珠江口盆地東部地區(qū)預(yù)探井失利原因分析及啟示

張為彪 易 浩 鐘 輝 牛勝利 徐 徽 馮 軒 陳玲玲 鄭 潔

（ 中海石油(中國)有限公司深圳分公司 ）

預(yù)探井是為了探索由地震詳查識別出的圈閉含油氣性而實施的鉆井，鉆探之前要經(jīng)過多輪詳細(xì)的地質(zhì)和地球物理評價,從設(shè)計、鉆探、測試到固井的過程中涉及地質(zhì)研究、地震解釋、鉆井、錄井、測井、試油、固井等多個技術(shù)環(huán)節(jié)[1]。經(jīng)過近40年的勘探，珠江口盆地東部地區(qū)已鉆預(yù)探井271口，雖然獲得了超過10×108t油當(dāng)量的油氣儲量發(fā)現(xiàn)，但是仍有相當(dāng)一部分鉆井失利。前人的研究成果表明[2-5]，對一個勘探區(qū)失利井的失利原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，可挖掘出影響其勘探成效的主控因素，進(jìn)而明確研究工作的重點，并指導(dǎo)下一步的勘探。本文從珠江口盆地東部地區(qū)的地質(zhì)特征出發(fā)，對所有失利預(yù)探井的失利原因進(jìn)行系統(tǒng)分析，明確了造成失利的因素及其所占比重，進(jìn)一步地，從水深、含油層系和圈閉類型3個角度對預(yù)探井的失利原因進(jìn)行分類分析，獲得了對不同類別預(yù)探井失利原因共性和特性的認(rèn)識，研究結(jié)果為下一步的勘探研究工作帶來了啟示，研究方法可為其他勘探區(qū)提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

珠江口盆地位于南海北部陸緣，是一個拉張型裂陷盆地，受多次構(gòu)造運動的影響，平面上形成三隆三坳的構(gòu)造格局，自北向南分別為北部隆起帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、中部坳陷帶、南部隆起帶和南部坳陷帶，南側(cè)與洋盆直接接觸[6-7](圖1)。縱向上，珠江口盆地新生界具有“下陸上海、下斷上坳”的雙層結(jié)構(gòu)，形成文昌組—恩平組陸相地層（以下稱為深層）和珠海組—韓江組海相地層（以下稱為中淺層）兩套含油層系[7]，古潛山和中生界盆地殘留沉積層是未來有潛力的含油層系(圖2)。構(gòu)造運動與多種沉積體系的有機(jī)組合形成了多種多樣的圈閉類型[7]。

圖1 珠江口盆地構(gòu)造區(qū)劃[7]

依據(jù)水深和成藏體系的差異，可將珠江口盆地東部地區(qū)劃分為淺水區(qū)和深水區(qū)兩個勘探領(lǐng)域（圖1）。淺水區(qū)位于淺海陸架環(huán)境，主要包括珠一坳陷、珠三坳陷的東端、東沙隆起和番禺低隆起的北部，發(fā)育文昌組—恩平組陸相烴源巖，以及文昌組—恩平組陸相和珠海組—韓江組海相兩類儲蓋組合，不整合面、橫向連通砂體和垂向斷裂構(gòu)成了油氣的復(fù)式輸導(dǎo)體系，形成了自生自儲和下生上儲兩類成藏組合。深水區(qū)位于陸架坡折—陸坡的環(huán)境，處于大陸邊緣地殼強(qiáng)烈伸展薄化帶上，主要包括東沙隆起和番禺低隆起的南部、珠二坳陷的開平凹陷和白云凹陷及南部坳陷帶的各凹陷，具有不同于淺水區(qū)諸凹陷的構(gòu)造、沉積和溫壓演化歷史，以高熱流背景為典型特征[8]。主要勘探工作量和已發(fā)現(xiàn)油氣集中于白云凹陷，該凹陷發(fā)育文昌組—恩平組陸相烴源巖及珠海組海相烴源巖[7]，漸新世和中新世發(fā)育的兩大陸架坡折帶控制的陸架邊緣三角洲和陸坡深水重力流砂巖作為儲層，底辟帶、斷裂帶、長期古鼻隆高帶及與之聯(lián)系的砂體側(cè)向輸導(dǎo)構(gòu)成油氣的運聚體系[9]，形成下生上儲成藏組合。

圖2 珠江口盆地東部地區(qū)綜合柱狀圖[7]

2 預(yù)探井分布特點

淺水區(qū)已鉆預(yù)探井198口，占73.3%，平均井控面積為401km2，處于勘探高峰的初期階段；深水區(qū)已鉆預(yù)探井73口（其中1口井因工程事故而未達(dá)鉆探目的，后文的研究分析中未統(tǒng)計在內(nèi)），平均井控面積為1859km2，處于勘探早期[10]。鉆探的含油層系包括中淺層、深層、古潛山和中生界盆地殘留沉積層。中淺層井有214口，占79.3%；深層井14口，占5.2%；深淺層兼顧井41口（其中2口井除了鉆探中淺層和深層外，還鉆探了古潛山），占15.2%；中生界井1口，占0.3%?？梢?，在以往勘探歷程中，研究區(qū)主要以鉆探中淺層為主，深淺層兼顧的復(fù)式井也占有一定比例，專門針對深層的預(yù)探井則比較少。中淺層、深層和古潛山的成藏特征存在明顯差異，對于同時鉆遇這3套含油層系的井，在統(tǒng)計圈閉類型和失利原因時，1口井可能對應(yīng)3種圈閉類型和失利原因，為了使統(tǒng)計結(jié)果具有指導(dǎo)意義，本文對此類的1口井看成分別以中淺層、深層和古潛山為目的層的3口井，對未鉆探古潛山的深淺層兼顧井作類似處理，即看成2口井。這樣，總預(yù)探井?dāng)?shù)看作為313口，其中淺水區(qū)預(yù)探井?dāng)?shù)看作是238口，深水區(qū)預(yù)探井?dāng)?shù)看作是75口；中淺層預(yù)探井?dāng)?shù)看作是255口，深層預(yù)探井?dāng)?shù)看作是55口，古潛山預(yù)探井?dāng)?shù)看作是2口，中生界預(yù)探井1口。這313口預(yù)探井鉆探的圈閉類型包括構(gòu)造圈閉（背斜、斷背斜、斷鼻、斷塊）、地層圈閉和復(fù)合圈閉（構(gòu)造—巖性、構(gòu)造—地層和地層—巖性）等三大類8小類，其中，背斜圈閉最多，占24.9%，其次為斷背斜圈閉，占24.0%，斷鼻圈閉、斷塊圈閉和構(gòu)造—巖性圈閉也占有一定比例，其他類型圈閉則較少（表1）。

表1 珠江口盆地東部地區(qū)已鉆圈閉類型分布特點

3 預(yù)探井失利原因整體分析

此次研究中，預(yù)探井的失利定義為：①錄井和巖心未發(fā)現(xiàn)油氣顯示；②發(fā)現(xiàn)油氣顯示但綜合解釋沒有發(fā)現(xiàn)油層；③發(fā)現(xiàn)油層但儲量很小或者物性很差，基本不具有商業(yè)開發(fā)可能性。

研究區(qū)失利的預(yù)探井總數(shù)為225口，失利率為71.9%。失利原因可概括為6個方面：烴源條件、儲層條件、蓋層條件、圈閉條件、運聚匹配條件和保存條件，所占比例分別為9.2%、14.1%、6.0%、23.0%、42.6%和5.0%（表2）。這里要作一下說明，對于由一種因素造成失利的井，統(tǒng)計時該失利因素發(fā)生的次數(shù)記為1，對于由兩種可能因素造成失利的井，統(tǒng)計時這兩種失利因素發(fā)生的次數(shù)各記為1/2,以此類推。整體來看，造成研究區(qū)預(yù)探井的失利近一半是運聚匹配條件，其他失利因素按所占比重由大到小依次是圈閉條件、儲層條件、烴源條件、蓋層條件和保存條件。

表2 珠江口盆地東部地區(qū)預(yù)探井失利原因

3.1 烴源條件

研究區(qū)目前已證實的烴源巖有3套：文昌組陸相烴源巖、恩平組陸相烴源巖和珠海組海相烴源巖，此外，還可能發(fā)育中生界的烴源巖。其中，珠一坳陷發(fā)育文昌組和恩平組烴源巖，珠海組烴源巖不發(fā)育或尚未成熟；珠二坳陷則發(fā)育文昌組、恩平組和珠海組3套烴源巖，且烴源巖厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于珠一坳陷[7]。烴源巖的分布是不均衡的，不同凹陷、同一凹陷內(nèi)的不同洼陷、甚至同一洼陷內(nèi)不同次洼的烴源巖的規(guī)模和品質(zhì)差別較大[11]?；葜莅枷莸奈鹘?4洼和西江23洼東次洼周邊的預(yù)探井成功率較高，發(fā)現(xiàn)了多個油田（圖3），說明烴源巖規(guī)模較大，品質(zhì)較好；而西江23洼的西次洼，與東次洼相鄰，周邊預(yù)探井卻全部失利，綜合分析認(rèn)為其烴源巖規(guī)模或品質(zhì)可能較差。烴源因素引起失利的情況占9.2%（表2）。應(yīng)充分利用各種方法，如洼陷類比、構(gòu)造演化和沉積充填研究、鉆井資料分析、熱史研究等，加強(qiáng)對烴源巖的評價[12-13]。

圖3 西江23洼和西江24洼勘探形勢圖

3.2 儲層條件

儲層因素引起失利的情況占14.1%（表2），是重要的風(fēng)險因素。古近系儲層橫向變化快，認(rèn)識程度低，儲層發(fā)育位置的判定風(fēng)險較大，如西江凹陷的J1井（圖1），目的是鉆探文昌組陡坡帶扇體，但結(jié)果整個目的層全為泥巖（圖4）。正常情況下，埋深增加，儲層物性會變差，部分古近系鉆井目的層埋深大于3400m，儲層物性很差，有效孔隙度小于13%，滲透率小于20mD，甚至小于1mD，影響了油氣的大規(guī)模聚集和商業(yè)開發(fā)。淺水區(qū)中淺層巖性圈閉勘探井位往往靠近砂體尖滅位置，面臨砂體薄、泥質(zhì)含量高、物性差的風(fēng)險。深水區(qū)重力流沉積優(yōu)勢相帶識別難度大，加之具有高地溫梯度（≥4℃/100m），儲層在埋深2500m以下成巖加速，進(jìn)入到中成巖階段，致使儲層致密化且孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，故儲層風(fēng)險較大。

圖4 西江凹陷J1井綜合柱狀圖

為了降低儲層風(fēng)險，古近系勘探要尋找“特殊”儲層，即特殊有利沉積相區(qū)、超壓保護(hù)層、低地溫保護(hù)層、強(qiáng)烈破碎層、強(qiáng)烈風(fēng)化殘留區(qū)、抬升變淺保護(hù)的儲層等；淺水區(qū)中淺層巖性圈閉勘探，應(yīng)緊密結(jié)合周邊井分析，以單砂層為研究重點，分析區(qū)域展布規(guī)律，進(jìn)而指導(dǎo)優(yōu)勢相帶選取及可能的沉積尖滅帶；深水區(qū)要從區(qū)域構(gòu)造演化研究出發(fā)，加強(qiáng)重力流沉積的研究，建立重力流優(yōu)質(zhì)儲層識別方法體系[3,14-15]；碳酸鹽巖和古潛山的儲層研究也應(yīng)加強(qiáng)[16-17]。

3.3 蓋層條件

整個珠一坳陷的珠海組及恩平、惠州和陸豐等凹陷的恩平組含砂率都普遍較高[18]，一般大于60%；此外，在珠江組沉積時期處于古珠江口的西江主洼及附近區(qū)域，珠江組含砂率也較高，造成多口井因缺乏有效蓋層而失利[19]。遭受風(fēng)化淋濾或具有構(gòu)造裂縫的石灰?guī)r不能有效地封蓋下伏砂層中的油氣，也造成了一些鉆井的失利。蓋層因素引起失利的情況占6.0%（表2）。

3.4 圈閉條件

圈閉因素引起失利的情況占23.0%（表2），風(fēng)險較大。地震資料精度或時深轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確性不高造成構(gòu)造圈閉真實形態(tài)難以落實，設(shè)計井位在圈閉或含油氣范圍之外，甚至不存在圈閉，是出現(xiàn)較多的失利情況。斷層封堵能力有限，油氣側(cè)向漏失，未形成規(guī)模油氣藏，造成多口鉆井失利。巖性圈閉勘探，砂體尖滅的不落實造成了部分鉆井失利。

西江凹陷的背斜構(gòu)造H（圖5）位于已證實的油氣運移路徑上，但是，預(yù)探井H1井（圖1）卻只發(fā)現(xiàn)零星的油氣顯示。后來通過對周邊鉆井的錄井和測井資料及地震資料的綜合解釋，發(fā)現(xiàn)在構(gòu)造H的目的層上方存在橫向分布很不均勻的石灰?guī)r高速層，對下伏構(gòu)造形態(tài)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。為了準(zhǔn)確落實H構(gòu)造，對三維地震資料進(jìn)行了疊前深度偏移（PSDM）處理，發(fā)現(xiàn)H1井并未鉆探在圈閉范圍內(nèi)（圖5），這是造成該井鉆探失利的主要原因。

位于番禺4洼的斷塊構(gòu)造D因地層傾角大而十分陡峭（圖6），目的層為珠江組和韓江組，預(yù)探井D1井（圖1）油氣顯示很豐富，但是只鉆遇兩個很薄的油層，因而失利。后來在構(gòu)造高部位鉆探了評價井D2井，結(jié)果鉆遇油層40.2m/12層，但是含油面積最大的一層ZJ130油層只有0.8km2，說明預(yù)探井D1井失利的主要原因是圈閉陡峭，斷層封堵的含油面積太小，多數(shù)油層未被鉆遇。

為了減少圈閉因素造成的失利，最重要的是提升地震資料的質(zhì)量[4,20]。地震勘探技術(shù)的每一次飛躍發(fā)展，都為油氣勘探帶來了巨大的成效，最近一次是20世紀(jì)90年代高精度三維地震和疊前深度偏移技術(shù)的出現(xiàn)。近20年來地震勘探技術(shù)也在不斷發(fā)展，但是未取得質(zhì)的飛躍，使得斷層陰影帶成像、橫向速度變化大地區(qū)的準(zhǔn)確速度求取、資料分辨率等問題未取得根本的改善。因此，復(fù)雜條件下構(gòu)造圈閉形態(tài)和巖性圈閉的落實仍面臨著較大的困難。為了從根本上降低這方面的風(fēng)險，唯有突破傳統(tǒng)的理論和技術(shù)體系，發(fā)展新的理論和技術(shù)，實現(xiàn)地震資料質(zhì)量在根本上的提升。另外，提高斷層封堵分析的準(zhǔn)確性也非常重要[21-22]，應(yīng)強(qiáng)化斷裂帶的地層巖性結(jié)構(gòu)及封堵性評價研究。

圖5 西江凹陷H構(gòu)造2615層頂面深度構(gòu)造圖（基于PSDM資料成圖）

3.5 運聚匹配條件

良好的運聚匹配條件要同時滿足充足的運移動力、有利的運移方向、通暢的運移通道（橫向上的輸導(dǎo)層和不整合面，縱向上的斷裂和底辟等）、圈閉定型與油氣運聚的時間匹配等[5]?？梢?，要形成良好的運聚時空匹配需要多種因素互相配合，形成有機(jī)的統(tǒng)一體，其中一種因素出現(xiàn)問題，就可能導(dǎo)致勘探失利，所以，運聚匹配條件是影響勘探結(jié)果的關(guān)鍵因素，研究區(qū)的勘探實踐也證明了這一點，因運聚匹配原因造成失利的情況占總失利情況的42.6%（表2），是最重要因素，主要是運移指向和運移通道問題。

東沙隆起的珠江組可識別出幾條明顯的構(gòu)造脊（圖7），通過對該區(qū)域已鉆井的分析，發(fā)現(xiàn)位于構(gòu)造脊上的井基本都獲得了商業(yè)發(fā)現(xiàn)，如Z3井和Z4井，但是，稍微偏離構(gòu)造脊的鉆井則基本失利，如Z2井，說明沿構(gòu)造脊方向是油氣的優(yōu)勢運移指向，偏離該方向，勘探風(fēng)險很大。

圖7 東沙隆起珠江組油氣優(yōu)勢運移方向

多年的勘探實踐表明，在番禺4洼東側(cè)珠江組—韓江組（存在一條優(yōu)勢運移路徑，即圖8中A—A′。優(yōu)勢運移路徑上的T4井鉆遇了31個油層，且充滿度普遍較高；T7井鉆遇了6個油層，只有1個油層的充滿度比較高；T8井也鉆遇了幾個油層，但是充滿度都比較低。通過古地形研究等手段基本確定T11井鉆探的圈閉也位于該路徑上，該圈閉規(guī)模較大、具有良好的儲蓋組合條件，卻未發(fā)現(xiàn)油氣顯示，綜合分析該運移路徑上各圈閉的成藏特點，可以判斷T11井的失利是由于距離洼陷較遠(yuǎn)，超出了有效的供烴范圍。

根據(jù)上述分析，加強(qiáng)運聚匹配的研究對提高研究區(qū)勘探成功率至關(guān)重要，但其涉及因素眾多，每個因素都可能存在著一定的不確定性，致使分析結(jié)果可能存在很大的不確定性。應(yīng)在充分總結(jié)研究區(qū)的歷史經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，梳理形成一套運聚匹配評價方法，同時廣泛調(diào)研其他含油氣盆地的勘探經(jīng)驗，創(chuàng)新理論和方法，改變一些傳統(tǒng)的思維，只有這樣，才能不斷接近油氣在地下運聚的真相。舉例來說，2016年，研究區(qū)發(fā)現(xiàn)了一個中型的商業(yè)油田，依據(jù)現(xiàn)有的運聚匹配理論，無法合理地解釋其油氣的運聚過程，說明現(xiàn)有理論與油氣在地下的實際運聚過程之間存在著差距，唯有創(chuàng)新理論和思維，才能逐步縮小這一差距，降低勘探風(fēng)險。

3.6 保存條件

良好的保存條件是指圈閉在成藏關(guān)鍵時期聚集油氣之后能將油氣保存至今。研究區(qū)一些預(yù)探井因已形成的油氣藏被破壞而失利，占總失利情況的5.0%（表2）。破壞油氣藏的因素主要是晚期構(gòu)造活動和CO2驅(qū)替。

4 預(yù)探井失利原因分類分析

4.1 不同水深的預(yù)探井失利原因分析

淺水區(qū)失利的預(yù)探井?dāng)?shù)為176口，失利率為73.9%。運聚匹配不佳是最主要因素，占43.8%，其次是圈閉因素，占23.9%，再者是儲層和烴源因素（表2）。淺水區(qū)已進(jìn)入勘探高峰階段，勘探認(rèn)識較成熟，已知的中淺層有利勘探區(qū)帶內(nèi)的圈閉已基本鉆探完畢，需要對各洼陷的烴源條件和運聚條件進(jìn)行深入剖析，尋找中淺層接替區(qū)帶；針對具體圈閉進(jìn)行評價時，則應(yīng)重視圈閉形態(tài)的落實和斷層封堵性分析。深層則要深化研究，尋找儲層甜點。

深水區(qū)失利的預(yù)探井?dāng)?shù)為49口，失利率為65.3%，較淺水區(qū)低一些。運聚匹配不佳仍是最主要因素，占38.1%，其次是儲層因素，占26.2%，再者是圈閉因素（表2）。深水區(qū)仍處于勘探早期，尤其是南部坳陷帶的各凹陷和中生界殘留盆地勘探程度很低。對于勘探程度相對較高的白云凹陷，要充分總結(jié)以往的勘探經(jīng)驗和教訓(xùn)，加強(qiáng)運聚時空匹配研究；對于其他勘探程度低的地區(qū)，則要重視烴源巖評價，落實烴源巖分布、規(guī)模和品質(zhì)，在此基礎(chǔ)上，開展運聚時空匹配研究，確定有利區(qū)帶[23-24]。在深水區(qū)，重力流沉積砂體是主要儲層類型之一，但有效儲層識別難度較大，加之深水區(qū)地溫梯度高，儲層在埋深2500m以下成巖加速，物性變差，因此儲層風(fēng)險較大，今后要加強(qiáng)地質(zhì)和地球物理研究，建立一套重力流沉積優(yōu)質(zhì)儲層的識別方法體系[14]。深水區(qū)水深變化較快，海底崎嶇不平，地震資料品質(zhì)較差，準(zhǔn)確的時深轉(zhuǎn)換難度較大，構(gòu)造圈閉形態(tài)和巖性圈閉尖滅的落實風(fēng)險較大。另外，深水區(qū)地殼減薄，巖漿活動強(qiáng)烈，由此帶來的CO2對早期油藏會形成破壞，也是不容忽視的風(fēng)險。

圖8 番禺4洼東側(cè)勘探形勢圖(a)及油氣運移示意圖(b)

4.2 不同含油層系的預(yù)探井失利原因分析

中淺層失利的預(yù)探井?dāng)?shù)為176口，失利率為69.0%；深層失利的預(yù)探井?dāng)?shù)為46口，失利率為83.6%；古潛山和中生界的鉆井全部失利（表3）。中淺層的勘探成功率相對較高，深層屬于新領(lǐng)域，勘探認(rèn)識不足，難度也較大，因此成功率較低。中淺層的運聚匹配條件和圈閉條件是最重要因素，其次為儲層條件和烴源巖條件。深層由于臨近烴源巖，運聚匹配的風(fēng)險有所下降，儲層的風(fēng)險明顯增加，圈閉風(fēng)險依然較大，主要是恩平組的斷層封堵問題。古潛山勘探失利最重要的原因是儲層條件；中生界的認(rèn)識還很不足，成藏主控因素還無法確定。

4.3 不同圈閉類型的預(yù)探井失利原因分析

研究區(qū)背斜圈閉失利的主要原因是運聚匹配不佳（表4），二維地震資料精度不夠和速度橫向不均勻?qū)е碌娜﹂]形態(tài)不落實也造成了一些失利。斷控圈閉（斷背斜、斷鼻、斷塊）的主要風(fēng)險因素也是運聚匹配條件，同時斷層封堵問題比較突出，另外，還要警惕晚期斷裂活動對古油藏的破壞。對于構(gòu)造—巖性圈閉，儲層是最大的風(fēng)險，其次是圈閉的落實。地層和構(gòu)造—地層圈閉主要是碳酸鹽巖、古潛山和深層圈閉，成藏關(guān)鍵因素是儲層條件。

表3 不同含油層系預(yù)探井的失利原因

表4 不同圈閉類型預(yù)探井的失利原因

5 結(jié)論及建議

(1）將孤立的單井信息進(jìn)行有序的整理，運用統(tǒng)計分析方法，可挖掘出對含油氣盆地的勘探工作具有指導(dǎo)意義的認(rèn)識。

(2）本文對珠江口盆地東部地區(qū)預(yù)探井的失利原因進(jìn)行了系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，揭示了造成預(yù)探井失利的原因及不同原因所占的比重，并針對性地提出了一些降低失利風(fēng)險的建議，研究方法可為其他含油氣盆地的勘探工作提供借鑒。

(3）明確了失利的原因，也就明確了下一步勘探工作的努力方向，建議依據(jù)失利因素的重要程度投入相應(yīng)的研究力量，開展攻關(guān)。

(4）創(chuàng)新帶來出路，唯有在現(xiàn)有理論和認(rèn)識的基礎(chǔ)上，發(fā)展新的理論和方法，才能從根本上提高鉆前認(rèn)識的準(zhǔn)確性，降低失利率。

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