泌阳凹陷油气勘探规划指标预测及方法研究

刘 鹏，李显路，孙凤华

（1.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，河南郑州 450048；2.中国石化河南油田分公司油气勘探管理部，河南南阳 473132）

泌阳凹陷位于南襄盆地东部，有效勘探面积为1 000 km2，沉积层系主要为新生界，其中，古近系核桃园组是凹陷内主要的烃源岩和油气勘探层系。目前凹陷内已累计完钻探井1 124 口，开发井3 912 口，累计探明石油地质储量2.8×108t（油当量）[1-2]，整体处于高勘探程度阶段，随勘探程度增加，勘探难度越来越大，因此开展泌阳凹陷油气勘探规划指标预测及方法研究，明确增储潜力和重点勘探领域，对于中长期规划部署方案编制具有非常重要的指导意义。

1 资源潜力分析

1.1 数理拟合建模

对于生命总量有限的体系，例如石油资源，其整个生命过程随时间的变化过程，正比于时间的n次方，即随时间的负指数函数衰减[3]，从这一原理出发建立泌阳凹陷翁氏模型：

式中：Q 为生命过程；t 为时间，a；n为0，1，2…正整数序列； yo为生命起始时刻，a；y 为生命过程时间，a。

1.2 资源量预测

利用泌阳凹陷翁氏模型开展预测，预计最终探明石油地质储量（相当于资源量）5.2×108t。目前泌阳凹陷已累计探明石油地质储量2.8×108t（油当量），处于高成熟勘探阶段，但是剩余资源量高达2.4×108t，仍然具有较大的资源潜力。

2 储量增长趋势预测

2.1 龚帕兹模型

在油气勘探过程中，储量增长必然经历从初期的缓慢增长到勘探中期的高速增长，直到勘探后期逐渐递减的发展演化过程[4]，按这种发展演化过程，利用数理拟合求取系数，建立泌阳凹陷龚帕兹模型，并对五年期间的储量变化进行拟合预测：

式中：m 为累计探明储量，104t；x为1，2…正整数序列。

将泌阳凹陷每五年期间累计探明储量作为一个整体来开展预测，则“十四五”期间预计可新增探明储量 850×104t（图 1）。

2.2 “帚状”预测模型

研究发现，将泌阳凹陷截至2019 年底已发现的油藏按储量从大到小依次排出序号，绘制油藏规模序列曲线，呈现“帚状”特征，因此，泌阳凹陷适用于“帚状”模型开展预测，其表达式如下：

图1 泌阳凹陷龚帕兹模型预测探明储量

式中：N 为探明石油地质储量，104t；N*为探明储量数学转换值；M 为油藏序号，取值为1、2、3…；M*为油藏序号数学转换值；a、b、c 为方程拟和系数。

方程拟合系数与盆地勘探程度、资源探明程度、截至预测年份前一年底累计油藏个数变化密切相关[5]。通过以往实际勘探开发数据，分别建立a、b、c 与勘探程度、探明程度、累计油藏个数的多元回归方程，即泌阳凹陷探明储量增长“帚状”预测模型。根据河南油田“十四五”期间油气勘探规划部署工作量安排，在年均探井7 口的前提下，预测泌阳凹陷“十四五”期间年新增探明储量为 63.0×104～311.6×104t。“十四五”期间曲线形态收紧，储量增速变缓，勘探难度越来愈大，整体上“十四五”期间累计新增探明储量为790.0×104～850.0×104t（图 2）。

图2 泌阳凹陷“帚状”模型预测探明储量增长趋势

3 区带增储潜力评价

3.1 定量评价模型研究

从目前研究认识来看，泌阳凹陷处于高勘探程度阶段，井筒资料极为丰富，能够为模型搭建提供大量的基础数据支撑，可作为此次研究的基础。参照人工神经网络法原理，可以将勘探潜力作为输出单元，井筒资料作为输入单元，试油资料、测井资料以及录井资料作为主神经元，主神经元所包含的试油结论、测井解释结论、录井显示结论作为次神经元，只需求取不同主、次神经元的权重，便可以完成相应的人工神经网络的搭建，即区带定量评价模型。

3.2 权重计算及建模

区带勘探潜力单从资源量升级角度出发也可称之为远景资源量转化为探明储量的期望值，因此基于人工神经网络法的反馈系统[6-8]，可以通过主、次神经元在已上交探明储量中所占的比重来确定其在勘探潜力评价过程中应有的权重。

此次研究收集试油资料390 井次，其中与已上交探明储量相关的探井数共计296 井次，那么试油资料中与已上交探明储量相关的资料比重应是 296与390 的比值，即0.76，以此类推，可以求出与已上交探明储量相关的测井资料比重和录井资料比重分别为0.67、0.48，归一化处理后计算出试油资料、测井资料、录井资料三项主神经元的权重分别为0.40、0.35、0.25。同理，主神经元试油资料包含的油层、低产油层、油水同层、含油水层四项次神经元的权重分别为0.50、0.30、0.15、0.05，主神经元测井资料包含的油层、差油层、油水同层、含油水层四项次神经元权重分别为0.40、0.25、0.20、0.15，主神经元录井资料包含的油浸、油斑、油迹、荧光四项次神经元权重分别为0.40、0.30、0.20、0.10。横向上引入主神经元和次神经元权重计算结论，纵向引入评价对象，便构成泌阳凹陷区带勘探潜力定量评价模型（表1）。

表1 泌阳凹陷区带勘探潜力定量评价模型

3.3 勘探潜力定量评价

3.3.1 计算方法及原理

选取次神经元所对应井数与主神经元总井数的比值作为次神经元取值。以 A 区带为例，具有录井资料的100 口井中具油浸显示的为20 口，那么其次神经元油浸的取值为 0.20，同理可计算出油斑、油迹、荧光等次神经元的取值分别为0.22、0.28、0.30，再分别与其相应的权重相乘，并把乘积相加，便可得出对应的录井资料主神经元取值，即 0.20×0.40+0.22×0.30+0.28×0.20+0.30×0.10=0.232 0，同理可计算出测井资料、试油资料所对应的主神经元取值分别为0.240 5、0.192 5，然后把主神经元取值与主神经元权重的乘积相加，便可以得出对应区带的勘探潜力值，则 A 区带的勘探潜力值为 0.232 0×0.25+0.240 5×0.35+0.192 5×0.40=0.219 0（表 2）。

表2 A 区带定量评价模型计算示意表

3.3.2 实际应用

本文按照聚油单元划分标准将泌阳凹陷划分为双河-赵凹-安棚油藏组合体、古城油藏组合体、井楼油藏组合体、付湾油藏组合体、王集-新庄油藏组合体、下二门油藏组合体、大吴庄油藏组合体等7 个区带开展评价，并利用潜力评价模型和计算方法，完成其各层系以及整体勘探潜力评价优选（表3）。综合评价认为，双河-赵凹-安棚、下二门以及王集-新庄油藏组合体为泌阳凹陷“十四五”期间油气勘探规划重点增储区带。

4 结论与认识

（1）依据数理拟合建模能够对于总资源量、储量增长趋势等中长期规划指标开展预测，但油气勘探是一个系统工程，需要辩证对待预测结果。

（2）翁氏模型对于泌阳凹陷开展资源量预测具有适应性，预计泌阳凹陷最终探明石油地质储量（相当于资源量）5.2×108t。目前累计探明石油地质储量2.8×108t（油当量），剩余资源量可达2.4×108t，仍具有较大资源潜力。

表3 泌阳凹陷区带勘探潜力综合评价结果

（3）泌阳凹陷“十四五”期间预计年新增探明石油地质储量为63.0×104～ 311.6×104t，储量增长趋势变缓，油藏规模变小，勘探难度越来愈大，整体上“十四五”期间累计新增探明储量为 790.0×104～850.0×104t。

（4）基于神经网络法建立的区带勘探潜力定量评价模型能够量化表征从井筒资料到勘探潜力的相关性，通过开展泌阳凹陷实际应用认为，双河-赵凹-安棚、下二门以及王集-新庄油藏组合体为泌阳凹陷“十四五”期间油气勘探规划重点增储区带。