中国油气勘探开发成就与未来潜力:深层、深水与非常规油气——专访中国科学院院士、石油地质与构造地质学家贾承造

中国石油工业上游取得了举世瞩目的成就:在资源困难条件下石油产量保持在年产量2×108 t水平,天然气产量快速增长,2022年天然气产量2200×108 m3,成为世界第4大产气国。塔里木盆地克拉2气田的发现是中国天然气勘探史的标志性成果,主要归功于对塔里木盆地构造性质和库车含油气系统的杰出研究和资源预测。中国的风险勘探工程、岩性地层油气藏勘探工程,以及国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”极大地推动了中国油气勘探开发,提升了中国石油工业勘探开发科技水平,为中国油气产量增长作出了重大贡献。中国石油工业上游未来的发展潜力在深层、深水和非常规油气的勘探开发,以及老油气田提高采收率和CCS-CCUS业务。未来石油工业的发展将更多地依靠深层、深水与非常规油气地质理论技术的创新、钻井压裂和海洋工程施工能力的建设、更高效的组织管理能力和献身于中国石油工业的年轻一代。

全油气系统理论基本原理

通过阐释全油气系统基本原理,并阐明全油气系统的结构,进而揭示常规油气—致密油气—页岩油气序列成藏规律以及全油气系统成藏模式与成藏机理;此外,阐述了页岩油气-致密油气储层地质模型、流动模型与开发生产机理,并给出了进一步的研究方向。研究表明:(1)全油气系统的主要结构包括3类流体动力场、3种油气藏与油气资源,以及两种成藏作用。常规油气—致密油气—页岩油气具有形成时间和空间分布的有序性、基于成因机理的序列合理性,表现出“序列成藏”的地质规律。(2)全油气系统成藏模式可以分为“碎屑岩盆地成藏模式”与“碳酸盐岩盆地(层系)成藏模式”两类。非常规油气的聚集成藏是一种“自封闭成藏”,油气自封闭作用的微观来源是分子间作用力(范德华力)。(3)非常规油气生产实践证实,页岩油气-致密油气储层地质模型、流动模型与开发生产机理是一个全新的领域,极为复杂,有待进一步研究。页岩油气一定是中国油气资源中最重要的资源接替。(4)进一步研究方向包括:碳酸盐岩盆地全油气系统特征及复合盆地演化源储耦合规律;页岩油气与致密油气运移、成藏与开发生产的流动机理;深层超深层页岩油气、致密油气和煤层气油气地质特征与富集规律;全油气系统油气资源评价与新一代盆地模拟技术;地球系统—地球有机岩与化石能源系统—全油气系统研究。

中国页岩油勘探开发研究进展与科学技术问题

近年来,全球页岩油探明资源量和产量持续上升,成为重要接续资源。针对中国页岩油勘探开发现状与资源潜力,提出加快推进实现页岩油规模开发的建议,这对于保障中国能源安全意义重大,并将对全球能源经济和石油工业产业产生深远影响。中国勘探开发领域实现了非常规油气对经典石油天然气地质学理论的突破,发展了全油气系统理论,长水平井、多级压裂、夹层型页岩油开发关键技术等;提出当前页岩油勘探开发在基础理论、关键技术、效率成本、持续发展等方面仍面临一定挑战。分析指出:①中国页岩油勘探取得积极进展,具有巨大潜力,要进一步加大页岩油勘探开发支持力度;②基础理论突破是页岩油开发的关键,重点夯实理论基础有助于深化对页岩油成藏机理、储层特性、流动规律等方面的认识,为开发技术创新提供科学依据和指导;③成本控制与效率提升面临双重挑战,应充分借鉴美国的经验,结合自身特点,探索适合中国国情的发展模式,以实现效率和成本的最优平衡;④通过勘探开发一体化、地质工程开发经济一体化、全生命周期管理、提高原油采收率、储层管理、产量分配以及储量评估等措施,提升页岩油产业的持续发展能力。中国页岩油已进入规模化开发阶段,随着勘探开发的不断推进,页岩油将成为保障国家能源安全的重要支撑。

全油气系统内涵与研究思路

传统的含油气系统理论强调从“源”到“圈闭”的成藏过程恢复,其概念中的油气资源主体为常规油气资源,难以涵盖非常规油气富集机理的理念和研究。全油气系统理论是从含油气系统理论发展而来,结合页岩油气等非常规油气勘探实践与发现,增加了非常规油气的研究内容。尽管全油气系统研究仍涵盖“地质要素、动态演化、油气分布”三大方面,但其研究思路和研究内容相较含油气系统有很大的不同,主要包括:①地质要素方面,含油气系统主要研究烃源岩特征及生烃演化、常规油气储层物性、圈闭、运移和保存条件等内容,而全油气系统在上述研究的基础上增加了滞留烃定量评价、非常规储层表征、源储配置等研究内容;②动态演化方面,含油气系统主要研究常规油气烃源岩演化与圈闭形成期匹配,而全油气系统增加了非常规储层致密化与油气充注的匹配、非常规油气藏后期改造等研究内容;③油气分布方面,含油气系统以浮力成藏机制为核心研究常规油气的运聚与分布,而全油气系统则通过深入理解非常规油气自封闭成藏机制、查明常规—非常规油气分布序列,从而确定全油气系统的油气分布特征。

中国致密油评价标准、主要类型、基本特征及资源前景

致密油是指以吸附或游离状态赋存于生油岩中,或与生油岩互层、紧邻的致密砂岩、致密碳酸盐岩等储集岩中,未经过大规模长距离运移的石油聚集。在明确了致密油的概念和内涵基础上,提出了10项评价致密油的关键指标。据孔隙度与渗透率划分出3类致密油储层。根据致密油层与生油岩层紧密接触的成因关系,确定了3种致密油类型:①湖相碳酸盐岩致密油;②深湖水下三角洲砂岩致密油;③深湖重力流砂岩致密油。中国致密油分布广泛,目前在鄂尔多斯盆地三叠系延长组长6—长7段、准噶尔盆地二叠系芦草沟组、四川盆地中-下侏罗统、松辽盆地白垩系青山口组—泉头组等获得了一些重要的勘探发现。分析未来致密油发展前景,运用资源丰度类比法初步预测中国致密油地质资源总量(106.7～111.5)×108t,是中国未来较为现实的石油接替资源。

中国石油重点勘探领域——地质认识、核心技术、勘探成效及勘探方向

中国石油天然气股份有限公司在第三次油气资源评价成果和剩余油气资源领域分布评价基础上,提出了岩性-地层油气藏、前陆盆地冲断带、叠合盆地中下部组合和成熟探区富油气凹陷(区带)四大勘探领域。指出岩性-地层油气藏已成为油气储量增长的主体,前陆盆地冲断带是寻找大发现的重要领域,叠合盆地中下部组合增储地位日趋重要,富油气凹陷(区带)精细勘探潜力仍然很大。分析认为未来剩余油气资源主要分布在岩性-地层油气藏、叠合盆地中下部组合、前陆盆地、富油气凹陷(区带)、陆上新区新盆地、南海南部海域和非常规资源等七大领域,其中前四大领域勘探潜力仍然很大,是未来油气增储上产的重点领域;陆上新区新盆地、南海南部海域及非常规资源将是未来实现中国石油资源战略接替的重要领域。

岩性地层油气藏地质理论与勘探技术

中国陆上剩余油气资源主要分布在中低丰度岩性地层油气藏领域,勘探潜力巨大。针对中国陆上陆相断陷、坳陷、前陆和海相克拉通等4类原型盆地和砂砾岩、火山岩、缝洞型碳酸盐岩储集体中岩性地层油气藏的勘探,通过5年系统研究,在地质理论、技术创新与生产实效等方面取得重大成果:①系统建立了4类盆地岩性地层油气藏地质理论;②创建了中低丰度岩性地层油气藏大面积成藏理论;③创新了系统的岩性地层油气藏勘探程序与技术系列,自主创新21项核心专利;④推动了中国陆上由勘探构造油气藏向勘探岩性地层油气藏的重大转变,使中国石油天然气股份有限公司大规模岩性地层油气藏勘探取得显著成效。

塔里木盆地走滑断裂构造特征、形成演化与成因机制

勘探开发实践证实,塔里木盆地克拉通内走滑断裂控制了碳酸盐岩储层的发育与油气的富集。由于克拉通内走滑断裂具有位移小、断距小且埋深大的特点,因而对其构造演化与形成机制的认识仍然存在着诸多争议。为了厘清上述争议,基于大面积高精度三维地震资料与二维地震资料,在解析该盆地中部克拉通内走滑断裂几何学、运动学特征的基础上,深入探讨了塔里木盆地克拉通内走滑断裂的形成演化过程,并探究走滑断裂的成因机制。研究结果表明:①研究区走滑断裂具有纵向分层、平面分区、沿走向分段的特点;②深层压扭走滑断裂运动方向规律简单,NE、NNE向走滑断裂为左旋,NNW向走滑断裂为右旋,浅层张扭断裂运动方向差异较大,走滑断裂的位移量为400~1500 m,属于小滑移距的克拉通内走滑断裂;③走滑断裂形成于加里东中期,加里东晚期—海西早期、海西晚期、燕山期—喜马拉雅早期部分断裂重新活化,不同时期断裂分布有差异;④加里东中期走滑断裂的形成受控于基底结构非均一性与原特提斯洋闭合消减带来的挤压作用力,张扭断裂为加里东中期走滑断裂后期活化产生的R剪切分支断裂或张性破裂断裂,其形成受控于不同时期盆地周缘洋盆消减闭合。结论认为,克拉通内走滑断裂的构造特征、形成演化、成因机制与油气息息相关,取得了油气勘探开发的巨大效益;除了塔里木盆地之外,四川盆地、鄂尔多斯盆地也具有相似的地质构造背景,通过对典型盆地的研究,必将丰富和完善中国小陆块、多旋回盆地的克拉通内走滑断裂理论,为发现更多的油气指明方向。

岩性地层油气藏勘探研究的两项核心技术

岩性地层油气藏在我国陆上油气储量和产量中都占有非常重要的地位。实践表明,该领域勘探研究的核心技术是地震储集层预测与层序地层学。地震储集层预测一般分为递推反演、测井约束反演和叠前反演三大类,应用时有条件限制。储集层特征重构是提高纵向分辨率的有效方法,地震属性解释是提高横向分辨率的重要手段。我国陆相盆地层序地层学研究主要侧重于概念的探讨和模式的提出,没有完全实现露头、钻井、测井及三维地震等多学科结合在空间上的工业化成图,针对此问题,提出了工业化应用的6个步骤。

中国中西部前陆盆地的地质特征及油气聚集

中国中西部前陆盆地具有十分丰富的油气资源,近年来油气勘探也取得了很大的成果,但总体上来说其地质情况复杂、研究程度较低。世界上典型的前陆盆地一般位于造山带和稳定的克拉通之间的狭长槽地,而在中国中西部则主要为与古特提斯造山带在新特提斯阶段再活动有关的陆内会聚形成的“再生”前陆盆地,因此与世界典型前陆盆地相比中国中西部前陆盆地具有一定的“特殊性”。根据两期前陆的叠合程度差异造成的盆地几何形态、挠曲沉降、地层层序、沉积充填、构造变形特征的特点,将中国中西部前陆盆地归纳为改造型、新生型、叠加型和早衰型四种组合类型的前陆盆地。中西部不同组合类型前陆盆地具有不同的结构特征,决定了不同组合类型前陆盆地成藏特征和油气勘探潜力上的差异。

中国非常规油气资源与勘探开发前景

结合非常规油气特点,评价中国非常规油气资源潜力,总结中国非常规油气勘探开发技术进展,阐述中国非常规油气勘探开发前景与未来的发展战略。研究表明,中国非常规油气资源丰富,发展潜力大,其中致密气可采资源量为8.8×1012～12.1×1012m3,页岩气可采资源量为15×1012～25×1012m3,煤层气可采资源量为10.9×1012m3,致密油可采资源量为13×108～14×108t,可回收页岩油资源量为160×108t,油砂也具有一定资源潜力。目前已形成了全数字地震勘探技术、低渗低阻气层识别技术等一系列关键技术,且应用效果显著。致密气和致密油是中国目前最为现实的待开发非常规油气资源,煤层气与页岩气的开发利用正在起步。未来10～20年,中国非常规油气产量将显著增长,在弥补常规油气产量短缺中扮演日益重要的角色。

库车坳陷晚白垩世隆升过程及其地质响应

利用裂变径迹分析技术 ,并结合地质学研究方法 ,对库车坳陷晚白垩世隆升过程进行了研究。库车坳陷晚白垩世隆升约发生在 89Ma前 ,平均隆升速率为 3 7 8～ 45 3m/Ma ,是一个较缓慢的隆升过程。这一隆升过程不仅造成了库车坳陷全区缺失晚白垩世地层 ,而且也导致了库车坳陷构造变形雏形的发育。晚白垩世的隆升事件局限在库车坳陷内部 ,没有影响到天山造山带。隆升事件的北部界限位于库车坳陷的前陆逆冲断层带中 ,界线南北的隆升差异明显 ,南部的隆升发生在晚白垩世时期 ,而北部的隆升事件发生在中新世时期。这一隆升过程在特提斯北缘的盆地群中都有表现 ,而隆升的形成是青藏高原地区Kohistan_Dras岛弧与拉萨地体在晚白垩世时期的碰撞事件远距离效应的结果。

盐构造与油气勘探

盐构造广泛分布于北美、非洲、欧洲、东南亚、中东等地区 ,是当前国外构造地质研究和油气勘探的热点。 2 0 0 2年AAPG年会重要议题之一是盐构造与油气勘探 ,发布的最新研究成果表明 :盐构造演化主要经历底辟早期、局部盐岩运移、线形盐墙同期变形、成熟底辟形成晚期和底辟活动等 5个阶段 ;主要发育盐墙、盐株伞盖、盐倒悬体、盐焊接、盐岩推覆体、微型盆地、逆断层和走向滑动断层等 8种构造样式 ;利用三维物理与数值模拟可以恢复盐构造发育过程和空间变化 ,有助于识别盐构造。与盐构造有关的油气勘探近期分别在墨西哥湾、非洲 (安哥拉、刚果深水大陆架 )、中东的伊朗等地区取得重大发现 ,显示了盐构造的巨大油气勘探前景。随着三维地震成像和盐构造地震识别技术的应用 ,与盐构造相关的油气藏将是今后极为重要的油气储量增长点。参

层序地层学研究新进展

2 0 0 2年AAPG年会对层序地层学研究新进展的总结主要包括 :①提出运动学层序和体系域、地球半径周期性变化引起的深海盆地千米级规模的海平面变化、深海页岩层序识别和陆架边缘崩塌基准面及崩塌层序等新理论 ,提出气候变化是高频层序形成的主控因素 ,验证了米兰柯维奇旋回中 40× 10 4a离心率周期造成海平面变化的理论 ;②在碳酸盐岩层序地层学、成岩作用与层序地层学关系研究方面以及层序地层学在含油气系统、圈闭预测、储集层和油气藏精细描述、烃源岩预测以及油藏开发动态模拟等方面的应用均取得较大进展 ;③除传统的露头观察、岩心描述、地震和测井资料处理与解释之外 ,新增加了古生物高分辨率层序地层研究、样品分析测试与有机地化研究、三维可视化、地震智能化分析、地质统计、数值模拟与模式识别等新方法。

国外天然气勘探与研究最新进展及发展趋势

20 0 2年AAPG年会于 3月 10～ 13日在美国休斯顿隆重召开。根据会议论文 ,介绍了国外天然气勘探与研究最新进展及发展趋势 ,其中包括 :生物气、海域及深水区有利含气区带、陆上新老气区带等常规天然气 ,以及煤层气、深盆气、天然气水合物等非常规天然气的最新勘探与研究进展。

中国天然气工业发展前景与挑战

中国天然气工业在改善我国能源结构、大力推动低碳经济发展过程中获得了前所未有的大发展。我国天然气资源丰富,目前已建成了鄂尔多斯、新疆2大油气区和四川、南海西部2大气区,天然气骨干管网逐步形成,天然气市场不断拓展,天然气工业体系初步形成。我国天然气资源分布具有明显的不均衡性,剩余资源量主要分布在岩性地层、前陆盆地冲断带、叠合盆地深层、成熟探区深层以及海洋等领域。从勘探的现实性看,碳酸盐岩风化壳地层油气藏、深层碎屑岩以及非常规油气等领域是未来天然气发展的重点,海相页岩气勘探突破、煤层气稳步发展,非常规天然气显现出良好的发展前景。从勘探发现潜力看,地层油气藏、深层、海域深水和致密油气是未来寻找大油气田的重点勘探领域。随着勘探程度的不断提高、勘探深度的不断增加,油气勘探成本总体呈现出明显的上升势头。天然气勘探新发现与储量增长更加依赖于理论技术进步,三维地震、水平井和压裂等工程技术作用更加凸显。通过增加天然气勘探开发投入、加强核心技术攻关,我国天然气工业仍将持续保持快速发展的良好态势。

非常规油气地质学重要理论问题

2012年常规能源燃料的消费量和生产量达到创纪录的历史最高水平,石油和天然气在能源消费结构中仍然占据主导地位,非常规油气产量的大幅上升使油气供需基本达到平衡。但目前对非常规油气还有很多重要的基础理论问题没有解决,对非常规油气的分布富集规律、勘探开发特点还没有把握。本文以此为出发点,回顾了近期全球油气勘探形势,提出了非常规油气地质学的4项重要理论问题:①"含油气系统"理论的深化再认识,提出了含油气盆地"全含油气系统"的"全过程成藏"模式,从烃类生-排-运-聚全过程定量化研究的4个关键问题出发,分析了非常规油气成藏机理;②细粒沉积体系与致密相带沉积学,通过解析细粒沉积与非常规油气生成关系的角度提出了3个研究结合点;③页岩与致密储层中微-纳米孔隙系统和流体相态,提出了微-纳米孔隙系统在非常规油气研究方面应重点关注的5个方面,并解析了微-纳米孔隙发育特点及微-纳米孔隙中流体相态的特征;④非常规油气富集规律与资源评价,从非常规油气聚集特征出发,优选建立了非常规油气资源评价方法体系。

中国环青藏高原新生代巨型盆山体系构造特征与含油气前景

受印度—欧亚大陆碰撞及其持续的汇聚作用影响,中国中西部地区新生代构造最为显著的特征表现为环青藏高原的巨型盆山体系及盆、山结合部位的前陆盆地(及前陆冲断带)。结合大量的地质、地球物理资料,首先提出了环青藏高原巨型盆山体系的概念,描述了其分布特征,探讨了该体系的深部构造特征和成因动力学机制。重点研究了该体系内前陆盆地的构造特征,认为该体系内前陆盆地是喜山期再生前陆盆地(及冲断带)与海西晚期—印支期周缘、弧后前陆盆地组成的叠合式前陆盆地,其原型盆地包括海西—印支期周缘前陆盆地(如塔里木盆地北部、川西、鄂尔多斯盆地西缘等)、海西—印支期弧后前陆盆地(如塔里木盆地南部等)、喜山期再生前陆盆地(如库车、塔西南、准南等)。上述两期、三种原型盆地,在喜山期冲断隆升活动作用下,形成四类叠合式前陆盆地:叠加型、新生型、改造型和早衰型。中国环青藏高原巨型盆山体系内广泛发育多个前陆冲断带,构造变形极为复杂,主要构造样式有断层相关褶皱组合、盐相关褶皱、走滑—冲断构造组合等。最后分析了该体系内前陆盆地(及前陆冲断带)的油气地质条件,认为该区油气地质条件优越、油气资源丰富,是今后中国油气勘探的重要领域。

中国喜马拉雅运动的期次及其动力学背景

黄汲清先生于 194 5年提出用喜马拉雅运动表示中国境内新生代的造山运动。这一概念为地球科学家普遍接受 ,但在构造运动分期与地球动力学背景的认识上存在分歧。在对前人的基本观点进行分析的基础上 ,结合地质地貌、岩浆活动、构造变形等大量资料 ,提出喜马拉雅运动可以分为早、中、晚三期 ,分别对应于始新世晚期、古近纪与新近纪之间、新近纪与第四纪之间的构造活动。印度与欧亚的碰撞及其持续挤压作用导致了青藏高原及其东南缘与北缘强烈挤压缩短与隆升 ,东亚大陆向东挤出。

克拉2气田的发现及勘探技术

克拉2气田探明天然气地质储量达2840.29×10~8m^3,是库车山前逆冲带富含油气的实践证明。它的发现是多年来石油地质研究和勘探技术攻关的结果,从而促进了对库车坳陷石油地质规律的认识,有效地指导了库车坳陷的油气勘探,形成了山前超高压气藏的配套勘探技术,基本解决了山前油气勘探的主要难题,库车坳陷勘探程度低,圈闭多,资源量大,油气勘探大有潜力。