一种基于模糊矩阵的页岩气多因素选区评价方法与流程

本发明属于页岩气勘探技术领域，尤其涉及一种适用于页岩气远景区、有利区的基于模糊矩阵的页岩气多因素选区评价方法。

背景技术：

我国幅员辽阔，地质构造条件复杂、含油气盆地类型多、数量多。复杂的多期构造运动决定了富有机质泥页岩沉积类型多，页岩气形成地质条件复杂，富集主控因素差异大。

我国页岩气勘探起步晚，虽然2012年以来，随着我国在焦石坝等南方多个地区页岩气勘探开发取得突破，资料得到了极大丰富，但是，我国页岩类型多，构造活动期次多，泥页岩生烃期次多、后期页岩气破坏严重保存条件要求高，受资料和页岩气认识程度限制，页岩气远景区、有利区的选区评价考虑的因素单一，人为随意性较大，制约了我国页岩气的选区进程和勘探步伐。

技术实现要素：

针对我国页岩类型多，构造活动期次多，泥页岩生烃期次多、后期页岩气破坏严重、保存条件要求高的特点，本发明提出了一种基于模糊矩阵的页岩气多因素选区评价方法，解决了页岩气远景区、有利区的选区评价技术难题，填补了国内外此项研究的空白。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于模糊矩阵的页岩气多因素选区评价方法，包括以下步骤：

步骤1，建立盆地静态地质模型：对控盆断裂的几何学特征进行研究，根据地质剖面建立盆地静态地质模型；

步骤2，“三史”分析：“三史”为构造演化史、泥页岩的埋藏史和生烃史，通过研究各主要控盆断裂的古落差，进行平衡剖面的制作，研究断裂的运动学特征，进行其构造演化史分析；在地震剖面上标定主要富有机质泥页岩的反射标志层，根据盆地的构造演化史，做出泥页岩的埋藏史曲线；选取低演化程度的泥页岩样品，实验模拟出泥页岩的生烃过程和各期次生烃量，得到不同演化阶段泥页岩的烃产率曲线，进行盆地主要富有机质泥页岩的生烃史分析；

步骤3，定义评价参数：将页岩气远景区、有利区评价的生、储、盖、圈、保，五大类评价参数细化成子项参数，并对各子项参数进行定义和赋值；

步骤4，构建模糊矩阵：先根据五大类评价参数各主因素对各个盆地/区块进行倒序排队形成评分矩阵，再经正交旋转和线性变换复合运算后得到的模糊矩阵p={pij}；用各主因素的累积方差贡献值（达到90%左右）作为权系数，组成向量集q={q1,q2,…,q5},加权求和得到综合评判集p=p×q；

步骤5，确定选区评价结果：对矩阵计算出的评判子集进行数值分析，最终确定评价结果，得分越高说明盆地/区块越有利。

优选的，步骤1中，所述的几何学特征包括：控盆断裂的性质、断裂级别、断距、走向统计与玫瑰花图编制、断层产状及控盆断裂的平面-剖面构造样式。

优选的，步骤3中，所述子项参数包括富有机质页岩的沉积相、厚度、深度、有机质类型、残余有机碳、成熟度、含气性、构造演化史、泥页岩生烃史和保存条件等。

优选的，步骤4中，由评分矩阵得到模糊矩阵的具体步骤为：先将评分矩阵经正交旋转得到主因子矩阵子集，将评分矩阵向上转移为模糊矩阵。

本发明具有的优点是：

本发明的一种基于模糊矩阵的页岩气远景区选区评价方法，综合了页岩气形成、富集过程中的各种动静态特征参数，利用数学方法构建模糊矩阵，考虑多种因素，用多参数方法进行选区评价，尽可能地降低人为干扰因素，对加快页岩气的选区与勘探步伐具有重要意义。

附图说明

图1是本发明的具体实施的技术流程图；

图2是本发明中某地区地质剖面图；

图3是本发明中某盆地现今静态地质模型图；

图4是本发明中某地区构造发育剖面；

图5是本发明中某盆地某井埋藏生烃史图；

图6是本发明中盆地评分矩阵表；

图7是本发明中模糊矩阵；

图8是本发明中评判子集；

图9是本发明中盆地评价结果。

具体实施方式

为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实例，并配合所附图式，作详细说明如下。

图1为本发明一种基于模糊矩阵的页岩气远景区选区评价方法的技术流程图。

步骤1，建立盆地静态地质模型：在区域地震剖面上，进行控盆断裂的几何学特征研究，确定主要控盆断裂的构造样式与盆地性质，通过盆地纵横向大量地质剖面的制作，建立盆地的静态地质模型。几何学特征主要包括：各主要控盆断裂的性质、断裂级别、断距、走向统计与玫瑰花图编制、断层产状、各主要控盆断裂的平面-剖面构造样式等。图2是具有代表性的“某地区地质剖面图”，图3是根据大量的地质剖面建立的盆地静态地质模型。

步骤2，“三史”分析：“三史”是指盆地构造演化史、主要富有机质页岩的埋藏史和生烃史，简称“三史”。通过研究各主要控盆断裂的古落差，进行平衡剖面的制作，研究断裂的运动学特征，进行其构造演化史分析；在地震剖面上标定主要富有机质泥页岩的反射标志层，根据盆地的构造演化史，做出泥页岩的埋藏史曲线；选取低演化程度的泥页岩样品，实验模拟出泥页岩的生烃过程和各期次生烃量，得到不同演化阶段泥页岩的烃产率曲线，进行盆地主要富有机质泥页岩的生烃史分析，确定其生烃史。图4是某地区构造发育剖面图，图5是具有典型代表性的“某盆地某井埋藏生烃史曲线”。

步骤3，定义评价参数：将页岩气远景区、有利区评价的生、储、盖、圈、保五大类评价参数，细化成如主要富有机质页岩的沉积相、厚度、深度、有机质类型、残余有机碳、成熟度、含气性、构造演化史、泥页岩生烃史、保存条件等子项参数，并进行定义和赋值。具体参数与赋值情况见表1～表4。

表1主要富有机质页岩生烃条件所考虑的主要参数及赋值

表2主要富有机质页岩储层条件所考虑的主要参数及赋值

表3页岩气盖层和保存条件所考虑的主要参数及赋值

表4页岩气构造演化和圈闭条件所考虑的主要参数及赋值

步骤4，构建模糊矩阵：页岩气远景区、有利区的选区评价采用基于模糊矩阵的多因素地质风险评价法，开展勘查区块的评价与优选工作。

页岩气选区评价的计算公式如下：

p—盆地页岩气含气概率(0≤p≤1)

pi—单项成藏地质条件存在（发生）的概率(0≤p≤1)。

五大类评价参数存在的概率取决于其子项地质因素的好坏（参数体系见表1～4）。对每一子项地质因素进行分级，给予评价标准和评价系数（参数取值标准）。页岩气成藏条件存在的概率可以用子项地质因素评价值的加权平均值表示。

（i=1,2,3,4,5j=1,2,3,…）

pij—各子项因素评价值(0≤pij≤1)

qi—各子项因素的权值。

各子项参数体系确定后，首先根据生、储、盖、圈、保五大类评价参数各主因素对各个盆地/区块进行倒序排队，形成评分矩阵，然后经过正交旋转，得到主因子矩阵子集，将评分矩阵转化为模糊矩阵p={pij};用各主因素的累积方差贡献值（达到90%以上）作为权系数，组成向量集q={q1,q2,…,q5},加权求和得到综合评判集p=p×q，相当于做矩阵乘法。

图6-8是本发明的模拟盆地的选区评价过程图，图6是盆地主因素评分矩阵表，图7是经正交旋转和线性变换复合运算后得到的模糊矩阵，图8是做矩阵乘法后得到的评判子集。流程进入到步骤5。

步骤5，确定选区评价结果：对矩阵计算出的评判子集进行数值分析排队，得分越高说明盆地/区块越有利。图9是模拟10个盆地/区块的评价结果。

本发明中的基于模糊矩阵的页岩气多因素选区评价方法，通过研究控盆断裂的几何学特征、形成机制与盆地性质，建立盆地的静态地质模型。通过进行构造演化史、泥页岩的埋藏史和生烃史“三史”分析，明确泥页岩的生烃特征。通过对泥页岩的静、动态评价特征分析，定义页岩气选区评价的各种参数并赋值。在上述研究的基础上最终构建模糊矩阵，利用数学方法进行多因素选区评价，确定页岩气远景区、有利区。本发明的基于模糊矩阵的页岩气多因素选区评价方法综合了页岩气形成过程中的各种动静态参数进行选区评价，尽可能地降低人为干扰因素，对加快页岩气的选区进程和勘探步伐具有重要意义。该项研究成果独具创新性，可填补国内外研究空白。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。