層次分析法預測致密油甜點區的可行性——以川中侏羅系大安寨段為例

楊 遠，何幼斌，羅進雄

?

層次分析法預測致密油甜點區的可行性——以川中侏羅系大安寨段為例

楊 遠1，2，何幼斌1，2，羅進雄1，2

（1. 長江大學地球科學學院，湖北武漢 430100；2. 非常規油氣湖北省協同創新中心（長江大學））

川中侏羅系大安寨段為典型自生自儲致密油藏，儲層物性差，縱向裂縫較發育，單井產量受多因素綜合控制，無法用常規油藏勘探開發思維及已有行業評定標準進行分析。通過對川中侏羅系大安寨段進行研究，結合《SYT6943–2013致密油地質評價方法》，運用層次分析法預測川中侏羅系大安寨段致密油甜點區，并和當前掌握的地質情況與開采情況對比。研究表明：使用層次分析法可將模糊定性的地質結論量化為科學權重，有效解決了因地質資料不足而造成的分析瓶頸，降低了勘探風險；但致密油屬非常規油藏，與常規油藏差別大，評估時各參數并不是越高或者越低越好的線性關系，而是需要找出參數區間或者上下限；層次分析法需與行業標準結合運用才能提高運算精度。

川中侏羅系；大安寨段；甜點區；層次分析法

常規油氣甜點區預測主要依靠前期地質勘探、錄井等諸多資料并在地質認識清楚的情況下進行，目前可運用成熟的商業軟件進行模擬。而致密油藏屬非常規領域，地質規律性不強，理論認識不清楚，暫無針對性較強的商業模擬軟件進行甜點區預測，在基礎資料有限的情況下更是無法開展工作。川中侏羅系大安寨段為典型自生自儲致密油藏，儲層物性差，縱向裂縫較發育，單井產量受多因素綜合控制，無法用常規油藏勘探開發思維及已有行業評定標準進行分析，只能根據經驗樹立“裂縫找油、壓裂增產”大體方向，急需科學合理的甜點區預測分析辦法。國內外對此方向研究主要集中在常規油氣田勘探開發軟件的衍生和精細油藏數值建模方面。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是一種把復雜問題分解化，并規整成為目標、準則、方案等層次的定性與定量相結合的綜合性評價方法，其優點在于能充分運用已知資料，分批指出勘探方向，隨著資料不斷完善預測精度隨之提高，預測細節更多，可分析性更強。運用層次分析法預測致密油甜點區可將模糊定性的地質結論量化為科學權重，有效解決了因地質資料不足而造成的分析瓶頸，降低了勘探風險。本文參照《SYT6943–2013致密油地質評價方法》，以川中侏羅系大安寨段地質資料為依據，分析論證了層次分析法運用在致密油甜點區預測上的可行性，為后續工作提供指引[1–4]。

1 致密油甜點區評價

致密油一般指儲集在覆壓基質滲透率小于或等于0.1×10-3μm2的致密儲層中，具有源儲共生、圈閉界限不明顯、單井無自然產能或產能低下需后期改造等特征，與常規油藏區別迥異，但也有一定聯系。如在含油氣單元內，油氣持續注入，空間有序分布，導致常規油藏與非常規油藏成因上關聯、空間上共生，形成較規律的“有序聚集”體系[5–7]。所以常規油氣烴源巖供給方向有非常規油氣分布，相反，非常規油氣外圍也許有常規油氣聚集。區位上講，盆地（坳陷或凹陷）局部構造高點或邊緣發育常規巖性油藏和構造油藏，有時也伴隨有重油、瀝青砂等非常規石油；盆地中心發育頁巖油；盆地中心或斜坡發育致密油[8–10]。

致密油甜點區即源儲共生的致密油發育區，是在當前經濟盈利評定下可優先勘探開發的富集高產區[11–13]。廣義致密油“甜點區”評價包括：“地質甜點區”、“工程甜點區”和“經濟甜點區”3類（表1）。

表1 廣義致密油“甜點區”評價類別

2 研究區地質特點及建模要素

川中侏羅系大安寨段為四川盆地主力挖潛層[14]，為典型的內陸淡水湖相碎屑巖沉積，屬四川盆地“川中古隆中斜平緩構造帶”及“川北古中凹陷低緩帶的東部”構造。從1953年四川盆地開發至今，已發現高效油氣田公山廟、桂花、金華、中臺山、蓮池，并取得累計石油地質儲量8 599.13×104t，其中石油探明儲量7 535.36×104t，預測儲量1 063.77×104t，探明可采儲量471.93×104t，預測可采儲量67.02×104t，儲層類型主要為孔隙–裂縫型或裂縫型。

根據當前油田生產開采數據，將此段油井分為低產井（單井累產小于5 000 t）、中產井（單井累產5 000～10 000 t）和高產井（單井累產大于10 000 t）三類，通過統計分析可知：井位分布與平面展布上三類油井分布雜亂，規律不清。其中高與低交叉，構造、儲層厚度、烴源巖厚度等單因素與單井累計產量相關性不明顯，所以無法用常規油藏勘探開發思維及已有行業評定標準進行分析。經前人研究：大安寨段單井產量受多個因素綜合控制，其中裂縫發育程度控制尤為突出，高產井主要分布于裂縫系統發育地區[15–16]。針對此特點可以樹立“裂縫找油、壓裂增產”這一大體框架，但甜點區預測與有利區壓裂仍需數據建模分析與行業標準結合來充分論證，為下步勘探開發提供數據支撐。

綜上所述，本文在致密油甜點區評價類別框架下，以《SYT6943–2013致密油地質評價方法》為原則。結合川中侏羅系大安寨段實際，綜合考慮甜點區優選指標，簡化物理模型。建模要素如表2。

3 建模及分析步驟[17–19]

（1）確定問題，構建物理模型并收集數據。本次建模分析基于有限地質、開發數據，以預測甜點區為目的，指導下步勘探與開發方向。首先根據構造位置和油田特性把川中侏羅系大安寨段油藏分為5個含油區塊（圖1）。然后選取建模要素并按照最高層（目標層）、中間層（準則層）、最低層（方案層）構建層次結構模型（圖2）。

表2 建模要素選擇及描述

注：指在當前情況下采出的總油氣資源量。

圖1 川中侏羅系大安寨段研究區

圖2 甜點區預測結構模型

（2）兩兩比較打分，確定下層對上層的分數引用數字1～9及其倒數作為標度（表3）來定義判斷矩陣：

再依次進行層次合成計算與一次性檢驗：

式中，max為判斷矩陣的最大特征值。

根據判斷矩陣不同階數查表，得到平均隨機一致性指標，當<0.10時，認為通過了一次性檢驗，否則應作適當修正。

（3）計算權重向量W，選用幾何平均法計算。其步驟為：①的元素按行相乘得一新向量；②將新向量的每個分量開次方；③將所得向量歸一化即為權重向量。甜點區預測各判斷矩陣如表4所示。

表3 判斷矩陣標度定義

表4 甜點區判斷矩陣

以上各表一次性檢驗均通過。將不同方案各準則要素的權重矩陣（表4）W與各準則要素的相對權重矩陣（表5）W相乘，得到各方案層要素權重并排序（表6）。經計算還能得到中間層要素權重并排序（表7）。

表5 各甜點分區判斷矩陣

表5 各甜點分區判斷矩陣（續）

表6 方案層權重排序

表7 中間層權重排序

經以上運算分析，通過表6可得川中侏羅系大安寨段甜點區優選排序為：區2>區1>區3>區5>區4。由此可知：區2（金華油田、桂花油田、蓮池油田）為最有利甜點區，其次為區1（中臺山油田、公山廟油田），再次為區3（龍女寺–南充構造）、區5，區4最差。上述模擬結論與中國石油第四次油氣資源評價——川中侏羅系大安寨段實際開采情況相符，證明層次分析法可行。但區5內有已探明儲量并開采的公山廟北大安寨油田，而模擬核算的優選排序區3>區5，可見區3中龍女寺–南充構造為下步勘探重點。區2（金華油田、桂花油田、蓮池油田），區1（中臺山油田、公山廟油田）為下步開采重點。

由中間層權重分析結果排序可知，川中侏羅系大安寨段甜點區預測6項地質影響因素權重可分為3個梯隊。其中第一梯隊權重最大，有效反應了工程條件及外部因素對建模的影響；第二梯隊權重次之，其中裂縫發育程度權重排名第4，說明裂縫是獲得高產的條件之一，更是工程改造的切入點。下步可針對性進行人工壓裂改造。

4 各要素敏感度分析

敏感度分析為分析當前情況下系統（或模型狀態）對系統參數或周圍條件變化的敏感性[20]。烴源巖品質敏感度分析中（圖3），各線形斜率小，各區塊均不敏感，說明烴源巖品質對甜點區預測模型影響小，整個工區烴源巖品質基本相似。儲層厚度敏感度分析中，區3線形斜率最大，最敏感，權重與儲層厚度成正比，證明區3儲層最厚且越厚產量越高；區2線形斜率次之，較敏感，權重與儲層厚度成反比。證明區2儲層厚度次之，但并不是越厚越好；區4斜率最小，最不敏感，儲層最薄，與產量無明顯線性關系。含油飽和度敏感度分析中，區5線形斜率最大，最敏感，權重與含油飽和度成正比，證明區5含油飽和度最高且與產量成正比；區4線形斜率最小，最不敏感，含油飽和度最小，權重與含油飽和度無明顯線性關系。

裂縫發育程度敏感度分析中，除區1、區5線形斜率較小、較敏感、裂縫較發育，其余區塊都較敏感，裂縫發育。可見裂縫發育程度控制較為突出。但致密油屬于非常規油藏，地下情況復雜，與常規油藏截然不同，故不對權重正反比關系分析。保存條件各線形斜率小，各區塊均不敏感，保存條件對甜點區預測模型影響小，整個工區保存條件基本相似。大小敏感度分析中，斜率敏感度排序為：區2>區1>區3>區5>區4，大小也應依此排序。

圖3 敏感度分析線性關系

根據中國石油第四次油氣資源評價關于川中侏羅系大安寨段地質資料及現場開采情況，得出模擬區各評價因素數據（表8）。通過表8數據與上述敏感度分析結論對比，除保存條件分析結果與實際油氣資源評價結果有一定偏差外，其余各分析項均與實際情況吻合，再次證明層次分析法對致密油甜點區預測科學可行。

表8 川中侏羅系大安寨段評價區地質因素

5 結論

（1）根據致密油礦產資源特征，確定“甜點區”預測指標為：烴源巖品質、儲層厚度、含油飽和度、裂縫發育程度、保存條件、。

（2）通過層次分析法分析川中侏羅系大安寨段下步勘探重點為龍女寺–南充構造，開采重點為金華油田、桂花油田、蓮池油田。

（3）利用層次分析法可將模糊定性的地質結論量化為科學權重，解決了因地質資料不足而造成的分析瓶頸，降低了勘探風險。

（4）運用敏感度分析法還能對選定的評價指標進行逐個論證，能在一定程度指導儲層改造工作，為開采和井下作業指明方向。

（5）致密油與常規油藏雖有較大區別，但具備“連續”聚集及近源分布等特征，“甜點區”控制要素多樣但最終也會形成較規律的“有序聚集”體系，所以可針對研究區情況進行預測，前期進行勘探地質資料層次分析；中期進行產能與儲層改造的層次分析，后期進行地層壓力與注采關系等綜合資料分析。最后結合地質與工程分析結果，動態建模，滾動勘探，逐步認識致密油資源規律性，為以后工作奠定基礎。

[1] 鄧雪，李家銘，曾浩健，等．層次分析法權重計算方法分析及其應用研究[J]．數學的實踐與認識，2012， 42（7）：93–100．

[2] 王衍東，顧潔，胡斌．基于AHP的實用中長期電力負荷預測綜合模型[J]．華東電力，2005，33（1）：28–31.

[3] 何沙，吉安民，姬榮斌，等．基于AHP–最小判別的逐級判別模型的石油企業安全應急能力評價[J]．中國安全科學學報，2011，21（2）：41–47．

[4] 申文靜．利用層次分析法評價油氣運聚單元[J]．中國石油勘探，2010，15（3）：45–50．

[5] 杜金虎，何海清，楊濤，等．中國致密油勘探進展及面臨的挑戰[J]．中國石油勘探，2014，34（6）：1–9．

[6] 張安達，王成，喬睿，等．致密砂巖儲層物性下限確定新方法及系統分類[J]．巖性油氣藏，2014，26（5）：5–8.

[7] 曾濺輝，楊智峰，馮梟，等．致密儲層油氣成藏機理研究現狀及其關鍵科學問題[J]．地球科學進展，2014，29（6）：651–661．

[8] 趙靖舟，李軍，曹青，等．論致密大油氣田成藏模式[J]．石油與天然氣地質，2013，34（5）：573–583．

[9] 張林曄，李鉅源，李政，等．北美頁巖油氣研究進展及對中國陸相頁巖油氣勘探的思考[J]．地球科學進展，2014，29（6）：700–711．

[10] 康園園，邵先杰，石磊，等．煤層氣開發目標區精選體系與方法研究[J]．巖性油氣藏，2011，23（1）：62–66.

[11] 倪超，楊家靜，陳薇，等．致密灰巖儲層特征及發育模式——以四川盆地川中地區大安寨段為例[J]．巖性油氣藏，2015，27（6）：38–47.

[12] 廖群山，胡華，林建平，等．四川盆地川中侏羅系致密儲層石油勘探前景[J]．石油與天然氣地質，2011，32（54）：816–822．

[13] 汪少勇，李建忠，李登華，等．川中地區公山廟油田侏羅系大安寨段致密油資源潛力分析[J]．中國地質，2013，40（2）：477–484．

[14] 鄭榮才，郭春利，梁西文，等．四川盆地大安寨段非常規儲層的儲集空間類型與評價[J]．巖性油氣藏，2016， 28（1）：16–29.

[15] 汪少勇，李建忠，郭秋麟，等．層次分析法在致密油[J]．地球科學進展，2015，30（6）：715–723．

[16] 洪志國，李焱，范植華，等．層次分析法中高階平均隨機一致性指標（RI）的計算[J]．計算工程與應用，2002，38（12）：45–48．

[17] 盧輝雄，王永軍，汪冰，等．基于GIS的層次分析法在沽源地區鈾成礦預測中的應用[J]．地球科學進展，2014，29（8）：968–973．

[18] 汪少勇，李建忠，李登華，等．EUR分布類比法在川中地區侏羅系致密油資源評價中的應用[J]．天然氣地球科學，2014，25（11）：1 757–1 766．

[19] 吳殿廷，李東方．層次分析法的不足及其改進的途徑[J]．北京師范大學學報：自然科學版，2004，40（2）：264–267．

[20] 何龍，鄭榮才，梁西文，等．川東涪陵地區大安寨段裂縫控制因素及期次分析[J]．巖性油氣藏，2014， 26（4）：88–96．

編輯：蒲洪果

1673–8217（2017）05–0101–06

TE13.16

A

2017–03–10

楊遠，1990年生，長江大學地球科學學院2016級礦物學、巖石學、礦床學在讀碩士研究生，主要研究方向為油藏地質。