中國中西部四大盆地碎屑巖油氣地質(zhì)與勘探技術(shù)新進(jìn)展

鄭和榮

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

中國中西部四大盆地碎屑巖油氣地質(zhì)與勘探技術(shù)新進(jìn)展

鄭和榮

（中國石化石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

晚古生代以來，中西部四大盆地成盆演化具有“同序異時”特征，碎屑巖層系具有自生自儲和海生陸儲兩大勘探領(lǐng)域。壓性構(gòu)造背景下碎屑巖沉積充填層序具有“二元”體系域結(jié)構(gòu)，決定了碎屑巖層系具有良好的生儲蓋組合。碎屑巖層系可劃分內(nèi)源、外源和混源3大類6個亞類成藏體系。四大盆地構(gòu)造變形的差異性決定了成藏體系分布的差異性。針對裂縫性儲層預(yù)測，形成了三維三分量地震采集、處理和解釋技術(shù)系列;針對致密儲層和隱蔽圈閉識別，形成了實用的黃土塬地震采集處理技術(shù)等;針對川西坳陷致密裂縫性儲層，形成了一系列壓裂改造技術(shù);針對鄂南致密砂巖儲層，形成了補償壓裂技術(shù)方法。油氣地質(zhì)理論新認(rèn)識與技術(shù)新進(jìn)展推動了該領(lǐng)域大中型油氣田（如川西須二氣田、塔河碎屑巖油氣藏和鄂南鎮(zhèn)涇油田）和規(guī)模儲量的發(fā)現(xiàn)。

儲層預(yù)測技術(shù);儲層改造技術(shù);成藏體系;碎屑巖層系;中國中西部

1 概況

中國中西部地區(qū)四大盆地（鄂爾多斯、四川、準(zhǔn)噶爾和塔里木）的碎屑巖層系具有豐富的油氣資源。鄂爾多斯盆地碎屑巖勘探層系包括上古生界和中生界，盆地總資源量為195.37×108t油當(dāng)量，其中古生界天然氣資源量為11.2×1012m3，中生界石油總資源量83.37×108t。四川盆地碎屑巖勘探層系指上三疊統(tǒng)須家河組及其以上層系，盆地總資源量為57.76×108t油當(dāng)量，其中石油資源量為 4.26×108t，天然氣資源量為 5.35×1012m3（海相和陸相未分）。準(zhǔn)噶爾盆地碎屑巖層系為石炭系以上，總資源量為106.6×108t油當(dāng)量，其中石油資源量為85.6×108t，天然氣資源量為2.1×1012m3。塔里木盆地碎屑巖勘探層系為志留系及其以上層系，總資源量為229.41×108t油當(dāng)量，其中石油資源量為115.72×108t，天然氣資源量為11.37×1012m3（據(jù)三次資評，2000）。中石化在中西部四大盆地碎屑巖領(lǐng)域共擁有石油資源量37.68×108t，天然氣資源量97.33×108t油當(dāng)量，總資源量達(dá)到135×108t油當(dāng)量（三次資評，2000），表明該領(lǐng)域具有良好的資源基礎(chǔ)。

中西部四大盆地均為疊合盆地，受多旋回構(gòu)造演化和盆地疊合作用控制，碎屑巖層系成烴－成藏期次多、油氣運聚方向復(fù)雜，油氣富集層系、區(qū)帶和目標(biāo)預(yù)測難度大。因此，在地質(zhì)規(guī)律研究上需加強油氣成藏與富集規(guī)律研究，以確定勘探方向，優(yōu)選勘探區(qū)帶。

中西部碎屑巖層系以地層、巖性和裂縫等隱蔽性圈閉為主，優(yōu)質(zhì)砂體、高孔滲帶、裂縫發(fā)育帶是勘探的“甜點”。因此，需加強地球物理儲層預(yù)測與油氣識別研究，尋找有利的勘探目標(biāo)。同時，中西部碎屑巖儲層成巖演化歷史長、埋深大，以致密、裂縫性儲層為特色，需在儲層傷害成因機理和壓裂試驗的基礎(chǔ)上，優(yōu)化儲層保護(hù)和改造技術(shù)體系，以尋求油氣發(fā)現(xiàn)。

2 中西部碎屑巖油氣地質(zhì)理論新認(rèn)識

針對中西部四大盆地碎屑巖領(lǐng)域，圍繞大中型油氣田的形成分布規(guī)律，按照統(tǒng)一研究思路、統(tǒng)一理論體系、統(tǒng)一評價流程的要求，開展成盆－成烴－成藏的動態(tài)研究，形成了中西部碎屑巖成藏和富集規(guī)律的新認(rèn)識，以確定大中型油氣田勘探領(lǐng)域和方向。

2.1 成盆演化的“同序異時”特征

早古生代，中西部四大盆地基本都以海相沉積為主，主要發(fā)育臺內(nèi)坳陷或被動大陸邊緣的海相烴源巖［1－4］。在逐次加強的構(gòu)造作用下，沿斷裂、不整合面和儲集體共同構(gòu)成的立體輸導(dǎo)體系，早期形成的海相油氣田破壞或調(diào)整向上覆的碎屑巖層系形成次生油氣藏，有的海相層系烴源巖晚期仍具有生烴能力，油氣直接運移至上覆碎屑巖層系中成藏，從而形成源自海相烴源巖的“海生陸儲”油氣藏，是碎屑巖層系的一大勘探領(lǐng)域。

晚古生代以來，中西部四大盆地基本都經(jīng)歷了陸內(nèi)坳陷－類前陸盆地的演化序列［1－4］。而在陸內(nèi)坳陷發(fā)育階段，往往發(fā)育大面積廣覆式、厚度和品質(zhì)均較穩(wěn)定的碎屑巖層系烴源巖，如鄂爾多斯盆地的上古生界和三疊系、準(zhǔn)噶爾盆地的二疊系、四川盆地的三疊系等，從而奠定了碎屑巖層系豐富的油氣資源基礎(chǔ)。在隨后的類前陸盆地演化階段，在前陸坳陷區(qū)，往往形成巨厚的、品質(zhì)良好的烴源巖，如塔里木盆地庫車坳陷的侏羅系、準(zhǔn)噶爾盆地南部的侏羅系等。碎屑巖層系形成的油氣在碎屑巖層系中形成自生自儲油氣藏［5－7］，是碎屑巖層系最為重要的勘探領(lǐng)域。

雖然中西部四大盆地經(jīng)歷了大致相同的構(gòu)造－成盆演化序列，但經(jīng)歷各個演化階段的起始和終止時間、持續(xù)的時間長短都存在著明顯的差異，這決定了四大盆地碎屑巖成藏組合在縱向?qū)酉瞪系牟町?。陸?nèi)坳陷和類前陸盆地發(fā)育的時間長短和規(guī)模的不同決定了資源基礎(chǔ)的差異［8－9］。如四川盆地海相層系一直持續(xù)到中三疊世，晚三疊世開始進(jìn)入碎屑巖沉積旋回，發(fā)育上三疊統(tǒng)自生自儲、上三疊統(tǒng)生－上覆層系儲、侏羅系自生自儲等成藏組合，同時還發(fā)育海相層系生－碎屑巖層系儲的成藏組合。鄂爾多斯盆地發(fā)育上古生界（石炭系－二疊系）自生自儲、上三疊統(tǒng)自生自儲和上三疊統(tǒng)生－侏羅系儲等3套成藏組合。塔里木盆地臺盆區(qū)碎屑巖層系烴源巖條件相對較差，臺盆區(qū)以發(fā)育海相層系生－碎屑巖層系儲的成藏組合，但在庫車前陸區(qū)發(fā)育三疊系－侏羅系生－上覆層系儲的成藏組合。準(zhǔn)噶爾盆地主要發(fā)育二疊系生－上覆層系儲、侏羅系自生自儲和石炭系自生自儲等成藏組合。

2.2 沉積充填具有“二元體系域”結(jié)構(gòu)

“二元體系域”的概念最早在準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系提出［10］，從各層序的內(nèi)部體系域和充填特征均可以看出:每個層序基本僅可劃分出低位粗碎屑、湖擴細(xì)碎屑兩個體系域。進(jìn)而在四川盆地的三疊系和侏羅系、鄂爾多斯盆地的上古生界和三疊系、塔里木盆地的三疊系、侏羅系、白堊系、古近系，都發(fā)現(xiàn)層序結(jié)構(gòu)具有明顯的“二元體系域”特征。

對于準(zhǔn)噶爾盆地等中西部大型壓性盆地，可容空間變化主要受控于各階段壓性盆地的幕式?jīng)_斷作用，多幕逆沖擠壓和松弛后穩(wěn)定沉降是形成“二元體系域”的主要原因，幕式過程導(dǎo)致其湖平面和基準(zhǔn)面變化不具備周期漸變旋回，使層序構(gòu)成出現(xiàn)“二元”的突變特征。在逆沖擠壓期，應(yīng)力緩慢集中，可容空間逐漸收縮，導(dǎo)致湖平面漸漸上升，濱岸退積上超，當(dāng)應(yīng)力集中到最大時，突然釋放進(jìn)入到松弛期，湖平面或基準(zhǔn)面快速下降，低位粗碎屑體系（如下切谷和扇三角洲）復(fù)活。從而形成下部低位、上部湖擴的“二元體系域”結(jié)構(gòu)。形成機制揭示了陸內(nèi)壓性盆地層序形成的構(gòu)造主控特征，并明顯不同于由海平面周期升降、氣候周期變化、構(gòu)造沉降和物源補給漸變?yōu)橹骺氐幕鶞?zhǔn)面或相對海平面周期旋回變化的“三元”體系域結(jié)構(gòu)模式。

碎屑巖層系易于形成大范圍分布的、粗細(xì)交互的“二元體系域”結(jié)構(gòu)，由于粗粒沉積一般為儲層，細(xì)粒沉積一般為烴源巖或蓋層，十分有利于形成生儲、儲蓋、儲蓋（生）、生儲蓋、生儲蓋（生）等有利的成藏組合。在靠近烴源巖系的儲集層段易于形成巖性油氣藏或致密砂巖油氣藏，甚至頁巖油氣藏。在遠(yuǎn)離烴源巖系的儲層段，由于具有良好的儲蓋組合，可形成來自于下伏海相層系或碎屑巖層系的構(gòu)造油氣藏或次生油氣藏。

2.3 中西部碎屑巖層系的油氣成藏體系

2.3.1 油氣成藏體系劃分

根據(jù)油氣來源，將中西部四大盆地碎屑巖含油層系劃分為3大類6個亞類成藏體系［11－12］，3大類分別是內(nèi)源型、外源型和混源型成藏體系。

內(nèi)源型成藏體系是指碎屑巖層系內(nèi)油氣來源于碎屑巖層系烴源巖的成藏組合，又細(xì)分為內(nèi)源近源型（如川西坳陷須家河組、鄂爾多斯盆地南部延長組、鄂爾多斯盆地北部上古生界）和內(nèi)源遠(yuǎn)源型（如準(zhǔn)噶爾盆地二疊系生成的油氣到侏羅系－白堊系成藏）成藏體系兩個亞類。

外源型成藏體系是指碎屑巖層系油氣來源于海相碳酸鹽巖層系烴源巖或海相碳酸鹽巖油氣藏的成藏組合，細(xì)分為外源次生成藏體系（如塔里木盆地塔河油田的三疊系—古近系）和外源原生（如塔里木盆地的志留系－泥盆系）成藏體系兩個亞類。

混源成藏體系是指碎屑巖層系油氣來源于碎屑巖層系烴源巖和海相碳酸鹽巖層系油氣藏（烴源巖）混源的成藏組合。外源型成藏體系混源成藏體系細(xì)分為混源陸相為主（如川東北地區(qū)的須家河組）和混源海相為主（塔里木盆地巴麥地區(qū)的碎屑巖）成藏體系兩個亞類。

2.3.2 評價方法

將中西部四大盆地碎巖層系作為一個單元的“整體”分不同的成藏體系類型進(jìn)行評價，評價依據(jù)方面是突出不同成藏體系油氣成藏和富集的“關(guān)鍵因素”。

由于內(nèi)源近源成藏體系和混源陸相為主成藏體系具有相似的成藏與富集主控因素，因此，可以采用相同的評價思路和依據(jù)。首先評價該成藏體系是否存在碎屑巖強生烴灶，其次圍繞強生烴灶分析優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)育條件，最后分析大型巖性圈閉的發(fā)育條件。

針對內(nèi)源遠(yuǎn)源成藏體系，首先分析下伏碎屑巖層系是否存在強生烴灶或大油氣田，再分析其上是否具有油氣垂向輸導(dǎo)條件，最后分析各類復(fù)合型圈閉的發(fā)育條件。

對于外源次生成藏體系和混源海相為主成藏體系，首先分析下伏海相層系是否具有大油氣田，再分析其上是否具有油氣垂向輸導(dǎo)條件，最后分析是否存在以構(gòu)造為主的圈閉群。

針對外源原生成藏體系，首先要評價是其否鄰近海相強生烴灶，其次分析是否存在優(yōu)質(zhì)儲層，最后分析大型地層圈閉的發(fā)育條件。

2.4 有效生烴潛力決定了內(nèi)源成藏體系的資源前景

2.4.1 成烴時間與內(nèi)源成藏體系成藏時間的一致性

中西部四大盆地碎屑巖層系各成藏體系內(nèi)典型油氣藏的動態(tài)解剖結(jié)果表明，內(nèi)源成藏體系油氣成藏期次主要受控于烴源巖高峰生排烴期，關(guān)鍵成藏期與主力生烴期基本一致。如川西坳陷須家河組一段、須三段、須五段烴源巖分別在侏羅紀(jì)末至早白堊世末期達(dá)到生烴高峰，基本與主成藏期一致。如鄂爾多斯盆地南部鎮(zhèn)涇地區(qū)的上三疊統(tǒng)延長組，烴源巖在早白堊世中晚期達(dá)到成熟，與巖性油氣藏的早期成藏時間基本一致。烴源巖成熟并經(jīng)歷明顯生烴，當(dāng)時儲層條件優(yōu)越，生儲良好，配置有利于內(nèi)源成藏體系形成巖性油氣藏。

2.4.2 生烴潛力控制了油氣資源潛力的平面分布

川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組大氣田基本都分布于生烴強度大于40×108m3/km2的區(qū)域;鄂爾多斯盆地南部的上三疊統(tǒng)延長組大油田基本都分布在烴源巖厚度大于20 m的地區(qū);鄂爾多斯盆地上古生界大型的氣田基本都分布于生烴強度大于40×108m3/km2的區(qū)域。

從總生烴量對比來看，鄂爾多斯盆地石炭系－二疊系最大，鄂爾多斯盆地上三疊統(tǒng)次之，川西坳陷須家河組烴源巖最低，這與目前3個領(lǐng)域的資源量、儲量發(fā)現(xiàn)是一致的。

從生烴強度對比來看，川西坳陷須家河組烴源巖最高，鄂爾多斯盆地上古生界和上三疊統(tǒng)烴源巖相當(dāng)。這與近年來川西發(fā)現(xiàn)整裝大氣田相吻合，而鄂爾多斯盆地以發(fā)育較大面積、低豐度的油氣藏也是符合的。

2.5 流體動力演化控制了油氣成藏演化與富集

地下水動力場的形成演化控制了地下水化學(xué)場的形成分布和油氣生、運、聚與成藏、保存過程。含油氣盆地一般由內(nèi)向外存在3個流體動力分帶，內(nèi)帶為壓實水離心流區(qū)，泥巖壓實排水離心流是油氣運移的主要動力，通常發(fā)育在盆地坳陷區(qū)，地層水以淡化為特征;外帶為大氣水下滲向心流區(qū)，分布于盆地邊緣或構(gòu)造高部位剝蝕區(qū)，通常缺乏封蓋條件而保存差，可局部形成水動力和巖性油氣藏;二者之間為越流泄水濃縮區(qū)（帶），有利于油氣大量聚集，是大油氣田形成的重要場所，通常分布在隆起或斜坡區(qū)，具高礦化度特征。

準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系油氣運聚成藏的流體動力過程分侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)—現(xiàn)今兩個階段。侏羅紀(jì)是車莫古隆起油氣聚集的重要時期，油氣由南部的昌吉凹陷和北部的盆1井西－瑪湖凹陷兩個壓實水離心流區(qū)向車莫古隆起越流泄水區(qū)作相向運移。白堊紀(jì)及其以后，在構(gòu)造北抬南降過程中，逐步演化為油氣由南部的昌吉凹陷向北部大面積的越流泄水區(qū)運移。兩期地下水動力場演變過程中，越流泄水區(qū)的往返遷移使得流體越流帶與油氣聚集帶較寬，油氣分布較分散，古隆起及其圍斜區(qū)是地下流體（油氣）運移聚集的有利指向區(qū)。

鄂爾多斯盆地上古生界現(xiàn)今地下水動力場屬典型不對稱型，坳陷內(nèi)滯流區(qū)利于天然氣保存。天然氣現(xiàn)今集中富集在地下水越流－蒸發(fā)濃縮帶內(nèi)。大氣水下滲－向心流區(qū)為產(chǎn)水區(qū)，天然氣聚集滯流區(qū)為含氣區(qū)，天然氣越流漏失區(qū)為氣水共存過渡區(qū)。三疊紀(jì)末，上古生天然氣運聚的方向為由南向北，早白堊世末以后，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橄驏|北方向。

鄂爾多斯盆地南部中生界延長組在早白堊世存在由兩個壓實水離心流區(qū)（烴源灶）向其間的越流泄水帶（砂巖發(fā)育區(qū)）運聚的特征;喜馬拉雅期，伴隨著南部掀斜，油氣向南、向東作微弱調(diào)整。

2.6 構(gòu)造變形的差異性控制了成藏體系分布的差異性

中西部四大盆地構(gòu)造變形的差異性決定了成藏體系和油氣藏類型分布的差異性，在不同的構(gòu)造帶，碎屑巖層系形成的成藏體系和油氣藏類型、多少、大小都存在一定的規(guī)律。

2.6.1 沉積斜坡

指碎屑巖層系的沉積斜坡，是沉積水體快速加深的沉積區(qū)域，易發(fā)育半深湖－深湖烴源巖與三角洲前緣儲集砂體互層的有利生儲蓋組合，主要為內(nèi)源近源成藏體系，以發(fā)育大面積較大型巖性油氣藏（群）為特點。典型代表有四川盆地川西坳陷－斜坡上三疊統(tǒng)，鄂爾多斯盆地伊陜斜坡上古生界和上三疊統(tǒng)。

2.6.2 構(gòu)造斜坡

由于構(gòu)造抬升或掀斜形成的斜坡。抬升和掀斜作用常導(dǎo)致海相碳酸鹽巖層系的差異剝蝕，同時在不整合面之上存在碎屑巖層系的超覆。海相烴源巖形成的油氣向上傾方向或沿不整合面向盆地四周運移，在碎屑巖層系地層尖滅帶形成外源原生油氣藏，以發(fā)育大型地層油氣藏為主。典型代表是塔里木盆地環(huán)塔北隆起、塔中隆起斜坡區(qū)的志留系和泥盆系油氣藏。

2.6.3 古隆起

主要指在海相碳酸鹽巖層系發(fā)育的隆起，但在碎屑巖層系中已不具備明顯的隆起形態(tài)。古隆起是下伏海相碳酸鹽巖層系最有利的油氣聚集和富集場所，常形成大型－超大型的海相油氣田，這為上覆碎屑巖層系形成外源次生油氣藏提供了充足的油氣源。一般古隆起兩側(cè)都發(fā)育一些深大斷裂，溝通海相大油氣田與上覆碎屑巖儲層之間的聯(lián)系，油氣沿斷裂向上運移至碎屑巖輸導(dǎo)層，然后沿輸導(dǎo)層作橫向運移，在遇到圈閉時形成油氣藏。該類油氣藏主要為較小型的構(gòu)造油氣藏，但常沿斷裂成群成帶出現(xiàn)，具有層系多、數(shù)量多、單個規(guī)模較小的特點。典型代表是塔河地區(qū)的碎屑巖層系油氣藏。

2.6.4 隆起

指碎屑巖層系發(fā)育的隆起。在靠近烴源巖系的儲層中直接形成內(nèi)源近源油氣成藏體系，以較大型的構(gòu)造油氣藏為主。在隆起上常發(fā)育斷裂和低序次的斷層，甚至裂縫，形成垂向輸導(dǎo)通道，在上覆層系中形成次生的內(nèi)源遠(yuǎn)源油氣藏，規(guī)模相對較小。典型代表有川西坳陷孝泉－豐谷背斜構(gòu)造帶侏羅系、白堊系油氣藏。

2.6.5 山前沖斷帶

主要分布于盆地擠壓邊緣，形成一系列的逆沖推覆斷塊或斷片。盆地深部碎屑巖層系烴源巖形成的油氣向逆沖帶運移，遇同層斷塊圈閉先充注形成內(nèi)源近源油氣藏，同時油氣繼續(xù)沿斷層和輸導(dǎo)層向盆地周緣和上覆層系運移，形成內(nèi)源遠(yuǎn)源油氣藏，兩類油氣藏均以構(gòu)造油氣藏為主。典型代表有準(zhǔn)噶爾盆地西北緣、川西坳陷龍門山前沖斷帶、庫車坳陷山前沖斷帶等。

2.6.6 斷裂帶

指在盆地內(nèi)部相對穩(wěn)定區(qū)發(fā)育的斷裂帶。早期的深大斷裂溝通海相烴源巖或古油藏與碎屑巖，可形成外源次生成藏體系或混源成藏體系，典型代表是川東北和塔里木盆地的巴麥地區(qū)碎屑巖層系。碎屑巖內(nèi)部的斷裂常常溝通碎屑巖烴源巖與上覆碎屑巖儲層，形成內(nèi)源遠(yuǎn)源成藏體系，同時在鄰近烴源巖的儲層中形成內(nèi)源近源成藏體系，典型代表是準(zhǔn)噶爾盆地腹部中生界。

3 勘探關(guān)鍵技術(shù)新進(jìn)展

3.1 三維三分量地震技術(shù)應(yīng)用于裂縫性儲層預(yù)測

針對四川盆地致密碎屑巖裂縫性儲層勘探難點，建立了三維三分量（3D3C）地震勘探采集、處理和解釋技術(shù)系列［13］，并取得了良好應(yīng)用效果。

在三維三分量地震資料采集方面，建立了全方位束狀分散式復(fù)合模板3D3C采集觀測系統(tǒng)，實現(xiàn)了大規(guī)模高效工業(yè)化采集。PP波和PS波全方位成像結(jié)果信噪比較高，較好地滿足了各向異性裂縫檢測的實際需要。在三維三分量地震資料處理方面，建立了方位各向異性和各向同性工業(yè)化處理流程，有效地保護(hù)了各向異性和橫波分裂信息，滿足了縱橫波聯(lián)合裂縫檢測和含氣性預(yù)測的要求。

在裂縫預(yù)測方面，形成了多波多尺度裂縫預(yù)測和評價技術(shù)，主要包括精細(xì)構(gòu)造及斷層解釋識別超大尺度斷裂和破裂系統(tǒng)技術(shù)，基于曲率、相干和傾角的地震屬性預(yù)測大尺度裂縫技術(shù)，基于縱波各向異性和橫波分裂的中小尺度裂縫方位和密度量化預(yù)測技術(shù)，基于地史成因的構(gòu)造應(yīng)力場演化分析技術(shù)，基于離散網(wǎng)絡(luò)裂縫建模的裂縫表征技術(shù)。這些預(yù)測和評價技術(shù)的成功應(yīng)用使深層探井成功率從50%提高到85%。

在儲層含氣性預(yù)測方面，對低頻、強反射為主的地震含氣響應(yīng)特征與薄層響應(yīng)儲層，利用吸收濾波、頻譜分解、多子波重構(gòu)、多尺度頻率、吸收屬性提取與疊前彈性參數(shù)反演等技術(shù)，取得了良好的致密碎屑巖儲層含氣性檢測效果。

3.2 針對致密儲層和隱蔽圈閉的評價預(yù)測技術(shù)

針對鄂南地區(qū)黃土塬探區(qū)、鄂北地區(qū)上古生界致密砂巖與煤系儲層［14］、準(zhǔn)噶爾盆地薄儲層、塔里木盆地微構(gòu)造圈閉等特殊勘探對象，通過“十一五”攻關(guān)形成了部分實用的評價預(yù)測技術(shù)。

3.2.1 黃土塬地震技術(shù)

針對鄂南黃土塬地區(qū)巨厚的黃土層對采集造成的不利影響，通過多井、小藥量組合激發(fā)、優(yōu)選激發(fā)巖性等激發(fā)技術(shù)的組合，采用壓電檢波器與特殊耦合檢波器接收及相應(yīng)的匹配濾波處理方法，改善接收效果，主頻提高5 Hz、頻寬拓寬10 Hz以上，改善了主要目的層（延安組、延長組）的成像效果。

在黃土塬地震資料處理方面，通過層析靜校正解決了地震反射的長波長及部分短波長靜校正問題。通過分頻迭代剩余靜校正技術(shù)，使有效信號實現(xiàn)同相疊加，從而達(dá)到了提高地震資料信噪比和分辨率的目的。通過相關(guān)技術(shù)組合，初步建立了一套適合黃土塬探區(qū)的高分辨率處理流程，提高了黃土塬探區(qū)地震資料的成像效果。

3.2.2 煤系儲層地震預(yù)測技術(shù)

針對鄂北上古生界煤系地層儲層砂體地震響應(yīng)微弱，單一屬性分析和地震參數(shù)反演技術(shù)不能有效地刻畫煤系儲層空間分布非均質(zhì)性的問題，探索使用多種屬性優(yōu)化預(yù)測技術(shù)。該技術(shù)將概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)隨機反演相結(jié)合，以測井曲線作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)行多種地震屬性優(yōu)化，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)地震反演得到的數(shù)據(jù)體為約束，以測井?dāng)?shù)據(jù)作為條件數(shù)據(jù)（硬數(shù)據(jù)）進(jìn)行儲層參數(shù)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)隨機反演－模擬，進(jìn)而得到較為精細(xì)、同時側(cè)向分布較為符合地質(zhì)規(guī)律的煤系地層的儲層參數(shù)反演成果。

3.2.3 薄儲層預(yù)測技術(shù)

針對塔河油區(qū)石炭系卡拉沙依組［15］、準(zhǔn)噶爾盆地莫西莊區(qū)塊三工河組薄儲層預(yù)測難點，形成了包括等時地層格架建立、90°相位轉(zhuǎn)換、等時地層切片、地震時頻的分析、相控地震反演在內(nèi)的薄儲層相控地震屬性綜合預(yù)測技術(shù)，準(zhǔn)確地刻畫了控制薄儲層發(fā)育的沉積微相展布范圍、有效地描述了薄儲層巖性、物性、含油氣性的空間分布上的非均質(zhì)性，圈定了有利的勘探目標(biāo)。

3.2.4 微構(gòu)造識別技術(shù)

利用相干數(shù)據(jù)體、方差數(shù)據(jù)體，在斷裂系統(tǒng)解釋中，利用沿層相干切片、偏移體時間切片進(jìn)行斷裂系統(tǒng)綜合解釋，在小斷層識別中綜合應(yīng)用相干、體屬性相干+傾角方位角檢測、高分辨率本征值相干、“智能”螞蟻追蹤技術(shù)、可視化等多種方法識別斷層技術(shù)［16］，有效地解決了與斷裂相關(guān)的微構(gòu)造圈閉的識別問題。通過技術(shù)應(yīng)用，在塔河油田南部阿克亞蘇地區(qū)三疊系落實了多個與斷層有關(guān)的微構(gòu)造圈閉。

3.3 多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效儲層保護(hù)技術(shù)

3.3.1 多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效油氣層保護(hù)機理

屏蔽暫堵技術(shù)在保護(hù)油氣層中得到了廣泛的應(yīng)用，取得了良好的效果。其難度和關(guān)鍵是各種粒子的直徑與孔喉直徑的匹配，由于油氣層的非均質(zhì)性，這種匹配關(guān)系很難把握好，影響了保護(hù)油氣層的效果。在綜合分析目前鉆井液體系特點的基礎(chǔ)上，根據(jù)中西部碎屑巖油氣層潛在傷害因素分析，提出了多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效的保護(hù)油氣層機理。

鑲嵌屏蔽技術(shù)設(shè)計一種內(nèi)剛外柔的材料，其直徑大于地層的孔隙直徑，在壓差的作用下，其外面彈性部分鑲嵌入孔隙入口處，將孔隙封堵住，其余部分仍在孔隙外面，起到單向封堵的作用。膜屏蔽劑具有油溶和水溶兩親特性，能夠在井壁巖石表面迅速大量吸附，達(dá)到臨界濃度時，在巖石表面發(fā)生締合，從而在巖石表面形成封閉膜。通過鑲嵌屏蔽－膜屏蔽的復(fù)合作用，達(dá)到多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效的保護(hù)油氣層效果。

3.3.2 可視化入井流體傷害模擬評價系統(tǒng)及方法

多功能可視化入井流體仿真模擬評價系統(tǒng)以計算機系統(tǒng)平臺為中心，與外圍多功能可視化入井流體模擬評價裝置、注排系統(tǒng)、宏觀微觀高清成像系統(tǒng)、配套注入泵系統(tǒng)等配合構(gòu)成，具有動態(tài)可視化仿真性能，配合可高度仿真物理模擬技術(shù)及計算機圖形處理和量化技術(shù)，可實現(xiàn)入井流體的全過程可視化模擬評價，分析入井流體的作用機理及對地層孔隙結(jié)構(gòu)的影響等微觀可視化;定量評價仿真或真實巖心流體濾失、反排解堵效果。

3.3.3 多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效儲層保護(hù)液體系

以多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效油層保護(hù)機理為設(shè)計依據(jù)，研制出新型的鑲嵌屏蔽劑和膜屏蔽劑儲層保護(hù)劑。室內(nèi)巖心動態(tài)模擬試驗表明，與常用的固體顆粒類暫堵劑相比，暫堵率提高了8% ～17%，巖心滲透率恢復(fù)值提高了15% ～18%;對7口井的現(xiàn)場試驗取得了較好的井壁穩(wěn)定作用和增油效果。某試驗井井徑變化范圍是同區(qū)塊同層位相鄰井井徑變化范圍的38%，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油量是相鄰井日產(chǎn)油量的2.3倍。

3.4 壓裂改造技術(shù)在四川盆地和鄂爾多斯盆地取得顯著應(yīng)用效果

3.4.1 直井多層、水平井分段壓裂技術(shù)

針對四川盆地儲層物性條件差;多層系疊置，單層開發(fā)效益低;低壓氣藏易傷害，壓裂液返排困難等儲層改造技術(shù)難題。研究采用低傷害壓裂液體系、大規(guī)模加砂壓裂工藝、高效強返排技術(shù)［17］，運用自主研發(fā)的壓裂滑套噴砂器、石油、天然氣氣井多層壓裂管柱技術(shù)，實施多層壓裂、合層套采的壓裂開采方式，解決了直井三層以上分層壓裂及水平井三段以上分段壓裂增產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵問題。形成了直井多層壓裂－水平井分段壓裂技術(shù)。應(yīng)用于川西低滲透致密多層系氣藏，取得了直井三、四層壓裂30井次，平均單井增產(chǎn)9.94×104m3/d，水平井三、四段壓裂6井次，平均單井增產(chǎn)11.87×104m3/d的效果。

3.4.2 深層超高壓大型壓裂和復(fù)合壓裂改造技術(shù)

準(zhǔn)噶爾盆地腹部深層及川西深層須家河組具有埋藏深度大（5 000～6 000 m）、高溫 （100～150℃ ）、超高壓（地應(yīng)力＞70 MPa）等特點。壓裂施工泵壓高、對壓裂液性能和支撐劑強度要求高、施工排量和砂比難以提高、人工排液困難，使得儲層改造實施難度和風(fēng)險大大提高。

通過儲層地應(yīng)力剖面分析及破裂壓力預(yù)測，對高破裂壓力儲層采取燃爆誘導(dǎo)壓裂加酸處理技術(shù)，有效降低儲層破裂壓力;對天然裂縫發(fā)育儲層采取綜合降濾失關(guān)鍵技術(shù)。配套了140 MPa超高壓裝備（2500型壓裂車、140 MPa井口和管匯），通過集中射孔（5 m）、大管柱（41/2″）、大排量施工，取得超深、超致密、超高壓儲層大型壓裂與復(fù)合壓裂改造技術(shù)突破［18］。新11井須二段經(jīng)超高壓大型壓裂施工，在油壓10.6 MPa下測試產(chǎn)量12.77×104m3/d。川高561井經(jīng)燃爆誘導(dǎo)壓裂和83 m3酸化后，測試無阻流量為21.38×104m3/d，在該構(gòu)造須二段首獲工業(yè)氣流。深層氣藏儲層壓裂改造技術(shù)的突破為2009年新場須家河須二段氣藏超千億方儲量整體探明提供了重要的技術(shù)支撐。

3.4.3 補償壓裂技術(shù)

最新的三維裂縫監(jiān)測結(jié)果表明，低滲致密儲層的水力壓裂人工裂縫主縫是介于單一裂縫和不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)裂縫之間的裂縫簇，且支撐裂縫極不均勻，導(dǎo)流通道存在很多薄弱點。

通過理論研究和現(xiàn)場實踐，探索形成了低滲透油氣藏低傷害、飽填砂、多連通、少節(jié)流的補償壓裂技術(shù)方法［19］。其機理是:在保護(hù)儲層的前提下，力求溝通更多的天然裂縫，減少裂縫導(dǎo)流能力薄弱帶的節(jié)流效應(yīng)。具體做法是:降低前置液比例，減少壓裂液對儲層的傷害;多級粒徑加砂實現(xiàn)對天然微裂縫的保護(hù)和對人工裂縫的合理均勻支撐;注氣增能達(dá)到快速返排的目的。

統(tǒng)計鎮(zhèn)涇油田長8油層共壓裂施工78層，壓后放噴返排率從實施前的37.1%提高到69.4%;壓裂后日產(chǎn)油從0.42t提高到3.7 t。定北區(qū)塊上古生界單井壓裂后測試多口井獲工業(yè)氣流，其中定北10井獲日產(chǎn)36 677 m3天然氣。麻黃山區(qū)塊壓裂15口井，單井最大日產(chǎn)油7.18 t。大牛地氣田共壓裂探井54層，施工成功率大于90%，探井平均單層無阻流量1.3×104m3/d。

4 地質(zhì)理論與技術(shù)進(jìn)展推動了四大盆地碎屑巖大中型油氣田的發(fā)現(xiàn)

在內(nèi)源近源成藏體系“近源成藏、裂縫儲層富集”的認(rèn)識指導(dǎo)下，通過3D3C裂縫儲層預(yù)測與壓裂改造技術(shù)的進(jìn)步，在四川盆地須家河組發(fā)現(xiàn)了大中型氣田。2009年在川西坳陷須二段探明1個儲量超千億方的大氣田，同時，在川東北地區(qū)的碎屑巖勘探獲新發(fā)現(xiàn)。通南巴地區(qū)馬路背構(gòu)造在須家河組一段獲高產(chǎn)天然氣流，在元壩、達(dá)縣－宣漢地區(qū)也有多口井獲工業(yè)氣流，展示了川西－川東北地區(qū)須家河組大面積含氣的局面。

針對鄂爾多斯盆地中生界石油和上古生界天然氣內(nèi)源、近源成藏體系中近源成藏、儲層甜點富集的地質(zhì)規(guī)律，通過精細(xì)砂體描述、地震儲層預(yù)測與改造技術(shù)的進(jìn)步，在鄂爾多斯盆地的碎屑巖油氣勘探取得進(jìn)展，其中南部鎮(zhèn)涇地區(qū)延長組石油勘探獲得突破，發(fā)現(xiàn)了規(guī)模儲量，彬－長、旬－宜、富縣等地區(qū)也相繼取得勘探進(jìn)展，展示了鄂爾多斯盆地南部中生界良好的勘探前景。鄂爾多斯盆地北部杭錦旗地區(qū)上古生界勘探獲新發(fā)現(xiàn)，是繼大牛地氣田之后重要的天然氣增儲地區(qū)。

塔里木盆地在外源次生成藏體系晚期成藏、輸導(dǎo)控聚的認(rèn)識指導(dǎo)下，通過圈閉識別和油氣檢測技術(shù)的應(yīng)用，在塔河油田三疊系及其以上層系發(fā)現(xiàn)了一系列的小型圈閉群，實現(xiàn)了塔河油田碎屑巖層系儲量規(guī)模不斷擴大，巴楚－麥蓋提地區(qū)泥盆系勘探取得重要發(fā)現(xiàn)，巴開8井獲工業(yè)油流。在三順地區(qū)志留系獲勘探突破，順9井獲工業(yè)油流。展示了塔里木盆地碎屑巖層系多層系、多地區(qū)、多類型的油氣成藏特色，并預(yù)示著該盆地碎屑巖油氣勘探進(jìn)入新的增長期。

準(zhǔn)噶爾盆地在內(nèi)源遠(yuǎn)源成藏體系輸導(dǎo)控藏的認(rèn)識指導(dǎo)下，通過運聚規(guī)律研究和砂體預(yù)測技術(shù)應(yīng)用，帶來準(zhǔn)噶爾盆地西北緣和腹部隱蔽油氣藏勘探新發(fā)現(xiàn)，在西緣車排子地區(qū)油氣勘探儲量持續(xù)增長，在西北緣哈山地區(qū)淺層實現(xiàn)了勘探突破，在腹部也發(fā)現(xiàn)了一批巖性油氣藏勘探目標(biāo)。

5 結(jié)論

1）中西部碎屑巖成盆－成烴－成藏取得理論新認(rèn)識，指明了大中型油氣田的勘探方向。

中西部四大盆地晚古生代以來構(gòu)造成盆演化具有同序異時的特征，奠定了碎屑巖領(lǐng)域豐富的油氣資源基礎(chǔ)。沉積充填具有二元體系域特征，決定了碎屑巖良好的成藏組合，具有多樣式的成藏體系，決定了其勘探領(lǐng)域廣闊。

2）儲層預(yù)測技術(shù)進(jìn)展為尋找勘探目標(biāo)提供了有力的支撐。

針對裂縫性儲層預(yù)測，形成了三維三分量地震采集、處理、解釋技術(shù)系列;針對致密儲層預(yù)測和隱蔽圈閉識別，形成了黃土塬地震采集、處理技術(shù)，煤系儲層地震多屬性優(yōu)化預(yù)測技術(shù)，薄儲層相控地震屬性綜合預(yù)測技術(shù)，精細(xì)相干識別微構(gòu)造技術(shù)等技術(shù)。

3）儲層保護(hù)與改造技術(shù)為中西部碎屑巖取得油氣發(fā)現(xiàn)發(fā)揮了重要作用。

針對致密裂縫性儲層，初步形成了多層結(jié)構(gòu)協(xié)同增效儲層保護(hù)技術(shù)，形成了直井多層、水平井分段壓裂技術(shù)，深層超高壓大型壓裂和復(fù)合壓裂改造技術(shù);針對鄂南致密砂巖，初步形成了補償壓裂技術(shù)方法。

4）油氣地質(zhì)理論新認(rèn)識與技術(shù)新進(jìn)展推動了四大盆地碎屑巖大中型油氣田和規(guī)模儲量的發(fā)現(xiàn)，“十五”以來，年平均探明油氣儲量約1億噸油當(dāng)量，進(jìn)入快速發(fā)現(xiàn)階段。

本文是國家科技重大專項（2008ZX05002）項目的研究成果。該項目由中國石化石油勘探開發(fā)研究院、西北油田分公司、西南油氣分公司、華北分公司和勝利油田分公司共同承擔(dān)完成。

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New advances in petroleum geology and exploration techniques of clastic reservoirs in the four large-sized basins in central-western China

Zheng Herong

（SINOPEC Exploration＆Production Research Institute，Beijing100083，China）

Since Late Paleozoic，the four large-sized petroliferous basins（i.e.Ordos，Sichuan，Junggar and Tarim）in central-western China have experienced similar evolution processes during different geologic time，and have two kinds of petroleum exploration plays in clastic strata，i.e.self-source and self-reservoir type and marine-source continental-reservoir type.The clastic sequences deposited in compressional environments have“dual system tract structure”，which determines the high quality of the exploration plays.Three types（inner-sourcing，out-sourcing and hybrid-sourcing）and six subtypes of petroleum accumulation systems can be identified in the clastic sequences.The differences in tectonic deformation among these four basins result in the differences in their petroleum accumulation system distributions.A technique series consisting of 3D 3C seismic acquisition，processing and interpretation has been developed for fractured reservoir prediction.Seismic acquisition and processing techniques for loess tableland are developed to identify tight reservoirs and subtle traps.Fracturing techniques are developed for stimulation of the fractured tight reservoirs in western Sichuan depression.Compensation fracturing techniques are developed for stimulation of the tight sands in southern Ordos Basin.The advances in petroleum geologic theories and exploration techniques have promoted the discovery of the large-to mediumsized oil and gas fields（such as gas reservoirs in the 2ndmember of Upper Triassic Xujiahe Formation，the classtic oil reservoirs in Tahe area，the Zhenjing oil field in southern Ordos Basin）.

reservoir prediction，reservoir stimulation，petroleum accumulation system，clastic strata，centralwestern China

國家科技重大專項（2008ZX05002）。

TE112.3

A

0253－9985（2012）04－0497－09

2012－04－15;

2012－07－11。

鄭和榮（1962—），男，博士、教授級高級工程師，油氣地質(zhì)與勘探。

（編輯 高 巖）