高邮凹陷E1F4 烃源岩的生油效率研究

2020-07-28刘丹汤军梁兵段宏亮张昌民

化工管理 2020年19期

刘丹汤军* 梁兵段宏亮张昌民

(1.长江大学地球科学学院，湖北武汉 430100；2.江苏油田分公司勘探开发研究院，江苏扬州 225000)

0 引言

苏北盆地高邮凹陷位于东台拗陷中部，整体布局呈南断北超的箕状断陷结构。阜四段(E1F4)沉积相主要为深-半深湖，沉积了大套深灰、灰黑色泥岩，夹泥灰岩，油页岩，使该套有效烃源岩具有良好的生油能力。前人的油源对比分析表明，高邮凹陷戴南组，三垛组和盐城组的油气来源主要与阜四段的源岩有关[1,2]。本文在前人研究成果的基础上，对有机质丰度(TOC)，有机质成熟度(RO)，地层温度，残留地层厚度，暗色泥岩厚度等利用主成分分析法(Principal Component Analysis，PCA)确定权重，再通过加权指数叠加法进行叠加分析，以得到油气形成的有利区域。

1 阜四段烃源岩生油能力数据准备

为得到更加精确的研究结果，本文综合前人研究总结出5 个影响因素作为研究油气富集有利区域的评价指标[2,3]，分别是X1有机质丰度，X2有机质成熟度，X3暗色泥岩厚度，X4地层温度，X5残留地层厚度。本文将把高邮凹陷研究区域内收集到的68 口井的评价指标作为原始数据。

2 主成分分析法确定权重值

主成分分析法是在保证原始信息不缺失或缺失最少的情况下用少数的不相关的综合指标表示多数的相互关联的指标方法[4]。主成分分析法确定权重的思想是将主成分的方差贡献率作为指标权重，再对该指标在各主成分线性组合中的系数的加权平均归一化[4]。

运用Spss 软件中降维模块中的主成分分析功能处理表1中的评价指标数据，得到各主成分的方差贡献率及特征值，如表1 所示，其中根据方差贡献率大于80%的原则提取前2 个主成分，两个主成分的成份矩阵见表2，由表2 可知第一主成分和第二主成分对原来指标的载荷数。

表1 方差贡献率及特征值

表2 成分矩阵

2.1 指标在各主成分线性组合中的系数

由表1 可知第一主成分的特征值是3.034，第二主成分的特征值是1.007，用表2 中的数据分别除以表1 中的特征值的开方得到的两个主成分线性组合如公式(1)。第一主成分中X2，X3，X4和X5的系数相当且远大于X1的系数，说明第一主成分由X2镜质体反射率，X3暗色泥岩厚度，X4地层温度，X5残留地层厚度共同影响。第二主成分中X2，X3，X4和X5系数虽然相当，但是远小于X1的系数，说明第二主成分主要受X1有机质丰度影响。

2.2 主成分的方差贡献率

方差贡献率越大该主成分的重要性就越强，因此方差贡献率可以看成不同主成分的权重[4]。由表1 知第一主成分的方差贡献率是60.685，第二主成分的方差贡献率是20.145。两个主成分可以取代原来的5 个评价指标，所以两个主成分的方差贡献率可看作权重，将评价指标在两个主成分线性组合中的系数分别与两个主成分的方差贡献率相乘并相加，再除以两个主成分的方差贡献率之和得到指标权重。

2.3 指标权重的归一化

因为全部指标的权重之和为1，所以将指标权重归一化获得客观权重Wp= (0.22，0.20，0.19，0.16，0.23)。

由表3 可知，高邮凹陷阜四段地层中，影响烃源岩的生烃能力的因素按权重大小排序，分别为残留地层厚度，地层温度，暗色泥岩厚度，有机质成熟度，有机质丰度。从权重数值可看出有机质成熟度，有机质丰度，残留地层厚度，暗色泥岩厚度，地层温度对烃源岩的生烃能力的影响百分比相当，说明这些评价指标一起影响烃源岩的生烃能力。

表3 指标权重

3 加权指数叠加法综合分析

加权指数叠加分析(WIOA)可以将一个通用的评价标准应用于不同的评价数据，从而创建一个综合分析[5]，即其可以将测量标准不一样的评价指标转化为统一标准进行评价分析。这种方法的有效性在于可根据评价指标对产出的相对贡献，为各个指标图层及其类分配权重并进行综合分析。

本文根据对油气生成影响的重要性，在Arcmap 软件中编制了有机质成熟度，暗色泥岩厚度，残留地层厚度，地层温度，有机质丰度等影响参数的多个专题图层，并根据其对油气富集的相对贡献通过重新分类重新分配了各个评价指标的权重值。利用这种适宜性模型，确定了合适的区域，其中具有较高值的类别表示苏北盆地高邮凹陷阜四段地层油气生成的有利区域。

图1 是用本文方法所做的阜四段油气有利生成区的等值线图，从图中可以看出，邵伯、真武、曹庄和富民地区是油气生成最有利地区，其次是黄珏、马家嘴、永安、花庄和周庄地区。有利油气形成区域的分布与现今的油气分布趋势基本一致，说明利用主成分分析法与加权指数叠加法相结合分析油气生成有利区的合理性和可行性。