏异常的原因[11]。因此靶区评价的地质要素不仅是局部构造，还有其烃的综合异常信息。同时根据勘探的理论和实践，还应考虑局部构造所在凹陷的部位，以及分析烃异常的油气属性指标(δ13C1)，因为构造部位反映生油凹陷油气向构造运聚的有利条件[12]。δ13C1值则是判别烃微渗漏异常的成因，是深部成熟的油型热解气，或过成熟的煤型热解气、裂解气，还是未成熟的生物气[13-15]。

2 模糊综合评判模型

为了较客观、全面地评价本区的含油气远景，应用模糊综合评判方法[16-17]，对区内14个构造结合烃异常进行靶区定量评价。

2.1模糊综合评判对象和判据集的确定

参评靶区X是需要评判的对象全体，记为X={x1,x2,…,xj,…,xn}(n为参评靶区个数)。靶区包含了局部构造和烃综合异常两种重要信息，同时也考虑了构造所处部位及烃异常的油气属性(δ13C1)等信息。它们共同构成靶区评价的4个地质要素。这些要素构成判据集U，U={u1,u2,u3,u4}。

2.2构造评判矩阵R

R可以看作集合X到集合U的模糊关系，R∈(X×U)，为集合U的一个模糊集。其中rij称为单项地质因素评价，表示地质因素ui对参评异常区块xj的评价指标(rij∈[0,1])，可以理解为参评异常区块xj具备地质因素ui的程度，即xj对于因素ui的隶属度。因此参评区块的综合评判矩阵R为：

R=[rij]m×n,其中i=1,2,…,m；j=1,2,…,n(m=4，n=14)。

2.3评价指标rij决定原则

由于各地质因素主要表现为定性指标，由定性指标决策法，可以将各区块地质因素变化的程度分为a，b，c 3个等级，每个等级评定值从高到低分别为0.8,0.5,0.2。

(1)烃综合异常：由化探、微磁、γ能谱构成的综合异常，实质上反映了与油气有关的烃微渗漏异常或烃的蚀变现象的直接或间接指示的重要信息。本区综合异常分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。重烃异常较强，其他相伴生的多指标异常较全的评为Ⅰ级；重烃异常较小，其他多指标异常较全的评为Ⅱ级；重烃异常小，其他指标异常不全的评为Ⅲ级。如局部构造上部的烃综合异常具有Ⅰ、Ⅱ级规模，呈半环状分布，其评价赋予“a”级；综合异常在Ⅱ、Ⅲ级，异常形态为半环状，其评价赋予“b”级；Ⅲ级及以下综合异常，形态不佳，赋予“c”级。

(2)油气属性：甲烷碳同位素(δ13C1)是反映烃气成因的重要指标，能有效区分油型热解气、煤型热解气及生物气。因此根据化探样品碳同位素值，参考天然气标准，确定-55‰<δ13C1≤-35‰为“a”级，属油型热解气；δ13C1>-35‰为“b”级，属煤型热解气或裂解气；δ13C1≤-55‰为“c”级，属生物气。

(3)局部构造：局部构造评定值由可靠程度来确定。地震资料圈定并落实的圈闭构造为“a”级；可靠程度未定或圈闭情况不明的局部构造为“b”级；局部构造根据遥感环状影像异常认为的“隐伏构造”为“c”级。

(4)构造部位：构造部位的评价主要依据局部构造所处生油凹陷的位置，以及目的层的特征和埋藏深浅来确定。这是因为，我国陆相沉积盆地油气勘探的理论和实践证明，靠近生油凹陷的构造高部位一般是最有利的油气指向。同时对邻近生油凹陷和局部构造的断层性质及对油气保存的影响亦应有充分考虑。在本区，根据烃异常与构造的关系，北北东和北西向或多组方向构造的交会部位是油气运聚的有利地带，而东西向压性断层对烃运移起一定阻挡作用，靠近盐湖的北西向遥感断裂(可能在晚期构造活动中开口)对相邻构造油气保存可能有不利影响。在地化异常图中沿此断裂带出现带状强烃微渗漏异常亦可表明。因此在构造位置评价中，对邻近生油深洼的部位评为“a”级；对距离生油深洼较远，或虽然临近生油洼陷，但中间隔有压性断层带的评为“b”级；距离生油洼陷较远，且埋藏较浅的构造部位为“c”级。本区对靠近盐湖北西向断裂的构造在评价时需加慎重。

2.4确定评判函数

在靶区量化评价时，每个参评地质因素的贡献大小或所起的作用不同，因而赋予每一参评地质因素的权系数为A，则有因素重要程度模糊集A=(a1,a2,a3,a4)且∑ai=1(i=1,2,3,4)。烃综合异常、碳同位素和局部构造、构造部位的权系数是根据它们对靶区含油气远景评价贡献大小来确定。根据多年来综合地质、物化探、遥感找油气的经验，结合本区石油地质特征，可确定一组经验数据作为参评因素的权系数。烃综合异常权系数为0.3，油气属性为0.2，局部构造为0.3，构造部位为0.2。于是应用加权平均模型M(·,+)(乘积求和)，对各参评靶区进行评价，得到模糊综合评价集为B=A·R=(b1,b2,…,bj,…,bn)。靶区综合评价值bj的大小是其含油气性大小的综合反映，因此可根据综合评价值bj来判断区块的含油气远景。根据上述分析，应用“模糊综合评判法”对柴窝堡地区14个异常区块进行含油气远景的综合评价预测，结果如表1所示。

表1 新疆柴窝堡靶区综合评价

3 结论

(1)通过地质、物探、化探、遥感等多学科指标，以柴窝堡凹陷为例，对14个参评目标选用构造和烃异常等4项地质要素进行模糊综合评判，比较客观、全面地评价预测了区内构造靶区的含油气远景，有效地减少了单项指标人为定性评价的可能片面性。

(2)模糊综合评判获得的A级有利含油气远景靶区有3个：柴窝堡构造、山水地构造、西沟下寺构造。其中柴窝堡构造由勘探部门先后部署柴参1井、柴参1井侧1井、达1井都见有油气流发现[18]。在5个B级较有利含油气远景靶区中土墩子构造经钻探亦见有油气显示。

(3)在其他勘探盆地或探区广泛应用GIS技术开展多学科多指标评价、预测有利勘探远景区的研究中，模糊综合评判应不失为一种好的处理方法。笔者认为提高靶区评价效果与地质要素的选择及其可靠性有关。

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(编辑韩 彧)

Applicationoffuzzycomprehensiveevaluationinoil&gasexplorationwithmultidisciplinaryassessment&forecasting: A case study on Chaiwopu Sag in Xinjiang

Liu Chunmei1, Tan Qing2

(1.CollegeofArts&Science,YangtzeUniversity,Jingzhou,Hubei434020,China; 2.JingzhouOilProductionPlant,SINOPECJianghanOilfield,Jingzhou,Hubei434020,China)

Most of the traditional methods are qualitative assessments in optimized selection of the oil-gas potential exploration targets within one basin or exploration zone by applying the multidisciplinary and multi-index prospecting data and graphics. This paper, makes a case study on the Chaiwopu Sag in Xinjiang, by means of fuzzy comprehensive evaluation, utilizing multidisciplinary resources based on seismotectonics, geochemical exploration, remote sense, radioactiveγenergy spectrum, soil micromagnetics, meanwhile, integrating local structure, structure position, hydrocarbon microleakage composite anomalies, oil-gas properties information and other geological essential factors, to carry out quantitative assessment on the multi-target areas, from which some of significant targets are selected as the prospecting prospects.

multidisciplinary index; fuzzy comprehensive evaluation; oil-gas exploration; Chaiwopu Sag; Junggar Basin

1001-6112(2014)01-0106-04

10.11781/sysydz201401106

2012-12-30；

：2013-11-27。

刘春梅(1984—)，女，硕士，专任教师，从事运筹学与数理统计及数学地质、资源量评价研究。E-mail: 283424415@qq.com。

TE132.1

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