摘要:以某盆地为例，应用分形理论及方法分析研究了石油储量分布特征，探讨了分形维数的地质含义。分形维数的大小可以作为分析含油气盆地石油勘探潜力的一种指标，分形维数越大，表明盆地的石油勘探潜力越太，并与盆地的勘探历程相一致，在此基础上进行了储量预测从分形方法预测的探明储量和已发现的探明龃可以进而推测盆地总资源量，与应甩聚集系数法计算的结果基本吻台，从而为资源评价提供了一种新方法，为勘探部署和决策开辟了一条新途径。
关键词：分形理论；石油储量分布；预测
前言：近年来分形和混沌理论的研究取得了一系列有意义的进展，为探索自然界的复杂性开辟了一个崭新的领域，其中一个重要概念—分形维数（简称分维）已成为描述非线性动力系统特征的有力工具，并深入到自然科学的各个领域。地质学是应用分形理论研究相关课题的活跃领域之一，如地震资料高分辨率处理、储层非均质性描述、石油勘探开发决策等，在资源评价方面也得到了应用。
石油资源评价的传统方法是物质平衡法，近来人们又以盆地、圈闭评价和勘探过程分析为基础，采用不同的统计方法分析已发现的油气储量、油气地质特征、勘探过程之间的关系，综合预测油气藏规模和数量的分布。在预测方法上也不断更新，如油气藏储量序列评价法、油气勘探历程法和已发现的油气田储量递增法与此同时，分形 方法也在预测储量和资源量、气田数量及其储量方面得到了应用。本文采用分形理论对某整个盆地的石油勘探潜力进行分析、评价和预测，并为勘探决策提供依据。
1、分形的基本理论
分形理论最早是由美籍法国数学家Mandelbrot在1973年提出的，并于1986年提出了人们普遍接受的定义：分形是指由各个部分组成的形态，每个部分以某种方式与整体相似。分形几何的精髓在于揭示了无标度性或自相似性，给出了大自然界中复杂几何形态的一种定量描述，分形的含义之一就是相似形具有层次结构上的差异。数学中的分形，具有无限嵌套的层次结构，而自然界中的分形只有有限层次的嵌套，且要进入到一定的层次结构以后才有分形的规律（通常是幂律）分形维数是描述这种复杂自相似性的一个有效工具，分形维数简称分维，记为Ｄ。分维的概念和定义是从拓扑维的概念和定义引申过来的。
2、石油储量分布和分形分析
国内外大量勘探成果表明，一个含油气盆地中的储量规模较大的油气藏，总是在早期发现的，随着勘探程度的提高，发现和探明储量规模大的油气田会变得越来越困难。而只能发现和探明一些小型的油气藏。换言之，一个盆地中大型整装油气藏是少部分，而大部分是小型油气藏，准噶尔盆地也不例外。几十年来，地质学家对油气储量及油气田的分布模式做了多方面的探索，开始认为是正态分布，后来认为是对数正态分布。近年美国地质调查所将油气藏的储量按级别和勘探历程进行统计研究，使人们逐渐认识到盆地的累计油气藏数与已探明的油气藏的储量大小之间（储量级别）具有分形关系，或者说，具有分形分布特征，即满足分形几何学中的分箱法则。
如果将储量级别作横坐标，将某一级别以上累计油藏数作为纵坐标，并用双对数坐标系表征它们，可以发现油藏数与其储量级别在双对数坐标系下是一种线性关系，即为分形关系。其中直线段为分形曲线，直线段的斜率就是盆地油藏储量分布的分形 维数。分形曲线与纵坐标的交点就是盆地最终所能发现油藏数的最大值，它与已发现油藏分布曲线形成的空间就是所要预测的某一级别以下的油藏数的总和，而拐点的实际意义是未来发现的储量的最大级别和最大数目。
3、实例分析与讨论
盆地蕴藏着丰富的油气资源，经过几十年的勘探，截止2015年底，累计探明石油地质储量约1.7×10⁹t，其中99.86%分布在石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系。随着盆地油气勘探的深入，盆地的勘探潜力如何日益成为勘探决策者和石油地质学家关注和经常讨论的主题，将分形理论应用于研究储量分布和进行储量预测则是一种新的尝试。对盆地油藏储量进行预测时，首先应将已发现的油藏储量进行合理的分级，以保证分形曲线分形维数的计算和拐点的形成，本文分层系统计整理了准噶尔盆地侏罗系、三叠系、二叠系和石炭系石油探明储量数据。表1列出了侏罗系、三叠系、二叠系和石炭系油藏的石油探明储量及其分级。
表1 油藏规模及储量分级
统计结果表明，盆地各层系的储量分布确实具有分形特征。该盆地最早发现的整装大规模油藏是西北缘三叠系克拉玛依组油藏，虽然此后也在百口泉组和白碱滩组发现了一些油藏，但其规模都未超过克拉玛依组。盆地勘探初期三叠系一直是主要勘探层系，探明程度逐年增高，但进人80年代后不再是盆地的主要勘探层系，它的分形 维数在４个层系中是最低的，仅为0.674，说明三叠系的勘探潜力远低于其它层系，或者说，其探明程度远高于其它层系。侏罗系、二叠系和石炭系的勘探历程也存在类似的情形，但探明程度是不同的从分形维数来看，真正具有潜力的是二叠系和侏罗系．分形维数分别达到了1.404和1.585，有待探明的油藏数也是最多的，分别为906个和707个，待探明储量分别为1.57406×10⁹t和1.1×10⁹t。
值得注意的是，各层系待探明油藏数均大大超过了已探明的油藏数，尤其是侏罗系和二叠系，这说明了两种情况，一是在勘探早期探明的油藏大部分是构造油藏，随着勘探的深入，现已逐步转变为寻找隐蔽性油藏，这类油藏的特点是油藏多为透镜体，规模小，数量多，不连片，勘探难度大；二是待探明油藏数远大于已探明油藏数，尽管考虑到早探明的油藏规模要大，但从数字看，盆地各层系的勘探潜力都很大。不过，从分形曲线得到的待探明油藏数应该被看作为理想的极限值，由于地质或工程的原因，最终的探明数不可能达到这个极限值，需要考虑期望值，这是地质统计学的另外一个范畴。
结语：分形方法预测待探明储量需要一定的已知数据，因此，预测的精度取决于盆地或区带各层系的勘探程度。勘探程度越高，已知的数据越多，预测的精度就越高，尤其是拐点特征值和具有经济效益油藏的下限的确定就越有把握。如果分区带进行预测，其精度有所不同。因此，对于勘探程度不同的地区来说，各层系的勘探潜力的预测准确性也会有所不同，但总的趋势还是明晰的。如果分区带分层系进行分形预测，统计单元小一些，但数据太分散，勘探程度低的区带的拐点位置不宜确定。
参考文献：
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论文作者:孙成刚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：油藏论文; 储量论文; 分形论文; 盆地论文; 油气藏论文; 侏罗系论文; 发现论文; 《基层建设》2019年第2期论文;