大民屯凹陷構造油氣藏有利分布區定量預測

李建華，宋兵，耿輝，龐雄奇

（1．中國石油大學（北京）盆地與油藏研究中心，北京 102249；2．中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；3.中國石油公司東方地球物理勘探有限公司研究院，河北 涿州 072750）

大民屯凹陷構造油氣藏有利分布區定量預測

李建華1，2，宋兵1，2，耿輝3，龐雄奇1，2

（1．中國石油大學（北京）盆地與油藏研究中心，北京 102249；2．中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249；3.中國石油公司東方地球物理勘探有限公司研究院，河北 涿州 072750）

分析大民屯凹陷構造類油氣藏地質特征、分布統計規律，發現：區域蓋層（C）、沉積相（D）、古隆起（M）和烴源灶（S）是控制大民屯凹陷構造類油氣藏形成和分布的4個功能要素。據此，提出了功能要素（T-CDMS）組合控油氣分布模式，以及構造類油氣藏有利分布區帶的預測方法。4個功能要素，縱向上的有序組合控制構造油氣藏的成藏層位，平面上的疊加復合決定構造油氣藏的分布范圍，地史過程中聯合決定油氣成藏的時間。通過各個功能要素的單因素控油氣作用及定量表征方法的分析，得到單因素控藏概率，經加權平均，得到綜合控藏概率指數（I），根據該指數的大小可預測構造油氣藏分布有利區。應用功能要素組合控油氣分布模式，預測了大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4構造油氣藏最有利分布區12個，結果證明了其有效性和可行性。

構造油氣藏；功能要素；成藏概率；大民屯凹陷

1 概況

大民屯凹陷位于遼河坳陷的東北部，面積約800 km2，具有優越的石油地質條件，為典型的“小而肥”含油凹陷，也是高蠟原油生產基地［1-2］。隨著勘探程度的提高，大民屯凹陷進入高成熟勘探階段，油氣比較富集、相對整裝、儲量規模較大的構造油氣藏，已完成基本鉆探，需要探索新的勘探領域，同時也需要探索新的有效預測方法和技術，對剩下的“小、深、難”構造目標進行勘探。功能要素組合控油氣分布模式是預測油氣藏有利分布區帶一種新的、有效的方法，在中國西部典型疊合盆地的應用中取得了良好效果［2-4］。文中從大民屯凹陷地質條件出發，分析了烴源灶（S）、古隆起（M）、有利沉積相（D）和區域蓋層（C）4個功能要素的控油氣作用，并建立了T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式及相應的定量表征方法，應用該模式對大民屯凹陷構造油氣藏的有利分布區帶進行了定量預測。

2 成藏功能要素分析與定量表征

功能要素是指控制著油氣藏形成和分布，且能客觀描述與定量表征的必不可缺的地質要素，可以用來研究構造油氣藏的形成和分布。

2.1 烴源灶

烴源灶指某一地史時期或成藏期源巖層大量排運油氣的范圍［5-7］。大民屯凹陷主要發育 Es42，Es41，Es34三套烴源巖［8］。

烴源灶控油氣成藏概率可以定量表征烴源灶的控油氣作用。烴源灶控油氣成藏概率受3個地質條件的控制，即：烴源灶排烴強度、油氣成藏區到排烴中心的距離和油氣成藏區到排烴邊界的距離［9］。以這3個參數為基礎，烴源灶控油氣成藏概率公式為

式中：Fe為某一范圍內烴源灶單因素影響下的成藏概率；L為標準化的油氣成藏區至排烴中心的距離，無量綱；l為標準化的油氣成藏區至排烴邊界的距離（油氣藏在排烴邊界之外，為正值；反之為負值），無量綱；qe為烴源灶最大排烴強度，106t/km2。

2.2 古隆起

古隆起是指地質歷史過程中的正向構造單元，是盆地油氣運移的指向和聚集的場所之一，控制了油氣藏的形成和分布范圍。世界上大型油氣田的形成和分布都與古隆起的背景有關［10-11］，構造油氣藏一般發育在古隆起的頂部或上方［12-16］。

大民屯凹陷古隆起單因素控藏概率與油氣藏至古隆起頂點距離的關系，可定量表征古隆起控藏概率。首先，恢復各個目的層在成藏期的頂面構造圖，確定出古隆起的范圍；然后，對古隆起進行歸一化處理［17］；最后，通過統計古隆起不同地段已發現的油氣藏數量或儲量確定它們的控藏概率。分析大民屯凹陷古近系和前古近系受古隆起控制而形成的117個油氣藏，結果表明，分布油氣藏個數最多的部位是坡頂和坡上。從儲量上看，從坡頂到坡腳油氣儲量減少的速度非?？臁８鶕鲜鼋y計關系，將油氣藏個數分布頻率轉化為成藏概率，便可以擬合出古隆起不同部位的成藏概率分布公式為

式中：YM為古隆起單因素控制下的成藏概率；XM為構造油氣藏距古隆起頂點的相對距離。

2.3 沉積相

沉積相是在一定條件下形成的、能夠反映特定環境或過程的沉積產物［13］，油氣聚集在高孔、高滲的沉積相發育區。大民屯凹陷主要發育湖泊相、濁積扇相、三角洲相、河道相、沼澤及洼地相、河道間相、扇三角洲相和沖積扇相。目前已發現的構造油氣藏主要分布在河道相中，約占油氣藏總數的56.8%；其次分布在扇三角洲相中，占16.2%；分布在三角洲相中的構造油氣藏占10.8%。大民屯凹陷儲層巖相以砂礫巖、砂巖和中細砂巖為主，儲層的主要儲集空間類型以殘余原生粒間孔為主，其次為粒間溶孔、粒內溶孔、填隙物內微孔、構造裂縫等［14］，儲層物性條件較好。

沉積相控油氣作用的定量表征，采用賦予不同沉積相不同數值的方法［12］。依統計結果，建立了大民屯凹陷不同沉積相與成藏概率之間的定量關系（見表1）。

表1 大民屯凹陷沉積相控藏概率賦值

2.4 區域蓋層

區域蓋層對盆地或凹陷的油氣運移和聚集具有重要作用，控制著油氣藏在平面上的分布范圍［15-16］。大民屯凹陷存在Es41和Es33兩套區域性蓋層，不僅在平面上控制了油氣富集范圍，而且在縱向上控制了油氣富集的層位［3］。Es41區域蓋層分布廣泛，對沙四下部的砂巖油氣藏和前古近系古潛山油氣藏起到了重要的封蓋作用，其封蓋的油氣藏占油氣藏總數的50.8%。Es33區域蓋層主要對Es33和Es34的油氣藏具有封蓋作用，所封蓋的油氣藏占油氣藏總數的32.4%。

前人對蓋層的封閉性進行了評價［17-23］。蓋層厚度與毛細管封閉能力、壓力封閉能力和濃度封閉能力之間均為正相關關系，可以反映蓋層對油氣的綜合封閉能力［23］。根據大民屯凹陷區域蓋層厚度與區域蓋層下工業油氣井累計日產油氣量的關系［12］，建立了大民屯凹陷區域蓋層厚度控藏概率的定量表征公式為

式中：Yc為區域蓋層單因素影響下的控藏概率；Xc為區域蓋層的厚度，m。

3 成藏功能要素組合與油氣分布

構造油氣藏的形成和分布受區域蓋層（C）、有利沉積相（D）、古隆起（M）、烴源灶（S）4個功能要素的綜合控制（見圖1）。將這4個功能要素的綜合控油氣作用稱為功能要素組合控油氣分布模式（T-CDMS）。

圖1 構造油氣藏T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式

4個功能要素縱向有序組合決定著構造油氣藏的成藏層位（見圖1a）。4個功能要素自上而下依照C，D，M，S次序出現，最有利于構造油氣藏的形成。最下面的烴源灶生成并排出油氣后，油氣在浮力作用下由低部位向高部位運移。古隆起的背景條件為油氣自下而上運移并在高點聚集創造了條件，古隆起頂部既是位能最低的部位，也是油氣向上運移匯聚的中心部位。古隆起周邊發育各種高孔、高滲的沉積相，為油氣自古隆起周邊向頂部運移時形成油氣藏創造了條件，聚集后的油氣由于受到了上覆區域蓋層的封蓋作用而能夠保存下來。事實上，上述4個功能要素在縱向上也有其他的組合形式，但不管哪一種都不如CDMS組合有利于油氣成藏。例如，DSCM組合，區域蓋層發育在烴源灶之下，不能對烴源巖生排出來的油氣資源起保護作用，因此不利成藏；DMCS組合，油氣生成后完全被區域性蓋層分隔開了，無法運移進入到上部的古隆起背景下發育的儲層或圈閉內成藏，也不利于形成構造油氣藏。

4個功能要素平面疊加復合決定著構造油氣藏的成藏范圍（見圖1b）。大民屯凹陷古近系已發現的構造油氣藏統計表明：4個功能要素控藏范圍疊合地區發現的油氣藏數量最多，約占構造油氣藏總數的76%；3個要素控藏范圍疊合地區發現的油氣藏數量次之，約占總數的24%；2個要素疊合和只有1個要素發育的地區目前沒有發現構造油氣藏。因此，4個要素疊合的區域是構造油氣藏勘探的最有利區帶。

4個功能要素在地質歷史過程中同時作用決定著構造油氣藏的成藏時間（見圖1c）。4個功能要素在時間上的統一作用是油氣藏形成的前提和關鍵。

為了表征T-CDMS的綜合評價結果，提出用一個定量化的指數來表征功能要素組合控油氣分布的概率大小。該指數由4個功能要素的單因素控藏概率值加權平均得到，其值介于0～1，見式（4）。依據I指數的相對大小，將構造油氣藏成藏區分為最有利成藏區（1.00～0.75）、有利成藏區（0.75～0.50）和不利成藏區（0.50～0）。

式中：I為功能要素組合控油氣分布模式綜合評價指數；Xi為單一功能要素控藏概率；ai為權系數；i為功能要素序號，分別對應區域蓋層、有利沉積相、古隆起和烴源灶。

4 應用

4.1 成藏期確定

應用T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式預測構造油氣藏有利區分布，首先要確定油氣成藏期。大民屯凹陷為晚期成藏，油氣充注時間為沙三末期至東營早中期，約36.7～34.3 Ma［24］。

4.2 構造油氣藏有利成藏區預測

確定了主成藏期之后，恢復了大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4三個目的層段的4個功能要素在主成藏期時的平面分布特征，研究了它們各自的控油氣作用，評價了各自單獨作用時的控藏范圍和控藏概率。在此基礎上，應用式（4）計算求取I指數（見表2），并繪制平面等值線圖，進而預測目的層段的構造油氣藏有利區分布。

表2 大民屯凹陷構造油氣藏成藏概率

預測結果顯示，Es33中部大范圍的油氣控藏概率大于0.50，是有利成藏區。最有利成藏區5個，分別位于沈12井—沈179井區、沈119井—沈34井—新沈60井區、勝15井區、沈241井區和靜53井—安40井區。其中，沈119井—沈34井—新沈60井區和勝15井區目前尚無油氣藏發現，是潛在有利勘探目標區。Es34有利成藏區帶位于工區東部和南部，最有利成藏區3個，分別位于沈82井—前13井區、法602井區和靜53井—靜59井區；法602井區尚無油氣藏發現，是潛在的有利勘探目標區。Es4最有利成藏區有4個，分別位于沈82井—前64—8井區、沈257井區、沈136井區和靜57井—安40井區，沈136井區和靜57井—安40井區尚無油氣藏發現，是潛在有利勘探目標區。

4.3 T-CDMS模式定量預測的可靠性檢驗

古近系Es33，Es34和Es4目的層段T-CDMS的綜合控藏概率指數（見表2）預測結果表明：大民屯凹陷古近系3個目的層段現今發現的構造油氣藏89.7%分布在有利成藏區和最有利成藏區內；其中，近58.7%的油氣藏分布在最有利成藏區，31.0%分布在有利成藏區，約10.3%分布在不利成藏區。T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式，定量預測構造油氣藏分布有利區是可行和可靠的。

5 結論

1）T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式為定量預測構造油氣藏有利分布區提供了一種理論和方法。4個功能要素復合區是構造油氣藏形成和分布的最有利區域，各個功能要素控油氣概率的時空分布決定著最終的構造油氣藏分布概率。該模式在大民屯凹陷的應用結果證明了其有效性和可行性。

2）從理論上講，構造油氣藏的形成必須具備區域蓋層、有利沉積相、古隆起和烴源灶4個功能要素，缺一不可。但是，由于地質條件的復雜性，依據單一要素確定的油氣成藏范圍并不是絕對的，而是在一定概率條件下得出的結論，因此，在考慮4個功能要素疊合成藏時也只能得出一個相對的結論。

3）應用T-CDMS功能要素組合控油氣分布模式，對大民屯凹陷古近系Es33，Es34和Es4三個目的層段的構造油氣藏有利分布區進行了預測，取得了很好的效果。對于不同的含油氣盆地（或凹陷），需要根據實際的地質情況建立相應的控藏概率公式。

志謝：本文撰寫過程中，得到了遼河油田勘探開發研究院單俊峰總地質師、勘探研究院盆地勘探所北部室顧國忠主任的大力幫助，在此表示衷心感謝！

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（編輯楊會朋）

Quantitative prediction of favorable distribution area of structural pools in Damintun Depression

Li Jianhua1，2,Song Bing1，2,Geng Hui3，Pang Xiongqi1，2
(1.Basin and Reservoir Research Center,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Research Institute，Bureau of Geophysical Prospecting,China National Petroleum Corporation,Zhuozhou 072750,China)

Study on geological features and distribution of structural pools shows that the regional caprock,sedimentary facies, paleohigh and source rock are four function elements controlling the formation and distribution of structural pools in Damintun Depression.Based on this,this paper gives the model of functional element(T-CDMS)combining hydrocarbon distribution and the method predicting favorable areas of structural pools.Longitudinal sequential combinations of four elements control the strata of structural pool formation,and planar superimpositions and combinations control the distribution range of structural pool and their simultaneous joint effects in geohistory determine the time of hydrocarbon accumulation.The probability of reservoir formation of single factor can be achieved by analyzing the hydrocarbon control function and quantitative characterization of every function element,and then the index of integrated probability of reservoir formation can be obtained by calculating the weighted mean of the probability of reservoir formation of single factor.According to the index,we can predict the favorable area of structural pool distribution.Based on the model,we predicted that the most favorable distribution areas of structural pool were twelve,which were distributed in Paleogene Es33,Es34and Es4strata in Damintun Depression.The results proved its feasibility and effectiveness.

Structural pool;functional element;probability of hydrocarbon accumulation;Damintun Depression

國家重點基礎研究發展計劃（973）項目“中國西部典型疊合盆地油氣成藏機制與分布規律”（2006CB202308）

TE121.1

：A

1005-8907（2012）02-0137-05

2011-08-01；改回日期：2012-01-18。

李建華，男，1975年生，工程師，博士研究生，從事油氣成藏機理與油氣資源評價研究。E-mail：ljh9521018@sina.com。

李建華，宋兵，耿輝，等.大民屯凹陷構造油氣藏有利分布區定量預測［J］.斷塊油氣田，2012，19（2）：137-141. Li Jianhua，Song Bing，Geng Hui，et al.Quantitative prediction of favorable distribution area of structural pools in Damintun Depression［J］. Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（2）：137-141.