油氣地質異常與非傳統(tǒng)油氣資源勘探研究

錢浩偉

（俄羅斯國立石油天然氣大學，俄羅斯莫斯科 119296）

1 油氣地質異常和非傳統(tǒng)油氣資源

1.1 油氣地質異常的概念

油氣地質異常是指與正常地質現象相比，具有明顯差異或特殊性的地質現象，它們與油氣的形成、運移、聚集和保存有密切關系。油氣地質異常主要包括四類：沉積異常、構造異常、地球化學異常和地層壓力異常。沉積異常是指沉積物的性質、組成、厚度、分布等與周圍環(huán)境不相協(xié)調的現象；構造異常是指構造活動的強度、方向、范圍等與周圍環(huán)境不相協(xié)調的現象；地球化學異常是指巖石或流體中某些元素或化合物的含量、組成、分布等與周圍環(huán)境不相協(xié)調的現象；地層壓力異常是指地層中流體的壓力與正常水壓力平衡狀態(tài)不相協(xié)調的現象。油氣地質異常的分布范圍分四級：區(qū)帶油氣地質異常、圈閉油氣地質異常、小型油氣地質異常和微型油氣地質異常[1]。區(qū)帶油氣地質異常是指在一定區(qū)域內，具有一定規(guī)律性和連續(xù)性的油氣地質異常，它們反映了油氣成藏的大背景和條件；圈閉油氣地質異常是指在一定圈閉內，具有一定規(guī)律性和局限性的油氣地質異常，它們反映了油氣成藏的主要因素和特征；小型油氣地質異常是指在一定范圍內，具有一定隨機性和離散性的油氣地質異常，它們反映了油氣成藏的次要因素和特征；微型油氣地質異常是指在極小范圍內，具有極高靈敏度和極強變化性的油氣地質異常，它們反映了油氣成藏的微觀因素和特征[2]。

1.2 油氣地質異常的形成機理和識別方法

油氣地質異常是指與正常地質現象相比，具有明顯差異或特殊性的地質現象，它們與油氣的形成、運移、聚集和保存有密切關系。油氣地質異常的形成機理和識別方法是油氣勘探的重要內容，它們可以反映油氣的分布規(guī)律，指導油氣的有效尋找。油氣地質異常的形成機理可以分為四種。

擴散作用：指油氣從高壓區(qū)向低壓區(qū)擴散，導致地層中某些元素或化合物的含量、組成、分布等與周圍環(huán)境不相協(xié)調的現象。

滲逸作用：指油氣從儲層中通過裂縫、孔隙等通道向上滲逸，導致地表或近地表出現異常的現象。

壓實水流垂向運移作用：指油氣隨著壓實水流從深部向淺部運移，導致淺層出現異常的現象。

垂直微滲逸作用：指油氣在儲層內部或儲層與蓋層之間發(fā)生微小的垂直滲逸，導致儲層或蓋層內部出現異常的現象。目前，多數學者傾向于認為垂直微滲逸作用是主要的形成機理。通過分析油氣地質異常的識別方法，發(fā)現主要有4種方法，分別是地球化學方法、地球物理方法、物理模擬方法、流體勢分析方法。其中，地球化學方法利用巖石或流體中某些元素或化合物的含量、組成、分布等參數，判斷油氣存在與否。常用的指標有有機碳含量、生物標志物、同位素組成等。地球物理方法利用巖石或流體對電磁波、聲波、重力場、磁場等物理量的影響，判斷油氣存在與否。常用的手段有地震勘探、重力勘探、磁力勘探等。物理模擬方法利用實驗室模型或數值模型，模擬油氣運移和成藏過程，判斷油氣存在與否。常用的技術有流體動力學模擬、數值模擬等。流體勢分析方法利用流體勢概念，分析油氣運移和聚集的方向和位置，判斷油氣的存在與否。常用的工具有流體勢圖、流體勢剖面等。油氣資源三角圖如圖1所示。

圖1 油氣資源三角圖

1.3 非傳統(tǒng)油氣資源概述

非傳統(tǒng)油氣資源是指與常規(guī)油氣資源相比，具有不同的成藏條件、分布特征、開發(fā)技術和經濟效益的油氣資源。非傳統(tǒng)油氣資源的儲層通常具有低孔隙度、低滲透率、低飽和度等特點，導致油氣流動困難，無法用傳統(tǒng)的鉆井和采油技術獲得自然工業(yè)產量。因此，非傳統(tǒng)油氣資源的開發(fā)需要用新技術改善儲層滲透率或流體黏度等參數，才能實現經濟有效的開采。非傳統(tǒng)油氣資源的分布也不受圈閉控制，而是以大面積連續(xù)或準連續(xù)型聚集的方式存在于盆地中心或斜坡區(qū)域。非傳統(tǒng)油氣資源主要有氣態(tài)、液態(tài)兩種類型。氣態(tài)類主要涉及頁巖油（氣）、煤層氣、致密油（氣）。頁巖油（氣）是指賦存于有機質豐富的頁巖或泥頁巖中的油氣資源，它們既是生油巖，又是儲集層。頁巖油（氣）的開發(fā)主要依賴于水平井和體積壓裂等技術，以增加儲層的有效面積和流動能力。煤層氣是指賦存于煤層中的天然氣資源，它們主要以吸附態(tài)存在于煤質孔隙中。煤層氣的開發(fā)主要依賴于降低煤層壓力和增加煤層裂縫等技術，以促進天然氣的解吸和排放。致密油（氣）是指賦存于致密砂巖或碳酸鹽巖中的油氣資源，它們的孔隙度和滲透率都很低，導致油氣流動受阻。致密油（氣）的開發(fā)主要依賴于水平井和多級壓裂等技術，以提高儲層的滲流性能。液態(tài)類主要是致密油（氣）和頁巖油（氣）。致密油（氣）以吸附或游離狀態(tài)存在于生油巖、生油巖互層等儲集巖中的原油聚集體。頁巖油（氣）是存在于泥頁巖層孔隙與裂縫中的石油。

2 油氣地質異常在非傳統(tǒng)油氣資源勘探中存在的問題

2.1 解釋難度高

油氣地質異常是指與正常地質現象相比，具有明顯差異的地質現象，如沉積異常、構造異常、地球化學異常和地層壓力異常。這些異常的形成和演化過程往往涉及多種復雜的地質因素和作用，如生烴、運移、聚集、保存、破壞等。要準確地解釋油氣地質異常的成因、性質和意義，需要綜合運用多種地質學理論和方法，如有機地球化學、流體歷史分析、物理模擬、流體勢分析等。這對于油氣勘探工作者的專業(yè)水平和經驗要求較高，也對油氣勘探技術的發(fā)展提出了更高的挑戰(zhàn)。

2.2 數據獲取困難

油氣地質異常的識別和評價需要依賴于大量的地質資料和數據，如測井數據、巖心數據、地球化學數據、地球物理數據等。然而，由于非傳統(tǒng)油氣資源往往分布在源儲共生、大面積連續(xù)、圈閉界限不明顯的區(qū)域，這些區(qū)域的地質資料和數據往往缺乏或不完善。另一方面，由于非傳統(tǒng)油氣資源的開發(fā)技術和成本較高，導致非傳統(tǒng)油氣資源勘探的投入和回報比較低。這些因素都限制了油氣地質異常數據的獲取和利用。

2.3 勘探風險高

油氣地質異常在非傳統(tǒng)油氣資源勘探中的應用，雖然可以提高勘探效率和成功率，降低勘探風險和成本，增加油氣資源潛力和儲量，但是也存在一定的不確定性和局限性。例如，油氣地質異常的定義和劃分標準不統(tǒng)一，導致油氣地質異常的識別和評價存在主觀性和不確定性；油氣地質異常的定量分析方法和技術不夠成熟，導致油氣地質異常的預測和評價存在誤差和局限性；油氣地質異常與非傳統(tǒng)油氣資源的關系不夠明確，導致油氣地質異常的指示意義和效果存在差異和變化。這些問題都可能影響到非傳統(tǒng)油氣資源勘探的可靠性和有效性[3]。

3 油氣地質異常在非傳統(tǒng)油氣資源勘探中的對策

3.1 加強地質研究和數據分析

為了有效地利用油氣地質異常來指導非傳統(tǒng)油氣資源勘探，需要加強對油氣地質異常的地質研究和數據分析，具體步驟如下。

（1）建立統(tǒng)一的油氣地質異常的定義和劃分標準，根據不同類型的非傳統(tǒng)油氣資源的特征和規(guī)律，確定合理的油氣地質異常的指標和閾值。這樣可以確保對異常的識別和評價具有一致性和可比性。

（2）發(fā)展先進的油氣地質異常的定量分析方法和技術，利用多元統(tǒng)計分析、證據權重法、模糊數學法、神經網絡法等手段，提高油氣地質異常預測和評價的精度和可靠性。通過這些方法和技術，可以更準確地判斷油氣地質異常的性質和潛力，為勘探決策提供科學依據。

（3）收集和整理完善的油氣地質異常數據來源和質量，利用測井數據、巖心數據、地球化學數據、地球物理數據等多種資料，建立全面的油氣地質異常數據庫。這樣可以提供豐富的數據資源，支持對油氣地質異常的深入研究和分析，為非傳統(tǒng)油氣資源勘探提供可靠的數據支持。

（4）揭示清晰的油氣地質異常與非傳統(tǒng)油氣資源的關系，利用有機地球化學方法、流體歷史分析方法、物理模擬方法、流體勢分析法等手段，評價油氣地質異常對非傳統(tǒng)油氣資源勘探的指示意義和效果。通過深入研究異常與資源之間的關系，可以更好地理解異常的形成機制和演化規(guī)律，為勘探提供更準確的指導。

3.2 加強勘探技術的研發(fā)

為了有效地開發(fā)非傳統(tǒng)油氣資源，需要加強對勘探技術的研發(fā)。具體的措施包括利用水平井體積壓裂技術、平臺式鉆井-“工廠化”生產、納米技術提高采收率等方式，提高非傳統(tǒng)油氣資源的開采效率和經濟性。水平井體積壓裂技術是一種通過在水平井中注入高壓液體和顆粒物質，使巖石裂縫擴大并形成通道，從而增加油氣流動性的方法。通過這種技術，可以有效地開采非常規(guī)油氣資源，提高產量和采收率。平臺式鉆井-“工廠化”生產是一種將鉆井作業(yè)模塊化和標準化的方法。通過在鉆井平臺上集成各種設備和工具，實現自動化和智能化的鉆井作業(yè)，可以提高作業(yè)效率和安全性，降低成本。納米技術是一種利用納米材料和納米粒子來改善油氣開采過程的技術。通過將納米材料注入油藏中，可以改變巖石的物理和化學性質，提高油氣的采集效率和采收率。除了加強開采技術的研發(fā)，還需要提高非傳統(tǒng)油氣資源的勘探精度和可視化。三維地震勘探是一種利用地震波在地下傳播的特性來探測油氣儲層的方法。通過采集大量地震數據，并運用先進的數據處理和解釋技術，可以準確地確定油氣儲層的位置和性質。

微震監(jiān)測是一種利用地下巖石在油氣開采過程中發(fā)生微小震動的特點來監(jiān)測油氣儲層的方法。通過監(jiān)測和分析微震信號，可以了解油氣儲層的壓力變化和裂縫擴展情況，為油氣開采提供實時的監(jiān)測和控制。電磁測井是一種利用電磁波在地下傳播的特性來探測油氣儲層的方法。通過測量地下巖石對電磁波的響應，可以獲取油氣儲層的電磁特征，進而確定儲層的位置和性質。

此外，還可以利用數字化管理、智能化控制、云計算等方式，提高非傳統(tǒng)油氣資源的勘探管理和決策水平。通過建立數字化的油氣勘探管理系統(tǒng)，可以實現對勘探過程的全面監(jiān)控和管理。智能化控制技術可以實現對勘探設備和作業(yè)過程的自動化和智能化控制，提高作業(yè)效率和安全性。云計算技術可以提供強大的計算和存儲能力，支持大規(guī)模數據的處理和分析，為勘探決策提供科學依據。

3.3 采用風險評估和管理的方法

在非傳統(tǒng)油氣資源勘探中，由于存在一定的不確定性和局限性，需要采用風險評估和管理的方法來降低風險并提高勘探效果。為此，可以采取以下措施。

（1）建立科學的風險評估模型和方法。這意味著需要綜合考慮油氣地質異常的識別和評價的主觀性和不確定性，油氣地質異常的預測和評價的誤差和局限性，以及油氣地質異常的指示意義和效果的差異和變化等因素。通過對這些因素進行定量或定性的分析和評估，可以更準確地評估非傳統(tǒng)油氣資源勘探的風險。

（2）建立有效的風險管理機制和方法。根據風險評估的結果，制定合理的風險控制措施和應對策略。例如，可以優(yōu)化勘探方案和布局，調整勘探進度和投入，增加勘探信息和反饋，提高勘探決策的靈活性和適應性等。通過這些措施，可以降低風險并提高勘探的成功率。

（3）建立完善的風險監(jiān)測和預警系統(tǒng)。利用現代信息技術，實時收集和處理油氣地質異常和非傳統(tǒng)油氣資源勘探相關的數據和信息。通過對這些數據和信息的分析，可以及時發(fā)現和分析風險的變化和趨勢，并提出風險預警和建議。及時采取風險應急措施，可以有效應對風險并減少損失。

4 結束語

解決油氣地質異常在非傳統(tǒng)油氣資源勘探中的問題需要加強科學研究、技術創(chuàng)新和規(guī)范管理，提高解釋能力和勘探效率，降低勘探風險，注重環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展。