东濮凹陷油气资源评价研究史

1. 东濮凹陷油气资源评价研究史

自1975年油气勘探取得突破以来，东濮凹陷进行了多次油气资源评价。其中最重要的是参加了三次全国油气资源评价。
7.1.1 第一次油气资源评价
第一次全国油气资源评价开展时间是1983～1986年。按照全国石油系统油气资源评价工作会议要求，中原石油勘探局在科技攻关会战的基础上，狠抓第一手资料的获取，充分利用三维地震、斯伦贝谢测井、密闭取心等多项先进技术，获取了大量基础资料。截至1984年底，东濮凹陷完成重力、磁力、电法普查及20595 km 6次以上地震测线和487口探井，1550000 m进尺，195口井1005.94 m岩心，25000余块（包）样品的各种分析化验资料。这次对东濮凹陷的油气资源量和油气地质储量进行了系统的预测和计算，共提交研究报告和科研简报21份，完成专题总结报告18份。
这次资源评价在综合大量地质和地球化学资料的基础上，运用现代生油理论，采用了色谱、色谱-质谱、红外光谱、电镜、热模拟以及岩石热解等现代实验技术，对凹陷内沙一段和沙三—沙四上段生油层油气生成的特征进行简要总结，经过大量实际资料验证提出了：深水盐湖沉积环境有利于喜咸水生活环境水生生物的发育和大量繁殖、保存；含灰质、白云质泥（页）岩与砂岩层纵向和平面上的相变关系有利于油气的生成、短距离运移和聚集。初步讨论了沙一段、沙三—沙四上段生油层油气生成的阈限深度、温度、时间。并且通过生油岩热模拟实验方法，求出了生油岩各热演化阶段的产油、产气态烃率。同时也收集整理了我国东部地区30个勘探程度较高的凹陷的生油层、储集层、构造、成油组合、沉降曲线、成油气阈限温度、深度等20多种数据，进行计算机处理，建立了数字类比模型。通过上述工作对东濮凹陷的构造发育、石油地质特点、油气聚集条件进行了分析。本次资源评价应用了一些较新的石油资源定量评价预测方法对东濮凹陷石油资源进行了评价预测，所应用的方法主要包括：蒙特卡洛法、经验分布变换法、搜索区分析法、油田规模分布极大似然估计法、随机过程法、模糊综合评判等，在这些方法中有一些是中科院地质研究所数学地质组提出的新方法，有一些是国外新方法在国内的首次引进应用。最终计算结果为，蒙特卡洛法：（8.343～16.752）×108t（抽样次数为1万次）；经验分布变换法：（9.138～17.532）×108t；搜索区分析法：8.62×108t；油田规模分布极大似然估计法：7.37×108t；随机过程法：（8.18～15.67）×108t；模糊综合评判法：8亿吨。综合各种方法，东濮凹陷石油资源量为：（11.02～11.34）×108t，天然气资源量（1423.57～1534.82）×108m3。这次资源评价落实了东濮凹陷石油资源潜力，为“七五”勘探部署提供了建议：东濮凹陷内主攻非背斜油气藏。
7.1.2 第二次油气资源评价
第二次全国油气资源评价开展时间是1992～1994 年。至1992 年底，东濮凹陷共完成二维地震14658.85 km、三维地震2385.5 km2，共钻各类探井945口，累计进尺315×104m，探井试油667口，总计2017层，获工业油气流井383口。按照石油部1992年下达的全国第二轮油气资源评价的任务，中原石油勘探局勘探开发研究院开展了“东濮凹陷二维盆地模拟”专题研究工作，运用“六五”、“七五”的油气勘探和石油地质研究成果，对截至1992年底积累的测井、地质录井和地球化学分析资料进行重新分析整理与统计。这次评价地史模型参数的选区是建立在东濮凹陷勘探开发10多年来大量的石油地质研究成果和实际资料基础之上，尤其地层构造资料是应用近年来东濮凹陷最新的地层构造研究成果，选取了全区地震大剖面39条，累计长约700 km，这些测线基本反映和控制了全区的构造格局和结构程式。全区共选模拟井（探井+人工井）603 口。利用300 余口井的声波时差和Ro%资料对东营组地层进行了剥蚀量恢复，读取全区100 多井近5000 多个声波时差与深度数据，对下第三系主要的3种岩性（砂岩、泥岩和盐膏岩）分段进行回归，制作了压实曲线，统计了东濮凹陷近700 口探井砂泥岩资料，制作了8 层砂泥岩百分含量平面图。热史模型中，统计了100多井的井温和Ro%资料制作了地温梯度平面图和Ro～深度曲线。生烃史参数则统计了约700口探井综合录井资料、有机碳数据、原油密度、干酪根镜检和元素等分析资料，制作了相应图件，并利用东濮凹陷“六五”期间程克明等对卫20、濮60、开25等井I、II、III型干酪根常温高压热模拟实验资料制作了产油、气率 Ro%曲线。本着使这次模拟结果更精确、更有利于实际应用和解决实际问题的思想，将生油层评价单元由原来的二分（沙一段和沙三段）和三分（沙一段、沙三上和沙三下（—Es4））细分为5 个研究单元，即沙一段、沙三1、沙三2、沙三3、沙三4—沙四。
这次模拟计算使用石广仁等研制的二维盆地模拟系统（BAS2）。建立了适应二维盆地模拟技术的地质、地化数据库。对东濮凹陷下第三系沉积史、热史、生烃史、排烃史进行了模拟计算，并对这些结果进行了石油地质综合解释。配合“四史”及本地区油气勘探实践，对本区油气聚集系数进行研究，分6个区带进行了油气资源量预测，对各区带油气资源潜力进行了评价。最终计算资源量：石油11.61亿t、天然气2359.44亿m3。并提出了资源潜量的勘探方向：各油田老区的扩边挖潜、老井复查；非构造地层、岩性油气藏；新生古储潜山油气藏。
这次评价，是东濮凹陷首次成功运用二维盆地模拟技术。模拟结果与凹陷的实际符合率较高，证明了这项技术从原理方法到地质建模、系统编程等的正确性和可行性。同时这次评价就如何实现油气资源勘探良性循环提出了如下认识：①老油田周围各地区、各层系的勘探程度不同，且资源评价结果表明这些老区仍具有相当大的资源潜力，是东濮凹陷近期拿储量的重点地区；②加强石油地质研究工作，深化对断块油气藏形成和分布规律的认识，应用推广高、新技术，依靠科技进步，发展石油勘探，以期望能提供足够的可供钻探的各类圈闭，增加后备储量，缓解资源系列分布不合理造成的勘探困难，从而实现油气资源的良性循环；③准确把握勘探投资方向，积极准备勘探接替战场，充分发挥投资效益，加强东濮外围盆地和风险盆地的综合评价与勘探工作，开拓新的勘探领域，做好区带和盆地接替，是实现勘探工作良性循环的重要步骤。
7.1.3 第三次油气资源评价
第三次油气资源评价开展时间是1999～2000年。中国石油化工集团公司重组之初，为了摸清所属探区油气资源，特别是剩余油气资源现状，制定上游发展战略，部署了第三次油气资源评价。在此次评价中，中原石油勘探局于1999～2000年进行了“东濮凹陷油气资源评价”和“东濮凹陷已开发区剩余油气资源评价”两个研究专题。
在两年研究中，围绕着东濮凹陷整体油气资源评价，重点对深层油气地质条件和勘探潜力开展了研究，对油气资源评价的基础参数进行了详细整理，在二次资源评价基础上，新增利用二维地震6300 km、三维地震3633 km2、钻井1197口、分析化验样品2100余个，主要开展了有效烃源岩厚度及其分布、有机质丰度及其分布、分区的有机质热演化程度、油气产烃率、排烃效率及其方法、聚集系数研究等方面的工作，编制基础图件94张、成果图件52张。在上述参数研究的基础上，运用盆地模拟法、地球化学法、区带评价法和圈闭评价法，对东濮凹陷油气资源进行了预测，预测全区石油资源为12.37×108t，天然气3675×108m3。
这次研究在以下几方面取得了新的认识和进展：
（1）根据工作的需要，研制出了一套油气资源评价软件，经初步应用效果良好。
（2）对烃源岩进行了重新定义和严格的统计，结果表明东濮凹陷黄河南部地区烃源岩厚度仅为1200 m，而不是传统的资源评价工作中所认为的2400米左右。上述工作，较好地解决了陆相盆地源岩普遍较厚的矛盾。
（3）依据于不溶和可溶有机质多项地球化学分析指标综合分析的结果，结合地温场分布的差异性，分区研究有机质热演化特征，并将研究结果用Ro与深度之间的关系表示，在油气生成量计算过程中，通过调用Ro-深度关系，计算而得到有机质热演化程度。由于建立在多种指标综合分析的基础上，因而，比单纯地采用Ro、深度资料拟合出的关系式，更能客观准确地反映地下有机质的热演化程度。
（4）由实际资料的研究成果，提出了一种用于计算排烃效率的新方法。通过实际应用，取得了较好的效果。
（5）根据多种地质因素模糊综合评价结果，对东濮凹陷不同地区油气聚集系数进行了研究，解决了聚集系数选取过程中，由于人为因素而造成的不确定性。
工作中，从盆地入手完成盆地构造特征、形成演化历史研究，烃源岩特征与生烃史分析，有机地球化学特征研究，明确主要烃源岩和可能烃源岩层，同时开展有效烃源岩划分标准和聚集系数专题研究。针对不同层系采用不同的资源评价方法：下第三系采用盆地模拟方法，石炭系—二叠系采用地球化学方法。分评价单元进行盆地演化和资源量的模拟计算、含油气区带划分及区带评价、圈闭评价；按不同勘探单元，分别建立探明、控制、预测、潜在、推测资源量等五级资源序列，建立东濮凹陷油气资源评价图形库和数据库，明确了剩余资源潜力和勘探方向。
三次资源评价与二次资源评价相比，石油资源量增加0.76×108t，天然气资源量增加238×108 m3。利用油田规模序列法对剩余油气资源进行预测，东濮凹陷尚有剩余石油资源量（1.99～3.15）×108t。综合各种预测方法的结果，剩余可探明石油资源量（1.98～3.15）×108t，剩余可探明天然气资源量1064×108m3。
在三次资源评价工作中，各种新技术、新方法得以应用。针对东濮凹陷的实际地质状况，建立了有效烃源岩的划分标准，成熟勘探区排聚系数的研究方面取得了较大的进展。选择适合东濮凹陷实际的盆地模拟方法，使模拟过程和结果更能适合凹陷实际情况。在盆地油气资源评价基础上，分层次开展了区带评价和圈闭评价。

2. 东濮凹陷油气成藏条件

7.2.1 勘探现状及成果
东濮凹陷地处豫东北和鲁西南沿黄河两岸的两省九个县、市，勘探面积5300 km2。区域构造位于渤海湾盆地南缘临清坳陷的东南部，是在中-古生代残留克拉通盆地基础上发育的新生代断陷湖盆，新生界厚度达9000 m以上。
东濮凹陷蕴藏着丰富的油气资源，根据三次资源评价结果，石油资源量为12.37×108t，天然气资源量为3675.12×108m3（其中气层气资源量2355×108m3，溶解气资源量1320×108m3）。自从1975年濮参1井喷出工业油气流以来，经过20多年的勘探开发，到2001年底，累计完成二维地震38665.25 km，三维地震2838.256 km2，完钻各类探井1060口，进尺353.6×104m，其中获工业油气流井458口，占探井总数的43.2%。共发现21个油气田，累计探明石油地质储量51800×104t，凝析油地质储量400.7×104t；探明气层气地质储量515.5×108m3，溶解气地质储量653.1×108m3。石油、气层气资源探明率分别为41.88%和21.89%。
东濮凹陷的探明储量分布在8个层系，各个层系的成油条件差别很大，因而储量分布极不均匀。石油探明储量在沙三3和沙二下亚段分布较多，分别占27.3%和24.8%，沙四段最少，仅占0.23%；天然气探明储量，沙四段所占份额最大为37.7%，均分布在中央隆起带北部的文23气田，沙一段无天然气探明储量，其余6个层系天然气储量分布比较均匀。探明储量的这种分布状况与东濮凹陷下第三系的两大生储盖组合相匹配。作为这两大生储盖组合中的储集层沙三3和沙二下储量丰度高，而作为生油气层或盖层的其他6个层系，局部有储集层发育，容易形成侧变式成油组合，一般规模不大，储量丰度较低。
平面上，探明储量主要分布在中央隆起带北部、南部和西部斜坡带，其中中央隆起带北部探明油、气储量分别占全凹陷的83.8%和80.3%，显示了优越的成藏条件和勘探潜力。中央隆起带南部尽管面积较大，但探明油、气储量仅占全凹陷的4.2%和19.3%。原因主要是作为供油的葛岗集洼陷生油潜力较小、油源条件差；另外，区域上没有盐岩沉积，下第三系缺乏分布稳定的厚层泥岩段，储盖组合条件相对较差。西部斜坡带探明石油储量仅占全凹陷的11.4%，油源主要来源于柳屯-海通集洼陷，靠近物源区，储层发育，沙三段发育有较厚的泥岩段，储盖组合较好，是隐蔽油气藏勘探的有利目标区。
7.2.2 油气运移特点
东濮凹陷的地质结构宏观上为东断西超、东降西抬，因而油气运移的主要指向是由东向西。凹陷内的二级断层从沙三中后期开始陆续形成，在大量生排烃前已对凹陷形成了很强的分隔，再加上多套盐膏层的封堵，因此油气以近距离运移为主。油气运移模式为“Z”字型，即油气从生油层进入储集层后，向西发生侧向运移，遇断层后发生纵向运移，再遇渗透层后继续向西运移，直至圈闭形成油气藏。
东濮凹陷优越的生储盖组合，有利的构造格局，多期的构造活动等条件对油气的运移聚集条件十分有利。
强烈断陷与快速补偿导致沉降速率很高，在主要生油区内下第三系达0.26 mm/a以上，并且主要生油岩沙三3、沙三4顶面埋深在4000～5000 m，造成巨大的地层压力，为油气的初次运移提供了强大的动力。沙三段生油岩为一套砂、泥岩不等厚互层，生油岩与储集岩紧密相邻，运移条件好，油气生成后能顺利进入储层中，也十分有利于油气的初次运移。本区沙三段地层水总矿化度一般为（15～30）×104 μL/L，地层水比重可高达1.12 g/cm3，而原油比重相对较低，油水比重相差达0.35，有利于油气运移。
运移通道多、油源近、运移距离短，是东濮凹陷成藏的显著特点，加之断裂发育，在一定阶段可作为油气运移的通道。近油源、多断层的文明寨、文留等油田油气十分富集，与断层的这种作用有密切关系。
东濮凹陷断裂活动在东营期基本停止或迅速变弱，加上沙三段和沙一段发育有多套区域性稳定的盐岩、泥膏岩、泥质岩类盖层，这对于油气藏的形成和保存十分有利。
7.2.3 油气藏成藏条件
东濮凹陷是一个油气资源十分丰富的凹陷，油气分布具有两个显著特点：①“北富南贫”，已探明的油气储量中，95%分布在北部约2000 km2的范围内，而南部近3000 km2的区域内仅占5%；②“中央隆起带富油”，不同层系、不同成因的油气藏在中央隆起带北部约5000 km2范围内叠加连片形成一个复式油气聚集带。其中文留、濮城成为亿吨级大油田。其他地区盖层条件稍差，圈闭及油源条件不及中央隆起带北部，油气藏高度小，油气富集程度低，层系单一，只在局部较富集。
东濮凹陷区带间分隔性强，沉积相变快，因此油气的分布和富集主要受生油洼陷、圈闭发育和层系组合三大因素的控制。
7.2.3.1 生油洼陷是基础
生烃潜力的大小是一个地区成藏的先决条件。东濮凹陷北富南贫，这与濮城-前梨园洼陷、柳屯-海通集洼陷烃源岩有机质丰度高、生油母质好、有机质热演化程度适中紧密相关。而南部葛岗集洼陷烃源岩有机质丰度、生油母质较差，是造成南部油气富集程度低的主要原因。
7.2.3.2 圈闭的发育程度控制油气的分布和富集
圈闭的存在是油气成藏的重要条件。东濮凹陷目前所发现的油气主要集中在中央隆起带的局部圈闭中。该带受基底断层控制，圈闭形成早、类型多，紧邻生油洼陷，断层发育，具良好的运移通道，是油气富集的主要场所，特别是背斜型油气藏最为富集。其次，断块型、构造-岩性以及岩性圈闭也是油气运移和聚集的指向。
7.2.3.3 层系组合影响油气的富集程度
东濮凹陷旋回式的沉积演化，各层系的沉积特点及组合形式不同，对油气的富集有重要影响。如在沙三段—沙二段的组合中，沙三段作为生油层，沙二下亚段为储层，沙二上亚段为盖层，形成优越的成藏组合，沙三段—沙二段所探明的储量占98%，其中沙二下亚段的储量就占24.8%，勘探效果好。而沙一段—东营组的组合较贫，勘探效果差。
7.2.4 白庙气田成藏条件分析
白庙构造位于东濮凹陷兰聊断裂带中部，前梨园洼陷与葛岗集洼陷的结合部，是受基底隆起和兰聊断裂活动控制形成的半背斜构造，西与桥口构造以一鞍相隔，向北倾伏于前梨园生油洼陷中（图7-1，7-2）。

图7-1 白庙油气田前8块沙三2段构造含油面积图


图7-2 濮深10—白22井油气藏剖面

白庙地区已发现了沙二下、沙三1、沙三2、沙三3、沙三4、沙四段6套含油气层系，探明天然气地质储量106.99×108m3。其中沙二下—沙三2探明77.83×108m3，沙三3—4—沙四段探明29.16×108m3，沙三3—4油环探明石油地质储量800×104t。
构造、岩性同时制约油气分布是该区最大特点。
整体油气分布具有宝塔形特征，其中沙二下、沙三1为纯气藏，天然气性质为煤成气，气水分布有一定规律，明显受构造控制，上气下水，集中在构造高部位，分布范围较小。
沙三2亚段由于岩性、岩相变化大及断层的切割，双重控制作用明显，白庙西翼的白16井，北翼的白25井及更靠北的前8试油获工业油流，证实沙三2为边部大油环的凝析气藏（混合气）。
沙三3—4主要受岩性控制，是岩性-构造复合气藏，主要为混合气，其主体部位白11、白17为气，翼部白12井压裂获高产油流，为气顶油环的凝析气藏。
沙四段应为连片含气，该层系目前大部分井只揭示了Ⅰ砂组。上报了7.84×108m3探明储量。探明层系以下还有150余米地层，白56井在此层段电解气层5.2 m/2层。平面上北翼边部的前8井又钻遇气显示，显示出白庙沙四段较大的勘探潜力。
平面上白庙二台阶油气分布具有不对称特点，向北与杜寨地区呈连片趋势，向南以桥白断裂系为界；在杜寨下降盘以构造-岩性油气藏为主，储集体以湖底扇为主。
白庙构造杜寨断层下降盘有利成藏条件有5个方面：紧邻前梨园和葛岗集两大生油洼陷，油气源条件好；整体为一简单单斜构造，是油气聚集有利场所；处于物源指向的前方，且受杜寨同生断层的影响，砂岩储层发育，单砂体厚度一般在3～6 m之间，且物性较好；白13、55、16等井沙三中、下段综合解释气层厚度可达30 m以上，且在沙三中、下段获工业气流和低产气流，是滚动勘探的有利层位；圈闭面积和储量背景大。位于杜寨断层下降盘白13井低部位的白58井，在沙三段发现58.9 m/25层气层，最大单层厚度9～10 m，沙三1底部—沙三3上部无明显水层，呈现出整装连片的含气场面。

3. 遥感图像在东濮凹陷油气勘探中的应用

东濮凹陷是中、新生代的构造盆地，面积约5300km2。主体位于冀、豫、鲁接壤区的河南省境内。为黄河中、下游洪积—冲积平原的组成部分。地势平坦、水系发育，黄河自西向东、经兰考北转向东北注入渤海。
本区自1975年在文留构造上获得工业油流以来，已成为中国东部石油勘探的重要基地之一。为了扩大油田面积和寻找新的有利含油构造带，我们力图应用遥感图像提供的地质信息，从构造的宏观特征入手，研究东濮凹陷形成的区域地质背景，并将图像信息与各种已知资料进行相关分析，探索控制油田分布的区域构造规律，从而为快速、高效地预测含油气区提供遥感地质依据。应指出，该区被厚达131～300m的第四系和新第三系覆盖，下第三系及其下伏的油气勘探目的层埋深3000～9000m。因此，图像信息的地质解译，主要是通过地表的间接标志进行的。为了提取隐伏地质信息，改善图像质量是一个重要的环节。经过摸索，总结了一套图像组合处理方法，获得了能反映深部地质信息的新图像（图版Ⅰ－1）。而通过对新图像的解译和分析，掌握了本区中、新生代沉积盆地基底构造的轮廓和受基底构造控制的盖层构造特点，从而将遥感图像在第四系覆盖区的石油地质勘探应用向前推进了一步。
一、区域地质
东濮凹陷位于太行隆起、豫西隆起与鲁西隆起之间的华北沉降带中段，系临清坳陷最南端的一个次级构造单元。凹陷东侧受兰聊断裂的严格控制，从某种意义上讲，它是鲁西隆起西斜坡的组成部分。凹陷的西北部，逐渐向内黄隆起的东南斜坡过渡。南端是以直交形式上叠于中牟凹陷之上，并以太康隆起北侧封丘—兰考断裂与周口中、新生代坳陷相毗邻。
从布格重力图上看，重力等值线均呈北东走向。工区西北的内黄，为由-30毫伽构成的重力高，向东南其值逐渐下降，至东明一带，为-47.5～-50毫伽。越过东明，则以密集的梯度，由-50毫伽急剧上升到-25～20毫伽，构成鄄城—菏泽重力高。从磁场特征上看，也有极为类似的表现，虽然两者有着不同的物理意义，但对盆地基底起伏状态的反映却是一致的。在内黄重力高南侧，有由200伽玛圈闭的正磁场，向南逐渐降低，至前犁园成为由-200伽玛圈闭的负磁场区；向东以与重力类似的特征急剧回升，鄄城为50伽玛，菏泽为300伽玛。据豫鲁两省的岩石密度和磁性资料分析，重力场反映了中生界底面的起伏变化，而平缓的磁场特征则是前寒武纪变质岩基底的反映。地震与区域钻井资料证实：东濮凹陷的基底是由古生界及部分太古宇构成的。这个基底正如重、磁力资料所反映的那样，是由内黄隆起向东南呈急倾状潜入巨厚的中、新生代沉积物之下，并为后期断裂复杂化了的、走向北东的单斜构造（图1）。汤3井在井深284m以下便见新第三系直接不整合在太古宙片麻岩之上，而文留构造上的文6井深3500m以下仍未及古生界。据地震推测，凹陷东部基底最大埋深可达9000m，其东延被兰聊断裂切割，断裂东盘逐渐抬升而成为鲁西隆起西缘的组成部分。因此，东濮凹陷与华北其它中、新生代沉积盆地一样，是燕山运动中、后期受断裂作用形成的北北东走向断陷盆地。

图1　东濮凹陷东西向剖面图

二、遥图图像的基本特征及其地质应用
从覆盖区常规处理图像的总体看，由于丧失了包含在显著地貌变化因素中的大量地质信息，一般说，其解译效果都不够理想。尤其是第四纪沉积物比较厚的地区，一些特征性的地质信息显示更为微弱，肉眼很难分辨和提取。通过本试验，对数字图像进行分段线性拉伸—局部增强一假彩色组合处理，则可获得能反映深部地质信息的崭新图像，并能取得较为明显的解译效果。如果将新的图像与各种常规图像组合使用，则信息更为丰富（见图版Ⅰ－2）。
（一）数字图像处理的主要方法
1.分段线性拉伸（APLIM）
把原始图像信息扩展，并使色调单一的图像变得层次分明。其变换公式如下：
Xi＝（a′－b′）/（a-b）×Xo÷6－（a′－b′）/（a-b）×b
其中：Xi——拉伸后的灰度值；
Xo——原始灰度值；
a、b,a′、b′——拉伸断点。
2.局部线性增强（LOCA）
将图像划分成若干个小块，即局部区，分别统计其方差aij和均值Dij，然后以各自的均值为背景，调整灰度值，使新灰度值服从正态分布，并充分地扩展0～255灰度级，使图像各部分的细节得到增强。
3.假彩色编码（PSEU）
这是一种非常简单灵活的处理方法，它将图像的0～255灰度值分成若干个等级，并分别赋予不同的色彩（包括亮度，饱和度和色调）。
4.K—L变换
通过K—L变换得到的新图像是对地物光谱特征的新数字性描述，并使新变量间互相独立，85%以上的信息集中在第一主分量。

叶和飞油气地质遥感论文集

其中：M′——变换后的灰度值；
M——原始灰度值。

叶和飞油气地质遥感论文集

（二）图像的宏观特征及地质分析
东濮及邻区，在标准假彩色合成或单波段图像上（图2），均以浅色调为背景，表现颇为单一的块状影纹结构，其总体呈北北东走向，其中被北东和北西向数条反差很小的线性影像所分割，从小比例尺的黑白图像上看，显示两个近南北向排列的明显的浅色圆形影像。南部的影像呈圆形被黄河河道所包络；北部圆形影像不规则，其东被黄河斜切。两者面积均约万余平方公里。分析表明，它们恰为对应近代的两个大型冲积扇平原，其间杂有若干小面积的决口扇，构成坡度在1:2000～1:6000之间的微倾平原。这些地貌单元是黄河近代活动的结果，沉积物疏松、含沙量高，具有较大的反射能量。因此，浅色环形影像正是地表沉积物的直观反映。值得指出的是，这种地表地质结构与布格重力异常有密切关系，而这种重力场又与中、新生代沉积凹陷相联系。换句话说，就本地区而言，图像中的巨型浅色环形（或其它形状）影像，所反映的地表地质与地下负向构造有垂向上一致的相关特征。

图2　MSS7波段镶嵌图

另外反差较小，但规模很大的带状影像，也有与上述相似的规律。如纵贯工区东部，由面状色调差异构成的巨大线性影像，北自聊城西向南于鄄城以西的董口附近斜切黄河，并经兰考东一直隐约伸向商水，全长大于500km。董口以北，线性影像以东为深色调，以西为浅色调。从对应的地表分析，浅色影像区系冲积扇平原，沉积物含砂量较高，且有粒级的变化，呈微倾地貌，坡度变化在1:2000～1:6000之间；深色影像区为淤积平原，沉积物较细，以淤泥为主，地势平坦，坡度小于1:6000，其间发育众多的槽形洼地。两者之间被北北东向斜列的古河床高地所分隔。
从地球物理场看，线性影像本身恰与前述东明东侧急剧变化的重磁场梯度变化带相一致，而该带又为钻井证实的兰聊隐伏断裂带。深色区为被厚度不大的新第三系、第四系覆盖的前中生界基底之上升盘；浅色区则为巨厚的中、新生界分布区，前中生界基底埋深达7000～9000m。也就是说兰聊断裂带及其两盘的升降状态，通过不同地貌单元及其组合所反映的光谱特征与上述线性影像构成了明显的对应关系，而这种关系正是从图像解译中获得深部地质信息的重要基础。区别只在于宏观影像特征所反映的是区域地质概貌，而微观影像是反映局部地区的地质结构特点。
（三）环形、线性影像描述及其地质分析
环形、线性影像是宏观影像特征的组成部分，尽管覆盖区信息微弱，但它仍然是各种地质体地表因素的波谱垂向分量的综合反映。不同性质的地质体与不同地表因素的组合，自然显示不同的波谱特性。不同的图像处理方法固然能获得重要的隐伏地质信息，而正确运用地质理论，根据目前资料建立起来的地质发展模式去分析、判译信息的地质属性及其从属的整体结构的关系，以便探索真正的地质规律，就显得更具重要的现实意义。
1.环形影像
环形或圆形影像是指图像上那些具圆形或环形特征的异常区。具体表现为色调异常，影纹结构异常及水系分布异常等等。这些异常是地物特征在图像上的反映。如不同类型的土壤或植被单元，水系的放射状或环状分布等。由于它们的物质组成和形态上的差异，而显示了不同的波谱特征。就东濮地区而言，从宏观上说，大型凹陷以浅色为特征。如东濮次凹、成武凹陷等都为浅色影像。从局部地区分析，深色环形影像往往是近代的分洪区，含水量高、水系发育的洼地。浅色环形影像多数是古河床、高地、现代冲积扇、决口扇及含沙量较高的干燥古河床等等。
本区环形影像众多（图2、图3），据物探、钻井资料分析，它们大多数是地下地质块体，通过微地貌特征在图像上的反映。归纳起来有三类地质信息，即基底的隆起、凹陷，不同深度的玄武岩体及含油（气）或可能含油（气）构造带。
（1）与基底隆起有关的影像异常：以浅色为特征。如爪营环形影像（L01）；为色调不甚均匀的浅色圆形影像。面积约320km2，它的北界可见古黄河绕流形迹。其对应为重力正异常，系古生界隆起。根据水系变迁可判断，它是现代仍处于上升的隆起构造。由于它的隆起，迫使黄河于1855年从兰考以北呈北北东向改道（图4）。

图3　东濮凹陷卫星影像地质解译图

（1）环形构造；（2）次要断裂；（3）主要断裂；（4）已知油田；（5）远景区；L—与基底隆起有关环形构造；A—与凹陷有关环形构造；R—与玄武岩体有关环形构造；O—与已知油田有关环形构造；Y—预测含油环形构造；N—与近代沉积有关的环形构造

图4　兰考地区环形影像特征（a）及环状构造解译图（b）

（a）MSS7波段影像特征图；（b）影像特征环状构造解译略图
（1）块状构造；（2）次级块状构造；（3）水系
（2）与凹陷有关的影像异常：从小范围看，凹陷往往与地表的负地形有关。
由于负地形常成地表水汇集的场所，土壤湿度较大，亲水植被发育，所以在图像上构成以深色为主的斑状影纹结构。如：胡状集环状影像（A1）；为显著的暗色圆形影像，略呈椭圆形，长、短轴分别为17km和13km，长轴呈北北东向，对应航磁图上为弱磁异常区，地震及钻井均证实为凹陷。
（3）与玄武岩体有关的影像异常：解译分析表明，一些与明显的线性影像有关的浅色环、圆形影像异常与玄武岩体有密切的对应关系。如：高平集环形影像（R3）；位于高平集东侧，呈椭圆形，在特殊方法处理的图像上，环形影像呈黄色，且嵌有蓝色边环。长轴走向北北东，长、短轴分别为20km和6km。影像异常东部被北北东向线形影像切割，而该线性影像正是长垣断裂的南段。环状体对应为重力负异常，钻井证实为玄武岩体。
类似的影像特征还有东明集（R4）、曹岗（R5）等，它们均与玄武岩体有十分密切的对应关系，而且都与已被证实的断裂构造共相依存。只是由于玄武岩体的不同产出特征。其影像异常的形状、大小及色调深浅有所不同。一般说，埋深较浅、规模较大、仍有活力的则影像特征明显，反之则影像微弱。
（4）与已知油田有关的环形影像：这种影像在标准假彩色合成片上，几乎都是浅色异常。其边界不清或呈渲晕状，且规模往往较小，呈带状分布。如：文留环形影像（O4），为隐晦的浅色异常，呈椭圆形，长轴近南北向，长、短轴分别为10km和8km，它所对应的重力场为重力低部位。在特殊处理的图像上，表现为蓝色背景上的浅紫色斑点状圆形异常，这是已知文留油田的位置。又如卫城环形影像（O3），是隐晦的浅色异常，其间布有灰色斑点，呈圆形，直径约6km。在特殊方法处理的图像上，表现以淡绿色为背景的紫色斑点状异常，这是已知的卫城油田。
值得指出的是，上述与油田相对应的特征性圆形影像，均出现在近南北向展布的宽带状浅色异常区中。该浅色异常区，宽25～35km，长大于200km。南起杞县北，向北包括兰考、东明等地，并从南乐、范县之间一直伸向临清坳陷（见图2），这在7波段黑白像片上，影像显示明显。该带在重力图的对应部位恰为重力低，对应的磁力图上也为-50～-200伽玛构成的窄长弱磁场区。看来，三者之间存在的良好对应关系，是有其内在联系的。
2.线性影像
线性影像是指图片上直线状伸展的色调异常、色调边界、影纹结构异常、不同影纹结构的边界及上述特征的组合异常。本区主要反映地面直线延伸的水系、大型自然水体的直线状边界，湖泊的直线状排列，大型地貌单元的边界及不同地貌单元之间的交线，或上述特征的组合反映等。
经初步分析，本区解译出来的线性影像，多数为地下线性地质体和不同时代、不同规模及不同方位的断裂构造或大型结构面，通过地貌、水系等因素的反映。这可从线性影像出现的方位及其频率与地震资料确定的断裂组系有较为相似的特征上得到佐证（图5）。

图5　线性影像玫瑰图和Tg断裂玫瑰图

就线性影像出现的方位来说，本区大致可归纳为：北北东、北东、近东西、北西、北北西和近南北向六大组系。
北北东向：见于本区的东部，如聊城—阳谷—兰考直到漯河，有一呈14°方位的线性影像，该线性影像在黄河北呈深、浅色调相间的宽带，黄河以南呈隐约的深色带。北段对应的重磁场均是一条“高密度”的异常梯度带；在地震剖面上，北段表现为一组西倾的高能波组，南段波组较弱。地质资料证明它是兰聊断裂的反映。另外，贯穿凹陷的黄河，即为一北北东向的线性影像，黄河河道的曲折变化，实质上是北东向追踪断裂控制的结果（图6）。除上述之外，还有一系列显示程度不同的北北东向线性影像，它们大多数由色调界面或线性色调异常组成，往往是控制和影响沙河街组沉积及其后期改造的一些较年轻断裂。如黄河断裂、卫东断裂等。
北东向：本组线性影像在标准假彩色合成片及1:200万5、7波段黑白片上均有表现，并以隐伏带状为特征，而且规模较大，如菏泽北东向线性影像，表现为南深北浅的面状色调，长150km以上。在1:337镶嵌图上显示尤为明显，西南端经兰考南侧直达通许一常。在布格重力图的对应部位，为局部重力高和局部重力低的转折带。而在磁力图上，为平静磁场背景中出现的跳跃式、带状局部磁异常。显然，这是基底断裂带的反映，具有明显的地质意义。

图6　河道变化特征图

类似的线性影像在前犁园、东明与菏泽之间也有表现，而且其分布有一定的间距性。
近东西向：在标准假彩色合成图片上，有三条较明显的东西向线性影像。这些影像规模较大，都呈深色带状，带的边界比较模糊。滑县—濮阳—左营线性影像，延伸几百公里，并有若干条大致平行的线性影像伴生，在濮阳附近显示以极明显的深色异常带。地球物理场和地质资料证明，这条线性影像正是滑县—濮阳东西向断裂的反映。
北西向：在凹陷及其邻区，北西向线性影像非常明显，这些影像主要为平直的色调界面、线状色调异常、带状色调异常和水系的北西向分布等。在凹陷中，这些影像与北北东向的线性影像相互交切。在凹陷外围，细长的色调异常体延伸极长，最长达几百公里，并明显与水系的流向相吻合。地震地质资料证明，这些影像主要反映了北西向的浅层构造，如延津—兰考断裂，汲县—爪营断裂、柳屯—安兴集断裂等。
北北西向：本区北北西向线性影像主要见于濮阳—东明以西地区，数量较多，但延伸不长，多数在50km以内，惟菏泽—清丰线性影像延伸长达90km，并与对应的磁力等值线走向一致。
近南北向：本区南北向线性影像比较隐晦，主要为被分割的色调界面。如莘县—菏泽南线性影像，在四个波段的K—L变换的第一主分量上，宽带的边界极为清楚。在分析航磁和重力资料时，发现其为一深部南北向异常带。
此外，还必须指出，前面曾提到的，与油田有关的浅色影像区，主要受近南北向断裂控制。
以上六组线性影像所反映的六组线性构造，彼此叠加，互为切割。概括起来看，六组线性构造中，以北北东、北西向两组最为清晰，而东西向及南北向的线性构造常被切割而错动。北西向线性构造在凹陷中也常被北北东向切割而显得断断续续。线性影像的这种现象，结合其它资料综合分析表明：北东向、南北向及东西向线性构造多数为深部断裂的反映，对凹陷基底构造起着控制作用。北西及北北西向构造属于浅层构造，反映了断块运动的升降差异，它们中，有些对油田起到很好的封闭作用。北西向构造明显受兰聊等北北东向断裂的切割。北北东向构造除兰聊断裂和长垣断裂在地球物理场中有反映外，其余仅在地震资料上有反映，说明它们是规模不大的浅层构造。
3.环形影像和线性影像的关系
环形影像与线性影像有多种组合关系，本区主要表现为环形影像伴随线性影像而出现；环形影像长轴同邻近线性影像延伸方向近似一致；且呈带状排列。如沿兰聊和黄河东西向大断裂带，环形影像均呈椭圆形定向排列，长轴走向均和与之相伴的线性影像走向一致。一些环形影像出现在北北东和北西两组线性影像的交汇处。
从凹陷的已知地质构造特点来看，上述线性与环形影像的组合特征，就地壳浅层而论是断裂与断块组合关系的反映。众所周知，断块构造是不同组系，不同规模断裂作用的结果，而不同规模、不同形态的断块，由于其棱角逐渐消失在上覆沉积物厚度的影响之中，地表显示的只是其形态的综合信息，因此常常呈圆形或椭圆影像异常。
三、解译成果的综合地质分析
（一）对已有地质资料的补充、修改与地质信息的拓展
当影像异常与已知地质、地球物理资料对比分析赋予一定的地质含义之后，便成了可供使用的地质信息。从本区图像解译结果看，它们对补充、修改原有地质资料起着重要作用。对比东濮凹陷Tg反射层构造图与1:50万标准假彩色合成解译图可以看出，虽然两者的构造总貌相似，但解译图突出了北北东、北东东和北北西三组构造线（图3）。原被忽视的北北西向断裂构造，不仅数量多，而且规模也很大，从整个河南地区分析，它与现代湖泊的分布密切相关，是一组发育较晚、影响较大的断裂构造，这不能说同油田的勘探与开发没有影响。又如，根据1:600万镶嵌图及地震资料，兰聊断裂的南延至少切过太康隆起到达西华以南或甚至伸向驻马店以西地区；北延通过黄骅坳陷达天津以北。另外，从线性影像交切关系上分析，还能获得断裂发生顺序的重要资料。前面已指出，区内的东西向和南北向线性影像隐晦，而且断续出现，常常见到被北北东和北西向线性构造切割的现象，这表明前者形成较早，而后者发育较晚。这对讨论凹陷的地质规律和建立构造发展模式有重要意义。如果从整个凹陷来看，北端由于基底（前中生界）隆起控制而变浅或消失，而南端由于横跨中牟凹陷使凹陷的结构发生突变而终止等等，这都是影像资料的重要补充。
（二）地质发展模式简述
东濮凹陷是华北沉降带的组成部分，它的地史特点与整个沉降带的发生和演化是分不开的，但是由于它所处的位置和特定的边界条件，自然应有其自身的发展规律。至于华北沉降带地史演化的背景及特点笔者等在1985年“盆地形成的区域构造特征”一文中已做了讨论，并曾指出东西向构造带虽然在吕梁期已形成，但印支期仍有强烈的表现。从鲁西南地区的重力资料看也有明显的反映，即前中生界基底起伏状况的重力正负异常带，呈近东西走向的相间排列。而重力低值带为中、新生代的沉积凹陷。作为中、新生代沉积时的构造背景，则还有北东和北西两组断裂构造，这在卫片上都有隐晦的显示。东濮凹陷就是在这基础上，于燕山期在中国东部与太平洋基底近南北向逆时针力偶作用的影响下，逐步形成的。从邻区看，燕山构造旋回的中后期，华北沉降带南部曾受到过东西向挤压应力的强烈干扰，但对本区来说，除形成北东、北西向两组断裂，增加了凹陷的构造复杂因素之外，对前述的基本构造格局并无明显的改变。喜马拉雅期、华北沉降带的构造应力状态发生了变化，又受到来自北东—西南向的挤压应力的影响，在凹陷中主要是形成北北东（15°）和北东东（75°）两组共轭剪切断裂和北东向追踪断裂。目前的黄河河道就是该追踪断裂控制的结果。而从宏观上看，北北东向一组断裂还有控制油气和油田分布趋势的作用，这是油气勘探中值得重视的问题。
四、凹陷有利含油气区的预测
从现在的图像资料分析，已知油田与浅色或灰色环状、块状影像有较密切的联系，这些环状或块状浅色影像的长轴皆呈北东或近南北向，且与线性影像相伴生。这说明，油田与北北东向（15°）一组断裂有密切关系。另一方面，从块状构造控制的特点来看，上述影像特征系属不同形态的断块构造。而在对比本区各种环状或块状影像特征时发现，已知油田和与已知油田相类似的影像异常，均出现在近南北向展布的浅色宽带状影像特征中。该带宽约25km，西界起自清丰、爪营一线，东界止于范县、桃园一线，北端延入临清坳陷，南及民权凹陷，面积3000多km2。在7波段黑白片上，除南段（东明集以南）呈灰色外，均表现为明显的浅色调。这说明，该区在0.8～1.1μm波谱范围内，具有反射能量大、含水性差、湿度较低的特点。这种特点与地下隆起构造带有一定关系。因此，推测该影像异常带为油气勘探的远景区。
Y1、Y2、Y3、Y4和Y5与O7或O2、O3、O4具有极为相似的影纹结构和色调异常，Y与O共处于濮城含油气构造区；Y3、Y4与O4共处于文留油气构造区；Y1和Y5均处于胡状集构造的南坡，推测这些影像都与油气有关。此外，A1胡状集影像与胡状集构造相吻合，位于这个构造中的开37井深1700～2100m（沙三段）发现油层，并获得工业油流，说明这是一个有利含油气区。黄河以东，东明地区Y6和L1影像特征与文留油田和卫城油田一带的影像特征很相似，而且在这些地方已见油气流和油气显示。所以推测Y6和L1影像也为含油有利区。
五、小结
上述是从遥感资料处理、分析及应用中提供的一些基本地质信息，得出的一些初步看法，是深入研究本区石油地质基本规律的一种新资料。由于遥感技术是一种新方法，目前也尚未成为一种完备的手段，所以其可信程度有待勘探实践的检验。但通过上述各种资料的综合分析，获得了以下几点认识：
（1）使用适当的图像处理方法，能大大改善原始图像的质量，能获得通过微地貌变化、水系特征、湿度及植被等因素反映出来的各种隐伏地质信息。
（2）充分利用钻井地质、地球化学和地震等物探资料，对各种隐伏地质信息进行对比分析，使隐伏地质信息成为可用的资料。
（3）通过与已知油田图像特征的类比分析，预测东濮凹陷区局部性的浅色影像异常是找油较为有利的地区；宽带状的浅色影像区（亮区）为推测的油气储集带。
（4）如前所述，遥感图像的地质含义是多解性的，解译结果受解译者对该区地质情况了解程度的影响，因此，对遥感图像的规范描述（计算机图像描述）是深化遥感技术在石油地质应用中的重要环节之一。
参考文献
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4. 东濮凹陷的地质特点

1、三条主要断裂的差异活动，控制了凹陷的基本构造格局。东濮凹陷受兰聊断裂，黄河—文西—卫西断裂，长垣断裂的活动控制，形成了五大块体，分别为东部洼陷带、中央隆起带，西部洼陷带、西部斜坡带和东部断阶带。2、下第三系沉积具有东西分带，南北分区的特点，在凹陷北部发育四套盐膏层，是东濮凹陷下第三系的最大特色。3、构造发育，断层多，断块复杂，以构造背景控制的断块油气藏为主。多套含油层系、多种油气藏类型叠合连片，构成复式油气田。