南海東部海域自營勘探實踐與成效

劉再生 施和生 楊少坤 朱 明 龐 雄

(中國海洋石油南海東部石油管理局)

南海東部海域自營勘探實踐與成效

劉再生 施和生 楊少坤 朱 明 龐 雄

(中國海洋石油南海東部石油管理局)

南海東部海域大規(guī)模的油氣勘探活動始于20世紀(jì)80年代初的對外合作,通過引進(jìn)國際石油公司的技術(shù)和資金開展合作勘探,探明了惠州、西江、流花等油田群,創(chuàng)造了該探區(qū)油氣儲量發(fā)現(xiàn)的第一個高峰,并在1996年實現(xiàn)了原油年產(chǎn)量超過1 000萬m3,成為當(dāng)時我國第四大原油生產(chǎn)基地。上世紀(jì)末期,由于勘探難度增加、勘探成效下降,許多外方合作者相繼撤出合作區(qū),合作勘探陷入低谷。2000年開始,南海東部海域展開了大規(guī)模的自營勘探,以自營促進(jìn)合作。經(jīng)過十余年的不斷實踐,在深水區(qū)勘探獲得重大突破,發(fā)現(xiàn)了以“珠江深水扇”砂巖和以陸架邊緣三角洲砂巖為儲層的大、中型天然氣田群;在新區(qū)、“新層系”(新近系淺層)獲得勘探突破,發(fā)現(xiàn)了恩平油田群;同時,在勘探成熟區(qū)挖潛增產(chǎn)效果明顯。由于自營勘探成效顯著,南海東部海域油氣儲量發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了第二個高峰,為“再建一個南海東部”——到2015年實現(xiàn)油氣產(chǎn)量2 000萬m3(油當(dāng)量)奠定了儲量基礎(chǔ)。

南海東部海域;自營勘探;勘探成效;天然氣田群;珠江深水扇

南海東部海域是指我國南海北部東經(jīng)113°10′以東海域,勘查面積約23萬km2,包括了珠江口盆地的大部分區(qū)域及臺西南盆地的一部分區(qū)域,勘探成果主要集中在珠江口盆地。

珠江口盆地北依廣東省大陸,南臨西沙、中沙等諸島,西靠海南島,東臨澎湖列島,盆地大部分區(qū)域位于南海北部陸架區(qū),部分在陸坡區(qū),呈北東向展布,長約800 km,寬約100～300 km,面積約26.68萬km2,其中水深小于200 m的陸架區(qū)面積約10萬km2,水深超過200 m的區(qū)域面積約16.68萬km2。

珠江口盆地是在中生代末期以來拉張斷陷基礎(chǔ)上發(fā)育起來的新生代被動大陸邊緣斷陷盆地,自北向南依次劃分為北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、中部坳陷帶、南部隆起帶以及南部坳陷帶等6個次級構(gòu)造單元[1](圖1)。古近系始新統(tǒng)及漸新統(tǒng)文昌組、恩平組陸相泥巖是盆地主要的烴源巖層系,古近系上漸新統(tǒng)—新近系中新統(tǒng)海相三角洲及濱岸相砂巖是盆地主要的勘探開發(fā)目的層系。自1979年在北部坳陷帶鉆探珠5井鉆遇中新統(tǒng)砂巖油層首次獲工業(yè)油流以來,珠江口盆地內(nèi)展開了大規(guī)模的勘探開發(fā)活動,截至2012年底,共完成二維地震采集23萬km、三維地震采集31 530 km2,完鉆探井288口,探明石油地質(zhì)儲量84 810萬m3、天然氣地質(zhì)儲量1 543億m3,投入開發(fā)油氣田23個,已連續(xù)17年油氣產(chǎn)量超過1 000萬m3(油當(dāng)量),累計生產(chǎn)油氣23 335萬m3(油當(dāng)量)。

南海東部海域油氣勘探工作大致可劃分為油氣普查、對外合作、自營與合作并舉3個階段。

第一階段為油氣普查階段(1970—1979年)。珠江口盆地開展了大量的地質(zhì)地球物理勘察工作,在盆地北部陸架區(qū)6個構(gòu)造上鉆探了7口探井,其中珠5井鉆遇中新統(tǒng)砂巖油層7層26.2 m,測試折合日產(chǎn)原油289.7 m3,初步證實珠江口盆地具有商業(yè)性油氣勘探潛力。

第二階段為對外合作階段(1980—1999年)。珠5井的發(fā)現(xiàn)使珠江口盆地的油氣勘探受到了廣泛關(guān)注。1982年2月16日,國務(wù)院批準(zhǔn)南海珠江口盆地對外開放,并授權(quán)中國海洋石油總公司負(fù)責(zé)開展對外合作,經(jīng)過談判,先后與外國石油公司簽訂了9個區(qū)塊的石油合同[2],1983年6月29日南海東部公司在廣州正式成立,負(fù)責(zé)經(jīng)營管理南海東部海域石油天然氣資源的的勘探開發(fā)和生產(chǎn)。早期的合作勘探一波三折,許多知名外國石油公司作為作業(yè)者部署的第一批探井幾乎全部落空,一些作業(yè)者信心動搖,彷徨觀望。此后,來自中國海油的地質(zhì)家們的勘探思路開始引導(dǎo)作業(yè)者,以“富烴凹陷為中心、陸相生油、下生上儲、油氣近距離運聚”等符合南海東部海域獨特地質(zhì)條件的勘探思路逐步為外國作業(yè)者所接受,經(jīng)過多方論證,一致同意將勘探方向從早期的“海相生油,以鉆探盆地中央隆起帶巨型構(gòu)造為目標(biāo)”,轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴案粺N凹陷為中心,以鉆探逆牽引背斜和披覆背斜構(gòu)造為中心”,探明了惠州、西江、流花等10個大、中型油田,創(chuàng)造了南海東部海域油氣儲量發(fā)現(xiàn)的第一個高峰,并在1996年實現(xiàn)了原油年產(chǎn)量超過1 000萬m3。

第三階段為自營合作并舉階段(2000年至今)。20世紀(jì)末期,由于勘探類型單一、有利構(gòu)造目標(biāo)減少、勘探成效下降,許多合作者相繼退出合同區(qū),合作勘探陷入低谷。從2000年開始,珠江口盆地展開了大規(guī)模的自營勘探。

自營勘探?jīng)]有照搬合作勘探思路簡單地在成熟區(qū)追加滾動勘探工作量,而是重新認(rèn)識合作勘探時期被認(rèn)為是高風(fēng)險的勘探領(lǐng)域,在充分研究論證的基礎(chǔ)上,針對其中深水、天然氣、復(fù)式油氣藏等領(lǐng)域進(jìn)行了勘探實踐:在深水區(qū)勘探獲得了重大突破,發(fā)現(xiàn)了以“珠江深水扇”砂巖和以陸架邊緣三角洲砂巖為儲層的大、中型天然氣田群;在新區(qū)、“新層系”(新近系淺層)獲得勘探突破,發(fā)現(xiàn)了恩平油田群;同時,在勘探成熟區(qū)挖潛增產(chǎn)效果明顯。由于自營勘探成效顯著,南海東部海域油氣儲量發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了第二個高峰,保障了該探區(qū)勘探工作的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。由于篇幅所限,本文謹(jǐn)選擇其中幾個典型勘探領(lǐng)域的突破來闡述自營勘探的實踐和成效。

圖1 珠江口盆地構(gòu)造單元劃分圖

1 自營勘探實踐

1.1 高精度層序地層學(xué)以及大面積高分辨率三維地震技術(shù)的有效應(yīng)用,深水勘探取得重大突破

盡管盆地中部坳陷帶的白云凹陷(深水區(qū))已被證實是富烴凹陷,具有潛在的勘探價值,但早期圍繞白云凹陷的合作勘探卻并不理想:一是儲層不發(fā)育(中央隆起帶南緣探井揭示,盆地北部在生產(chǎn)油田的主要產(chǎn)層,即中新統(tǒng)海相三角洲平原及前緣亞相砂巖體系,在盆地中部坳陷帶演變?yōu)榍叭侵迊喯?缺乏砂巖儲層);二是烴源巖生烴潛力不確定,白云凹陷鉆探的深水井BY7-1-1井(水深約500 m)并未發(fā)現(xiàn)商業(yè)性油氣。由于水深、不確定因素多、勘探成本高,深水區(qū)被認(rèn)為是高風(fēng)險勘探區(qū)而長期被擱置。

南海東部海域油氣勘探要想有更大的突破,油氣產(chǎn)量要再上一個臺階,面積占該海域約一半的深水區(qū)(即中部坳陷帶)是重要領(lǐng)域。因此,自營勘探的突破口首先選擇了深水區(qū),開展了10余年的勘探研究,認(rèn)識—實踐—再認(rèn)識—再實踐,終于取得了重大突破。

1.1.1白云凹陷是盆地的沉降沉積中心,深水烴源潛力值得期待

與盆地北部坳陷帶類似,中部坳陷帶也是由一系列凹陷組成,其中最大的凹陷為白云凹陷。為研究白云凹陷的結(jié)構(gòu)及烴源巖生烴潛力,廣泛應(yīng)用大偏移距、長排列采集技術(shù)等地球物理新技術(shù),白云凹陷的結(jié)構(gòu)特征初步顯現(xiàn)(圖2),地震反射特征顯示白云凹陷為繼承性持續(xù)沉降的大型沉積凹陷,凹陷中心位置新生界基底(Tg)地震視埋深約為8 s,據(jù)此測算,新生代地層最大埋深約為11 km。利用周邊探井的地溫和熱演化資料推算,該凹陷應(yīng)有多套古近系地層進(jìn)入了生烴門限。

圖2 白云凹陷長電纜地震剖面(02EC1530)

與渤海灣盆地的渤中凹陷類似,白云凹陷也是盆地的沉降和沉積中心。新的研究成果表明[3-12],大約在23.2～23.8 Ma,中國東部地區(qū)發(fā)生過一次大的構(gòu)造運動,導(dǎo)致古近紀(jì)裂陷期所形成的湖盆群(包括渤海灣盆地和珠江口盆地)幾乎同時被夷平,該界面被認(rèn)為是古近系與新近系的分界面。將白云凹陷23.8 Ma不整合面(T60)拉平與渤中凹陷進(jìn)行比較(圖3)發(fā)現(xiàn),白云凹陷古近系凹陷結(jié)構(gòu)與渤中凹陷類似,是一個坳陷型的大型凹陷,未發(fā)現(xiàn)邊界控凹大斷層,這有別于珠江口盆地北部坳陷帶諸凹陷和渤海灣盆地西部濟陽坳陷諸凹陷(廣泛發(fā)育斷陷型箕狀凹陷),其始新統(tǒng)—漸新統(tǒng)地層沉積相對完整,之間沒有出現(xiàn)大的角度不整合面,說明未經(jīng)歷過長時間的暴露剝蝕,油氣保存條件良好。據(jù)最新資源評價研究成果[7-8]:白云凹陷古近系最大分布面積約20 000 km2、最大埋深約11 000 m,是珠江口盆地最大的凹陷,古近系有效烴源巖分布面積約12 000 km2(Ro＞0.7%);白云凹陷總生烴量985.44億t,其中石油182.22億t、天然氣803.22億t(油當(dāng)量);白云凹陷遠(yuǎn)景資源量34.39億t,其中石油16.38億t、天然氣18.01億t(油當(dāng)量),勘探潛力巨大。

1.1.2“珠江深水扇”系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)豐富了深水區(qū)的儲層類型

國外已有重大油氣發(fā)現(xiàn)的深水區(qū)(西非和墨西哥灣等)均位于繼承性發(fā)育的大流域長源大河入?？谙聝A方向,珠江口盆地南部白云深水區(qū)同樣位于古珠江大河入?？谙聝A方向。漸新世以來,由于青藏高原強烈隆升,在其東南緣形成廣闊的珠江流域,大量沉積物向珠江口海域輸送;與此同時,伴隨著32 Ma開始的南海擴張運動,珠江口盆地逐漸成為大量沉積物堆積的場所,在海平面頻繁變化下,于盆地北部形成了多套高位-海進(jìn)體系域陸架三角洲-濱岸體系的砂泥巖沉積,其中的砂巖層是珠江口盆地已發(fā)現(xiàn)油田最主要的產(chǎn)層。另外,海平面的周期性升降也使古珠江攜帶的大量沉積物在海平面下降期間遷移到古珠江口外的古陸坡深水區(qū)沉積,地震資料揭示,盆地南部白云深水區(qū)漸新世末以來形成的地層視厚度達(dá)6 000 m,是盆地北部的2倍,這表明,隨著海平面下降,盆地的沉積中心在向深水區(qū)遷移,大量的古珠江沉積物堆積在了白云深水區(qū)[10-12]。與世界上許多發(fā)育深水扇盆地的地質(zhì)特征比較,上述所有條件均表明珠江口盆地中部坳陷帶具有發(fā)育深水扇的基本地質(zhì)條件(圖4)。

圖3 白云凹陷(上)與渤中凹陷(下)剖面類比(據(jù)夏慶龍等,2008)

圖4 珠江口盆地淺水區(qū)(珠一坳陷)—白云深水區(qū)層序地層模式(據(jù)龐雄等,2005、2007)

對層序地層格架的解釋使白云深水區(qū)的層序地層學(xué)特征逐步明晰[10-12]:在相對海平面下降到達(dá)古陸架坡折帶時,古珠江攜帶的大量物質(zhì)會穿越盆地北部的古陸架區(qū)進(jìn)入古深水陸坡區(qū),并在此形成大規(guī)模的低位體系域;另外,處于深水陸坡環(huán)境的白云凹陷持續(xù)沉降,使得其在接受巨厚低位沉積的同時沉積空間依然存在,繼續(xù)保持了深水沉積環(huán)境,因而新近系各層序低位體系域都相對垂向疊置,形成低位體系巨厚的獨特地質(zhì)現(xiàn)象;而于層序底界古陸架坡折帶附近所發(fā)現(xiàn)的大量由河流“回春”作用誘發(fā)的深切谷及其充填物,是低位體系域存在的另外一個直接證據(jù),這些深切河谷均已達(dá)到相當(dāng)?shù)囊?guī)模(圖5)。白云凹陷北為番禺低隆起,東鄰東沙隆起,西南為大型的斷壘,為三面被高地包圍的深水環(huán)境。低位時期東、北、西三面高地出露,持續(xù)沉降的白云凹陷演變成海灣環(huán)境,成為北面古珠江入海傾注沉積物的最佳場所;大量峽谷水道圍繞凹陷分布也證實了其具有海灣環(huán)境的特點。正是對海平面周期性下降,以及古珠江大河輸入沉積物和海平面下降期間發(fā)育的大規(guī)模深切谷系統(tǒng)的認(rèn)識,使白云深水區(qū)大規(guī)模深水扇,即“珠江深水扇”[12]得以發(fā)現(xiàn)(圖5)?！爸榻钏取弊鳛榘自粕钏畢^(qū)獨特的儲層類型,與陸架三角洲體系共同構(gòu)成了盆地南部深水區(qū)新近系的儲層類型,極大地降低了深水區(qū)勘探儲層的風(fēng)險。

1.1.3兩種儲層類型大、中型天然氣田群被發(fā)現(xiàn),深水勘探取得重大突破

新技術(shù)(長電纜地震、三維地震等)及新方法(層序地層解釋)的大量應(yīng)用,提高了對白云凹陷結(jié)構(gòu)的認(rèn)識程度和對深水扇儲層的描述精度,從而推動了深水勘探的進(jìn)程,深水勘探逐步成為自營勘探的戰(zhàn)略領(lǐng)域。但受技術(shù)條件的限制,在勘探戰(zhàn)術(shù)上依然選擇了水深相對較淺的流花19-3構(gòu)造(水深超過200 m)作為首鉆目標(biāo)。

流花19-3構(gòu)造位于番禺低隆起東南部番禺16-1大型鼻狀構(gòu)造東翼,為鼻狀構(gòu)造背景上的中新統(tǒng)上部(粵海組)淺層巖性圈閉,地震響應(yīng)為強烈的振幅異常,油氣檢測顯示AVO異常,綜合分析應(yīng)為淺層天然氣藏,預(yù)測天然氣地質(zhì)儲量約為200億m3。LH19-3-1井于2001年6月上鉆,在中新統(tǒng)上部淺部地層中鉆遇砂巖氣層57 m,與鉆前預(yù)測基本吻合,但由于氣層物性較差(泥質(zhì)粉砂巖),DST測試結(jié)果不理想(折合日產(chǎn)量約6.4萬m3),初步認(rèn)定在當(dāng)時技術(shù)條件下不具商業(yè)性而放棄。但LH19-3-1井天然氣地球化學(xué)資料分析結(jié)果揭示,該氣藏為天然氣源自烴源巖的熱演化氣藏,而不是源自淺層的生物氣藏,具有非烴含量低(CO2低于5%)、烴含量高、干燥系數(shù)高等特點[14];流花19-3構(gòu)造周邊鉆井揭示,番禺低隆起區(qū)下伏地層以漸新統(tǒng)珠海組海陸過渡相砂巖為主的地層不整合披覆沉積在前第三系基底之上,不具備生烴能力,而本區(qū)地層區(qū)域性向南部的白云凹陷傾沒,因此,流花19-3氣藏天然氣只能源自南部的白云凹陷。經(jīng)過充分論證,在水深小于300 m陸架區(qū)以內(nèi)沿著流花19-3氣藏通往白云凹陷的大型古鼻狀構(gòu)造背景上部署了PY30-1-1、PY29-1-1、PY34-1-1、PY35-1-1、LH19-5-1等探井,發(fā)現(xiàn)了番禺30-1、番禺34-1、番禺35-2等以陸架邊緣三角洲砂巖為儲層的大、中型天然氣田,初步估算天然氣三級地質(zhì)儲量約1 000億m3。

白云凹陷北緣陸架區(qū)番禺30-1、番禺34-1等陸架邊緣三角洲砂巖儲層天然氣田的發(fā)現(xiàn),進(jìn)一步促進(jìn)了白云凹陷深水區(qū)的勘探,2006年鉆探了第一口深水探井LW3-1-1(水深1 500 m),首次發(fā)現(xiàn)了以“珠江深水扇”優(yōu)質(zhì)砂巖為儲層的荔灣3-1大氣田,隨后,又相繼在水深超過1 000 m的深水區(qū)發(fā)現(xiàn)了流花29-1、流花34-2等以“珠江深水扇”砂巖為儲層的大、中型天然氣田。深水天然氣儲量的不斷發(fā)現(xiàn),使得南海東部海域勘探呈現(xiàn)出油氣并舉的新局面,勘探領(lǐng)域初步實現(xiàn)了由淺水向深水的延拓[14-17](圖6)。

1.2 成藏規(guī)律研究新認(rèn)識引領(lǐng)恩平凹陷石油勘探取得突破

恩平凹陷位于珠江口盆地北部坳陷帶西段,早期曾為合作勘探的重點地區(qū),所執(zhí)行的第一個合作區(qū)、第一口合作探井(EP18-1-1A)均在恩平凹陷,但合作勘探歷經(jīng)10余年,鉆了10余口探井,均未取得商業(yè)性油氣發(fā)現(xiàn),鉆探揭示恩平凹陷主要勘探開發(fā)目的層屬于新近系海相珠江三角洲平原到前緣亞相,砂巖含量高,圈閉及保存條件差,外方認(rèn)為生烴潛力不明,油氣難以形成商業(yè)聚集而放棄。

針對恩平凹陷結(jié)構(gòu)不明、成藏規(guī)律不清等問題,自營勘探在地震處理、富烴凹陷識別、油氣成藏定年等方面開展了大量的研究工作,在凹陷的控源機制、控藏機理以及聚油規(guī)律研究方面取得進(jìn)展,有效指導(dǎo)了恩平凹陷的勘探評價和目標(biāo)優(yōu)選。

1.2.1“兩型三幕控源”機制研究發(fā)現(xiàn)了生烴凹陷新類型

在南海北部陸緣減薄地殼背景和區(qū)域構(gòu)造動力學(xué)格局下,南海東部海域具有張扭性應(yīng)力環(huán)境,發(fā)育多幕演化和多種裂陷結(jié)構(gòu)類型的凹陷,凹陷結(jié)構(gòu)樣式又可劃分為簡單半地塹(恩平凹陷)和復(fù)式半地塹(惠州凹陷),一個復(fù)式半地塹由多個洼陷組成,不同構(gòu)造樣式的凹陷具有不同的烴源巖發(fā)育特征和油氣成藏規(guī)律[18]。古近紀(jì)裂陷階段發(fā)育早文昌期、晚文昌期和恩平期三幕裂陷,分別對應(yīng)文昌組下段、文昌組上段和恩平組3個結(jié)構(gòu)層,每個裂陷幕旋回均由裂陷初期、強烈裂陷期和萎縮期組成,構(gòu)成了一個完整的沉積充填演化序列,而三幕裂陷末期伴隨3期抬升剝蝕作用,對凹陷結(jié)構(gòu)有明顯的影響。對比發(fā)現(xiàn),通常情況下富烴凹陷(惠州凹陷等)大多是邊界斷層為傾角大于45°的高角度凹陷,而恩平凹陷為低角度凹陷(邊界斷層傾角小于30°)(圖7),不屬于以往認(rèn)識上的富烴凹陷結(jié)構(gòu)類型,但進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),低角度的恩平凹陷在不同裂陷幕由于邊界斷裂繼承性發(fā)育, 3個裂陷幕的沉積中心主要發(fā)育于邊界斷裂與緩坡接合部。由于邊界斷裂水平方向的強烈拆離滑脫,導(dǎo)致恩平凹陷緩坡基底強烈撓曲隆升,帶動凹陷強烈旋轉(zhuǎn)和下陷,經(jīng)歷了快速沉降過程和欠補償環(huán)境,沉積了厚層的文昌組下段、文昌組上段和恩平組,相應(yīng)于三幕裂陷期發(fā)育了2套優(yōu)質(zhì)中深湖相和1套湖沼相烴源巖,恩平凹陷具有與其他低角度斷陷不同的形成條件和烴源巖發(fā)育背景,具備成為富烴凹陷的基本地質(zhì)條件。

圖7 “兩型三幕控源”機制示意圖

1.2.2成藏規(guī)律研究新認(rèn)識指導(dǎo)了恩平凹陷的勘探方向

1.2.2.1“高效復(fù)合輸導(dǎo)”控藏機理

珠江口盆地新生代以來發(fā)育陸相、海相2套三角洲沉積體系。恩平組沉積期,區(qū)域上發(fā)育了1套大規(guī)模陸相淺水辮狀河三角洲和扇三角洲沉積體系,珠海組—珠江組沉積期則發(fā)育了更大規(guī)模的海相富砂三角洲體系,這2套平面上廣泛分布的砂體構(gòu)成了珠江口盆地得天獨厚的油氣側(cè)向運移通道。中新世的東沙運動(10 Ma)導(dǎo)致一些通源斷裂活化并與上述2套三角洲體系構(gòu)成了南海東部海域主要的油氣縱、橫向高效復(fù)合輸導(dǎo)體系[19]。

1.2.2.2“晚期多層同注”控藏機理

儲層自生伊利石40Ar-39Ar同位素和次生流體包裹體顯微分析的高精度定量油氣成藏年代學(xué)定年技術(shù)的應(yīng)用,揭示了南海東部海域油氣成藏受東沙運動控制,無論深層或淺層油氣均表現(xiàn)出晚期快速充注、集中成藏的特征,珠海組和珠江組儲層油氣大規(guī)模成藏時間為10 Ma左右[19-22]。

南海東部海域油氣的“晚期多層同注”主要受控于東沙運動(10 Ma)導(dǎo)致的斷層晚期活化。文昌組和恩平組烴源巖生成的油氣在勢能差的驅(qū)使下沿活化斷層集中快速運移,斷層活動影響到的儲層均接受了油氣充注,對外合作階段發(fā)現(xiàn)的“黃金成藏組合”(珠江組—珠海組)主力產(chǎn)層段主要在該期成藏(圖8a);同時,古近系深層斷裂溝通含烴流體,有機酸溶解儲層長石生成大量次生孔隙,形成有效儲集空間,為深層勘探“禁區(qū)”的突破(圖8b)提供了理論依據(jù),而深層斷裂向上斷達(dá)的新近系淺層也發(fā)生了油氣充注聚集,淺層“新層系”勘探取得突破(圖8c)。“高效復(fù)合輸導(dǎo)”和“晚期多層同注”控藏機理的提出為恩平凹陷新領(lǐng)域勘探突破提供了重要的理論指導(dǎo),向淺層拓展了油氣勘探新層系。

圖8 南海東部海域“晚期多層同注”示意圖

1.2.2.3“分帶差異富集”的聚油規(guī)律

通過油氣成藏規(guī)律分析以及定量成藏作用研究,發(fā)現(xiàn)裂陷期烴源巖品質(zhì)與規(guī)模的差異性、古近系二級構(gòu)造帶樣式與展布,以及油氣匯聚強度與運移指向為恩平凹陷油氣富集的3個關(guān)鍵因素,而且具有“分帶差異富集”的聚油規(guī)律[18]。

恩平凹陷古近系自北向南發(fā)育恩平11潛山披覆帶、恩平17斜坡構(gòu)造帶和恩平18斷裂背斜構(gòu)造帶(圖9),根據(jù)富烴凹陷油氣成藏規(guī)律研究成果[23-24],恩平18斷裂背斜構(gòu)造帶為繼承性的古隆起,毗鄰高生烴強度區(qū),應(yīng)為油氣優(yōu)勢運移區(qū),分析認(rèn)為恩平18斷裂背斜構(gòu)造帶是油氣富集的有利區(qū)帶。恩平油田群將在2014年投產(chǎn),高峰年產(chǎn)量將超過200萬m3。恩平凹陷(低角度富烴凹陷)的勘探經(jīng)驗在白云東凹陷、開平凹陷得到了推廣應(yīng)用,已發(fā)現(xiàn)流花16-2、開平11-1等油田?？梢灶A(yù)見,“低角度富烴凹陷”將成為南海東部海域重要的勘探方向之一。

圖9 恩平凹陷油氣差異富集平面示意圖(據(jù)施和生,2013)

1.2.3恩平油田群的發(fā)現(xiàn),不僅證實了富烴凹陷新類型,也實現(xiàn)了淺層“新層系”勘探的突破

根據(jù)恩平凹陷控源機制、控藏機理、聚油規(guī)律等方面的研究認(rèn)識,認(rèn)為恩平凹陷為潛在的富烴凹陷,并根據(jù)“分帶差異富集”聚油規(guī)律的新認(rèn)識將勘探方向從外國石油公司鉆探失敗的恩平17斜坡構(gòu)造帶轉(zhuǎn)向南部恩平18斷裂背斜構(gòu)造帶[24](圖9),同時,按照油氣“晚期多層同注”控藏機理有意識地選擇淺層新層系進(jìn)行探索,最終針對恩平18斷裂背斜構(gòu)造帶開展了整體評價工作,部署了近10口探井,全部鉆遇油層,發(fā)現(xiàn)并評價商業(yè)性油田5個,探明恩平24-2、恩平18-1、恩平23-1等油田,合計探明石油地質(zhì)儲量超過5 000萬m3,并首次在淺層“新層系”獲得商業(yè)發(fā)現(xiàn)(恩平18-1),探明石油地質(zhì)儲量約1 500萬m3(圖8c),實現(xiàn)了淺層“新層系”勘探的突破。

1.3 勘探成熟區(qū)老含油構(gòu)造的精細(xì)評價成為增儲上產(chǎn)的重要手段

20世紀(jì)80年代開始的合作勘探,圍繞富烴凹陷鉆探了大批逆牽引背斜和披覆背斜構(gòu)造,發(fā)現(xiàn)了惠州、西江、流花等大、中型油田。合作勘探時期是南海東部海域油氣儲量發(fā)現(xiàn)的第一次高潮期,同時期還發(fā)現(xiàn)了大量的含油構(gòu)造,但由于規(guī)模有限、油品復(fù)雜、難以商業(yè)開發(fā)等原因,這些含油構(gòu)造被外方放棄。當(dāng)自營勘探逐步成為南海東部海域主要勘探模式之后,該類老含油構(gòu)造由于大多位于勘探成熟區(qū)生產(chǎn)設(shè)施周邊,開發(fā)門檻低,因此被自營勘探所關(guān)注。通過新技術(shù)、新方法的應(yīng)用,一批老含油構(gòu)造獲得新生,聯(lián)合開發(fā)后迅速建成產(chǎn)能,成為商業(yè)性油氣田。成熟區(qū)老含油構(gòu)造精細(xì)評價成為南海東部海域增儲上產(chǎn)的重要手段,陸豐15-1油藏就是其中典型案例之一,儲層精細(xì)描述和測試工藝優(yōu)化是該油藏評價取得突破的關(guān)鍵。

陸豐15-1構(gòu)造位于珠江口盆地北部坳陷帶東段,為基底古隆起背景上繼承性發(fā)育的斷背斜構(gòu)造。合作勘探階段,外國石油公司在陸豐15-1構(gòu)造頂部鉆探了LF15-1-1井,鉆遇中新統(tǒng)灰?guī)r油層15.2 m以及砂巖油層8.5 m,測試未能獲得工業(yè)油流,且認(rèn)為規(guī)模有限而放棄。在隨后的20余年時間里,多輪對外合作、多家外國石油公司先后對該構(gòu)造進(jìn)行過評價均未獲成功,其主要原因:一是儲層物性差,儲層大部分為礁灘灰?guī)r,非均質(zhì)性強,油水邊界認(rèn)識不清,儲量可信度低;二是原油物性差,凝固點高,地面條件下為34.4℃,含蠟量28.5%,測試產(chǎn)能低。

針對上述問題,自營勘探開展了礁灘灰?guī)r儲層精細(xì)描述和測試工藝方法研究,有效指導(dǎo)了陸豐15-1老含油構(gòu)造的評價工作。

1.3.1生物礁灘灰?guī)r復(fù)雜巖性儲層精細(xì)描述,定量刻畫出有利儲層發(fā)育區(qū)

對儲層的沉積演化、分布特征及主控因素進(jìn)行了研究,認(rèn)為陸豐15-1構(gòu)造灰?guī)r儲層是在濱岸相砂巖沉積的基礎(chǔ)上,首先發(fā)育生屑骨屑灘沉積,其次發(fā)育藻屑灘沉積,隨后為團(tuán)塊狀和皮殼狀藻粘結(jié)生物礁灰?guī)r建造;根據(jù)高精度層序地層學(xué)層序界面識別方法,依據(jù)褐鐵礦、強烈溶蝕、滲流粉砂等暴露標(biāo)志,對陸豐15-1構(gòu)造礁灘灰?guī)r儲層在縱向上識別出3個準(zhǔn)層序級別的層序界面,在準(zhǔn)層序界面控制下,對灰?guī)r段進(jìn)行了測井約束三維地震反演,分析了礁灰?guī)r油藏與灘灰?guī)r油藏的空間分布、厚度及灰?guī)r儲層物性的橫向變化規(guī)律(圖10),從圖10可以看出,預(yù)探井(LF15-1-1)鉆在披覆背斜構(gòu)造的頂部,但有利儲層發(fā)育區(qū)位于構(gòu)造北翼,油藏類型為構(gòu)造背景上的生物礁灘巖性油藏。據(jù)上述分析結(jié)果鉆探了評價井(LF15-1-2),結(jié)果揭示,雖然評價井構(gòu)造位置比預(yù)探井低,但由于儲層更發(fā)育,油層厚度(27.5 m)遠(yuǎn)比預(yù)探井油層厚度(15.2 m)大(圖10),與鉆前儲層預(yù)測結(jié)果基本吻合。

1.3.2測試工藝優(yōu)化,突破了工業(yè)產(chǎn)能關(guān)

針對陸豐15-1構(gòu)造原油物性差、凝固點高的特點,測試方案采用自主研發(fā)并經(jīng)過升級改造后的“半潛式鉆井平臺螺桿泵測試井口補償配套系統(tǒng)”,對主力油層段進(jìn)行DST測試,獲得日產(chǎn)油約127.3 m3的高產(chǎn)工業(yè)油流,初步評估探明石油地質(zhì)儲量超過2 000萬m3。測試工藝的優(yōu)化使低品位的陸豐15-1復(fù)雜油藏成為一個儲量豐度雖低但產(chǎn)能高的中型油田(油藏穩(wěn)定產(chǎn)量大于50 m3/(km·d)),初步評價聯(lián)合開發(fā)具有經(jīng)濟性。

由此可見,成熟區(qū)老含油構(gòu)造的精細(xì)評價是增儲上產(chǎn)的重要手段之一。經(jīng)過自營勘探實踐,已使西江23-1、陸豐13-2、流花4-1、恩平18-1等多個老含油構(gòu)造獲得新生,其中西江23-1、陸豐13-2、流花4-1等油田已成功投入開發(fā)。

2 勘探成效

南海東部海域油氣勘探工作大致劃分為油氣普查、對外合作、自營合作并舉3個階段,儲量發(fā)現(xiàn)[25]集中在第二階段和第三階段,截至2012年底,共完鉆探井288口,探明石油地質(zhì)儲量84 180萬m3、天然氣地質(zhì)儲量1 543億m3。對外合作階段完鉆探井124口,探明石油地質(zhì)儲量35 541萬m3,占總探明儲量的52%,探明天然氣地質(zhì)儲量64億m3,占總探明儲量的4.4%,1996年實現(xiàn)了原油產(chǎn)量超過1 000萬m3。自營合作并舉階段完鉆探井154口,探明石油地質(zhì)儲量33 064萬m3,占總探明儲量的48%,探明天然氣地質(zhì)儲量1 476億m3,占總探明儲量的95.6%,為南海東部海域連續(xù)17年保持1 000萬m3(油當(dāng)量)的穩(wěn)產(chǎn)發(fā)揮了重要作用;同時,在生產(chǎn)油氣田的挖潛增產(chǎn)措施也是保持穩(wěn)產(chǎn)的重要手段之一,據(jù)統(tǒng)計,截至2012年底,通過增產(chǎn)措施的實施,南海東部海域在生產(chǎn)油田探明地質(zhì)儲量與投產(chǎn)時相比平均增加了38%。

若按照自營、合作分類統(tǒng)計,合作探井185口(石油探井160口、天然氣探井25口),探明石油地質(zhì)儲量46 451萬m3、天然氣地質(zhì)儲量844億m3,平均單井探明石油地質(zhì)儲量290萬m3、天然氣地質(zhì)儲量33億m3;自營探井103口(石油探井75口、天然氣探井28口),探明石油地質(zhì)儲量22 129萬m3、天然氣地質(zhì)儲量700億m3,平均單井探明石油地質(zhì)儲量295萬m3、天然氣地質(zhì)儲量25億m3。總體而言,自營探井單井發(fā)現(xiàn)儲量與合作探井相當(dāng),由此可見,自營勘探盡管起步較晚,只開展了10余年,但由于在新區(qū)勘探(白云凹陷、恩平凹陷等)取得突破,在成熟區(qū)勘探(老含油構(gòu)造再評價、復(fù)式隱蔽油氣藏勘探等)取得進(jìn)展,依然取得了較高的勘探成效,有效地保障了南海東部海域勘探工作的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,為2015年實現(xiàn)油氣產(chǎn)量2 000萬m3(油當(dāng)量)奠定了儲量基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

經(jīng)過10余年的自營勘探實踐,南海東部海域在深水勘探、富烴凹陷研究、成熟區(qū)老含油構(gòu)造再評價等方面開展了一些有益的探索,首次在南海東部海域發(fā)現(xiàn)商業(yè)性大、中型天然氣田群,豐富了該海域的勘探類型,并保持了較高的勘探成效。根據(jù)目前新發(fā)現(xiàn)的油氣儲量基礎(chǔ),南海東部海域油氣產(chǎn)量將在2015年達(dá)到2 000萬m3(油當(dāng)量),在“自營促進(jìn)合作,油氣并舉”的勘探新模式下,南海東部海域?qū)懈嗟挠蜌鈨α堪l(fā)現(xiàn)。

致謝:本文系南海東部海域近10余年自營勘探成果的總結(jié),是全體勘探人員共同努力的成果,項目得到了中國海洋石油總公司領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和幫助,以及風(fēng)險委員會專家和顧問的悉心指導(dǎo),在此謹(jǐn)致衷心感謝。

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The practice of self-operated exploration and its achievements in the eastern South China Sea

Liu Zaisheng Shi Hesheng Yang Shaokun Zhu Ming Pang Xiong
(CNOOC Nanhai East Petroleum Bureau, Guangzhou,510240)

In the eastern South China Sea,the large-scale hydrocarbon exploration began at the coopration with foreign oil companies in the early 1980s,during which Huizhou,Xijian and Liuhua oilfield groups were discovered,its first peak to obtain hydrocarbon reserves occurred,its annual oil production was over 10 million cubic meters in 1996 and it became the fourth important base of oil production at that time in China,by introducing the capital and technology from these oil companies to conduct the cooperated exploration.At the end of 20th century,many foreign cooperators successively withdrew from their contracted blocks and the cooperated exploration sank to a bottom because of increased exploration difficulties and decreased exploration effects.Since 2 000,however, the self-operated exploration has been widely carried out,so as to promote the cooperated exploration.With the continuous efforts over 10 years,a major breakthrough were made in the deepwater exploration,with a group of giant and major gas fields discovered,the reservoir of which is“Pearl River deepwater fan”sandstone and the shelf-margin delta sandstone.The self-operated exploration in the new areas and new strata(shallow Neogene) also resulted in the discovery of Enping oilfield group.Meantime,the effects of tapping potential and increasing production were quite significant in the maturated exploration areas.These achievements of the self-operated exploration have resulted in the second peak to discover hydrocarbon reserves in the eastern South China Sea,providing a reserves base for“creating another eastern South China Sea”,i.e.being up to the annual hydrocarbon production of 20 million cubic meters oil equivalent in 2015.

the eastern South China Sea;self-operated exploration;exploration effect;gas field group;Pearl River deepwater fan

2013-12-12改回日期:2014-02-25

(編輯:崔護(hù)社)

劉再生,男,教授級高級工程師,現(xiàn)任中國海洋石油南海東部石油管理局局長,長期從事油氣勘探開發(fā)工作。地址:廣州市江南大道中168號海洋石油大廈(郵編:510240)。E-mail:liuzsh@cnooc.com.cn。