國內外近海含油氣盆地儲量發現階段實例分析及規律性認識

張 寬

(中海油研究總院)

國內外近海含油氣盆地儲量發現階段實例分析及規律性認識

張 寬

(中海油研究總院)

統計結果表明,墨西哥灣淺水區、北海維京地塹、尼日爾盆地陸架區、中蘇門答臘盆地以及曾母盆地、渤海灣盆地勝利油區和遼河油區的油氣儲量發現過程都具有明顯的階段性。在前人3階段劃分的基礎上提出將油氣儲量發現劃分為4個階段,這樣更能反映不同階段的本質區別。儲量迅猛增長階段(相當于前人的儲量發現高峰階段早期)一般出現在勘探的早—中期,是真正意義上的“高峰期”;儲量增長速度回落階段(相當于前人的儲量發現高峰階段晚期),儲量增長速度明顯減緩,“高峰”特征不明顯,而這一階段所發現油氣田規模減小、數量增多,勘探工作量急劇增加的特征卻十分顯著;不同階段儲量發現的效率不同;不同儲量發現階段末期累計儲量占總資源量的比例有一定統計意義。油氣儲量發現階段是盆地類型、勘探活動規律的直接反映,與盆地的勘探階段、勘探程度大體一致。儲量發現階段的研究有助于勘探家清醒地認識一個地區目前所處的勘探階段、目前勘探任務的特點和應采取的勘探對策;同時,油氣儲量迅猛增長階段末的累計油氣儲量與資源總量之間的統計關系,也有助于認識一個中等勘探程度盆地的資源總量。

近海 含油氣盆地 儲量發現 儲量迅猛增長階段 儲量增長速率回落階段 資源總量

1 問題的提出及基本概念

含油氣盆地儲量發現過程具有階段性。儲量發現階段研究有助于勘探家清醒地認識一個地區目前所處的勘探階段、目前勘探任務的特點和應采取的勘探對策。前人按照國內外學者對含油氣盆地勘探階段的劃分,一般將油氣儲量發現分為3個階段,即早期階段、高峰階段、萎縮階段,高峰階段又細分為早期(Ⅰ)和晚期(Ⅱ)[1]1)查全衡,等.中國東部油氣區的資源潛力.2002.。這些一般性的概念是否適合近海盆地油氣儲量發現的過程,或者說近海盆地油氣儲量發現的階段性有沒有一些特殊性。本文試圖通過對國內、外較具代表性的一些近海含油氣盆地儲量發現規律的統計、類比,以及成熟探區儲量發現階段特征研究,總結這類盆地儲量發現的階段性特點,同時提出一種估算資源總量的特定方法,以供讀者討論。

關于儲量發現高峰階段的概念,筆者通過對墨西哥灣淺水區等7個有代表性地區油氣儲量發現柱狀圖、油氣儲量累計增長曲線圖的觀察分析,以及對各油氣區不同勘探時期油氣田發現規模、數量特點的研究和油氣儲量發現效率的統計分析,在上述3階段劃分的基礎上,針對近海這一類盆地的特點,提出了油氣儲量發現4階段劃分意見——儲量發現初始階段、儲量發現迅猛增長階段、儲量發現增長速度回落階段和儲量發現萎縮階段。初始階段一般對總儲量的貢獻不大(也有一些盆地勘探伊始油氣儲量就迅猛增長)。迅猛增長階段對應于前人的高峰階段早期,在柱狀圖上具有明顯的“峰”特征,在儲量累計曲線上其斜率比相鄰線段的斜率明顯偏大,甚至數倍。增長速度回落階段年發現儲量明顯減少,發現油田的規模也與上一個階段相差懸殊,使用“高峰晚期(Ⅱ)”來描述,不能刻畫這一階段與“高峰期”的本質區別。

本文研究選擇了2類地區的實際可采儲量和可采資源量數據。一類是較有代表性的國外近海油氣盆地(地區),如北美墨西哥灣淺水區、北海維京地塹地區、西非尼日爾盆地陸架區及東南亞中蘇門答臘盆地。另一類是南海南部的曾母盆地和渤海灣盆地的勝利油區、遼河油區。勝利油區、遼河油區的儲量數據取自“中國油區石油天然氣儲量、產量統計手冊”1)康竹林,等.中國油區石油天然氣儲量、產量統計手冊.2002.、“2007年全國油氣田礦產儲量表”,資源量數據取自新一輪全國油氣資源評價結果[2]與其他相關文獻;其余盆地或地區油氣可采儲量、可采資源總量數據分別來源于地區儲量報告[3-4]及相關文獻[5-7]。根據需要,采用“油田規模序列法”補充預測了尼日爾盆地淺水區油氣可采資源總量。

本文分析采用了油氣儲量發現柱狀圖(如圖1a)和油氣儲量累計增長曲線圖(如圖1b)2種作圖方法。為了突出一個盆地儲量發現過程的規律性,柱狀圖按每5年為一個統計單元,經過數據整理和必要的單位換算,所用數據可以滿足討論問題的精度要求。

圖1 墨西哥灣中、西部淺水區油氣儲量發現柱狀圖(a)和油氣儲量累計增長曲線(b)

2 7個盆地(地區)油氣儲量發現的階段性

2.1 墨西哥灣中、西部淺水區

墨西哥灣中、西部淺水區是目前世界上近海油氣勘探最成熟的探區之一,區內水深小于200m的勘探面積約11.4×104km2,截至2003年鉆探各類油氣探井 1.37萬口,平均 1口探井控制 8.3 km2;據1999年的研究[3-4],油氣可采資源總量(累計產量、剩余儲量、待發現可采資源量與擴展儲量[8](reserve growth或Appreciation)的總和)為619× 108桶油當量,其中擴展儲量為112×108桶油當量,所占比例很高。油氣儲量發現始于1945年,儲量迅猛增長階段在1955—1974年(圖1a、b),共發現儲量247×108桶油當量,占資源總量的40%。截至2003年,該區共找到了40個可采儲量超過2×108桶油當量的大油氣田,其中39個發現于1974年之前;在其后的32年(圖1b),累計新增儲量約93× 108桶油當量,僅為資源總量的14%,年均資源發現率小于0.5%。最近10年該區每年發現的儲量均低于1×108桶油當量,單個油氣田的規模小于10 ×106桶油當量。截至2006年,該區油氣儲量累計達387×108桶油當量,計算的儲量探明程度為62.4%。

2.2 北海維京地塹地區

維京地塹地區是世界著名的油氣產區,勘探區塊總面積約5.4×104km2,1995年液態烴產量約折合1.6×108m3,是最高產量年(比中國同年的石油產量1.49×108t略高些)。天然氣最高年產量800 ×108m3。截至2007年,該區累計鉆探井1 488口,平均每28km2面積有1口探井。

1971—1975年,在維京地塹地區發現了該地區最大的 Statfjord油氣田和世界著名的Brent油氣田,是油氣儲量發現的迅猛增長階段(圖2)。儲量增長速度回落階段延續到1985年,1971—1985年累計發現的油氣儲量是資源總量的 65%。在1986—2007年的儲量發現萎縮階段,累計發現油氣儲量僅相當于資源總量的12%。根據目前的認識,維京地塹地區油氣資源可采總量約為76×108m3油當量(為1999年累計發現油氣儲量56.66×108m3油當量和以同時間點已獲取資料為基礎計算的待發現油氣資源量19.33×108m3油當量之和)。上世紀90年代以后,該區勘探工作量明顯萎縮,油氣田發現規模逐漸減小。

圖2 維京地塹地區油氣儲量發現柱狀圖(a)和油氣儲量累計增長曲線(b)

2.3 西非尼日爾盆地陸架區

圖3 尼日爾盆地陸架區油氣儲量發現柱狀圖(a)和油氣儲量累計增長曲線(b)

尼日爾盆地陸架區面積 4.4×104km2,截至2007年該區累計發現油氣可采儲量338×108桶油當量。1964—1968年是陸架區油氣儲量迅猛增長階段(圖3),累計探明油氣可采儲量156×108桶油當量,占目前認識資源總量的34%,年均資源發現率為6.9%(資源總量454×108桶油當量是筆者根據油氣田儲量數據采用油田規模序列法模擬計算的)。該區已發現的20個大油氣田中,有11個是在這一期間發現的,包括了陸架區最大的3個油氣田。1969—1983年進入了儲量增長回落階段,年均資源發現率降至1.5%。1984年至今為儲量發現萎縮階段,20余年發現的油氣儲量僅占資源總量的18%,年均資源發現率為0.7%。特別是最近的5年,油氣田平均規模降至21.1百萬桶油當量,大致相當于地質儲量1 000萬方油當量。

2.4 中蘇門達臘盆地

中蘇門達臘盆地面積約13×104km2,目前已鉆探井800余口,探井密度達到平均每160km2一口探井(其中預探井密度達到每200km2一口預探井)。中蘇門達臘盆地油氣發現始于 1939年, 1941—1945年是儲量迅猛增長階段(圖4),累計探明油氣可采儲量80.6×108桶油當量,占目前認識資源總量的51%,年均資源發現率大于10%;1944年發現的Minas油田的可采儲量為4 919百萬桶油當量;以后2個階段的油氣發現分別為資源總量的31.5%和7%;1997—2006年10年間,累計發現油氣可采儲量74百萬桶油當量,所發現的32個油氣田的平均規模僅為2.3百萬桶油當量(大致相當于地質儲量100萬方油當量);目前的儲量探明程度達到90%。中蘇門達臘盆地與珠江口盆地成因類型有所不同,但在盆地結構、烴源巖類型、主要儲蓋組合及成藏機制等方面有著諸多相似性。

圖4 中蘇門答臘盆地油氣儲量發現柱狀圖(a)和油氣儲量累計增長曲線(b)

2.5 南海南部曾母盆地

曾母盆地面積16.7×104km2,絕大部分在海上。海上的第一口油氣發現井是1962年鉆探于東巴林堅坳陷的Temana井。從盆地東部的東巴林堅坳陷、南康臺地的范圍看,油氣儲量發現高峰在1967—1976年(圖5),累計探明油氣可采儲量占目前認識資源總量的37%,年均資源發現率為3.6%;盡管上個世紀90年代初和近期有小的峰值出現,但儲量發現速度明顯減緩。截至2006年,這兩個地區已發現油氣田110個,發現油氣可采儲量8 813百萬桶油當量。

圖5 曾母盆地東巴林堅坳陷、南康臺地油氣儲量發現柱狀圖(a)和油氣儲量累計增長曲線(b)

2.6 渤海灣盆地遼河油區

截至2005年,遼河油區累計探明石油地質儲量22.01×108t[9],近年來每年以近幾千萬噸的規模增長,石油可探明地質資源量33.64×108t(第三系),儲量發現迅猛增長階段在1981—1990年(圖6),此階段末儲量探明程度達42%,年均資源發現率約2.8%。 1991年至今一直處于儲量增長回落階段,截至2007年累計儲量探明程度為72%(第三系,圖6)。

圖6 渤海灣盆地遼河油區石油儲量發現柱狀圖(a)和石油儲量累計增長曲線(b)

2.7 渤海灣盆地勝利油區

到2005年底,勝利油區累計探明石油地質儲量46.1×108t[10],每年新增探明地質儲量約1× 108t。本文分析中該區石油可探明地質資源總量采用了 78.02×108t[2]、77.15×108t(不含中生界)[9]、62.86×108t[11]和 64×108t[12]4個評價結果的算術平均值70×108t。勝利油區石油儲量迅猛增長階段在1983—1987年(圖7),年平均發現資源率約3.8%,期末儲量探明率達到36.8%(這一期間內儲量集中復算可能多增加了一些儲量,但不影響整體的階段性關系)。1988年以后該區仍然保持較高的儲量發現,但年均儲量發現率約為1.6%,處于儲量增長回落階段。勝利油區的研究人員對油田儲量發現階段劃分采用了1963—1980年、1981—1987年和1987年至今3個階段,依次描述為“全面增長”、“高速增長”和“穩定增長”階段[13]。截至2007年,勝利油區累計探明石油地質儲量為石油資源總量的68%,探井密度達到不足5km2就有一口探井。

圖7 渤海灣盆地勝利油區石油儲量發現柱狀圖(a)和石油儲量累計增長曲線(b)

3 近海含油氣盆地油氣儲量發現階段的規律性

通過以上7個典型實例的統計可以看出,近海中—新生界含油氣盆地的儲量發現呈現出明顯的階段性,并具有如下基本特征:

(1)階段持續時間“前短后長”。在油氣儲量發現的整個進程中,前兩個階段持續時間相對較短,而后兩個階段持續時間較長。儲量發現初始階段為0～20年,平均6～7年(有的盆地例如維京地塹勘探伊始就發現了大油氣田因而沒有初始階段);儲量迅猛增長階段一般為5～20年,平均9～10年;而儲量發現增長速度回落階段長達10～30年,平均約20年;儲量發現萎縮階段則可能是全過程中延續時間最長的階段,統計的盆地中有的已經延續了25～30年,而且至今尚未結束。

(2)儲量發現明顯不等。儲量迅猛增長階段發現的儲量一般是其他階段的2倍,甚至數倍。前者在油氣儲量發現柱狀圖上表現為突出的“高峰”,在儲量發現累計曲線上表現為陡峭上升線段;而后者在油氣儲量發現柱狀圖上一般呈峰谷相間、總體向低的排列,在儲量發現累計曲線上一般由1個或幾個上凹型線段最終過渡為上凸型線段。

(3)不同階段儲量發現的效率相差懸殊。儲量發現初始階段的儲量發現率(年儲量發現/資源總量)一般低于1%;儲量迅猛增長階段儲量發現率一般為2%～10%,平均5%,中蘇門答臘盆地、維京地塹、尼日爾盆地在這一階段的儲量發現率都很高,說明這些盆地具備一批大型的含油氣構造;儲量發現增長速度回落階段的儲量發現率前人定義為小于2%,筆者統計7個實例的平均值為1.31%;本文實例中儲量發現萎縮階段(4個盆地)的平均儲量發現率低于0.5%。

(4)不同儲量發現階段末期的累計儲量占資源總量的比例有一定統計意義。7個實例中,儲量迅猛增長階段末的探明程度為 34%～51%,平均42%。這一比例與前人提出的儲量高峰階段Ⅰ期末探明程度35%～40%的上限十分接近。7個實例中有3個盆地是否開始了儲量發現萎縮階段并不十分清楚,因此增長速度回落階段末7個盆地的探明程度平均值是大于等于67%。

7個實例的油氣儲量發現數據再一次表明,大油氣田的發現一般在盆地勘探的早期—中期,并帶來油氣儲量的迅猛增長;儲量發現的后期一般以發現中、小規模油氣田和擴展儲量為主;通過勘探、開發技術的進步以及多打探井,儲量增長后期持續的時間往往很長。另外,7個實例有一個共同的特點,即盡管年度儲量發現多少可以是峰谷跳躍的,但至少在目前看來儲量發現迅猛增長階段均只有一個。

4 有關問題的討論

上述統計結果表明,7個實例的儲量發現過程具有一定的規律性。其原因可能有:①盆地結構相對簡單,即近海的這類中—新生代油氣盆地的石油地質條件相對比較簡單,這一點與塔里木盆地那樣的復合型盆地不同;②勘探條件相近,即淺海(上述實例僅涉及了盆地的淺水部分)或近海盆地的勘探條件相對一致,如果將這類地區與荒漠、深海或極地地區比較,勘探進程可能就不一樣了,油氣儲量增長的規律就可能存在更多的差異;③作業模式比較接近,即7個實例中有5個地區都是采用公開招投標的方式引入多家石油公司共同參與一個地區的勘探,石油公司之間的商業競爭和勘探認識上的啟發,有助于推進勘探進程;④油氣田的富集與分布規律決定了大中型油氣田儲量占到總資源量的多數,并且更易于通過較少的勘探工作量來發現。

儲量迅猛增長階段末的探明程度是一個有統計意義的參數,即本文7個實例的算術平均值42%或前人給出的35%～40%;如果一個盆地已經到了或超過了這個階段,就可以用這個時期的累計探明儲量估算同一探區的資源總量。例如用此方法測算的南海珠江口盆地淺水區珠一、珠三坳陷油氣地質資源量(天然氣僅占5%)為15.3×108m3油當量,目前的探明程度為71%。當持有不同評價理念、采用不同評價方法得出的資源評價結果相差懸殊時(例如近期有專家采用成因法計算珠江口盆地珠一坳陷惠州(包括陸豐西部)、西江和恩平凹陷油氣總資源量為58.60×108t油當量[14]),這種由儲量發現階段估算法得出的結果,不失為一種用來計算還能找到多少儲量的簡單方法。對于“測不準”的油氣資源量來說,多方法的測算有助于較早地得出合乎實際、較為一致的判斷。

另外有2點需要說明。其一,帶來一系列大型油氣田發現的新成藏組合的突破可能顛覆上述統計規律,因為這樣將帶來新的儲量增長高峰,但正如上文指出的,這類成熟盆地的儲量發現高峰只有一個。其二,不論儲量發現率,或是探明程度的計算都離不開“資源總量”(7個實例中資源總量的出處前文已作交待)。無論何人、何種方法的計算,所謂資源總量畢竟是一種認識,其與累計儲量是具不同意義的量(其實儲量也有地質認識的成分,與資源量比較只是更可靠一些,唯有累計產量可稱之為“事實”)。國內一些專家不主張使用“儲量探明程度”這一概念,從嚴謹的角度看,自有其道理;但截至目前,這一術語在反映勘探程度之意義上,仍然較普遍采用。

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(編輯:張 敏)

Abstract:According to statistical data,the process of oil and gas reserves discovery is obviously periodical in Mexico Gulf,Viking graben,Niger delta, Central Sumatra basin,Zengmu basin,and Shengli and Liaohe oil areas in Bohai bay.In contrast to the3periods proposed by previous authors,4periods are divided for the process of hydrocarbon reserves discovery,which can better reflect essential differences in various periods.The period of rapid reserves growth(equivilent to early the peak period of reserves discovery by previous authors)generally occurs in the early to middle exploration and is the real“peak”period.In the period of declinedreserves growth(equivilent to late the peak period of reserves discovery by previous authors),the reserves growth often slows down obviously and its“peak”features are not significant.However,this period may be significantly characterized by more discovered fields with smaller reserves size and rapid increase of exploration operation.The efficiency of reserves discovery is quite different in various periods,and the ratio of the accumulated reserves to the total resources at the end of each period is statistically meaningful.The periods of oil and gas reserve discovery are directly response to basin types and exploration activities,and largely corresponding to basin exploration stages and maturity.The research on the reserves discovery periods can help explorers to realize clearly the current exploration stage and mission and the measures that should be adopted in a targeted basin. Meanwhile,a statistical relationship between the accumulated reserves and the total resources at the end of the rapid reserves-growth period is also helpful to estimate the total resources in a basin with medium exploration maturity.

Key words:offshore;oil and gas bearing basin;reserves discovery;rapid reserves-growth period; declined reserves-growth period;total resources

A case analysis of reserves-discovery periods in hydrocarbon-bearing offsore basins at home and abroad and its knowledge

Zhang Kuan
(CNOOC Research Institute,Beijing,100027)

2009-12-29 改回日期:2010-02-28

張寬,男,高級工程師,1982年畢業于原西南石油學院,目前主要從事中國近海油氣資源評價工作。地址:北京市東城區東直門外小街6號海油大廈(郵編:100027)。電話:010-84525310。