三级圈闭含油气概率和资源量表征方法探讨

闫相宾，李 军，杨 双

(中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

1 问题的提出

为适应不同油气勘探阶段生产部署需求，通常对圈闭进行三、四分级管理。其中把处于同一含油气区带、具相同类型和相似成藏条件的2个或2个以上的四级圈闭统称为1个三级圈闭;四级圈闭是指三级圈闭中的局部构造或小规模的岩性地层等非构造圈闭和复合圈闭，其具备独立封闭条件和单一压力系统。

一般油气预探目标的优选评价是以新区和老区“三新”领域的三级圈闭为着眼点，预探井部署确定通常是在三级圈闭中优先钻探其中含油气性相对较好、资源规模较大的四级圈闭。对四级圈闭评价优选方法、参数可以完全借鉴国内外通用勘探风险分析技术与评价流程及参数。三级圈闭的含油气概率和资源价值是决定其是否钻探的关键要素。三级圈闭相关评价参数(含油气概率、资源量、经济价值等)计算表征不能用各四级圈闭相关参数的算术加和表征，也不宜用至少有1个四级圈闭成功条件下的相关参数描述。前者代表了所有四级圈闭钻探均发现油气的场景，后者代表了所有四级圈闭同时钻探后至少有1个四级圈闭成功的场景，两者均与勘探实际不符。三级圈闭的预探往往是首选其中1个含油气概率和资源价值较大的四级圈闭率先钻探，首钻四级圈闭成功(即钻获工业油气流)可以显著提高其余四级圈闭的含油气概率，但不能确保其余四级圈闭一定成功;首钻四级圈闭失败，可能会降低或否定其余四级圈闭含油气性，但不代表其余四级圈闭一定不具备含油气性。

如何定量、准确评价表征三级圈闭在上述场景条件下的含油气概率与资源量等参数是长期悬而未决的技术难题。为此文章借鉴勘探目标风险分析技术[1－3］的思路、方法、参数和三级圈闭属性特征及钻探四级圈闭后的各种情形，提出其含油气概率、资源量、经济效益等相关评价参数计算方法。

2 三级圈闭评价表征

2.1 三级圈闭含义

油气预探井钻获工业油气流成功率的高低是油公司中长期持续稳定发展核心，也是降低勘探成本提高经济效益的根本所在。通常油气预探井的部署是以新区和老区“三新”领域的三级圈闭为着眼点。对三级圈闭评价分析和参数计算表征除考虑钻井部署所在的四级圈闭外，还需对三级圈闭整体进行相关评价表征。其中三、四级圈闭准确划分、描述、分类是基础，三级圈闭分类要便于不同地区、不同领域的目标开展地质对比和类比评价，一般按成因类型划分为3类:(1)三级构造圈闭，指在二级构造单元内，由时空上相关或纵向位置基本叠合的局部构造组成的具有统一构造背景、相同圈闭类型、相似成藏条件的圈闭群;(2)三级非构造圈闭，是指在二级构造单元内，区域位置相近、沉积体系或成因相同、成藏条件相似的岩性地层等非构造圈闭群;(3)三级复合圈闭，是指在二级构造单元内，由构造控制因素和岩性地层等非构造控制因素共同作用形成具有相似成藏条件的圈闭群。有以下3种情况:一是最深圈闭线范围内的所有局部圈闭总称，具有完整的三级圈闭基础数据;二是鼻状构造形态范围内的所有局部圈闭总称，具有完整的三级圈闭基础数据;三是位置相近成因相同的2个或2个以上圈闭，无统一的圈闭线相包容，或因各种原因不便单独命名的三级圈闭，纯属局部圈闭群体，按主控因素称为“构造群”、“断块群”、“岩性群”，无完整三级圈闭基础数据。

如渤海湾盆地东营凹陷丰18井沙三段的三级岩性圈闭(图1，2)，该圈闭是东营三角洲沙三砂组的砂体从西向东抬升尖灭在永安镇构造带，并被多条南倾断层切割，形成沿南北向展布的4个四级岩性圈闭。四级圈闭为同一东营三角洲前缘沉积体系，处于同一永安镇构造带，圈闭类型相同，成藏条件相似，东西两侧的永3井和辛斜151井已获油气发现，表明该三级圈闭勘探潜力较大。

2.2 三级圈闭评价方法与参数

2.2.1 三级圈闭评价思路

图1 渤海湾盆地东营凹陷丰18井沙三砂体顶面构造Fig.1 Structure map on top of Sha3 sandbody in well Feng18，Dongying Sag，Bohai Bay Basin

图2 渤海湾盆地东营凹陷辛斜151井－永3井北东向预测油藏剖面Fig.2 NE-trending reservoir prediction profile crossing wells Xinxie151 and Yong3 in Dongying Sag，Bohai Bay Basin

三级圈闭的评价和定量表征是以每个四级圈闭的含油气概率、资源量分布和经济价值等参数为基础，以勘探风险分析技术为手段对三级圈闭的含油气概率、资源量分布、经济价值等参数在一定假设条件下(即首钻四级圈闭具备成藏条件)进行描述表征。虽然三级圈闭油气钻探成功是指至少有1个四级圈闭钻获工业油气流的场景，但在实际油气勘探中针对三级圈闭上的预探井部署是在各四级圈闭含油气概率和资源价值评估的基础上[4－7］，优选其中1个资源价值较大的四级圈闭率先钻探评价，然后再依据钻探结果决定是否钻探评价其余四级圈闭，而非同时对所有四级圈闭展开钻探评价。如果首钻四级圈闭成功可以显著提高其余四级圈闭的含油气概率，增加钻探信心和发现油气成功机会，但并不能确保其余四级圈闭一定就会钻获工业油气流，因此三级圈闭资源量估算要在首钻四级圈闭资源量分布基础上，考虑其余四级圈闭资源量分布和钻探时的风险大小;反之，如果首钻四级圈闭失败，可能会降低或否定其余四级圈闭含油气性，但并不代表其余四级圈闭一定不具备含油气性。若经地质评价研究认为其余四级圈闭仍具备油气成藏条件，则需要重新落实评价该三级圈闭，重新落实的三级圈闭肯定不包含已完钻的失利四级圈闭，然后对重新落实的三级圈闭进行相关评价。

由此可见三级圈闭的含油气概率和资源量不是由每个四级圈闭的含油气概率和资源量通过蒙特卡洛模拟[8－9］求出的至少有1个四级圈闭钻获工业油气流时的含油气概率和资源量。若用至少有1个四级圈闭钻探成功条件下的含油气概率和资源量表示三级圈闭资源量，这种方法虽考虑了每个四级圈闭的风险和资源量概率分布，但其地质含义是同时对“所有四级圈闭”钻探评价前的含油气概率和资源量估算，实际钻探中不可能同时钻探评价三级圈闭中的所有四级圈闭，而是循序渐进逐个钻探评价。此外也不宜用所有四级圈闭资源量的算术加和表示三级圈闭的资源量，其地质含义是所有四级圈闭钻探均发现油气时的资源量，没有考虑每个四级圈闭的风险所在;三级圈闭的含油气概率同样不宜用所有四级圈闭含油气概率算术平均值表示，其不符合概率论。

2.2.2 三级圈闭含油气概率

三级圈闭是由一系列具有相似地质成因的四级圈闭组成。虽然四级圈闭的成藏条件相近，但由于其成藏主因子或子因子可能有别，造成其含油气概率的差异。对每个四级圈闭成藏的4个主因子(圈闭、储层、保存、油气充注)进行地质风险评价时，由于圈闭、储层、保存、油气充注4个主因子是其成藏中相互独立、缺一不可事件，因此用4个主因子同时发生的各自概率的乘积表示每个四级圈闭的含油气概率。用四项主因子的各控制参数或子因子表征四级圈闭的含油气概率时，各项主概率因子的参数若相互独立，用各参数概率乘积表示主因子的概率;若参数具有相关性，则用概率最低的参数概率表示主因子的概率。其次根据四级圈闭含油气概率和其资源价值大小确定首个部署预探井的四级圈闭，并用该四级圈闭的含油气概率表征三级圈闭的含油气概率大小。不能用所有四级圈闭含油气概率算术平均值表征三级圈闭含油气概率，其既不符合概率论原理也与油气钻探实际不符;同时亦不可用四级圈闭中至少有1个四级圈闭发现油气的概率表征三级圈闭含油气概率，因在实际预探井部署时往往是优选其中较好的四级圈闭首先钻探，不可能同时钻探评价所有的四级圈闭。三级圈闭含油气概率越大，地质风险越低。圈闭含油气概率通常小于以往该区预探井成功率。

例如东营凹陷丰18井沙三段的三级岩性圈闭，该圈闭由高品质的三维地震资料落实，主要勘探目的层有辛斜151井与永3井合成地震记录准确标定，正反演模型和地震剖面砂体反射特征吻合度90%，岩性圈闭相关图件精度符合规范要求，圈闭存在的主要地质风险是砂体尖灭线的准确度，圈闭概率赋值70%。该圈闭所在的民丰洼陷已发现多个油气藏，主力烃源岩是沙四上段与沙三中下段暗色泥岩，有机碳含量2.5% ～3.15%，油气生成运移与圈闭形成期匹配，油气充注概率90%。储层主要为沙三段的三角洲前缘相砂体及前三角洲滑塌浊积砂体，从辛斜151井钻探揭示并经反演预测圈闭处的储层单层厚度大，厚度大于10 m，储层孔隙度25%左右，渗透率(15～30)×10－3μm2，储层概率赋值80%。从圈闭目的层沙三段的砂组向东、北方向上倾尖灭，上倾方向对应的是永安镇三角洲前三角洲亚相的大套泥岩，砂岩形成有效封堵，有利于油气的保存，只是多条南倾东西向断层对不同四级圈闭保存有影响，由北向南的4个四级圈闭保存概率赋值分别为80%，60%，50%，50%。由4个主因子概率乘积求出四级圈闭含油气概率是40%，30%，25%，25%(表1)。四级圈闭共同地质风险因子是储层、充注。

2.2.3 三级圈闭资源量

对包含多个四级圈闭的三级圈闭只要有1个四级圈闭获得油气发现就表明该三级圈闭钻探成功，因此用每个四级圈闭资源量分布与其含油气概率求出的至少有1个四级圈闭发现油气的资源量分布表征三级圈闭资源量分布虽在理论上可行，但与实际油气勘探不符。因为“至少有1个四级圈闭钻探成功条件下的资源量”实质是指同时对三级圈闭中所有的四级圈闭开展钻探，并且至少有1个四级圈闭获得油气发现条件下三级圈闭的总资源量，在实际油气勘探生产中不可能同时对1个三级圈闭中的所有四级圈闭钻探评价，实际预探井部署往往是只优选1个四级圈闭首先钻探，其成功率也仅依赖于该首钻圈闭的地质成功率;其次用“至少有1个四级圈闭钻探成功条件下的资源量分布”表征三级圈闭资源是基于保守值进行勘探决策。虽有利于油气预探阶段的风险控制，但不适用于预探阶段圈闭的排队优选工作，尤其是如果1个三级圈闭中的个别四级圈闭的资源量规模很小，但含油气概率很高将直接导致三级圈闭的资源量大幅减少，甚至小于资源量较大的四级圈闭资源量，这明显和预探阶段圈闭排队优选工作的客观情况不符。

表1 渤海湾盆地东营凹陷丰18井沙三中段岩性圈闭含油气概率赋值Table 1 Oil-bearing probability assignment of lithologic trap of middle Sha3 sandbody in well Feng18，Dongying Sag，Bohai Bay Basin%

资源量分布三级圈闭的资源量表征应采用满足首钻四级圈闭具备油气发现条件下的三级圈闭资源量，该资源量的概率分布可以利用各四级圈闭的资源量分布和含油气概率为基础，以预先确定首钻的四级圈闭具备油气成藏条件为约束，利用蒙特卡洛模拟方法，求取各四级圈闭所有可能的成功组合对应的资源量概率分布。对于首钻四级圈闭钻前就认为一定失败或不具备油气成藏条件，则意味着油气资源量不存在或为零。因此三级圈闭的资源量不可用每个四级圈闭资源量算术相加结果来表征，其地质含义是指每个四级圈闭钻探同时发现油气情况，这种情况在三级圈闭预探前是概率非常小的事件;三级圈闭资源量也不一定大于最大四级圈闭的可采资源量，其大小取决于每个四级圈闭的含油气概率和可采资源量分布，尤其是首钻四级圈闭资源量和含油气概率大小。

用蒙特卡洛模拟方法计算出三级圈闭资源量分布精度与可信度取决于相关参数(含油面积、厚度、采收率等)的准确度和分布模型(对数正态分布、正态分布、三角分布、Beta分布等)的选择;圈闭资源量计算结果合理性检验从3方面考虑，一是计算参数分布模型合理性检验，二是计算参数的端值校验，三是圈闭资源量的P10/P90比值。

以丰18井三级圈闭为例(图1)，从圈闭成藏条件分析得知，各四级圈闭共同地质风险因子是储层和充注。其中丰18井岩性－1圈闭面积6 km2，闭合幅度为320 m，依据辛斜151、永3井等揭示油藏的相关参数和地震反演资料，该圈闭油层厚度P50=25 m，单储系数P50=13×104t/(km2·m)，相应资源量P50=1 177×104t;同样计算出丰18井岩性－2，－3，－4圈闭资源量(表2)。依据上述条件，采用基于蒙特卡洛模拟的三级圈闭资源量计算方法，求出丰18井资源量概率分布(图3)，资源量均值为1 457×104t。

2.2.4 三级圈闭税后净现值等

以三级圈闭可采资源量分布为基础，通过类比分析确定对应的勘探、开发投资和产能指标后用现金流方法计算评价圈闭的净现值、内部收益率、最小经济可采储量。影响其合理性的关键参数是单井初始日产、产量模式、油气价格。在相关参数计算过程中有2点需注意，一是三级圈闭的含油气面积为所有四级圈闭含油气面积叠合的包络面积，其准确性直接影响到开发井数确定;二是对三级圈闭中准备优先预探的四级圈闭同时做相应经济评价分析，其结果是确定钻探评价该三级圈闭重要依据之一。一般三级圈闭的经济评价既要考虑其本身效益，还必须评价预探井所在的四级圈闭经济效益。决定三级圈闭是否值得钻探评价的条件是三级圈闭的税后净现值大于零或者其税后净现值小于零，但准备钻探的四级圈闭税后净现值必须大于零。例如，通过经济评价计算得到丰18井三级岩性圈闭税后净现值47 931万元，内部收益率33.4%，最小商业可采资源量103×104t;丰18井岩性－1四级圈闭经济评价税后净现值30 272万元，内部收益率36.8%，最小商业可采资源量55×104t。表明丰18井圈闭值得预探评价。

表2 渤海湾盆地东营凹陷丰18井沙三中段岩性圈闭资源量计算参数Table 2 Parameters of lithologic trap reserves of middle Sha3 sandbody in well Feng18，Dongying Sag，Bohai Bay Basin

图3 渤海湾盆地东营凹陷丰18井沙三中段三级岩性圈闭资源量概率分布Fig.3 Probability distribution of third-order lithologic trap of middle Sha3 sandbody in well Feng18，Dongying Sag，Bohai Bay Basin

2.2.5 三级圈闭预期收益

是指三级圈闭的含油气概率乘钻探成功时的税后净现值减去其风险概率乘钻探成本。其中圈闭的含油气概率加圈闭风险概率等于1。如果三级圈闭预期收益大于零，表明此类目标钻探经济风险相对较小，若钻探众多此类目标尤其是超过100个肯定有经济效益，但不能保证每个目标钻探后都有经济效益;如果三级圈闭预期收益小于零，表明此类目标钻探经济风险相对较大，若钻探众多此类目标尤其是超过100个肯定无经济效益，但不是说每个目标钻探后都无经济效益。例如丰18井三级圈闭预期收益为10 353万元。

2.2.6 风险后的税后净现值

是指三级圈闭的含油气概率与其税后净现值乘积。表示在对不同圈闭进行优选排队时考虑风险和效益双重因素。

3 结语

(1)预探目标评价优选着眼点是三级圈闭，它是由一系列具有相似地质成因的四级圈闭组成。

(2)三级圈闭的含油气概率是首钻四级圈闭的含油气概率。不是所有四级圈闭含油气概率算术平均值或者所有四级圈闭中至少有1个四级圈闭发现油气概率。

(3)三级圈闭资源量用“首钻四级圈闭具备成藏条件下”的三级圈闭资源量进行表征。“首钻四级圈闭具备成藏条件下”三级圈闭资源量的大小与各四级圈闭的资源量和含油气概率、四级圈闭之间的地质相关性以及首钻四级圈闭的选择密切相关。

(4)三级圈闭的经济评价既要注重其相关经济指标计算分析，也要评价准备首钻的四级圈闭经济价值。

(5)三级圈闭是否值得钻探评价的条件是其税后净现值大于零或者其税后净现值虽小于零，但准备钻探的四级圈闭税后净现值必须大于零。

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