中国南方海相页岩气有利目标区优选的模糊相似法

郭秀英, 陈义才, 任东超, 王晓飞, 刘东东, 孙超亚

(1.西南石油大学 经济管理学院，成都 610500； 2.四川石油天然气发展研究中心，成都 610500；3.成都理工大学 能源学院，成都 610059)

中国南方海相页岩气有利目标区优选的模糊相似法

郭秀英1,2, 陈义才3, 任东超3, 王晓飞3, 刘东东3, 孙超亚3

(1.西南石油大学 经济管理学院，成都 610500； 2.四川石油天然气发展研究中心，成都 610500；3.成都理工大学 能源学院，成都 610059)

[摘要]有利目标区优选是页岩气勘探开发的前提。根据中国南方海相页岩气成藏特点，筛选了页岩有效厚度、有机碳含量、孔隙度等13项页岩气有利目标区优选评价指标，并且结合国内外页岩气勘探开发经验，建立了评价指标的分级分类评价标准。针对页岩气储层的厚度大、非均质性以及勘探早期对评价指标值的地质认识准确度较低，用区间数距离体现页岩气有利目标区优选的不确定信息评价指标值差异，应用模糊相似理论，建立了页岩气有利目标区优选的分级、分类并能区分优劣的模糊相似方法。实例计算分析结果表明，该方法与综合信息叠合法相比，评价结果可靠程度高，而且能判明被评价页岩气区的有利类型和优劣顺序。

[关键词]决策分析；模糊相似法；模糊相似系数；海相页岩气；有利目标区；评价指标

中国页岩气分布广、资源丰富，但是页岩气勘探开发起步较晚。页岩气作为内源气，其分布范围不受严格意义的圈闭控制。在区域构造、沉积相带分析基础上，通过页岩气成藏地质关键因素的平面分布图进行叠合分析可以初步划分出页岩气的有利区[1-9]。近年来，随着四川盆地海相页岩气的研究不断深入，在威远、长宁以及礁石坝等地区龙马溪组、筇竹寺组页岩气勘探开发取得突破性进展，不仅证实了中国海相页岩气的勘探潜力，同时也为页岩气的进一步选区评价和勘探开发提供了重要的参考对象。中国海相页岩气成藏条件复杂，影响页岩气成藏的地质因素较多，各地质因素的影响程度又存在差异。勘探开发初期人们准确认识页岩气成藏的各地质因素条件还有局限性，加之页岩储层段厚度较大、非均质性强，通过实测获得的数据往往采用取值范围的区间数才能合理反映评价指标的实际特征。因此，当页岩气地质研究初步确定了一系列潜在有利区块之后，采用有效的定量分析方法进一步综合评价各区块的优劣，对页岩气的经济合理勘探开发具有重要意义。目前已有学者采用对各评价指标值范围人为分级，并以其打分值或平均值代替各评价指标值范围，或直接以页岩气各评价指标值范围的上、下界代替各评价指标值范围，定量评价优选页岩气有利目标区[10-13]；但未充分利用各评价指标取值范围的不确定信息，评价优选结果反映待评价页岩气区真实优劣状况欠佳。因此，本文应用模糊理论、不确定信息多指标综合评价理论，充分考虑和利用各评价指标取值范围的不确定信息，提出页岩气有利目标区优选的模糊相似方法，并以当前四川盆地海相页岩气勘探开发区块的实际资料，验证评价方法的合理性、有效性和可操作性。

1有利目标区优选评价指标及标准

页岩气是自生自储的非常规天然气，主要以吸附态赋存于有机质颗粒与黏土矿物表面，或者以游离态赋存于基质孔隙与天然裂缝中[14]。中国海相页岩气勘探前景最好，特别是四川盆地及其周缘地区，其成藏条件与美国商业开发的页岩气藏具有相似性，但成熟度普遍较高、埋深较大、后期抬升构造运动强烈、保存条件较差等[15]。页岩气有利目标区是页岩气成藏地质因素与地面因素达到一定条件的有效组合区，并且关键在于页岩气藏的富集。

1.1页岩气成藏的控制因素

1.1.1页岩气的生烃因素

页岩气的商业勘探与开发需要丰富的气源物质基础，要求其生烃能力应达到一定标准。页岩生烃因素主要包括以下4个方面。

a.有机碳含量(TOC)：页岩有机质干酪根既是页岩气生成的物质基础，又是页岩气聚集的重要控制因素之一。TOC含量越高，页岩生气能力越强，含气量越大，越有利于页岩气藏的富集[16,17]。具有商业开采价值的页岩气藏TOC质量分数(wTOC)一般>2%，但有部分学者认为在热成熟度高的地区可降至1%，而在页岩气核心开发区的wTOC>2.5%[18]。

b.有机质类型：页岩有机质类型既影响页岩的生气能力，也影响页岩的含气量。中国海相页岩气的有机质类型主要为Ⅰ型、Ⅱ1型干酪根。

c.热成熟度(Ro)：Ro是影响页岩生烃能力的重要因素，其大小影响页岩的生气量和对烃类气体的保存[19]。中国海相页岩气为热成因型，其成藏的必要条件是页岩进入生气窗1.1%≤Ro≤3%，累积生气能力逐渐达到最大；Ro<1.1%，处于生油窗，生气量有限且溶解于油中；Ro>3%，成熟度过高，生气能力逐渐衰竭，缺乏不间断供气、连续聚集成藏的地质条件；Ro>4%，有机质生烃作用终止，页岩气藏保存变差[20]。美国勘探开发的页岩气成熟度多数在1.1%～2.5%之间[21,22]；中国海相页岩成熟度相对较高，一般在1.8%～3.5%[20]。

d.页岩有效厚度(d有效)：页岩有效厚度不仅影响页岩气的成藏规模，而且关系到页岩气开发的经济价值。页岩有效厚度一般是指wTOC>2%的单层页岩厚度或含有少量砂岩等夹层的页岩连续厚度。对高热演化地区，特别是Ⅰ型有机质页岩，其有效厚度是指wTOC>1%的页岩厚度[10]。页岩有效厚度越大，其封盖能力越强，越有利于页岩气的保存，储量丰度越高，越有益于开发。美国商业性生产的页岩气藏页岩有效厚度一般在15 m以上，核心区的页岩有效厚度在30 m以上[1]。目前为止，中国商业性开采的页岩有效厚度下限一般在20～30 m。在页岩生气能力较高的地区，页岩有效厚度下限可适当降低[16]。

1.1.2页岩气的储集因素

页岩气是自生自储的非常规天然气，页岩的储层物性、含气量对页岩气富集成藏至关重要。

a.孔隙度(q)：孔隙是页岩气储存的主要空间，是储层特征评价的关键参数。页岩孔隙度与页岩含气量间成正相关关系，页岩孔隙度越大，储气能力就越强。美国商业开采页岩气的孔隙度一般在2%～10%[1]。中国海相页岩孔隙度在2%～12%，与美国等页岩孔隙度的大小基本相似[15]。结合前人研究成果与中国海相页岩气勘探实践，以2%作为中国海相页岩气有利区的页岩孔隙度下限值。

b.渗透率(K)：页岩基质渗透率非常低。美国商业开采页岩气的基质渗透率一般<0.1×10-3μm2，只有进行人工压裂改造产生诱导裂缝才能进行商业开采。页岩渗透率与孔隙度呈一定的正相关性，但受裂缝发育程度的影响更大，页岩渗透率与裂缝发育程度一致。因此，页岩基质渗透率可以不作为选区的独立评价指标。

c.含气量:页岩含气量是评价优选页岩气勘探开发目标区的重要关键指标。页岩含气量越大，页岩气藏富集程度越高，越有利于勘探开发。美国商业开采页岩气藏含气量为0.44～9.91 m3/t，四川盆地海相页岩气试采区的含气量一般在1 m3/t以上[6]。

1.1.3页岩气的保存因素

页岩气虽然具有依靠自身的毛细管力、固体表面吸附力进行封闭成藏，但是页岩气的甲烷分子半径小、活动性强，良好的保存条件是形成具有工业价值页岩气藏的重要条件之一。页岩气的保存条件主要包括致密岩性的封盖层和异常高压以及地质构造活动。

a.封盖层：厚度大而岩性致密的盖层可以有效抑制页岩气散失，使页岩气得以更加有效地保存、富集成藏。封盖层的封盖能力主要与岩性有关，不同岩性的封盖能力从低到高依次为：一般砂岩、致密砂岩、灰岩、泥岩、膏盐岩等。

b.压力系数：在相同页岩储层埋深条件下，页岩气地层压力越大，即压力系数越大，反映页岩气的保存条件越好，页岩储层的含气量也越大[23]。美国主要海相产气页岩一般是以超压和微超压为主，压力系数为1～2.07，含气量较大。四川盆地宁203井龙马溪组压力系数为2.03，实测含气量为3.5～6.5 m3/t；建深1井压力系数为1.72～2.02，钻井过程中页岩气有较强的显示[15,24]。可见，处在超压和微超压状态的页岩气区是页岩气成藏的有利区。中国南方海相页岩气大多呈现低压异常，仅在四川盆地构造相对稳定的地区压力系数较高，含气量也较高。综上，中国海相页岩气有利区的压力系数应该为>1.0。

c.地质构造活动：页岩气分布虽然不受到构造圈闭控制，但是断层作为油气垂向运移的重要通道，不利于页岩气的保存。在相对稳定的地质构造背景下，地层倾角较小，大-中型断层较少，断层活动比较微弱，有利于页岩气的保存，如Barnett页岩气藏高产井一般都分布在大型断层不发育区域[16]。四川盆地威远、长宁以及礁石坝地区页岩气高产井,也均距离大、中型断层约2～3 km。所以，页岩气勘探开发选区时，应远离长期活动的大型断层、通天断层和断裂发育的高陡构造带[20]。

1.2页岩气开发条件

页岩气藏是典型的致密气藏，采用规模化水平钻井的人工压裂改造才能进行长期稳定的商业化开采。页岩气开发条件主要包括页岩中脆性矿物含量、页岩气埋藏深度以及地面条件。

a.脆性矿物含量：页岩人工压裂形成的裂缝发育程度与页岩的矿物组成、力学性质关系密切。页岩脆性矿物含量越高，越易产生天然裂缝和应力诱导裂缝，越有利于页岩气的开发[25]。国内外页岩气开发经验表明，页岩脆性矿物的质量分数>40%，才有利于商业开采。

b.页岩气埋深：埋深是影响页岩气勘探开发成本的重要因素。随着页岩气储层埋深的增加，页岩气保存趋于有利，但页岩气的勘探开发成本将增加。美国主要产气页岩埋深为0.18～4.3 km[26]。中国海相页岩经历了较强烈的构造活动，上覆地层遭受不同程度的剥蚀。因此，页岩气的埋深不宜太浅，也不能太深，一般在1～4 km较为合适。页岩气储层埋深不是页岩气商业开发的决定性因素，随着科技的进步，页岩气开采的深度将不断增大[27]。

c.地面条件：页岩气开发成本较高，适宜的地面条件可以在一定程度上有助于提高页岩气开发经济效益。因此，页岩气选区要考虑地表条件，如水资源、地形、道路交通等，以及天然气管网等地面设施。

1.3评价指标及分级标准

中国海相页岩气藏与美国成功开发的页岩气藏大致相似，但也存在一定的差异，特别是保存条件总体较差。因此，进行页岩气有利目标区优选要高度重视保存条件，充分考虑断层、埋深、盖层、压力系数等。综合前人研究成果[8-12,28]，从页岩气的生成、储集、保存地质特点及勘探开发地质、地面条件，筛选出13个评价指标及分级评价标准(表1)。

2有利目标区优选的模糊相似法

2.1基本概念与原理

根据表1的评价标准，能够直观地评价某些典型区块的优劣。以页岩有效厚度、有机碳含量2个评价指标为例(图1)，若待评价页岩气区的每个评价指标值均在有利区的标准范围内或更好，那么该页岩气区即为有利区；若待评价页岩气区的每个评价指标值均在较有利区的标准范围内，则该页岩气区即为较有利区；若待评价页岩气区的每个评价指标值均在不利区的标准范围内或更差，则该页岩气区即为不利区。一般情况下，待评价页岩气区的各评价指标值不全是绝对的优或绝对的较优或绝对的劣，而是介于其间；那么，可由待评价页岩气区与理想有利区、理想较有利区、理想不利区的接近程度大小，来判定待评价页岩气区的有利类型及其优劣状况。此外，由于评价指标间具一定的互补性，即某一评价指标值较差，可由其他较好的评价指标值补偿，使其成为较好的页岩气区；因此，页岩气区的优劣取决于各评价指标综合作用的结果。

图1　页岩气选区模糊相似评价法示意图Fig.1　Diagram showing evaluation of shale gas target area by fuzzy similarity method

页岩气成藏多数地质因素具有较强的非均质性，以及人们认识页岩气藏的局限性，使得获得的页岩气区的各评价指标值不是精确数，而是一个取值范围，即区间数。如：实测川东地区JY1井龙马溪组下段约45 m厚度优质页岩的有机碳质量分数(wTOC)取值为1.04%～5.89%，孔隙度(q)取值为2.78%～7.08%，脆性矿物的质量分数为50.9%～83.4%，含气量为0.89～5.19 m3/t(图2)[29]；那么页岩气有利目标区优选应综合全面考虑各评价指标值的变化范围，而不应只考虑其平均值或者上、下界。

表1　海相页岩气有利目标区优选评价指标及分级标准

图2　四川盆地JY1井龙马溪组页岩气评价指标纵向分布特征Fig.2　Vertical distribution of shale gas evaluation index of Well JF1 for Longmaxi Formation in Sichuan Basin

因此，为合理优选页岩气勘探开发有利目标区，提出充分考虑各评价指标值范围的页岩气有利目标区优选的模糊相似法。

为论述模糊相似法的方便，先定义实数与区间数的乘积、区间数的距离：

定义1实数k>0与区间数a=[a-,a+](0≤a-≤a+)的乘积为

k·a=[k·a-,k·a+]

(1)

定义2区间数a=[a-,a+]与区间数b=[b-,b+]的距离为

(2)

(3)

(4)

其中:d(xik, xjk)由定义2的式(2)计算而得，c取适当值，使0≤sij≤1。sij越大，xi与xj越相似相近。

表1中有利目标区、较有利目标区、不利目标区指标值对应区域分别称为理想有利目标区、理想较有利目标区、理想不利目标区。由于成熟度(G4)的较有利指标值为1.3%～1.6%或2.5%～4%，埋深(G10)的较有利指标值为0.5～1.5 km或3～4 km；成熟度(G4)的不利指标值为4%～5%或0.4%～1.3%，埋深(G10)的不利指标值为0.2～0.5 km或4～5 km，因此，对应理想有利目标区1个，记为Am+1，其对应指标值向量记为am+1；对应理想较有利目标区有4个，记为：Am+2、Am+3、Am+4、Am+5，其对应指标值向量分别记为am+2，am+3，am+4，am+5；对应理想不利目标区有4个，记为：Am+6、Am+7、Am+8、Am+9，其对应指标值向量分别记为：am+6，am+7，am+8，am+9(表2)。

如表1、表2所示，有机质类型(G3)、裂缝发育程度(G8)、盖层(G11)、地表条件(G12)、地面设施(G13)为定性指标，为有效定量评价各待评价优选页岩气区，本文采用3等级评比量表法定量化各定性指标值：将有利指标值赋3，较有利指标值赋2，不利指标值赋1。

为消除页岩气区各评价指标值间存在的数量级和量纲差异，采用式(5)标准化各指标值

(5)

(i=1,2,…,m+9；j=1,2,…,13)

各评价指标对页岩气有利目标区优选的贡献和重要程度不同，应区分对待；因此，由定义1构造反映评价指标重要性的加权标准化指标值矩阵

(6)

表2　海相页岩气理想目标区评价指标值

理想有利目标区、理想较有利目标区、理想不利目标区在实际中一般不存在，是假想的，实际待评价页岩气区常常是与这3种类型的理想目标区之一更相近、相似。待评价页岩气区Ai(i=1,2,…,m)与理想有利目标区、理想较有利目标区、理想不利目标区的相似系数分别由定义3的式(4)衡量，其中与Ai(i=1,2,…,m)相似系数最大的理想目标区即为页岩气区Ai(i=1,2,…,m)的所属有利类型；同时，每种类型页岩气区中，相似系数越大的页岩气区在该种类型的页岩气区中越优。

值得指出的是，若待评价页岩气区存在关键评价指标值在不利区的标准范围内或者更差，则实行“一票否决权”，将该页岩气区直接评为不利区。实际页岩气有利目标区优选中，这种不利区已排除在待评价页岩气区之外。

2.2有利目标区优选步骤

综合以上分析，模糊相似法优选海相页岩气有利目标区的过程如下。

a.构造优选页岩气有利目标区的评价指标值矩阵并标准化。

b.按式(6)求得加权标准化评价指标值矩阵Z。

c.按式(4)计算待评价优选页岩气区Ai(i=1,2,…,m)关于理想有利目标区Am+1，理想较有利目标区Am+2、Am+3、Am+4、Am+5, 理想不利目标区Am+6、Am+7、Am+8、Am+9的相似系数si,m+1、si,m+2、si,m+3、si,m+4、si,m+5、si,m+6、si,m+7、si,m+8、si,m+9。

d.确定待评价优选页岩气区Ai的类型。

e.确定各类型页岩气有利目标区中的各页岩气区的优劣。

在每种类型页岩气有利目标区中，根据各待评价优选页岩气区的相似系数大小，确定其优劣。相似系数越大，对应的待评价优选页岩气区越优；反之，越劣。

3实例分析

为了验证上述模糊相似法的可行性和有效性，选择四川盆地已进入开发初期阶段的5个海相页岩气区作为评价实例。这5个页岩气区块分别为川东的JY1井区(龙马溪组)、川南W201井区(龙马溪组)、W201井区(筇竹寺组)、N201井区(龙马溪组)、N203井区(龙马溪组)，区块编号依次为A1、A2、A3、A4、A5，评价指标的相关数据资料如表3所示。

a.用模糊相似法对表3所示的页岩气区进行评价优选。评价指标Gj的权重wj(j=1,2,…,13)采用文献[31]的方法客观确定(表4)。

首先，按式(5)标准化页岩气区的评价指标值，并按式(6)求其加权标准化评价指标值；然后，借助式(2)，取c=0.1，按式(4)计算待评价优选页岩气区关于理想有利目标区A6，理想较有利目标区A7、A8、A9、A10，理想不利目标区A11、A12、A13、A14的相似系数，结果如表5所示。区块A1、A5与理想有利目标区的相似系数最大，分别为s1，6=0.986 562、s5，6=0.978 895，所以A1、A5为有利区块，且A1优于A5；区块A2、A3、A4与理想较有利目标区的相似系数最大，分别为s2，9=0.981 413、s3，10=0.985 549、s4，10=0.978 386，所以A2、A3、A4为较有利区块，且A3优于A2优于A4。

综上，5个待评价页岩气区的总体优劣次序为：A1优于A5优于A3优于A2优于A4，且前2个区块A1、A5为有利区，后3个区块A3、A2、A4为较有利区。该优劣评价结果与实际开发结果显示的区块优劣顺序一致，说明本文的方法是有效的，并且可操作性强，利用Excel就可快速进行评价优选。

b.用综合信息叠合法对表3所示的页岩气区进行评价优选。依据评价指标的平均值信息叠合评价优选结果为A1优于A5、A4优于A3优于A2，但A5、A4目测难以准确区分优劣(图3)。依据评价指标的取值范围即区间数信息叠合评价优选结果为A1优于A4优于A5优于A3优于A2，但A5、A3目测区分度不明确(图4)。

表3　待评价页岩气区的评价指标值

表4　评价指标权重

表5　待评价页岩气区关于理想页岩气区的模糊相似系数

可见，2种不同角度的综合信息叠合结果：最优页岩气区均为A1，与模糊相似法和实际勘探开发的结果一样，这也与A1各评价指标值明显优于其他页岩气区的实际相符；最劣页岩气区均为A2，不同于模糊相似法的最劣页岩气区A4，这与决定页岩气区优劣的重要指标——含气量、脆性矿物含量、压力系数等，A4均劣于A2不符，并且2种不同角度的综合信息叠合的5个页岩气区优劣结果均不同模糊相似法的结果，这主要是综合信息叠合没有考虑评价指标的重要程度(权重)所致。另外，2种不同角度的综合信息叠合所得的5个页岩气区的优劣次序不尽一致，说明以平均值代替评价指标值的取值范围是不尽合理的；而且综合信息叠合评价优选的页岩气区还难以断定其有利的类型，这对合理选取勘探开发的页岩气区可靠性差。

图3　评价指标的平均值信息叠合示意图Fig.3　Diagram of coincidence evaluation index with average value

图4　评价指标的区间值信息叠合示意图Fig.4　Diagram of coincidence evaluation index with interval value

4结 论

a.中国海相页岩气成藏地质条件复杂，页岩气选区评价指标必须全面、系统，且充分反映中国海相页岩处于高—过成熟热裂解成气阶段，埋深大，保存条件较差，地表多为丘陵和山地等特点。

b.页岩气成藏控制因素条件和资源规模等具有非均质性，勘探开发初期人们对页岩气藏地质认识具有一定局限性。因此，获得的评价优选页岩气区的各项指标值不是精确数，而是一取值范围，即区间数。评价优选页岩气区时，应充分考虑各评价指标值的取值范围，不能简单地以取值范围的平均数、上下界、打分值代替。

c.模糊相似法应用模糊相似理论、不确定信息多目标决策理论，充分考虑和利用页岩气选区评价指标取值范围的不确定性信息，不仅可以对页岩气有利目标区进行分级、分类，而且能够区分出各个评价目标区的优劣。

d.用本文方法对四川盆地及周缘的5个页岩气区评价优选，结果与实际勘探开发的结果相符，表明本文的方法是合理的、有效的，并且方法简单，可操作性强，利用Excel即可快速进行评价优选。

[参考文献]

[1] 王社教,杨涛,张国生,等.页岩气主要富集因素与核心区选择及评价[J]．中国工程科学，2012,14(6)：94-100.

Wang S J, Yang T, Zhang G S,etal. Shale gas enrichment factors and the selection and evaluation of the core area[J]. Engineering Sciences, 2012, 14(6): 94-100. (In Chinese)

[2] 聂海宽，唐玄，边瑞康．页岩气成藏控制因素及中国南方页岩气发育有利区预测[J]．石油学报，2009,30(4):484-491.

Nie H K, Tang X, Bian R K. Controlling factors for shale gas accumulation and prediction of potential development area in shale gas reservoir of South China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2009, 30(4): 484-491. (In Chinese)

[3] 黄金亮，邹才能，李建忠,等．川南志留系龙马溪组页岩气形成条件与有利区分析[J]．煤炭学报，2012,37(5):782-787.

Huang J L, Zou C N, Li J Z,etal. Shale gas accumulation conditions and favorable zones of Silurian Longmaxi Formation in south Sichuan Basin, China[J]. Journal of China Coal Society, 2012, 37(5): 782-787. (In Chinese)

[4] 王世谦，陈更生，董大忠,等．四川盆地下古生界页岩气藏形成条件与勘探前景[J]．天然气工业，2009,29(5):51-58.

Wang S Q, Chen G S, Dong D Z,etal. Accumulation conditions and exploitation prospect of shale gas in the Lower Paleozoic Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(5): 51-58. (In Chinese)

[5] 杨振恒，腾格尔，李志明．页岩气勘探选区模型——以中上扬子下寒武统海相地层页岩气勘探评价为例[J]．天然气地球科学，2011,22(1):8-14.

Yang Z H, Ten G, Li Z M. An example of shale gas selected marine area model of Lower Cambrian on the middle and upper Yangtze[J]. Natural Gas Geoscience, 2011, 22(1): 8-14. (In Chinese)

[6] 黄金亮，邹才能，李建忠,等．川南下寒武统筇竹寺组页岩气形成条件及资源潜力[J]．石油勘探与开发，2012,39(1):69-75.

Huang J L, Zou C N, Li J Z,etal. Shale gas generation and potential of the Lower Cambrian Qiongzhusi Formation in Southern Sichuan Basin, China [J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(1): 69-75. (In Chinese)

[7] 王鹏万，陈子炓，贺训云,等．桂中坳陷泥盆系页岩气成藏条件与有利区带评价[J]．石油与天然气地质，2012,33(3):353-363.

Wang P W, Chen Z L, He X Y,etal. Shale gas accumulation conditions and play evaluation of the Devonian in Guizhong Depression[J] . Oil & Gas Geology, 2012, 33(3): 353-363. (In Chinese)

[8] 梁兴，叶熙，张介辉,等．滇黔北坳陷威信凹陷页岩气成藏条件分析与有利区优选[J]．石油勘探与开发，2011,38(6):693-699.

Liang X, Ye X, Zhang J H,etal. Reservoir forming conditions and favorable exploration zones of shale gas in the Weixin Sag, Dianqianbei Depression [J]. Petroleum Exploration and Development, 2011, 38(6): 693-699. (In Chinese)

[9] 李玉喜，张金川，姜生玲,等．页岩气地质综合评价和目标优选[J]．地学前缘，2012,19(5)：332-338.

Li Y X, Zhang J C, Jiang S L,etal. Geologic evaluation and targets optimization of shale gas[J]. Earth Science Frontiers, 2012, 19(5): 332-338. (In Chinese)

[10] 李延钧,刘欢,刘佳霞,等.页岩气地质选区及资源潜力评价方法[J].西南石油大学学报(自然科学版)，2011,33(2):28-34.

Li Y J, Liu H, Liu J X,etal. Geological regional selection and an evaluation method of resource potential of shale gas[J]. Journal of Southwest Petroleum University (Science & Technology Edition), 2011, 33(2): 28-34. (In Chinese)

[11] 范柏江，师良，庞雄奇．页岩气成藏特点及勘探选区条件[J]．油气地质与采收率，2011,18(6)：9-13.

Fan B J, Shi L, Pang X Q. Accumulation characteristics and exploration screening of shale[J]. Petroleum Geology and Recovery Efficiency, 2011, 18(6): 9-13. (In Chinese)

[12] 李武广，杨胜来，王珍珍,等．基于模糊优化分析法的页岩气开发选区模型[J]．煤炭学报，2013,38(2)：264-270.

Li W G, Yang S L, Wang Z Z,etal. Shale gas development evaluation model based on the fuzzy optimization analysis[J]. Journal of China Coal Society, 2013, 38(2): 264-270. (In Chinese)

[13] 梁冰，代媛媛，陈天宇,等．复杂地质条件页岩气勘探开发区块灰关联度优选[J]．煤炭学报，2014,39(3):524-530.

Liang B, Dai Y Y, Chen T Y,etal. Grey correlation optimization for shale gas exploration and development areas of complicated geological parameter features[J]. Journal of China Coal Society, 2014, 39(3): 524-530. (In Chinese)

[14] 陈更生，董大忠，王世谦,等．页岩气藏形成机理与富集规律初探[J]．天然气工业，2009,29(5)：17-21.

Chen G S, Dong D Z, Wang S Q,etal. A preliminary study on accumulation mechanism and enrichment pattern of shale gas[J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(5): 17-21. (In Chinese)

[15] 李建忠,李登华,董大忠,等.中美页岩气成藏条件、分布特征差异研究与启示[J].中国工程科学，2012,14(6):57-62.

Li J Z, Li D H, Dong D Z,etal. Comparison and enlightenment on formation condition and distribution characteristics of shale gas between China and U. S. [J]. Engineering Sciences, 2012, 14(6): 57-62. (In Chinese)

[16] Bowker K A. Barnett shale gas production, Fort Worth Basin: Issues and discussion [J]. AAPG Bulletin, 2007, 91(4): 523-533.

[17] 聂海宽，张金川．页岩气聚集条件及含气量计算——以四川盆地及其周缘下古生界为例[J]．地质学报，2012,86(2):349-361.

Nie H K, Zhang J C. Shale gas accumulation conditions and gas content calculation: A case study of Sichuan Basin and its periphery in the Lower Paleozoic[J]. Acta Geologica Sinica, 2012, 86(2): 349-361. (In Chinese)

[18] Sondergeld C H, Newsham K E, Comisky J T,etal. Petrophsical considerations in evaluating and producing shale gas resources[R]. Pittsburgh: SPE Unconventional Gas Conference, 2010.

[19] 李延钧,刘欢,张烈辉,等.四川盆地南部下古生界龙马溪组页岩气评价指标下限[J]．中国工程科学：地球科学，2013，43(7)：1088-1095

Li Y J, Liu H, Zhang L H,etal. Lower limits of evaluation parameters for the Lower Paleozoic Longmaxi shale gas in southern Sichuan Province[J]. Science China: Earth Sciences, 2013, 56: 710-717. (In Chinese)

[20] 聂海宽,张金川,包书景,等.四川盆地及其周缘上奥陶统—下志留统页岩气聚集条件[J].石油与天然气地质,2012,33(3):335-345.

Nie H K, Zhang J C, Bao S J,etal. Shale gas accumulation conditions of the Upper Ordovician-Lower Silurian in Sichuan Basin and its periphery[J]. Oil & Gas Geology, 2012, 33(3): 335-345. (In Chinese)

[21] Jarcie D M, Ronald J, Ruble T E,etal. Unconventional shale gas systems: the Mississippian Barnett Shale of north central Texas as one model for thermogenic shale-gas assessment[J]. AAPG, 2007, 91(4): 475-499.

[22] Lucks R G. Mississippian Barnett Shale: Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale gas succession in the Fort Worth Basin, Texas [J]. AAPG, 2007, 91(4): 579-601.

[23] Ross D J K, Bustin R M. Characterizing the shale gas resource potential of Devonian-Mississippian strata in the Western Canada sedimentary basin: Application of an integrated formation evaluation[J]. AAPG Bulletin, 2008, 92(1): 87-125.

[24] 聂海宽,包书景,高波,等．四川盆地及其周缘下古生界页岩气保存条件研究[J]．地学前缘，2012,19(3)：280-294.

Nie H K, Bao S J, Gao B,etal. A study of shale gas preservation conditions for the Lower Paleozoic in Sichuan Basin and it speriphery[J]. Earth Science Frontiers, 2012,19(3): 280-294. (In Chinese)

[25] 李新景，吕宗刚，董大忠,等．北美页岩气资源形成的地质条件[J]．天然气工业，2009,29(5)：27-32.

Li X J, Lyu Z G, Dong D Z,etal. Geologic controls on accumulation of shale gas in North America[J]. Natural Gas Industry, 2009, 29(5): 27-32. (In Chinese)

[26] 聂海宽，张金川，包书景,等．页岩气成藏体系研究——以四川盆地及其周缘下寒武统为例[J]．西安石油大学学报(自然科学版)，2012,27(3)：8-14.

Nie H K, Zhang J C, Bao S J,etal. Study on the accumulation systems of shale gas: taking the Lower Cambrian in Sichuan Basin and its periphery as an example[J]. Journal of Xi’an Shiyou University (Natural Science Edition), 2011, 26(3): 37-42. (In Chinese)

[27] Kinley T J, Cook W L, Breyer A J,etal. Hydrocarbon potential of the Barnett Shale (Mississippian), Delaware Basin, west Texas and southeastern New Mexico[J]. AAPG Bulletin, 2008, 92(8): 967-991.

[28] 王世谦,王书彦,满玲,等.页岩气选区评价方法与关键参数[J].成都理工大学学报(自然科学版)，2013,40(6):609-620.

Wang S Q, Wang S Y, Man L,etal. Appraisal method and key parameters for screening shale gas play[J]. Journal of Chengdu University of Technology (Science & Technology Edition), 2013, 40(6): 609-620. (In Chinese)

[29] 郭旭升，胡东风，文治东，等.四川盆地及周缘下古生界海相页岩气富集高产主控因素——以焦石坝地区五峰组-龙马溪组为例[J]．中国地质，2014，41(3)：893-901.

Guo X S, Hu D F, Wen Z D,etal. Major factors controlling the accumulation and high productivity in marine shale gas in the Lower Paleozoic of Sichuan Basin and its periphery: A case study of the Wufeng-Longmaxi Formation of Jiaoshiba area[J]. Geology in China, 2014, 41(3): 893-901. (In Chinese)

[30] 罗承忠．模糊集引论(上册)[M]．北京：北京师范大学出版社，1989：126-127.

Luo C Z. Fuzzy Sets Guide (Volume 1)[M]. Beijing: Beijing Normal University Press, 1989: 126-127. (In Chinese)

[31] 郭秀英．区间数指标权重确定的熵值法改进[J]．统计与决策，2012(17):32-34.

Guo X Y. Studying the entropy method for determining the attribute weight with interval numbers[J]. Statistics & Decision, 2012(17): 32-34. (In Chinese)

The application of fuzzy similarity method to preferably favorable target area of marine shale gas in South China

GUO Xiu-ying1,2, CHEN Yi-cai3, REN Dong-chao3, WANG Xiao-fei3,LIU Dong-dong3, SUN Chao-ya3

1.SchoolofEconomicsandManagement,SouthwestPetroleumUniversity,Chengdu610500,China;2.DevelopmentResearchCenterforSichuanPetroleumandNaturalGas,Chengdu610500,China;3.CollegeofEnergyResources,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059,China

Abstract:The preferred selection of favorable target area is the precondition of shale gas exploration and development. According to the accumulation characteristics of China marine shale gas, this study selects 13 comprehensive evaluation index of preferably favorable target area of shale gas, including effective thickness of shale, organic carbon content and so on. The evaluation index of classified evaluation standard is established in reference to domestic and international experience in shale gas exploration and development. Large thickness of shale gas reservoirs and heterogeneity leads to lower accuracy of geological data for evaluation index values in the early exploration, therefore, interval distance is used to reflect the difference of uncertain information evaluation index values of preferably favorable target area of shale gas and fuzzy similarity theory is used to establish the fuzzy similarity method for the classification and systematization of preferably favorable target area of shale gas and also distinguishes the good and bad shale gas. Practice calculation analysis shows that this method has a high degree of reliability on the results of the evaluation compared with comprehensive information superposition methods, and it also can determine the advantageously type and order of all evaluation shale gas area. This method proves to be a new tool for the preferred selection of favorable target area.

Key words:analysis of decision-making; fuzzy similarity method; fuzzy similarity coefficient; marine shale gas; favorable target area; evaluation index and standard

DOI:10.3969/j.issn.1671-9727.2016.03.09

[文章编号]1671-9727(2016)03-0326-10

[收稿日期]2015-08-01。

[基金项目]国家科技重大专项(2012ZX05018-006); 四川省科技厅软件科学研究项目(2016ZR002P); 四川省社会科学重点研究基地四川石油天然气发展研究中心资助项目(川油气科SKA15-01)。

[通信作者]陈义才(1963-)，男，博士，副教授,研究方向：油气地球化学, E-mail：cdlgcyc@126.com。

[分类号]TE132.2

[文献标志码]A

[第一作者] 郭秀英(1962-)，女，硕士，副教授,研究方向：项目综合评价及优化决策,E-mail：guoxiuying@swpu.edu.cn。