0 引言

重油是重要的接替能源。根据中国石油第二轮全球油气资源评价的结果^[1]，全球重油的可采资源量达到1 267亿t，占非常规油的28.65%。重油的开发成本大，除了不断创新应用新的开发技术外，在勘探初期，准确评价重油的资源潜力、厘定甜点区、降低勘探和开发成本势在必行。因此，寻找一种新的重油可采资源评价技术，实现快速、准确地预测重油区带的可采资源潜力，锁定其甜点区，是重油区带潜力评价首先要解决的问题。

目前，国内外重油评价方法主要以体积法为核心进行定量计算，该方法计算简便，应用广泛^[2-4]，可以分为含油饱和度法和含油率法^{[3, 5]}。前者利用油气藏厚度、孔隙度、含油饱和度以及储层在平面上的展布等确定原油体积，通过油层的含油饱和度估算出重油的资源量；后者根据储层中原油的质量分数进行资源量计算。体积法评价过程少，输入参数简单，适用于油气勘探初期的资源量计算；不足之处在于无法表征孔隙度、含油饱和度等重要参数具有的非均质性，各参数的单一取值得到的是对评价区相对整体性和概要性的评价结果，并不能反映平面上资源丰度分布的差异性。由于重油具有大规模连续性聚集、油气资源丰度变化大的特点，采用均值计算易出现较大误差，也无法准确预测“甜点”的位置。

因此，本文在前人研究的基础上，将传统的体积法进行改进。通过扎实的地质研究，划分出有效的成藏组合作为基本评价单元；利用GIS(地理信息系统)平台提供的数据管理与空间叠加分析功能，将各评价单元区域网格化，形成一定密度的独立单元；根据实际情况选择反距离加权插值、克里金插值等方法进行插值，赋予各网格相应的关键参数值，实现各成藏组合内关键参数网格图的空间叠加计算；最终得出各单元的资源丰度图，实现定量化表征资源的空间分布。另外，本文以扎格罗斯褶皱带为例进行重油资源量计算，厘定各成藏组合分布面积，统计和分析各单元储层的厚度、含油饱和度、孔隙度、采收率4个关键参数空间分布规律，探讨新方法的适用性。

重油、天然沥青是天然存在于储层孔隙介质中的石油或类似石油的液体或半固体，通常以重度和黏度作为它们与普通原油的划分指标^[6-8]。本文将重油定义为油层条件下(15.6 ℃)重度为10°~25°、黏度为100~10 000 mPa·s的石油，重度小于10°、黏度在10 000 mPa·s以下的为超重油，而黏度在10 000 mPa·s以上的为天然沥青(油砂也包含在天然沥青内^[9])。下文主要以重油阐述评价方法流程，超重油和天然沥青计算过程同重油，故不再赘述。

全球重油资源分布广但不均衡，主要分布在阿拉伯盆地、东委内瑞拉、马拉开波、坎佩切等盆地中^{[6, 9-11]}。重油的形成必须具有广泛分布的优质烃源岩和储集层。优质的烃源岩保证了大规模持续生排烃，使油气经历长距离运移，遭受降解和水洗后仍然能形成重油带；而储集层的分布面积广，以砂岩、碳酸盐岩为主，大多处在未固结或未压实的阶段，形成的重油带通常呈大规模连续性分布^[12-13]。正是由于重油大规模分布的特征，重油储层的非均质性较强，无论从平面分布还是纵向分布, 储层的孔隙度、渗透率等变化特征都相当明显。原油性质随着石油的运移距离发生变化，从盆地凹陷区向重油带呈现出常规油、中质油和重油(油砂)依次分布的特征；因而在不同的层位，根据油藏埋深、油层厚度、孔隙度和含油饱和度的不同，采取冷采、热采、SAGD(steam assisted gravity drainage)等不同的开发方式，最终采收率也不尽相同。由于重油特殊的开采方式，其开采成本较常规油大，通过前期精细地质研究和资源评价，利用空间网格插值计算法评价重油富集盆地的资源潜力，能够快速锁定甜点区，大大降低重油勘探开发的成本。

以往的重油资源评价多以“区带”为评价单元进行考虑。根据前人^[14-15]调研认为，区带是一个盆地(或者凹陷)根据构造特征在平面上划分的若干个单元，具有平面意义。而西方的成藏组合概念则突出强调了油气在纵向上的分异性，它指的是在相似地质背景下的一组远景圈闭或者油气藏，它们在油气充注、储层组合、圈闭类型、结构等方面具有一致性^[16-19]。本次评价侧重更全面地展示多层次的空间油气分布，准确圈定资源分布的层系，便于精细刻画资源分布特征和展布范围，因此采用以“成藏组合”作为基本单元进行评价。

空间网格插值法(图 1)首先根据地质特征属性的相似性，将评价区域在空间上划定为若干个基本评价单元，重油和油砂主要以成藏组合作为评价单元；随后确定每一基本评价单元在平面上具有明显非均质性的关键参数，搜集所述关键参数在评价区域内的空间数据并进行数据的空间矢量化，考虑资源非均质性强的特征，对基本评价单元的平面分布范围划分等大网格，当网格划分足够细时，可以描述资源的空间分布情况；接着对所述关键参数在评价区域内的进行数据插值，为各划分的各网格赋予关键参数数据并根据所述各网格的关键参数数据和采收率数据，采用容积法计算每个网格的地质资源量和可采资源量；最后对所有网格进行积分，计算整个评价区域的地质资源量和可采资源量。

图 1 重油资源量及可采储量计算流程图 Figure 1 Flow chart of heavy oil resource and recoverable resource assessment

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通过开展地质研究，对盆地构造、沉积演化以及石油地质进行特征分析，明确在纵向上和平面上的总体分布。由于成藏组合的划定以储层为核心，因而在确定主力储层及其对应的盖层、烃源岩之后，就已明确了纵向上成藏组合的单元数。各成藏组合在平面上的展布即各单元含油范围则需要综合考虑主要储集层和盖层的分布、烃源岩排烃时间、运移距离等。由于重油与重大构造事件联系非常紧密，其成藏多数经历破坏，但最终得以保存，因此最终成藏时间及保存条件都要经过全面的研究。勘探处于初期，成藏组合划分不宜过细。根据谢寅符^[20]等的划分标准，单一盆地成藏组合划分不宜过多，以3~5个为宜。

扎格罗斯褶皱带的油气分布及规律受到整个阿拉伯板块构造演化的控制，主要经历同裂谷阶段、被动大陆边缘阶段以及前陆盆地3个阶段演化过程^[21]。按照前文对成藏组合划分的方法介绍，可初步将该盆地划分为4个主要成藏组合单元，纵向上依次为：三叠系-侏罗系Butmah成藏组合、侏罗系成藏组合、白垩系成藏组合以及第三系成藏组合，并对每套成藏组合的基本地质参数进行了统计，为下一步资源量计算做铺垫(图 2，表 1)。

图 2 扎格罗斯褶皱带综合地层柱状图 Figure 2 Comprehensive stratigraphic column of Zagros fold belt

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重油资源量体积法计算涉及分布面积、孔隙度、厚度、含油饱和度、采收率这几个关键参数。除了分布面积，其他参数无论在纵向上还是平面上都具有不均一性，各向异性强^[22-23]。因此，在平面上划定含油面积、纵向上划分基本单元后，以各评价单元为单位进行关键参数数字化，即将搜集到的各参数点(包括通过测井、地震等途径搜集到的)或者等值线图在GIS平台上完成输入，赋予其地理坐标、投影系等参数，最终实现带有空间意义的关键参数分布图。因此，各成藏组合单元在划定的含油范围内分别形成孔隙度、厚度、含油饱和度以及采收率散点或等值线图。

1) 评价单元范围网格化

首先将评价区划分为若干个网格。GIS平台本身提供了生成网格的功能，网格单元的数量和大小可以根据该地区评价单元的大小以及资料详实程度进行划分，也可取每平方千米或每平方米作为一个网格，从而每个网格就代表了单位面积的资源量，即资源丰度。本次评价中，网格的形状统一为矩形。生成网格后，要对网格单元的表结构进行修改，添加油气资源评价所需要的属性字段^[24]，如重油体积法所需要的字段包括厚度、孔隙度、含油饱和度、采收率等。设置这些字段的目的是方便插值运算和叠加分析时的赋值以及油气总资源量的计算。

2) 空间数据插值

网格插值是根据已知空间或者分区来求任意空间数据的方法。将关键参数的数据散点或参数等值线上的各点利用空间网格插值法赋予各网格数值。在空间位置上越靠近的点具有相似特征值的可能性越大^[24]，即在推测未知点的特征值时，距离该点越近的已知点对该点的影响越大；反之权重系数越小，影响越小。以重油某评价单元储层有效厚度值为例，在划分的小网格中，若存在厚度等值线或者若干厚度值，则可采用统一网格插值法获得该网格的具体取值；对于网格内不能提供厚度值或者等值线图的情况，则根据其他网格的推测给定参数最小值、平均值、最大值(或单值)，求得该网格的厚度值。同理，遵循以上步骤，实现各关键参数在各网格中的赋值。

以扎格罗斯白垩系成藏组合为例，考虑各套储集层、盖层平面展布以及各地质要素，确定了各成藏组合的含油范围。图 3为白垩系成藏组合的平面分布。将成藏组合含油面积网格化，对已数字化的白垩系成藏组合中每个关键参数分别进行插值计算，最终形成白垩系成藏组合孔隙度、厚度、含油饱和度以及采收率插值图(图 4)。

图 3 扎格罗斯褶皱带白垩系成藏组合分布图 Figure 3 Distribution of Cretaceous play in Zagros fold belt

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图 4 扎格罗斯褶皱带白垩系成藏组合各关键参数空间网格插值图 Figure 4 Interpolation of each key parameter of Cretaceous play in Zagros fold belt

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采收率的获取是可采储量计算的前提，可以利用实际已生产井产能及其他地质因素来模拟研究本地区采收率的空间展布规律^[25-26]，从而确定各网格的采收率，最终与单元网格的资源量相乘，求得各空间网格的可采资源丰度(可采资源量)及总可采资源量。但由于每个盆地(特别是国外的含油气盆地)资料详实程度有很大差异，且评价重点侧重于对新区新领域的资源评价，因此需要根据具体的情况采取评价方法。在资料获取程度比较高并建产的区域，可利用开发井单井产能建立回归曲线得到采收率，从而求得可采资源量；评价资源尚未开发的，则可通过地质类比，假定合理的采收方式，得到相应采收率分布数字化图，最终也参与空间网格插值法计算得到可采资源量。白垩系成藏组合采收率是通过与部分已开发油田地质类比构建采收率空间分布图，通过网格插值计算获得采收率插值图，参与后期可采资源量丰度图的计算。

3) 空间叠加---资源量计算

在评价平台上，每一个网格都已被赋予关键参数值，通过重油体积法公式的方式以网格为单元进行计算，得到评价单元地质资源丰度以及可采资源丰度图，从而最终计算得出资源量及可采储量。图 5形象描述了白垩系成藏组合叠加计算并得到资源量丰度以及可采储量丰度图的过程。

图 5 空间叠加计算资源量过程(顺序按序号排列) Figure 5 Calculation of resource assessment with space superposition

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本次评价结果显示，扎格罗斯褶皱带原地资源总量为855亿t，可采资源总量为140亿t。其中：下侏罗统成藏组合地质资源量为59亿t，可采资源量为14亿t；中、上侏罗统成藏组合地质资源量为23亿t，可采资源量为3亿t；白垩系成藏组合地质资源量为516亿t，可采资源量为85亿t；第三系成藏组合地质资源量为257亿t，可采资源量为38亿t。从预测结果看，白垩系为最有利的成藏组合，重油资源主要富集于扎格罗斯褶皱带的西部。

对于连续型油气的评价必须有足够大的灵活性，以便适应从井资料很少到拥有数千口资料的各种情形^[27]。因此，空间网格插值法应用前景广阔，不仅适合重油和油砂的计算，其他连续型非常规的油气也可以套用此思路，但不同矿种的体积法需采用不同的评价参数项。同时，像页岩气、致密油这些自生自储的非常规矿种^[28-29]，无明显圈闭，并不存在成藏组合这一概念^[30]，其油气系统受控于较单一的岩性地层或者一组空间上连续的岩层^[31]，因此可将每一页岩层或者岩层组作为独立评价单元，每一评价单元选取页岩体积法的评价参数，如油藏厚度、孔隙度等^[31-33]。在全球资源评价中，面对盆地多、各种数据参差不齐，该方法却能对盆地的资源丰度情况做出基本的判断，能在一定程度上提高区块优选的准确度。

1) 本文提出的空间网格插值法是传统体积法的改进，延续了传统方法操作简单、便捷的优点，同时也克服了其无法反映出关键参数空间分布非均质性、评价结果不能体现资源空间分布特征的缺点。改进的评价方法应用GIS平台开展基于成藏组合的网格图形法，从纵向上划分单元、平面上突出各网格数值差异，更好、更准确地刻画了参数在空间上的变化，反映了资源丰度在地理上的变化，直观展示了富集区位置与层系，快速锁定优选目标，更加适合有利区的优选与目标评价。

2) 将空间网格插值法应用于扎格罗斯褶皱带重油资源的计算。扎格罗斯重油富集于西部，并在侏罗系至第三系均有分布，其中白垩系为最有利的成藏组合，可采资源量达85亿t，是最现实、最具发展前景的重油勘探重点层系。

3) 与重油相似的是，页岩气、致密油等非常规资源也具有大面积连续性分布、明显空间差异性等特征。因此，空间网格插值法不仅适合重油和油砂等矿种，也适合于具有“连续聚集分布”特征的页岩气、致密油等矿种，其基本单元可根据矿种的实际情况选择单个岩层组作为评价单元进行，能在一定程度上提高区块优选的准确度。

4) 资源评价方法都有一定的适用范围和优缺点。本方法中，地质认识程度和地质参数取值是评价结果准确与否的关键，因此评价者对地质认识的局限性以及参数选取不当会导致估算结果出现很大误差。在实际工作中，应根据资料详实情况，尽可能应用多种评价方法交叉验证，提升评价的可信度。