中国海相超深层油气地质条件、成藏演化及有利勘探方向

通过对中国海相超深层油气区域构造背景、石油地质条件分析及典型地区(古)油气藏解剖,研究海相超深层油气成藏演化过程及富集主控因素。中国海相超深层油气主要分布在四川、塔里木和鄂尔多斯3大克拉通盆地,界定其埋藏深度大于6 000 m,赋存层系为前寒武系及下古生界为主的古老海相层系。中国海相超深层烃源岩发育受全球超大陆聚、散旋回为背景的克拉通裂陷及克拉通坳陷控制,在四川盆地发育层系最多、塔里木盆地其次、鄂尔多斯盆发育规模有待进一步证实;储集层以碳酸盐岩为主,储集性能受早期高能滩体、后期叠加溶蚀及断裂作用共同控制;区域盖层包括膏盐岩、泥页岩与致密碳酸盐岩3大类。中国海相超深层普遍经历了两期油藏、古油藏裂解成气(或部分裂解)、裂解气(或高过成熟油气)晚期定型等演化阶段,油气富集受静态和动态地质要素耦合控制,主力生烃中心、高能相带叠加岩溶规模储集层、巨厚膏盐岩或泥页岩盖层、稳定保持圈闭条件是超深层油气富集关键因素。海相超深层具有克拉通内裂陷周缘、克拉通内坳陷周缘和克拉通边缘3个有利勘探方向。图11表1参42     

南襄盆地襄枣坳陷深层海相古生界含油气前景初探

南襄盆地襄枣坳陷主要为受襄樊—广济断裂控制的南断北超的中新生代箕状坳陷,但中新生界经多年勘探未获突破.通过"造山带北侧油气资源战略选区"课题的调查研究,发现襄枣坳陷周缘及深部分布大片未变质的海相古生界.其中,下寒武统底部含磷泥页岩是潜在的优质烃源岩;下古生界白云岩及内部岩溶侵蚀面形成较好储集空间;下古生界含膏白云岩是潜在的盖层,具备形成油气的基本地质条件,但热演化程度偏高.襄枣坳陷深部海相古生界油气是值得深入探索的新层系和新领域.      

中国海相层系油气基本特点与潜力

中国境内古生代和中生代的大陆边缘沉积、地台盖层大多已褶皱成山,因而海相叠合残留盆地的油气地质条件的特殊性就成为中国石油天然气地质的一大特色。在地质历史发展过程中,具有最佳的源岩、储层、盖层发育条件,同世界主要油气富集带的其他盆地一样,具有良好的早期资源物质基础与成藏条件。中国海相碳酸盐岩层系形成时间早、地层时代老,勘探目的层埋藏深,尤其是经过多期的构造运动的叠加改造,油气成藏规律复杂,造就了中国海相碳酸盐岩层系油气勘探的特殊性。近期勘探成果表明,中国海相层系具备发育大中型油气田的物质基础,在适宜的条件下仍可形成大规模的油气聚集。构造差异性演化使海相盆地含油气性及油气产出规模等方面,存在明显差异。四川盆地、鄂尔多斯盆地海相以气为主,塔里木盆地油气兼有。主要大中型油气田的勘探主要应聚焦在海相层系发育的塔里木盆地、四川盆地及周缘、鄂尔多斯盆地。     

中国海相超深层碳酸盐岩油气成藏特点及勘探领域

进入中国海相盆地超深层碳酸盐岩地层中寻找油气是中国未来油气勘探的趋势之一。近年来,在塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地深层、超深层的油气勘探中,相继取得了重要进展。通过对塔里木盆地塔河油田、塔中北坡深层、四川盆地元坝气田等典型超深层碳酸盐岩油气藏基本特征的分析,认为海相超深层油气成藏主要有4个基本控制因素:(1)不同生物组合、岩性的优质烃源岩在低地温背景下,具有干酪根、古油藏、分散可溶有机质等多元生烃机制,提供了丰富烃源;(2)构造、层序、岩相、流体与时间等因素,联合控制了不同类型优质储层的发育与分布,其中断裂活动、白云岩化和热流体活动对超深层优质储层的形成尤为关键;(3)相对稳定构造背景下,不同岩性的区域盖层、局部盖层和直接盖层的多级封盖有利于油气的封盖与保存;(4)不整合面、断裂和输导层与古隆起、古斜坡背景下各类圈闭的有效组合,决定了油气运聚、成藏的方式和效率。中国海相超深层碳酸盐岩资源潜力巨大,资源类型有油有气,以气为主。塔里木盆地超深层碳酸盐岩主要分布于几大隆起高部位之外的倾没端、斜坡区、凹陷区的寒武系—奥陶系中。四川盆地超深层碳酸盐岩主要分布于除川中地区外的海相下组合和川西、川东北前陆区的海相上组合中。鄂尔多斯盆地天环向斜和冲断带前缘的奥陶系是超深层碳酸盐岩现实的勘探领域。     

南塔吉克盆地油气地质特征

对南塔吉克盆地的地层、沉积、构造和石油地质特征等进行了综合研究。该盆地的烃源岩为古近系、白垩系和侏罗系的滨浅海相与湖相泥岩、页岩和灰岩,有多套含油气层系,主要含油储集层为古近系的滨浅海相碳酸盐岩和砂岩,主要含气储集层为白垩系与上侏罗统滨浅海相碳酸盐岩和砂岩,上侏罗统膏盐岩为气藏的区域性盖层,白垩系和古近系的泥膏岩和泥灰岩为区域性和局部油气盖层,油气主要运移期和聚集期发生在晚白垩世与早上新世,油气圈闭和油气田(藏)主要有构造型、构造-地层复合型和地层型等3种。     

东西伯利亚地台碳酸盐岩成藏条件对我国油气勘探的启示

东西伯利亚地台里菲纪（1 650～800 Ma）和文德纪（670～590 Ma）碳酸盐岩大油气田形成的有利条件为：里菲纪坳拉谷演化阶段形成暗色泥页岩优质烃源岩,克拉通盆地长期发育的古隆起是油气富集的主要区带,稳定分布的膏盐岩盖层是古油藏保存的关键,构造背景上的地层岩性油气藏是主要成藏类型。 对比我国四川、塔里木及鄂尔多斯盆地,均具有碳酸盐岩储层非均质性强、变化快的共性特征,差异性包括我国叠合盆地下组合泥页岩烃源岩生烃指标变化大、中-新生界沉积厚度大及下组合埋藏深度大等。我国碳酸盐岩油气勘探要系统评价震旦系、寒武系暗色泥页岩烃源岩条件以及多期改造作用叠合盆地的盖层条件,突出构造背景上的地层岩性油气藏勘探。 近期勘探要立足大盆地,寻找构造大背景,主攻构造岩性复合大区带。 以四川、塔里木和鄂尔多斯盆地为重点,持续开展大型古隆起复式油气聚集带勘探,加大区域不整合面、古隆起斜坡带、大型地层剥蚀尖灭带、台缘带礁滩体及与蒸发岩共生的台内颗粒滩地层岩性油气藏勘探。     

中国海相深层油气富集机理与勘探开发：研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题

海相深层油气是国际上普遍关注的重大领域。经过长期的勘探实践,尽管中国的石油公司在四川和塔里木盆地海相深层-超深层碳酸盐岩油气勘探中取得了重大突破,在四川盆地及周缘海相深层页岩气勘探上也取得了重要进展,但仍然存在许多科学与技术问题需要继续攻关解决。文中对中国海相深层油气富集机理与勘探开发研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题进行了系统分析,提出应该从国家资源战略需求出发,立足于上扬子、塔里木和华北三大克拉通盆地原型-改造作用分析进行相关研究：1）针对海相深层碳酸盐岩油气和深层页岩气富集与流动机理、深层复杂构造成像与多类型储层预测原理、高温高压深层钻完井工程与控制原理等关键科学问题,开展多学科交叉融合和技术集成研究;2）在油气成藏与流动开采机理研究方面,加强成盆-成岩-成储-成烃-成藏的全要素和从地质-人文时间尺度的全过程动态分析,构建海相深层常规-非常规油气有序成藏模式和烃类流动模式,为油气资源潜力评价和有利区带预测奠定基础;3）针对海相深层油气勘探所面临的低信噪比、低分辨率、低成像精度及低保真度等主要地球物理问题,应该从深层复杂构造成像与复杂储集层预测两个方面,加强宽频地震采集、复杂储集层岩石物理建模、高精度叠前保幅成像、复杂储集层综合评价等技术的攻关;4）针对海相深层层系多、非均质性强和高温高压等特点,重点解决与超深井提速和井筒完整性等相关的突出工程技术问题。     

鄂尔多斯盆地海相烃源岩系发育特征与勘探新领域

鄂尔多斯盆地油气勘探已进入储量发现高峰期,围绕延长组烃源岩的石油资源和来自上古生界煤系地层的天然气资源基本探明。随着盆地油气勘探的深入,急需寻找新的油气勘探接替领域。研究认为,古老海相烃源岩发育2套：即中上奥陶统海相碳酸盐岩烃源岩系和中上元古界海相碎屑岩烃源岩系。中上奥陶统海相烃源岩在不同海域有不同的特征。中奥陶统海相烃源岩发育于盆地东部华北海台内盐坳周边,以泥灰岩为主,单层厚度薄,但层系多,有机质丰度差-中等,高成熟度,有规模生烃潜力,对奥陶系盐下自源气藏有重要贡献。上奥陶统海相烃源岩主要发育于盆地西部和南部“L”型秦祁海槽斜坡相带,以泥页岩、泥灰岩为主,有机质丰度中等,累计厚度大,在天环凹陷上达到高-过成熟生气阶段,分布范围有限,在盆地西缘逆冲带上盘处于成熟生油阶段,生烃潜力较大。而中上元古界海相泥岩烃源岩系在邻区为有效烃源岩,以泥板岩为主,厚度大,有机质丰度中等,高过成熟度。在盆地本部甘陕裂陷槽新钻井中也有部分揭示。围绕2套海相烃源岩系分布的奥陶系海相碳酸盐岩和中上元古界深层海相层系是未来天然气勘探的2个新领域,其中5个有利勘探区带天然气勘探潜力大,有望形成天然气勘探接替区带。     

孟加拉盆地油气分布特征及主控因素

孟加拉盆地是发育在印度次大陆东北角比较典型的残留洋盆地,其经历了裂陷期、裂后期和前渊期。在残留洋盆地形成阶段发育了最重要的生储盖组合,主要烃源岩是渐新统Jenam组和中新统Bhuban组页岩;主要储集层是中新统Surma群Bhuban组和Boka Bil组陆架到潮控三角洲砂岩;盖层主要为中新统—上新统的海相页岩,分布广泛;圈闭类型以背斜为主。孟加拉盆地以天然气为主,绝大部分气田平面上分布在Surma坳陷、Tangail凸起、Hatia坳陷和东部褶皱带。天然气富集层位主要位于中新统Bhuban组和Boka Bil组。气田的分布与残留洋盆地的形成密切相关,盆地演化控制了含气层系的发育,盆地结构控制了天然气的平面分布。今后勘探的重点为盆地东部Surma坳陷及周缘、Hatia坳陷和东部褶皱带,处于压力过渡带的Surma群砂岩储层应是油气勘探的重点层系。通过对孟加拉盆地演化、石油地质条件和油气分布特征以及天然气成藏规律和主控因素的研究,可为残留洋盆地油气勘探提供借鉴和参考。     

四川盆地西部坳陷中段二叠系栖霞组油气地质条件及勘探潜力

近年来,四川盆地西部坳陷北段双鱼石构造、南段平落坝构造二叠系栖霞组勘探取得重大突破,而西部坳陷中段栖霞组勘探尚未突破。为了加快栖霞组超深层海相油气勘探节奏,基于西部坳陷中段周边大量野外露头剖面,结合区内及邻区部分地震和钻井资料以及前人研究成果,系统梳理了栖霞组油气地质条件,综合分析西部坳陷中段的勘探潜力。结果表明,研究区栖霞组具有与西部坳陷北段和南段相同的沉积背景,具备台缘优势相带,具有形成优质储层的条件;同时,该区栖霞组通源断裂发育,能有效沟通寒武系筇竹寺组生烃中心,上覆二叠系致密灰岩和泥页岩以及三叠系膏岩层可作为良好盖层,源—储—盖组合较好,具有形成规模性油气藏的条件。      

中国古老小克拉通台内裂陷特征及石油地质意义

台内碳酸盐岩是继台缘礁滩后值得关注的潜在勘探领域。基于露头、岩心、薄片观察及单井、地震、测试分析等资料,解剖四川盆地德阳-安岳晚震旦世-早寒武世台内裂陷石油地质特征及成因,类比塔里木盆地南华纪、鄂尔多斯盆地长城纪台内裂陷。结果表明：罗迪尼亚泛大陆裂解为德阳-安岳台内裂陷的发育提供了区域地质背景,张性或走滑断裂、差异沉降作用是台内裂陷形成的关键;德阳-安岳台内裂陷经历了灯二段侵蚀发育期-灯四段裂陷发育期-麦地坪组-沧浪铺组裂陷鼎盛-充填期-龙王庙组缓坡台地发育期的演化过程,其控制了筇竹寺组、麦地坪组两套烃源岩和灯四段、龙王庙组两套储集层的发育;烃源岩和储集层的空间配置构成"侧生侧储"和"下生上储"两类成藏组合;塔里木盆地南华纪、鄂尔多斯盆地长城纪台内裂陷与德阳-安岳台内裂陷具相似的地质特征,勘探潜力值得期待。上述认识使勘探领域由台缘拓展到台内,对中国古老小克拉通台地海相碳酸盐岩油气勘探具指导意义。     

塔里木盆地海相油气成藏研究进展

近年来塔里木盆地超深层海相油气勘探取得了丰硕成果,顺北奥陶系、塔中寒武系、塔河深层等油气新发现,为塔里木盆地海相油气成藏研究提供了丰富的基础资料。塔里木盆地海相油气主要分布于台盆区,油气藏类型多样,原油物性变化大,显示出成藏的复杂性。通过对大量的实际样品分析和模拟实验及大量的地质、地球化学综合分析,结合构造演化、层序地层学、沉积相与沉积环境等研究成果,在烃源岩分布及其演化、油气地球化学特征、海相油气藏分布特征等方面取得了显著进展。一是明确了塔里木台盆区海相油气主要来源于强还原环境下形成的下寒武统-中下奥陶统烃源岩,特别是台盆区下寒武统玉尔吐斯组,并明确了超深层海相油藏后生改造主要有TSR、热裂解2种类型,提出了相应的判识指标;二是在建立玉尔吐斯组缓坡型优质烃源岩沉积发育模式的基础上,通过井震标定、正演模拟和区域测线地震相解释、三维区属性分析与地震反演,预测了玉尔吐斯组烃源岩的展布,并明确其演化特征:燕山期以来长期低地温背景下的"高压生烃演化抑制模式"延缓了顺托果勒低隆寒武系烃源岩热演化,顺托果勒地区仍具晚期高成熟液态烃形成条件;三是通过台盆区油气成藏特征对比,明确了奥陶系油气分布特征,进一步明确在台盆区寻找以下寒武统玉尔吐斯组原地烃源岩与燕山期以来晚期活动走滑断裂相匹配的、以晚期供烃为主的轻质油藏-天然气藏,是塔里木台盆区超深层碳酸盐岩领域油气勘探的重要方向。      

塔里木盆地震旦系—寒武系万米超深层天然气成藏条件与有利区带优选

塔里木盆地超深层碳酸盐岩具有良好的油气勘探潜力,明确震旦系-寒武系万米超深层碳酸盐岩油气成藏条件及有利勘探区带分布规律对于开展塔里木盆地超深层油气勘探具有重要指导意义。塔里木盆地南华系-寒武系烃源岩发育,分布面积广;储层以礁滩相白云岩为主,中寒武统大面积发育的膏盐湖-膏/泥（云）坪沉积有利于油气保存及聚集,空间上构成多种有利的油气成藏生-储-盖组合。综合烃源岩、储层、有利盖层的分布规律,优选塔中隆起北斜坡与温宿凸起周缘的寒武系盐下台内滩、轮南低凸起-满加尔凹陷西部盐下礁后滩、轮南低凸起-古城低凸起台缘带及塔北隆起-满加尔凹陷西部-塔中隆起中寒武统盐间滩相储层分布区是塔里木盆地寒武系超深层有利勘探区带,其中埋深小于10 km的有利勘探面积达9.7×10⁴km²;塔北隆起南斜坡与塔中隆起北斜坡的台内滩储层分布区为震旦系超深层有利勘探区带,其中埋深小于10 km的有利勘探面积达3.1×10⁴km²。研究认识对于开展塔里木盆地震旦系-寒武系超深层天然气勘探具有重要理论和现实意义。     

Further Recognition of Petroleum Exploration Potential of Marine Carbonates in Western Tarim Basin

A series of significant discoveries in marine carbonate rocks show great petroleum exploration potential in the Tarim Basin. However, the oil and gas fields discovered in the carbonate rocks are mainly distributed around the Manjiaer Sag in the eastern Tarim Basin. Some explorations occurred and no oil or gas field was discovered around the Awati Sag in the western Tarim Basin. Information from wells and outcrops reveals that there are excellent oil and gas source rock conditions around the Awati Sag. Transformed reef-shoal reservoirs could be formed in the Ordovician carbonate rocks with paleo-geographic background and hydrothermal conditions. Therefore, it is necessary to make a systematical study and overall evaluation of the potential of the periphery of the Awati Sag in terms of source rock evolution, resource potential, high-grade reservoir formation and distribution, and main factors controlling hydrocarbon migration and accumulation.     

塔里木盆地台盆区走滑断裂控储控藏作用及勘探潜力

塔里木盆地台盆区下古生界碳酸盐岩油气资源十分丰富。早期研究认为碳酸盐岩油气受控于礁滩体与风化壳岩溶储层，油藏呈准层状大面积分布，但近期的评价和开发实践发现油气富集与断裂带密切相关。立足新采集的三维地震等资料，阐明了台盆区的走滑断裂具有构造样式多样性、纵横结构分段性、形成演化多期性与继承性等特点，构建了走滑断裂带油气复式成藏地质模型。最新钻探发现，受走滑断裂控制，大型碳酸盐岩缝洞体呈线状、带状和羽状集中分布于走滑断层1.5 km范围内的破碎带上，且走滑断裂规模越大，缝洞体越发育。生产动态数据剖析与成藏分析表明，走滑断裂带上分布着90%以上的高效井，在大型走滑断裂及其分支断裂的顶端、走滑断裂张扭部位油气更为富集。在塔里木盆地台盆区超深层海相碳酸盐岩的油气勘探开发中，形成的"聚焦断裂带、突出富集段，横向扩边、纵向拓层"勘探开发一体化思路是推动油气藏效益开发的关键。     

塔里木盆地台盆区走滑断裂控储控藏作用及勘探潜力

塔里木盆地台盆区下古生界碳酸盐岩油气资源十分丰富。早期研究认为碳酸盐岩油气受控于礁滩体与风化壳岩溶储层,油藏呈准层状大面积分布,但近期的评价和开发实践发现油气富集与断裂带密切相关。立足新采集的三维地震等资料,阐明了台盆区的走滑断裂具有构造样式多样性、纵横结构分段性、形成演化多期性与继承性等特点,构建了走滑断裂带油气复式成藏地质模型。最新钻探发现,受走滑断裂控制,大型碳酸盐岩缝洞体呈线状、带状和羽状集中分布于走滑断层1.5 km范围内的破碎带上,且走滑断裂规模越大,缝洞体越发育。生产动态数据剖析与成藏分析表明,走滑断裂带上分布着90%以上的高效井,在大型走滑断裂及其分支断裂的顶端、走滑断裂张扭部位油气更为富集。在塔里木盆地台盆区超深层海相碳酸盐岩的油气勘探开发中,形成的"聚焦断裂带、突出富集段,横向扩边、纵向拓层"勘探开发一体化思路是推动油气藏效益开发的关键。     

塔里木盆地顺北超深断溶体油藏特征与启示

近年来,塔里木盆地顺托果勒低隆起发现了10亿吨级的新类型油藏——顺北超深断溶体油藏。通过深化顺北地区油气成藏地质条件认识,突破了构造低部位岩溶储层欠发育的限制,提出走滑断裂带构造破裂作用为主的叠加后期埋藏流体改造也可形成规模储层。走滑断裂带多期活动对储层改造、圈闭形成和油气运聚具有重要的控制作用,建立了顺北超深断溶体油气藏“寒武纪多期供烃、深埋断溶成储、原地垂向输导、晚期成藏为主、走滑断裂控富”成藏模式,初步提出了顺北断溶体油藏富集的主控因素。顺北超深断溶体油藏作为一种新类型油藏,丰富了海相碳酸盐岩油气成藏理论,展现了超深层海相碳酸盐岩巨大的勘探潜力,是盆地未来油气增储的重点领域。     

四川叠合盆地海相碳酸盐岩油气分布特征及其构造主控因素

为了研究四川叠合盆地海相碳酸盐岩油气藏的分布规律和主控因素,预测勘探接替区,从盆地区域构造角度,分析油气沿（或在）拉张槽、古隆起和盆山结构区的分布特征,探讨拉张槽、古隆起和盆山结构对海相油气成藏和分布的控制作用,并据此探讨四川叠合盆地深层-超深层海相油气的勘探前景和有利地区。研究发现,拉张槽控制油气成藏的基础条件,即烃源岩、储集岩和优质源-储组合的发育,为油气成藏打下了坚实的物质基础;古隆起是油气运聚的指向地区,控制古油藏和古气藏的形成与演化,奠定了油气成藏的主要聚集区,属于油气藏的建造过程;盆山结构则进一步改变盆地内的构造格局,再分配和调整古油气藏,形成现今油气藏,属于改造过程。拉张槽是油气早期富集最根本的控制因素,古隆起是油气运聚的指向地区,盆山结构是油气晚期散失最主要的控制因素,从基础到建造再到改造的一系列过程相辅相成,共同控制了四川叠合盆地海相碳酸盐岩油气的分布。在此基础上,推测川西中北段深层-超深层是未来四川叠合盆地海相碳酸盐岩油气勘探最主要的有利地区,具备形成大型气田的基本条件,可能是原生气藏和次生气藏共存的天然气富集区,理由为：①具有以下寒武统优质烃源岩为主的多源供烃系统;②具有多时代优质储集层的叠合层系;③具有以断裂（及不整合面）和优质储层构成的立体输导网络;④具有致密碳酸盐岩、泥质岩和膏盐等构成的多级封盖系统。