吐哈探区油气勘探始于20世纪50年代,大规模的油气勘探工作开始于20世纪80年代,相继在吐哈、三塘湖、银额等盆地取得了丰硕的勘探成果,实现了吐哈盆地侏罗系煤系油气、二叠系—三叠系超深稠油和三塘湖盆地古生界火山岩系油气、致密油气等领域的重大突破,落实了吐哈盆地台北凹陷、三塘湖盆地马朗凹陷等富油凹陷,累计提交探明油气地质储量当量8.20×108 t,取得了良好的经济效益和社会效益。经过30多年勘探实践,对煤成烃、超深稠油油藏、火山岩油藏、低压油藏、致密油气藏等地质认识不断深化,明确了其油气成藏地质理论、油气藏控藏要素,形成了不同类型油气藏勘探的配套关键技术。吐哈探区各盆地处于低—中勘探程度阶段,剩余勘探潜力大,为保障吐哈油田持续稳产,下一步要精细勘探煤系油气,扩展勘探二叠系和三叠系,加大北部山前带勘探力度;围绕三塘湖盆地,在精细勘探碎屑岩油藏的同时,评价非常规油藏的甜点段和甜点区,着力勘探古生界油气藏;银额盆地的勘探重点仍在天草、查干等凹陷,落实有利勘探区块。
春光油田是一个多层系含油、多油藏类型、稀油稠油共存的复式油气聚集区。为明确春光油田的油藏特征和成藏模式,系统开展了成藏要素和典型油藏分析。双凹陷供烃、多套储盖组合、多类型储集砂体、复式输导体系是春光油田多层系含油、立体成藏的必要条件,地层超覆线、剥蚀线和砂体尖灭线附近是油气有利聚集区。含膏盐区域性盖层、高孔渗储集物性是春光油田沙湾组稀油高产的关键因素,生物降解作用是白垩系原油稠化的主要原因,稀油和稠油分布主要受保存条件控制。进一步明确春光油田的油气成藏模式为：双凹供烃、两期充注、复式输导、立体成藏、降解稠化,并指出了春光油田的增储领域,对准噶尔盆地西部隆起及周缘油气勘探具有一定的启示和借鉴意义。
以《中国石油地质志》编撰为契机,在系统梳理准噶尔盆地石油地质理论、勘探领域及勘探成果的基础上,通过准噶尔盆地勘探历程回顾和钻井、地震、储量等历史数据分析,将准噶尔盆地勘探历程划分为南缘地面地质调查与钻探（1954年以前）、克拉玛依油田发现和扩展（1955—1977年）、东部油气田勘探战略展开（1978—1989年）、腹部沙漠油气田快速突破（1990—2002年）和盆地富烃凹陷规模发展（2003年至今）5个阶段。以油气勘探各阶段重大勘探成果和里程碑式的勘探事件为依据,系统总结了各个阶段的勘探启示以及对勘探产生重要影响的油气成藏模式：逆掩断裂带构造含油模式、源外沿梁断控阶状成藏模式、源内自生自储型火山岩成藏模式、凹陷区源上扇控大面积成藏模式和南缘上、中、下3套成藏组合模式,期望对以后勘探工作具有启迪意义。
为明确鄂尔多斯盆地合水地区延长组长2油层低阻成因,利用扫描电镜、铸体薄片、压汞实验、图像粒度、图像孔隙和水质等分析资料进行研究。结果表明,合水地区油层低阻成因主要为地层水矿化度高、孔隙结构复杂及束缚水含量较高。由于大气降水带入了上覆地层风化剥蚀形成的离子,导致地层水矿化度增高;大气降水携带CO2进入储集层,与长石发生反应,生成高岭石,高岭石矿物的不饱和电性吸附阳离子,使阳离子交换量变大,导致其附加导电性增强;蒙皂石析出层间水从介质中吸取K +,Al 3+等金属离子,致使晶体结构重排,发生类质同象替代,导致储集层电阻率降低。针对研究区油层特征,提出了利用电阻率与厚度交会图识别低阻油层,确定各因素在低阻油层中的上、下限值,建立了长2低阻油层识别图版,其识别结果与试油结果符合率在80%以上。
关于准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组原油类型,历来有2种观点,一种观点认为属于致密油,另一种观点认为属于页岩油。参照《致密油地质评价方法》和《页岩油地质评价方法》这2个国家标准,厘定了吉木萨尔凹陷芦草沟组原油的归属。研究表明,依据源储关系和单层厚度统计数据,认为吉木萨尔凹陷芦草沟组原油为页岩油。依据页岩油的赋存条件、源储关系和富集模式,将吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油划分为夹层富集型页岩油。从烃源岩地球化学参数、储集层岩性和物性、油藏参数、裂缝发育情况和脆性特征几个方面,对比了国内外典型页岩油特征。结果表明,吉木萨尔凹陷芦草沟组页岩油为低—中成熟度页岩油,烃源岩在早期就开始大量生排烃;储集层孔隙度相对较高,但渗透率明显偏低;油藏含油饱和度较高,但原油密度大,黏度高,气油比低,流动性差;储集层天然裂缝不发育,岩石力学脆性较差。
含油气系统地质理论是油气勘探战略选区的基础, 随非常规石油地质理论的发展, 自身也亟需丰富发展, 以更好地指导油气勘探。在综述含油气系统理论沿革和分析其发展趋势的基础上, 对准噶尔盆地玛湖大油区的发现史进行了研究。结果表明, 玛湖大油区的发现, 是含油气系统理论发展的缩影。玛湖大油区具备源储耦合成藏的基本条件, 发育了有序分布的全类型油气藏, 为全油气系统理论的确立提供了实证。以玛湖凹陷为例, 全油气系统的勘探可实现4个方面的拓展：由源外向源内拓展, 由常规向非常规拓展, 由浅层向深层拓展, 由单一圈闭向连续地质体拓展。
针对川南昭通国家级页岩气示范区太阳区块浅层页岩气藏埋藏浅、地层能量低和返排率高的特点,准确掌握浅层页岩气水平井试气返排规律,制定针对性的试气制度,对提高单井采收率具有重要意义。为此,借鉴邻区中深层页岩气水平井试气返排规律,结合研究区已试气井排采规律,根据气液两相渗流理论和应力敏感分析方法将研究区水平井试气过程划分为6个阶段,总结出每个阶段的试气返排规律,并制定相应的排采制度。结果表明：以日产气量、日产水量和井口压力作为评价标准,选择最优焖井时间、油嘴直径和调整油嘴时机,可大大降低应力敏感带来的储集层伤害,充分释放单井产能,达到准确求取试气产能、提高单井采收率的目的,同时也为投产初期配产提供依据。在此基础上,建立了2套针对研究区浅层页岩气水平井试气返排标准图版,用以指导现场生产,取得了较好的应用效果。
依据大量地质和地球物理资料,从构造形变的角度出发,采用井震结合、层面追踪及三维建模的方法,对塔河油田海西运动早期岩溶地貌的形成过程进行研究。结果发现,塔河油田古生界可分为2个形变构造层,一个是寒武系—奥陶系形变构造层,呈平缓背斜构造;另一个为石炭系—二叠系形变构造层,呈褶皱链式构造披覆于奥陶系之上。印模法不适用于塔河油田岩溶地貌的恢复,基于现今奥陶系顶面构造形态,建立构造等效圆弧曲线方程,依据不同构造阶段挤压形变压缩率,采用等弧长积分法,有效去除了岩溶期后的构造形变量,恢复了岩溶期地貌形态。海西运动早期,塔河油田奥陶系岩溶地貌北高南低,西倾东翘,其构造幅度为现今构造幅度的70%,具继承性演化特征,2个高耸带状峰丘高地与其间低缓箕状河丘谷地以及南部平坦开阔岩溶湖,共同构成了一个完整、独立的岩溶系统。
准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组致密白云岩储集层物性差,非均质性强,甜点储集层与围岩波阻抗差异较小,常规反演方法预测储集层难度较大。因此,首先从岩石物理分析出发,分析致密储集层测井响应特征,寻找反演特征参数。然后分别开展叠前和叠后地震反演预测页岩油甜点,根据与钻井岩心的吻合率,优选出最适合的地震预测方法,形成一套综合的页岩油甜点地震预测方法。结果表明,利用密度与纵波速度交会图坐标旋转结果,可以识别芦草沟组上甜点一类储集层,横波阻抗与纵波阻抗交会图坐标旋转结果可以将芦草沟组下甜点一类储集层和二类储集层与三类储集层和非储集层区分开;核磁孔隙度对甜点识别效果最佳,孔隙度4%是识别下限;对比叠后均方根振幅属性、叠后吸收衰减属性、叠前AVO属性和叠前同步反演的甜点预测结果与试油资料的吻合率,发现叠前同步反演在研究区甜点预测方面更有优势,并划分出3类储集层。
克拉2气田是中国探明储量最大的整装超高压干气气藏,2010年以来该气田因地质原因,先后有7口井出水,使气田长期稳产面临极大风险,深化气田的水侵规律认识,确定其水侵模式,显得尤为重要。对克拉2气田水侵总体特征进行分析,确定西南部、北部、中部和东部4个不同水侵模式区域。针对不同区域的见水井,分别对井旁断裂发育程度、高渗条带与隔夹层匹配关系和距边底水距离进行分析,明确水侵主控因素;通过断层封堵性评价、动态追踪试井和套后饱和度时间推移对比,确定主要来水方向;结合生产动态特征和地质模型历史拟合,落实见水井的水侵模式,将单井水侵模式划分为底水纵窜横侵型、边水横侵型和底水上侵型3种类型。通过数值模拟,对未见水井进行水侵模式预判,并针对不同的水侵特点,提出具体防水治水开发对策,以保障克拉2气田持续高效开发。
长期以来,对吐哈盆地台北凹陷二叠系梧桐沟组沉积体系的认识存在分歧,其中古地貌未能准确确定是关键问题所在。基于印模法和高分辨率层序地层学,确定了基准面旋回的转换界面,利用残余地层厚度和古水深校正恢复了台北凹陷二叠纪梧桐沟组沉积期古地貌。研究表明,梧桐沟组一段沉积期顶部发育的深灰色泥岩可以作为标志性的最大湖泛面和古地貌恢复的上标志层;梧桐沟组一段沉积期古地貌具有低凸—沟槽相间的特征,可进一步划分为两大凹槽和多个次级沟槽发育区,梧桐沟组二段和梧桐沟组三段沉积充填后,古地貌变得较缓;继承性的古凸起和同沉积断层共同控制扇体的发育,隆中沟控制古水流方向及砂体展布,台北凹陷南部的同沉积断层七深断层和火深断层加剧了隆起与洼陷的坡折程度,构造脊限制了扇体向前推进的距离;低凸—沟槽相间控制扇体的展布;砂体主要沿着古沟槽向前推进,并充填沟槽。梧桐沟组沉积期,研究区总体上呈由早期坡陡水深断陷转向晚期坡缓水浅拗陷的古地貌和沉积演化特征。
水平井段内多簇压裂技术能增加页岩储集层压裂裂缝复杂程度,提高簇间动用率,是有效改造页岩储集层的核心技术。对北美页岩气区块和中国四川盆地南部页岩气区块水平井段内多簇压裂技术的应用现状进行分析,并结合技术原理提出了几点认识：段内多簇压裂应与井间距合理匹配,并配套采用暂堵转向技术和限流射孔技术,增大射孔簇簇效率,促进裂缝均匀扩展,提高段内多簇压裂改造效果;北美页岩气区块采用段内多簇压裂技术增产,实现了页岩储集层高效开采,川南页岩气区块水平井段内多簇压裂技术起步较晚,目前在300~400 m井间距下主要开展了段内为6~8簇压裂现场试验;为了降低压裂成本、提高作业时效,长段多簇压裂将是实现效益开发的一个重要发展方向;但随着段内簇数不断增加,射孔技术、暂堵转向技术、射孔簇数与施工参数合理匹配等方面面临新挑战,亟需进一步研究,从而形成适合不同地区地质工程特征的段内多簇压裂技术。
借鉴于水平井体积压裂的理念,中国石油各大油田实施了直井重复体积压裂改造现场试验。老区直井地应力场较为复杂,且无法大规模运用微地震等监测技术评价压裂效果。基于试井数据、返排数据和生产数据,建立了压裂效果评价方法。评价模型考虑了地层真实非线性渗流,并用非线性因子与绝对渗透率的乘积表示地层的视渗透率,将储集层改造区域划分为不同复杂程度的次级裂缝区域,分析了次级裂缝区域分区在双对数曲线上的差异。算例敏感性分析可得出主裂缝缝长对生产阶段的后期影响较小,试井所得的主裂缝缝长可作为基本参数用于生产阶段拟合。以长庆油田老区直井为例,认为过早的关井测压会使测试结果不准确;老区直井重复体积压裂改造存在见水的风险;在返排和生产阶段,重复体积压裂改造效果逐渐变差,尤其核心区域变差的幅度更大,在生产阶段（150~246 d）,核心区域渗透率仅为返排阶段的13.3%,其改造区域面积仅为返排阶段的30.0%.
秋里塔格构造带位于库车坳陷中部,受南天山造山作用的影响,发育一系列冲断构造,具明显的分层变形特征。依据地面露头和地震资料,秋里塔格构造带以古近系库姆格列木群及新近系吉迪克组膏盐岩为中心,可划分为盐上构造层、膏盐岩构造层和盐下构造层;受挤压作用,膏盐岩差异流动,在地表形成多排线性褶皱带,盐上构造层则发育逆冲推覆及反冲构造,而盐下构造层的变形特征主要受控于挤压应力和古生代古隆起,具有明显的分段性。中秋—东秋段位于新和—牙哈古隆起北坡,盐下构造层发育与克深构造带相似的冲断构造,可形成幅度高、规模较大的断背斜圈闭,油气勘探潜力大;佳木—西秋段位于温宿和西秋古生代古隆起之上,盐下构造层不发育冲断构造,盐下圈闭以低幅度断背斜和断块为主,规模不大,勘探潜力相对较小。
基岩油气藏多分布在盆缘山前带,其形成与山前带隆升和断裂活动息息相关,具有差异成藏的特点。通过系统梳理阿尔金山山前带基岩油气成藏要素,结合国内外基岩油气勘探情况,总结了阿尔金山山前带基岩气藏差异富集规律。研究结果表明,阿尔金山山前带基岩油气成藏具有4大主控因素,一是存在多个侏罗系局部生烃中心,控制了阿尔金山山前带基岩气藏分布和丰度;二是阿尔金山山前带具有“隆起区、斜坡区、坳陷区”三大构造台阶,靠近生烃凹陷斜坡区的基岩圈闭油气优先充注、保存完整,对成藏有利;三是阿尔金山山前带优质基岩储集层分布影响了基岩气藏的局部富集,其分布受基岩岩性、风化淋滤强度等多因素控制;四是受多期构造运动控制,阿尔金山山前带断裂形成期次、活动性各有不同,起着控制基岩圈闭形成和油气差异成藏的重要作用。烃源岩分布差异、储集层发育差异、构造格局差异和断层活动性差异等多重因素共同控制了阿尔金山山前带基岩气藏的差异富集。
准噶尔盆地滴南凸起烃源岩条件优越,古生界发育石炭系滴水泉组、松喀尔苏组和二叠系平地泉组3套优质烃源岩,具有良好的供烃能力。通过成藏条件、地震储集层预测及地质综合分析认为,二叠系梧桐沟组作为石炭系顶部不整合面之上的第一套沉积岩储盖组合,以海西运动末期断裂及石炭系顶部不整合面为输导体系,以上部100多米厚高位体系域泥岩为区域盖层,可近源运移形成较大规模油气藏。在凸起西段发育水进体系域砂体,为建设性三角洲沉积,具有叠合连片成藏特征;在凸起斜坡区及凹陷区发育低位体系域砂体,砂体平面规模大,厚度大,但物性较差,坡积体或冲积扇扇中等物性较好的沉积体可形成低孔、低渗、低丰度块状油气藏。目前,梧桐沟组已发现气藏依然有扩边潜力,在斜坡区及凹陷区仍有可能发现新气藏。
准噶尔盆地东部侏罗系多发育陆相河道砂体,砂体厚度小且横向连续性差,具有“一砂一藏”的特征,油水关系复杂,油气预测难度大,单一的地球物理信息难以准确确定河道砂体的分布特征和孔隙流体性质。为此,提出采用XGBoost算法从叠后地震剖面、叠后纵波阻抗和叠前纵横波速度比3种地震数据体中提取含油河道砂体的特征,以有效描述这类河道砂体含油性的空间展布特征,降低了利用常规单一地震属性对含不同流体砂岩储集层预测的多解性。通过模型测试证明了该方法在识别陆相河道砂体的含油气性方面的可行性,并在实际应用中取得了较好的效果。
通过页岩样品的等温吸附实验,计算了延长组页岩的吸附气含量,通过建立公式和测井综合解释计算了延长组页岩的游离气含量和溶解气含量,结果表明延长石油探区延长组页岩总含气量为2.25~5.08 m 3/t,其中吸附气含量为1.75~4.21 m 3/t,游离气含量为0.20~0.60 m 3/t,溶解气含量为0.05~0.52 m 3/t.通过不同赋存状态页岩气与多个地质因素的相关性分析,认为吸附气含量主要受控于温度、压力、总有机碳含量和含水饱和度,游离气含量主要受控于孔隙度和含气饱和度,溶解气含量主要受控于残余油含量、温度、压力、天然气相对密度和原油相对密度。建立了延长石油探区不同赋存状态页岩气总含气量综合预测模型,用现场解吸法获得的总含气量的实测值进行检验,证实页岩总含气量综合预测模型可靠性较高。
顺北油气田是典型的断控型油气田,储集层的形成和演化与断裂活动关系密切,储集系统的基本构成和规模不受水-岩作用影响,与溶蚀缝洞型油气藏存在本质区别。因此,针对溶蚀缝洞型油气藏形成的地质储量估算方法,难以满足断控型油气藏的地质储量评估和油气勘探决策。针对顺北油气田断控型油气藏的独特性,通过对水平层状各项异性介质的绕射、低频、弱信号提取,提升高陡走滑断裂带的立体成像效果,形成了一套针对断控型油气藏描述、储量评估及资源优选评价的技术序列。基于上述断控型油气藏地质储量估算方法,开展了顺北油气田18条主干断裂带的地质储量评估工作,落实地质资源量17.00×108 t油当量,并已建成年产能100×104 t。此外,基于顺北油气田整体石油地质条件和勘探领域评价,提出顺北油气田整体成藏,主干断裂带之外勘探领域丰富,资源潜力巨大,指明了油气勘探方向和远景接替领域,为顺北油气田中长期发展奠定了基础。
吐哈盆地北部山前带地质结构复杂,地震资料品质差,油气勘探难度大。为寻求油气勘探新突破,利用地质、地震和钻井资料,对北部山前带构造样式进行重新梳理,通过构造物理模拟实验校正构造解释,建立更合理和准确的构造模型,系统分析该地区构造变形机理及变形规律。研究成果表明,北部山前带发育侏罗系煤层和二叠系泥岩双滑脱层,形成了以叠瓦状构造为主的逆冲推覆构造,垂向上为“入”字型冲断层、突起构造、叠瓦扇构造;滑脱层下面是堆垛状双重构造或叠瓦状双重构造;平面上受2组断层控制,呈南北成排、东西成段分布,由北向南依次为冲断带、逆掩带、逆掩带外缘构造带。研究区中东段推覆体下盘断背斜、断块构造群发育,形态完整,利于油气保存,是侏罗系油气勘探的有利区;逆掩带外缘构造带形态较为完整,是下侏罗统及之下层系油气勘探的潜力区。
