鹽下油氣藏勘探開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

范存輝，王保全，朱雨萍，邱小驥，楊 揚

(1.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500; 2.中海油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452; 3.中油川慶鉆探工程有限公司，四川 成都 610000; 4.南充合能壓縮天然氣有限責(zé)任公司，四川 南充 637000)

鹽下油氣藏勘探開發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

范存輝1，王保全2，朱雨萍3，邱小驥3，楊 揚4

(1.西南石油大學(xué)，四川 成都 610500; 2.中海油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452; 3.中油川慶鉆探工程有限公司，四川 成都 610000; 4.南充合能壓縮天然氣有限責(zé)任公司，四川 南充 637000)

鹽下油氣資源作為當(dāng)前世界油氣工業(yè)極為重要的儲量增長點和戰(zhàn)略接替區(qū)，已經(jīng)顯示出巨大的勘探潛力和良好的勘探前景。在調(diào)研大量相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，對鹽下油氣成藏的地質(zhì)條件、成藏主控因素、存在問題和發(fā)展趨勢進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明:鹽下油氣成藏條件較為優(yōu)越，其烴源巖有機質(zhì)豐度高，類型好，其儲層儲集和滲濾空間主要以粒間孔隙和溶蝕孔洞、裂縫為主，蓋層巖性主要為蒸發(fā)巖類，封堵油氣效果明顯;構(gòu)造作用和次生作用是鹽下油氣成藏的主控因素;鹽下油氣藏在勘探和開發(fā)上面臨各種技術(shù)難題，進一步加強鹽下油氣成藏基礎(chǔ)理論研究，有針對性地進行鹽下油氣勘探和開發(fā)的科技攻關(guān)，對鹽下油氣藏的勘探與開發(fā)具有重要意義。

鹽下油氣藏;研究現(xiàn)狀;問題;發(fā)展趨勢

引言

隨著21世紀全球經(jīng)濟的快速發(fā)展，世界經(jīng)濟對能源的需求迅速增長，盡快緩解全球能源緊張局勢成為當(dāng)前各國共同面臨的緊迫問題。而鹽下油氣藏作為近期油氣勘探的熱點，已經(jīng)顯示出其巨大的勘探潛力［1］。

自從20世紀60年代在墨西哥灣率先進行鹽下油氣藏勘探和開發(fā)以來，目前全世界多個國家和地區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鹽下油氣資源。從全球范圍看，鹽下油氣藏主要分布在墨西哥灣盆地、西非海岸盆地(如剛果盆地、加蓬盆地等)、濱里海盆地、塔里木盆地和巴西桑托斯盆地。

近年來，對鹽下油氣藏的研究取得了一定的認識。但是，由于鹽下油氣藏勘探開發(fā)歷史不長，對其勘探方法、成藏理論等的研究還不夠深入和系統(tǒng)，因此鹽下油氣藏又是人們尚未熟知的一個勘探領(lǐng)域。本文以鹽下油氣藏已有的研究成果為基礎(chǔ)，總結(jié)鹽下油氣藏的成藏地質(zhì)條件、主控因素及存在問題，并對其發(fā)展趨勢進行探討。

1 鹽下油氣成藏地質(zhì)條件分析

1.1 生烴條件

鹽下油氣藏的烴源巖主要包括海相碳酸鹽巖和海相頁(泥)巖。由于鹽下所處深度普遍較深，且其沉積和埋藏年代久遠，其烴源巖有機質(zhì)豐度普遍較高，絕大多數(shù)烴源巖達到了良好的生油巖標(biāo)準(zhǔn)，其有機質(zhì)類型多以I型和Ⅱ型為主，這樣的生烴條件可以為鹽下油氣藏的形成提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。比如濱里海盆地科爾占地區(qū)泥盆系—二疊系(D2－P2)具有很大的生烴能力，其中石炭系灰?guī)r的有機碳含量平均為24%～54%，Ro為0.65%～1.16%，古地溫為125～200℃，表明該區(qū)鹽下石炭系烴源巖處于有機質(zhì)生烴的成熟階段，有利于烴類的生成和向油氣轉(zhuǎn)化［2－3］;桑托斯盆地主要烴源巖為白堊系(K)紐卡姆—巴列姆階Guaratiba組湖相頁巖，在盆地內(nèi)分布廣泛，以Ⅱ型干酪根為主，有機碳含量平均為2%～6%，局部達9%。Ro值在0.6%～1.0%，生烴潛力超過10 mg/g，HI可高達900 mg/mg［4］;而中國塔里木盆地寒武系鹽下油氣藏碳酸鹽巖類烴源巖有機碳平均含量為0.42%，最高為21.53%，有機碳含量大于0.2%的烴源巖累計厚度為288～324 m，Ro為1.6% ～3%，古地溫為125～200℃，為成熟型和過成熟型［5－6］。

由于鹽下獨特的地質(zhì)演化背景，使得鹽下烴源巖普遍存在有機質(zhì)豐度高、類型好、生烴物質(zhì)基礎(chǔ)雄厚等特點，這樣的生烴條件為鹽下油氣成藏提供了豐富的油氣來源。

1.2 儲集條件

鹽下油氣儲集層主要發(fā)育在碳酸鹽巖(陸棚、臺地)、生物礁和碎屑巖中。目前從發(fā)現(xiàn)的情況來看，儲集巖類主要為濱岸環(huán)境和淺海臺地、陸棚環(huán)境中的碳酸鹽巖(石灰?guī)r、生物礁灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r及白云巖等)和碎屑巖(砂巖、粉砂巖)，其中已發(fā)現(xiàn)的鹽下含油氣層系以碳酸鹽巖儲層居多。其儲層的主要儲集和滲濾空間主要以粒間孔隙和溶蝕孔洞、裂縫為主，其中粒間孔和溶蝕孔洞主要是由于鹽下異常高壓及溶蝕作用的影響，使得次生孔隙利于形成和保存，而鹽下的構(gòu)造應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫進一步改善了鹽下儲層的滲透性與儲集性能。如中國塔里木盆地寒武系鹽下儲集層的巖性主要為灰、深灰色厚層塊狀微—中晶白云巖，在盆地多期地質(zhì)熱事件中，熱液流體沿裂縫、層理、不整合面及其他孔隙進入儲層，產(chǎn)生大量的微小溶蝕孔洞(塔中1井、塔中18井、中1井、中4井等均可見)，儲集層物性得到明顯的改善，從而在熱液通道兩側(cè)形成一定范圍的溶蝕改造區(qū)，成為油氣聚集的場所［7－9］。桑托斯盆地鹽下儲層主要發(fā)育在斷陷湖盆水下古隆起上的碳酸鹽巖堤壩、生物碎屑灘的生物碎屑灰?guī)r中。該生物碎屑灰?guī)r呈中—厚層狀，厚度為30～70 m;其儲集空間主要為粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙、粒間溶孔、溶洞和溶縫等。由于后期成巖作用及構(gòu)造作用的改造，儲層的孔隙度為12%～15%，滲透率平均在120×10－3μm2左右，為1套優(yōu)質(zhì)的鹽下碳酸鹽巖儲層［10］。

1.3 蓋層與保存條件

鹽下油氣藏的蓋層巖性主要是蒸發(fā)巖類，其巖石類型主要為鹽巖、膏巖等。鹽巖、膏巖塑性較好，且其塑性隨埋深增大而增大，在受到構(gòu)造力作用下容易發(fā)生塑性變形而不發(fā)生斷裂，其封堵、遮擋鹽下油氣的作用十分明顯，保證了鹽下層中油氣藏的形成，同時使已形成的油氣藏在很長的時期內(nèi)有效的保存起來，因此區(qū)域性分布的鹽巖、膏巖蓋層可以為鹽下油氣聚集提供高質(zhì)量的封閉條件。以濱里海盆地為例，該盆地二疊系下統(tǒng)廣泛發(fā)育了1套孔谷組厚層鹽巖，整個濱里海盆地的含油氣層系以孔谷組鹽巖為界，劃分為鹽下含油氣系統(tǒng)和鹽上含油氣系統(tǒng)，孔谷組鹽巖在盆地南部、東部和北部邊緣帶分布都比較穩(wěn)定，這為鹽下層系的油氣聚集提供了很好的區(qū)域性蓋層條件。而在中國塔里木盆地，中寒武世時形成了區(qū)域性的膏鹽巖相區(qū)，鉆井揭示厚度范圍為360～600 m，且中寒武統(tǒng)膏鹽巖與下伏碳酸鹽巖儲集層普遍為連續(xù)過渡沉積，因此，中寒武統(tǒng)膏鹽巖層是下伏下寒武統(tǒng)—震旦系白云巖的良好蓋層［11］。膏巖、鹽巖層不僅是良好的區(qū)域性蓋層，而且是良好的滑脫層，使晚期發(fā)育的斷裂沿其頂面滑脫，使鹽下古油藏得以很好保存。

2 鹽下油氣成藏主控因素分析

2.1 構(gòu)造作用控制成藏

鹽下層系的油氣成藏主要受構(gòu)造作用控制，構(gòu)造活動的樞紐部位、古隆起以及斜坡是控制油氣分布的重要因素，這些部位既是油氣運移的指向區(qū)，又有利于在后期構(gòu)造活動中少受或免受沖擊，使得油氣得以很好的保存［12］。根據(jù)已有的研究成果，鹽下油氣藏的主要類型為鹽下背斜圈閉和鹽下生物礁圈閉，構(gòu)造運動中鹽下地層隆起形成的背斜圈閉(包括斷裂背斜)，其面積和幅度一般都比鹽上的要大，且往往被斷裂和鹽構(gòu)造作用復(fù)雜化，通常具有比鹽上層系更為優(yōu)越的儲集性能;沉積盆地演化過程中構(gòu)造運動產(chǎn)生的鹽下古隆起的存在則控制了生物礁體的發(fā)育與分布(生物礁建造和碳酸鹽臺地礁)，生物礁體儲集體與鹽巖封蓋的儲蓋組合可以形成極具潛力的鹽下生物礁儲層。在濱里海盆地鹽下油氣勘探開發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)的油氣藏類型均以背斜圈閉和生物礁圈閉為主，以該盆地田吉茲油氣田為例，該氣田主要儲層為上泥盆統(tǒng)—中石炭統(tǒng)生物礁灰?guī)r和藻灰?guī)r，其生物礁圈閉極具規(guī)模，礁體高達300 m，長2～3 km，寬1.0～1.5 km［10］，而濱里海盆地另一含油氣圈閉海上熱木拜構(gòu)造為背斜圈閉帶，自西北向東南由熱木拜隆起、海上熱木拜隆起及北里海等局部隆起組成，這些背斜圈閉規(guī)模較大，其中熱木拜隆起圈閉長30 km，寬17 km，幅度為500 m，海上熱木拜隆起圈閉長18 km，寬14 km，幅度為500 m。

2.2 次生作用影響儲集層發(fā)育

巖石原始儲集性能的好壞與所處的沉積相帶有密切關(guān)系，但由于鹽下儲集巖類主要為濱岸環(huán)境和淺海環(huán)境中碳酸鹽巖，故此類儲層基本普遍發(fā)育，只是在儲層性質(zhì)和儲層級別上有所差異，其儲集性能的好壞，主要取決于次生作用對碳酸鹽巖的改造程度(包括成巖后生作用和不整合面附近的表生作用)。對于碳酸鹽巖來說，次生作用對儲集性能影響最大的是溶解、淋濾、重結(jié)晶作用和裂縫的溝通作用。據(jù)濱里海盆地阿斯特拉汗凝析氣田的巖心分析，該氣田儲層灰?guī)r基質(zhì)滲透性很低，儲層性能的好壞主要與孔隙、溶孔(洞)及裂縫的發(fā)育程度有關(guān)。儲集空間以原生孔隙為主，通過溶解、淋濾及重結(jié)晶作用形成的次生孔隙占總儲集空間的30%～50%。

2.3 其他因素

其他因素主要包括地層壓力、溫度等，鹽下油氣層系普遍存在低地溫場和高異常地層壓力，其低地溫場和高異常地層壓力的形成可能與膏巖及鹽巖的特殊性質(zhì)有關(guān)，尤其需要指出的是低地溫場和高異常地層壓力的存在對于鹽下油氣成藏具有重要意義，一方面低地溫場的存在可以減慢烴類的演化速率，延緩鹽下有機質(zhì)的成熟作用，另一方面異常高壓產(chǎn)生的“封閉箱”作用可以有效抵御機械壓實作用，有利于次生溶孔(洞)保存和裂縫(包括微裂縫)的張開，大大改善儲層的儲集性能。

3 鹽下油氣藏勘探開發(fā)中存在的問題及發(fā)展趨勢

3.1 鹽下油氣藏勘探開發(fā)存在的問題

(1)鹽下油氣藏埋藏較深，鹽上構(gòu)造與鹽下構(gòu)造繼承性和相關(guān)性較差。如在塔里木盆地庫車坳陷鹽下構(gòu)造油氣勘探中，由于鹽層的塑性流變，鹽層厚度急劇增厚或減薄，造成鹽上和鹽下構(gòu)造層形態(tài)迥異，導(dǎo)致鹽下構(gòu)造層的平均速度橫向變化大，使鹽下構(gòu)造層形態(tài)在時間域地震剖面上發(fā)生畸變，造成了與實際地質(zhì)結(jié)構(gòu)不符的現(xiàn)象。由于埋藏較深及鹽巖流變的影響，鹽下油氣藏勘探開發(fā)風(fēng)險大，成本高，只有找到上規(guī)模的大油氣田，才能獲得很好的經(jīng)濟效益。

(2)鹽下油氣藏地球物理勘探技術(shù)難度較大［13］，其影響主要表現(xiàn)在膏巖對地震波能量的屏蔽。由于膏巖、鹽巖與上下地層的波阻抗差很大，界面的反射系數(shù)大，使地震波往下傳播的能量小，因此在時間地震剖面上，鹽丘之下的地層存在幅度上拉現(xiàn)象，而且鹽丘越厚，引起的上拉幅度就越大，這就造成鹽下地球物理勘探資料品質(zhì)較差，嚴重影響鹽下構(gòu)造成圖的質(zhì)量，不利于鹽下構(gòu)造的精確落實。通過對濱里海盆地20世紀70年代以來30余口失利探井的調(diào)查研究表明，90%以上的失利探井都是由于鹽下構(gòu)造的解釋不精確造成的。對于鹽下構(gòu)造勘探而言，只有充分認識鹽下構(gòu)造地震反射特征和構(gòu)造畸變規(guī)律，并結(jié)合疊前深度偏移及時深轉(zhuǎn)換等先進的地球物理方法，有效地校正鹽下構(gòu)造畸變現(xiàn)象，使深度域地震剖面能客觀地反映鹽下實際構(gòu)造形態(tài)，才能為油氣勘探提供可靠的依據(jù)。

(3)鹽下油氣藏勘探開發(fā)歷史較短，對鹽下油氣成藏特點和油氣分布規(guī)律的認識在理論上還不夠成熟，如何很好地把握鹽下油氣成藏地質(zhì)條件，準(zhǔn)確預(yù)測鹽下有利儲層和鹽巖分布帶是鹽下勘探的核心任務(wù)。

(4)鹽下鉆井技術(shù)面臨較多技術(shù)難題。鹽巖層可塑性大，在鉆井過程中易于發(fā)生蠕變、溶解及吸水膨脹等，在鉆探期間可破壞鉆孔的穩(wěn)定性導(dǎo)致卡鉆或套管變形等;如何安全鉆穿鹽層對鉆井、測井、固井和完井作業(yè)提出了更高的技術(shù)要求［14］。

3.2 鹽下油氣勘探開發(fā)發(fā)展趨勢

(1)加強鹽下基礎(chǔ)理論研究，包括含油氣盆地的區(qū)域構(gòu)造演化、盆地形成與結(jié)構(gòu)、盆地演化與充填的研究等，重點深化鹽下油氣成藏理論研究，采用先進有效的勘探技術(shù)如可控源電磁技術(shù)、鹽下地震成像技術(shù)、鹽下儲層綜合評價與預(yù)測等，準(zhǔn)確研究鹽下巖相模式與儲層非均質(zhì)性及圈閉形態(tài)、規(guī)模及埋深，以便于有效地指導(dǎo)和促進鹽下油氣勘探開發(fā)工作。

(2)加強鹽下油氣勘探和開發(fā)的科技攻關(guān)，增強科技創(chuàng)新，發(fā)展針對性、適用性的勘探和開發(fā)技術(shù)?？萍脊リP(guān)主要從地球物理勘探和鉆井工程入手。在地球物理勘探方面，關(guān)鍵加強對地球物理資料的采集、處理、解釋技術(shù)的研究，比如目前廣為應(yīng)用的寬方位節(jié)點法和疊前深度偏移處理法都有效的提高了鹽下構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確度［15］，但由于鹽下勘探的特殊性與復(fù)雜性，這些技術(shù)仍有待于完善和提高，需要進一步的加強科技攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新，進一步的發(fā)展和完善一套行之有效的鹽下采集、成像、解釋、地質(zhì)和速度建模技術(shù)，提高鹽下構(gòu)造解釋的準(zhǔn)確度，降低鹽下勘探的風(fēng)險和不確定性。在鉆井工程工藝上，針對鉆遇鹽層時的技術(shù)難題，重點從鉆井液和泥漿體系、套管技術(shù)和完井技術(shù)上著手，發(fā)展成熟的鉆井工藝，采取有效的技術(shù)手段，解決鹽層溶解、卡鉆、套管變形等技術(shù)難題。

(3)加強國際間合作與交流。鹽下勘探技術(shù)難度大，風(fēng)險高，積極參與國際合作與交流，不僅可以拓寬資金來源，加大勘探投資力度，共同抵御風(fēng)險，且可以相互借鑒先進的勘探技術(shù)與經(jīng)驗，拓寬研究思路，更高效的對鹽下油氣藏進行勘探與開發(fā)。

4 結(jié) 論

(1)鹽下油氣成藏條件較為優(yōu)越，其烴源巖主要為海相碳酸鹽巖和海相頁(泥)巖，有機質(zhì)豐度高，類型好，生烴物質(zhì)基礎(chǔ)雄厚;儲集層主要為濱岸環(huán)境和淺海臺地、陸棚環(huán)境中的碳酸鹽巖和碎屑巖，主要儲集和滲濾空間以粒間孔隙和溶蝕孔洞、裂縫為主;其蓋層巖性主要是蒸發(fā)巖類，由于其塑性隨埋深增大而增大，其封堵和遮擋鹽下油氣作用十分明顯。

(2)鹽下油氣藏成藏的主控因素主要是構(gòu)造作用和次生作用。構(gòu)造作用使得鹽下地層隆起形成較鹽上更大的背斜圈閉(包括斷裂背斜)，所形成的儲層性能更為優(yōu)越;溶解、淋濾、重結(jié)晶和裂縫等次生作用對儲集性能進行了有效的改善和提高。

(3)鹽下油氣藏由于埋藏較深，勘探開發(fā)歷程較短，在勘探和開發(fā)上面臨各種技術(shù)難題，進一步加強鹽下油氣成藏基礎(chǔ)理論研究，有針對性的進行鹽下油氣勘探和開發(fā)的科技攻關(guān)，完善一套行之有效的鹽下構(gòu)造解釋、儲層評價預(yù)測方法和成熟的鉆井工程工藝方法，才能夠有效推動對鹽下油氣藏的勘探與開發(fā)。

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編輯 劉兆芝

TE132.1

A

1006－6535(2012)04－0007－04

10.3969/j.issn.1006－6535.2012.04.002

20111103;改回日期:20120223

國家重大專項“特低滲透油藏有效開發(fā)技術(shù)”(2011ZX05013－006)

范存輝(1980－)，男，講師，2002年畢業(yè)于西南石油大學(xué)資源勘查專業(yè)，2007年畢業(yè)于西南石油大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)主要從事構(gòu)造地質(zhì)、地質(zhì)工程、裂縫預(yù)測及巖土體穩(wěn)定性方面的研究。