圈闭含油气概率赋值标准及其在塔里木盆地的应用

李 娜,闫相宾,蔡利学

(中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083)



圈闭含油气概率赋值标准及其在塔里木盆地的应用

李 娜,闫相宾,蔡利学

(中国石化 石油勘探开发研究院，北京 100083)

圈闭含油气概率赋值标准是圈闭含油气性量化评价的基础，是勘探风险分析的重要内容。从圈闭成藏的地质过程出发，鉴于圈闭、充注、储集和保存4项成藏条件相互独立、缺一不可，因此采用这4项成藏条件作为主因子，并用其各自概率的乘积表示圈闭的含油气概率。对于纵向上由多个目的层组成的圈闭，其含油气概率是指至少有一个层圈闭发现油气的概率。在不同类型油气藏成藏主控因素及不同地区风险关键因素分析的基础上，进一步细化4项主因子，分别提出了存在和有效两类子因子。根据木桶短板效应原理，提出若各子因子关键参数独立，则其关键参数发生概率相乘即为圈闭含油气概率；若子因子关键参数相关，则取风险最大者与其他子因子概率相乘表示圈闭的含油气概率。同时，根据资料的相关程度、丰富程度、控制程度和质量评价，建立了概率赋值原则以及4项主因子及其子因子概率赋值标准，并将含油气概率分为5级。圈闭的含油气概率越大，地质风险越低；反之亦然。该方法在塔里木盆地实际应用，取得较好效果。

概率因子；参数赋值；含油气概率；圈闭评价；塔里木盆地

圈闭含油气性评价是勘探风险评估的重要内容。自20世纪90年代以来，勘探风险分析技术已成为国际油公司勘探目标评价、优选、决策的实用技术方法，其核心是用风险概率法定量表征圈闭评价的含油气性及资源价值等参数。圈闭含油气概率是指在油气有利区带内，预测圈闭钻探发现油气的地质可能性。通常圈闭的含油气概率越高，圈闭的地质风险越小；反之亦然。对于纵向上由多个目的层组成的圈闭，其含油气概率是指至少有一层发现油气的概率。由于圈闭含油气概率计算是圈闭油气资源量估算与经济评价的基础，因此含油气概率客观准确表征和量化评价至关重要，并影响预探部署决策[1]。

尽管不同油公司考虑的风险因素与参数侧重点有所不同，但基本上均采用油气成藏要素概率乘积表征圈闭的含油气概率，而且形成了相应的评价参数体系(表1)。但对圈闭含油气评价的主因子和子因子参数体系概率赋值，没有建立起量化赋值标准，而且没有科学区别子因子参数体系中不相关与相关条件下的主因子概率求取的方法与差异。个别油公司采用赋予概率子因子不同权重，并通过权重加和得到主因子概率，明显与概率论不符。另外，国内大部分油公司目前仍采用对圈闭的“生、储、盖、圈、运、保”成藏要素进行“好、中、差”定性分析或打分评价，未能实现用统一风险准则和方法处理表征圈闭成藏要素的风险和不确定性,进而影响在统一平台上对不同地区、不同领域圈闭的含油气性与资源价值的评价优选决策[2]。

因此，本文在不同类型油气藏成藏主控因素及不同地区风险关键因素分析的基础上，进一步细化了圈闭、充注、储集和保存4项主因子，分别提出了两类子因子，即存在子因子和有效子因子。并根据木桶短板效应原理提出：若子因子关键参数独立，则其概率相乘为圈闭含油气概率；若子因子参数相关，则取风险最大者与其他子因子概率相乘表示圈闭的含油气概率。同时，根据资料置信程度，建立了赋值原则和标准，使含油气评价更注重地质风险分析以及其结果更客观合理。该方法在塔里木盆地实际应用，取得较好效果。

1 含油气概率表征及参数体系

1.1 含油气概率表征

根据油气成藏系统理论，认识和分析油气生成、运移、聚集和保存的成藏动态过程，尽管不同地区的地质特征不同，但对于有利区带内的有效圈闭，如想钻探获得工业油气流，必须同时具备圈闭形成、储层沉积、油气充注和后期保存4个成藏条件。此4项条件互相独立、缺一不可，并且要保证其有效性，即相关条件务必满足其评价下限值。根据概率论原理，相互独立事件同时发生的概率等于每一事件单独发生概率的乘积(乘法定理)。通过对圈闭4项成藏条件的地质分析和概率赋值，可以定量评价圈闭的含油气性[2-3]。圈闭的含油气概率表征为：

(3)

1.2 多层圈闭含油气概率表征

在许多有利区带内，通常圈闭包含多个目的层。这些目的层的成藏要素可能是互相独立的，也可能在成藏过程中某些成藏条件是相关的。一个圈闭中地质因素的相关性是普遍存在的，尤其是烃类的充注和圈闭因素。因此在计算多目的层圈闭的含油气概率时，首先要判断各层之间的相关性(有无共同地质风险或是否有共享的概率因子)[3-4]。

表1 不同油公司圈闭含油气概率评价参数体系及表征方法

注：Pg为圈闭含油气概率；Pi为各因子存在概率；Pi j为各子因子存在概率；Qi j为各子因子权重。

图1 包含不同层圈闭的圈闭A示意图Fig.1 Schematic diagram showing trap A containing several different target reservoirs

多层圈闭的含油气概率用至少一层发现油气的概率来表征。若各层圈闭相互独立，则计算公式如下：

(4)

若各层圈闭之间具有相关性，即有共享的风险概率因子，则其含油气概率表征如下：

(5)

例如圈闭A(图1)有两个层圈闭A-1和A-2。经地质分析认为，油气充注和圈闭是这两个层圈闭成藏的共同地质风险,即该圈闭的充注概率和圈闭概率具有相关风险，且各层的概率主因子赋值如表2，则圈闭A的含油气概率计算过程如下：

(6)

A-1层圈闭独立因子的成功概率为：

(7)

(8)

A-2层圈闭独立因子的成功概率为：

(9)

(10)

则圈闭A的含油气概率为：

=0.48(1-0.44×0.70)

≈0.33

(11)

1.3 含油气概率参数体系

按照评价参数体系设计的科学性、系统性、可操作性及层次性要求，结合影响圈闭成藏“生、储、盖、圈、运、保”六大要素的关键参数，从油气成藏的过程出发，将圈闭含油气评价分解为圈闭、充注、储层和保存4项主因子。可以看出，每个成藏条件主因子均由存在和有效两个必要因素构成(表3)。

因此，把4项主因子分解成存在和有效两类子因子。8项子因子所包含的关键地质参数见表3，其中有效子因子关键参数要求大于资源评价下限值。

根据木桶短板效应原理，通过子因子概率计算主因子概率时，若子因子参数各自独立，采用各参数概率乘积表示主因子的概率，例如充注概率必须是其3个子因子中的有效烃源岩、有效运移、时空配置的概率乘积；若子因子参数具有相关性，则用其中参数概率最低的概率值表示主因子或子因子的概率，例如圈闭存在概率中的资料品质及控制程度参数和井-震关系匹配性、正反演模型吻合度以及圈闭相关图件的精度有极大相关性，对圈闭存在子因子概率赋值必须用最小的参数概率值表示。对包含多个目的层的圈闭含油气概率，用至少有一层发现油气的概率表述。随着圈闭勘探目的层增加，圈闭的含油气概率会随之增大,计算时需考虑其不同目的层之间的相关性，即各目的层有无成藏条件共同地质风险。

表2 圈闭A各层圈闭概率因子

表3 圈闭含油气概率评价参数体系

可见，评价参数的选择将影响圈闭风险预测的可靠程度。子因子的关键参数在圈闭评价中有较大不确定性，不同地区、不同类型的圈闭又有所不同。子因子参数层体系的构建是圈闭含油气性评价的基础和重点，也是不同油公司勘探风险分析的难点与核心。本文所建立的圈闭含油气概率评价是一个基于4项主因子、8项子因子及其参数体系的一个递级层次的三级系统，真正实现了用统一风险分析处理准则对不同地区圈闭含油气性进行定量评估。

2 含油气概率赋值标准

2.1 含油气概率赋值原则

成藏条件主因子和子因子发生的概率，取决于各地质成藏条件中主要因素是否存在以及对其有效性的判断。这种判断是基于资料控制程度上的主观认识，资料越丰富，质量越好，证据越直接，可信度越高，预测越客观。因此，资料的的相关程度、丰富程度、控制程度和质量评价就是资料置信程度评价，决定了含油气概率赋值原则。

由于勘探对象和勘探程度的不同，获得资料的置信程度也有差异，已有资料对各成藏条件主因子和子因子的证实程度就不同，从而影响对成藏条件主因子和子因子发生概率的预测。预探圈闭附近若已有油气田发现或油气显示，则说明预探圈闭所在区带具备油气成藏条件，证实该圈闭烃源条件有利；若过预探圈闭的二维地震测网密度大或为三维地震控制，资料品质又好，解释对比合理，又有钻井控制，则说明圈闭可靠，圈闭要素准确。因此，资料置信程度在地质风险分析和含油气概率赋值中起着重要的作用[5]。

根据对成藏条件的认识程度和资料的丰富程度，将概率赋值划分为5个区间，总的赋值原则如下：①有充足的地质资料证实某条件很可能存在且有效，赋值范围[0.8，1]；②有一定的地质资料证实某条件有可能存在且有效，赋值范围[0.6，0.8)；③现有的资料条件下，不能肯定也不能否定某条件是否存在或是否有效，赋值范围[0.4，0.6)；④有地质资料证实某条件有可能不存在或无效，赋值范围[0.2，0.4)；⑤有地质资料证实某条件很可能不存在或无效，赋值范围[0，0.2)。

2.2 含油气概率赋值标准

圈闭评价资料大致概括为钻井、地震、化探、重磁和其他等5类数据资料。这5类数据的相关程度、控制程度和质量对成藏特征描述和成藏因素预测的可靠程度有所不同。因此，根据不同资料的置性程度，进一步对圈闭含油气概率主因子和子因子详细赋值标准进行了量化(表4)。

圈闭含油气性评价就是分析资料的置信程度和成藏条件发生的可能性。以往对资料因素在勘探风险中的重要程度没有足够认识，而本文将资料置信程度作为一个主要因素，参与到圈闭含油气概率的预测中去，强化了资料因素在各成藏条件主因子和其子因子中的评价作用，加强了勘探风险分析技术的应用，使得圈闭含油气性评价更科学、客观、有效[6-7]。

2.3 圈闭含油气概率等级划分

由于圈闭含油气概率是指圈闭钻探发现油气的地质可能性，因此圈闭含油气概率越高，圈闭地质风险越小；而圈闭含油气概率越小，则圈闭地质风险越大。为了便于在实际生产应用中对风险进行统一管控，将圈闭含油气概率划分成5个等级。其中，极低风险圈闭的含油气概率大于0.50，此类目标一般圈闭落实非常可靠，油气成藏条件优越；低风险圈闭的含油气概率为0.25～0.50，该目标一般圈闭落实可靠，油气成藏条件好；中等风险圈闭的含油气概率为0.10～0.25，这类目标一般圈闭落实可靠、成藏条件较好，或者是圈闭落实较可靠、成藏条件好；高风险圈闭的含油气概率分布在0.05～0.10，一般圈闭落实较可靠，成藏条件较好；极高风险圈闭的含油气概率小于0.05，圈闭落实程度差，或者至少有一项成藏要素差。

3 在塔里木盆地的应用

3.1 概况

塔里木盆地是我国未来油气的重要接替阵地，圈闭的识别、描述、评价和优选工作尤其是如何优选已发现的储备圈闭择优钻探评价是关键，也是关系该盆地油气预探成败的关键。本文以塔里木盆地SN圈闭为例，采用上述含油气概率赋值标准开展系统评价。SN圈闭位于塔中北坡，为奥陶系岩溶缝洞型圈闭(图2,图3)。圈闭面积111.8 km2，目的层为奥陶系鹰山组[8-9]。

3.2 含油气概率赋值及计算

根据上文提出的含油气概率参数体系和赋值标准，基于钻前的地质认识，对SN圈闭含油气概率4项主因子参数概率赋值如下。

表4 圈闭含油气概率赋值标准

3.2.1 圈闭主因子概率

1) 圈闭存在

该圈闭由三维地震资料落实，主要目的层地震资料品质是1类，三维地震面元25 m×25 m,圈闭面积111.8 km2，根据前期同一地区类似油藏识别技术方法和资料品质等需求，此项参数概率赋值取0.90；其次，圈闭目的层地质属性由该区SN1和SN4井合成记录准确标定，目的层可连续追踪对比,井-震关系匹配度高，参数概率赋值0.90；另外，在统计塔中地区钻井揭示的奥陶系碳酸盐岩岩溶储层特征的基础上，建立缝洞型储层的地震-地质模型[10]，通过基于非均匀介质的地震波场正演模拟SN圈闭(图4)，模型结果与地震资料岩溶储层的反射特征符合度大约为90%，因此正-反演模型参数概率赋值0.80%。

此外，该圈闭解释方案及图件采用全三维解释技术，成果图件齐全(图5)，精度满足岩溶缝洞型圈闭识别和行业技术标准要求，该项参数概率赋值0.90。上述4项参数具有相关性，因此圈闭子因子存在概率是上述参数概率中最低的正反演模型概率值0.80。

图2 塔里木盆地SN圈闭构造位置Fig.2 Map showing the location of SN trap in Tarim Basin

图3 塔里木盆地SN圈闭及岩溶储层预测分布叠合图Fig.3 SN trap distribution map with the predicted karst reservoirs overlaid in Tarim Basin

图4 塔里木盆地SN地区奥陶系正演模型Fig.4 Forward modeling of the Ordovician in SN area of Tarim Basina. SN5—SN4井连井地震时间平偏移剖面；b. SN5—SN4井连井地震模型；c. SN5—SN4井连井正演剖面①,②对比目的层

2) 圈闭有效

该圈闭位于岩溶储层发育区，经资源量计算圈闭天然气资源量为384×108m3，可采资源量269×108m3，圈闭有效性取值为1。

因此，SN5号圈闭的圈闭主因子概率为0.80×1=0.80。

3.2.2 充注主因子概率

1) 有效烃源岩存在

SN地区位于塔中Ⅰ号断裂带下盘，古城墟隆起西部倾没端，现今构造整体为西北倾的单斜。SN地区毗邻满加尔坳陷寒武系-中、下奥陶统优质烃源区，油源丰富[11]。构造演化分析，从加里东中期Ⅲ幕至今一直处于满加尔生烃坳陷至卡塔克隆起的斜坡部位，油气聚集有利。SN圈闭所在地区已发现多口高产油气流，如SN4、古隆1和古城6井等，表明有效的烃源岩肯定存在，此参数概率赋值为1。

2) 有效运移聚集

与SN5号圈闭同一地区、同一类型的SN1和SN4号圈闭已获高产油气流，表明圈闭时空匹配关系好，概率赋值1；另外，该地区长期处于油气运移方向上，全三维解释出的断裂很可能成为油气运移有效通道[12]，概率赋值0.70。

由于此两项因子相互独立，充注主因子概率是：1×1×0.70=0.70。

3.2.3 储层主因子概率

1) 储层存在

从该区完钻的SN1和古隆2井在奥陶系鹰山组揭示较好储层，储层在地震剖面上呈明显串珠状反射[13]，通过地震追踪对比发现SN圈闭奥陶系储层也呈串珠状反射(图6)，现有资料表明储层存在概率为0.80。

2) 储层有效性

储层的有效性指该储层的有效厚度和孔隙度至少等于资源评价中设定的下限值。目前技术条件下SN地区奥陶系勘探目的层有效厚度至少大于10 m，已有钻井标定和地震追踪对比及反演预测SN圈闭奥陶系储层厚度为54 m，储层有效参数概率为0.90。因此储层主因子概率是：0.80×0.90=0.72。

① 杨林.塔里木盆地中石化西部圈闭评价模板参数的确定及应用.中国石化西北油气分公司，2013.

3.2.4 保存主因子概率

1) 盖层存在

塔中北坡实钻资料证实，上奥陶统发育一套巨厚的桑塔木组/却尔却克组泥岩盖层。该泥岩盖层厚度大，厚200 m以上，岩性纯，压实作用较强，岩性致密，是良好的区域盖层①。SN5号圈闭上覆巨厚桑塔木组区域分布盖层，该层存在概率为1。

2) 后期破坏作用

SN5号圈闭与邻井类似油气藏上断裂相分布和活动强度相当，该层有效性概率赋值0.80。

图6 过SN圈闭地震剖面Fig.6 Seismic profile across trap SN

因此,保存主因子概率是：0.80×1=0.80。

综上分析，作为单一目的层奥陶系顺南5号圈闭含油气概率为:Pg=0.80×0.72×0.70×0.80=0.32。

SN圈闭已实施钻探，目前中途测试在鹰山组试获工业气流，测试期间最高气产量为38 714 m3/d。

4 结论

1) 通过圈闭成藏过程分析，采用圈闭、充注、储层和保存4项主因子概率乘积表示圈闭的含油气概率。对于纵向上由多个目的层组成的圈闭用其至少有一个层圈闭发现油气的概率表示，并建立了圈闭含油气概率评价的4项主因子及其子因子和参数体系。

2) 根据资料的相关程度、丰富程度、控制程度和质量评价，构建了圈闭含油气概率赋值原则和量化标准，实现了用统一风险准则和技术方法处理表征不同地区圈闭成藏要素的风险和不确定性。

3) 应用该圈闭含油气概率赋值标准在塔里木盆地实际应用，使圈闭含油气评价更注重地质风险分析，其结果更客观合理。

4) 随着勘探的深入，直接相关性资料越来越多，其控制程度也会越来越高，对地质评价参数进行不断修正和补充，地质风险也就越来越低。因此，地质风险评价始终贯穿于整个勘探过程。

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(编辑 李 军)

Assignment standard for hydrocarbon-bearing probability of traps and its application in Tarim Basin

Li Na,Yan Xiangbin,Cai Lixue

(PetroleumExplorationandProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China)

Assignment standard for hydrocarbon-bearing probability of traps is the basis of quantitative assessment hydrocarbon potential of traps and has played a very important role in exploration risk analyses.Four key reservoiring elements including trap,charging,reservoir and preservation were chosen to be the major factors to represent hydrocarbon-bearing probabilities of traps with the products of their individual probabilities.For traps composed vertically of several target re-servoirs,the hydrocarbon-bearing probability refers to the probability of founding oil or gas in at least one target reservoir of the trap.Each of the four factors was further divided into two subfactors-occurrence subfactor and effective subfactor-based on different reservoiring controlling mechanisms and risk analyses of various oil or gas reservoirs.By applying the Barrel Effect principle to our calculation,we proposed that if all the key parameters of the subfactors were independent from one another,then the hydrocarbon-bearing probability would be the product of probability of key parameters;on the other hand,if the subfactors were related to one another,then the probability would be the product of probability of key parameter with the maximum risk multiplying that of other subfactors.Based on the relevance,availability,controlling le-vel and quality of data,we established the principle for probability assignment and set up standards for assigning the probabilities to the factors and subfactors and a 5-level hydrocarbon-bearing probability system.According to the system,the bigger the probability of trap contains hydrocarbon,the lower the geological risks,and vice versa.Implementation of the method in Tarim basin has been proven positive.

probability factor,parameter assignment,hydrocarbon-bearing probability,trap evaluation,Tarim Basin

2014-10-09;

2014-11-24。

李娜(1986—)，女,工程师,石油与天然气地质。E-mail:lina.syky@sinopec.com。

0253-9985(2015)02-0330-09

10.11743/ogg20150219

TE122.3

A