新莊油田油氣微生物勘探研究*

孫宏亮 袁志華 朱衛(wèi)平 趙緒辰 張長久 陳 實(shí)

（1.中國石油吐哈油田勘探公司 2.中國石油吐哈油田公司勘探開發(fā)研究院 3.“油氣資源與勘探技術(shù)”教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室·長江大學(xué)）

油氣微生物勘探(MPOG)技術(shù)作為一種新的地表油氣勘探方法，是由地質(zhì)微生物學(xué)家和地球化學(xué)家發(fā)展起來的。經(jīng)過60多年的曲折發(fā)展，油氣微生物勘探技術(shù)終于以其直接、有效、多解性小而經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢日益受到全球油氣勘探界的重視[1-2]。MPOG的原理是輕烴以“微泡上浮”的機(jī)理從深部油氣藏向上垂直運(yùn)移，逸出到油氣藏上方的表層土壤中，為以輕烴為食料的高度專一性細(xì)菌——烴氧化菌的發(fā)育創(chuàng)造了良好的條件，導(dǎo)致烴氧化菌的數(shù)量大大增加，從而形成了烴氧化菌濃度的異常區(qū)。根據(jù)這種可檢測的微生物異常區(qū)可以評價(jià)和預(yù)測下伏油氣藏的存在和性質(zhì)[3-7]。

長慶橋新莊油田油氣微生物勘探技術(shù)包括：①甲烷氧化菌（氣顯示）；②輕烴氧化菌（C2–C8烴，油顯示）；③烴氧化菌數(shù)量（MU值）[8]。

1 新莊油田概況

1.1 工區(qū)地理與構(gòu)造位置

新莊油田位于黃土高原中部，區(qū)內(nèi)基本上為黃土覆蓋，受高原氣候的影響，地表風(fēng)化、剝蝕、沖刷作用強(qiáng)烈，切割劇烈，形成了典型的黃土塬侵蝕地貌。地表發(fā)育有塬、墚、峁、坡、溝等多種地貌，沖溝多呈放射狀或樹枝狀展布。研究區(qū)塬寬谷窄，地形起伏較大，地表海拔高度介于850～1350 m之間，相對高差一般都在200 m以上。其中在和盛—太昌—新莊一帶為寬闊的塬地，地勢相對平緩。鉆井施工條件部分地區(qū)較好，地震施工條件較差（圖1）。

圖1 新莊油田地理位置構(gòu)造圖

1.2 區(qū)域地質(zhì)及儲(chǔ)層概況

新莊油田位于鄂爾多斯盆地南緣伊陜斜坡和渭北隆起的交界處，按照現(xiàn)今構(gòu)造帶的劃分區(qū)塊，屬伊陜斜坡,鉆井和地震資料均反映區(qū)塊內(nèi)斷裂和褶皺不發(fā)育，其構(gòu)造形式已具備穩(wěn)定地臺(tái)的特征，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)對區(qū)塊的影響主要表現(xiàn)為地層的升降和由此帶來的不均衡抬升所造成的微弱變形。

區(qū)塊內(nèi)探井自上而下鉆遇地層為：第四系（Q）、白堊系（K1）、侏羅系直羅組（J2z）、延安組（J1y）、三疊系延長組（T3c）、紙坊組（T2z）,缺失古近系—下白堊統(tǒng)、中上侏羅統(tǒng)直羅組下部、下侏羅統(tǒng)延安組延9油組以上、上三疊統(tǒng)延長組長2油組以上地層。研究區(qū)內(nèi)中生界主要勘探目的層為上三疊統(tǒng)延長組和早侏羅統(tǒng)延安組。延長組屬鄂爾多斯盆地西南部沉積體系的一部分，為一套三角洲-湖泊相沉積。延安組是在晚三疊世印支運(yùn)動(dòng)所刻畫的古侵蝕面背景控制下沉積的一套河流-河漫沼澤相碎屑巖地層，區(qū)塊內(nèi)延安組僅殘留延9和延10油組地層，主要以河漫沼澤相沉積為主，砂巖厚度10～90 m。區(qū)塊內(nèi)延長組沉積厚度為420～840 m，從下到上延長組大致經(jīng)歷了從河流相—三角洲相—湖泊相—三角洲相的變化。從沉積環(huán)境上延長組也經(jīng)歷了由陸上沉積到淺湖相沉積的轉(zhuǎn)變。包括長10到長3油組，區(qū)內(nèi)長10油組地層全區(qū)分布，長9和長8油組沉積時(shí)期區(qū)塊主要以淺湖相沉積為主，長8油組沉積晚期又逐漸過渡到三角洲前緣亞相的沉積，砂巖塊狀層理為主，常見到蟲孔構(gòu)造，連續(xù)厚度可大于10 m。長7油組沉積早期為全盆地最大一次湖侵期，區(qū)塊內(nèi)沉積一套以黑色頁巖和油侵泥巖為主，夾數(shù)層1～3 m的凝灰層，厚度20～30 m，具有高電阻、低自然伽瑪特征，此時(shí)區(qū)塊內(nèi)大多地區(qū)可以劃分為半深湖相沉積，隨后逐漸過渡到三角洲前緣亞相沉積，三角洲前緣亞相沉積主要集中分布在長7油組中上部，砂巖連續(xù)厚度較大，一般可超過10 m。長3地層僅殘留在區(qū)塊的西北部，目前只有3口探井W2、W5和W9井中鉆遇，厚度為45～60 m。

2 樣品采集思路

油氣微生物勘探技術(shù)（MPOG）可以增加發(fā)現(xiàn)油氣藏的機(jī)會(huì)，減少干井的機(jī)率。在勘探初期或野貓井階段，首先使用該技術(shù)確定前景區(qū)，然后再使用高成本的勘探技術(shù)，可大大降低勘探成本。在2D或3D地震勘探，特別是難以實(shí)施或成本太高的地區(qū)MPOG可以實(shí)施。而對于單個(gè)或多個(gè)前景區(qū)均可通過該技術(shù)少量采樣進(jìn)行快速評價(jià)，從而可提供遠(yuǎn)景級別評價(jià)，為勘探人員提供決策依據(jù)[9-10]。該技術(shù)可發(fā)現(xiàn)多種類型的油氣藏，其它方法不易發(fā)現(xiàn)的巖性油氣藏和分布狹窄的沖積扇油氣藏，并可指示出地下斷層構(gòu)造。在成熟勘探區(qū)，采用小距離的采樣間距可以查明未發(fā)現(xiàn)的含油氣圈閉及漏失的油氣藏[11]。

新莊油田研究區(qū)面積共162.50 km2，測點(diǎn)間距南北1000m×東西500m，研究區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)測點(diǎn)364個(gè)。通過對新莊油田區(qū)塊的油氣微生物勘探，達(dá)到以下目的：

（1）圈定與深部油氣藏有關(guān)的烴氧化菌異常區(qū)，預(yù)測油、氣的聚集類型和平面展布規(guī)律，為勘探區(qū)塊評價(jià)和井位設(shè)計(jì)提供依據(jù)；

（2）研究油氣微生物勘探中各個(gè)指標(biāo)對預(yù)測油氣聚集的作用。

3 油氣微生物異常特征及有利區(qū)預(yù)測

根據(jù)前人研究在新莊油田附近的西峰油田所建立的參照體系（表1），并在取得第一手原始培養(yǎng)分析資料的基礎(chǔ)上，綜合考慮該工區(qū)內(nèi)的地表類型、地面高度、地形地貌、樣品pH值、濕度、巖性等情況各種影響，得出圖2中所顯示的油氣異常分布區(qū)域。

表1 油氣微生物勘探參照體系表

表1中異常A為微生物異常顯示最好的級別，即有望獲工業(yè)油氣流井，指示油氣勘探的目標(biāo)區(qū)；異常B為微生物異常顯示略好的級別，指示有含油氣性；不確定區(qū)為油氣異常不確定區(qū)域，即為含油氣下限的過渡區(qū)域；背景值反映的是烴氧化菌在無深部油氣藏?zé)N氣供給情況下發(fā)育的微生物狀況，即位于油氣微生物異常下限之外的區(qū)域，以此值指示微生物相對異常區(qū)。本研究區(qū)油顯示異常A級的僅在北部和東南部異常區(qū)呈珠點(diǎn)狀分布，氣顯示達(dá)異常A級的則較好，呈條帶狀分布，油氣顯示達(dá)異常B級區(qū)域呈條帶狀分布于研究區(qū)內(nèi)。

3.1 油、氣顯示及微生物油氣異常值特征

（1）油顯示及微生物油異常值特征

縱觀整個(gè)油異常顯示分布情況，可在該工區(qū)內(nèi)圈定出3個(gè)明顯的含油前景區(qū)（圖2）：①北部異常區(qū)：該異常區(qū)域較大，形態(tài)分布最完整，異常面積約為1.69 km2；②中部異常區(qū)：異常分布近東西向，形態(tài)分布不甚理想，異常面積約為3.92 km2；③東南異常區(qū)：異常形態(tài)呈狹長狀且極不規(guī)則，面積約為2.26 km2。

油異常值（MU值即Measurement Unit，是一個(gè)綜合評價(jià)微生物的細(xì)胞數(shù)量和生物活性的測量單元）變化范圍為15.2～60.2，含油前景區(qū)域（異常A和B區(qū)）MU值高于31.5，異常區(qū)域中心（異常A）MU值則高于41.5。由此表明，從油藏微生物異常角度來看，本區(qū)的油資源前景比較可觀。

圖2 新莊油田油（左）和氣（右）異常分布圖

（2）氣顯示及微生物氣異常值特征

從氣異常顯示圖中可以看出，異常區(qū)域呈東北—西南展布，可圈定出兩個(gè)明顯的氣異常區(qū)：①北部異常區(qū)，該異常區(qū)內(nèi)形態(tài)較完整，面積為11.70 km2；②東南部異常區(qū)，該異常區(qū)與油異常類似，呈狹長條帶狀，面積約為4.21 km2。氣異常值（MU值）變化范圍為4.8～65.2，含氣前景區(qū)域（異常A和B區(qū)）MU值高于31.5，異常區(qū)域中心（異常A）則高于41.5。從天然氣微生物異常角度來看，本區(qū)的天然氣資源前景可觀。

為進(jìn)一步了解本區(qū)油氣微生物異常值的整體特征，在此對本研究區(qū)的油異常值、氣異常值及樣品數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。其油藏微生物異常值大于30.00的樣品占總樣品數(shù)約7.4%，氣異常的占10.4%；油異常值在25.00～30.00的樣品占9.6%，氣異常的樣品占11.8%；而屬于背景值區(qū)（MU值小于25.00）的油異常樣品占83.0%，氣異常樣品占77.7%。因此，從油藏、天然氣微生物異常值頻率分布情況來看，本區(qū)油氣資源前景比較可觀，且天然氣略好于油藏的前景。

3.2 油氣前景探討

為了更直觀地反映新莊油田研究區(qū)內(nèi)含油氣情況，在此將油異常顯示和氣異常顯示區(qū)相互重疊，即將氣顯示的異常區(qū)（異常A和B級別）覆蓋在油異常顯示圖上（圖3）?？梢钥闯?，在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)，油顯示與氣顯示的異常分布不僅呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性，且具有3個(gè)較為明顯的異常區(qū)（表2）。因此，通過對本研究區(qū)的MPOG的實(shí)踐，可以明確圈定3個(gè)含氣頂?shù)挠吞锘蛴蜌饣拥挠吞?，即北部異常區(qū)、中部異常區(qū)和東南異常區(qū)。在新莊油田研究區(qū)內(nèi)均顯示有微生物異常，證明油氣微生物勘探技術(shù)在本區(qū)內(nèi)適應(yīng)性較好，且由本方法指示的幾個(gè)異常區(qū)域油氣遠(yuǎn)景均比較可觀，進(jìn)一步證明了技術(shù)的理論性和實(shí)用性的對應(yīng)。

（1）中部異常區(qū)

從表2中可以看出，僅從微生物異常值來看，無論是油顯示還是氣顯示，該異常區(qū)的值雖然不是研究區(qū)內(nèi)最高的，最高值僅次于北部異常區(qū)，但該異常區(qū)不僅面積較大，油氣顯示平均值是研究區(qū)內(nèi)最高的，而且在其附近已有一口探井W2井，便于新的探井參考。因此，將其定為最有利的目標(biāo)區(qū)塊。

表2 新莊油田油氣顯示異常區(qū)統(tǒng)計(jì)表

圖3 新莊油田油氣綜合異常分布圖

（2）北部異常區(qū)

該異常區(qū)內(nèi)油氣顯示值均最高，表明該異常區(qū)的油氣富集度最佳，但該異常區(qū)面積較小，這對于勘探初期來說，圈定的面積未免過小。因此，將該北部異常區(qū)定為較有利的目標(biāo)區(qū)塊。

（3）東南異常區(qū)

該異常區(qū)油氣異常值綜合排名第三，位于研究區(qū)的東南角，是本區(qū)內(nèi)面積最小的一個(gè)異常區(qū)，賦于該異常區(qū)位于本研究區(qū)邊界，且有向外延伸的趨勢。因此，將東南異常區(qū)定為可勘探的目標(biāo)區(qū)塊。

3.3 與西峰油田對比

由于新莊油田與西峰油田緊鄰，二者均屬鄂爾多斯盆地南部，地表?xiàng)l件相同，取樣時(shí)間相同，更重要的是新莊油田的油氣指標(biāo)體系是參照西峰油田建立的，二者的指標(biāo)體系亦一致。因此，在評價(jià)新莊油田油氣前景時(shí)，選取西峰油田是比較合理的。

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)得出，在同一指標(biāo)體系的條件下，新莊油田的背景值區(qū)（占83%）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于西峰油田的背景值區(qū)（占21%），而新莊油田的異常A（2%）和異常B（5%）卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于西峰的相應(yīng)值 （分別為39%和21%）。由此，不難得出，與西峰油田相比，新莊油田的含油氣區(qū)域面積不如西峰油田好，但含油氣豐度卻與其相當(dāng)，從微生物角度來看本研究區(qū)油氣遠(yuǎn)景比較可觀。

西峰油田在開發(fā)之前，也經(jīng)過了漫長的勘探階段，經(jīng)過多次失敗之后，才有今天的超級大油田。西峰油田采集樣品是在主力產(chǎn)油區(qū)董志塬區(qū)，僅在該主力產(chǎn)油區(qū)的外圍延伸約1 km，加之采樣間距較小，為500 m，在西峰油田內(nèi)的土壤樣品微生物異常較強(qiáng)烈是很正常的。如果在新莊油田已有的異常區(qū)內(nèi)有針對性地加密取樣，將會(huì)更加精確地反映微生物異常分布范圍，從而為大大降低新莊油田勘探風(fēng)險(xiǎn)，提高油氣發(fā)現(xiàn)的成功率提供更為可靠的依據(jù)。

4 鉆探符合率情況

在前面已較為詳細(xì)地對研究區(qū)內(nèi)異常區(qū)進(jìn)行了勘探目標(biāo)排序，中部異常區(qū)為最有利的目標(biāo)勘探區(qū)塊，因此在該最有利異常區(qū)內(nèi)部署一口探井，W17井。根據(jù)區(qū)域資料可知，對應(yīng)于中部異常區(qū)的長7和長8的砂體累積厚度至少有20 m，目的層位主要是長7、長8油組。

在進(jìn)行新莊油田油氣微生物勘探時(shí)，所做的油氣顯示測定數(shù)據(jù)均是嚴(yán)格按照野外采樣要求，然后按照一套規(guī)范的實(shí)驗(yàn)流程，在綜合考慮各種影響因素的情況下完成的。在進(jìn)行該技術(shù)之前或進(jìn)行之中未考慮任何地質(zhì)背景資料、地震數(shù)據(jù)、探井及含油氣等資料。因此，就本區(qū)微生物勘探的結(jié)果而言，其分析結(jié)果排除了任何人為因素的干擾，是客觀的、純實(shí)驗(yàn)性的。至于地表、樣品的各種物性等影響因素在數(shù)據(jù)處理過程中均作了相應(yīng)的處理，使之消除或?qū)⒂绊懙某潭茸钚』?，以便使結(jié)果更加可靠。

為了驗(yàn)證MPOG在本研究區(qū)內(nèi)的應(yīng)用效果，通過已鉆探井的油氣生產(chǎn)情況（表3），與油、氣異常顯示進(jìn)行比較，初步了解其符合情況，同時(shí)為下一步指出有利的勘探區(qū)塊提供依據(jù)。

表3 新莊油田微生物勘探結(jié)果與鉆井情況對比表

對本區(qū)7口已鉆的探井而言，如果不考慮任何因素，其MPOG的異常與現(xiàn)有的鉆井結(jié)果基本相符。特別是W7、W8和W13井，這三口井均是在MPOG初步成果提供后完鉆的探井。微生物勘探結(jié)果表明，這3口井均位于背景值區(qū)，W7井的油顯示值為14.5，W8井的油顯示值為12.7，二者均遠(yuǎn)低于油顯示的不確定區(qū)界線值25.0。鉆井結(jié)果表明，這3口井均未獲得工業(yè)性油氣流。這一結(jié)果映證了油氣微生物勘探在本區(qū)應(yīng)用的可靠性和實(shí)用性。

5 結(jié)論

（1）通過在新莊油田進(jìn)行油氣微生物勘探，并結(jié)合地質(zhì)、測井等資料，圈定了新莊油田的3個(gè)油氣微生物異常區(qū)，即北部、中部、東南部異常區(qū)。

（2）對新莊油田內(nèi)的3個(gè)異常區(qū)進(jìn)行了勘探遠(yuǎn)景分級排隊(duì)，即研究區(qū)中部為最有利目標(biāo)區(qū)塊、北部的較有利目標(biāo)區(qū)塊和東南部的可勘探目標(biāo)區(qū)塊。

（3）提供了目標(biāo)區(qū)內(nèi)可供勘探的設(shè)計(jì)井位，即中部異常區(qū)。油氣微生物異常與現(xiàn)有的7口探井的含油氣情況相比，基本吻合，特別是當(dāng)該技術(shù)初步成果完成后所鉆的W7和W8兩口探井，其含油氣情況與微生物異常相吻合，反證了該技術(shù)的實(shí)用性。

（4）實(shí)踐表明，油氣微生物勘探技術(shù)比較適合于鄂爾多斯盆地，特別是在地震效果不甚理想和非構(gòu)造的巖性油氣藏的地區(qū)應(yīng)用性較好。

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