松南地区位于松辽盆地南部，是海西褶皱基底上发育的晚中生代陆相断陷盆地群，区内分布有20多个大小不一、形态各异的小规模断陷，是中国东北地区重要的油气勘探新区之一(殷敬红等，2008；Wei et al., 2012；陈为佳等，2014)。自1981年开始对其大规模油气勘探以来，已相继在陆家堡、奈曼、张强等断陷内取得气勘探突破(胡纯心等，2012；赵洪伟，2012)，由于松南地区断陷具有多阶段演化和后期强烈改造的特征(李洪波，2014)，加之钻测井资料较少，因此总体勘探程度较低不均一；另外，研究区各断陷分隔严重，油气成藏条件差异较大，为油气勘探开发决策带来一定难度。为了更有效、合理地安排松南各断陷的油气勘探工作，本文运用模糊数学综合评价方法，对松南地区各断陷进行选区评价，以期辅助油气勘探开发工作的部署。

1 研究区地质概况

松南地区在大地构造位置上位于西伯利亚板块与华北板块之间的接触过渡带部位，主要受环太平洋构造带晚中生代伸展构造体制的控制，区内发育一系列白垩纪的“小规模、多旋回、强改造”断陷-拗陷盆地(俞凯等，2002)。

由于钻井资料较少，目前对松南地区地层分布特征研究仍不够祥实，许坤和李瑜等(1995)曾综合利用6409块古生物样品、200多口钻井资料、20余条地震剖面、800余块古地磁样品，建立了开鲁盆地晚中生代地层层序及其与邻区地层的对比关系，并被广泛采用，此后又有很多学者研究了区内地层，得到如下认识：松南地区发育海西期褶皱基底，沉积盖层为白垩系。盖层自下而上包括(图 1)下白垩统义县组、九佛堂组、沙海祖、阜新组、泉头组以及上白垩统青山口组、姚家组、嫩江祖、四方台组、明水组。其中，松南地区主要发育下白垩统，表现为辽西地区地层特征，大体可以和松辽盆地主体部位下白垩统火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组相对比。主力烃源岩发育在九佛堂组，主要储集层为沙海祖，因此本文主要研究和评价下白垩统地层。

区内北北东-北东向断裂为主要基底断裂，北北西-北西向断裂为同期伴生断裂，二者共同控制了断陷的形成和发展。不同断陷群内盆地(凹陷)展布方向不同，陆家堡断陷群内的凹陷为北东向、开鲁断陷群内的凹陷为北北东向、彰武断陷群内的凹陷近南北向，研究区北部盆地(陆家堡断陷群、开鲁断陷群)主要受北东向简单拉张断裂控制，而南部的盆地(彰武断陷群)受北东向拉张断裂的控制，同时受南北向走滑拉分性质的断裂控制。除凹陷的展布形态外，在综合断裂活动强度、地层充填厚度、沉积类型等因素的基础上，将松南断陷层划分为5个构造单元(图 2):陆家堡断陷群、舍伯吐隆起区、开鲁断陷群、架马吐隆起区和彰武断陷群。不同的断陷群内(石油)地质条件存在一定的差异(表 1): ①据断裂活动状况，西北部断陷(陆家堡断陷群、开鲁断陷群)断裂活动发育早，裂陷深，断裂活动结束早(阜新组时期)；东南部断陷(彰武断陷群)裂陷浅，但持续时间长；②据断陷期地层充填，盆地主要充填白垩系，表现为辽西地区地层特征(苏玉山，2008)，主要有下白垩统义县组、九佛堂组、沙海组、阜新组，其中西北部断陷(陆家堡断陷区、开鲁断陷区)地层充填厚度大(九佛堂组400~1750 m，沙海祖500~1250 m)，东南部(彰武断陷区)厚度较小(九佛堂组500~900 m，沙海祖400~700 m)；③据沉积相展布，整个松南地区的断陷沉积均表现为缓坡三角洲-滨浅湖、陡坡水下扇-扇三角洲-辫状河三角洲、中央浊积扇-半深湖-深湖(吴亚生等，2011)，而西北部断陷(陆家堡断陷群、开鲁断陷群)湖泊较深，半深-深湖发育(有利于烃源岩发育)，东南部断陷(彰武断陷群)水体较浅；④据烃源岩特征，松南地区九佛堂组为主力烃源岩(吴亚生等，2012)，西北部断陷(陆家堡断陷群、开鲁断陷群)有机质类型以生油为主的腐殖-腐泥型为主，暗色泥岩厚度较大、有机质丰度更高；东南部断陷(彰武断陷群)有机质类型以生气为主的腐泥-腐殖型为主；⑤据储集层特征，松南地区储集层主要是碎屑岩(砂砾岩)，其次是火山岩，总体上为中低孔、中低渗储集层，全区储集层特征变化不大；⑥据盖层特征，阜新组泥岩为松南区域盖层，全区各断陷盖层的断裂破坏程度为弱-中等。

根据以上松南地区各断陷地质条件的分析，它们既有较强的可对比性，也存在一定的差异性，同时还具有一定的规律性。对每一种地质因素进行对比，可以归纳总结出一定规律性以及优劣性，但松南地区断陷众多，每个盆断陷的油气成藏包含多种地质因素耦合且复杂，人为地将每个断陷进行综合优选排队，势必会带来一定的不稳定及主观因素，而将这些地质要素通过成熟的模糊数学方法进行半定量评价，将提高选区评价的效率及准确性。

2 基于模糊数学方法进行选区评价

松南地区涉及众多断陷，而各断陷又具有不同的石油地质条件，对每个断陷进行优选评价是一个十分复杂的系统，并存在着大量定性的模糊性信息，采用一般定性分析或类比的方法来进行优选评价，都存在一定的盲目性。模糊综合评判是运用模糊变换原理，对某一对象进行全面评判，它能比较顺利地解决传统方法难以解决的“模糊性”评价与决策问题，是一种有效的辅助决策方法。模糊数学最大的优点是可以克服常规含油气性及其优劣程度评价过程中许多不确定因素带来的诸多不便，更客观地进行选区评价(陈欢庆，2015)。目前，模糊数学法已广泛用于常规油气、煤层气等勘探开发有利区块优选中(刘友梅和杨蔚华，1988；吴红珍等，2004；郭强等，2011；朱伟等，2013；肖正辉等，2015)。本文运用“模糊数学”方法对研究区进行优选评价，主要是在模糊集合中采用定量的方法描述模糊概念，使优选结果更加定量精确。

2.1 评价指标的选取

陆相油气勘探很大程度上由生、储、盖、圈、运、保条件共同决定，是进行油气选区评价的主要参数，而油气选区评价研究中一个十分重要的问题就是评价参数的选择，参数选区合理与否，直接决定了评价结果的合理性和正确性。研究区内各断陷勘探程度较低还不均，为能够选择合理的参数，作者主要选取勘探前期易于进行评价的生、储、盖条件，因为烃源岩、储集岩及盖层破坏情况更容易进行定量和定性的对比，也是石油勘探前期的主要评价参数，而对于圈闭、运移这些条件则暂不考虑，主要因为东部断陷盆地圈闭、运移这些条件相似，评价分级差别不大，并且以现在的勘探程度也难以进行评价。除了生、储、盖参数的选区外，还选取了一些关键的基础地质因素，而这些基础参数的选取，主要约束了各断陷之间的沉积规模及勘探差异。在选取生、储、盖参数时，根据研究区的实际资料，采纳长期在松南地区开展油气勘探的工作者的意见，结合前人在生、储、盖方面的评价方法(游秀玲，1991；张一伟等，1997；裘亦楠等，1997；程顶胜，1998；张旭等，2007；邓万友，2009)，参照中国石油天然气集团公司针对烃源岩、储集层及盖层的分类标准(大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，2011; 中原石油勘探局勘探开发研究院，1995)；选取基础地质参数时，选取已实现突破的断陷参数，结合勘探者经验进行分类；最终建立适合研究区的储集层分类评价方案。主要包括基本地质参数、烃源岩参数、储集层参数、盖层参数4大类18个参数(表 1、表 2)，以此来对松南诸盆地进行模糊综合评判。

具体参数的选区依据和方法为：①凹陷面积：地震勘探达普查以上精度，测线成网并已解释编图的凹陷，用构造图圈定凹陷面积；对无地震资料编图的凹陷，利用1：20万重力资料和地质资料确定凹陷面积；②凹陷最大深度：依据盆地构造埋深图及地震深度剖面，可确定凹陷的最大埋深；③最大沉积岩厚度：仅指义县组充填以后的凹陷内的最大沉积岩厚度；④断陷类型：从断陷盆地剖面形态上分为地堑、半地堑；⑤断陷程度：分为深断型、中断型、浅断型；⑥勘探程度：主要统计各凹陷钻井、地震、重磁、航磁、化探、浅孔及石油地质调查等工作；⑦钻井油气显示状况及发现：分为工业、有显示、无显示；⑧主力源岩最大累计厚度：主要统计各断陷九佛堂组烃源岩的最大累计厚度，其中东胜缺失九佛堂组地层，无九佛堂组主力源岩，但由于资料的匮乏，其沙海组、阜新组源岩条件情况不明，所以暂且将其源岩定为不明，处理时将其定为最差源岩条件；⑨有机质类型：有实测资料用实测值，无实测值九佛堂组用Ⅱ型；⑩有机质丰度(TOC)：用实测数据；B11有机质成熟度(R_。)：因为受资料收集的限制，在判定有机质成熟度时大部分是R_。实测值，但部分凹陷是定性的判别，如低成熟-成熟，处理时将以成熟底限处理，R_。为0.7；B12储集层岩性：根据对松南新区已勘探成熟区(陆家堡、张强)油藏发育层位研究表明，九佛堂组上段及沙海组下段为油藏发育的主要层位，所以统计储集层岩性主要参考九佛堂组及沙海组储集层岩性；B13主要层位的储集层厚度：主要统计九佛堂组及沙海组储集层平均厚度；B14孔隙度：统计九佛堂组及沙海组储集层实测数据的均值; B15渗透率：同孔隙度求取方法; B16盖层分布：分全区分布、部分地区分布、局部分布，确定方法基本同凹陷面积；B17盖层岩性：均为黏土岩类，只有略微的区别，分为泥岩和粉砂质泥岩；B18断裂破坏程度：根据本地区的石油地质条件的研究认为，阜新组沉积的泥岩可作为区域性盖层，所以断裂破坏程度的确定，主要通过各断陷多条地震剖面上显示的断裂切割阜新组的个数及程度，分为强、中、弱。

将研究区进行优选排队的上述参数绘制成表格，形成评价因素集U和结果集V的基础参数矩阵A(u_i，v_j)，其中：i=1，2，…，n；j=1，2，…，m。评价结果集分为3个等级。

2.2 确定隶属度矩阵R

由于各凹陷评价因素有定量评价亦有定性评价，各定量评价因素具有实际值越大，评价结果越好的特点，隶属度函数采用升半梯形分布来描述，无数据的将其隶属度为0处理，定性评价将其因素所处分级标准中的均值来对待。然后对每个断陷盆地评价参数通过程序计算出各个凹陷各因素参数的隶属度R_i=(r_i1，r_i2，…r_ij)，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n。r_ij为因素u_i对v_j的隶属度，0≤r_ij≤1。

2.3 计算评价因素权重A

确定评价因素权重是选区评价最关键的步骤之一。本次各因素权重采用特尔菲法来确定。多轮征求专家们对各因素评分值的均值和方差来判断权重是否合理。均值反映专家意见的倾向性，方差反映专家意见的一致性。经多轮征询直至专家意见离散率较小为止。由于专家确定的是各因素的重要程度，应对其进行规整化。最后求得松南新区各个断陷盆地评价因素的权重向量A。

2.4 计算评价因素权重

将上述所得的各断陷评价隶属度矩阵R和权重向量A代入所建的模糊综合评判模型B=A·R中进行计算，得到模糊综合评判集B，再对评判集B进行归一化处理，然后根据最大隶属度原则确定松南新区各断陷盆地的模糊综合评价结果。

2.5 模糊综合评价结果

根据以上优选步骤，全区整体优选的排队结果为(表 3):陆家堡、钱家店、张强、龙湾筒、奈曼、昌图、茫汉、甘旗卡、八仙筒、东胜、白音花、东大坝。据油气地质条件及优选排队结果，松南地区北东—南西展布的断陷的石油地质条件优于近南北向展布的断陷。据构造单元划分，陆家堡和开鲁断陷群石油地质条件好于彰武断陷群。这一选区排队结果与地质经验评价较为一致，地质经验认为陆家堡和开鲁断陷群烃源岩厚度大、面积大，烃源岩质量好、丰度高、类型好，后期改造较弱；开鲁断陷群烃源岩厚度相对较薄、有机质丰度和类型较差，后期改造较强。由此来看基于模糊数学进行的半定量评价，对于松南诸盆地油气选区具有较高的可靠性和直观性，以便辅助研究区油气勘探开发的部署。

3 油气勘探开发部署建议

笔者建议今后在松南地区分为3个层次来对诸盆地进行勘探部署(图 2)。

(1) 全面系统勘探区。为7个评价值高的断陷(陆家堡、钱家店、张强、龙湾筒、奈曼、昌图和茫汉)，其中石油地质条件较好，地震测线均达详查阶段，除昌图、茫汉凹陷外其余断陷均已获得工业油流。而昌图、茫汉断陷与已获得工业油流的断陷相比，具有类似及较好的石油地质条件，且其凹陷内的参数井也均见油气显示，因此昌图及茫汉凹陷也具有很好的勘探前景，应加密地震测线，部署探井，以期获得突破。

(2) 密网度勘探工程实施区。为两个评价值较高的断陷(甘旗卡、八仙筒)，其中的地震测线已达普查程度，且有参数井分布，其石油地质条件较好，沉积岩厚度较大，其中甘旗卡钻井还见油气显示，具有一定勘探潜力；但这两个断陷勘查程度较低，目前资料显示这些盆地后期均受到不同程度的构造破坏，对油气成藏有一定影响，所以应对该类地区加密地震测线，解剖该地区的盆地演化特征，与相邻盆地进行对比，设定参数井，以期取得突破。

(3) 疏网度专门地质调查区。为3个评价值低的断陷(东胜、白音花、东大坝)，其中地震测线少，盆地构造不清楚，仅东胜有参数井1口，白音花、东大坝凹陷无井揭示；已有资料显示，这3个盆地的沉积岩厚度小、埋深浅，均处于构造坳陷区边部，这有可能是制约其油气分布及成藏的主要影响因素。因此该类地区首先要搞清楚盆地的形态及构造特征，从区域及相邻的断陷分析该类盆地是否具有同样好的源岩条件和相似的储集条件，进而判断油气勘探潜力。

4 结论

(1) 松南地区勘探程度总体较低，断陷数量较多，烃源岩和储集层主要集中在断陷地层中，根据断陷期凹陷形态、断裂活动强度、地层充填厚度、沉积类型等因素，将松南研究区划分出陆家堡、开鲁和彰武3个断陷群，各断陷内下白垩统具有相似的石油地质条件，油气勘探潜力较大。

(2) 利用基础地质、烃源岩、储集层及盖层等参数，针对东部小规模、多断陷地区，应用模糊综合评判法进行综合评判，能客观地反映研究区各断陷油气勘探潜力的差异性，克服油气选区过程中人为因素的影响，能够科学地、定量化地对全区进行整体的排队优选。

(3) 根据优选排队结果，提出下一步勘探部署方案：对价值高的断陷，应加密地震测线，部署探井；对地震测线已达普查程度，并显示出较好的石油地质条件，应加密地震测线，详细解剖盆地演化特征，与相邻盆地进行对比，进行参数井设定；对价值低的断陷，地震测线少，盆地构造不清楚，且无井揭示，布设少量地震测线，以查明盆地的形态及构造特征，并对比分析油气勘探的潜力及方向。