三级圈闭含油气概率和资源量表征方法探讨.pdf

第 3 6卷第 4期 2 0 1 4年 7月 石 油 囊 劈 沾 届 PE TRoL EUM GEoLoGY EXPERI M ENT V0 1 ．36． No ． 4 J u 1 ． ， 2 0 1 4 文章编号 1 0 0 1 - 6 1 1 2 2 0 1 4 0 4 0 4 9 5 0 5 d o i 1 0 ． 1 1 7 8 1 ／ s y s y d z 2 0 1 4 044 9 5 三级 圈闭含油气概 率和 资源量表征方法探讨 闫相宾 ， 李 军， 杨 中国石 化 石油勘探 开发研究院 ， 北京 双 l 0 0 0 8 31 摘 要 在油气预探 阶段钻探 目标评价优选是以新区和老区“ 三新 ” 领域 的三级圈闭为着眼点。将 同一区带上 的相 同类型和相似成 藏 条件 的 2个或 2个以上的四级圈闭统称 为 1 个三级圈 闭 其含油气概率和资源价值是部署预探 井的关键要 素。在 预探项 目优 选决策 中， 三级圈闭 的含油气概率应采用预探井首钻 四级圈闭的储层概率 、 保 存概率 、 充注概率 和圈闭概率 的乘积 ， 而非所 有 四 级圈闭的含油气概率的算术平均值。三级圈闭的资源量应采用满足首钻四级圈闭成功的前提条件下， 三级圈闭可获得的资源量 进行表征， 而不是各四级圈闭资源量算术相加和至少有 1 个四级圈闭成功条件下的三级圈闭资源量； 三级圈闭资源量大小与各 四级 圈闭的资源量 、 含油气概率 、 四级圈闭之间的地质相关性和首钻四级圈闭的选择有关 。 关键词 含 油气概率 三级圈 闭； 圈 闭资源量 ； 圈闭经济评价 东营凹陷 中图分类 号 T E l 5 5 文献标识码 A An a p pr o a c h t o h y dr o c a r bo n- be a r i n g pr o ba bi l i t y a nd r e s o ur c e c ha r a c t e r i z a t i o n o f t h i r d o r de r t r a p Ya n Xi a n g b i n g ，L i J u n，Ya n g S h u a n g S I NO P E C P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n d P r o d u c t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e wi l d c a t s a i m p r i ma r i l y a t t h e t h i r d o r d e r t r a p s i n n e w a r e a s o r t h e n e w e x p l o r a t i o n d o ma i n s ，t h e ne w s e r i e s o f s t r a t a，a n d t h e n e w t y p e s o f r e s e r v o i r i n o l d a r e a s ．Th e t h i r d o r de r t r a p i s r e f e r r e d t o t wo o r mo r e t ha n t wo f o u r t h o r d e r t r a p s wh i c h a r e l o c a t e d a t t he s a me h y d r o c a r b o n z o n e，h a v e t h e s a me t r a p t y pe a n d ha v e t h e s i mi l a r g e o l o g i c a l c o nd i t i o n f o r t h e h y d r o c a r bo n a c c u mul a t i o n．Th e h y d r o c a r b o n p r o b a bi l i t y a n d t h e r e s o ur c e v a l u e o f t h e t h i r d o r d e r t r a p a r e t h e k e y f a c t o r s t o d e c i d e w h e t h e r t h e d r i l l i n g i s p e r f o r me d o r n o t ．I n t h e p r o s p e c t s c r e e n i n g a n d d e c i s i o n a n a l y s i s ，t h e h y d r o c a r b o n b e a r i n g p r o b a b i l i t y o f a t h i r d - o r d e r t r a p s h o u l d u s e t h e p r o b a bi l i t y pr o d u c t o f t he t r a p，c ha r g e，r e s e rvo i r s a nd s e a l o f t h e fir s t - d r i l l e d f o u r t h o r d e r t r a p， n o t t h e a r i t h me t i c me a n o f t h e h y d r o c a r b o n b e a r i n g p r o b a b i l i t y o f a l l t h e f o u rth o r d e r t r a p s ． T h e r e s o u r c e o f t h i r d - o r d e r t r a p s h a l l b e c h a r a c t e r i z e d b y me e t i n g t h e p r e r e q ui s i t e t h a t t h e fir s t - d r i l l e d f o u r t h- o r d e r t r a p i s s u c c e s s f u l a n d i t i s n o t t h e a r i t h me t i c s u m o f e a c h f o u rth - o r d e r t r a p o r t h e t hi r d - - o r d e r t r a p r e s o u r c e whi c h i s u nd e r t h e c o n d i t i o n t h a t a t l e a s t o n e o f f o u r t h o r d e r t r a p i s s u c c e s s f u 1 ．Th e s i z e o f t h e t h i r d o r d e r t r a p r e s o u r c e i s r e l a t e d t o t he r e s o u r c e s o f e a c h f o u r t h o r de r t r a p，t h e h y d r o c a r b o n p r o b a bi l i t y，t he g e o l o g i c a l s i mi l a r i t y a mo n g t he f o u r t h o r d e r t r a p s a n d t h e s e l e c t i o n o f t h e fir s t d r i l l e d f o u r t h- o r d e r t r a p． Ke y wo r dsh y d r o c a r bo n b e a r i n g p r o b a b i l i t y；t hi r d o r d e r t r a p；r e s o ur c e o f t r a p；e c o n o mi c e v a l u a t i o n o f t r a p； Do n g y i n g S a g ；B o h a i Ba y B a s i n 1 问题 的提 出 为适应不同油气勘探阶段生产部署需求 ． 通常 对圈闭进行三 、 四分级管理 。其 中把处于同一含油 气区带 、 具相 同类型和相似成藏条件 的 2个或 2个 以上 的四级圈闭统称为 1 个三级圈闭 四级圈闭是 指三级圈闭中的局部构造或小规模 的岩性地层等 非构造圈闭和复合圈闭 ， 其具备独立封闭条件和单 一 压 力 系统 。 一 般 油气预探 目标 的优选评价是 以新区和老 区“ 三新” 领域的三级圈闭为着 眼点 ， 预探井部署确 定通常是在三级圈闭中优先钻探其 中含油气性相对 较好、 资源规模较大的四级圈闭。对四级圈闭评价优 选方法、 参数可以完全借鉴 国内外通用勘探风险分析 技术与评价流程及参数。三级圈闭的含油气概率和 资源价值是决定其是否钻探的关键要素。 三级圈闭 收稿 日期 2 0 1 4 一 O 1 0 3 ； 修订 E t 期 2 0 1 4 - 0 5 1 8 。 作者简介 闫相宾 1 9 6 4 一 ， 男 ， 教授级高级工程师 ， 研究方向为油气 勘探规划 。E ma i l y x b 1 9 6 4 ． s y k y s i n o p e c ． t o m。 第 4期 闰相宾， 等． 三级圈闭含油气概率和资源量表征方法探讨 4 9 7 述表征 。虽然 三级 圈闭油 气钻探 成 功是 指至少 有 1个四级 圈闭钻获工业油气 流的场景 ， 但在实 际油气勘 探 中针对 三级 圈闭上 的预探 井部 署是 在各 四级 圈 闭含油气 概率 和资源 价值 评估 的基 础上[ 4 - 7 1 ， 优选 其 中 1个 资源价 值较 大 的四级 圈 闭率先钻探评价 ， 然后再依 据钻探结果决 定是否 钻探评价其余 四级圈闭 ， 而非 同时对所 有 四级 圈 闭展开钻探 评价 。如果 首钻 四级 圈 闭成功 可 以 显著提高其余 四级圈闭 的含油气 概率 ， 增加钻探 信心和发现油气成功机会 ， 但并不能确 保其余 四 级圈 闭一定 就会钻获工业 油气流 。 因此三级 圈闭 资源量估算要在首钻四级圈闭资源量分布基础上， 考虑其余四级圈闭资源量分布和钻探时的风险大 小 ； 反之 ， 如果首钻四级圈闭失败 ， 可能会降低或否 定其余四级圈闭含油气性 ， 但并不代表其余四级圈 闭一定不具备含油气性 。若经地质评价研究认为 其余四级圈闭仍具备油气成藏条件， 则需要重新落 实评价该三级圈闭 。 重新落实的三级 圈闭肯定不包 含 已完钻的失利 四级圈闭， 然后对重新落实的三级 圈闭进行相关评价 由此可见三级圈闭的含油气概率和资源量不 是 由每个四级圈闭的含油气概率和资源量通过蒙 特卡洛模拟u 8 求 出的至少有 1个 四级 圈闭钻 获 工业油气流时的含油气概率和资源量。若用至少 有 1 个四级圈闭钻探成功条件下 的含油气概率和 资源量表示三级圈闭资源量 ． 这种方法虽考虑了每 个四级圈闭的风险和资源量概率分布， 但其地质含 义是同时对“ 所有 四级圈闭” 钻探评价前 的含油气 概率和资源量估算 ， 实际钻探 中不可能 同时钻探评 价j级圈闭中的所有 四级圈闭， 而是循序渐进逐个 钻探评价。此外也不宜用所有 四级 圈闭资源量的 算术加和表示三级圈闭的资源量 ， 其地质含义是所 有 四级圈闭钻探均发现油气时的资源量 ， 没有考虑 每个四级圈闭的风险所在 ； 三级圈闭的含油气概率 同样不宜用所有 四级 圈闭含油气概率算术平均值 表示 ， 其不符合概率论。 2 ． 2 ． 2三 级 圈闭含 油 气概 率 三级 圈闭是由一 系列具有相似地质成 因的四 级圈闭组成。虽然 四级圈闭的成藏条件相近 ， 但 由 于其成藏主因子或子因子可能有别， 造成其含油气 概率的差异 对每个 四级圈闭成藏的 4个 主因子 圈闭、 储层 、 保存 、 油气 充注 进行地 质风险评价 时 ． 由于圈闭 、 储层 、 保存 、 油气充注 4个主因子是 其成藏中相互独立 、 缺一不可事件 ， 因此用 4个主 因子同时发生的各 自概率 的乘积表示 每个 四级 圈 闭的含油气概率 。用四项主 因子的各控制参数或 子因子表征四级圈闭的含油气概率时 ， 各项主概率 因子 的参数若相互独立 ． 用各参数概率乘积表示主 因子的概率 ； 若参数具有相关性 ， 则用概率最低 的 参数概率表示主 因子的概率。其次根据 四级圈闭 含油气概率和其资源价值大小确定首个部 署预探 井的四级圈闭， 并用该四级圈闭的含油气概率表征 三级圈闭的含油气概率大小 。不能用所有 四级圈 闭含油气概率算术 平均值表征三级 圈闭含油气概 率 ， 其既不符合概率论原理也 与油气钻探实 际不 符 ； 同时亦不可用四级圈闭中至少有 1 个 四级圈闭 发现油气 的概率表征三级圈闭含油气概率 ． 因在实 际预探井部署时往往是优选其 中较好 的四级圈闭 首先钻探 ， 不可能 同时钻探评价所有的四级 圈闭。 三级圈闭含油气概率越大， 地质风险越低 。圈闭含 油气概率通常小于以往该区预探井成功率。 例如东营凹陷丰 1 8井 沙三段 的三 级岩性 圈 闭， 该圈闭由高品质 的三维地震资料落实， 主要勘 探 目的层有辛斜 1 5 1 井与永 3井合成地震记录准 确标定 ， 正反演模型和地震剖面砂体反射特征吻合 度 9 0 ％， 岩性圈闭相关 图件精度符合规范要求 ， 圈 闭存在的主要地质风险是砂体尖灭线的准确度， 圈 闭概率赋值 7 0 ％。该圈闭所在的民丰洼陷已发现 多个油气藏 。 主力烃源岩是沙四上段与沙三中下段 暗色泥岩 。 有机碳含量 2 ． 5 ％～ 3 ． 1 5 ％， 油气 生成运 移与圈闭形成期匹配 ， 油气充注概率 9 0 ％。储层 主要为沙三段 的三角洲前缘相砂体及前三角洲滑 塌浊积砂体 ． 从辛斜 1 5 1 井钻探揭示并经反演预测 圈闭处的储层单层厚度大 ， 厚度大于 1 0 m， 储层孔 隙度 2 5 ％左右 ， 渗透率 1 5 ～ 3 0 1 0 Ix m ， 储层概 率赋值 8 0 ％。从圈闭 目的层沙三段的砂组向东、 北方向上倾尖灭 ， 上倾方向对应的是永安镇三角洲 前三角洲亚相的大套泥岩， 砂岩形成有效封堵 ， 有 利于油气的保存 ， 只是多条南倾东西向断层对不同 四级圈闭保存有影 响， 由北向南的 4个 四级圈闭保 存概率赋值分别为 8 0 ％， 6 0 ％， 5 0 ％， 5 0 ％。由 4个 主 因子 概 率 乘 积 求 出 四级 圈 闭含 油 气 概 率 是 4 0 ％， 3 0 ％， 2 5 ％。 2 5 ％ 表 1 。 四级圈闭共 同地质 风险因子是储层 、 充注。 2 ． 2 ． 3 三级 圈闭 资源量 对包含多个 四级圈闭的三级圈闭只要有 1个 四级圈闭获得油气发现就表 明该三级圈闭钻探成 功 ， 因此用每个 四级圈闭资源量分布与其含油气概 率求出的至少有 1个 四级圈闭发现油气 的资源量 分布表征三级圈闭资源量分布虽在理论上可行 ， 但 4 9 8 石 油 蜜 鼯 弛 届 第 3 6卷 表 1 渤海湾盆地东营凹陷 丰 1 8井沙三中段岩性圈闭含油气概率赋值 Ta bl e 1 Oi l - b ea r i ng p r ob ab i l i t y as s i g nme nt o f l i t h ol og i c t r a p of mi d dl e Sh a 3 s a ndb ody i n we l l Fe ng l8，Do ng yi ng Sa g，Boh ai Ba y Ba s i n％ 与实际油气勘探不符。因为 “ 至少有 1个 四级 圈 闭钻探成功条件下 的资源量 ” 实质是指 同时对 三 级圈闭中所有的四级圈闭开展钻探 ， 并且至少有 1 个 四级圈闭获得油气 发现条件下三级 圈闭的总资 源量 。 在实际油气勘探生产中不可能同时对 1 个三 级 圈闭中的所有 四级圈闭钻探评价 ， 实际预探井部 署往往是只优选 1 个四级圈闭首先钻探 ， 其成功率 也仅依赖于该首钻圈闭的地质成功率 ； 其次用 “ 至 少有 1个 四级 圈 闭钻 探成 功条件 下 的资源量 分 布” 表征三级 圈闭资源是基 于保守值进行勘探决 策。虽有利于油气预探阶段的风险控制 ， 但不适用 于预探阶段 圈闭的排 队优选工作 ， 尤其是如果 1 个 三级圈闭中的个别四级圈闭的资源量规模很小 ， 但 含油气概率很高将直接导致三级圈闭的资源量大 幅减少 ， 甚至小于资源量较大 的四级圈闭资源量 ， 这明显和预探阶段 圈闭排队优选工作 的客观情况 不符。 资源量分布三级圈闭 的资源量表征应采用满 足首钻 四级圈闭具备油气发现条件下 的三级圈闭 资源量 ， 该资源量的概率分布可以利用各 四级圈闭 的资源量分布和含油气概率为基础 ， 以预先确定首 钻的四级圈闭具备油气成藏条件为约束 ． 利用蒙特 卡洛模拟方法 ， 求取各 四级圈闭所有可能的成功组 合对应的资源量概率分布。对于首钻 四级圈闭钻 前就认为一定失败或不具备油气成藏条件 。 则意味 着油气资源量不存在或为零。因此 三级圈闭的资 源量不可用每个 四级圈闭资源量算术相加结果来 表征 ． 其地质含义是指每个 四级圈闭钻探同时发现 油气情况 ， 这种情况在三级 圈闭预探前是概率非常 小的事件 三级圈闭资源量也不一定大于最大 四级 圈闭的可采资源量 。 其大小取决于每个四级圈闭的 含油气概率和可采资源量分布， 尤其是首钻四级圈 闭资源量和含油气概率大小。 用蒙特卡洛模拟方法计算 出三级圈闭资源量 分布精度与可信度取决于相关参数 含油面积、 厚 度 、 采收率等 的准确度和分布模 型 对数正态分 布、 正态分布、 三角分布、 B e t a 分布等 的选择； 圈 闭资源量计算结果合理性检验从 3方面考虑 ， 一是 计算参数分布模型合理性检验 ， 二是计算参数的端 值校验 ． 三是圈闭资源量的 Pl O ／ P 9 0比值 。 以丰 1 8井三级圈闭为例 图 1 。 从圈闭成藏 条件分析得知 ， 各四级圈闭共同地质风险因子是储 层和充注。其中丰 1 8井岩性一1圈闭面积 6 k m ， 闭合幅度为 3 2 0 m， 依据辛斜 1 5 1 、 永 3井等揭示油 藏的相关参数 和地震反 演资料 ， 该 圈闭油层厚度 P 5 0 2 5 m。 单储 系数 P 5 01 3 1 0 t／ k m I n ， 相应资源量 P 5 0 1 1 7 7 x 1 0 t ； 同样计算 出丰 1 8井 岩性一 2 ， 一 3 ， 一 4圈 闭资源量 表 2 。依据上述条 件 。 采用基于蒙特卡洛模拟的三级圈闭资源量计算 方法 ， 求 出丰 1 8 井资源量概率分布 图 3 ， 资源量 均值为 1 4 5 7 x 1 0 t 。 2 ． 2 ． 4 三级 圈闭税后净现值等 以三级圈闭可采资源量分布为基础， 通过类 比 分析确定对应的勘探 、 开发投资和产能指标后用现 金流方法计算评价圈闭的净现值 、 内部收益率 、 最 小经济可采储量。影响其合理性的关键参数是单 井初始 日产 、 产量模式、 油气价格。在相关参数计 算过程 中有 2点需注意， 一是三级圈闭的含油气面 积为所有四级圈闭含油气面积叠合的包络面积 ． 其 准确性直接影响到开发井数确定 ； 二是对三级圈闭 中准备优先预探 的四级圈闭同时做相应经济评价 分析 ， 其结果是确定钻探评价该三级圈闭重要依据 表 2 渤海湾盆地东营凹陷丰l 8井沙三中段岩性圈闭资源量计算参数 Ta b l e 2 Pa r a me t e r s o f l i t h o l o g i c t r a p r e s e r v e s o f mi d d l e S h a 3 s a n d b o d y i n we l l Fe n g 1 8，Do n g y i n g S a g，Bo h a i Ba y Ba s i n 第 4期 同相宾 ， 等． 三级圈闭含油气概率和资源量表征方法探讨 4 9 9 地 质 资源量 1 1 0 t 图 3 渤海湾盆地东营 凹陷丰 1 8 井 沙三 中段 三级岩性圈闭资源量概率分布 F i g ． 3 Pr o b a b i l i t y d i s t r i b u t i o n o f t h i r d o r d e r l i t h o l o g i c t r a p o f mi d d l e S h a 3 s a n d b o d y i n w e l l F e n g 1 8 ， Do ng y i n g Sa g，Bo ha i Ba y Ba s i n 之一。一般三级圈闭的经济评价既要考虑其本身效 益 ， 还必须评价预探井所在的四级圈闭经济效益。决 定三级圈闭是否值得钻探评价的条件是三级圈闭的 税后净现值大于零或者其税后净现值小于零 ， 但准备 钻探的四级圈闭税后净现值必须大于零。例如， 通过 经济评价计算得到丰 1 8井三级岩性圈闭税后净现值 4 7 9 3 1 万元。 内部收益率 3 3 ． 4 ％， 最小商业可采资源量 1 0 3 1 0 4 t 丰 1 8 井岩性一 1四级圈闭经济评价税后净 现值 3 0 2 7 2万元 ， 内部收益率 3 6 ． 8 ％， 最小商业可采资 源量 5 5 x 1 0 t 。表明丰 1 8 井圈闭值得预探评价。 2 ． 2 ． 5三级 圈闭预期 收益 是指三级 圈闭的含油气概率乘钻探成功时的 税后净现值减去其风险概率乘钻探成本。其中圈闭 的含油气概率加圈闭风险概率等于 1 。如果三级圈闭 预期收益大于零 。 表明此类 目标钻探经济风险相对较 小， 若钻探众多此类目标尤其是超过 1 0 0个肯定有 经济效益 ， 但不能保证每个 目标钻探后都有经济效 益 如果三级圈闭预期 收益小于零 ， 表 明此类 目标 钻探经济风险相对较大 ， 若钻探众多此类 目标尤其 是超过 1 0 0个肯定无经济效益 ， 但不是说每个 目标 钻探后都无经济效益。例如丰 l 8 井三级圈闭预期 收益为 1 0 3 5 3万元。 2 ． 2 ． 6 风险后的税后净现值 是指三级圈闭的含油气概率与其税 后净现值 乘积。表示在对不同圈闭进行优选排队时考虑风 险和效益双重因素 。 3 结语 1 预探 目标评价优选着 眼点是三级 圈闭， 它 是由一系列具有相似地质成 因的四级圈闭组成。 2 三级圈闭的含油气概率是首钻四级圈闭 的含油气概率。不是所有四级 圈闭含油气概率算 术平均值或者所有 四级圈闭中至少有 1 个 四级圈 闭发现油气概率。 3 三级圈闭资源量用“ 首钻四级圈闭具备成藏 条件下” 的三级圈闭资源量进行表征。“ 首钻四级圈 闭具备成藏条件下” 三级圈闭资源量的大小与各四级 圈闭的资源量和含油气概率、 四级圈闭之间的地质相 关性以及首钻四级圈闭的选择密切相关。 4 三级圈闭的经济评价既要注重其相关经 济指标计算分析 ， 也要评价准备首钻的四级圈闭经 济价值 。 5 三级圈闭是否值得钻探评价 的条件是其 税后净现值大于零或者其税后净现值虽小于零 ， 但 准备钻探的四级圈闭税后净现值必须大于零。 参考文献 [ 1 ] 杨登维 ， 周庆凡， 郭宝 申， 等． 油气资源地质风险分析与管理[ M] ． 北京 石油工业 出版社 ． 2 0 0 9 2 1 1 5 8 ． Y a n g D e n g w e i ， Z h o u Q i n g f a n， G u n B a o s h e n ， e t a 1 ． G e o l o g i c a l r i s k a n a l y s i s a n d m a n a g e m e n t o f p e t r o l e u m r e s o u r c e s [ M] ．B e ij i n g Pe t r o l e u m I nd u s t r y P r e s s， 2 0 0 9 2 1 1 5 8 ． [ 2 ] R o s e P R ． 油气勘探项 目的风险分析与管理[ M] ． 北京 石油 工业 出版社 ， 2 0 0 2 6 - 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