塔里木盆地油气勘探历程与启示

2021-05-31 05:53田军王清华杨海军李勇
新疆石油地质 2021年3期
关键词:塔中库车储集层

田军,王清华,杨海军,李勇

(中国石油塔里木油田分公司,新疆库尔勒 841000)

塔里木盆地是中国最大的含油气盆地,据中国石油第四次油气资源评价结果[1],盆地石油资源量为75.06×108t,天然气资源量为12.97×108m3,油气资源总当量为178.4×108t。截止到2020年底,塔里木盆地共发现40 个油气田,累计探明石油储量为26.00×108t、探明天然气储量为2.40×1012m3,油气综合探明率为25.3%,油气勘探潜力巨大。

塔里木盆地油气勘探始于1950 年,前人对其勘探历程已有较多的回顾和总结,但是勘探历程总结或者时间跨度偏短[2-7],或者仅聚焦于特定领域[8-10],没有覆盖全盆地70 余年的勘探全过程。由此笔者对塔里木盆地的勘探历程进行了系统梳理,开展阶段划分,回顾了各个阶段的指导思想、地质认识、技术手段和勘探成果,总结了勘探经验和启示,以期为塔里木及其他盆地未来的油气勘探实践提供指导和借鉴。

1 地质概况

塔里木盆地地处天山山脉、昆仑山脉和阿尔金山脉之间,面积56×104km2,盆地中心是世界上第二大流动沙漠——塔克拉玛干沙漠,边缘是与山地相接的砾石戈壁,局部有绿洲分布。塔里木盆地是一个由古生代克拉通盆地和中生代—新生代前陆盆地组成的大型叠合复合盆地[11-12],可划分为7 个一级构造单元和32 个二级构造单元(图1),其中库车坳陷、西南坳陷和东南坳陷是盆地周缘中生代—新生代前陆盆地的发育地区,盆地内部的塔北隆起、北部坳陷、中央隆起和东南隆起则是盆地的克拉通区(台盆区)。塔里木盆地沉积地层齐全,从南华系到第四系都有发育,残余厚度可达18 000 m,发育库车前陆盆地、塔北—塔中、麦盖提斜坡和塔西南山前4个含油气系统(图2)。

图1 塔里木盆地构造单元划分Fig.1.Division of tectonic units in Tarim basin

图2 塔里木盆地南西—北东向地质剖面(剖面位置见图1)Fig.2.Profile of the SW-NE geological structure in Tarim basin(see Fig.1 for the profile location)

2 勘探历程

70 年来,在油气勘探重点区域上,塔里木盆地勘探经历了从山前带、台盆区、山前带和台盆区并举及三大阵地战的转移;在勘探指导思想、地质认识、勘探对象、技术手段、勘探成果上,不同时期有明显的发展和变化(表1)。根据这些发展和变化,将塔里木盆地的油气勘探历程划分为4 个阶段(图3):1950—1983年,盆地边缘山前带“五上五下”艰难探索;1984—1996 年,突破台盆区,“六上”塔里木,台盆区碎屑岩勘探取得规模发现;1997—2005年,坚持“四个并举”,“强化”技术攻关,库车山前勘探取得重大突破;2006年至今,锁定三大阵地战,库车坳陷膏盐岩下冲断带和台盆区缝洞型碳酸盐岩两大超深层领域全面突破。

表1 1950—2020年塔里木盆地各勘探时间段基本情况Table 1.Exploration durations in Tarim basin from 1950 to 2020

图3 塔里木盆地勘探历程划分Fig.3.Exploration stages in Tarim basin

2.1 盆地边缘山前带“五上五下”艰难探索(1950—1983年)

自1950 年中苏合作协议签订开始至1983 年,主要围绕盆地边缘交通及气候地理条件相对较好的库车、塔西南山前展开勘探工作,历经“五上五下”的曲折历程(表2),针对地表油苗区和地面构造开展中浅层钻探,分别于1958 年和1977 年发现了依奇克里克和柯克亚2 个油气田,明确了西南坳陷和库车坳陷中生界—新生界为最有利领域。但受塔里木盆地恶劣的地表环境、落后的交通条件、国家勘探战略转移、社会经济政治环境变化等系列因素的影响[3],勘探工作没有持续展开。

表2 塔里木盆地油气勘探前期“五上五下”基本情况Table 2.General conditions of the early exploration stage in Tarim basin

2.2 突破台盆区,“六上”塔里木,台盆区碎屑岩勘探取得规模发现(1984—1996年)

“马蹄形”会战失利后,部分勘探力量东移到塔北隆起,1984 年9 月22 日沙参2 井于5 391.18 m 奥陶系白云岩发生强烈井喷,台盆区首获突破,认识到台盆区地表和地下地质条件相对简单,是油气勘探更为现实的切入点和突破口[5]。据此,石油部及时作出“六上”塔里木的重大决策,按照“定凹探隆”的指导思想,确立了针对大构造寻找油气重大发现的勘探思路。1987—1989 年,轮南1 井、轮南2 井和英买1 井在3 个层系(侏罗系、三叠系和奥陶系)获得高产,扩大了塔里木盆地的勘探领域。

1989 年,成立塔里木石油勘探开发会战指挥部,开启了石油大会战。根据已有的勘探突破,提出了勘探指导思想:“在轮南和英买力地区建立两个根据地,拿下一定的含油面积和储量;在沙漠腹地的塔中地区和塔东地区打出两个拳头,争取有新的重大发现;在轮南2 井附近开辟1 个生产试验区,为今后大规模进行油田开发提供经验和资料依据”。

这一时期的勘探发现集中在塔北隆起和塔中凸起,盆地的勘探程度还很低,基本处于盆地评价与区带、圈闭评价相结合阶段,勘探工作的主要特点为:①勘探工作集中在台盆区;②对油气的纵横向分布规律认识还不清楚,整体处于探索阶段,重点以构造圈闭为勘探目标,主攻目的层经历了三叠系→奥陶系→石炭系→白垩系→古近系→奥陶系的几次转移;③在地震勘探上,以常规数字二维地震的大规模应用为主,地震工作从山前带进入盆地腹部,遍及全盆地“三隆四坳”,钻井以中浅层—深层为主,探井平均井深5 170 m。

(1)“根据地”和“试验区”建设取得良好成效 1989—1990 年,通过会战,迅速扩大了轮南中新生界勘探成果,发现和探明了轮南三叠系—侏罗系陆相砂岩油气田群,即轮南、桑塔木、解放渠东和吉拉克4 个油气田;轮南油田1989 年投产,1993 年年产原油突破一百万吨。

(2)“两个拳头”在塔中凸起打出高产1989 年10月,塔中1 井在奥陶系中途测试,日产油576 m3,日产气34.07×104m3,至此,塔北隆起和塔中凸起的奥陶系均取得勘探突破,但是由于对碳酸盐岩储集层非均质性和储集层控藏的认识不足,普遍呈现出油气井高产但不稳产,有油田无储量的局面,奥陶系油气藏评价均未取得实质性进展。

(3)首次在古生界石炭系发现了滨海相砂岩油藏 1990年,东河1井在石炭系东河砂岩日产油389 m3,勘探重点开始转移到东河砂岩的构造油气藏和地层油气藏的勘探,先后发现轮南59、塔中4、塔中16等油气田(藏)。

(4)在塔北隆起西部中生界—新生界碎屑岩发现低幅度构造油气田群 1991 年6 月,英买9 井首次在白垩系—古近系获高产油气层,接着复查出英买7 井古近系高产油气层,发现了英买7 号凝析气田;其后以南倾反向正断层形成的低幅度构造为主要目标,从1992年到1994年,相继发现了提尔根、红旗、牙哈、羊塔克等白垩系—古近系油气田。

2.3 坚持“四个并举”,强化技术攻关,库车山前勘探取得重大突破(1997—2005年)

到1996 年,经过一段时期的勘探,塔北隆起和塔中凸起有利的构造圈闭都已钻探,为了跳出已知含油气带,寻找新领域、新类型和新层系,在全盆地近40×104km2范围内展开预探,加深了对盆地的地质认识[7]:平面上,台盆区的油气集中在塔北隆起和塔中凸起,前陆区的油气集中在山前逆冲构造带和前缘隆起张性构造带上;纵向上,应当逼近主力烃源层,在台盆区逼近寒武系—奥陶系,在前陆区勘探目的层应当转到白垩系,逼近侏罗系和三叠系,寻找大型原生油气藏。

在1996 年底勘探技术座谈会上,基于前期甩开预探取得的勘探认识,提出了继续坚持“区域展开、重点解剖”和“四个并举”(即海相克拉通盆地与陆相前陆盆地并举,古生界和中新生界并举,构造和非构造圈闭并举,油气并举)的勘探方针。塔里木台盆区主攻目的层重新向古生界转移,库车前陆区向白垩系和侏罗系转移。

但是,面对古生界碳酸盐岩和山前高陡构造这样复杂的对象,当时拥有的地震、钻井、测井和测试技术都不适应。为此,1997 年被定为“勘探技术攻关年”,提出10 项攻关项目,持续开展了山地超高压油气田勘探和台盆区复杂海相碳酸盐岩勘探两大配套技术攻关。

2.3.1 勘探工作的主要特点

该阶段以台盆区和库车山前勘探并重为主要特点,库车山前以白垩系—古近系和侏罗系为主,台盆区以奥陶系为主。台盆区奥陶系缝洞型储集层控藏的认识基本明确,指导了三维地震的部署实施和水平井、大斜度井技术的应用。

技术攻关也取得了重大进步,一是台盆区规模化开展了三维地震部署,发展了三维地震串珠状强反射溶洞识别技术,助力碳酸盐岩油气藏突破了高产稳产关;二是在库车山前二维地震由沿沟谷的“弯线”转变为“直线”,采用大吨位可控震源与井炮相结合的激发方式,采用大排列和超大排列接收提高采集质量,引进并消化断层相关褶皱理论,建立构造地质模型,为中深层大型构造圈闭的落实夯实了基础;三是钻井仍以中浅层—深层为主,平均井深5 008 m,针对山前巨厚盐层和超高压气层的钻井技术逐渐成型,在台盆区为沟通碳酸盐岩缝洞体,大斜度井和水平井技术开始普遍应用。

2.3.2 “四个并举”勘探成效

(1)台盆区古生界海相砂岩勘探取得新发现 1998年,哈得1 井和哈得4 井分别在石炭系下泥岩段薄砂层、东河砂岩中获高产油流,发现了哈得逊油田,到2005 年,探明+控制石油储量达11 022×104t,成为塔里木盆地最大的砂岩油田,也是中国首个亿吨级古生界海相砂岩油田。

(2)台盆区碳酸盐岩油气藏勘探取得实质性突破 1997 年,在塔北隆起轮南潜山区首次利用三维地震资料开展储集层预测和大斜度井部署,轮古1 井和轮古2井先后获得高产稳产油气流[8,13],证实了储集层对油气藏起到关键控制作用,三维地震储集层预测是取得突破的关键技术手段,据此,1998 年在轮南8 井区部署了70 km2高精度三维地震,后来又实施了三维地震935 km2;在三维地震的基础上,大力发展了地震储集层预测技术,认识到洞穴为“串珠状”地震反射,潜山岩溶储集层沿潜山面准层状展布控制形成准层状油气藏,实现了高效勘探开发,轮南古潜山亿吨级大油气田(轮古油田)轮廓基本明朗。2002 年,借鉴轮南古潜山经验,针对塔中凸起奥陶系实施了第一块三维地震(塔中16井区),2003年,根据三维地震部署的塔中62井酸压后,日产油41 m3,日产气10.95×104m3,实现了奥陶系良里塔格组台缘礁滩体勘探的重大突破,发现了中国第一个奥陶系生物礁型千亿方级凝析气田——塔中Ⅰ号气田。2005 年初,塔中82井在良里塔格组5 440—5 487 m井段测试,用12.7 mm油嘴求产,折日产油485 m3、日产气727 106 m3,为塔中凸起碳酸盐岩油气藏第一口千吨井,成为“2005 年全球重大油气勘探新发现”之一。塔中Ⅰ号坡折带东西长220 km 的上奥陶统良里塔格组礁滩体整带含油气的局面已经出现[14]。

(3)库车坳陷天然气勘探取得重大突破 为克服山地地表起伏的影响,进行了“山地直测线”二维地震攻关,新二维地震成果成功揭示了东秋里塔格和克拉苏白垩系及依奇克里克地区侏罗系的构造形态。围绕侏罗系“煤下”的阿合组和古近系“盐下”的白垩系巴什基奇克组2 套巨厚砂岩储集层展开部署。1998年1 月,克拉2 井中途测试,折日产气27.71×104m3,在白垩系—古近系发现了中国当时最大的整装天然气田[15],储量近3 000×108m3。其后,相继发现了依南2、大北、迪那2等大气藏(田),开启了“西气东输”时代。

(4)大区域预探取得零星发现 这一时期坚持全盆地范围的预探,但在库车坳陷、塔北隆起和塔中凸起之外只取得2 个重要发现:位于巴楚凸起的和田河气田(1997 年发现)和位于喀什凹陷的阿克气田(2001年发现)。

2.4 锁定三大阵地战,两大超深层领域全面突破(2006年至今)

2005 年,对前几个阶段的勘探成果进行了总结,得出2 点认识:一是库车山前和台盆区的主力含油气层系已经找到,必须坚持围绕库车山前白垩系—古近系和台盆区奥陶系集中开展勘探部署;二是塔里木油气资源分布不均匀,油气资源量和储量相对集中在库车坳陷、塔北隆起和塔中凸起3 个构造单元,塔里木盆地面积大,勘探工作全面铺开困难,有必要集中在油气最富集的领域,在短时间内取得最大勘探成效。由此确定了“大打库车、塔北、塔中三大阵地战”的决策,塔里木油田公司95%以上的探井工作量和90%以上的勘探投资都集中到三大阵地战上。

经过前期的勘探,勘探难度较小的中浅层—深层目标大部分已经完成钻探,这一阶段的主要勘探对象是埋深大于6 000 m的超深层目标。超深层勘探带来的地质科学问题和技术挑战更大,在库车前陆冲断带,存在巨厚砾岩层和膏盐岩层、高陡地层倾角、高耐研磨地层、超高温—超高压气藏、裂缝性低孔砂岩储集层等世界级难题;台盆区超深层缝洞型碳酸盐岩也面临储集层非均质性强、缝洞目标小、油气富集规律极其复杂等难题。

2.4.1 勘探工作的主要特点

(1)按照“三大阵地战”部署,勘探工作量集中在库车坳陷、塔北隆起和塔中凸起3个构造单元。

(2)继续坚持上一阶段锁定的主力目的层,主要勘探领域为库车山前膏盐岩下超深层冲断带和台盆区超深层缝洞型碳酸盐岩。勘探实践中对两大超深层领域的地质认识不断深化,创新形成前陆含盐盆地油气成藏理论和克拉通缝洞型碳酸盐岩油气成藏地质理论,包括前陆冲断带的“顶蓬构造”理论[16]、应力控储的“断背斜应力中和面”地质理论[17],以及台盆区缝洞型碳酸盐岩的准层状油气成藏模式,多期层间岩溶和多期大型走滑断裂控储、控藏、控富集认识等[18]。

(3)探井平均井深达6 130 m,真正进入超深层勘探阶段,形成了适用两大超深层领域的塔里木特色勘探技术系列,包括地震、钻井、测井、完井改造等[19]。在库车山前,创新发展了宽线-大组合、山地高精度三维采集等复杂山地地震技术,复杂地层超深井钻井及提速技术,超深层致密裂缝性砂岩储集层改造技术。在台盆区碳酸盐岩领域,三维地震向基于缝洞成像精度的高密度宽方位三维地震发展,发展了塔标Ⅲ井身结构设计、长裸眼段快速钻进、精细控压和精确中靶技术为代表的钻井技术,缝洞型碳酸盐岩储集层测井评价、酸压改造等技术系列也在实践中不断创新。

2.4.2 “三大阵地战”勘探成效

(1)强化地震勘探技术攻关,库车克拉苏前陆冲断带发现万亿方大气田 2005 年,实施了宽线+大组合采集技术攻关,通过宽线横向面元组合叠加、检波器大组合压制侧面干扰,地震资料品质显著提高,获得了盐下超深目的层的反射,发现多个构造显示;引入盐相关构造建模理念,落实了克深1 圈闭和克深2圈闭,上钻克深2风险探井。2008年8月,克深2井在白垩系取得战略性重大突破,对白垩系巴什基奇克组6 573—6 697 m 井段酸化测试,日产气46.60×104m3,在超深层发现了克拉苏大气田[9]。克深2 井突破后,2008 年,在克深地区一次性部署实施了高精度山地三维地震1 000 km2,并逐步实现了克拉苏构造带三维地震全覆盖。在勘探实践中形成了“盐上顶蓬、盐下冲断叠瓦”[16]的构造模式,指导了盐下冲断带的地震解释和构造圈闭的落实,自东向西在克深段、大北段、博孜段和阿瓦特段先后突破(图4),截至2020 年底,在克拉苏构造带盐下超深层发现气藏33 个,探明天然气储量9 400×108m3,成为中国首个超深层万亿方大气田。2018年,风险探井中秋1井取得突破[20],库车盐下冲断带勘探成果成功扩展到秋里塔格构造带上。

图4 克拉苏构造带东西分段与勘探成果Fig.4.E-W segments and exploration results of Kelasu tectonic belt

(2)创新层间岩溶储集层认识,高效探明塔中凸起鹰山组亿吨级凝析气田 2006 年,根据老井复查和地震剖面精细解释,认为塔中凸起早奥陶世末期发生了强烈的构造隆升,整体缺失中奥陶统吐木休克组,局部缺失中奥陶统一间房组及下奥陶统鹰山组上段,形成了第一期广泛分布的、全盆地可对比的区域性不整合,具备形成大型层间岩溶储集层的地质条件[21],在下奥陶统鹰山组顶面发育与轮南古潜山风化壳岩溶、塔中凸起上奥陶统良里塔格组礁滩体不同的储集层类型——层间岩溶储集层(图5)。储集层发育大型岩溶缝洞,与其上覆的200~400 m 巨厚上奥陶统泥灰岩组成良好的储盖组合,具备形成大型凝析气藏的基本地质条件[22]。2006 年10 月,针对鹰山组层间岩溶储集层部署的塔中83 井获突破,日产气15.80×104m3,发现良里塔格组礁滩型气田之下的鹰山组层间岩溶型凝析气田,打开了塔中凸起下奥陶统勘探新局面。2007—2017 年,在塔中凸起北部斜坡部署完成7 个区块三维地震,满覆盖面积3 346 km2;预探和评价奥陶系一间房组—鹰山组碳酸盐岩完钻探井90 口,发现中古5—中古7、中古10、中古8—中古21、中古15 等油气藏,宏观控制了东西长200 km、南北宽25 km、有利勘探面积约2 800 km2的岩溶斜坡带,塔中凸起北斜坡油气规模7×108t的特大型油气田(群)规模明朗。

(3)层间岩溶、断控岩溶地质认识在塔北隆起深化应用,发现哈拉哈塘大油田 2006—2008 年,塔北隆起轮古东和英买2 区块奥陶系一间房组先后突破,证实塔北隆起一间房组顶面也发育沉积间断和层间岩溶[23]。2006 年,在塔北隆起轮南低凸起西部斜坡哈拉哈塘地区完钻的哈6 风险探井证实了哈拉哈塘地区中奥陶统也具备层间岩溶储集层发育条件。2008 年,哈拉哈塘地区完成了第一块三维地震资料采集(哈6 井区)。2009 年2 月,哈6 井区哈7 井奥陶系一间房组6 626.40—6 645.24 m 井段测试,日产油300 m3,发现了哈拉哈塘油田。哈6井区突破后,为扩大勘探成果,先后实施了14 块大面积三维地震,自北向南持续取得发现,探明含油气范围超过5 000 km2(图5),探明石油储量突破3×108t。哈拉哈塘地区缝洞储集层主控因素在南北部存在差异,从北至南依次发育潜山岩溶区、层间岩溶区和断控岩溶区(图5)。断控岩溶区主要分布于塔北隆起南缘和北部坳陷的阿满过渡带,受大型走滑断裂破碎带的控制,油气主要沿走滑断裂富集,具有油柱高度大、单井产量高和勘探开发效益好的特点。从2013 年开始,哈拉哈塘地区的勘探重点集中在南部的断控岩溶区。2020年,北部坳陷阿满过渡带腹地的满深1 井取得突破,从塔北隆起到塔中凸起奥陶系连片含油气的格局进一步明朗,断控岩溶区具有形成10×108t 石油储量区的潜力,是塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩油气增储上产的主力区带。

图5 塔北—塔中奥陶系岩溶区划分与勘探成果Fig.5.Division of Ordovician paleokarst belt and exploration results in central-northern Tarim basin

(4)台盆区碳酸盐岩深层立体勘探取得新突破 通过部署风险三维地震,2012 年,位于古城低凸起上的古城6 井在下奥陶统鹰山组三段白云岩获高产稳产天然气流[24]。为近源寻找原生大油气藏,持续在中央隆起、塔北隆起和麦盖提斜坡针对寒武系盐下白云岩部署了预探井10 余口,2013 年,中深1 井在肖尔布拉克组获得突破,撬开了寒武系膏盐岩下原生油气藏的大门[25];2020 年,轮探1 井在吾松格尔组8 200 m 井深获工业油流,发现全球埋深最大的原生油藏[26]。

除了两大超深层领域之外,这一时期新区新领域重要的勘探突破还有:针对库车北部构造带侏罗系烃源岩内持续展开探索,迪北(依南2 井区)阿合组致密砂岩气藏评价、吐东2 井区阳霞组和克孜勒努尔组岩性气藏勘探均取得突破;2011 年,塔西南坳陷昆仑山山前柯东1 井在白垩系克孜勒苏群的突破,是继1977年柯克亚凝析气田发现后,塔西南昆仑山山前34 年来再次重大突破[27]。

3 勘探启示

塔里木盆地整体勘探趋势是由远源向近源、源间发展,由中浅层、深层向超深层发展,由构造圈闭向岩性地层圈闭发展,并开始探索致密砂岩气等非常规油气资源。这与其他盆地的发展趋势是一致的,符合勘探发展的客观规律。与其他盆地相比,塔里木盆地最快、最早进入了超深层勘探阶段,已开始规模探索8 000 m 以深的勘探目标[28],并在轮探1 井取得突破,展现了超深层良好的勘探潜力。深层—超深层已成为全球油气勘探的重要领域[29-31],近年来,四川盆地和准噶尔盆地都开始了超深层探索[32-33],总结塔里木盆地超深层勘探经验与启示,对塔里木盆地乃至其他盆地的超深层油气勘探有重要意义。

3.1 超深层具备良好的油气富集条件

塔里木盆地超深层油气资源占比超过60%[1],这是由盆地4 个基本地质特征决定的:①巨厚新生界覆盖决定主力目的层埋深大;②有效烃源岩发育于盆地早期控制油气在深层—超深层近源富集;③早期浅埋、晚期快速深埋的冷盆环境决定了烃类和有效储集层保存的深度更大,轮探1 井在台盆区8 200 m 仍有挥发性油藏保存[26];④超深层近源存在多套优质储盖组合和大型圈闭带,为超深层油气聚集成藏和富集提供了空间。

在台盆区塔北—塔中含油气系统,垂向上可划分为上、中、下3 个成藏组合(图6),邻近烃源岩和资源量最大的中、下成藏组合主体埋深都大于6 000 m。中成藏组合在潜山岩溶区、礁滩体岩溶区、层间岩溶区和断控岩溶区获得油气规模发现,目前仍处在中组合断控岩溶区大发现时期。中成藏组合规模的油气发现与其良好的油气成藏条件密不可分:一是上奥陶统桑塔木组发育巨厚的泥岩区域盖层;二是从塔北隆起到塔中凸起,发育大面积连片分布的台地相碳酸盐岩地层,最大面积超过33×104km2,受沉积相带、多期不整合、断裂等因素控制形成多类型岩溶储集层,为油气富集提供了空间;三是巨厚碳酸盐岩储集层直接覆盖在下寒武统烃源灶上,通过走滑断裂沟通,油气垂向立体运移,碳酸盐岩储集层具有强非均质性,既有缝洞储集空间,致密部位又可作侧向封堵和局部盖层,一洞一藏,叠置连片,形成20亿吨级大油气田[19]。

图6 台盆区塔北—塔中含油气系统油气成藏组合剖面(剖面位置见图1)Fig.6.Profile of the reservoir combinations in central-northern cratonic area (See Fig.1 for the profile location)

库车前陆盆地含油气系统垂向上同样可划分为上、中、下3个成藏组合(图7),除北部构造带外,中、下成藏组合的主体埋深大于6 000 m。先后在前缘隆起带(塔北隆起)、前陆冲断带取得规模发现,目前处于中成藏组合大发现阶段。中成藏组合天然气富集的主要决定因素有3点(图7):一是受“顶蓬构造”支撑、“应力中和面”等因素控制,白垩系—古近系发育大面积分布的裂缝性低孔砂岩储集层,与上覆新近系、古近系巨厚盐层形成良好储盖组合;二是三叠系—侏罗系烃源岩厚度大,生烃量大,充注强度大[19];三是盐下冲断作用形成成排成带构造圈闭和万亿方级气藏群。

图7 库车前陆盆地含油气系统油气成藏组合剖面(剖面位置见图1)Fig.7.Profile of the reservoir combinations in Kuqa foreland basin(see Fig.1 for the profile location)

从塔里木盆地超深层油气富集的特征可以看出:受冷盆环境、烃源岩埋深大等多因素的控制,埋深超过8 000 m 仍然可以大规模发育有效储集层,有效生成和保存油气,打破了传统的有效孔隙和液态油藏保存的下限;邻近烃源岩大规模分布的储盖组合以及构造或岩性圈闭群,有利于形成连片的大型油气富集带。塔北—塔中含油气系统和库车前陆盆地含油气系统均处在中组合大发现阶段,根据油气勘探向近源和源间发展趋势,埋深更大的下成藏组合是未来的重点勘探领域。在中国中西部其他低地温梯度盆地[34],超深层也是值得着重探索的重要领域。

3.2 加快超深层勘探的成功经验

塔里木盆地前陆冲断带和台盆区缝洞型碳酸盐岩两大超深层领域在全球范围内都具有特殊性,没有现成的理论、技术和组织管理模式可以借鉴,其成功的主要经验如下。

(1)找准制约勘探成功的关键因素,持续开展技术攻关和认识创新。在库车山前,由于地表起伏大,地下冲断构造非常复杂,因此地震技术的攻关和构造建模理论、技术的发展对勘探持续突破起到了关键作用:“宽线+大组合”攻关实现了克深2 的突破,高密度山地三维地震的连片部署落实了克拉苏万亿方大气田;在勘探过程中先后引进了断层相关褶皱和盐相关构造理论,创新了“顶蓬构造”理论,指导了构造建模,在盐下落实了成排成带的构造圈闭。台盆区碳酸盐岩储集层具强非均质性,岩溶储集层和油气富集规律认识的创新是推动奥陶系纵、横向勘探全面突破的关键:缝洞储集层控藏的认识推动了三维地震部署、“串珠状”地震反射储集层预测技术创新和轮南古潜山的高效勘探开发;礁滩体、层间岩溶和断控岩溶储集层认识先后推动了塔中Ⅰ号气田及哈拉哈塘油田的突破和持续发现,形成从塔北隆起到塔中凸起连片含油气的格局。

(2)认准富油气区带,先铺开部署三维地震再部署预探井。由于超深层勘探对象埋深大,地震资料品质偏差;前陆区冲断叠瓦构造、台盆区碳酸盐岩缝洞型储集层等勘探对象又十分复杂,对地震资料的品质要求高。另一方面,超深层形成油气富集带的特点又使得在富油气区带先部署三维地震,落实目标再部署预探井的做法切实可行。克拉苏大气田和哈拉哈塘大油田的持续发现,都离不开三维地震的连片部署。

(3)实行勘探开发一体化生产组织,可以克服超深层勘探周期过长的缺点,加快超深层勘探发现和规模建产。通过树立“探井就是开发井,开发井也可发挥探井作用”的理念,勘探开发井位融合式部署,缩短了从预探发现、评价探明到开发建产的周期,加快了超深层油气田的高效勘探开发。

4 结论

(1)塔里木盆地70年的勘探历史可以划分为4个阶段:1950—1983 年,盆地边缘山前带“五上五下”艰难探索;1984—1996 年,突破台盆区,“六上”塔里木,台盆区碎屑岩勘探取得规模发现;1997—2005 年,坚持“四个并举”,强化技术攻关,库车山前勘探取得重大突破;2006 年至今,锁定三大阵地战,库车前陆盐下冲断带和台盆区缝洞型碳酸盐岩两大超深层领域全面突破。

(2)塔里木盆地最快、最早进入超深层勘探阶段,是由盆地基本地质特征决定的。受冷盆环境、烃源岩埋深大等多因素的控制,超深层仍然可以大规模发育有效储集层,形成连片含油气的大型油气富集带,是值得着重探索的重要领域。

(3)在塔里木盆地超深层勘探实践中,持续开展技术攻关和认识创新、先铺开部署三维地震再部署预探井、实行勘探开发一体化生产组织,是快速取得规模勘探发现的成功经验。

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