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第 3 6卷第 1 期 2 0 1 4年 1 月 石 油 雾 露 弛 届 PET R0LEUM GEoLoGY EXP ERI M ENT Vo 1 . 3 6, No . 1 J a n . . 2 0 1 4 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 4 0 1 0 1 0 6 - 0 4 模糊综合评判在油气勘探 多学科指标评价预测 中的应用 以新疆柴窝堡凹陷为例 刘春梅 . 谭 青 1 . 长江大学 文理学院, 湖北 荆州4 3 4 0 2 0 ; 2 . 中国石化 江汉油田 荆州采油厂 , 湖北 荆州4 3 4 0 2 0 摘要 应用多学科 、 多指标勘探数据和图形资料评价一个盆地或探区 内的多个 目标 , 优选有利含 油气远景靶 , 传统方法 多是定 性评估 以新疆柴窝堡 凹陷为例 , 利用地震构造 、 化探 、 遥感 、 放射性 , , 能谱 、 土壤微磁等 多学 科 、 多指标 资料 , 以局部构 造 、 构造 部位 、 烃微渗漏综合异常及油气属性 等地质要素 , 采用模糊综合评判方法对 多个 目标进行量化评价 , 优选了其中较有 利靶 区。 关键词 多学科指标 ; 模糊综合评价 ; 油气勘探 ; 柴 窝堡 凹陷; 准噶尔盆地 中图分类号 T E l 3 2 . 1 文献标识码 A Ap p l i c a t i o n o f f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n i n o i l& g a s e x p l o r a t i o n wi t h mu l tid i s c i p l i na r y as s e s s me n t f o r e c a s ting A c a s e s t u d y o n C h a i w o p u S a g i n X i n j i a n g L i u C h u n m e i , T a n Q i n g 1 . C o l l e g e o f A r t sS c i e n c e ,Y a n g t z e U n i v e r s i t y , J i n g z h o u , H u b e i 4 3 4 0 2 0 , C h i n a ; 2 . J i n g z h o u O i l P r o d u c t i o n Pl a n t ,S I NOP EC J i a n g h a n Oi e l d,J i n g z h o u,H 6 e 4 3 4 0 2 0,C h i n a Ab s t r a c t Mo s t o f t h e t r a d i t i o n a l me t h o d s a r e q u a l i t a t i v e a s s e s s me n t s i n o p t i mi z e d s e l e c t i o n o f t h e o i l g a s p o t e n t i a l e x p l o r a t i o n t a r g e t s w i t h i n o n e b a s i n o r e x p l o r a t i o n z o n e b y a p p l y i n g t h e mu l t i d i s c i p l i n a r y a n d mu l t i - i n d e x p r o s p e c t i n g d a t a a n d g r a p h i c s . T h i s p a p e r ,m a k e s a c a s e s t u d y O i l t h e C h a i w o p u S a g i n X i n j i a n g ,b y m e a n s o f f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n,u t i l i z i n g mu h i d i s c i p l i n a r y r e s o u r c e s b a s e d o n s e i s mo t e c t o n i c s , g e o c h e mi c a l e x p l o r a t i o n,r e mo t e s e n s e, r a d i o a c t i v e y e n e r g y s p e c t r um , s o i l mi c r o ma g n e t i c s , me a n whi l e,i n t e g r a t i n g l o c a l s t r u c t u r e,s t r u c t u r e p o s i t i o n,h y d r o c a r bo n mi c r o l e a k a g e c o mp o s i t e a no ma l i e s,o i l - g a s p r o p e r t i e s i n f o r ma t i o n a n d o t h e r g e o l o g i c a l e s s e n t i a l f a c t o r s ,t o c a r r y o u t q u a n t i t a t i v e a s s e s s me n t o n t h e mu l t i - t a r g e t a r e a s,f r o m wh i c h s o me o f s i g n i f i c a n t t a r g e t s a r e s e l e c t e d a s t he p r o s pe c t i n g p r o s p e c t s . Ke y wo r d s mu l t i d i s c i p l i n a r y i n d e x; f u z z y c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n;o i l g a s e x p l o r a t i o n;C h a i w o p u S a g; J u n g g a r Ba s i n 许多盆地或探 区在勘探历程中积累了大量的 地质 、 物探 、 化探、 遥感、 钻井等地学资料。地理信息 系统 G I S 技术在矿产资源勘查 、 开发等领域中的广 泛应用 1 - 3 ] , 为综合利用这些多学科数据和图形进 行分类、 比较、 叠合、 综合分析。 进而为更精细研究油 气聚集规律, 评价预测新的勘探靶区创造了条件。 以往对勘探方向和目 标评价预i 贝 4 一般多采用传统的 方法 ] 。这些方法虽然有效 , 但系定性描述。尤 其是在应用多学科 、 多指标进行综合评价时, 由于学 科彼此存在复杂的相关关系 , 要想完全精确地描述、 评价它们与油气相关这个带有模糊性的 目标 , 在客 观实际上是不可能的。应用模糊数学综合评判 简 称“ 模糊综合评判” , 以全新 的比较简洁的量化方 法来解决多学科 、 多指标评价多个勘探靶区的复杂 问题 , 不失为一种合乎实际的处理方法。本文运用 该方法对新疆柴窝堡凹陷靶 区进行预测。 柴窝堡凹陷位于海西地槽褶皱带 , 系准噶尔盆 地向东南延伸的部分 。在地形上它夹持 于博格达 山及伊连哈比尔尕山之间. 面积近 3 0 0 0 k m , 主体 为达坂城次凹。次凹内构造线为近东西向 , 南北而 南可划分为 4个构造带 博格达山前 冲断带 、 西疙 瘩背斜带 、 中部柴杨断褶带 、 南部 山前 冲断带 。 在 收稿 日期 2 0 1 2 - 1 2 - 3 0 ; 修订 日期 2 0 1 3 1 1 _ 2 7 。 作者简 介 刘春梅 1 9 8 4 一 , 女 , 硕士, 专任教师 , 从事运筹学与数理统计 及数学地质 、 资源量评价研究。E - ma i l 2 8 3 4 2 4 4 1 5 q q . c o n l 。 第 1 期 刘春梅 , 等. 模糊综合评判在油气勘探多学科指标评价预测中的应用以新疆柴窝堡凹陷为例 1 0 7 地史上柴窝堡在二叠纪 、 晚三叠世是 生油凹陷区。 区内发育有多套生储盖组合形式 . 二叠系是成熟的 主力生油岩 , 上三叠统有低熟生油层 _ 7 ] 。 从 2 0世纪 5 0年代开始 , 我国地质和石油勘探 部门先后在柴窝堡凹陷开展过重磁普查 、 石油地质 调查和地震工作 , 后来又有勘探科研部 门开展过遥 感、 地面化探、 土壤微磁性、 放射性 能谱等多学科 专业 的勘探普查。该 区先后部署过一些探井 , 取得 过油气流或油气显示发现。它的勘探历程积累 了 较为丰富的多学科 、 多指标 的测试数据 和勘查 图 件 。尽管如此 , 该区因复杂的石油地质条件仍处于 持续勘查研究阶段 。 丰富的地学资料无疑为应用模糊综合评判方 法进行勘探靶 区评价提供了条件 。 1 综合评价预测 的方法与要素 1 . 1 多学科指标综合研究的方法 1 在 G I S平 台上将多学科勘探 资料 地震 、 遥感 、 化探 、 放射性 能谱 、 土壤微磁等 成果 图制 成相同经纬度 、 相同比例尺底图。 2 分类分析 利用或重新编制化探 、 放射性 能谱 、 土壤微磁异常图 , 以及遥感地质解译图。 3 叠合分析 地化分析的烃异常或蚀变异常 与地球物理方法分析 的放射性 能谱 、 土壤微磁等 异 常进行叠合分析 因为这些异 常都 与因烃 的微 渗漏或土壤蚀变产生 的理化异常有关 1 0 ] 。然 后 编绘出以重烃为主体 的多项指标的烃综合异常图。 4 地震构造与遥感环状构造对应分析。本 区遥感环状构造与地震构造对应较好 , 故局部构造 评价 目标 名称 以地震构造为 主 如只有遥感 隐 伏构造 , 则 以遥感构造命名 。 5 局部构造 与烃综合异常对 应分析。研 究 构造对烃异常的控制关 系, 以及油气运移 、 聚集的 规律性 。 由于专业较多 , 图件也很多 , 本文受篇幅所限, 只着重讨论参与多学科指标评价的相关地质要素 和模糊综合评判方法 。 1 . 2 参与评价的多源地学资料 1 地震 局部构造 1 4个 , 及主要 的断裂构造 规模、 走向、 控制作用等资料。 2 遥感 环状构造 1 7个 , 线状构造 1 7条 , 烃 蚀变遥感影象异常带 3处。 3 化探 甲烷 C 异 常 2 3个 , 重烃 C 异 常 1 6个 , 蚀 变碳 酸 盐 A C 异 常 1 6个 , 热 释 汞 } I g 异常 1 1 个, 荧光光谱 F 3 5 0 异常 9个, 甲烷 碳 同位素 6 ” C. 样品分析数据 3 0个 。 4 放射性 能谱 u异常 1 5个 , A U异常 3 2 个 , T h异常 5个 。 u T h 异常 3 1 个 。 5 土壤微磁 磁化率 K c 异常 1 7个。 1 . 3 靶区分析地质要素的确定 评价靶区的主要地质要素来 自对探区的多源 地学资料的分析。柴窝堡凹陷的烃微渗漏异常明 显受断裂构造的控制。该区发现的 1 4个局部构造 也都与断裂构造有关 , 圈闭类型多为断鼻 、 断背斜 、 断块 、 逆牵引构造等。所以, 油气不仅沿断裂运移 , 同时在运移过程 中向相邻 的上倾 高部位构造进行 聚集。这也就是在局部构造上部可能形成环状或半 环状烃微渗漏异常的原因 】 。因此靶 区评价的地 质要素不仅是局部构造 , 还有其烃的综合异常信息。 同时根据勘探 的理论和实践 。 还应考虑局部构造所 在 凹陷的部位, 以及分析烃异常 的油气属性指标 C , 因为构造部位反映生油 凹陷油气 向构造运 聚的有利条件_ 1 引。6 ” C 值则是判别烃微渗漏异常 的成因, 是深部成熟的油型热解气 , 或过成熟的煤型 热解气 、 裂解气 , 还是未成熟的生物气[ 1 引。 2 模糊综合评判模型 为了较客观 、 全面地评价本 区的含油气远景 , 应用模糊综合评判方法[ 1 6 - I 7 ] , 对 区内 1 4个构造结 合烃异常进行靶区定量评价 。 2 . 1 模糊综合评判对象和判据集的确定 参评靶区 是需要评判 的对象全体 , 记为 { , 一 , - - , } n 为参评靶区个数 。靶区包 含了局部构造和烃综合异常两种重要信息 , 同时也 考虑了构造所处部位及烃异常的油气属性 6 C 等信息。它们共同构成靶区评价的 4个地质要素 。 这些要素构成判据集 U, { U ,U , t t , U } 。 2 . 2 构造评判矩阵 R可以看作集合 到集合 的模糊关系, R∈ Xx U , 为集合 U的一个模糊集。其 中 称为单项 地质因素评价 , 表示地质因素 U 对参评异常区块 的评价指标 r , ∈[ 0 , 1 ] , 可以理解为参评异常区块 具备地质因素 U 的程度 , 即 对 于因素 U 的隶 属度。因此参评区块的综合评判矩阵 R为 R[ r ] , 其中 1 , 2, ⋯, m; J . 1 , 2 , ⋯ , r / , m 4 , n 1 4 。 2 . 3 评价指标 r 决定原则 由于各地质因素主要表现为定性指标 , 由定性 指标决策法, 可以将各区块地质因素变化的程度分 为 a , b . c 3 个等级, 每个等级评定值从高到低分别 1 0 8 石 油 寥 笏 钯 届 第 3 6卷 为 0 . 8 , 0 . 5 , 0 . 2 。 1 烃综合异常 由化探 、 微磁 、 能谱构成的 综合异常 , 实质上反映了与油气有关的烃微渗漏异 常或烃的蚀变现象的直接或间接指示的重要信息。 本区综合异常分为 I、 Ⅱ、 Ⅲ级。重烃异常较强 , 其 他相伴生的多指标异常较全 的评为 I 级 ; 重烃异常 较小 , 其他多指标异常较全的评 为 Ⅱ级 ; 重烃异常 小 , 其他指标异常不全的评为 Ⅲ级。如局部构造上 部的烃综合异常具有 I、 Ⅱ级规模 , 呈半环状分布 , 其评价赋予“ a ” 级 综合异常在 Ⅱ、 Ⅲ级 , 异常形态 为半环状 , 其评 价赋 予“ b ” 级 Ⅲ级及 以下综合异 常 。 形态不佳 , 赋予“ C ” 级。 2 油气属性 甲烷碳 同位素 ” C 是反映烃 气成因的重要指标 . 能有效区分油型热解气 、 煤型热 解气及生物气。因此根据化探样品碳 同位素值 , 参 考天然气标准 , 确定一 5 5 % o 一 3 5 % 。 为“ b ” 级 , 属煤型热解气 或裂解气 ; C . ≤~ 5 5 % 。 为“ c ” 级 , 属生物气。 3 局部构造 局部构造评定值 由可靠程度来 确定 。地震资料圈定并落实 的圈闭构造为 “ a ” 级 ; 可靠程度未定或圈闭情况不明的局部构造 为“ b ” 级 ; 局部构造根据遥感环状影像异常认 为的“ 隐伏 构 造” 为“ c ” 级 。 4 构造部位 构造部位的评价主要依据局部 构造所处生油凹陷的位置, 以及 目的层的特征和埋 藏深浅来确定 。这是因为, 我 国陆相沉积盆地油气 勘探的理论和实践证明, 靠近生油凹陷的构造高部 位一般是最有利 的油气指向。同时对邻近生油凹 陷和局部构造 的断层性质及对油气保存 的影响亦 应有充分考虑 。在本 区, 根据烃异常与构造 的关 系, 北北东和北西 向或多组方向构造的交会部位是 油气运聚的有利地带 , 而东西向压性断层对烃运移 起一定阻挡作用 , 靠近盐湖 的北西向遥感断裂 可 能在晚期构造 活动 中开 口 对相邻构造油气保存 可能有不利影响 在地化异常 图中沿此断裂带 出 现带状强烃微渗漏 异常亦可表明。因此在构造位 置评价中, 对邻近生油深洼 的部位评为 “ a ” 级 ; 对 距离生油深洼较远 , 或虽然临近生油洼 陷, 但 中间 隔有压性 断层带 的评 为 “ b ” 级 ; 距 离生油洼 陷较 远 , 且埋藏较浅的构造部位为“ c ” 级 本 区对靠近 盐湖北西 向断裂的构造在评价时需加慎重。 2 . 4 确定 评判 函数 在靶区量化评价时 , 每个参评地质因素的贡献 大小或所起的作用不同, 因而赋予每一参评地质因 素的权系数 为 A, 则有 因素重 要程度 模糊集 A , r z , 3 , 8 且 ∑ 1 i 1 , 2 , 3 , 4 。烃综合 异常 、 碳同位素和局部构造 、 构造部位 的权系数是 根据它们对靶区含油气远景评价贡献大小来确定 。 根据多年来综合地质、 物化探 、 遥感找油气的经验 , 结合本区石油地质特征 , 可确定一组经验数据作为 参评因素的权系数。烃综合异常权系数为 0 . 3 . 油气 属性为 0 . 2 , 局部构造为 O . 3 , 构造部位为 0 . 2 。于是 应用加权平均模型 , 乘积求和 , 对各参评 靶区进行评价, 得到模糊综合评价集为 B A R 6 , 6 , ⋯, 6 一, b 。靶区综合评价值 6 的大小 是其含油气性大小的综合反映, 因此可根据综合评 表 l 新疆 柴窝堡靶 区综 合评价 T a b l e 1 C o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n o n e x p l o r a t i o n t a r g e t s i n C h a i wo p u a r e a , X i n j i a n g 第 1 期 刘春梅, 等. 模糊综合评判在油气勘探多学科指标评价预测中的应用以新疆柴窝堡凹陷为例 1 0 9 价值 b , 来判断区块的含油气远景。根据上述分析 , 应 用“ 模糊综合评判法” 对柴窝堡地区 1 4 个异常区块进 行含油气远景的综合评价预测 . 结果如表 1 所示 表中, 综合评价值 b , 最大值 为 0 . 7 4 , 最小值为 0 . 2 。平均值 b为 0 . 4 7 8 5 7 1 , 标准偏差 为 0 . 1 5 8 4 9 6 。 我们可以确定 b or b , 靶 区为有利含油气 远景 区 A级 ; 当 b 6 ≤b o, 靶区为较有利含油气远景 区 B级 ; 当 b b时, 为一般远景区 C级 。通 过模糊综合评判 , 本区达到有利远景区的是柴窝堡 构造 、 山水地构造 、 西沟下寺构造 3个 ; 较有利远景 区的有黄家庄北构造 、 土墩子构造 、 席家庄构造 、 上 雷家沟断块背斜、 盐湖西北牵引背斜 5个 其余的 6个为一般远景区。 3 结论 1 通 过地 质 、 物探 、 化探 、 遥感 等 多学科 指 标 , 以柴窝堡凹陷为例 , 对 1 4个参评 目标选用构造 和烃异常等 4项地质要素进行模糊综合评判 , 比较 客观 、 全面地评价预测了区内构造靶区的含油气远 景 , 有效地减少了单项指标人为定性评价的可能片 面性。 2 模糊综合评判获得的 A级有利含油气远 景靶 区有 3 个 柴窝堡构造 、 山水地构造 、 西沟下寺 构造。其中柴窝堡构造 由勘探部 门先后部署柴参 1 井 、 柴参 1井 侧 1井 、 达 1井 都 见有 油气 流发 现_ 1 。在 5个 B级较有利含油气远景靶区中土墩 子构造经钻探亦见有油气显示 。 3 在其他勘探盆地或探 区广泛应 用 G I S技 术开展多学科多指标评价 、 预测有利勘探远景区的 研究 中. 模糊综合评判应 不失为一种好 的处理方 法。笔者认为提高靶区评价效果与地质要素的选 择及其可靠性有关 。 参考文献 [ 1 ] 谭青. “ 3 s ” 技术在中国西部油气普查勘探中的应用[ c ] / / 庄 逢甘 , 陈述彭. 遥感 科技论 坛 全 国地方 遥感 应 用协 会 2 0 0 0 年年会论文集. 北京 地震 出版社 , 2 0 0 0 2 0 4 2 0 8 . 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