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D OI 1 0 . 3 9 6 9 I / j . i s s n. 1 6 7 2 7 7 0 3 . 2 0 1 0 . 0 2 . 0 0 1 富油气凹陷的二次勘探水 赵贤正 卢学军 王权 1 , 2 1 中国石油华北油田公司,河北省任丘市 0 6 2 5 5 2 ;2中国地质大学 北京 ,北京 1 0 0 0 8 3 摘要“ 二次勘探”是针对富油气凹陷提出的一种新的勘探思路和方法,其实质是对富油气凹陷待发现资源分布 规律的再认识,核心是整体认识、整体评价和整体部署。富油气凹陷丰富的待发现油气资源,不同区带、领域间油气勘 探的不均衡性奠定了实施 “ 二次勘探”的基础;油气成藏理论与认识的发展为 “ 二次勘探”提供了理论指导;高精度三 维地震重新采集与连片处理等勘探技术的快速发展与广泛应用,为 “ 二次勘探”提供了强有力的技术支持。 关键词富油气凹陷;二次勘探;地质条件;成藏理论;勘探技术 中图分类号TE l 1 2 . 3 文献标识码A 1 二次勘探的提出 含油气盆地的勘探基本上都要走过从探索到突破 再到发展的过程, 在历经数年、 十数年或数十年的大规 模勘探和储量高峰增长之后 ,几乎所有含油气盆地都 会步入勘探发现的艰难时期 ,其特征是勘探发现难度 越来越大、 发现储量规模越来越小, 勘探空间也似乎越 来越窄。进入 2 1 世纪 ,我国很多含油气盆地 ,特别是 东部渤海湾盆地就处于这样的勘探时期。成熟的勘探 区、 高勘探程度的盆地如何有效开展勘探工作、 不断获 得新发现是摆在勘探家面前的一个重大问题。冀东南 堡凹陷的成功勘探实践具有重要的借鉴意义和启示。南 堡凹陷,一个总面积不足 2 0 0 0 k m 、陆上勘探面积仅 5 7 0 k m 的小凹陷,在历经前期 3 0余年的勘探开发之 后 , 通过实施二次三维地震 , 依靠精细勘探工作 , 在滩 海发现了南堡大油田。中国石油在渤海湾盆地各探区 全面推广高精度二次三维地震采集和大面积连片处理 解释 ,大力推进岩性地层油藏勘探 ,近几年在华北油 田、 辽河油田和大港油田不断取得新发现, 保持了勘探 的 良性接替和储量稳定增长。笔者结合 目前华北探区 的勘探实践 , 提出为推动成熟探区的勘探工作, 应该对 富油气凹陷展开新一轮的勘探工程 ,即富油气凹陷二 次勘探。 2 二次勘探的内涵 首先 , 二次勘探主要是以富油气凹陷为勘探对象。 关于富油气凹陷的界定 , 不同学者曾有不同的论述和 标准 , 如袁选俊 、 谯汉生等将资源丰度大于2 01 0 t / k m 、资源规模在 3 X 1 0 s t 以上的凹陷称为 “ 富油气 凹陷” ⋯; 赵文智则认为富油气凹陷应是沉积盆地 中那 种烃源岩质量好、规模大、 热演化程度与生烃量和聚 集量都位居前列的一类含油气凹陷[ 2 】 。根据统计 ,在 历经前期多年的勘探之后 , 富油气凹陷多已取得较重 大的发现 ,资源转化率较高 ,然而相对其他油气资源 原本就不高 的凹陷而言 ,其待发现油气资源依然丰 富,并且近年的实践证实 ,同样的工作投入在富油气 凹陷更易取得成果。因此 ,富油气 凹陷是实施二次勘 探的主要对象。 基金项 目 中国石油天然气股份有 限公 司重大科技攻 关项 目 0 6 0 1 0 5 4 。 第一作者简介 赵 贤正 ,男 ,博士 ,教授级高级工程师 ,现任 中国石 油华北油 田公 司副总经理 ,主要从事油气勘探综合研究 、煤层 气勘 探开发及管理工作。 收稿 日期 2 0 1 0 -0 2 1 0 1 N o 2 2 0 1 0 C h in a P e t ro re u m E p l 0 ra t l 。 n ’’ - - I \ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 是将富油气凹陷假定为新凹陷,但 由于已拥有丰富的 地质资料, 大部分领域已经获得突破 , 故此要在以往工 作的基础上, 重新进行认识、 评价和部署 , 要求是以凹 陷整体为单元、 以所有地质体为对象、 瞄准各种可能成 藏的 目标而展开 , 强调工作的整体性, 实施全面推进和 整体发现战略。 第四, 二次勘探强调全盆地、 多层系、 多领域的全 方位勘探。 以渤海湾盆地为例, 其早期的勘探工作主要 集中在斜坡带和正向构造带的中浅层 ,发现了大批构 造和古潜山油气藏 , 并形成 “ 复式油气聚集”等油气成 藏理论。进入 2 1 世纪 ,勘探领域不断拓展,岩性地层 油气藏、低位潜 山及潜 山内幕油气藏等领域的勘探相 继取得重大突破和规模发现 ,洼槽区早 已不是勘探的 禁区,而一系列的岩性地层油气藏富集特征和规律的 认识也在不断丰富和发展着我 国的陆相成油理论 。因 此, 二次勘探在平面区域 、 纵向层系和油气藏类型等方 面不应再设立禁区, 要实施全盆地、 多层系、 多领域的 全方位勘探。 第五, 二次勘探应坚持精细勘探的工作做法。 冀东 油田在南堡凹陷油气勘探实践过程中提出了 “ 精细勘 探”的概念E3 , 4 】 ,即精细实施二次三维地震勘探、精细 开展区域地质研究、 精细开展油田地质研究、 精细选择 钻探井方式 、 精细测井解释技术攻关、 精细组织和现场 管理。 依靠这套做法,冀东油田在面积仅有 5 7 0 k m 的 陆地老探区实现 了新增储量的大幅度增长 。在二次勘 探过程中,这套精细勘探的工作做法无疑也必须采纳 和坚持。只有精细 , 才能最大限度深化成熟区的勘探 , 不断挖掘其资源潜 力; 只有精细 , 才能提高新区带、新 领域勘探的效率 ,实现大的发现。 总之 , 二次勘探是在新的勘探形势下, 针对富油 气凹陷, 依托全新的地震资料平台, 在更新的油气成 藏理论和勘探技术 的指导与支持下开展 的又一轮次 工作更加 系统 、 领域更加广 阔、 目标更加丰富的系统 勘探工程 。“ 二次 ”是相对于各凹陷前期已经实施过 勘探工作而得名 ,但它不是前期以正 向二级构造带 构造油藏为主要对象的油气勘探工作的简单延续和 重复,而是将已有的成果作为佐证或新工作成果来 指导和部署新的勘探工作;它不受以往勘探结果的 束缚, 要以新探区作假设从 “ 零” 开始进行系统和全 面的部署。 二次勘探秉承精细勘探的工作做法, 但并 不局限于精细勘探 , 其层面更高、 含义更广 、 前景更 广 。 3 二次勘探的地质条件 富油气 凹陷因油气资源丰富而得名 。相关地质资 料评价显示, 其油气资源总量大 、 资源丰度高 , 已往的 勘探工作已在这些 凹陷内发现了较多的地质储量。例 如在渤海湾盆地 , 胜利油田的东营 凹陷、 辽河油田的西 部凹陷都是专家公认的典型富油气凹陷,其石油资源 量都超过 2 0 X 1 0 t ,资源丰度在 6 0l O ff / k m 以上 , 已探明石油地质储量均超过 1 0 X 1 0 t 。虽然它们的资 源探明率都已超过了6 0 % ,但其剩余石油资源量仍有 数亿吨 , 现今每年的储量发现都以千万吨计 , 足见待发 现资源的丰富。 另外, 随着勘探工作的深入 , 对沉积盆地和含油气 凹陷的资源状况的认识也在变化。一方面对富油气凹 陷内优质烃源岩的高效生烃和资源贡献更加明确 ;另 一 方面 , 随着钻井向洼槽区推进 , 往往会在深层证实或 发现优质的和新的烃源岩 ,从而富油气凹陷的资源量 有不断增加的态势。 最典型的如南堡 凹陷, 原来评价认 为石油资源量仅 4 ~7 X 1 0 。 t , 现今依据最新资料评 价 ,其石油资源量预计超过 2 0 X 1 0 t 。 以上两点充分说 明,富油气凹陷待发现油气资源 丰富,具备深化勘探、实现新发现和大发现的物质基 础。 3 . 2 大量未充分认识和勘探的领域s目 标 含油气 凹陷早期的勘探工作一般都是围绕正向构 造展开。如渤海湾盆地,在 2 0 0 0 年以前,油气勘探工 作主要是以正向二级构造带和斜坡区为重点目标区带, 针对构造和古潜山类型油气藏展开,在取得一系列重 大发现的同时 ,对这些区带和领域的勘探与研究认识 都已达到较高程度。 但从凹陷整体来看, 不同区带和不 同领域间存在着明显的不均衡,相对于正 向二级构造 带和以断块为代表的构造油气藏及古地貌潜山的高勘 探程度,各凹陷的洼槽区和岩性地层等非构造油气藏 领域勘探程度明显偏低 ,从而为二次勘探留下了广阔 的勘探领域和勘探空间。 以冀中坳陷的饶阳凹陷为例。统计早期的勘探发 现 从构造带类型上讲, 已探明的石油地质储量主要分 布在任丘潜 山构造带、 大王庄构造带、 留楚构造带等正 向二级构造带, 而在马西洼槽、 留西洼槽等负向构造区 3 N o 2 2 0 1 0 C h in a P e t r o le u m E p l o ra t I。 n 、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 探明储量较少; 就油气藏类型而言, 已发现的储量主要 为潜山油藏与构造油藏 , 岩性油藏发现的很少, 储量仅 占 1 2 %。在潜山油藏中,地貌潜 山山头类型的油藏最 多, 储量也最多; 而在潜山内幕所发现的油藏较少,储 量仅及前者的十分之一。 首先 ,岩性地层油藏领域勘探前景广 阔。研究证 实 , 以渤海湾盆地为代表的陆相沉积盆地 , 其古地貌对 沉积格局具有明显的控制作用 古高地、 古凸起提供沉 积物源并对水系起到分割和阻挡作用; 古山口、 古侵蚀 沟谷 、古河道决定物源的搬运通道和沉积区域 ; 古断 层、古斜坡和坡折带决定着沉积物卸载场所f 5 】 。从而在 不同构造区带形成了不同的沉积体系 在凹陷陡坡带, 通常是多物源、 小水系,易形成冲积扇、 扇三角洲、 近 岸水下扇沉积体系; 在斜坡带 , 物源供给充分 , 沉积体 系多样 , 主要发育大型曲流河三角洲、 辫状河三角洲、 湖泊滩坝和河流沉积; 在洼槽带, 则以浅一较深湖环境 下的湖底扇、各种三角洲前缘的滑塌浊积扇发育为特 征 。 构造背景与沉积体系有机配置, 不同类型的沉积砂 体分布于背斜和断鼻等构造翼部、 同生 断层下降盘、 洼槽带、 正向构造之间的鞍部及负向构造区, 多发生砂 体侧向尖灭或超覆减薄 ,利于形成众多的岩性地层圈 闭。 这些岩性地层圈闭由于处于或邻近主力生油洼槽, 具有近油源、 油气供给充分、 油藏形成时间早和保存条 件好等成藏优势 ,可多种模式成藏『 7 ] ,并往往可以形 成油气规模富集。 胜利油 田在济阳坳陷、 华北油田在冀 中坳陷和二连盆地都有很好的成功例证。 其次, 洼槽区已成为新阶段发展勘探的重要战场。 在早期勘探过程中,凹陷的洼槽区都被认为是生排烃 区, 油气由洼槽向外运移 , 其本身由于处于高势能区且 储层条件不佳, 于油气聚集成藏不利。 加之由于深度偏 大 , 地震成像欠佳 , 钻探难度大、 成本高,以往的勘探 一 般都很少涉及。 但近几年, 随着勘探技术的进步, 更 由于岩性地层油藏领域勘探的突破 ,对洼槽区的地质 认识有 了本质的转变。洼槽区被认为具有岩性固闭形 成时间早 、 期次多, 油气近距离运移和早期充注 , 保存 条件好等得天独厚的、利于岩性油气藏形成的地质条 件【6 ] 。因此,这一面积占到 凹陷近一半左右、以往勘探 几乎是空 白的洼槽区,为新阶段实施二次勘探提供 了 较为广阔的空 间。 另外,火山岩等特殊类型油气藏为发展勘探带来 了新的希望。如松辽盆地北部徐家围子深层大型火山 岩气藏的发现 , 冀中坳陷在砾岩体、 泥灰岩等领域的勘 一 r中国石油勘探 2 o l o年第2 期4 探发现【 8 】 。 这些都展示出富油气凹陷内还有很多值得探 索并有望不断带来新发现的勘探领域。 当然 , 在二次勘探中, 不能理解为富油气凹陷的所 有领域、 区带和层系都能发现油气藏, 而把油气勘探研 究工作简单化。 二次勘探强调勘探观念的转变, 要突破 正向二级构造带的束缚 ,积极转向洼槽区、负向构造 带、构造 带 翼部 、砂岩尖灭带和地层超覆尖灭带 , 努力拓展勘探视野与勘探研究范围。 4 二次勘探的理论依据 近年来, 中国的油气勘探不断取得重要突破, 特别 是在老探区、岩性地层油气藏等非常规油气藏勘探领 域取得了一系列重要发现 ,发现了一批新型的油气藏 和规模储量区带。 由此 , 原有的一些传统油气聚集规律 和分布模式受到 了冲击,一些新的油气藏形成模式得 以建立, 也提出了一些新的地质认识和理论, 包括富油凹 陷油气分布的 “ 互补性” [ 、富油气凹陷 “ 满凹含油” 【 、 洼槽区优势性成藏[ 6 等。 这些认识和理论对在老探区和 富油气凹陷实施二次勘探工程具有重要的指导意义。 富油凹陷油气分布的 “ 互补性” ,是指在富油凹陷 内, 构造油气藏和岩性地层油气藏在油气资源分配、 油 气空间分布上具有 “ 互补性” 。一方面,凹陷内油气资 源不均衡地存在于构造油气藏和岩性地层油气藏之内, 在构造油藏领域赋存程度高,则岩性地层油气藏领域 赋存程度低,油气资源总量守恒; 另一方面,不同的构 造单元、 不同的构造带, 以及构造带的不同部位、 不同 的勘探层系, 发育不同的油气藏类型。 在构造发育的凹 陷,构造油气藏发育 ; 在构造不发育的凹陷, 岩性地层 油气藏居于主导地位。 在构造运动剧烈的二级构造带, 一 般以构造油气藏为主; 在构造活动较弱的斜坡带和洼 槽带, 以岩性地层油气藏为主; 而在构造活动介于强弱 之间的构造带或地区,则往往是岩性地层油气藏与构 造油气藏并存。 总体上, 富油凹陷内构造油气藏与岩性 地层油气藏在空间分布上往往 “ 叠加连片” 。 富油气凹陷 “ 满 凹含油” , 是指富油气凹陷内烃源 岩生烃总量大, 可保证各类砂体聚油成藏; 有效烃源岩 面积大, 为各类砂体与烃源岩提供最大接触机会 , 有利 于油气运聚成藏;湖盆振荡变化使砂 、 泥岩频繁间互 , 为各类岩性一地层圈闭形成创造条件。 由此 , 富油气凹 陷内含油范围往往超出二级构造带, 在斜坡区与凹陷深 部位都有油气成藏和分布 , 呈现整个凹陷都含油的局 面。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 洼槽区优势性成藏,是指洼槽区稳定的水体环境 多形成分选好 、 物性佳的水下沉积砂体, 其往往被围限 在泥质岩之内构成有利的岩性 圈闭, 具有 “ 两高一广” 的成藏优势性 。 即洼槽区烃源岩最先生烃 , 油气可优先 进入区内砂岩体, 岩性圈闭成藏几率高; 洼槽区油气近 距离运移、聚集,运聚效率高 ; 洼槽区保存条件好,成 藏范围广。 上述认识和理论的提出,改变了以往的传统勘探 理念 ,指导油气勘探跳出正向二级构造带实施全 凹陷 立体勘探, 极大地拓展 了勘探空间。 当然 , 在二次勘探 过程中, 对盆地基本石油地质条件、 成藏条件 、 油气富 集分布规律等方面的研究工作仍需要持续深入开展和 创新,如此才能不断推动勘探的发展。 5 二次勘探的技术支持 渤海湾盆地 已经历了一轮大规模的油气勘探过程 , 特别在富油气凹陷内的正向二级构造带和油气开发区, 已经实施了连续多年的三维地震勘探,形成了相当规 模的三维地震覆盖面积, 获得了大量的三维地震资料。 但这些早期的三维地震资料存在两个方面的问题 一 是限于以往的勘探对象和技术水平 ,资料的品质参差 不一 , 多数存在资料信噪比和分辨率低等问题; 二是 由 于不同年度分块采集和不同的流程处理,缺乏统一的 部署和质量控制标准, 加之处理方法变化较大, 造成成 果解释困难 。 近年来, 面临新的油气勘探形势与技术需求, 针对 制约三维地震勘探的 “ 瓶颈”问题 , 通过不断加强地震 采集技术的科学攻关 ,相继形成了针对精细勘探 目标 的观测系统设计技术【加 】 、 多方法动态精细的表层结构调 查技术、 点设计追踪岩性的变井深激发技术、 基于保护 高频成分的接收技术、 随机干扰的监控和压制技术、 网 格化采集资料品质定性或定量分析技术。 同时 , 为了适 应富油气凹陷整体研究、 评价与勘探的需要, 开展了大 面积三维地震资料连片精细处理技术的攻关研究。在 连片拼接处理上 , 形成了全区坐标系统的统一定义、 面 元均一化处理, 以及连片处理中的振幅、 相位、 频率一 致性和时差校正处理等关键技术。在复杂断块地震资 料高精度成像处理上, 采用了V S P 速度约束和KI D MO 处理、 多次迭代剩余静校正与精细速度分析、 共散射点 偏移成像处理等技术手段,地震资料的分辨率和信噪 比有 了明显的提高。为了快速准确识别和落实岩性 圈 闭, 形成了以串联反褶积 、 分频处理、 三维叠后随机噪 声衰减 3 D R NA一渐进式去噪处理、偏移后提高 分辨率处理等为主的三维精细 目标处理技术。 依托新的地震勘探技术,渤海湾盆地富油气凹陷 已部分开展 了整体三维地震二次采集和大面积连片处 理工作 , 由此为新一轮的研究评价奠定了资料基础 , 使 油气勘探走上了数字勘探的新台阶,并在油气勘探生 产 中发挥了决定性作用。冀东的南堡凹陷就是最成功 的范例。 在南堡凹陷, 通过二次三维地震采集和大面积 三维地震资料连片精细处理,已经形成了覆盖整个凹 陷的2 4 0 0 k m 的高品质三维地震数据体。 在此基础上, 开展精细的构造研究、砂体识别与岩性地层圈闭的落 实评价 图2 E“ 】 ,油气勘探取得重大突破。 5 . 2目标识剐与评价技术 自 1 9 8 6 年刘宝瑶教授把层序地层学从 G S G P计划 带到国内, 在中国地质学家的努力下口 , 陆相层序地层学 理论与分析技术发展迅速。我 国众多学者通过系统研 究伸展背景下的断陷湖盆、坳陷湖盆和河流相层序地 层, 提出了不同凹陷与区带类型的陆相层序地层模式_】 , 有效地提高了地层对比、砂体几何形态和展布规律的 描述精度, 储集砂体的预测成功率也有了明显的提高。 在油气勘探实践中,由于层序地层分析技术的广泛应 用 , 一方面能更客观地恢复原始沉积面貌 , 避免了见地 震反射轴尖灭和变化就 “ 开断层”的解释方法和习惯 , 略去 了原本不存在的断层;另一方面也较好地再现了 地层横向上的岩性变化, 改变了以往“ 粗对粗、 细对细” 的岩性地层对比方案 ,有利于砂体的识别、对比和追 踪, 能够客观反映砂体的空间展布。目前, 层序地层学 技术已成为岩性地层油藏勘探研究的关键技术之一[ 1 4 ] 。 通过开展层序地层分析 , 建立研究区的等时地层格架 , 有效地解决了以往钻井与地震层序划分不统一的问题 , 有利于沉积体系与沉积砂体的精细研究【 l 5 】 , 也更便于主 要勘探层系的优选 。 与此同时 , 地震储层预测技术的广泛应用, 从根本 上解决了砂岩、 砾岩、 碳酸盐岩等储集体空间变化、 尖 灭点等难以把握和确定的关键问题, 实现了从感性 或 定性 认识到定量研究的飞跃, 可以很好地反映储集体 在三维甚至四维空间的展布特征 ,从而成为研究凹陷 不同层系沉积砂体分布与局部岩性地层圈闭落实的重 要方法与途径。 5 N o 2 2 0 1 0 C h in a P e t r o le L r n E p I 。 ra t l o n ’ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 了有效的研究手段与方法 。 5 . 3 快速钻井配套技术 近年来 , 钻井技术也有了长足的发展 , 为新阶段的 勘探工作提供了保障。 一 方面 ,运用井眼轨迹控制技术、地质导 向仪器 L WD技术等, 精细优化生产参数和方式 , 针对较厚的 底水油藏 , 实施水平井钻探,可有效提高油气产量 ; 而 针对 目的层段多、 单层油层较薄的区块 , 实施多目标定 向井, 可发现更多的油气层。目前 , 多目标定向井和水 平井技术已成为渤海湾地区各油田勘探开发的常规实 用技术。 另一方面,欠平衡钻井油气层保护技术也得到了 广泛的推广和应用。 根据地层特征优化井深结构、 优选 钻头和钻井液性能 ,应用欠平衡钻井技术 ,可提高钻 速,并最大限度地减少对油气层的伤害。 5 . 4 油气罄快速评价技术 针对碳酸盐岩与火山岩孔、 洞、 缝型储层 , 利用成 像测井、 核磁测井等技术 , 有效识别储层岩性和进行储 层评价,为特殊类型油藏的勘探与发现提供了技术支 撑。 而通过 电缆测井及MDT取样 , 可实现对储层性质 的快速评价和对油气水层的准确识别,继而大大加快 了勘探节奏。 如在冀东南堡油田的6 7 口钻遇油层井中, 2 1 口井进行了MDTN 试 、 4 3 个层泵出证实为油层 , 大 大缩短了油层评价周期 ,提高了勘探效率 。 6意义 二次勘探是在成熟探区深化勘探工作过程 中提出 的一种新的勘探思路和方法 , 是新历史时期、 新勘探形 势下的一项战略性系统工程。 它是以富油凹陷为对象 , 以凹陷整体或主体大面积高精度二次三维地震采集 、 连片处理资料精细解释搭建的立体构造和层序地层格 架为平台, 以新的油气成藏地质理论为指导 , 以新的油 气勘探技术为保障, 开展的新一轮次面向全凹陷、 多层 系、 多领域的全方位勘探。 二次勘探的核心是整体性工 作原则、 全方位勘探思想和精细勘探做法 , 亦即整体认 识 、 整体评价和整体部署, 关键是要不断创新思路、 变 换视角、 创新方法、 更新手段, 目标是发现新的规模整 装油气储量,提高凹陷的资源转化率。 “ 二次勘探”应作为新时期、新形势下的一项系统 勘探工程 , 在具备条件的富油气 凹陷全面展开。 相信随 着二次勘探工作的深入 , 会不断有更多、 更大的油气勘 探发现。 参考文献 【 1 】袁选俊,谯汉生. 渤海湾盆地富油气凹陷隐蔽油气藏勘探 【 J 】 . 石油与天然气地质,2 0 0 2 , 2 3 2 1 3 0 ~1 3 3 . 【 2 】赵文智,邹才能,汪泽成,等. 富油气凹陷 “ 满凹含油”论 内涵与意义[ J ] . 石油勘探与开发,2 0 0 4 , 3 1 2 5 ~1 3 . 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