塔里木盆地超深層走滑斷裂斷控大油氣田的勘探發(fā)現(xiàn)與技術(shù)創(chuàng)新

王清華 楊海軍 汪如軍 李世銀 鄧興梁 李 勇 昌倫杰 萬效國 張銀濤

（中國石油塔里木油田公司 ）

0 引言

塔里木盆地下古生界寒武系—奧陶系碳酸鹽巖油氣資源豐富，但由于埋深大、儲層與油氣成藏極為復雜，自1984 年SC2 井發(fā)現(xiàn)以來，盆地經(jīng)歷了潛山構(gòu)造—礁灘相控—層間巖溶—斷控縫洞體4 個階段的油氣勘探歷程[1-3]。前期研究建立了奧陶系碳酸鹽巖風化殼與礁灘體大型準層狀油氣藏模型[4-5]，總結(jié)歸納了“古隆起控油、斜坡富集”的油氣分布規(guī)律[1-7]，并在潛山構(gòu)造勘探階段發(fā)現(xiàn)了輪南—塔河油田，在礁灘相控勘探階段發(fā)現(xiàn)了塔中礁灘體油氣田，在層間巖溶勘探階段發(fā)現(xiàn)了哈拉哈塘油田[1-3]，成為塔里木盆地增儲上產(chǎn)的重點領域。

基于需要尋找大油氣田實現(xiàn)效益勘探開發(fā)的指導思想，塔里木盆地臺盆區(qū)油氣勘探逐漸聚焦在具有規(guī)模儲層分布的古隆起斜坡。由于古隆起的有效勘探面積日益減少，同時發(fā)現(xiàn)走滑斷裂帶礁灘體與巖溶儲層中油氣產(chǎn)量更高[8-9]，近10 年來逐步展開了坳陷區(qū)走滑斷裂斷控油氣藏的勘探[3,10]。但是，走滑斷裂帶成藏地質(zhì)條件更為復雜，油氣產(chǎn)量遞減快、穩(wěn)產(chǎn)難，大多觀點認為走滑斷裂帶難形成大油氣田、難實現(xiàn)效益開發(fā)。雖然塔中地區(qū)2003 年已發(fā)現(xiàn)走滑斷裂帶[11]，2005 年在TZ82 井獲得重大突破[2,6]，但由于缺少走滑斷裂的勘探理論與技術(shù)，未針對性地開展勘探。綜合分析認為，塔里木盆地超深層下古生界走滑斷裂斷控油氣藏勘探難度極大，全球尚無可借鑒的成功勘探實例，面臨一系列更具挑戰(zhàn)性的世界級難題：一是大型走滑斷裂帶主要分布于板塊邊緣[12-13]，塔里木穩(wěn)定克拉通板塊是否存在大規(guī)模走滑斷裂系統(tǒng)？超深層走滑斷裂帶能否發(fā)育規(guī)模儲層并形成大油氣田？二是現(xiàn)有的地震與鉆完井技術(shù)能否支撐埋藏7500m 以深的斷控油氣藏的高效開發(fā)？

針對走滑斷裂斷控油氣藏勘探的關鍵技術(shù)難題，近10 年來中國石油與中國石化分別組織開展了一系列的地質(zhì)研究與技術(shù)攻關：一是加強走滑斷裂控儲成藏的地質(zhì)理論研究，明確走滑斷裂斷控大油氣田的勘探方向；二是加大高精度三維地震采集處理解釋技術(shù)攻關，精細刻畫走滑斷裂的分布，優(yōu)選有利勘探目標；三是加快集成走滑斷裂斷控油氣藏的鉆完井技術(shù)，力爭實現(xiàn)效益勘探開發(fā)。2010 年以來，在塔北隆起南坡—北部坳陷阿滿過渡帶發(fā)現(xiàn)大型走滑斷裂帶[14-16]，明確塔里木盆地內(nèi)部廣泛發(fā)育走滑斷裂[17]，沿一系列走滑斷裂帶的碳酸鹽巖勘探相繼獲得成功，尤其是2020 年MS1 井在奧陶系7509.5～7665.62m井段進行酸化測試，用10mm 油嘴測試求產(chǎn)，油壓為41.3MPa，日產(chǎn)油624m3，日產(chǎn)氣37.1×104m3，2021 年MS3、SB42X 等井相繼獲得千噸高產(chǎn)，證實了超深層坳陷區(qū)可以形成走滑斷裂斷控大油田[18-21]。已在北部坳陷區(qū)建成全球首個年產(chǎn)原油超150×104t的超深層（埋藏大于7500m）走滑斷裂斷控型油氣田——富滿油田，并實現(xiàn)了高效開發(fā)，成為超深層走滑斷裂斷控領域勘探開發(fā)的典范。

本文通過回顧塔里木盆地走滑斷裂斷控大油氣田勘探歷程，總結(jié)地質(zhì)認識與勘探技術(shù)進展，為走滑斷裂斷控油氣藏的勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

塔里木盆地位于中國西北部，面積為56×104km2，是由周緣新生代前陸盆地與古生代—中生代克拉通盆地組成的大型復合疊合盆地，具有“三隆四坳”的大隆大坳構(gòu)造格局[22]。在新太古代晚期—新元古代早期的變質(zhì)基底之上發(fā)育巨厚南華紀—第四紀沉積巖系，縱向上可分為前南華系基底、南華系—震旦系裂谷盆地、寒武系—奧陶系海相碳酸鹽巖、志留系—白堊系碎屑巖及新生界前陸盆地五大構(gòu)造層[23]，其中寒武系—奧陶系海相碳酸鹽巖是臺盆區(qū)油氣勘探開發(fā)的主要目的層。

在前南華紀克拉通基底之上，塔里木北部發(fā)育南華系—震旦系陸內(nèi)裂谷，新的地震資料揭示陸內(nèi)裂谷從滿加爾凹陷東北部一直延伸到阿滿過渡帶，并可能發(fā)育烴源巖。隨著早寒武世的海侵，北部坳陷廣泛發(fā)育可以全球?qū)Ρ鹊囊阅鄮r為主的優(yōu)質(zhì)烴源巖[5]。寒武紀—早奧陶世塔里木盆地發(fā)育弱伸展背景下“東西分異”的大型碳酸鹽臺地，厚度大于2000m。早奧陶世末期，南部古特提斯洋開始俯沖消減[23]，區(qū)域擠壓作用導致盆地內(nèi)形成東西走向的塔北、塔中與塔西南古隆起，形成了寒武系—奧陶系下構(gòu)造層大隆大坳的構(gòu)造格局，并開始發(fā)育克拉通內(nèi)走滑斷裂體系[24]（圖1a）。上奧陶統(tǒng)良里塔格組沉積期，盆地內(nèi)部碳酸鹽巖呈現(xiàn)明顯“南北分帶”、圍繞古隆起分布的孤立臺地，在臺間凹陷與臺內(nèi)洼地可能發(fā)育中—上奧陶統(tǒng)烴源巖[5]。晚奧陶世隨著來自東南方向的強烈擠壓隆升，碳酸鹽臺地消亡，并形成桑塔木組巨厚泥巖區(qū)域蓋層。受控于多期構(gòu)造—沉積演化，塔里木盆地寒武系—奧陶系發(fā)育中—下寒武統(tǒng)與中—上奧陶統(tǒng)烴源巖，形成多套海相碳酸鹽巖生儲蓋組合[5]。此后，下古生界海相碳酸鹽巖經(jīng)歷多期的構(gòu)造演變，經(jīng)歷志留紀—白堊紀克拉通內(nèi)振蕩升降變遷階段與新生代弱伸展—強擠壓階段等五大構(gòu)造演化階段[23]，并疊加多期多類斷裂系統(tǒng)，形成多期復雜的油氣成藏與改造過程。

塔里木盆地下古生界碳酸鹽巖油氣資源豐富[5]，發(fā)現(xiàn)以奧陶系碳酸鹽巖為主的多套儲蓋組合與含油氣層段，主要分布于塔北隆起南斜坡與塔中隆起北斜坡的中—下奧陶統(tǒng)一間房組—鷹山組及上奧陶統(tǒng)良里塔格組（圖1）。中—上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖主要為石灰?guī)r，向下奧陶統(tǒng)—寒武系逐漸過渡為白云巖（圖1b），奧陶系埋深為5000～9000m。奧陶系碳酸鹽巖儲層主要為礁灘型儲層與風化殼型儲層，原生孔隙幾乎消失殆盡，以次生溶蝕孔、洞、裂縫組成復雜的三重孔隙空間[1-5]。基質(zhì)儲層孔隙度大多小于5%、滲透率一般小于1mD。而局部鉆遇大型縫洞體層段孔隙度高達10%～50%，滲透率多大于5mD，是油氣勘探開發(fā)的主要儲集類型[5,10]。塔里木盆地碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性極強，儲層類型、物性在縱、橫向變化極大，不同于國內(nèi)外孔隙型碳酸鹽巖儲層。

圖1 塔里木盆地環(huán)阿滿（塔北—阿滿—塔中地區(qū)）走滑斷裂系統(tǒng)綱要圖（a）與地層綜合柱狀圖（b）Fig.1 Structural outline of strike-slip fault system circum-Aman (a) and stratigraphic column of the Cambrian-Ordovician (b) in Tarim Basin

2 走滑斷裂斷控油氣藏勘探歷程

塔里木盆地走滑斷裂帶斷控油氣藏的勘探經(jīng)歷了礁灘兼探—風化殼“甜點”—“溶+斷”共控—斷裂控油多階段的探索實踐過程。

2.1 兼探階段，逐步認識到走滑斷裂控藏控富作用

（1）礁灘相控勘探階段兼探走滑斷裂帶首獲戰(zhàn)略突破。2003 年以來塔中大沙漠地區(qū)三維地震攻關取得重大進展[5]，發(fā)現(xiàn)了北東向走滑斷裂[8,11,17]。為探索上奧陶統(tǒng)良里塔格組臺緣礁灘體含油氣性，沿走滑斷裂帶部署了比東部礁灘體低800m 的TZ82 井。2005 年 對TZ82 井5440～5487m 井段酸化壓裂，12.7mm 油嘴日產(chǎn)油485m3、日產(chǎn)氣72.7×104m3，發(fā)現(xiàn)塔中臺緣礁灘體是整體含油氣的億噸級大油氣田[1,5]，被AAPG 評為全球重大發(fā)現(xiàn)之一。該井鉆遇的礁灘體儲層低孔低滲，研究認為走滑斷裂帶控制的大型縫洞體儲層是高產(chǎn)的主要原因[23]，這一重要認識成為塔里木盆地走滑斷裂帶油氣勘探的里程碑。當時大多觀點認為走滑斷裂帶難以形成規(guī)模儲層與大油氣田，大型準層狀油氣藏是礁灘相控勘探階段的主體指導思想。2003—2008 年，探明了中國奧陶系最大的礁灘體油氣田[5]。

（2）風化殼“甜點”勘探階段發(fā)現(xiàn)塔中鷹山組風化殼走滑斷裂帶油氣更富集。2006 年塔中地區(qū)兼探下奧陶統(tǒng)鷹山組風化殼的TZ83 井獲重大突破，掀起了碳酸鹽巖內(nèi)幕尋找大油氣田的序幕[2,5]。2007 年沿走滑斷裂帶部署的ZG5、ZG7 等井在下奧陶統(tǒng)鷹山組獲高產(chǎn)油氣流，同時很多遠離斷裂帶的巖溶縫洞體含水率高，走滑斷裂帶縫洞體“甜點”成為主要的鉆探目標[2,25]，并展開了水平井與大斜度井鉆井技術(shù)及分段大型酸化壓裂技術(shù)的攻關。通過“儲層控油、斷裂富集”的認識深化與勘探開發(fā)實踐，在塔中上奧陶統(tǒng)礁灘體與下奧陶統(tǒng)風化殼“甜點”勘探階段探明中國最大的碳酸鹽巖凝析氣田——塔中Ⅰ號凝析氣田，累計探明天然氣地質(zhì)儲量3900×108m3、石油地質(zhì)儲量2.8×108t。

（3）層間巖溶勘探階段發(fā)現(xiàn)走滑斷裂帶富油的哈拉哈塘油田。2006 年在輪南東部內(nèi)幕奧陶系一間房組臺緣淺灘相石灰?guī)r儲層部署的LG35 井獲得新發(fā)現(xiàn)，研究表明油氣主要分布在南北向的走滑斷裂帶附近[23,26]。2007 年哈拉哈塘地區(qū)H6 井在奧陶系內(nèi)幕獲油氣顯示后，通過新三維地震勘探發(fā)現(xiàn)共軛走滑斷裂帶[5]。為尋找規(guī)模儲層，哈拉哈塘地區(qū)油氣勘探早期以大型準層狀的層間巖溶“層控”油藏模式進行部署。隨著遠離走滑斷裂帶鉆探的失利井增多，發(fā)現(xiàn)高效井沿大型走滑斷裂帶分布，建立了層間巖溶儲層與走滑斷裂二元控藏模型。但隨后的鉆探表明走滑斷裂帶控油顯著[23,27]，發(fā)現(xiàn)并控制了資源量達5×108t 的哈拉哈塘油田。

2.2 斷控油氣藏勘探階段，發(fā)現(xiàn)斷控型富滿大油田

隨著油氣勘探不斷向坳陷區(qū)探索，以及斷裂破碎帶[23,27]與斷溶體[9]等斷裂控儲控藏研究的深入，2010 年以來逐步形成尋找走滑斷裂斷控大油氣田的勘探指導思想，勘探領域從隆起斜坡向坳陷延伸，研究類型從礁灘相控油氣藏與層間巖溶層控油氣藏轉(zhuǎn)向走滑斷裂斷控油氣藏。

2009 年HD23 井在遠離古隆起的坳陷區(qū)走滑斷裂帶獲得新發(fā)現(xiàn)，打破了“古隆起找油”的勘探思路。2011 年RP3 井的發(fā)現(xiàn)突破了石油勘探的4500m“深度死亡線”，掀起了7000m 以深坳陷禁區(qū)的大規(guī)模勘探。2013 年以來，通過高精度地震勘探與超深層鉆探技術(shù)的攻關，在塔里木盆地阿滿過渡帶（或順托果勒低隆）的中國石油富滿地區(qū)與中國石化順北地區(qū)相繼開展了走滑斷裂斷控油氣藏的勘探開發(fā)實踐[3,10,18-21]，并不斷取得新發(fā)現(xiàn)。2020 年塔里木盆地北部坳陷中部的MS1 井在埋深7535m 的奧陶系一間房組碳酸鹽巖獲得重大突破[18]，發(fā)現(xiàn)塔中—阿滿—塔北地區(qū)約2×104km2連片含油氣的環(huán)阿滿走滑斷裂斷控大油氣區(qū)（圖1、圖2），落實了10 億噸級儲量規(guī)模的富滿油田，截至2020 年年底，生產(chǎn)井數(shù)146口，累計產(chǎn)油491×104t，累計產(chǎn)氣14.73×108m3，僅2020 年當年就產(chǎn)油152×104t。

圖2 環(huán)阿滿走滑斷裂斷控油氣系統(tǒng)南北向油藏剖面圖（剖面位置見圖1）Fig.2 NS direction oil and gas reservoir profile of fault-controlled petroleum system circum-Aman strike slip fault zone(profile location is in Fig.1)

總之，塔里木盆地下古生界海相碳酸鹽巖斷控油氣藏勘探經(jīng)歷近10 多年的探索，發(fā)現(xiàn)了富滿超深層走滑斷裂斷控特大型油田，引領了深層—超深層復雜斷控碳酸鹽巖油氣藏的勘探。

3 主要地質(zhì)研究進展

3.1 查明環(huán)阿滿大型走滑斷裂系統(tǒng)

塔里木盆地存在多期多種類型的走滑斷裂[17]，板內(nèi)弱走滑斷裂在地震剖面上斷距不明顯、識別困難（圖3）。在高精度三維地震采集處理基礎上，通過集成形成了識別走滑斷裂的地震方法技術(shù)，形成了走滑斷裂“三學”（幾何學、運動學與動力學）“五分”（分級、分層、分類、分段、分期）的研究體系[24]，發(fā)現(xiàn)了大型走滑斷裂系統(tǒng)。

圖3 富滿油田地震剖面（剖面位置見圖1）TO3t—上奧陶統(tǒng)底界面Fig.3 Seismic profile of Fuman Oilfield(profile location is in Fig.1)

通過走滑斷裂構(gòu)造建模與構(gòu)造解釋，塔北—阿滿—塔中地區(qū)走滑斷裂發(fā)育，識別出70 條Ⅰ、Ⅱ級大型走滑斷裂，總長度達4000km，形成面積達9×104km2的環(huán)阿滿走滑斷裂系統(tǒng)（圖1）。研究表明[10,24]，環(huán)阿滿走滑斷裂系統(tǒng)具有分區(qū)、分級、分層、分類與分段的差異性。東西方向上以FⅠ5 大斷裂為界，分為東西兩個帶；南北方向上形成塔北、阿滿與塔中3 個分區(qū)。

大型走滑斷裂帶長約30～80km，貫穿塔北—塔中地區(qū)的走滑斷裂帶長逾100km（FⅠ5 長達300km）。這些走滑斷裂位移量小，在奧陶系碳酸鹽巖中水平位移多小于1km，垂向位移多小于100m，為板內(nèi)小位移弱走滑斷裂。走滑斷裂主要分布在下古生界碳酸鹽巖，以壓扭斷裂為主。塔中地區(qū)局部走滑斷裂上延至石炭系—二疊系，塔北地區(qū)則可能發(fā)育至中生界—古近系，以張扭斷裂為主。地震剖面上走滑斷裂通常呈現(xiàn)直立單斷型、半花狀、正花狀與負花狀等樣式（圖3）。大型走滑斷裂沿走向具有分段性，發(fā)育線性構(gòu)造、雁列構(gòu)造、花狀構(gòu)造、馬尾構(gòu)造、羽狀構(gòu)造、“X”形剪切構(gòu)造、拉分構(gòu)造和辮狀構(gòu)造等多種走滑構(gòu)造，形成多種多樣的斷裂組合[10,17,24]。

3.2 建立走滑斷裂斷控縫洞體儲層模式

通過走滑斷裂控儲機制與分布的研究，建立了走滑斷裂帶相關縫洞體儲層模型，指導高效井的部署。

前期奧陶系碳酸鹽巖油氣藏勘探開發(fā)主要尋找大型準層狀的礁灘型儲層和風化殼型儲層[5]。但是，奧陶系碳酸鹽巖基質(zhì)儲層致密，缺少斷裂與巖溶改造的儲層，油氣產(chǎn)量極低，難以形成工業(yè)油氣流。勘探開發(fā)實踐表明，高產(chǎn)井多與斷裂帶相關（圖4），斷裂對儲層具有重要作用[5,23]，碳酸鹽巖儲層分布極不均勻，井間連通性差，并非準層狀大面積連續(xù)分布的礁灘相控儲層或風化殼層控儲層[3-5]。

圖4 富滿油田高產(chǎn)井分布圖Fig.4 Location map of high-yield wells in Fuman Oilfield

研究表明，塔里木盆地中奧陶統(tǒng)一間房組沉積前、上奧陶統(tǒng)桑塔木組沉積前發(fā)育多期短暫的層間巖溶作用，并發(fā)育加里東末期、海西早期、海西晚期與印支期的風化殼巖溶作用，以及埋藏期間的多期溶蝕作用[5,23,28]。在致密的碳酸鹽巖中，走滑斷裂破碎帶利于溶蝕改造，容易形成不同成因、不同類型的縫洞體儲層。斷裂破碎帶不僅造成滲透率增加1～2 個數(shù)量級，而且控制了溶蝕作用的發(fā)生部位與強度[23]。研究表明，走滑斷裂破碎帶結(jié)構(gòu)控制了縫洞體的發(fā)育，在斷裂活動較弱的雁列/斜列構(gòu)造，縫洞體儲層主要沿主干斷裂呈線性分布，規(guī)模較小；在發(fā)生硬連接的疊覆構(gòu)造部位，斷裂破碎帶變寬，縫洞體儲層更發(fā)育，連通性變好，沿斷裂帶呈條帶狀分布；而在貫穿的辮狀構(gòu)造或拉分地塹，斷裂帶寬度增大，縫洞體儲層沿斷壘或地塹邊緣分布（圖5）。

圖5 富滿油田典型走滑斷裂構(gòu)造相關儲層分布與模式圖Fig.5 Distribution and pattern of carbonate reservoirs related to the strike slip fault in Fuman Oilfield

統(tǒng)計分析表明，富滿油田縫洞體儲層主要受控于走滑斷裂破碎帶，多分布在距主斷裂300m 范圍內(nèi)；哈拉哈塘地區(qū)奧陶系縫洞體儲層受層間巖溶與走滑斷裂雙重控制，主要位于距走滑斷裂帶800m 范圍內(nèi)；塔中地區(qū)走滑斷裂規(guī)模大，疊加在良里塔格組礁灘體與鷹山組風化殼的斷控縫洞體儲層分布在距走滑斷裂帶1500m 范圍內(nèi)。通過地震儲層預測，主干斷裂帶、斷裂交匯處是大型縫洞體儲層分布的有利部位，縱向上縫洞體儲層沿走滑斷裂帶發(fā)育厚度可逾500m。

因此可見，走滑斷裂破碎帶既能形成斷控縫洞體儲層，也能疊加改造風化殼儲層與礁灘體儲層，形成一系列沿斷裂帶非均勻分布的縫洞集合體系統(tǒng)，斷裂破碎帶的結(jié)構(gòu)控制了縫洞體儲層的差異分布。

3.3 厘定走滑斷裂斷控油氣系統(tǒng)

針對坳陷區(qū)是否能形成斷控大油氣田，開展了烴源巖、斷控油藏模式與油氣富集方向的研究。

由于研究資料相對缺乏，塔里木盆地臺盆區(qū)長期存在下寒武統(tǒng)、中—上奧陶統(tǒng)是否發(fā)育主力烴源巖的爭議。近年鉆探表明，環(huán)阿滿油氣區(qū)中—上奧陶統(tǒng)以石灰?guī)r為主，沒有發(fā)現(xiàn)有效烴源巖。近期露頭與井下均發(fā)現(xiàn)厚度達10～30m 的下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組高豐度泥巖烴源巖，平均TOC>2%，鏡質(zhì)組反射率在1.3%～1.8%，為處于高成熟階段的優(yōu)質(zhì)烴源巖。通過地震剖面追蹤，發(fā)現(xiàn)在阿滿過渡帶下寒武統(tǒng)明顯加厚，是有效的生烴中心（圖6）。通過油源對比，目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要來自下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組，是臺盆區(qū)的主力烴源巖。

圖6 塔里木盆地中部走滑斷裂帶與寒武系玉爾吐斯組烴源巖厚度疊合圖Fig.6 Superimposition map of strike slip fault system circum-Aman with source rocks thickness of the Lower Cambrian Yuertusi Formation in the central Tarim Basin

近期研究表明，塔里木盆地北部坳陷中部玉爾吐斯組烴源巖發(fā)育，形成強生烴中心，與環(huán)阿滿走滑斷裂配置良好（圖6）。通過走滑斷裂的溝通，形成下寒武統(tǒng)、上寒武統(tǒng)、下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組與鷹山組、中奧陶統(tǒng)一間房組與上奧陶統(tǒng)良里塔格組等多套含油氣層系，組成面積達9×104km2的環(huán)阿滿走滑斷裂斷控油氣系統(tǒng)（圖2、圖6）。研究表明，環(huán)阿滿油氣系統(tǒng)多期構(gòu)造—沉積演變形成多套儲蓋組合與多種圈閉類型，通過斷裂溝通在寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系—石炭系、三疊系、侏羅系等層位聚集成藏，斷層斷至的層位控制了油氣的縱向分布，形成斷控復式成藏系統(tǒng)[25,29]。在坳陷區(qū)以垂向運聚成藏為主，向古隆起區(qū)沿斷裂帶或不整合面?zhèn)认蜻\聚作用增強，構(gòu)成差異斷控運聚模式（圖2）。通過綜合評價，環(huán)阿滿斷控油氣藏有利勘探面積達2×104km2，明確了深層海相碳酸鹽巖勘探開發(fā)的重點領域。

3.4 明確走滑斷裂帶油氣差異富集規(guī)律

針對坳陷區(qū)走滑斷裂帶是否比古隆起區(qū)油氣更富集，能否展開坳陷區(qū)高效勘探的問題，開展了斷控油氣富集規(guī)律的研究。

在塔中隆起北斜坡與塔北隆起南斜坡油氣分布規(guī)律重新認識的基礎上，通過控油理論認識的深入，提出塔北—阿滿—塔中地區(qū)“隆坳連片、整體含油”的新認識，并被近年來的勘探開發(fā)所證實[29-30]。同時，塔北、塔中隆起區(qū)的油氣藏評價也表明[9,25]，礁灘體油氣藏與風化殼油氣藏也是分塊、分帶分布，相對獨立的縫洞體構(gòu)成一系列小型的油氣藏，進而連片形成復雜大油氣田（圖1、圖2）。

統(tǒng)計分析表明，阿滿過渡帶油氣分布在距斷裂300m 范圍內(nèi)，在塔北與塔中隆起區(qū)走滑斷裂帶油氣也大多分布于距斷裂2km 范圍內(nèi)，目前奧陶系發(fā)現(xiàn)的油氣富集區(qū)塊幾乎均沿斷裂帶分布，占90%以上的碳酸鹽巖油氣儲量。雖然近斷裂帶也有低產(chǎn)井、不穩(wěn)產(chǎn)井，但大多數(shù)遠離斷裂帶的井難以形成高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。研究表明，走滑斷裂帶的規(guī)模、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)控制油氣的差異富集（圖7）。勘探開發(fā)實踐表明，油氣主要沿大型斷裂帶富集，目前高效井主要分布在大型斷裂帶上。由于走滑斷裂帶的結(jié)構(gòu)控制了縫洞體儲層的分布（圖4、圖5），進而控制了油氣的差異分布（圖7）。同時，張扭性斷裂帶輸導作用強，油氣多沿斷裂帶周緣高部位聚集；而壓扭性斷裂帶封閉性較強，且發(fā)育局部構(gòu)造高，沿壓扭性斷裂帶油氣分布范圍大，但縫洞體中油水關系復雜。由于隆起區(qū)經(jīng)歷多期成藏與改造，大量的油氣資源遭受破壞，而坳陷區(qū)保存條件優(yōu)越。在此基礎上，建立了坳陷區(qū)“早期成藏、垂向運聚、分段富集”的斷控油藏模式與隆起區(qū)“多期調(diào)整、多元控藏、局部富集”的斷裂相關油藏模式（圖2、圖7）。由此，明確了坳陷區(qū)走滑斷裂帶更富油的認識，形成“下坳探斷”的勘探思路，指導勘探部署，開辟阿滿過渡帶坳陷區(qū)找油的新領域。

圖7 富滿油田碳酸鹽巖走滑斷裂帶的規(guī)模、性質(zhì)控藏模式圖Fig.7 The scale and nature of strike slip fault system and its controlling effect on hydrocarbon accumulation pattern in Fuman Oilfield

根據(jù)傳統(tǒng)油氣成藏理論模型推算，埋深達4500m是石油“深度死亡線”，在中國與全球油氣勘探實踐中也發(fā)現(xiàn)極少有陸上油藏埋深大于該深度。因此，在四川盆地、鄂爾多斯盆地等克拉通盆地深層發(fā)現(xiàn)大量的天然氣資源，但沒有油藏。但是，塔里木盆地卻是例外，深層不斷有油藏的發(fā)現(xiàn)。根據(jù)塔北隆起、北部坳陷奧陶系鉆探表明，油氣賦存程度不受絕對深度控制，同時研究認為塔里木盆地是晚古生代以來古地溫梯度不斷變低的冷盆，原油保存深度可能深達9000m[29]。在此基礎上，通過走滑斷裂帶成藏地質(zhì)條件綜合評價，厘定富滿地區(qū)為超深層石油勘探的重點方向。

總之，經(jīng)過10 余年的研究與再認識，創(chuàng)新了板內(nèi)走滑斷裂構(gòu)造及其控儲控藏作用地質(zhì)認識，形成了超深層海相碳酸鹽巖斷裂控儲成藏地質(zhì)理論，建立斷裂破碎帶油氣差異富集的勘探思路，指導了富滿超深層走滑斷裂斷控大油田的勘探與發(fā)現(xiàn)。

4 關鍵勘探技術(shù)進展

4.1 高密度三維地震采集處理技術(shù)

針對常規(guī)三維地震資料難以有效刻畫大沙漠區(qū)小位移走滑斷裂及其相關的縫洞體儲層，開展了小面元、高覆蓋、高密度三維地震采集處理技術(shù)攻關[31]。通過以往大沙漠區(qū)奧陶系地震資料品質(zhì)分析，結(jié)合正演模擬，形成基于縫洞型儲層成像的三維觀測系統(tǒng)設計技術(shù)，逐步創(chuàng)新形成了適用的大沙漠區(qū)高密度三維地震采集技術(shù)。通過地震處理技術(shù)的提升，形成一“寬”（拓寬高頻）、二“保”（保持振幅相對關系、保護反射波和繞射波波場）與三“高”（高精度淺表層建模、高精度火成巖建模、高精度井控約束建模）的處理技術(shù)系列。

通過高密度地震采集處理技術(shù)攻關，探索出炮道密度百萬道以上、覆蓋次數(shù)500 次以上、縱橫比0.7以上的經(jīng)濟性與技術(shù)性并舉的采集技術(shù)，集成“一寬二保三高”為核心的全過程處理技術(shù)，大幅提高了地震資料信噪比及分辨率（圖8），一級品率由58%提高到81%，基本解決了地表巨厚沙丘、儲層埋藏深、火成巖發(fā)育等導致的斷裂帶縫洞體無法準確成像難題，為超深層斷控復雜碳酸鹽巖勘探奠定了資料基礎。

圖8 富滿油田常規(guī)疊前深度偏移剖面（a）與“一寬二保三高”偏移處理剖面（b）對比圖Fig.8 Comparison of conventional pre-stack depth migration profile (a) and new migration processing profile of “one wide,two preserved,and three high” (b) in Fuman Oilfield

4.2 小位移、弱走滑斷裂識別技術(shù)

前期通過地震剖面與相干平面圖，識別出一系列大型走滑斷裂帶，但斷裂帶內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，微小斷裂判識困難。

針對地震剖面上斷裂多解性強，微小走滑斷裂難以識別，結(jié)合地震剖面斷裂建模，研發(fā)了“多重濾波+振幅變化率”技術(shù)（圖9），解決了富滿地區(qū)埋藏深、地表條件差、位移小、火成巖發(fā)育造成的斷裂低品質(zhì)成像難題。集成應用相干加強、曲率、振幅變化率、AFE、螞蟻體、最大似然性等技術(shù)，形成多尺度弱走滑斷裂識別技術(shù)體系，實現(xiàn)了對微小斷裂帶的精細刻畫，為斷裂帶區(qū)帶與圈閉評價提供了基礎。通過走滑斷裂刻畫精度的提升，落實Ⅰ、Ⅱ級主干斷裂70 條（圖1）。

圖9 原始資料振幅變化率（a）與多重濾波后的振幅變化率（b）對比圖Fig.9 Comparison of amplitude change rate of raw seismic data (a) and after multiple filtering processing (b)

4.3 走滑斷裂帶縫洞體儲層識別技術(shù)

超深層走滑斷裂帶縫洞體儲層由于埋藏深、地表大沙丘、斷裂位移小、目的層上覆二疊系火成巖普遍發(fā)育導致儲層預測難，需要持續(xù)開展技術(shù)攻關[32]。通過優(yōu)選振幅、曲率、相干等多種地震屬性，定性刻畫走滑斷裂帶縫洞體儲層展布特征；再運用波阻抗反演技術(shù)進行三維立體雕刻，確定縫洞體儲層空間分布及有效體積。但常規(guī)波阻抗反演技術(shù)預測的儲層成層性好，與斷控儲層縱向發(fā)育特征地質(zhì)認識不符合，同時也無法消除目的層奧陶系一間房組上覆地層因沉積導致伴生相位的干擾。為了破解上述難題，攻關形成了“雙相控”（地震相與沉積相）疊后地質(zhì)統(tǒng)計學波阻抗反演技術(shù)。首先對地震偏移處理成果數(shù)據(jù)作解釋性預處理、差異屬性分析與優(yōu)化，優(yōu)選敏感屬性，提取反映斷裂破碎帶非均質(zhì)性的屬性體；然后按照井震約束的稀疏脈沖反演基本流程，將斷裂破碎帶屬性體作為低頻模型輸入，進行第一輪迭代相控反演，并雕刻出展布空間；再與桑塔木組—良里塔格組—吐木休克組上覆地層巖相模型作為最終的低頻模型，進行第二輪相控反演（圖10）。“雙相控”疊后地質(zhì)統(tǒng)計學波阻抗反演技術(shù)更能體現(xiàn)走滑斷裂帶縫洞體的特征，儲層鉆遇率提高到95%以上。

圖10 原始地震剖面（a）與“雙相控”約束儲層反演效果圖（b）Fig.10 Profile of raw seismic data (a) and reservoir inversion constrained by two facies (seismic facies and sedimentary facies) (b)

4.4 走滑斷裂帶高效井布井方法技術(shù)

由于走滑斷裂斷控油氣藏超深，開發(fā)成本高，高效井部署與設計是效益勘探開發(fā)的關鍵。通過不斷總結(jié)勘探開發(fā)井位部署的經(jīng)驗，研發(fā)高效井布井的針對性方法技術(shù)，取得了顯著的成效。建立縫洞體量化雕刻技術(shù)體系，根據(jù)斷裂破碎帶的分段性、連通性與平面邊界等因素開展斷裂破碎帶油藏單元的劃分與擇優(yōu)評價，發(fā)現(xiàn)大量的有效油藏單元（圖11），為井位部署提供了依據(jù)，有效提高了鉆井成功率。結(jié)合走滑斷裂破碎帶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與成藏特征，提出了“正地貌、長串珠、主斷裂”的高效井位特征和評價依據(jù)，有效提高了高效井比例。在強非均質(zhì)性走滑斷裂帶碳酸鹽巖井位設計過程中，每個井點與井型設計都可能不一樣，建立“一井一工程”的設計理念，為控投降本打下地質(zhì)源頭基礎。

圖11 富滿油田走滑斷裂帶單井結(jié)構(gòu)張量標定剖面（a）及油藏單元邊界平面圖（b）Fig.11 Calibrated profile of single well structure tensor (a) and boundary plane map of oil reservoir unit (b) in the strike slip fault zone in Fuman Oilfield

4.5 走滑斷裂破碎帶鉆完井技術(shù)

針對復雜的走滑斷裂破碎帶結(jié)構(gòu)造成的鉆完井技術(shù)難題，在大斜度井+水平井鉆井技術(shù)與分段酸化壓裂改造技術(shù)方面取得重要進展[32-33]。

走滑斷裂帶碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性極強，油氣分布在一系列有間隔的縫洞體中，因此利用水平井、大斜度井鉆穿斷裂破碎帶是提高產(chǎn)量的有效方法（圖12）。為保障鉆探順利進行，創(chuàng)新了精準儲集體標定與水平井軌跡設計調(diào)整技術(shù)，系統(tǒng)開展了碳酸鹽巖水平井精準地質(zhì)導向理論研究、技術(shù)攻關與現(xiàn)場試驗，夯實了地質(zhì)導向基礎，創(chuàng)新了超深層水平井與大斜度井隨鉆精準地質(zhì)導向技術(shù)，推動了走滑斷裂斷控碳酸鹽巖油氣藏的效益勘探開發(fā)。由于斷裂帶碳酸鹽巖儲層非均質(zhì)性強、縫洞連通性差，部分鉆井須經(jīng)過儲層改造才能獲得工業(yè)油氣流。但縫洞系統(tǒng)復雜、埋藏深（>7500m）、溫度高（高達150℃）的地質(zhì)特點，給儲層改造帶來了巨大挑戰(zhàn)。通過不斷攻關，形成了適用的超深層碳酸鹽巖水平井分段酸化壓裂技術(shù)與配套工藝。為高效勘探開發(fā)走滑斷裂斷控油氣藏提供了技術(shù)手段。

圖12 富滿油田典型井綜合柱狀圖（左）與過井地震剖面（右）Fig.12 Comprehensive column (left) and seismic profile cross typical wells (right) in Fuman Oilfield

通過勘探技術(shù)不斷進步，富滿油田的儲層預測吻合率由80%提升至95%以上，新井鉆探成功率從75%提升至95%，高效井比例從28%提升至65%。

5 勘探成效與勘探方向

通過超深層走滑斷裂斷控碳酸鹽巖油氣藏勘探理論創(chuàng)新，首次厘定了70 條大型主干斷裂控制的走滑斷裂斷控油氣系統(tǒng)，實現(xiàn)了勘探領域從古隆起到古斜坡再到古坳陷的拓展，豐富了超深層海相碳酸鹽巖油氣藏勘探新類型，取得了坳陷區(qū)7500m 以深走滑斷裂斷控油氣藏勘探的重大突破，新發(fā)現(xiàn)一個10 億噸級超深層油氣區(qū)。高密度三維地震采集處理技術(shù)、小位移弱走滑斷裂識別技術(shù)、走滑斷裂帶縫洞體儲層識別技術(shù)大幅度提高了走滑斷裂的刻畫精度，發(fā)現(xiàn)大量走滑斷裂斷控圈閉；走滑斷裂帶高效井布井方法技術(shù)、走滑斷裂破碎帶鉆完井技術(shù)極大地提升了開發(fā)效果，高效建成中國首個年產(chǎn)150×104t 的斷控碳酸鹽巖油田富滿油田。

塔里木盆地臺盆區(qū)已證實下寒武統(tǒng)主力烴源巖主要分布在北部坳陷的中部，與走滑斷裂體系配置良好，形成寒武系多期供烴、走滑斷裂垂向運聚、多層段復式聚集的環(huán)阿滿走滑斷裂斷控復式成藏系統(tǒng)。根據(jù)制約油氣成藏的烴源巖分布、斷裂發(fā)育特征與油氣保存條件綜合評價，明確了該區(qū)下步重點勘探方向。環(huán)阿滿走滑斷裂斷控大油氣區(qū)約2×104km2中—上奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖大型走滑斷裂是當前勘探的主攻方向，寒武系—下奧陶統(tǒng)走滑斷裂帶是發(fā)現(xiàn)更深層大油氣田的勘探接替領域，低級別的小型走滑斷裂帶是進一步探索的有利方向。

6 結(jié)論

（1）塔里木盆地中部識別出70 條通源主干走滑斷裂，在阿滿過渡帶主要分布于寒武系—奧陶系碳酸鹽巖中，呈現(xiàn)小位移、弱走滑直立單斷型為主的多種樣式，具有分區(qū)、分級、分層、分類與分段的差異特征。

（2）走滑斷裂破碎帶的結(jié)構(gòu)控制了碳酸鹽巖縫洞體“甜點”儲層的差異分布，其規(guī)模控制了溶蝕作用的發(fā)生部位與儲層發(fā)育程度，縫洞體儲層一般分布在距主斷裂300m 范圍內(nèi)，沿斷裂破碎帶呈斷續(xù)連片發(fā)育特征。

（3）塔里木盆地臺盆區(qū)下寒武統(tǒng)主力烴源巖主要分布在北部坳陷的中部，通過走滑斷裂溝通，在阿滿過渡帶坳陷區(qū)形成了寒武系多期供烴、走滑斷裂垂向運聚、多層段復式聚集的環(huán)阿滿走滑斷裂斷控復式成藏系統(tǒng)。

（4）高密度三維地震采集處理技術(shù)、小位移弱走滑斷裂識別技術(shù)、走滑斷裂破碎帶鉆完井等技術(shù)的進步是超深層走滑斷裂斷控油氣藏高效勘探開發(fā)的技術(shù)保障。