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烃源岩生烃量的概率统计方法
目前国内外用于动态评价不同时期的生烃量有两种方法 ,一是模拟实验法 ,二是化学动学方法 .在商品化的盆地模拟软件中 ,国外更多应用化学动力学方法 ,而国内一般备有两个模块 ,但更多应用模拟实验模块 .这 两种方法属于确定性评价方法 ,即将实测的地质、地化指标视为常数去求取资源量 ,给出确定性的评价结论 .但实际上 ,每个数值只是服从某一概率统计规律的总体数值中随机抽样的观察值 .由于地质因素的多变性、钻井及取样的随机性、各方面指标分析的误差及认识上的不完全性 ,确定性的油气生烃量评价及建立在此基础之上的资源评价实际上具有一定程度的风险 ,因而需要用概率统计的方法处理已掌握的地质、地化资料及它们与油气生成量之间的关系 .前人应用盆地模拟 (例如 :盆地模拟图形工作站系统 ,油气运移聚集专家评价系统 ,BasinMod ,Basin2 ,BASIMS等盆地模拟软件 )等方法确定源岩生烃量的统计规律 [1,2] ,评价风险 ,但无论是参数的选取 ,还是计算的过程都比较复杂
.利用概率统计方法计算油气生成量不失为另一种有效的方式
1　基本原理
由于地质参数本身的不确定性 ,可以把烃源岩厚度分布、有机质类型、有机质丰度和成熟度等相关地质变量看作随机变量 ,用马尔可夫概型分析方法对每组随机变量做概率分布检验 [3] ,常见的概率分布类型为正态分布、对数正态分布和指数分布 ,对应的概率密度函数分别为

式中 : x为随机变量 ;μ为均值 ;σ为标准差 ;λ为指数分布参数
烃源岩的生烃量主要取决于烃源岩的体积及单位质量烃源岩的生烃量 ,通常后者主要取决于烃源岩中有机质类型、丰度和成熟度 .烃源岩生烃量 Q为
Q= H ·S ·ρ·w ·I ·X, (4)
式中 :H为烃源岩厚度 ;S为烃源岩面积 ;ρ为烃源岩密度 ;w为烃源岩中有机碳质量分数 ;I为烃源岩中有机质生烃潜力 ;X为烃源岩有机质成烃转化率 .
对相应区块相应目的层位的生烃参数做马尔可夫概型分析 ,根据参数的概型分布特征随机抽样 .用抽样数据模拟计算生烃量 ,对每个目标烃源岩做多次抽样模拟计算 .对生烃量计算结果做统计规律分析 ,作出累计概率曲线和概率分布图 ,进而得到不同概率下的生烃量
2　应用
2. 1　区域地质概况

滨北地区位于松辽盆地滨州铁路线以北 ,勘探面积约 7 × 4 km2 ,截至 2003 年底 ,共钻油田探井 10110口. 滨北地区有多个构造单元 ,各个构造单元之间烃源岩差异明显. 以中浅层的嫩江组一 、二段和青山口组烃源岩为例 ,模拟计算生烃量 ,并与模拟实验和根据化学动力学计算的生烃量结果做对比分析
2. 2　参数马尔可夫概型分析
以青一段为例,把烃源岩厚度、滨北地区位于松辽盆地滨州铁路线以北 ,勘探面积约km27 ×104 ,截至 2003年底 ,共钻油田探井 101口.滨北地区有多个构造单元 ,各个构造单元之间烃源岩差异明显 .笔者以中浅层的嫩江组一、二段和青山口组烃源岩为例 ,模拟计算生烃量 ,并与模拟实验和根据化学动力学计算的生烃量结果做对比分析 .有机质丰度、有机质类型和成熟度等相关地质参数作为随机变量 ,做概型分析 ,结果见图
1～4.由图 1～4看出 ,这几个参数基本符合对数正态分布 ,符合一般的地质规律 ,即同一层位的各参数多集中在一定的范围内 .同理确定青二、三段和嫩一、二段相应参数的概率分布
.

图 1　滨北地区青一段源岩厚度概率分布 图 2　滨北地区青一段有机质丰度概率分布
图 3　滨北地区青一段生烃潜力概率分布 图4　滨北地区青一段源岩成熟度概率分布

2. 3　生烃量的模拟计算
根据参数概型分布特征 ,对每个参数随机抽样 ,抽样过程受原始数据约束 ,应用抽样数据按公式 (4)计算烃源岩生烃量 ,经多次抽样 ,可模拟计算多个生烃量 .对每个目标烃源岩层分别抽样模拟计算 ,并做出累计概率曲线 ,生油量、生气量表示在相应的可能性 (概率 )下生成的油、气量 .累计概率曲线反映了生成某个数值油、气量的可能性 (概率 ).概率法评价所得生油量的期望值 (50 %概率 )为 249. 8 ×108 t,而 5%和 95 %概率对应值分别为 354. 4 ×108 t和 195. 0 ×108 t;生气量的期望值为 29. 7 ×1011 m3 ,5%和 95 %概率对应值分别为 45. 8 × 1011 m3和21. 7 ×1011 m3 .
2. 4　不同方法计算结果的对比
用概率统计法、模拟实验法和化学动力学法计算结果[ 3 ,4 ]对比分析.化学动力学法和模拟实验法给出的是确定性评价 ,而概率法给出的是风险评价 ,化学动力学法评价所得221. 6 ×108 t的生油量和 24. 7 ×1011 m3的生气量在概率法的累计概率分布图上对应着约 75 %的概率;而模拟实验评价所得的 137. 3 ×108 t的生油量和 17. 1 ×1011 m3的生气量在概率法的累计概率分布图上对应着 100 %的概率 .则从风险角度分析可信度 ,有 75 %的把握区内的生烃量不会小于化学动力学方法评价结果 ;有 100 %的把握区内的生烃量不小于模拟实验评价结果 .模拟实验法评价所得生油量、生气量分别约为化学动力学方法计算结果的 62 %和 69 %.其原因为 : (1)模拟实验法无法考虑未熟油的生成量 ; (2)模拟实验的产烃率受实验室模拟地质条件影响较大
.
3　结束语

滨北地区面积较大 ,单凭钻井资料及实验分析确定的烃源岩分布 ,难以估计其可靠性和可信度 .概率统计方法能反映与烃源岩生烃相关的地质参数的不确定性 ,以及在一定勘探风险约束下的生烃量 .作为一种风险评价方法 ,在生烃量计算方面 ,该方法与盆地模拟等评价方法相比具有同样的对地质因素多变性和不确定性的预测作用 ,而且更为简便 ,其可以作为勘探风险评估的辅助方法 .应用该方法模拟计算松辽盆地滨北地区中浅层烃源岩的生烃量 ,滨北地区中浅层生油潜力为 195. 0 ×108～354. 4 ×108 t,生气潜力为 21. 7 ×1011～45. 8 ×1011 m3 ,相对生烃量较大的烃源岩层位为青一段 。
参考文献
[1]　卢双舫 .有机质成烃动力学理论及其应用 [M].北京 :石油工业出版社 ,1996. 37 -53.
[2]　程顶胜 ,刘　松 ,吴培红 .塔里木盆地石炭系生烃潜力的模糊数学综合评价 [J ].石油学报 ,2000 ,21 (1) :34～39.
[3]　张枝焕 ,张万选 ,方朝亮 .一种应用干酪根热解烃转化率关系图版计算生烃量的方法
[J ].石油实验地质 ,1995 ,17 (2) :201 -209.
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