常規(guī)油氣勘探程度分析新方法及其應(yīng)用

李建忠 梁 坤 武 娜 馬 衛(wèi) 佘源琦 楊 慎

（中國石油勘探開發(fā)研究院）

油氣勘探程度是用于反映油氣勘探程度和未來發(fā)展?jié)摿Φ闹匾笜?biāo)?？陀^認(rèn)識(shí)勘探程度對(duì)于國家制定正確的產(chǎn)業(yè)政策和石油公司制定科學(xué)的規(guī)劃方案都至關(guān)重要。目前，國內(nèi)外油氣勘探程度劃分方法多樣，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)[1-9]。埃克森美孚公司等采用地震、鉆井、油氣發(fā)現(xiàn)等指標(biāo)定性劃分勘探程度；潘源敦等采用地震和鉆井密度指標(biāo)定性劃分勘探程度[1]；方小東將勘探工作量和資源探明率組合形成勘探程度指數(shù)，定量劃分勘探程度[2]；賈文瑞、尚爾杰則綜合考慮勘探工作量、資源探明率和地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度，定性劃分勘探程度[3-4]?？傮w看，傳統(tǒng)的勘探程度劃分強(qiáng)調(diào)工作量投入、地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度和資源探明率等方面，但由于勘探程度劃分方法、依據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)不同，沒有形成被廣泛采納的方案。在實(shí)際工作中，由于資源探明率指標(biāo)操作簡單、直觀，被廣泛應(yīng)用。但由于資源探明率是探明儲(chǔ)量與資源量的比值，而資源量的求取又與評(píng)價(jià)人員對(duì)地下地質(zhì)情況的熟悉程度、數(shù)據(jù)充分性以及評(píng)價(jià)人員認(rèn)識(shí)觀有很大關(guān)系，資源探明率具有很大的不確定性。

美國頁巖油氣革命推動(dòng)油氣地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)、勘探開發(fā)模式的顛覆性發(fā)展，頁巖油氣呈現(xiàn)出資源規(guī)模大、油氣藏邊界不清晰、勘探增儲(chǔ)以區(qū)塊接替為主等特點(diǎn)，勘探認(rèn)識(shí)與增儲(chǔ)規(guī)律與常規(guī)油氣極為不同，一旦選準(zhǔn)主力層系和有利區(qū)域，可以連續(xù)大規(guī)模增儲(chǔ)。非常規(guī)油氣是我國未來油氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要領(lǐng)域，目前勘探處于起步階段，資源量變化大，發(fā)現(xiàn)點(diǎn)多量少，擬合難度大。因此本文以常規(guī)油氣為主，探討常規(guī)油氣勘探程度劃分的新思路和新方法，目的是提供一條可以更加客觀認(rèn)識(shí)我國油氣勘探程度與資源潛力的方法和途徑。

1 傳統(tǒng)勘探程度劃分的局限性

1.1 傳統(tǒng)的勘探程度劃分標(biāo)準(zhǔn)

武守誠采用成熟度判定勘探程度[5]。成熟度是指某年末累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量和剩余控制儲(chǔ)量之和與總資源量的比值，成熟度＞70%為高成熟區(qū)；成熟度為30%～70%為成熟區(qū)；成熟度≤30%為未成熟區(qū)。錢基根據(jù)勘探發(fā)現(xiàn)過程，按照資源探明率（某年末累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量與總資源量的比值）指標(biāo)判定勘探程度，探明率≤20%為勘探早期階段；探明率為20%～60%為儲(chǔ)量發(fā)現(xiàn)高峰階段；探明率＞60%為勘探萎縮階段[6]。目前，常用的勘探程度劃分標(biāo)準(zhǔn)是上述兩者的結(jié)合，通常采用資源探明率作為劃分指標(biāo)，資源探明率≤30%為勘探早期階段，資源探明率為30%～70%為勘探中期階段，資源探明率＞70%為勘探晚期階段[10]。按照此模型，整個(gè)新增探明儲(chǔ)量生命周期呈鐘形正態(tài)分布（圖1）。

圖1 目前常用的油氣勘探程度劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.2 傳統(tǒng)勘探程度劃分存在的問題

資源探明率是一個(gè)國家或一個(gè)盆地到某一個(gè)時(shí)間基點(diǎn)時(shí)累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量與該國家或盆地所擁有資源量的比值。由于累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量屬于確定值， 資源評(píng)價(jià)結(jié)果的不確定性是影響資源探明率準(zhǔn)確性的主要因素。

油氣資源評(píng)價(jià)方法主要包括成因法、類比法和統(tǒng)計(jì)法三大類，每種方法都有各自的局限性。成因法的生烴、運(yùn)移和聚集過程依賴實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬，導(dǎo)致生烴率、運(yùn)移系數(shù)和聚集系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)很難求準(zhǔn)。類比法的資源量估算結(jié)果的準(zhǔn)確性與類比對(duì)象的選擇、類比系數(shù)的確定密切相關(guān)，而上述兩個(gè)參數(shù)的選取很大程度上依賴于評(píng)價(jià)人員的經(jīng)驗(yàn)，人為的主觀影響很難消除。統(tǒng)計(jì)法人為干預(yù)少，評(píng)價(jià)結(jié)果受歷史數(shù)據(jù)影響較大，但回歸模型選擇的準(zhǔn)確性、歷史數(shù)據(jù)的充分性等都是影響評(píng)價(jià)結(jié)果的重要因素。

由于資源量計(jì)算存在較大的不確定性，用資源量數(shù)據(jù)求取的資源探明率自然也存在不確定性，使得運(yùn)用資源探明率單一指標(biāo)判斷勘探程度可能會(huì)存在較大誤區(qū)。以全國石油資源量與資源探明率變化為例，2005 年以來，全國石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量進(jìn)入新增長高峰，年新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量連續(xù)10 年超10×108t，至2015 年全國累計(jì)探明地質(zhì)儲(chǔ)量為367×108t，較2005 年的256×108t 增長43%，勘探程度進(jìn)一步提高。但是，如果依據(jù)國土資源部2015年公布的資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果，全國石油資源量由2005 年的765×108t 增至2015 年的1257×108t，全國石油資源探明率由2005 年的34%降至2015 年的29%。雖發(fā)現(xiàn)了很多新儲(chǔ)量，但資源探明率不升反降，這與勘探發(fā)現(xiàn)歷程相悖。按照傳統(tǒng)的勘探程度劃分標(biāo)準(zhǔn)，我國石油勘探程度由中期階段變?yōu)樵缙陔A段，這顯然不符合目前石油勘探的總體形勢(shì)，未能客觀反映石油勘探現(xiàn)狀與發(fā)現(xiàn)的真實(shí)歷史。

2 勘探程度劃分思路與方法

2.1 勘探程度劃分的基本思路

油氣勘探是一個(gè)實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—再實(shí)踐—再認(rèn)識(shí)的過程，地下油氣資源在不斷認(rèn)識(shí)、探索中逐漸清晰明朗，因而探明儲(chǔ)量增長趨勢(shì)、主要目的層變化、油氣藏類型、油氣藏品質(zhì)與資源類型在不同勘探程度都會(huì)表現(xiàn)出不同特征和規(guī)律性，從而為客觀判斷勘探程度提供了參考依據(jù)?？傮w看，要對(duì)一個(gè)盆地的油氣勘探程度進(jìn)行客觀劃分，需要從多方面分析入手。

一是探明儲(chǔ)量的變化。從初期勘探到成熟勘探，對(duì)地下油氣藏分布規(guī)律的認(rèn)識(shí)是從未知到有知、從初識(shí)到深知、從無規(guī)律到有規(guī)律，這導(dǎo)致油氣藏的發(fā)現(xiàn)一定會(huì)是從隨機(jī)發(fā)現(xiàn)到有針對(duì)性發(fā)現(xiàn)的過程，反映在儲(chǔ)量增長上，是從大起大落到穩(wěn)定增長再逐漸減退的過程，可以基于一個(gè)盆地或一個(gè)國家油氣儲(chǔ)量的增長變化，達(dá)到對(duì)勘探程度的定性判斷[10-13]。美國常規(guī)石油勘探經(jīng)歷了百余年歷史，構(gòu)成一個(gè)完整的初期—中期—晚期的勘探程度周期。20 世紀(jì)30 年代中期之前為勘探早期，年新增探明儲(chǔ)量波動(dòng)增長；30 年代后期至1990 年，經(jīng)歷了50 余年的儲(chǔ)量穩(wěn)定增長階段，屬于勘探中期；90 年代以來，儲(chǔ)量緩慢下降，進(jìn)入了勘探晚期（圖2）。松遼盆地也表現(xiàn)出相似特點(diǎn)，早期以大慶長垣、扶余等大型構(gòu)造油田發(fā)現(xiàn)為主，探明儲(chǔ)量跳躍式增長；1970 年以后，長垣兩側(cè)大面積巖性油藏成為增儲(chǔ)重點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了近40 年的穩(wěn)定增儲(chǔ)；2010年以來，增儲(chǔ)規(guī)模明顯下降，特低滲透、致密油成為勘探重點(diǎn)（圖3）。

二是勘探目的層的變化。一個(gè)盆地在勘探初期，由于油氣成藏條件不清、油氣分布規(guī)律不明，勘探發(fā)展會(huì)遵循從無目的層到有目的層的變化，儲(chǔ)量增長也會(huì)從分散到集中，只要關(guān)注儲(chǔ)量層系分布的變化，將有利于判斷勘探發(fā)展階段。中國經(jīng)過60余年勘探，隨著地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度提高，陸上重點(diǎn)盆地主要含油層系基本明確，2019 年全國78%的石油探明地質(zhì)儲(chǔ)量來自三疊系、白堊系、古近系和新近系4 套層系（圖4）。

圖2 美國常規(guī)石油儲(chǔ)產(chǎn)量變化歷史

圖3 松遼盆地歷年石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量直方圖

圖4 中國歷年石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量含油層系構(gòu)成圖

三是發(fā)現(xiàn)油氣藏類型的變化。分析世界上多個(gè)勘探程度很高的盆地的油氣藏類型發(fā)現(xiàn)及變化規(guī)律，隨著勘探程度的加深，一個(gè)盆地油氣藏類型的發(fā)現(xiàn)順序一般是從構(gòu)造油氣藏到巖性—構(gòu)造油氣藏，再到巖性油氣藏。通過統(tǒng)計(jì)盆地油氣藏主要類型發(fā)現(xiàn)趨勢(shì)，可以幫助判斷勘探發(fā)展階段。回顧我國油氣勘探歷程，1970 年之前以二維地震資料為主，勘探對(duì)象主要是易于識(shí)別的大型構(gòu)造圈閉，石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量中構(gòu)造油藏占比為90%以上；1970 年以來，隨著三維地震、水平井和壓裂改造等勘探技術(shù)進(jìn)步，巖性地層等隱蔽性圈閉逐漸成為重要勘探對(duì)象，石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量中構(gòu)造油藏比例逐漸降低，2019 年巖性地層及低品位儲(chǔ)量比例已達(dá)75%（圖5）。目前，松遼、鄂爾多斯盆地石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量80%以上來自巖性地層油藏和低品位油藏，準(zhǔn)噶爾盆地巖性地層油藏儲(chǔ)量占比也在迅速提高。

圖5 中國歷年石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量油藏類型構(gòu)成圖

四是油氣藏品質(zhì)與資源類型的變化。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)盆地最先發(fā)現(xiàn)的多數(shù)是優(yōu)質(zhì)常規(guī)資源，隨著勘探程度的加深，資源品質(zhì)會(huì)逐漸變差?？傮w趨勢(shì)是油氣藏規(guī)模由大中型油氣藏向小型、特小型油氣藏轉(zhuǎn)變，油氣藏品質(zhì)由高滲透、中高滲透向低滲透、特低滲透變化，最后可能發(fā)展到以非常規(guī)資源為主[14-21]。圖6 顯示了我國歷年石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量滲透率構(gòu)成，特低滲透—致密儲(chǔ)量（滲透率＜5mD）占比逐年增加，“十三五”期間占比達(dá)到39%。

圖6 中國歷年石油新增地質(zhì)探明儲(chǔ)量滲透率構(gòu)成圖

2.2 油氣勘探程度劃分新方案

綜上分析，基于探明地質(zhì)儲(chǔ)量增長表現(xiàn)出的多方面特征，提出油氣勘探程度新方案（表1）。新方案除資源探明率外，還包括探明儲(chǔ)量增長特征、含油目的層變化、油氣藏類型、油氣藏品質(zhì)與規(guī)模等指標(biāo)。與傳統(tǒng)的依據(jù)資源探明率單一指標(biāo)劃分勘探程度相比，新方案具有4 方面特點(diǎn)：（1）新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量增長呈偏正態(tài)分布，而非傳統(tǒng)的正態(tài)分布，這是對(duì)全國新增探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得出的新認(rèn)識(shí)；（2）勘探早期階段結(jié)束節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的資源探明率為15%，勘探中期資源探明率區(qū)間為15%～65%，由此產(chǎn)生了新的變化，即儲(chǔ)量增長高峰明顯前移，且高峰期對(duì)應(yīng)的年資源探明率大于0.8%；（3）劃分標(biāo)準(zhǔn)由資源探明率單一指標(biāo)擴(kuò)展為5 項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)勘探程度的認(rèn)識(shí)由定量評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槎?、定性評(píng)價(jià)相結(jié)合；（5）資源探明率由約束性指標(biāo)轉(zhuǎn)變?yōu)閰⒖贾笜?biāo)，勘探程度通過5 項(xiàng)指標(biāo)綜合判斷。與過去劃分方案相比，新方案顯然具有兩方面優(yōu)勢(shì)：一是將勘探發(fā)現(xiàn)規(guī)律、地質(zhì)認(rèn)識(shí)程度等通過儲(chǔ)量增長特征加以表征，較好地克服了人為性和主觀性；二是通過5 項(xiàng)指標(biāo)綜合判斷，最大限度克服了由于資源量計(jì)算不確定性帶來的階段劃分不準(zhǔn)確問題。由于不同盆地油氣成藏地質(zhì)條件存在差異，儲(chǔ)量增長特征也會(huì)明顯不同。因此，在分析不同盆地所處勘探程度時(shí)，需要依據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)綜合進(jìn)行判斷。

表1 常規(guī)油氣勘探程度劃分新方案

3 我國油氣勘探程度研判

根據(jù)勘探程度劃分新方案和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)全國及重點(diǎn)盆地石油、天然氣勘探程度進(jìn)行了綜合分析?？傮w上，石油勘探程度相對(duì)較高，天然氣勘探程度較石油低，且不同盆地的勘探程度存在明顯差異。

3.1 我國常規(guī)石油勘探程度

從常規(guī)石油勘探來看，全國石油新增探明地質(zhì)儲(chǔ)量保持高基值穩(wěn)定增長，勘探重點(diǎn)領(lǐng)域和含油層系基本明確，巖性地層油藏已成為增儲(chǔ)重點(diǎn)，新增儲(chǔ)量品質(zhì)明顯下降[22]。按照勘探程度劃分新方案，處于勘探中期偏后階段。從主要含油氣盆地看，松遼盆地、渤海灣盆地陸上勘探程度最高，總體已進(jìn)入勘探晚期，未來勘探以精細(xì)勘探為主；渤海海域、鄂爾多斯盆地、準(zhǔn)噶爾盆地和塔里木盆地石油勘探均進(jìn)入中期階段（圖7）。表2 對(duì)重點(diǎn)盆地勘探程度認(rèn)識(shí)進(jìn)行了對(duì)比，其中舊方案中資源探明率據(jù)國土資源部2015 年動(dòng)態(tài)資源評(píng)價(jià)結(jié)果測(cè)算?？傮w看，新方案較舊方案的勘探程度有不同程度提高，松遼盆地、渤海灣盆地陸上由勘探中期階段提高到勘探晚期階段，準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地由勘探早期階段提高到勘探中期階段，鄂爾多斯盆地、渤海海域兩種方案均為勘探中期階段。

3.2 我國天然氣勘探程度

從常規(guī)天然氣勘探看，全國新增天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量進(jìn)入穩(wěn)定增長階段，含氣層系較為明確，海相碳酸鹽巖、前陸沖斷帶及大面積低滲透砂巖氣藏是主要勘探領(lǐng)域[23-27]，按照新的勘探程度劃分方案，天然氣勘探應(yīng)處于早—中期階段。從主要含氣盆地看，鄂爾多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地均已進(jìn)入勘探中期階段（圖8、表3）。

圖7 全國及重點(diǎn)含油盆地勘探程度對(duì)比圖

表2 全國及重點(diǎn)含油盆地勘探程度認(rèn)識(shí)對(duì)比

圖8 全國及重點(diǎn)含氣盆地勘探程度對(duì)比圖

表3 全國及重點(diǎn)含氣盆地勘探程度認(rèn)識(shí)對(duì)比

4 結(jié)論與討論

（1）與傳統(tǒng)勘探程度劃分相比，基于資源探明率、儲(chǔ)量增長趨勢(shì)、勘探目的層變化、油藏類型變化、儲(chǔ)量品質(zhì)及規(guī)模變化5 項(xiàng)指標(biāo)劃分勘探程度的新方法，綜合考慮了勘探發(fā)現(xiàn)和儲(chǔ)量增長特征與規(guī)律，體現(xiàn)了勘探實(shí)踐過程，判別更為科學(xué)客觀。

（2）根據(jù)勘探程度劃分新方法和標(biāo)準(zhǔn)研判，我國石油勘探程度相對(duì)較高，如果不考慮青藏、南海中南部等地表復(fù)雜區(qū)，勘探進(jìn)入中期偏后階段，規(guī)模增儲(chǔ)難度增大；天然氣勘探程度較低，剛進(jìn)入早中期階段，未來發(fā)展仍具有較大潛力；東部松遼盆地、渤海灣陸上盆地進(jìn)入勘探后期，中西部鄂爾多斯、四川、塔里木、準(zhǔn)噶爾等盆地和渤海灣海域仍處于油氣勘探早中期—中期，具備規(guī)模增儲(chǔ)潛力，是未來勘探發(fā)現(xiàn)的重點(diǎn)區(qū)域。

（3）5 項(xiàng)指標(biāo)劃分勘探程度的新方法也有一定的局限性。該方法仍無法擺脫認(rèn)識(shí)的局限性，針對(duì)理論認(rèn)識(shí)進(jìn)步帶來資源類型拓展、資源量增加等情景，也需要根據(jù)認(rèn)識(shí)不斷進(jìn)行修正；另一方面，該方法尚不適用于非常規(guī)油氣勘探程度的劃分，在應(yīng)用時(shí)需將常規(guī)油氣與非常規(guī)油氣區(qū)別開來，分別做出判斷。