塔里木盆地于1950年正式开启了油气勘探历史。根据勘探重点区域、勘探指导思想、地质认识、勘探对象、技术手段和勘探成果的发展变化,将70年来的勘探历程划分为4个阶段:1950—1983年,盆地边缘山前带“五上五下”艰难探索;1984—1996年,突破台盆区,“六上”塔里木,台盆区碎屑岩勘探取得规模发现;1997—2005年,坚持“四个并举”,强化技术攻关,库车山前勘探取得重大突破;2006年至今,锁定三大阵地战,库车前陆盐下冲断带和台盆区缝洞型碳酸盐岩两大超深层领域全面突破。塔里木盆地在中国最快、最早进入超深层勘探阶段,对其超深层油气富集规律认识和勘探经验进行了总结。受冷盆环境、有效烃源岩发育于盆地早期等因素的控制,超深层仍然可以大规模发育有效储集层,形成连片的大型油气富集带,是值得着重探索的重要领域。在塔里木盆地超深层勘探实践中,持续开展技术攻关和认识创新、先铺开部署三维地震再部署预探井、实行勘探开发一体化生产组织是快速取得规模勘探发现的成功经验。
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。
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。
酒泉盆地油气勘探始于20世纪20年代,经历了先隆后坳的勘探历程,取得了丰硕的成果。回顾酒泉盆地81年油气勘探历程,每个勘探阶段都有其主要思路、技术手段、重大发现及经验教训。酒泉盆地勘探实践表明,油气勘探要以地质理论和地质认识为引领,以勘探技术作为支撑。具体表现在:以二级含油气构造带勘探理论为指导,发现了一批背斜油藏;地质与工程紧密结合,形成青西油田适应性配套勘探技术,助力青西油田勘探取得突破;深化地质认识,三次转变勘探思路,建立营尔凹陷成藏模式,发现酒东油田;突出精细地质研究,应用新技术和新方法,在老油区精细勘探,不断取得新进展。
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。
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。
童氏曲线图版法是注水开发油田标定可采储量的主要方法。随着中国注水开发油藏相继进入高含水期,出现许多实际油藏的含水率与采出程度关系与童氏曲线图版吻合性较差的现象。为此,在新的渗流特征方程的基础上,利用Welge方程,导出了童氏曲线的通式,完善了童氏曲线的理论基础。童氏曲线的通式在一定条件下,可以转化为经典的童氏曲线及其改进式,其对应的水驱特征曲线也可在一定条件下转化为马克西莫夫水驱特征曲线、校正马克西莫夫水驱特征曲线和沙卓罗夫水驱特征曲线,表明童氏曲线的通式具有较好的适应性。通过丘陵油田三间房组油藏的应用,给出了绘制实际油藏童氏曲线图版的方法和确定油藏特征参数的方法。
南襄盆地共分为3个凸起和4个凹陷。经过40多年的勘探,在泌阳凹陷和南阳凹陷获得油气发现并取得丰硕的成果。重点依据泌阳凹陷和南阳凹陷勘探史上形成的3次储量增长高峰,将盆地勘探历程分为初期勘探(1970—1983年)、全面勘探(1984—1999年)及深化勘探(2000年至现今)3个阶段。对每个阶段的重大成果进行梳理,发现泌阳凹陷油气富集规律更为明显、油藏类型更具代表性,从而将泌阳凹陷划分为4个重要的油气富集区带:泌阳凹陷双河鼻状构造、北部斜坡带、南部陡坡带及环洼带。通过地质特征和成藏条件综合分析,总结出断陷湖盆大型砂岩上倾尖灭油藏、北部斜坡带复杂断块油藏、南部陡坡带小型砂砾岩油藏、环洼带断层-岩性油藏的勘探思路、技术和方法,以期为今后的油气勘探带来一些启示。
因具有自乳化特征,吉7井区稠油油藏常温注水开发水驱特征不同于稀油油藏和普通稠油油藏,水驱开发驱油效率更高。基于吉7井区自乳化成因及乳化液特性分析,明确吉7井区水驱特征,认为吉7井区中含水期含水率长期稳定的主要原因是油包水自乳化使水油比接近1。进一步提出稳定水油比是适用于稠油油藏水驱管理的有效方法之一,保持水油比稳定在1可使稠油油藏采收率最大化。
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。
分析钻井、地震、储量、产量等历史数据,总结勘探成果、勘探领域、石油地质理论,将北部湾盆地海域勘探历程划分为3个阶段。早期探索阶段(1960—1995年),钻井证实北部湾盆地具备良好的烃源岩和生储盖组合,明确了北部湾盆地的基本构造特征,划分了二级构造单元;20世纪80年代的对外合作高潮,为下一步油气勘探奠定了良好基础。涠西南凹陷突破及滚动勘探阶段(1995—2010年),以涠洲12-1油田为代表一批油田的发现和成功评价,北部湾盆地海域累计探明石油储量突破1×108 t;面对涠西南凹陷满凹含油但油田规模较小的难题,提出滚动勘探战略,实现了储量升级和增加。乌石凹陷突破及新领域探索阶段(2010年至今),以乌石17-2油田为代表一批油田的发现和成功评价,证明乌石凹陷是北部湾盆地继涠西南凹陷之后又一被证实的富烃凹陷,开启了北部湾盆地勘探的新局面;同时对潜山油气藏等新领域积极探索,为后续的可持续发展积蓄力量。
为确定海相与陆相页岩微观结构差异及其对可压性的影响,利用扫描电镜、核磁共振、CT扫描、岩石力学测试及水力压裂实验,结合分形几何与岩石力学理论,对四川盆地龙马溪组和鄂尔多斯盆地延长组页岩进行对比。陆相页岩黏土矿物含量高,约占45.3%,海相页岩以石英和长石等脆性矿物为主,约占67.9%。海相页岩孔隙度约为陆相页岩的2倍,海相页岩宏孔比例更高,孔径分布范围更广;陆相页岩中孔和小孔占比更高,天然裂缝及层理较发育。陆相页岩平均起裂压力较海相页岩低22.52%,高黏土矿物含量导致的低力学强度是其重要原因,而孔隙压力对陆相页岩起裂压力的影响较小。海相页岩水力压裂主裂缝为基本沿井筒对称的贯穿裂缝;陆相页岩发育的天然裂缝和层理容易捕获水力压裂裂缝,形成垂直于主裂缝的剪切裂缝,裂缝的开启和连通,有利于形成更复杂的裂缝网络。陆相页岩3个脆性指标均低于海相页岩,但陆相页岩起裂压力更低,缝网结构更好,具备良好的压裂潜力,采用单一脆性指标评价其可压性不准确。陆相页岩低孔隙度、低渗透率及高水敏性不利于水力压裂改造储集层。
为明确准噶尔盆地南缘构造特征,落实中—深层构造圈闭,寻找大型油气田,通过构建二维构造剖面,开展构造变形定量分析,建立了复杂构造模型,厘定了构造活动时间和变形机制。研究表明,南缘经历晚侏罗世和中新世2期变形,晚侏罗世发育走滑断层,形成高泉断隆带、艾卡构造带和齐古—南安集海走滑断裂带,属于准噶尔盆地周缘中生代走滑断裂体系。中新世发育逆冲推覆构造,南缘西段新生代背斜叠加在高泉断隆带、艾卡构造带之上,高探 1 井钻探证实古构造上覆发育的背斜构造是有利的勘探目标。南缘中段发育3排逆冲断层和叠加褶皱,中、下组合是油气勘探重要目标。南缘新生代逆冲推覆构造由南向北扩展,齐古断褶带和盆地深层褶皱形成于中新世初期(23 Ma),霍玛吐断层发生在中新世末期(7 Ma),呼图壁背斜和卡因迪克背斜形成于第四纪。
准噶尔盆地南缘上侏罗统—下白垩统的沉积相,可以分为曲流河相、冲积扇相、湖水改造冲积扇相和滨浅湖亚相。根据构型要素分析法,划分出10种主要典型岩石相。其中Gm1为褐红色块状砾岩,复成分,粒度为细—粗砾,分选、磨圆差,主要为杂基支撑;Gm2为褐色块状砾岩,复成分,粒度为细—中砾,分选和磨圆一般—差,主要为颗粒支撑;Gm3为灰绿色、橘红色块状细砾岩,分选、磨圆较好,颗粒支撑。Gm1和Gm2沉积期,多处发育震积构造。中—晚侏罗世,气候干旱,北天山构造活动,盆地快速充填,可容纳空间减小,上侏罗统齐古组主要发育曲流河沉积。受蒙古—鄂霍次克洋快速闭合的影响,张性环境演变为局部挤压环境,北天山继续构造活动,盆地收缩,可容纳空间减小,盆地边界由早—中侏罗世的中天山退至北天山,上侏罗统喀拉扎组沉积期,准噶尔盆地南缘广泛发育褐红色冲积扇沉积,侏罗纪盆地充填结束;在下白垩统清水河组沉积期,蒙古—鄂霍次克洋闭合完成,构造相对稳定,盆地扩张,可容纳空间增大,大范围快速湖侵,气候转为湿润,准噶尔盆地南缘发育湖水改造冲积扇沉积,之后广泛发育滨浅湖沉积,发育灰绿色、橘红色滨湖砾岩及细粒沉积,白垩纪盆地充填开始。
回顾1954年至今柴达木盆地油气勘探艰苦曲折的历程,有着明显的阶段性和复杂性。20世纪50—60年代,在技术手段十分有限的条件下,勘探基本以地面地质调查和浅层勘探为主,发现了冷湖等十余个浅层油田;20世纪70—80年代,开展模拟地震勘探。技术的进步促使勘探向中深层和东部扩展,不仅发现亿吨级尕斯库勒油田,还揭开了盆地东部大气田勘探的序幕;20世纪90年代,勘探进入瓶颈期,主要依靠深化地质研究和精细评价增储上产;进入21世纪,勘探向多领域、多类型发展,逐步形成了青藏高原咸化湖盆油气勘探开发理论技术,实现了油气勘探持续突破和储量快速增长,整个勘探过程可归纳为浅层发现、深层突破、坚持探索和快速发展4个勘探阶段。重点剖析了昆北、英东、东坪—尖北、扎哈泉和英西5个油气田的勘探成功实例,科技理论的创新、勘探思路的转变和勘探技术的进步对勘探突破具有指导意义,以期对以后油气勘探开发工作有一定的启迪。