中國碳酸鹽巖油氣藏開發前程遠大
—— 訪中國工程院院士、中國石油化工集團公司副總工程師李陽

■本刊特約記 者王大銳

工作中的李陽院士

從20世紀50年代規模化勘探開發至今，我國已有近70年碳酸鹽巖油氣藏的開發歷史。經過幾代科技工作者的研究和探索，現已形成了適合我國碳酸鹽巖油氣藏特點的開發理論和技術。為了使更多的讀者了解中國碳酸鹽巖油氣藏開發理論和工程技術發展狀況以及前景，我特意采訪了中國石油化工股份公司副總工程師、中國工程院院士李陽。

問：李院士，中國碳酸鹽巖油氣藏主要特征有哪些？

答：碳酸鹽巖所指的是由沉積形成的碳酸鹽礦物組成的巖石總稱，主要為石灰巖和白云巖兩類。碳酸鹽巖圈閉中所聚集的油氣聚集我們就稱之為碳酸鹽巖油氣藏。

該油氣藏在全球油氣開采中占有極為重要的地位。據統計，碳酸鹽巖油氣資源量約占全球油氣資源總量的70%，已探明的油氣可采儲量約占全球可采儲量的50%，產量占63%。中國碳酸鹽巖油氣藏具有資源豐富、油氣藏類型多、地質條件復雜的特點。

我國碳酸鹽巖油氣探明儲量主要分布在塔里木、四川、渤海灣、鄂爾多斯和珠江口盆地。其中，石油儲量主要分布在塔里木、渤海灣和珠江口盆地，天然氣儲量主要分布在四川、鄂爾多斯和塔里木盆地。截至2015年底，中國共發現碳酸鹽巖油氣田234個。

問：中國碳酸鹽巖油氣藏勘探開發主要經歷了哪些階段？

答：中國碳酸鹽巖油氣開發利用具有悠久的歷史。早在漢代，四川盆地就已經出現天然氣井。1840年以前，自貢地區產生了中國最早的自流井氣田，都是碳酸鹽巖氣藏。1840年以后，開始開采三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖中的天然氣。

1949年以來，碳酸鹽巖油氣藏一直是油氣勘探開發的重要領域，根據開發建設情況，可以劃分為四個階段：

第一階段是以四川盆地為重點的油氣開發階段（1950-1975年）。四川盆地是中國大型含油氣盆地之一，大規模勘探始于1953年，以地表油氣顯示以及與構造相關的裂縫氣藏為主要勘探目標，相繼發現了臥龍河氣田（1957年）、威遠氣田（1964年）、中壩氣田（1971年）等大中型氣田。1974年四川盆地天然氣年產量達到30億立方米。

第二階段是以任丘油田為代表的前第三系裂縫潛山油氣藏開發階段（1975-1996年）。與氣田相比，中國碳酸鹽巖油田勘探開發時間晚一些。1975年在渤海灣第三紀盆地中發現了中國第一個大型碳酸鹽巖潛山油田——任丘油田，1976年建成千萬噸年生產能力。同時在四川盆地以裂縫-孔隙型氣藏為目標，相繼發現并開發了磨溪、五百梯、沙坪場等大中型氣田，在鄂爾多斯盆地發現了靖邊氣田。

第三階段是以塔河油田為代表的巖溶帶縫洞型油氣藏開發階段（1990-目前）。1984年塔里木盆地沙參2井獲得高產油氣流，實現了中國古生代海相碳酸鹽巖油藏重大突破，1990年S23井發現了中國第一個古生代超深層海相特大型油田——塔河油田，1997年塔河油田投入開發。建立了縫洞型油藏地球物理描述和地質建模方法，創立了以洞穴自由流和小縫洞滲流耦合的油氣藏開發理論和技術體系，建成世界上最大的縫洞型油藏原油生產基地，標志著中國海相碳酸鹽巖油藏開發理論和技術的重大跨越。

第四階段是以普光、元壩和安岳特大型氣田為代表的深層天然氣開發階段（2003-目前）。普光氣田發現于2003年，是一個儲量規模大、埋藏深、資源豐度高的特大型海相酸性氣田。元壩氣田發現于2007年，是中國首個超深層生物礁大氣田，也是目前國內規模最大、埋藏最深的生物礁氣田。安岳氣田發現于2011年，是中國最古老、單體儲量規模最大的碳酸鹽巖特大型氣藏。這些大氣田的開發，標志著中國碳酸鹽巖天然氣產能進入快速發展階段。

問：中國碳酸鹽巖油氣藏開發面臨的主要問題是什么？

答：中國碳酸鹽巖油氣藏普遍層系時代老、埋藏深，大都經歷了多期構造運動的疊加和改造，呈現“成藏多樣化、構造復雜化、儲層差異化”特征。這種地質條件的復雜性決定了開采特征、開發規律的差異性，即不同儲集類型碳酸鹽巖的開發特征具有不同的特點。面臨的主要問題有以下幾方面：

一是初期產量高，遞減快。我國碳酸鹽巖油藏初期產能平均每天達到248噸。但在開發過程中，由于基質巖塊中的粒間孔、晶間孔、微裂縫等小尺度儲集空間流動阻力大，油氣難以有效補給，且隨著壓力下降，部分裂縫閉合，導致產量遞減快，穩產期短。

二是普遍存在邊底水，水體侵入對產量影響大。據統計，川東石炭系42個氣藏，產水氣藏36個，占86%，隨著采出氣量的增加和地層壓力的下降，邊底水會逐漸侵入到原來的含氣區域，降低氣相的滲透率，導致氣藏開發后期普遍產水，嚴重影響氣藏采收率，因此氣田的防水治水面臨嚴重挑戰。同樣邊底水侵入對油藏生產影響也很大，特別是對裂縫和縫洞型油藏，塔河油田很多縫洞體與底水直接溝通，見水后很快暴性水淹，甚至關井停產。

三是能量補充難，注入水易水竄、采收率低。任丘油田和塔河油田采用注水補充地層能量，普遍的難題是注入水容易沿裂縫竄入井底，連通程度低的縫洞內剩余油難以驅替，水驅波及體積小，效率低，提高采收率難度大。

問：中國碳酸鹽巖油氣藏開發都有哪些新的認識？

答：經過半個多世紀的探索和研究，在碳酸鹽巖油氣藏開發理論研究方面取得豐碩的成果，在不同類型碳酸鹽巖儲集成因機制、流體流動機理、油藏耦合數值模擬等方面取得了新的認識和成果，發展與豐富了碳酸鹽巖油氣藏開發理論。

不同類型碳酸鹽巖油氣藏儲層成因存在很大差異。

中國古潛山多發育在東部地區前第三系斷陷盆地，渤海灣盆地是主要潛山油氣藏富集區。古潛山是一種古地貌形態，古地層經構造運動和風化剝蝕后，再次沉降被新生代沉積層覆蓋，其中突起的塊體稱為古潛山。潛山的形成主要受構造作用控制。渤海灣潛山構造演化經歷了3個階段：印支期左行擠壓造山形成褶皺；燕山期左行剪切引張斷塊造山；喜山期右行剪切拉張潛山定型。潛山儲層儲集空間主要有3種成因：一是潛山構造形成的過程中伴生大量的斷層和裂縫；二是風化淋濾以及地下水作用,擴大和連通了原有的裂縫孔隙, 同時形成大量溶蝕孔洞；三是不同層系烴源巖形成的酸性流體和喜山期熱液流體對潛山內幕灰巖白云巖地層的改造。截至2016年底，渤海灣盆地已發現70多個古潛山油氣藏，探明石油地質儲量113.51億噸，天然氣地質儲量9012.3億立方米。

中國巖溶改造型碳酸鹽巖油藏主要分布在塔里木盆地和鄂爾多斯盆地，塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲層是典型代表。巖溶改造型儲集體長期受大氣淡水溶蝕作用，暴露改造，形成復雜的縫-洞系統，主要有兩種成因類型，一是風化殼型巖溶，二是斷溶體型巖溶。近年來，先后發現了塔中奧陶系良里塔格組生物礁油氣藏和四川盆地寒武系龍王廟組顆粒灘氣藏、二疊系長興組生物礁氣藏和三疊系飛仙關組鮞粒灘氣藏等。

碳酸鹽巖儲集的發育主要受沉積相帶、水動力條件的控制，其類型受斷裂溶蝕和白云化作用的影響。按照儲層空間形態類別，可以分為基質孔隙、裂縫、溶蝕孔洞、大型溶洞四種主要形態，根據對其內部流體流動方式的影響，開發上劃分為孔隙型、裂縫-孔隙型和孔-縫-洞三種介質類型。為了便于儲集的識別和流體流動的表征，制定了碳酸鹽巖儲集分級分類標準，這就是我們的新認識。