何海清 范土芝 郭緒杰 楊 濤 鄭 民 黃福喜 高 陽
( 1 中國石油勘探與生產分公司;2 中國石油勘探開發研究院 )
“十三五”期間,隨著主要含油氣盆地油氣勘探程度的不斷提高和勘探難度的加大[1],油氣勘探工作面臨一系列嚴峻挑戰。地表施工條件多為山地、沙漠、戈壁、黃土塬、灘海、草原、湖泊、城鎮等;地下條件呈現出目標日益復雜、資源品位變差、目的層深度加大等趨勢;復雜構造、復雜巖性、深層—超深層及非常規逐漸成為主要勘探對象,一些高勘探程度盆地和地區面臨戰略接替不明、目標準備不足的局面;同時,隨著資源品位逐漸下降,成本剛性增長,新增儲量升級動用難度加大,地面地下復雜條件對工程技術提出了更高要求。
面對困難與挑戰,中國石油以創新戰略和資源戰略為引領,以獲取規模優質儲量為目標,著力推動高效勘探[2],高質量實施“七年行動計劃”。優化投資結構和勘探部署,切實加強科技攻關,加大新區新領域風險勘探力度,積極尋找油氣新發現;突出中西部大盆地集中勘探和富油氣凹陷精細勘探,落實規模效益儲量;積極探索頁巖油氣,加快非常規資源發展。立足巖性—地層、海相碳酸鹽巖、前陸構造、頁巖油氣、成熟探區和火山巖六大勘探領域,創新形成了凹陷區礫巖油藏大面積成藏等重大理論認識,攻關形成了超深井優快鉆探、長水平井體積壓裂等核心勘探開發技術,有力保障了油氣勘探不斷獲得新發現、大突破。“十三五”期間,油氣勘探取得34 項重大成果,新增石油探明地質儲量36.1×108t、天然氣探明地質儲量3.6×1012m3,為原油產量穩中上升和天然氣產量快速增長夯實了資源基礎。本文在總結“十三五”油氣勘探新認識、新技術、新成果的基礎上,分析未來油氣勘探重點領域和方向,提出了“十四五”油氣勘探發展戰略。
針對準噶爾盆地和鄂爾多斯盆地復雜巖性體規模有效成藏難點,創新建立了凹陷區礫巖油藏和大面積致密砂巖油氣藏地質理論認識,攻關形成了高精度三維地震礫巖儲層預測、黃土塬高質量地震采集處理和深層致密儲層水平井壓裂提產技術,取得3 項重大勘探突破,探明10 個億噸級和千億立方米級規模儲量區。
1.1.1 創新凹陷區礫巖油藏和大面積致密砂巖地質理論認識
(1)創新形成了凹陷區礫巖油藏地質理論認識。突破礫巖沿盆地邊緣分布的傳統觀點,揭示了礫巖可大面積分布的沉積動力學機制。準噶爾盆地瑪湖地區三疊系百口泉組發育大型退覆式淺水扇三角洲,多期扇體疊置連片,礫巖滿凹分布;首次發現了全球迄今最古老的二疊系風城組堿湖優質烴源巖,突破經典Tissot 單峰生油模式,創建堿湖烴源巖成熟—高過成熟雙峰高效生油模式[3],指導凹陷區剩余資源量重新評價,剩余資源量由4.3×108t 增加到27.3×108t;突破源儲一體才能大面積成藏的觀點,油氣在生烴增壓驅動下沿高角度走滑斷裂垂向跨層運移2000~4000m 至凹陷區礫巖層,具有大油區成藏模式(圖1)[4-6]。

圖1 凹陷區烴源巖生油模式及油氣成藏模式圖Fig.1 Oil generation and hydrocarbon accumulation pattern of conglomerate reservoir in sag area
(2)深化了大面積致密砂巖油氣藏地質理論認識。鄂爾多斯盆地中生界發育三疊系優質湖相油源巖,以及三角洲分流河道、砂質碎屑流砂體等規模優質儲層,源儲一體或緊鄰;上古生界發育石炭系—二疊系優質煤系氣源巖,以及大型三角洲沉積體系海侵、海退、湖泊3 種類型規模砂體,源儲緊鄰。兩套含油氣系統的烴源巖和儲層均大面積廣覆式疊置分布,油氣在孔縫耦合輸導下規模運聚、集群式大面積成藏,進一步深化提出中生界油藏和上古生界氣藏“廣覆式生烴、大面積充注、孔縫耦合輸導、近距離運聚”成藏模式[7]。
1.1.2 攻關形成瑪湖礫巖油藏高精度三維地震儲層預測技術
針對瑪湖地區礫巖非均質性強、礫級差別大、油水關系復雜等儲層“甜點”預測難題,攻關形成了以寬頻高密度三維地震疊前反演為基礎的礫巖儲層“甜點”預測技術,實現了“甜點”預測精度大幅提高。按照整體部署、分步實施思路,在瑪湖凹陷斜坡區實施4166km2高密度三維地震(面元為12.5m×12.5m、覆蓋次數為280 次、縱橫比為0.64),創新形成了高密度三維配套處理技術,資料有效頻帶拓寬15Hz,頻寬為5~65Hz,主頻提高8Hz,達到32Hz,為儲層描述提供了高品質地震資料[8]。礫巖儲層“甜點”預測技術通過多級顆粒支撐砂質充填的非均質礫巖巖石物理模型,攻克了橫波速度準確預測難題;通過縱橫比、縱波阻抗的五維識別圖版,解決了黏土含量、孔隙度、含油飽和度及流體性質有效判識難題;通過雙參數儲層及流體疊前預測技術,實現了貧泥、含泥、富泥3 類儲層的有效劃分,有效解決了礫巖物性和含油氣性的定量預測。據中國石油新疆油田公司統計,速度預測與實測誤差由10.2%降低到2.8%,“甜點”儲層鉆遇率由53%提高到87%,探井成功率由40%提高到80%。
1.1.3 攻關形成黃土塬高信噪比、高分辨率三維地震致密儲層預測技術
針對黃土塬地區地震資料分辨率低、一致性差、靜校正難,以及地質目標構造幅度低、儲層薄且非均質性強、地震預測難度大等難題,攻關形成了井炮、可控震源聯合激發為基礎的適中面元、寬方位、高覆蓋采集技術。在黃土塬地區整體部署、分步實施三維地震4678km2,形成黃土塬高保真、高分辨率處理技術系列,地震成果主頻提升8~10Hz,達到30Hz 以上,頻寬為4~60Hz,為低幅度構造及有效儲層預測打下良好基礎。針對靜校正難題,攻關形成微測井約束變網格逐層層析靜校正技術,識別精度由構造幅度20m 提高到10m;創新雙域近地表Q(地層品質因子)補償、Q 偏移技術,儲層分辨能力由30m 提高到10~15m[9]。攻關形成地震—地質—工程一體化水平井設計及水平井實時導向技術,綜合應用上古生界薄砂體“甜點”預測技術,實現慶城地區高效井比例提升20%。高質量三維地震技術實現了油氣立體勘探開發全生命周期應用,有力支撐了油田高效勘探、效益開發[9]。
1.1.4 攻關形成深層致密儲層水平井壓裂提產技術
針對鄂爾多斯盆地致密儲層單井提產難題,以“增大改造體積、提高深井排液”為目標,在致密砂巖油氣藏、低滲透礫巖油藏等領域,攻關形成深層致密儲層水平井壓裂提產技術,實現單井產量大幅提升。針對致密砂巖油氣藏攻關形成了以提升井筒承壓等級、前置酸預處理壓力、水平井多段分簇壓力、高排量混合壓裂設計、低黏度滑溜水攜砂、高強度小粒徑陶粒等為核心的水平井分段體積壓裂技術,單井產量達到直井8 倍以上。針對低滲透礫巖油藏攻關形成水平井細分割繞礫壓裂技術,單井產量提高2.5 倍以上,為高效勘探與效益建產提供了技術保障。
1.1.5 取得3 項重大突破并探明10 個億噸級或千億立方米級規模儲量區
以凹陷區礫巖成藏地質理論認識為指導,在準噶爾盆地瑪湖凹陷、沙灣凹陷、阜康凹陷取得3 項重大突破。按照“跳出斷裂帶、走向斜坡區”的思路,加強對瑪湖凹陷的整體研究,實施多層系立體勘探,部署5 口風險探井相繼獲得突破,發現了10 億噸級特大型礫巖油田,新增石油探明地質儲量超3×108t。同時,圍繞中央坳陷其他凹陷斜坡區巖性油藏勘探,借鑒“瑪湖模式”,在沙灣凹陷西斜坡、阜康凹陷東斜坡部署4 口風險探井獲高產油氣流,實現了沙灣凹陷、阜康凹陷斜坡區砂礫巖油藏的新突破。上述勘探突破證實了準噶爾盆地二疊系、三疊系發育大規模扇三角洲砂礫巖體,整體沿盆地北部呈環帶狀分布,已經展現出大規模含油格局,成為盆地重大接替領域和方向。
以淺水三角洲大面積巖性成藏理論認識為指導,在鄂爾多斯盆地形成4 個億噸級石油和5 個千億立方米天然氣規模儲量區。中生界石油勘探在長6 段、長8 段、長9 段等層系不斷取得新成果,姬塬地區、南梁—華池地區、鎮北—環江地區、寧縣—合水地區新落實4 個億噸級石油規模儲量區;上古生界天然氣勘探在蘇里格地區、神木地區、米脂地區、盆地西南部地區、青石峁地區新發現并落實5 個千億立方米級規模儲量區。
針對四川盆地深層古老碳酸鹽巖油氣成藏和塔里木盆地斷控油氣成藏的復雜性和勘探難點,創新深化了深層海相碳酸鹽巖“三古”控藏和走滑斷裂“斷溶體”控藏理論認識,攻關形成碳酸鹽巖礁灘儲層和縫洞體精細刻畫技術,取得4 項勘大突破,探明1 個億噸級和1 個萬億立方米級規模儲量區。
1.2.1 創新深層海相碳酸鹽巖和走滑斷裂“斷溶體”控藏理論認識
創新深化深層海相碳酸鹽巖“三古”控藏理論認識。針對四川盆地川中震旦系—寒武系油氣系統,發現和證實晚震旦世—早寒武世發育德陽—安岳大型克拉通內裂陷;臺內裂陷控制優質烴源巖和丘灘相儲層,丘灘體疊合桐灣期、加里東期古侵蝕面控制儲層廣泛分布;川中古隆起古今構造繼承性發育,控制油氣高效聚集和大面積富氣。創新深化“古裂陷、古侵蝕面、古隆起”三古控藏理論認識,川中古隆起北部斜坡區也緊鄰古裂陷優質烴源巖發育區,震旦系燈影組二段、四段臺緣帶及寒武系滄浪鋪組儲層發育,斷裂及致密帶遮擋形成圈閉,同樣具備形成大型巖性油氣藏的有利地質條件(圖2)[10-12]。
創新塔北—塔中地區走滑斷裂“斷溶體”控藏理論認識。塔里木盆地塔北—塔中地區在寒武系玉爾吐斯組生烴中心之上,深大斷裂溝通深層油源,供烴強度大,主干走滑斷裂“控儲、控藏、控富集”作用明顯(圖3)[13]。走滑斷裂帶與不整合面控制多源流體、多期溶蝕,形成大型復合縫洞體;油層物理和地球化學指標揭示海西期北西向斷裂以早期充注成藏為主,喜馬拉雅期北東向斷裂控制晚期充注、調整成藏為主,北東向斷裂晚期充注強;大斷裂大油藏、小斷裂小油藏,平移段、拉張段儲層連通性好、油氣富集,擠壓段相對次之。油藏呈現出整體含油,油柱高度大,高效井比例高等特點。

圖2 四川盆地川中古隆起北部斜坡區震旦系—寒武系地震剖面Fig.2 Seismic section of Sinian-Cambrian in the northern slope of central paleo-uplift in Sichuan Basin

圖3 塔里木盆地塔北—塔中地區碳酸鹽巖油氣“斷控”成藏模式圖Fig.3 Hydrocarbon accumulation pattern of “Fault karst” controlling carbonate oil and gas reservoirs in Tabei -Tazhong area
1.2.2攻關形成碳酸鹽巖儲層精細刻畫技術
(1)發展形成了深層碳酸鹽巖地震勘探技術。立足深層碳酸鹽巖油氣藏精細描述和立體勘探需要,大力攻關寬方位、高密度三維地震采集處理解釋技術。地震采集采用井炮+小型震源聯合施工、無人機航拍+障礙物矢量化布設、單點檢波器體耦合埋置,保障了“兩寬一高”三維地震的實施和高品質資料采集。處理解釋緊密結合開展一體化“雙高”處理,通過井控Q 補償技術有效拓展頻帶寬度13~18Hz,實現了寒武系龍王廟組和震旦系燈影組丘灘儲層精細刻畫和有效圈閉落實。
(2)發展完善了深層縫洞型碳酸鹽巖地震勘探技術。為滿足深層縫洞型碳酸鹽巖油氣藏精細雕刻地質需求,大力攻關沙漠區“兩寬一高”地震采集技術,采用百萬道以上炮道密度、500 次以上覆蓋次數及0.7以上縱橫比的采集參數,提高深層地震資料品質;攻關形成VSP(垂直地震剖面)驅動地震處理技術,更新速度場,提高斷溶體成像精度;采用五維解釋的斷溶體定量表征技術,通過相控反演實現從縫、洞單體到縫洞單元的刻畫,實現了縫洞單元三維空間定量描述。
1.2.3 取得4 項重大突破并探明1 個億噸級和1 個萬億立方米級規模儲量區
以深層海相碳酸鹽巖“三古”控藏理論認識為指導,針對川中古隆起實施集中勘探,探明安岳萬億立方米級特大型氣田,寒武系龍王廟組和震旦系燈影組新增天然氣探明地質儲量1.15×1012m3;針對川中古隆起北部斜坡區風險勘探獲得2 項重大突破,蓬探1井和角探1 井分別在震旦系燈影組二段、寒武系滄浪鋪組獲日產122×104m3和52×104m3高產氣流,初步落實有利面積超7000km2,有望形成新的萬億立方米級大氣區。
以走滑斷裂“斷溶體”控藏理論認識為指導,在塔里木盆地塔北地區獲得2 項重大突破并探明1 個億噸級石油儲量區。哈拉哈塘地區按照“四定”井位部署方法,即定北東向主干斷裂發育區,定走滑斷裂平移段、拉張段,定主干斷裂+正地貌+長串珠鉆井,定短半徑鉆穿破碎帶的思路開展井位部署,在坳陷—斜坡—隆起區獲得全面勘探突破。坳陷區滿深1井在奧陶系獲日產千噸級油當量高產,實現了奧陶系7600m 超深層勘探的突破,發現1 個億噸級高產富集斷裂帶,斜坡區以富源—躍滿地區奧陶系為主體探明了1 個億噸級石油儲量區。另外,以寒武系鹽下成藏認識為指導,部署實施輪探1 井,在埋深8260m 的寒武系獲日產百噸以上高產,將原油“死亡線”向下延伸至8000m 以深,發現全球最深的古生界原生油氣藏,拓展了油氣勘探的新空間和新領域。
持續加強塔里木盆地庫車坳陷、準噶爾盆地南緣深層成藏條件研究與有利目標落實,創新了前陸沖斷帶深層油氣藏理論認識,攻關形成超深層“雙復雜”地震勘探技術,取得2 項重大突破,初步落實2 個萬億立方米級規模儲量區。
1.3.1 創新前陸沖斷帶深層油氣成藏地質認識
通過開展構造、儲層和油氣成藏研究,深化完善了前陸沖斷帶超深層油氣成藏地質認識,構建了前陸沖斷帶鹽下突發構造模式,在突發構造背景下發育成排成帶大型楔形疊瓦沖斷構造;建立了深層應力控儲模式和超壓晚期成藏模式,儲層在超壓系統及強擠壓應力作用下形成高導的孔隙—喉道—裂縫空間配置,深層發育低孔裂縫型有效砂巖儲層;油氣成藏受“烴源中心、優質儲蓋、深大構造、有效圈閉”四要素控制,晚期成藏發育高豐度超高壓大氣藏(圖4)[14-15]。
1.3.2 攻關形成超深層“雙復雜”地震勘探技術
針對前陸深層勘探對象復雜地表、復雜構造條件下提高成像精度問題,持續“雙復雜”三維地震采集處理解釋一體化技術攻關。通過“兩寬一高”三維地震采集,覆蓋次數由120 次提高到800 次以上,炮道密度和縱橫比均有提高。通過構建多信息約束初至波層析反演技術,通過強化一體化表層調查,利用井中光纖分布式聲波傳感微測井和鉆井資料,約束地震初至波層析反演,顯著提高表層模型精度,為高精度速度建模及“真”地表疊前深度偏移奠定基礎。通過構建多信息約束網格層析速度建模技術,綜合露頭、鉆井、VSP、非地震等信息,處理解釋一體化構造約束網格層析速度建模,建立了高精度深度偏移速度模型,顯著改善了成像質量,對地質結構特征及圈閉實現精準刻畫,層位預測誤差小于2%。
1.3.3 取得2 項重大突破并初步落實2 個萬億立方米級規模儲量區
前陸沖斷帶深層成藏理論認識助推了塔里木盆地庫車地區發現并落實了2 個萬億立方米級規模氣區,秋里塔格構造帶取得重大突破。“十三五”期間針對克深地區實施集中勘探,發現5 個新的含氣構造,探明多個千億立方米級氣田,整體形成了萬億立方米級大氣區。庫車沖斷帶西段博孜—大北地區,平面上斷裂呈斜列式、雁列式分布,縱向上構造逆掩疊置,通過加強圈閉的精細落實,發現一批新的含氣構造,落實氣藏17 個,初步具備形成萬億立方米級大氣區的資源條件。庫車坳陷秋里塔格構造帶,通過加強地震攻關和目標落實,部署鉆探的風險探井中秋1 井獲重大突破,測試獲得高產工業油氣流,有望形成天然氣勘探新的接替區帶。

圖4 庫車地區前陸沖斷帶油氣成藏模式圖Fig.4 Hydrocarbon accumulation pattern of foreland thrust belts in Kuqa area
準噶爾盆地南緣下組合深層勘探取得重大突破。準噶爾盆地南緣發育多套烴源巖、多套儲蓋組合、多排背斜大構造(圖5)。早期針對中淺層中—上組合勘探僅發現幾個中小油氣田,針對下組合部署的西湖1井、獨山1 井、大豐1 井均鉆遇油氣層,因對構造、儲層、成藏認識不清,圈閉落實程度低和深井鉆探難度大制約了勘探進程。“十三五”期間開展多輪二維、三維地震和物化探攻關,優選落實四棵樹凹陷高泉構造為南緣沖斷帶下組合大構造含油氣有利圈閉;部署的高探1 井獲日產千噸高產,創國內陸上碎屑巖單井最高產量,實現了準南緣深層勘探歷史性突破。準噶爾盆地南緣中段呼探1 井在白堊系清水河組獲高產油氣流,首次實現準南下組合天然氣勘探重大突破,有望形成準噶爾盆地新的戰略接替區。

圖5 準噶爾盆地南緣沖斷帶地質剖面圖Fig.5 Geological section of thrust belt in southern margin of Junggar Basin
頁巖油氣資源主要分布在鄂爾多斯、四川、準噶爾、松遼和柴達木等盆地,“十三五”期間,創新淡水、咸化湖盆頁巖油和海相頁巖氣成藏富集地質認識[16-17],攻關形成了頁巖油氣水平井壓裂提產技術,取得4 項重大突破,探明1 個10 億噸級和1 個億噸級頁巖油田、1 個萬億立方米級頁巖氣區。
1.4.1 創新陸相頁巖油和海相頁巖氣成藏富集理論認識
(1)構建了陸相淡水頁巖油藏“超富有機質供烴、深水區規模富砂、微納米孔喉共儲,高強度持續充注”成藏機制[18-19]。針對鄂爾多斯盆地長7 段提出,烴源巖在火山物質蝕變、深部熱液作用下生物勃發、有機質高度富集,TOC 平均為13.81%,Ro分布于0.9%~1.1%,處于生油高峰期,控制頁巖油藏發育有利區;在古氣候、古地形、古水深控制下的陡坡帶和湖盆中部發育的重力流沉積、緩坡帶發育的三角洲沉積,控制細粒砂巖與泥頁巖形成大面積分布的源儲共生模式(圖6);儲層孔隙半徑集中在2~8μm,微米—納米級黏土礦物晶間孔構成主要的儲集空間;生烴模擬和成藏古壓力揭示,烴源巖、致密砂巖過剩壓力差為8~16MPa,形成高壓持續充注,控制高飽和度頁巖油藏,并構建了“源控區、相控類、儲控富、壓控藏”的陸相頁巖油“四要素”富集模式[19-20],有效指導了鄂爾多斯盆地長7 段頁巖油的重大發現。
(2)創新了陸相咸化湖盆頁巖油“三源混積、源儲共生、增壓擴散”成藏模式。針對準噶爾盆地吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組,明確了巖性以陸源碎屑與化學沉積過渡性巖類為主,泥巖、碳酸鹽巖和粉—細砂巖混積(圖7);頁巖油富集段內部存在毫米級源儲組合,呈現源儲一體特征,生烴增壓驅動下“甜點”富集,形成高含油飽和度頁巖油,并建立了“高孔隙度、高壓力系數、低黏土含量”富集模式[20]。

圖6 陸相淡水頁巖油成藏模式圖Fig.6 Hydrocarbon accumulation pattern of shale oil in continental fresh water
(3)建立了“沉積成巖控儲、保存條件控藏、優質儲層控產”的頁巖氣“三控”成藏富集理論。針對川南地區頁巖氣“甜點”區段評價難點,研究提出深水強還原環境控制低黏高硅富碳優質儲層發育,由于持續良好的自封閉性形成超壓,有利于孔隙保存;儲層品質、厚度、連續性控制高產。基于上述認識,建立了包含U/Th、儲層連續厚度、壓力系數、埋藏深度、測試產量5 項參數的評層選區指標體系,為有利區范圍圈定和分類評價奠定了理論依據[21]。
1.4.2 攻關形成頁巖油氣水平井壓裂提產技術
通過攻關形成了頁巖油多學科“甜點”優選技術,大井叢長水平井優快鉆完井技術,密切割+高強度改造+ 低成本高效壓裂技術,小井距、大井叢、立體式建產模式,大平臺布井、工廠化作業的提質、提產、提速、提效技術。基于“人造氣藏”理念,打造了以頁巖氣地質評價、開發優化、水平井優快鉆井、體積壓裂、工廠化作業、高效清潔開采為核心的6 項頁巖氣勘探開發主體技術體系[21]。
1.4.3 取得4 項重大突破并探明3 個頁巖油氣規模儲量區
鄂爾多斯盆地發現10 億噸級頁巖油田并取得1項重大突破。陸相淡水頁巖油富集理論認識有效指導了鄂爾多斯盆地隴東地區長7 段頁巖油“甜點”段評價優選和“甜點”區的落實,通過對長71+2油層實施整體規模勘探,發現了儲量規模超10 億噸級的慶城大油田。同時,針對長73生油層系部署的風險探井城頁1 井、城頁2 井取得重大突破,日產均超百噸高產,開辟了長73段頁巖油勘探新領域,有望形成新的接替領域。

圖7 準噶爾盆地吉木薩爾凹陷頁巖油儲層巖性特征Fig.7 Lithologic characteristics of shale oil reservoir in Jimsar sag, Junggar Basin
四川盆地探明1 個萬億立方米級頁巖氣規模儲量區,深層頁巖氣勘探取得重大突破。基于“人造氣藏”理念[21],持續開展科技攻關,“十三五”期間在四川盆地長寧、威遠、昭通新增天然氣探明地質儲量1.17×1012m3,川南地區形成我國首個萬億立方米級頁巖氣大氣區。此外,針對川南地區深層頁巖氣(3500~4000m)也積極開展理論技術攻關和勘探部署,瀘州等地區有18 口井獲高產氣流,其中瀘203 井獲百萬立方米以上高產氣流,深層頁巖氣勘探取得重大突破。
準噶爾盆地探明1 個億噸級頁巖油田并取得1 項重大突破。陸相咸化湖盆頁巖油地質新認識有效指導了吉木薩爾凹陷二疊系“甜點”段和“甜點”區評價,通過勘探開發一體化部署實施,探明吉木薩爾億噸級頁巖油油田[17,20]。此外,準噶爾盆地瑪湖地區頁1 井風城組頁理型頁巖油試油獲50m3/d 高產,堿湖頁巖油勘探獲重大突破,是繼吉木薩爾凹陷之后最現實的頁巖油接替領域。
松遼盆地古龍凹陷古頁油平1 井、英頁1H 井分別在青山口組下“甜點”段頁理型和夾層型頁巖獲高產工業油流,實現了松遼盆地頁巖油勘探的重大突破,頁巖油有望形成松遼盆地石油勘探重大戰略接替領域。
針對成熟探區“有質量、有效益、可持續”發展問題,創新勘探思維,挖掘資料潛力,構建新的成藏模式,精細研究、精雕細刻、精細勘探,在松遼盆地和渤海灣盆地落實22 個千萬噸級效益儲量區,新增石油探明地質儲量4.4×108t。
1.5.1 深化完善了潛山內幕及斷陷湖盆油氣富集規律認識
(1)形成多層系潛山內幕油氣成藏富集規律新認識[22]。渤海灣盆地潛山經歷古生代控制儲層發育,印支期—燕山期控制地層分布,喜馬拉雅期控制潛山最終定型與成藏3 階段沉積與改造。依據不同構造帶的供烴條件、輸導條件、運移條件、水動力條件等特征,分別明確了中央隆起帶、陡坡帶、斜坡帶等5 種主要油氣運聚成藏模式,有效指導了渤海灣盆地潛山油氣勘探。
(2)創新建立斷陷盆地高—中—低斜坡區油氣差異富集模式(圖8)。針對渤海灣盆地斜坡區,以沉降作用和構造作用為依據將斜坡分為3 大類6 亞類,提出不同斜坡帶在構造特征、沉積相帶、儲層儲集空間、油氣充注動力上的分異性控制了油氣藏類型與油氣富集規律。高斜坡主要為地層油氣藏,在低勢運移聚集區富集;中斜坡主要為上傾尖滅巖性油氣藏,在優勢構造—巖性區富集;低斜坡主要為孤立砂體巖性油氣藏,在優勢源儲耦合相富集[23]。松遼盆地西斜坡也呈現出明顯的高—中—低斜坡區油氣差異富集特征。

圖8 斷陷高—中—低斜坡區油藏差異富集模式圖Fig.8 Differential hydrocarbon accumulation pattern in high - mid - low slope zone of fault depression
1.5.2 持續強化成熟探區精細勘探關鍵技術
針對成熟探區巖性油氣藏勘探,持續開展地震資料處理解釋攻關,形成了以疊前偏移成像處理、疊前深度偏移處理和新老資料相融合的疊前偏移處理技術,建立了“井震控面、沉積控面、模型控線、動態控點”的構造精細刻畫和儲層精細預測技術體系。針對潛山內幕油藏,突出地震寬頻保幅處理、精細速度建模與解釋技術應用,潛山內幕地層結構及斷層成像精度明顯提高。針對復雜斷裂帶地區,在地震資料連片處理解釋的基礎上,建立了以斷裂帶分析為主線的“控灶—控運—控圈—控藏”復雜斷塊油氣藏評價技術流程,為精細勘探提供技術支撐。
1.5.3 發現和落實了多個千萬噸級效益儲量區
“十三五”期間,在成熟探區勘探管理上持續創新,淡化三級儲量,創建成熟探區增儲建產一體化生產組織模式。通過預探、評價、產能一體化統籌部署實施,在松遼盆地落實9 個千萬噸級效益儲量區,新增石油探明地質儲量2.1×108t,在渤海灣盆地落實13 個千萬噸級效益儲量區,新增石油探明地質儲量2.3×108t,實現了成熟探區“有質量、有效益、可持續”發展。
創建深層火山巖油氣藏“三元”控藏新模式,攻關深層火山巖勘探4 項關鍵技術,“十三五”期間在四川盆地、渤海灣盆地和松遼盆地深層取得3 項重大突破。
1.6.1 創建深層火山巖油氣藏“三元”控藏新模式
針對四川盆地火山巖油氣成藏的復雜性和勘探難題,創建深層火山巖油氣藏“三元”控藏新模式,提出火山機構控制了優質儲層空間分布。四川盆地火山巖儲層主要為基性火山巖背景下的爆發相火山碎屑巖,分布面積廣,儲層厚度大(可達上百米)、物性好(孔隙度為10%~20%)(圖9);德陽—安岳臺內裂陷廣泛分布的筇竹寺組優質烴源巖與優質儲層形成良好空間匹配,有效控制了油氣成藏有利區。四川盆地北東向和北西向基底大斷裂交錯發育,形成有效油氣運聚通道,控制了油氣的高效聚集。在四川盆地簡陽地區,永探1 井為火山噴溢相碎屑巖,發育以脫玻化溶蝕微孔為主要儲集空間的孔隙型儲層,火山機構的展布控制了儲層的空間展布;火山碎屑巖儲層與寒武系烴源巖為下生上儲的近源高效源儲組合,上覆發育龍潭組泥巖和三疊系膏巖作為良好蓋層,封堵烴類向上運移,生、儲、蓋組合良好;通源斷層有效溝通了烴源巖和儲層,發育構造—巖性復合圈閉,天然氣成藏條件優越、勘探潛力大[24]。
1.6.2 持續攻關深層火山巖勘探關鍵技術
通過重磁電震物探技術聯合攻關,初步解決了火山機構精細刻畫中多次波信息偏移成像等關鍵技術問題,有效改善了成像質量,提高了小尺度火成巖的信噪比和分辨率,火山機構和圈閉識別精度不斷提高。復雜火山巖微孔型儲層預測與測井評價技術攻關見到初步成效,火山巖儲層預測符合率有所提高,但對氣層識別評價方面尚需進一步攻關。火山巖鉆完井技術難度較大,在解決這類特殊儲層漏失和長鉆井方面需要加大攻關力度,確保優質高效鉆完井。火山巖儲層增產改造技術需進一步研究,特別是加強壓裂方案、壓裂液配方的研究攻關,力爭盡快見到成效,加快火山巖氣藏勘探開發進程。

圖9 四川盆地川中地區火山巖地震剖面圖Fig.9 Seismic profile of volcanic rocks in central Sichuan area, Sichuan Basin
1.6.3 取得3 項重大突破
近年來,通過地震攻關和成藏研究,四川盆地二疊系火山巖領域取得重大突破,永探1 井獲22×104m3以上高產氣流,首次發現二疊系厚層火山碎屑巖構造—巖性氣藏[7],有利區勘探面積為730km2,打開了四川盆地二疊系火山巖勘探新局面。渤海灣盆地遼河坳陷東部凹陷,按照深層火山巖儲層被烴源巖包裹成藏條件優越的認識,優選桃園沙三中段火山巖體部署風險探井駕探1 井,獲得20×104m3以上高產氣流,打開了遼河坳陷深層火山巖天然氣勘探新領域,初步落實深層火成巖體總面積約為146km2。松遼盆地長嶺斷陷發育火山巖和致密砂巖兩類儲層,通過精細研究和地震刻畫,優選神字井洼槽大型鼻狀構造帶部署實施長深40 井,獲無阻流量70×104m3以上高產工業油氣流,預測有利勘探面積大于300km2,實現了繼長深1 井之后深層天然氣勘探的又一重大突破。
從勘探程度、認識程度和資源潛力綜合考慮,海相碳酸鹽巖、前陸沖斷帶、富油氣凹陷、火山巖、深層等領域仍具有良好勘探潛力,是中國石油未來重點勘探領域。海相碳酸鹽巖在四川、塔里木、鄂爾多斯三大盆地分布面積廣、層系多,均已發現規模油氣儲量,但總體認識程度和勘探程度還較低,未來勘探潛力仍然很大。前陸沖斷帶油氣勘探近年來在庫車坳陷、準南緣、龍門山山前等取得了重要發現和突破,塔西南、鄂爾多斯西緣、祁連山山前等尚未取得大的突破,這一領域勘探難度大,但勘探潛力也大。富油氣凹陷地質條件好、富集程度高,近幾年在渤海灣精細勘探不斷有新的發現,未來勘探仍有潛力。火山巖油氣藏勘探近期在四川盆地、遼河坳陷東部凹陷、松遼南部長嶺凹陷取得重大發現,其勘探潛力應給予重視。深層勘探近幾年在塔北地區、川西北雙魚石、庫車博孜9 等7000~8000m 深度發現超深層油氣藏,深層—超深層是未來勘探的重要領域。另外,常規油氣勘探程度高,非常規油氣勘探剛剛起步,資源潛力巨大,在未來勘探中的地位和作用將會越來越重要。中國石油礦權區鄂爾多斯、準噶爾、渤海灣、松遼、塔里木五大盆地待發現石油資源量近300×108t,鄂爾多斯、四川、塔里木三大盆地待發現天然氣資源量超30×1012m3,分別占常規油氣總資源量的50%以上和80%以上,“五油三氣”六大盆地仍然是中國石油未來重點勘探的地區。
一是中西部盆地勘探程度低,剩余資源豐富,石油資源探明率低于30%,天然氣資源探明率不到20%,勘探潛力大、發現成本低、勘探效益好,仍具有發現大中型油氣田的資源條件,將是中國石油未來油氣勘探重點發展方向。二是天然氣總體勘探程度低,特別是隨著勘探深度的增加,烴源巖演化程度高,氣多油少將是未來大的發展趨勢。另外,油氣結構調整將加快,天然氣作為清潔能源,需求旺盛,將持續加快發展,加快天然氣發展是提升公司核心競爭力的重要抓手,是實現公司高質量發展的重點發展方向。三是深層發展方向,超深層和中深層剩余常規石油與天然氣資源量均達250×108t 和40×1012m3,分別占剩余資源量的78%和99%。近年來在塔里木盆地庫車、塔北,四川盆地川西北,以及準噶爾盆地南緣、阜康東環帶等地區深層不斷取得重大發現和突破,勘探深度超7000m,深層—超深層勘探將是未來勘探的重要發展方向。四是非常規油氣勘探程度還很低,總體尚處于起步和早期階段,特別是致密油氣、頁巖油氣等資源潛力巨大。隨著地質認識和工程技術的持續創新突破,這類資源將會釋放巨大潛力,在未來勘探中的地位和作用越來越重要,將成為中國石油未來重大發展領域和戰略發展方向。此外,深水海域、羌塘盆地、富油氣中小盆地等新區新領域也是未來重要發展方向。
未來15 年仍是油氣業務發展的重大機遇期,國內油氣勘探必須肩負起保障國家能源安全的責任。從宏觀形勢看,油氣仍將在能源消費結構中占主導地位,天然氣持續加快發展;但世界原油供大于需,中低油價是未來15 年的大概率事件,這給石油公司經營形勢帶來嚴峻挑戰;而中國經濟社會發展對油氣需求繼續保持增長,既增加了國內油氣穩定供應的壓力,也提供了旺盛的市場空間和發展新機遇。從勘探形勢看,勘探對象日益復雜,剩余油氣資源總體較豐富,但以超深層、中深層和頁巖油氣為主。四川盆地、塔里木盆地目的層已達6000~7000m,甚至超過8000m。規模優質儲量發現難度越來越大,隨著勘探程度不斷提高,油藏愈加隱蔽,松遼盆地、渤海灣盆地等成熟探區儲層最大有效厚度降至5m 以下。工程技術發展跟不上深層—超深層和非常規勘探生產需求,地震高保真采集處理、精確油氣層測井評價、安全優快鉆完井和壓裂改造提產等關鍵技術有待進一步攻關完善。成本控制難度加大,深層—超深層和非常規油氣資源不僅增加了勘探難度,也將帶來勘探工程技術成本的剛性增長。
堅持創新和資源戰略,按照“深化東部、加快西部、油氣并重、常非并舉”戰略布局,突出高效勘探與提質增效,優化資源配置和投資結構;加大風險勘探力度,大力實施集中勘探,加快推進非常規勘探;加強基礎研究,強化科技創新,努力尋找戰略突破和新發現,積極落實規模效益儲量;高質量推進“七年行動計劃”,重點突出十大規模增儲區和十大戰略接替區,力爭每年取得3~5 個重大戰略突破和新發現,不斷開創勘探發展新局面,為保障國家能源安全夯實資源基礎。
一是突出高效勘探,推動油氣勘探高質量發展。“十四五”期間,持續加大油氣勘探投入力度,優化勘探部署和投資結構,突出“五油三氣”重點盆地;進一步加大新區新領域、中西部地區、天然氣勘探力度,勘探投資向潛力大、效益好、具有戰略價值的地區傾斜。
二是強化理論認識創新,推動油氣勘探持續取得突破發現。油氣勘探理論深化和地質認識創新是實現勘探突破的重要前提和基礎,通過理論創新、認識深化,引領新領域拓展、戰略接替區準備、重大區帶和戰略目標落實。加強盆地的基礎研究、整體研究、領域目標研究,不斷深化和創新地質認識,重點發展海相成藏、前陸成藏、陸相頁巖油、深層富集四大地質理論認識,助推油氣勘探不斷取得新發現、大突破。
三是加大風險勘探力度,努力尋找戰略性發現和突破。持續加大七大盆地風險勘探力度,強化基礎和目標落實,按近期突破、區帶準備、深化研究3 個層次,重點圍繞海相碳酸鹽巖、前陸沖斷帶、陸相頁巖油、火山巖、深層—超深層、新區等重點領域和重點區帶,培育戰略接替區,努力尋找新發現、大突破,為保障國家能源安全夯實資源基礎。
四是加強十大規模增儲區和十大戰略接替區勘探部署。加快落實鄂爾多斯盆地長7 段頁巖油、中生界石油、上古生界天然氣,四川盆地川中古隆起北部斜坡區震旦系—寒武系天然氣、川南志留系頁巖氣,塔里木盆地塔北碳酸鹽巖石油、庫車博孜—大北地區天然氣,準噶爾盆地瑪湖—沙灣凹陷與阜康—東道海子凹陷二疊系—三疊系巖性油氣藏、吉木薩爾凹陷頁巖油10 個5×108t 油當量以上的規模增儲大場面。積極準備四川盆地川西二疊系火山巖、棲霞組—茅口組,塔里木盆地庫車秋里塔格構造帶、塔西南、臺盆區寒武系鹽下,準噶爾盆地南緣、瑪湖風城組頁巖油,松遼盆地青一+二段頁巖油,渤海灣盆地頁巖油,鄂爾多斯盆地古隆起碳酸鹽巖10 個戰略接替區或重大接替領域。
五是打造技術利劍,保障油氣突破發現和規模增儲。工程技術是推動油氣勘探進程的利器,要著力加快“卡脖子”關鍵勘探技術攻關突破,重點發展完善剩余資源空間分布預測、復雜山地高精度三維地震、深井和長水平段水平井鉆完井、壓裂改造提產、復雜油氣藏測試、大平臺布井工廠化作業六大核心技術,加快數字化轉型和智能化發展,為勘探突破和可持續發展提供有力的技術支撐。物探技術上要進一步加強復雜地表及地下條件的地震勘探技術攻關,提高資料品質,精準落實勘探目標。鉆完井技術上加強高溫高壓、多壓力系數等復雜地層條件下深井及超深井攻關,加強深井、復雜井完井及試油技術攻關,減少事故復雜,提升鉆井質量和效率。壓裂技術上要加強復雜儲層和非常規資源的壓裂改造技術攻關,有效提高單井產量。
“十三五”期間,中國石油以六大勘探領域為重點,創新形成11 項地質理論新認識,攻關形成8 項勘探關鍵技術,取得34 項油氣勘探重大成果,推動了地質理論認識和工程技術持續創新發展,確保了油氣勘探不斷取得新發現、大突破,實現了油氣儲量持續高位增長。
“十四五”期間,面對復雜的國內外形勢與長期低油價嚴峻挑戰,中國石油將持續保障高勘探投入,突出“五油三氣”重點盆地,圍繞六大勘探領域,立足于四大重點勘探方向,推動高效勘探、加大風險勘探和甩開預探、強化理論技術創新,加快落實十大規模增儲區,積極準備十大戰略接替區,高質量推進“七年行動計劃”。
致謝:感謝各油氣田公司和中國石油集團科學技術研究院相關研究人員在本文編寫過程中提供的大力支持和幫助。