大油气区地质勘探理论及意义.pdf

2 0 1 1 年 1 0 月 石油勘探与开发 PETRoLEUM EXPL0RAT1 0N AND DEVEL0PM ENT Vbl - 38 NO ． 5 51 3 文章编号1 0 0 0 0 7 4 7 2 0 1 1 0 5 ． 0 5 1 3 ． 1 0 大油气区地质勘探理论及意义 赵政璋 ，杜金虎 ，邹才能 2 ，胡素云 2 1 ．中国石油天然气股份有限公 司；2 ．中国石油勘探开发研究院 基金项目中国陆上大油气区成藏理论与勘探技术攻关项目 1 1 3 0 0 2 KT 0 0 3 5 摘要“ 十一五”期间，中国石油提出并形成 了大油气区地质勘探理论，在这一理论指导下取得 了一大批重大发现。 大油气区是指同一大型构造背景上，由相似成藏条件决定、以某一种类型油气藏为主，纵向上相互叠加、横向上复合 连片的大型含油气区，由多个油气藏 田 群或带构成。大型构造背景、良好烃源条件、广泛分布的非均质储集层 3 要素的有机配置是大油气区形成的关键。大油气区主要发育于陆相坳陷、前陆盆地和海相克拉通盆地的大型构造背景 上，含油气面积大、储量规模大；油气藏类型相对单一，多以某一种类型油气藏为主；储集层大面积分布，但以低孔 低渗储集层为主，非均质性强；油气分布不受局部构造控制，无统一油气水界面，油气水性质变化大。根据储集层岩 类将大油气区划分为碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩 3大类，进一步划分为低孔渗碎屑岩岩性型、山前复杂高陡深层构造 型、碳酸盐岩岩溶地层型、碳酸盐岩台缘礁滩型、火山岩地层型等 5 个亚类大油气区，并形成了集地震 、 钻井、测井、 试油于一体 的针对性关键配套技术。 大油气区勘探强调 “ 整体研究、 整体勘探、 整体控制” 3 个整体的勘探思路和 “ 勘 探开发一体化、上产增储一体化”两个一体化勘探评价方法，最大限度地提高勘探开发整体效益。图 7 表 2 参 1 6 关键词岩性地层油气藏；大油气区；成藏机理；地质特征；勘探思路；勘探方法 中图分类号T E 1 2 2 ． 1 文献标识码A Ge o l o g i c a l e x p l o r a t i o n t h e o r y f o r l a r g e o i l a n d g a s pr o v i nc e s a n d i t s s i g n i fic a n c e Zha o Zhe ng z h a n g ， Du J i nh u ， Zo u Ca i n e ng ， Hu S uy u n 1 ． P e t r o C h i n a C o m p a n y L i mi t e d , B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 ． P e t r o C h i n a R e s e a r c h I n s t i t u t e o f P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n＆De v e l o p m e n t ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Abs t r ac t I n t h e pe rio d o f“1 1 Fi v e y e a r Pl a n ” ． Pe t r o Ch i na p r o p os e d a n d d e v e l o pe d t he g e o l o g i c a l e x p l o r a t i o n t h e o r y f o r l a r g e o i l a nd g a s p r o v i n c e s ． u n d e r w h i c h a g r o u p o f ma j o r d i s c o v e ri e s h a v e b e e n a c h i e v e d ． L a r g e o i 1 a n d g a s p r o v i n c e s a r e l a r g e o i l ／ g a s b e a ri n g a r e a s c o n s i s t i n g o f s e v e r a l g r o u p s o r b e l t s o f r e s e r v o i r s o i l ／ g a s fi e l d s u n d e r t h e s a me l a r g e s t r u c t u r a l s e t t i n g ， w h i c h a r e c o n tr o l l e d b y s i mi l a r a c c u mul a t i o n c o nd i t i o ns ，d o mi n a t e d b y a c e r t a i n t y pe o f hy d r o c a r bo n r e s e r vo i r s ，an d o v e r l a i d v e r t i c a l l y a n d c o n ne c t e d h o r i z o nt a l l y ． The c o mb i n a t i o n o f l arg e s t r uc t u r a l s e tti ng ，f a vo r a bl e s o u r c e r o c k，a nd wi d e l y d i s t r i b u t e d h e t e r o g e n e o u s r e s e r v o i r i s e s s e n t i a l f o r f o r ma t i o n of l arg e o i l a n d g a s p r o vi n c e s ．La r g e O i l a nd ga s p r o v i nc e s a r e ma i nl y de ve l o p e d i n l a r g e s t r uc t u r e s s u c h a s c o n t i n e n t a l d e p r e s s i on s ， f o r e l and b a s i n s ， an d ma rin e c r a t o n b a s i n s ， wi t h l arg e o i l ／ g a s - b e a rin g are a an d c o n s i d e r a b l e r e s e rve s ． Oi l a n d g a s p o o l s a r e mo s t l y a s i n g l e t y p e ． R e s e rvo i r s a r e wi d e l y d i s t r i b u t e d ， ma i n ly wi t h l o w p o r o s i t y a n d l o w p e rm e a b i l i ty and h i g h h e t e r o g e n e i ty． Hy d r o c a r b o n d i s t r i b u t i o n i s n o t c o ntro l l e d by l o c a l s t r uc t u r e s a nd the r e i s no un i for m o i l ／ g a s ／ wa t e r c o n tac t b ut v a ryi n g p r o pe r t i e s o f o i l ，g a s a n d wa t e r ．Ba s e d o n t h e r e s e r v o i r l i thol o g y ,l a r g e oi l an d g a s p r o vi n c e s are di v i d e d i n t o 3 t y pe s of c l a s t i c s ，c arbo n a t e s a nd v o l c a n i cs ， wh i c h a r e s u b di v i de d i n t o fi v e s u b t y p e s ， i ． e ． 1 o w p o r o s i ty a n d p e rm e a b i l i ty c l a s t i c ； c o mp l e x ， s t e e p a n d d e e p f o r e l a n d s t r u c t u r a l ； c a r b o n a t e k ars t s t r a t i g r a p h i c ； c a r b o na t e pl a t f o rm marg i n r e e f a l ；a nd vo l c a ni c s t r a t i g r a p h i c ． Mo r e o ve r , k e y t e c h n o l o g i e s i n t e g r a t i n g s e i s mi c s u r v e y , d r i l l i n g ，l o g gi n g a nd f o r ma t i o n t e s t ha ve b e e n d e v e l o pe d ．To ma x i mi z e t h e be ne fit o f e x pl o r a t i o n an d de ve l o p me n t ，t he e x p l o r a t i o n i n l a r g e o i l a nd g a s p r o vi n c e s s t r e s s e s t h e c o nc e p t of“ o v e r a l l s tud y ,o v e r a l l e x p l o r a t i o n a n d o v e r a l l c o n t r o l ” a nd t h e e va l u a t i on me t ho d o f“ i n t e gra t i ng e x p l o r a t i o n a nd de ve l o p me nt ， i n t e g r a t i n g p r od u c t i o n e x pa ns i o n a nd r e s e r v e g r o wt h ” ． Ke y wor ds l i tho - s t r a t i g r a ph i c h y droc a r b o n r e s e r v o i r ；l arg e oi l an d g a s p r o vi n c e ；a c c um u l a t i o n me c ha ni s m；g e o l o g i c a l c h a r a c t e ris t i c s ； e x pl o r a t i o n c o n c e p t ； e x p l o r a t i o n me t ho d 0引言 半个多世纪 以来 ，中国石油在陆相生油、复式油 气聚集带理论指导下 卜 ，先后发现了大庆 、渤海湾等 一 批大型油气 田。截至 “ 十五”末 ，中国石油累计探 明石油地质储量 1 6 1 ． 7 x 1 0 t 、天然气地质储量 3 ． 6 1 0 m 3 ，年产石油 1 ． 0 6 1 0 t 、天然气 3 6 7 1 0 m 3 。 随着勘探程度 的提高 ，低孑 L 低渗 、深层 、碳酸盐 5 1 4 石 油勘探 与开发 油气勘探 V O 1 ． 3 8 N O ． 5 岩 、火山岩等领域近年来逐渐成为重要 的勘探热点地 区，勘探对象地表以山地 、沙漠 、黄土塬为主 ，地下 面临 “ 深度大、储集层薄、物性差 、非均质性强 ”等 难题 ，要实现规模勘探 、效益勘探 ，勘探理论与工程 技术面临诸多挑战。 “ 十一五 ”以来 ，中国石油深化 地质研究 ，创新地质认识 ，强化技术攻关 ，开展科学 探索【 3 ] ，提出并形成 了大油气 区地质勘探理论 ，在指 导油气勘探实践中取得了显著效果。中国石油以大油 气区地质勘探理论认识为指导[ 7 - 1 0 ] ， 以形成的配套勘探 技术为手段 ，按照大油气 区勘探思路与方法 ，不断拓 展勘探领域 ，油气勘探实现了 “ 由油气藏 田 到大油 气区”、“ 由中浅层向深层 ”、“ 由碎屑岩向碳酸盐岩 、 火山岩、 变质岩等多种类型储集层 ”的转变， 获得了 2 0 项战略性突破与发现 ，形成了 1 5个 5 1 0 ～1 0 x 1 0 t 油 当量规模储量 区，油气储量增长进入了新的高峰期 ，为 中国石油原油产量的基本稳定 、 天然气产量的快速增长 作出了重要贡献。 1大油气区概念 大油气 区是指在同一大型构造背景上 ，由相似成 藏条件决定 、以某一种类型油气藏为主 、由多个油气 藏 田 群或带组成 、纵 向上相互叠加 、横 向上复合 连片的大型含油气区[ 1 1 - 1 6 】 。 本文所述的大油气 区，地质单元可以是盆地 内的 一 个层系 ，也可以是一个区带 。一个盆地可以是一个 大油气 区，也可以包括若干不 同类型 的大油气 区。大 油气 区强调 同一构造动力学背景 ，强调构造背景 的单 一 性和成藏条件 包括烃源岩 、储集层 、圈闭和区域 盖层 的相似性 ；强调油气藏类型的主导性 ，以某一 类 构造或岩性 、地层 油气藏为主 ；强调储集层的 规模性与非均质性 ，储集层总体低孔低渗 ，非均质性 强 ，但储集体分布面积大 、规模大 ；强调勘探范围的 广泛性和油气资源的规模性 ，具有 “ 成藏体系大 、含 油气面积大 、储量规模大”的特点 。强调油气勘探思 路的整体性 ， 突出 “ 整体研究、 整体勘探 、 整体控制 ”3 个整体的勘探思路 ；强调勘探技术的针对性 ，针对不 同类 型大油气区， 采用不 同的适用勘探技术 ； 强调 “ 勘 探开发一体化 、上产增储一体化 ”两个一体化的勘探 方法 ，最大限度提高勘探开发整体效益。 2大油气区成藏条件 中国大油气 区类型众多 ，不同类型大油气区成藏 条件不尽相 1 3 - 1 6 ] ，但具有以下共性特征。 2 ． 1大型的构造背景 大型构造背景 ，包括大型古隆起 、大型古斜坡 、 大型凹陷区、大型冲断构造带 、大型台缘带等 。构造 背景不仅控制烃源岩、储集体的发育与分布 ，也控制 区域成藏组合的分布 ，更控制着油气的区域运聚。因 此 ，大型构造背景是决定大油气区形成 的关键要素。 大型古隆起控制长期风化淋滤作用的发生 、发展和岩 溶储集层 的形成 ；大型斜坡控制大型沉积体系和大面 积砂体分布 ；大型凹陷背景控制广覆式优质烃源岩和 大面积多物源砂体的发育 ；大型前陆冲断带控制前渊 凹陷厚层优质烃源岩和大型成排成带的构造 圈闭群 的 形成与分布 ；大型台缘带控制大型礁滩体的发育 ；大 型火 山岩风化壳控制大面积溶蚀孔洞储集层 的发育 。 如四川盆地须家河组沉积时古地形平缓稳定 ，总体为 宽缓斜坡背景 ；塔里木盆地 台盆区寒武系一奥陶系碳 酸盐岩继承性发育塔北 、塔 中、巴楚 、塔东等大型古 隆起，发育的古斜坡与古隆起为大油气区的形成奠定 了良好的地质基础。 2 ． 2 良好的供烃条件 供烃条件包括烃源岩生烃潜力和供烃方式 ，烃源 岩的生烃潜力决定了大油气区的资源规模 ，供烃方式 决定了大油气 区的油气分布范围。大油气区供烃方式 包括 3种 ①源内自生 自储式面状供烃 ，烃源岩与储 集层广覆式分布 ，源储一体 ，油气以面状运移为主 ， 如四川盆地须家河组 ；②源外下生上储式网状供烃 ， 下伏烃源岩广覆式分布 ，上覆大面积储集层垂向叠加 ， 多期网状断裂有效沟通 ，形成网状供烃方式 ，如塔里 木盆地台盆区碳酸盐岩等 ；③源外上生下储式面． 网状 供烃 ，大面积烃源岩位于不同类型储集体之上 ，油气 沿断面或不整合面呈面状或网状供烃 ，如松辽盆地扶 杨油层、鄂尔多斯盆地下古生界风化壳岩溶储集层等 。 良好的生烃潜力和面状或网状供烃方式决定了大油气 区的形成与分布。 2 ． 3 广泛 分布 的非均 质储 集层 非均质储集层包括两种含义 ①储集层以低孑 L 低 渗为主 ，大面积分布 ；②储集层受成岩和后生改造作 用影 响，非均质性强。储集层的非均质性决定 了岩性 或地层圈闭群的形成 ，决定 了油气大面积聚集。如果 储集层物性好 ，均质性强 ，油气运移畅通 ，可以在构 造高部位形成高丰度 的大油气 田，而构造的围斜与 凹 陷部位 圈闭不发育 ，难以形成规模油气聚集。因此 ， 强非均质储集层是形成大油气 区的重要因素 ，如大型 古斜坡河流三角洲砂岩储集层 、大型古隆起风化壳储 2 0 1 1 年 1 0月 赵政 璋 等 大油气 区地质勘探理论及意义 集层 、大型斜坡似层状碳酸盐岩岩溶储集层 、大型火 山岩风化壳储集层等 ，其共同的特点是储集层分布面 积大、低孑 L 低渗 、非均质性强 ，利于形成岩性或地层 圈闭群，进而形成油气规模聚集。 大型构造背景、良好供烃条件、广泛分布的非均 质储集层都是形成大油气 区的重要条件。形成大油气 区 3大地质要素缺一不可，没有大型的构造背景 ，就 不可能有广覆式大面积储盖组合 的形成 ；没有大面积 供烃 ，就缺少大油气区大面积成藏的烃源条件 ；没有 大面积非均质储集层 ，就不可能形成大面积展布的岩 性 、地层圈闭群。因此 ，上述 3大地质要素的有机配 置是形成大油气区的关键 。 3大油气区地质特征 大油气区类型多样 ，地质特征各异 ，但由于成藏 条件的相似性， 大油气区的地质特征可以归为以下几点。 ①大油气 区主要发育于陆相坳 陷盆地 、陆相前陆 盆地 、海相克拉通盆地及陆相断陷盆地洼槽一斜坡 区。 按照构造动力学性质，中国的含油气盆地一般可以分 为 4类 ，即陆相断陷、坳陷、前陆盆地和海相克拉通 盆地。总体看 ，陆相坳陷、前陆盆地和海相克拉通盆 地 3类盆地规模大、结构相对简单 ，具备形成大油气 区的地质条件 ，是形成大油气区的主要盆地类型 。而 断陷盆地一般规模较小 、断裂发育 、构造复杂 ，含油 气 区面积相对较小 ，油气复式聚集 ，主要形成复式油 气聚集带 ，但一些构造相对简单 的断陷盆地和复杂断 陷洼槽斜坡区，也可以形成储量规模相对较大的大油 气区。 ②具有类似的成藏条件。大油气区发育于同一大 型构造背景上 ，具有相同的生储盖组合及运聚模式 ， 储集层类型多样 ，但 以低孔、低渗储集层为主，非均 质性强 。从大油气区储集层岩性看 ，既有常规 的碎屑 岩 、碳酸盐岩储集层 ，也有火山岩等非常规储集层 ， 这类储集层 的共同特点是储集层物性总体较差 ，孔隙 度一般小于 1 0 ％、渗透率多小于 1 1 0 g m ，储集空 间以溶蚀孔、洞、缝为主，非均质性强 。 ③以某一种类型油气藏为主。大油气区由多个油 气藏 田群构成 ，但同一大油气 区多以某一种类型 油气藏为主 ，如鄂尔多斯盆地上古生界大气 区、中生 界大油区均以岩性油气藏为主；塔里木盆地、鄂尔多 斯盆地碳酸盐岩大油气区均以岩溶地层油气藏为主。 ④岩性． 地层大油气 区油气分布不受局部构造控 制 。纵 向上多层系叠置 ，横向上复合连片，油气水分 布复杂 ，无统一的油气水界面I 1 ，温度 、压力、油气 比等 变化 大 。 同一层 段油 气藏 海拔 高 度可 以相 差 1 0 0 0 2 0 0 0 m。在同一油气区内高部位的某一油气藏 含水 ，而在低部位的另一油气藏可能为纯油气聚集。 ⑤油气分布面积大 、储量规模大。含油气面积可 以从数百到数万平方千米 ，储量规模可 以从几亿 吨到 几十亿吨，但总体呈低孔 、低渗 、低丰度、低产 的特 点 ， 优质储集层与断裂控制着油气的富集程度和高产。 如鄂尔多斯盆地苏里格大气区面积超过 4 1 0 k m ，储 量规模 4 1 0 m 以上。 4大油气区类型及成藏特点 笔者根据储集层岩性和油气藏类型 ，将大油气 区 划分为碎屑岩、碳酸盐岩、火 山岩 3大类及低孔渗碎 屑岩岩性大油气区等 5个亚类 见表 1 。 表 1 大油气区类型划分表 2 0 1 1 年 1 0月 赵政 璋 等 大油气 区地质勘探理论及意义 5 2 1 低渗透油气层识别与评价 、以 P D C钻头优选为主的快 速钻井 、低渗透油层改造提高单井产量等 5项关键技 术 ，有力推动 了鄂尔多斯盆地中生界、松辽盆地 白垩 系大油区以及 四川盆地须家河组 、鄂尔多斯盆地上古 生界大气区的建设与发展。 针对复杂山前高陡深层构造大气区 ，通过攻关形 成了山地地震采集处理 、高陡构造建模及叠前深度偏 移处理 、高陡构造安全快速钻井 、超深高温高压复杂 井试油等 4项关键技术 ，推动塔里木库车 、塔西南 以 及准噶尔南缘等前陆冲断带深层实现 了勘探新突破。 针对海相碳酸盐岩大油气区，形成了高精度三维 地震采集处理 、礁滩与缝洞型储集层识别与预测、深 层优快钻井与气体钻井 、大型酸压改造等 4项关键技 术 ，有力推动 了四川 、塔里木 、鄂尔多斯盆地碳酸盐 岩勘探进程。 针对火 山岩岩性地层 大油气区 ，形成 了 “ 四步 法 ”有效储集层预测 、优快钻井及欠平衡钻井 、火山 岩储集层评价与油气层识别 、 火 山岩压裂增产改造等 4 项关键技术 ，松辽 、准噶尔 、三塘湖等盆地火山岩勘 探获得了长足发展。 6 结论 提出了大油气 区的概念与 内涵 。指 出大油气 区是 指同一大型构造背景上 ，由相似成藏条件决定 、以某 一 种类型油气藏为主 ，纵 向上相互叠加 、横向上复合 连片的大型含油气区 ，由多个油气藏 田 群或带构 成。提出 “ 大型单一的构造背景 、良好 的烃源条件 、 广泛分布的非均质储集层 ”3要素有机配置是大油气 区形成的关键。 明确 了大油气 区地质特征 。提出大油气区主要发 育于陆相坳陷 、前陆盆地和海相克拉通盆地的大型构 造背景上 ，具有含油气面积大、储量规模大的特点 ； 油气藏类型相对单一 ，多以某一种类型油气藏为主 ， 由多个油气藏 田 群构成 ；储集层大面积分布 ，但 以低孑 L 低渗储集层为主 ， 非均质性强 ；油气分布不受局 部构造控制 ，无统一油气水界面，油气水性质变化大。 按照储集层岩类将大油气区划分为碎屑岩 、碳酸 盐岩 、火山岩 3大类 ，进一步划分为低孑 L 渗碎屑岩岩 性型、山前复杂高陡深层构造型 、碳 酸盐岩岩溶地层 型、碳酸盐岩台缘礁滩型、火山岩地层型等 5种类型 大油气区。形成 了先进适用的地震 、钻井 、测井 、试 油等关键配套技术 。 突破了传统 的勘探思路与勘探方法。传统勘探遵 循 “ 定 凹选带 ”的勘探思路 ，复式油气聚集带勘探遵 循二级构造带 “ 整体研究、分类勘探 、分带控制 ”的 勘探程序。大油气区勘探强调 “ 整体研究 、整体勘探 、 整体控制 ”3 个整体的勘探思路和 “ 勘探开发一体化 、 上产增储一体化 ”两个一体化勘探方法 ，最大限度提 高勘探开发整体效益。 有效指导了大油气区勘探实践。 “ 十一五”期间 ， 中国石油以大油气区勘探地质理论为指导 ，推进中国 石油油气勘探进入大油气区勘探开发新阶段 ，取得了 2 0 项战略性突破 ， 形成了 1 5个储量规模 5 1 0 ～1 0 1 0 t 大油气区， 新增油气地质储量 5 4 1 0 t ，累计建成石油 5 2 2 石油勘探 与开发 油气勘探 V _o 1 ． 3 8 N o ． 5 产能约 6 5 O O x 1 0 4 t 、天然气产能 6 0 0 x 1 0 m3 ，取得 了 巨大的经济和社会效益 。 大油气 区地质勘探理论是集油气成藏、勘探思路 、 勘探方法与勘探技术于一体的地质勘探理论体系。该 理论的提 出与形成 ，发展了源控论 、复式油气聚集带 等理论 ，丰富了石油地质理论 ，明确了大油气区成藏 条件与地质特征 ，突出强调了在大油气区评价过程 中， 紧紧抓住 “ 大型构造背景 、大面积的供烃条件 、广泛 分布的非均质储集层 ”3大要素及有机配置这一关键 ， 使大油气区的评价更有针对性 ，有效推动了油气勘探 由局部圈闭或 区带 向大油气区发展 ，对未来油气勘探 具有重要指导意义。 致谢 “ 十一五 ”的勘探 成果是中国石油勘探 系 统的集体成果 ，得益于各级领导的大力支持。大油气 区地质勘探理论的提 出与形成得到了有关专家的悉心 指导与帮助。在此一并表示感谢 参考文献 [ 1 ] 陈景达．渤海湾盆地的复式油气聚集带以辽河西部、廊 固和东濮 三个 凹陷为例[ J 】 ． 石油大学学报自然科学版， 1 9 8 8 ， 1 8 3 1 - 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