泌陽凹陷油氣勘探規劃指標預測及方法研究

劉 鵬，李顯路，孫鳳華

（1.中國石化河南油田分公司勘探開發研究院，河南鄭州 450048；2.中國石化河南油田分公司油氣勘探管理部，河南南陽 473132）

泌陽凹陷位于南襄盆地東部，有效勘探面積為1 000 km2，沉積層系主要為新生界，其中，古近系核桃園組是凹陷內主要的烴源巖和油氣勘探層系。目前凹陷內已累計完鉆探井1 124 口，開發井3 912 口，累計探明石油地質儲量2.8×108t（油當量）[1-2]，整體處于高勘探程度階段，隨勘探程度增加，勘探難度越來越大，因此開展泌陽凹陷油氣勘探規劃指標預測及方法研究，明確增儲潛力和重點勘探領域，對于中長期規劃部署方案編制具有非常重要的指導意義。

1 資源潛力分析

1.1 數理擬合建模

對于生命總量有限的體系，例如石油資源，其整個生命過程隨時間的變化過程，正比于時間的n次方，即隨時間的負指數函數衰減[3]，從這一原理出發建立泌陽凹陷翁氏模型：

式中：Q 為生命過程；t 為時間，a；n為0，1，2…正整數序列； yo為生命起始時刻，a；y 為生命過程時間，a。

1.2 資源量預測

利用泌陽凹陷翁氏模型開展預測，預計最終探明石油地質儲量（相當于資源量）5.2×108t。目前泌陽凹陷已累計探明石油地質儲量2.8×108t（油當量），處于高成熟勘探階段，但是剩余資源量高達2.4×108t，仍然具有較大的資源潛力。

2 儲量增長趨勢預測

2.1 龔帕茲模型

在油氣勘探過程中，儲量增長必然經歷從初期的緩慢增長到勘探中期的高速增長，直到勘探后期逐漸遞減的發展演化過程[4]，按這種發展演化過程，利用數理擬合求取系數，建立泌陽凹陷龔帕茲模型，并對五年期間的儲量變化進行擬合預測：

式中：m 為累計探明儲量，104t；x為1，2…正整數序列。

將泌陽凹陷每五年期間累計探明儲量作為一個整體來開展預測，則“十四五”期間預計可新增探明儲量 850×104t（圖 1）。

2.2 “帚狀”預測模型

研究發現，將泌陽凹陷截至2019 年底已發現的油藏按儲量從大到小依次排出序號，繪制油藏規模序列曲線，呈現“帚狀”特征，因此，泌陽凹陷適用于“帚狀”模型開展預測，其表達式如下：

圖1 泌陽凹陷龔帕茲模型預測探明儲量

式中：N 為探明石油地質儲量，104t；N*為探明儲量數學轉換值；M 為油藏序號，取值為1、2、3…；M*為油藏序號數學轉換值；a、b、c 為方程擬和系數。

方程擬合系數與盆地勘探程度、資源探明程度、截至預測年份前一年底累計油藏個數變化密切相關[5]。通過以往實際勘探開發數據，分別建立a、b、c 與勘探程度、探明程度、累計油藏個數的多元回歸方程，即泌陽凹陷探明儲量增長“帚狀”預測模型。根據河南油田“十四五”期間油氣勘探規劃部署工作量安排，在年均探井7 口的前提下，預測泌陽凹陷“十四五”期間年新增探明儲量為 63.0×104～311.6×104t。“十四五”期間曲線形態收緊，儲量增速變緩，勘探難度越來愈大，整體上“十四五”期間累計新增探明儲量為790.0×104～850.0×104t（圖 2）。

圖2 泌陽凹陷“帚狀”模型預測探明儲量增長趨勢

3 區帶增儲潛力評價

3.1 定量評價模型研究

從目前研究認識來看，泌陽凹陷處于高勘探程度階段，井筒資料極為豐富，能夠為模型搭建提供大量的基礎數據支撐，可作為此次研究的基礎。參照人工神經網絡法原理，可以將勘探潛力作為輸出單元，井筒資料作為輸入單元，試油資料、測井資料以及錄井資料作為主神經元，主神經元所包含的試油結論、測井解釋結論、錄井顯示結論作為次神經元，只需求取不同主、次神經元的權重，便可以完成相應的人工神經網絡的搭建，即區帶定量評價模型。

3.2 權重計算及建模

區帶勘探潛力單從資源量升級角度出發也可稱之為遠景資源量轉化為探明儲量的期望值，因此基于人工神經網絡法的反饋系統[6-8]，可以通過主、次神經元在已上交探明儲量中所占的比重來確定其在勘探潛力評價過程中應有的權重。

此次研究收集試油資料390 井次，其中與已上交探明儲量相關的探井數共計296 井次，那么試油資料中與已上交探明儲量相關的資料比重應是 296與390 的比值，即0.76，以此類推，可以求出與已上交探明儲量相關的測井資料比重和錄井資料比重分別為0.67、0.48，歸一化處理后計算出試油資料、測井資料、錄井資料三項主神經元的權重分別為0.40、0.35、0.25。同理，主神經元試油資料包含的油層、低產油層、油水同層、含油水層四項次神經元的權重分別為0.50、0.30、0.15、0.05，主神經元測井資料包含的油層、差油層、油水同層、含油水層四項次神經元權重分別為0.40、0.25、0.20、0.15，主神經元錄井資料包含的油浸、油斑、油跡、熒光四項次神經元權重分別為0.40、0.30、0.20、0.10。橫向上引入主神經元和次神經元權重計算結論，縱向引入評價對象，便構成泌陽凹陷區帶勘探潛力定量評價模型（表1）。

表1 泌陽凹陷區帶勘探潛力定量評價模型

3.3 勘探潛力定量評價

3.3.1 計算方法及原理

選取次神經元所對應井數與主神經元總井數的比值作為次神經元取值。以 A 區帶為例，具有錄井資料的100 口井中具油浸顯示的為20 口，那么其次神經元油浸的取值為 0.20，同理可計算出油斑、油跡、熒光等次神經元的取值分別為0.22、0.28、0.30，再分別與其相應的權重相乘，并把乘積相加，便可得出對應的錄井資料主神經元取值，即 0.20×0.40+0.22×0.30+0.28×0.20+0.30×0.10=0.232 0，同理可計算出測井資料、試油資料所對應的主神經元取值分別為0.240 5、0.192 5，然后把主神經元取值與主神經元權重的乘積相加，便可以得出對應區帶的勘探潛力值，則 A 區帶的勘探潛力值為 0.232 0×0.25+0.240 5×0.35+0.192 5×0.40=0.219 0（表 2）。

表2 A 區帶定量評價模型計算示意表

3.3.2 實際應用

本文按照聚油單元劃分標準將泌陽凹陷劃分為雙河-趙凹-安棚油藏組合體、古城油藏組合體、井樓油藏組合體、付灣油藏組合體、王集-新莊油藏組合體、下二門油藏組合體、大吳莊油藏組合體等7 個區帶開展評價，并利用潛力評價模型和計算方法，完成其各層系以及整體勘探潛力評價優選（表3）。綜合評價認為，雙河-趙凹-安棚、下二門以及王集-新莊油藏組合體為泌陽凹陷“十四五”期間油氣勘探規劃重點增儲區帶。

4 結論與認識

（1）依據數理擬合建模能夠對于總資源量、儲量增長趨勢等中長期規劃指標開展預測，但油氣勘探是一個系統工程，需要辯證對待預測結果。

（2）翁氏模型對于泌陽凹陷開展資源量預測具有適應性，預計泌陽凹陷最終探明石油地質儲量（相當于資源量）5.2×108t。目前累計探明石油地質儲量2.8×108t（油當量），剩余資源量可達2.4×108t，仍具有較大資源潛力。

表3 泌陽凹陷區帶勘探潛力綜合評價結果

（3）泌陽凹陷“十四五”期間預計年新增探明石油地質儲量為63.0×104～ 311.6×104t，儲量增長趨勢變緩，油藏規模變小，勘探難度越來愈大，整體上“十四五”期間累計新增探明儲量為 790.0×104～850.0×104t。

（4）基于神經網絡法建立的區帶勘探潛力定量評價模型能夠量化表征從井筒資料到勘探潛力的相關性，通過開展泌陽凹陷實際應用認為，雙河-趙凹-安棚、下二門以及王集-新莊油藏組合體為泌陽凹陷“十四五”期間油氣勘探規劃重點增儲區帶。