塔里木盆地塔河油田碎屑岩领域在志留系、泥盆系、石炭系、三叠系、白垩系和古近系都获得了工业油气流或良好油气显示，其中石炭系、三叠系成为主要产油层系。但随着勘探开发程度的不断增高，隐蔽圈闭或小型圈闭已经成为重要勘探目标，勘探开发难度增大^[1]。如何用多学科(地质、物探、化探)技术方法，提高勘探开发成功率，保持增储上产是目前迫切需要解决的重要问题。基于油气垂向微渗漏理论的高精度化探技术，是以未钻圈闭含油气性评价、预探井已有油气发现或油气田开发扩边、油气富集部位预测等为目标而部署的油气化探面积测量^[2]。针对目前塔河油田AT2井区地震资料解释的多个圈闭的含油气性问题，采用高精度油气化探技术在该井区进行了研究。在高密度调查、高精度分析测试的基础上，对塔河油田AT2井区正态和非正态地球化学数据进行处理和异常提取，重点围绕精细解释评价，确定地表综合地球化学异常，进一步采用化探—地质双因素评价方法，对圈闭进行含油气性评价^[3]，为产建井位部署提供建议。

1.   开发地质概况

塔河油田AT2井区位于塔里木盆地塔北坳陷沙雅隆起阿克库勒凸起南端的阿克亚苏地区^[4-5]，发育于三叠系阿克库勒组三段—四段正旋回沉积下部的中油组为该区重要的勘探层系^[5]。作为阿克亚苏地区AT2区块三叠系油气藏内的第一口发现井，AT2井于2005年11月在三叠系上油组试获高产油气流；2010年下返三叠系中油组生产，初期日产油33 t，不含水，为了增加井区储量控制程度，相继在三叠系中、下油组部署新井8口，均获高产油气流。

目前根据地震资料刻画的塔河AT2井区三叠系中油组AT2井圈闭面积较小(图 1)，但钻于该圈闭的AT2井等3口井避水高度低，生产效果好(AT2井累产3×10⁴ t，另2口井分别累产3.6×10⁴ t和0.6×10⁴ t)，与地震资料解释的圈闭储量不匹配，因此实际圈闭范围可能会比之前解释的更大。通过对AT2井区三维地震资料重新处理解释，认为AT2井区中油组圈闭西部存在一个圈闭A(拟部署产建井)，在地质上认为有2种可能：一是A圈闭与AT2井圈闭整体为同一圈闭，油水界面一致，后期可向东评价、向西产建，进一步落实构造；二是A圈闭与AT2井圈闭是2个独立的圈闭，A圈闭油水界面与AT2井圈闭不一致，可进一步西扩评价。另外，AT2井区三叠系上油组哈一段有一套岩性体边界(图 1，蓝色曲线框)，往南高部位上倾尖灭，沿片状砂体尖灭线容易形成岩性上倾尖灭圈闭(圈闭C)，存在形成岩性油气藏的可能性。因此，AT2井区油气勘探需要解决以下问题: (1)评价三叠系中油组多种构造的可能性以及A、B圈闭的含油气性；(2)评价三叠系上油组岩性圈闭C的含油气性，为井位部署提供建议(图 1)。为了实现这一目标，在AT2井区部署了近地表高精度油气地球化学勘探研究，对三叠系中、上油组圈闭进行评价。

图  1  塔河油田AT2井区三叠系中油组构造及化探部署

Figure  1.  Tectonic structure and geochemical exploration area of middle oil group in Triassic, well AT2 area, Tahe Oil Field

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2.   高精度化探样品采集与指标方法

2.1   采样面积与网度

在塔河AT2井区，按规则测网进行高精度地球化学勘探，测网覆盖了待评价的几个圈闭及外围，面积达51 km²(图 1)。

在待评价圈闭上方进行T字加密区采样，加密区面积9.35 km²，在AT2井西部待评价的三叠系中油组构造圈闭上方和AT2井西南部待评价的三叠系上油组岩性圈闭上方采用的加密采样网度为0.1 km×0.1 km。在加密区外围工区采样面积为41.65 km²，采用的采样网度为0.25 km×0.25 km。

2.2   选用的化探方法

微渗漏烃类在土壤中主要以吸附态(包括物理吸附和化学吸附)、游离态、水溶态存在，另有一部分被氧化成为衍生物。其中赋存于土壤颗粒孔隙中的游离态烃类以及以分子状态被土壤颗粒表面所物理吸附(吸附力是范德华力)的烃类在油气地球化学勘探中被称为“活动态”烃类。这些烃类是反映现今油气藏是否存在的最直接指标^[6]，包括游离烃^[7-9]、物理吸附烃^[6]、顶空气^[10]，在油气地球化学勘探中得到了广泛的重视和应用。因此，本次化探精查研究采用顶空气、游离烃、物理吸附烃等活动态地球化学指标方法。

3.   地球化学指标优选及异常下限确定

3.1   指标优选

完成研究区的样品测试分析后，对地球化学数据进行了统计分析。地球化学测试参数众多，信息量巨大，其中有相当一部分重复或相近，在抑制干扰因素的前提下，常用聚类分析、相关分析、因子分析等数据处理方法研究指标间的相关性及组合关系，筛选代表性的地球化学指标来进行分析。

相关分析结果表明，同种方法的甲烷及其同系物指标相关系数较高，其中游离烃指标系列相关系数达0.94以上，物理吸附气指标系列相关系数达0.72以上，顶空气指标系列达0.65以上，相关性显著，说明它们具有相同的来源。不同方法的甲烷及其同系物指标相关系数较低或不相关，说明各种方法指标间具有较弱的成因联系或各具独立的地球化学意义。同时，聚类分析、因子分析也取得了相类似的结果。另外，通过对已知油藏剖面上方地球化学指标异常分析，也发现这3种方法对含油面积、油水边界具有较好的响应。因此，选择游离烃甲烷、物理吸附气甲烷、顶空气甲烷作为评价研究区的代表性指标。

3.2   异常下限确定方法

(1) 浓度—面积(C-A)分形方法分离地球化学背景与异常。由于游离烃指标经过多次迭代剔除高值后，其数据母体仍不服从正态分布，属于非线性数据，因此采用了C-A分形方法确定异常下限。分形方法^[11-12]应用于油气化探的理论基础是油气藏中轻烃微渗漏到近地表，形成地球化学场，可造成化探指标具有自相似性或统计自相似性，可反映出化探指标背景值往往服从或近似服从正态或对数正态分布，然而低异常值和高异常值满足分形分布。

(2) 迭代法分离地球化学背景与异常。物理吸附烃、顶空气轻烃指标经过多次迭代剔除高值后，其数据母体服从或近似服从正态分布，属于线性数据，因此采用了迭代法确定异常下限^[13]。

4.   AT2井区地球化学异常评价

4.1   单指标异常分布特征

从研究区整体地球化学特征来看，游离烃、物理吸附烃、顶空气轻烃甲烷浓度异常分布基本类似。以游离烃为例，图 2是游离烃甲烷浓度异常与研究区构造叠合图，可见游离烃浓度主要沿走向北东和走向东西的断层夹持的区域分布，说明断层对油气成藏的控制作用。研究区东北部的AT2井圈闭控藏断层上方游离烃甲烷浓度异常较为集中，呈环块状分布，较好地响应了含油气面积，说明地表游离烃甲烷异常是油气藏烃类垂向扩散、渗滤的结果。AT2井圈闭西部的A圈闭上方地球化学异常较弱，在该圈闭偏西翼呈一个小环状形态，这与地震的振幅变化率异常较为吻合，说明该圈闭最有利的位置可能不在高点，还受岩性的控制。研究区西北角的B圈闭上方游离烃甲烷浓度呈顶端块状分布，说明该圈闭也具有良好的烃类微渗漏显示，为有利的油气圈闭。另外，AT2井区三叠系上油组哈一段有一套岩性体边界，往南高部位上倾尖灭，沿片状砂体尖灭线容易形成岩性上倾尖灭圈闭C，可能成藏(图 1)。游离烃甲烷呈椭环形异常围绕预部署井部位分布，预示该岩性上倾尖灭圈闭也具有良好的油气前景。研究区西南部的D井附近也有游离烃浓度异常分布，呈一个较大不连续环状分布(图 2)，但D井目前已停产，这种游离烃异常成因可能是地下残余烃类微渗漏所致。物理吸附烃地球化学异常特征与游离烃较为相近。顶空气轻烃地球化学异常与游离烃、物理吸附烃地球化学异常分布特征有显著差别，研究区东北部的AT2井圈闭控藏断层上方顶空气轻烃甲烷浓度异常呈星点状分布，异常十分零散。

图  2  塔河油田AT2井区地表游离烃甲烷浓度异常与三叠系中油组构造叠合图测区

范围为图 1中的矩形框区。

Figure  2.  Superposition of near-surface free methane anomaly zones and middle oil group structures in well AT2 area, Tahe Oil Field

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4.2   综合地球化学异常确定

从以上分析可以看出，不同化探方法地球化学属性各异，不同指标异常反映了不同侧面的油气信息。在研究各方法对油气微渗漏反映特征的基础上，将有效的方法采用某些措施进行综合解析，确定综合异常，使单指标之间取长补短，可达到抑制各种噪声、突出有效异常的效果。综合异常是油气地球化学信息的综合表征，能更好地指示油气藏。本次研究中，首先依据单指标异常确定的准则，分别圈定了游离烃甲烷、物理吸附烃甲烷、顶空气甲烷浓度异常区；然后以各单指标圈定的异常区为基础，通过异常区叠合的方式确定综合异常。基于游离烃、物理吸附烃(对已知油藏响应效果最好)与顶空气甲烷3个指标确定的综合地球化学异常，反映了所有指标异常相对集中的区域(综合异常区)。研究中共圈定了5个综合异常区，对应以下5个圈闭：AT2井圈闭、A圈闭、B圈闭、C圈闭和D井圈闭(图 3)。由3种地球化学指标叠合后的综合地球化学异常图可以看出，A圈闭与AT2井圈闭的综合地球化学异常区相接、连续，显示2个圈闭应属同一油水界面。钻于该圈闭的A井实钻结果也证实，这2个圈闭属于同一油水界面。

图  3  叠合法确定的塔河油田AT2井区地表综合地球化学异常

测区范围为图 1中的矩形框区。

Figure  3.  Distribution of integrated surface geochemical anomalies determined by superposition method in well AT2 area, Tahe Oil Field

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4.3   综合地球化学异常评价

针对一个待评价的目标区，任何一项技术都不可能“包打天下”，因此综合采用石油地质、地球物理、地球化学勘探技术，对于准确评价油气勘探目标至关重要。本次研究综合采用化探参数和地质参数对地球化学异常区(待评价圈闭)进行了评价。化探评价以近地表油气地球化学指标为基础，地质评价以地下油气地质条件特别是油气成藏主控因素为基础。化探—地质双因素评价方法原理、参数选择及意义在以前研究中已做过阐述，本文结合AT2井区具体的地球化学数据和油气成藏条件，对圈定的5个综合地球化学异常区进行评价。

4.3.1   化探参数评价

(1)异常指标总贡献率(G)

由塔河AT2井区地球化学指标分布特征可知，游离烃甲烷和物理吸附烃甲烷异常区与已知的AT2井区油藏含油区吻合最好，顶空气甲烷次之。因此，游离烃甲烷、物理吸附烃甲烷为AT2井区主要有效地球化学指标，顶空气甲烷为该区辅助有效地球化学指标，研究确定的上述单指标的贡献率依次为40%，40%，20%。综合异常的单指标按主、辅指标贡献率进行加权得到总贡献率，总贡献率越高，化探异常越有利。除4号异常包含的指标为游离烃甲烷和物理吸附烃甲烷2个指标外，其余1、2、3、5号异常都包含游离烃甲烷、物理吸附烃甲烷、顶空气甲烷3个指标。计算1—5号综合异常的指标总贡献率依次为100%，100%，100%，80%，100%。

(2)平均衬度系数(C_avg)

单指标异常衬度通常用来反映单指标异常相对于背景的强度。综合异常包含多个单指标异常，每个单指标异常在综合异常中的衬度是不同的。综合异常的衬度应该是所有指标衬度的综合反映，据此可构建多指标综合异常平均衬度系数(C_avg)，C_avg越高，化探异常越有利。为了便于从权重评价考虑，再将综合异常平均衬度系数进行极大值(C_max)正规化^[14]，可得到综合异常的衬率C—。1—5号综合异常的衬率依次为92.97%，100%，81.96%，74.92%，80.12%。

(3)烃类热成因概率(R)

综合异常的烃类成因判识(真异常或者假异常)十分关键，利用烃类组构来判识综合异常油气成因是一种比较可行的方法。RICE等^[15]建立了气体组构图版判识储层流体属性；SECHMAN等^[16]发现，在波兰东部某油气区土壤轻烃(游离气)能较好地反映地下油气属性。图 4是AT2井区1号异常区烃类异常样本组构值投影到油气成因判识组构图版的结果，显示1号异常区所有的烃类异常样品均落入石油—天然气的范围。将AT2井区各异常区烃类异常样本组构值投影到油气成因判识组构图版上，计算1—5号综合异常区落入热成因气范围内的样本所占各自总异常样本数的百分比(R)依次为100%，95.16%，100%，100%，100%。R越大，化探异常越有利。

图  4  塔河油田AT2井区1号异常区样品烃类组构特征

Figure  4.  Hydrocarbon composition of samples collected from No. 1 anomaly zone in well AT2 area, Tahe Oil Field

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(4)综合异常化探评价概率系数(P)

利用综合异常指标总贡献率(G)、异常衬率(C)和烃类热成因概率(R)，构建了综合异常化探评价概率：$P=\sqrt[3]{G \cdot \bar{C} \cdot R}$。图 3中的5个综合异常化探评价概率系数如表 1所示，2号异常化探评价概率系数最高，1号异常次之，后面依次为3号、5号和4号异常。

表  1  塔河油田AT2井区地表地球化学综合异常化探参数评价概率及评价结果

Table  1.  Geochemical evaluation probability and results of integrated surface geochemical anomaly zones in well AT2 area, Tahe Oil Field

化探参数	异常编号
	1	2	3	4	5
总贡献率G/%	100	100	100	80	100
异常衬率C－/%	92.97	100	81.96	74.92	80.12
烃类热成因概率R/%	100	95.16	100	100	100
化探评价概率P/%	97.60	98.36	93.58	84.31	92.88
评价排序	Ⅱ	Ⅰ	Ⅲ	Ⅴ	Ⅳ

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4.3.2   地质参数评价

上述从高精度化探角度对各综合化探异常进行了评价和排序，就勘探开发而言，化探技术对下伏圈闭含油气性的预测还需要与油气成藏的主控因素相结合。AT2井区三叠系中、上油组圈闭油源、运移条件、盖层条件方面基本相同，这些不是影响研究区不同圈闭油气成藏差异性的关键因素，而构造、断裂、储层条件才是研究区不同圈闭油气成藏差异的主控因素，因此，将构造、断裂和储层作为化探异常地质评价的主要参数。根据AT2井区的构造圈闭落实情况、断层遮挡或切割情况、储层振幅强弱情况分别给予相应的权值：构造圈闭落实、不落实、无构造圈闭分别赋值75%，50%，25%；有断层遮挡或切割、切割断裂断距较小、无断层分别赋值75%，50%，25%；储层强振幅、中强振幅、弱振幅分别赋值75%，50%，25%。图 5是AT2井区三叠系中油组区域构造、断裂、振幅叠合图，将1号、2号、4号、5号综合地球化学异常与之叠合后分析，AT2井区圈闭、断裂均落实。以往实钻表明，强振幅长轴方向与断裂走向一致时均成藏。部署井位于强振幅长轴走向，与断裂走向一致，断裂落实可靠。因此，1号、2号、4号综合地球化学异常所对应的圈闭，在圈闭落实程度、断裂上均赋值75%。从振幅上看，AT2井圈闭(对应1号异常区)处于强振幅区，部署井A井圈闭(对应4号异常区)也处于强振幅区，因此储层赋值75%；B圈闭(对应2号异常区)处于中强振幅区，因此储层赋值50%。5号异常区对应的D井圈闭落实，因此在圈闭落实程度上赋值75%；南东部位断层距D井圈闭较远，对油气输导或遮挡到D井圈闭贡献较小，因此断裂赋值50%。另外，5号异常对应弱振幅区，因此储层赋值25%。

图  5  塔河油田AT2井区三叠系中油组区域构造、断裂、振幅、化探异常叠合图

测区范围见图 1。

Figure  5.  Superposition of regional structures, fractures, seismic amplitude of Triassic middle oil group and surface geochemical anomaly zones in well AT2 area, Tahe Oil Field

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图 6是AT2井区西南三叠系上油组平均绝对振幅属性叠合顶面构造图。C圈闭成藏的有利条件是：砂体往南上倾尖灭、受到由南往北延伸断裂切割，以及邻区B圈闭与AT2圈闭成藏。不利因素是：断裂末端、断距较小；若隔层不发育，西南侧向封挡条件差；砂体较厚(20m)，成藏风险较大。将3号综合地球化学异常与之叠合后分析，该异常对应的构造—岩性圈闭落实，因此赋值75%；受断裂切割，但断裂末端、断距较小，赋值50%；储层属于中强振幅，赋值50%。

图  6  塔河油田AT2井区西南三叠系上油组平均绝对振幅属性叠合顶面构造

测区范围见图 1。

Figure  6.  Superposition of average absolute amplitude attribute and top structure of Triassic upper oil group in southwestern part of well AT2 area, Tahe Oil Field

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利用AT2井区三叠系圈闭、断裂、储层3个成藏主控因素，构建该井区地质参数评价概率$Z=\sqrt[3]{S \cdot F \cdot r}$。式中：S为构造圈闭落实赋值；F为断层赋值；r为振幅属性赋值。

通过计算得到AT2井区综合化探异常的地质评价概率(表 2)，可见，其排序与化探评价概率系数有一定的差别。1、2号异常评价与化探评价概率系数相同，排名前列；4号异常则与1号异常并列排名第一；3号、5号异常则分别排名后两位。

表  2  塔河油田AT2井区综合化探异常的地质评价概率及评价结果

Table  2.  Geological evaluation probability and results of integrated surface geochemical anomaly zones in well AT2 area, Tahe Oil Field

地质评价参数	异常编号
	1	2	3	4	5
圈闭落实S/%	75	75	75	75	75
断裂F/%	75	75	50	75	50
振幅r/%	75	50	50	75	25
地质评价概率Z/%	75	65.52	57.24	75	45.23
地质排序	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅰ	Ⅳ

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4.3.3   双因素评价

通常认为，地质评价概率和化探评价概率均大于60%时为有利的化探异常。化探—地质双因素评价结果(图 7)表明：①1号综合化探异常(AT2井圈闭)的化探评价概率和地质评价概率交会点相对其他几个异常，明显处于最有利的单元中，为最有利异常；②4号综合化探异常(A圈闭)和2号综合化探异常(B圈闭)的概率与地质评价概率交会点处于次有利单元中，概率均大于60%，为有利异常；③3号综合化探异常(C圈闭)的概率与地质评价概率均大于50%，为较有利；④5号综合化探异常(D井圈闭)的化探评价概率较高，但地质评价概率低于50%，认为勘探风险较大。从现有的实钻结果来看，在判定为有利的4号综合化探异常区，已钻获工业油流；钻于具有较大风险的5号综合异常区的AT2-2H井为干井。此外，判定为有利和较有利的2号、3号综合化探异常区，至今还未开展钻探，其预测结果有待下一步钻井验证。从异常区现有钻井结果可以看到，化探—地质双因素评价结果比仅从地质参数或仅从化探参数评价优选异常更加可靠。

图  7  塔河油田AT2井区化探异常双因素评价结果

Figure  7.  Double-factor evaluation results of geochemical anomaly zones in well AT2 area, Tahe Oil Field

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5.   结论

(1) AT2井区高精度地球化学异常分布与下伏油藏含油面积、圈闭的响应特征相关性研究表明，游离烃、物理吸附烃是该区主要有效地球化学指标，顶空气轻烃是辅助有效地球化学指标。

(2) AT2井区活动态指标地球化学异常整体受控于北东走向断裂，呈断裂夹持的三角形地带分布，该三角地带沿断裂形成的圈闭为有利的产建区。

(3) 3种活动态地球化学指标综合异常研究表明，AT2井区的A圈闭综合地球化学异常区与AT2井圈闭的综合地球化学异常区相接且连续，指示2个圈闭应属同一油水界面。在A圈闭上实钻的A井结果也证实，这2个圈闭属于同一油水界面。

(4) 从化探—地质双因素角度评价结果揭示：1号综合化探异常(AT2井圈闭)为最有利；4号综合化探异常(A圈闭)和2号综合化探异常(B圈闭)为有利；3号综合化探异常(C圈闭)为较有利；5号综合化探异常(D圈闭)风险较大。