以地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新為主導(dǎo)的海上油區(qū)二次勘探實(shí)踐與成效
——以遼東灣北部地區(qū)為例

徐長(zhǎng)貴

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院)

以地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新為主導(dǎo)的海上油區(qū)二次勘探實(shí)踐與成效
——以遼東灣北部地區(qū)為例

徐長(zhǎng)貴

(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院)

石油勘探是認(rèn)識(shí)—實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐的一個(gè)反復(fù)過(guò)程，二次勘探是一個(gè)成熟油區(qū)必然經(jīng)歷的。海上油區(qū)和陸上油區(qū)勘探特點(diǎn)不同導(dǎo)致它們二次勘探中的理念存在較大差異，海上二次勘探主要以大中型油氣田勘探為目標(biāo)、以地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新為主導(dǎo)進(jìn)行精細(xì)勘探。渤海遼東灣北部地區(qū)在經(jīng)歷近20年的勘探低潮后，在沒(méi)有增加任何新資料的情況下，基于勘探思路的創(chuàng)新，通過(guò)以圈閉模式和儲(chǔ)層發(fā)育模式為核心的地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新以及3項(xiàng)技術(shù)組合創(chuàng)新，在二次勘探中取得了很好的勘探成效，為海上類似地區(qū)的二次勘探提供了良好的借鑒。

二次勘探地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新勘探成效遼東灣北部地區(qū)

石油勘探是認(rèn)識(shí)—實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐的一個(gè)反復(fù)過(guò)程。一個(gè)地區(qū)在經(jīng)歷一次勘探之后，受限于認(rèn)識(shí)水平和技術(shù)條件，總會(huì)遇到勘探的低谷期，勘探發(fā)現(xiàn)難度會(huì)越來(lái)越大，發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)量規(guī)模會(huì)越來(lái)越小，勘探的領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越少，這時(shí)就必須解放思想、轉(zhuǎn)變思路、發(fā)展技術(shù)，得出新的、更加逼近地下真實(shí)的認(rèn)識(shí)，一旦認(rèn)識(shí)獲得突破并指導(dǎo)二次勘探，勘探老區(qū)會(huì)重新煥發(fā)青春，儲(chǔ)量會(huì)獲得新的增長(zhǎng)。因此，二次勘探是老區(qū)挖潛的必經(jīng)之路［1］。

近幾年，渤海油田通過(guò)開(kāi)展以地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新為主導(dǎo)的二次精細(xì)勘探，在歷經(jīng)20余年探索沒(méi)有獲得重大突破的老區(qū)——遼東灣北部地區(qū)(以下簡(jiǎn)稱遼北地區(qū))發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型優(yōu)質(zhì)油氣田，使得本區(qū)勘探重現(xiàn)生機(jī)，闖出了一條海上二次勘探的新路。本文首次對(duì)該地區(qū)二次勘探中的新思路、新認(rèn)識(shí)、新技術(shù)組合及勘探成效進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，這將對(duì)海上類似地區(qū)的二次勘探有著重要的借鑒意義。

1勘探歷程與面臨的關(guān)鍵問(wèn)題

圖1 遼北地區(qū)區(qū)域位置圖

遼北地區(qū)是指遼東灣北部錦州(JZ)25-1/1S油田以北的廣大區(qū)域(圖1)，面積約3 000 km2。受遼西1號(hào)邊界大斷裂分割，遼北地區(qū)由西向東劃分為遼西北洼、遼西低凸起北段、遼中北洼等3個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，整體表現(xiàn)為“兩洼夾一凸”的構(gòu)造格局，其中遼西北洼、遼中北洼均表現(xiàn)為東斷西超的新生代箕狀洼陷。在整個(gè)第三紀(jì)期間，遼北地區(qū)經(jīng)歷了古新世—始新世的伸展裂陷階段、漸新世早期沙二—沙一時(shí)期的第一裂后熱沉降階段、漸新世東營(yíng)期的走滑拉分再次裂陷階段，東營(yíng)末期湖盆整體抬升而結(jié)束了斷陷沉積期，新近紀(jì)進(jìn)入整體的坳陷下沉階段。

遼北地區(qū)在進(jìn)行二次勘探之前經(jīng)歷了兩大階段。第一階段(1982—1990年)為自營(yíng)快速起步階段，勘探效果較好。1982年開(kāi)始在遼東灣開(kāi)展了區(qū)域性的二維地震勘探，主要針對(duì)隆起帶的古潛山及其上大型的披覆構(gòu)造，先后發(fā)現(xiàn)了渤海最大的氣田——錦州20-2氣田、錦州9-3油田等，累計(jì)三級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量規(guī)模達(dá)億噸級(jí)以上。第二階段(1991—2008年)為勘探步入艱難時(shí)期，經(jīng)歷了近20年的沉寂階段，針對(duì)第一階段勘探在東二下段的較好發(fā)現(xiàn)，在洼陷區(qū)和低凸起區(qū)分別鉆探了多個(gè)構(gòu)造，雖然發(fā)現(xiàn)錦州9-3E和錦州21-1S等中小型油氣田，但總體勘探成果不佳，沒(méi)有獲得重要進(jìn)展與突破。分析認(rèn)為，主要面臨3個(gè)方面的關(guān)鍵問(wèn)題:第一，還有沒(méi)有足夠的資源潛力，還值不值得進(jìn)一步勘探?第二，凸起區(qū)和中央反轉(zhuǎn)構(gòu)造帶中埋藏淺、規(guī)模大、類型簡(jiǎn)單的背斜型圈閉在第一輪勘探基本都已經(jīng)被鉆探，未鉆圈閉類型復(fù)雜、規(guī)模小、埋藏深，本區(qū)還能不能找到大型油氣田?到哪里去找?第三，就是制約本區(qū)勘探的關(guān)鍵問(wèn)題——儲(chǔ)層問(wèn)題。在錦州20-2N發(fā)現(xiàn)之前，本區(qū)失利的鉆井都是因?yàn)閮?chǔ)層問(wèn)題而導(dǎo)致勘探失利的，并且遼東灣地區(qū)深層3000m以下儲(chǔ)層物性普遍較差，從未獲得商業(yè)性產(chǎn)能，因此3000m深度被稱為遼東灣探區(qū)勘探的“死亡線”。

2以地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新為主導(dǎo)的二次勘探新思路的提出

近年來(lái)，渤海灣盆地遼河油田的潛山勘探、冀東油田南堡凹陷的精細(xì)勘探、勝利油田東營(yíng)凹陷的巖性油氣藏勘探以及華北油田的洼槽區(qū)勘探等都是二次勘探的經(jīng)典案例［2-5］，通過(guò)二次勘探這些地區(qū)油氣儲(chǔ)量獲得了重要的增長(zhǎng)，其中一個(gè)重要的特點(diǎn)是大面積的或者全凹陷的高精的地震資料的重新采集和高密度的鉆井［4-6］。但是，海上油氣勘探與陸地油氣勘探特點(diǎn)存在明顯的差異:第一，海上油區(qū)和陸地油區(qū)進(jìn)入二次勘探時(shí)期的勘探程度有所差異，陸地油區(qū)進(jìn)入二次勘探時(shí)期的勘探程度往往都比較高，剩余的勘探目標(biāo)隱蔽性很強(qiáng)，需要用更高精度的地震資料來(lái)識(shí)別和更密集的鉆井來(lái)鉆探，而海上成熟探區(qū)進(jìn)入二次勘探時(shí)期的勘探程度相對(duì)較低，存在大量的未知勘探領(lǐng)域和勘探目標(biāo)，這些勘探目標(biāo)通過(guò)創(chuàng)新地質(zhì)認(rèn)識(shí)、優(yōu)化技術(shù)組合往往也能夠發(fā)現(xiàn);第二，海上勘探的高投入和高風(fēng)險(xiǎn)性也決定了二次勘探的思路和方法與陸地油區(qū)有著明顯的差異，海上二次勘探仍然應(yīng)以大中型油氣田(群)的發(fā)現(xiàn)為著眼點(diǎn)，整體分析、區(qū)域解剖，在整體解剖的基礎(chǔ)上創(chuàng)新地質(zhì)認(rèn)識(shí)，以地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新為主導(dǎo)進(jìn)行二次精細(xì)勘探。具體來(lái)說(shuō)，海上二次勘探的新思路為:勘探目標(biāo)是大中型油氣田，工作方法是整體研究，工作核心是創(chuàng)新地質(zhì)認(rèn)識(shí)、提高地下認(rèn)知程度，基本保障是優(yōu)化技術(shù)組合、充分挖掘現(xiàn)有資料潛力。

3二次勘探中的重要地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新

遼北地區(qū)的二次勘探研究主要針對(duì)前文述及的制約本區(qū)勘探的3個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了精細(xì)研究，并獲得了重要的地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新，取得了明顯的勘探成效。

3.1 重新認(rèn)識(shí)凹陷資源潛力，堅(jiān)定了二次勘探的信心

資源潛力是二次勘探的基礎(chǔ)，一個(gè)凹陷經(jīng)過(guò)一次勘探之后，還有沒(méi)有繼續(xù)勘探的價(jià)值，首先必須重新認(rèn)識(shí)凹陷的資源潛力。

遼西北洼和遼中北洼是遼北地區(qū)2個(gè)重要的供烴凹陷，按照一次勘探時(shí)期計(jì)算的油氣資源量進(jìn)行評(píng)價(jià)，遼西北洼的探明程度已經(jīng)達(dá)到了76%，該區(qū)勘探已經(jīng)進(jìn)入萎縮階段。特別是天然氣的資源量，根據(jù)經(jīng)典的天然氣演化模式，整個(gè)遼中凹陷和遼西凹陷總的天然氣資源量不到1100億m3，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的天然氣資源量已經(jīng)達(dá)到1500億m3，出現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量大于資源量的“儲(chǔ)資倒掛”的現(xiàn)象，這顯然是不合理的。

通過(guò)聚集系數(shù)法、物質(zhì)平衡法、改進(jìn)的規(guī)模序列法等方法進(jìn)行遼西凹陷新一輪的資源綜合評(píng)估，石油資源量要遠(yuǎn)大于一次勘探時(shí)期估算的資源量，探明程度由原來(lái)的76%下降到了37%。在天然氣資源潛力計(jì)算上，通過(guò)烴源巖物理模擬實(shí)驗(yàn)，重新建立了遼北地區(qū)的生烴模型(圖2)，創(chuàng)新提出遼北地區(qū)烴源巖Ro介于0.5%～1.3%可大量生氣及生氣高峰Ro約為1.1%的新認(rèn)識(shí)。根據(jù)這一認(rèn)識(shí)，遼東灣天然氣資源量將會(huì)大幅度增加，僅遼西北洼的天然氣資源量就超過(guò)1200億m3。

通過(guò)重新認(rèn)識(shí)凹陷資源潛力，堅(jiān)定了遼北地區(qū)二次勘探的信心，這也是遼北地區(qū)二次勘探的物質(zhì)基礎(chǔ)。

3.2 創(chuàng)新建立圈閉發(fā)育模式，明確了二次勘探的方向

遼西北洼全區(qū)基本被二維地震資料覆蓋，局部有三維地震資料覆蓋，而且研究的重點(diǎn)地區(qū)有4塊不同年代不同批次的三維地震資料覆蓋，但本區(qū)經(jīng)過(guò)多輪構(gòu)造解釋后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大型圈閉。

圖2 遼北地區(qū)(遼西、遼中凹陷)基于烴源巖熱模擬實(shí)驗(yàn)的生烴圖版

鑒于此，在區(qū)域大斷裂格架解釋的基礎(chǔ)上，通過(guò)構(gòu)造的物理模擬，建立了遼北地區(qū)走滑斷裂“逢彎必圈”的大型圈閉群發(fā)育模式，指出早斷早衰型走滑斷裂帶圈閉主要發(fā)育的時(shí)期為沙三段強(qiáng)烈深陷期和沙一、二段裂后熱沉降期，圈閉發(fā)育的位置主要在凸起向凹陷突出的彎曲增阻段(圖3)。在這一模式的指導(dǎo)下，以三維地震資料解釋為基礎(chǔ)，充分挖掘地震資料潛力，采用2D+3D資料聯(lián)合解釋，重新落實(shí)該區(qū)構(gòu)造，最終通過(guò)精細(xì)構(gòu)造解釋，從南至北發(fā)現(xiàn)了一系列大型構(gòu)造圈閉群，呈串珠狀分布(圖4)，單個(gè)圈閉面積多為十幾平方千米，最大圈閉面積超過(guò)30km2，為本區(qū)二次勘探奠定了基礎(chǔ)。

圖3 遼北地區(qū)構(gòu)造物理模擬實(shí)驗(yàn)(右旋走滑作用下剛性基底向塑性巖層彎曲增壓段最容易發(fā)育圈閉)

圖4 遼北地區(qū)走滑斷裂兩側(cè)"逢彎必圈"的圈閉分布

3.3 創(chuàng)新提出優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育模式，解決了制約二次勘探的關(guān)鍵問(wèn)題

遼北地區(qū)在第一輪勘探中發(fā)現(xiàn)了2個(gè)大中型油氣田——錦州20-2氣田和錦州9-3油田，其中錦州20-2氣田是以沙一、二段湖相生物碎屑碳酸鹽巖為主要儲(chǔ)集層，而錦州9-3油田是以中淺層?xùn)|營(yíng)組三角洲前緣砂體為主要儲(chǔ)集層。二次勘探從凸起走向凹陷后，面對(duì)的勘探對(duì)象是深度上更深、層系上更老的沙一、二段和沙三段，因此可以說(shuō)，深層的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)是制約本區(qū)二次勘探的關(guān)鍵問(wèn)題。

研究中從地貌-沉積過(guò)程響應(yīng)出發(fā)，創(chuàng)新提出了遼北地區(qū)“源-溝耦合富砂”的基本思想，認(rèn)為該區(qū)只要物源區(qū)存在剝蝕的歷史，剝蝕的碎屑物質(zhì)必然會(huì)沿著溝谷優(yōu)勢(shì)分散系統(tǒng)在坡折帶處進(jìn)行卸載，從而形成砂巖富集區(qū)(圖5)。根據(jù)這一基本思想，在精細(xì)層序地層學(xué)分析和精細(xì)古地貌分析的基礎(chǔ)上，以四級(jí)層序?yàn)閱卧?，?duì)遼北地區(qū)物源區(qū)及其古地貌形態(tài)進(jìn)行了恢復(fù)，刻畫出地質(zhì)歷史時(shí)期的物源-溝谷在空間上的配置關(guān)系，從而確定砂體在空間上的發(fā)育位置，并以此為約束，通過(guò)地震相、地震屬性資料對(duì)目的層砂體進(jìn)行預(yù)測(cè)。最終結(jié)合成巖作用分析和本區(qū)特殊的超壓發(fā)育環(huán)境，創(chuàng)新提出遼北地區(qū)超壓環(huán)境次生孔隙形成機(jī)制，認(rèn)識(shí)到地層超壓對(duì)成巖進(jìn)程有明顯的抑制作用，建立了該區(qū)超壓與次生孔隙發(fā)育的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

通過(guò)儲(chǔ)層精細(xì)研究，遼北地區(qū)二次勘探中新鉆9口鉆井，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)全部獲得成功，其中JZ20-2N-1井在3299.0～3311.5m井段測(cè)試獲日產(chǎn)油308.9m3，JZ20-2N-5井在3330～3342m井段測(cè)試獲日產(chǎn)油588.7m3，突破了遼東灣北部埋深勘探的“死亡線”門檻。

圖5 遼北地區(qū)沙河街組砂巖富集模式

4二次勘探中的技術(shù)組合創(chuàng)新

在海上二次勘探中，面對(duì)的資料往往還是一次勘探中的資料，如何使老資料產(chǎn)生新認(rèn)識(shí)，往往需要優(yōu)化技術(shù)組合，這是二次勘探突破的重要保障。在遼北地區(qū)的二次勘探中，本區(qū)沒(méi)有新采集的地震資料，也沒(méi)有進(jìn)行高密度的鉆井，資料還是一次勘探中使用的資料，為了使這些老資料發(fā)揮新用途，主要采用了地質(zhì)模式指導(dǎo)下的精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)、地震地質(zhì)一體化的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)、多因素綜合斷層側(cè)封分析技術(shù)，取得了顯著成效。

4.1 地質(zhì)模式指導(dǎo)下的精細(xì)構(gòu)造解釋技術(shù)

鑒于遼北地區(qū)沒(méi)有為三維地震全覆蓋，部分關(guān)鍵地區(qū)需要補(bǔ)充二維地震資料來(lái)解釋，因此首先通過(guò)全區(qū)大斷裂解釋明確構(gòu)造帶成因動(dòng)力，建立不同構(gòu)造帶的構(gòu)造樣式，然后在此模式的指導(dǎo)下，采用三維解釋聯(lián)動(dòng)二維解釋的方法，采取點(diǎn)—線—面—體的解釋流程，從主測(cè)線、聯(lián)絡(luò)測(cè)線和任意線多個(gè)角度來(lái)落實(shí)斷點(diǎn)，并考慮二維資料偏移歸位不準(zhǔn)的影響，對(duì)部分?jǐn)帱c(diǎn)進(jìn)行了合理的趨勢(shì)化調(diào)整，同時(shí)結(jié)合三維可視化技術(shù)來(lái)顯示空間的斷層分布及相互關(guān)系，保證了斷裂系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，提高了解釋精度，最終落實(shí)了斷裂，擴(kuò)大了圈閉規(guī)模。

4.2 地震地質(zhì)一體化的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)

由于研究區(qū)目的層厚度較薄，而地震資料品質(zhì)較差、分辨率較低，因此完全依靠常規(guī)的地震相構(gòu)形來(lái)進(jìn)行儲(chǔ)層預(yù)測(cè)難度較大，并且通過(guò)對(duì)本區(qū)已鉆井砂泥巖波阻抗敏感分析來(lái)看其反演效果也不會(huì)理想。為此，在本區(qū)二次勘探中，首先在高精度古地貌恢復(fù)的基礎(chǔ)上分析源-溝-坡耦合帶，找到沉積物搬運(yùn)通道，進(jìn)而確定耦合帶的發(fā)育位置(圖6)，精細(xì)識(shí)別耦合帶與非耦合帶地震相的細(xì)微差別，結(jié)合地震屬性與耦合帶的關(guān)系進(jìn)一步精細(xì)刻畫砂體展布特征，最終確定了砂體的分布。

圖6 遼北地區(qū)源-溝-坡耦合帶的精細(xì)識(shí)別

4.3 多因素綜合斷層側(cè)封分析技術(shù)

受區(qū)域構(gòu)造影響，遼北地區(qū)所形成的構(gòu)造多為受邊界斷層控制并被次級(jí)斷層復(fù)雜化的鼻狀或半背斜形態(tài)的圈閉，由多個(gè)斷塊組成。部分控制圈閉的斷層在局部位置斷距較小，可能存在斷層兩側(cè)巖性對(duì)接而導(dǎo)致側(cè)封保存風(fēng)險(xiǎn)。研究中對(duì)小斷距斷層的側(cè)向封堵性采用了多種技術(shù)手段進(jìn)行充分論證。首先，厘定斷層的性質(zhì)、斷層的規(guī)模和斷層的活動(dòng)性，認(rèn)為斷層與區(qū)域走滑斷層走向一致，應(yīng)同樣具有走滑扭動(dòng)成因，而走滑斷層的側(cè)向封堵性較好，這類斷層具有良好的封堵作用;其次通過(guò)斷面壓力分析、泥巖涂抹分析和類比分析確定斷層的封堵性分析。根據(jù)多因素多技術(shù)的綜合運(yùn)用，最終解決了陡坡帶油氣側(cè)封保存問(wèn)題。

5二次勘探所取得的成效

通過(guò)勘探思路創(chuàng)新、地質(zhì)認(rèn)識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)組合創(chuàng)新，遼北地區(qū)二次勘探發(fā)現(xiàn)了以錦州20-2N等為代表的多個(gè)中型油氣田及潛在商業(yè)性含油氣構(gòu)造，二次勘探的商業(yè)成功率達(dá)到了75%，新增三級(jí)地質(zhì)儲(chǔ)量超過(guò)1億m3油當(dāng)量，并突破了遼東灣勘探的3 000 m的深度門檻，取得了很好的勘探成效，為海上類似地區(qū)的二次勘探提供了良好的借鑒。

［1］趙賢正，盧學(xué)軍，王權(quán)．富油氣凹陷的二次勘探［J］．中國(guó)石油勘探，2010，15(2):1-7．

［2］郭彥民，尤桂彬，林洪利．遼河坳陷潛山深化勘探理論與實(shí)踐［J］．石油鉆采工藝，2009，31(S1):9-14．

［3］李曉光，高險(xiǎn)峰，李玉金，等．遼河探區(qū)油氣勘探潛力與前景［J］．特種油氣藏，2011，18(5):1-5．

［4］周海民，董月霞，劉蘊(yùn)華，等．冀東南堡凹陷精細(xì)勘探實(shí)踐與效果［J］．中國(guó)石油勘探，2000，5(2):9-12．

［5］孔凡仙．東營(yíng)凹陷北帶砂礫巖扇體勘探技術(shù)與實(shí)踐［J］．石油學(xué)報(bào)，2000，21(5):27-31．

［6］趙賢正，盧學(xué)軍，王權(quán)．華北油田地層-巖性油藏勘探發(fā)現(xiàn)與啟示［J］．石油與天然氣地質(zhì)，2007，28(5):597-604．收稿日期:2012-07-17

(編輯:崔護(hù)社)

The practice and effects of secondary exploration guided by the geological innovation in offshore oil-bearing areas:a case of the northern Liaodong bay

Xu Changgui
(BohaiOilfield Exploration and Development Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

Petroleum exploration is a repetitious process of gaining knowledge-practising-re-gaining knowledge-re-practising，during which secondary exploration is an inevitable stage in thematured oil-bearing areas．The ideas of secondary exploration in an offshore oil-bearing area are quite different from those in an onshore oil-bearing area，due to thier different exploration patterns，and the secondary exploration in an offshore oil-bearing area should be the refined exploration that aims at the large and middle fields and is guided by the geological innovations．After nearly 20 years of exploration decline in the northern Liaodong bay，Bohai water，the secondary exploration resulted in good effects without increasing any new data and on a basis of several innovations，such as the exploration thought，the geological knowledge focussing on trap and reservoir models an the combination of three techniques，thus providing an excellent reference to the secondary exploration in similar offshore areas．

secondary exploration;gelogical innovation;exploration effect;the northern Liaodong bay

徐長(zhǎng)貴，男，博士，高級(jí)地質(zhì)師，中國(guó)海洋石油總公司勘探專家，畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，主要研究方向?yàn)槭偷刭|(zhì)與勘探。地址:天津市塘沽區(qū)609信箱(郵編:300452)。