科学探索井历程、成效及意义——纪念科学探索井项目实践30周年

科学探索井项目(1986—2000年)开始实施至今已30年,回顾并总结其探索历程、勘探成效、管理经验等对指导陆上未来勘探的意义重大。科探井钻探的目的是立足勘探院(石油勘探开发科学研究院)地质研究新认识,在新盆地、新层系和新区开展科学探索,既解决重大基础地质问题,又追求突破发现。历经15年共钻井14口,其中台参1井、陕参1井发现了吐哈油田与靖边大气田,开启了西北侏罗系与鄂尔多斯盆地天然气大规模勘探的序幕,高科1井、酒参1井、沁参1井等获低产油气流,为日后获大发现打下基础,此外还储备了一批战略性领域和目标。在项目管理中,建立了"中国石油总部承担投资风险、以勘探院为主提出领域目标、油田承担钻探任务、勘探院监督"的运行模式,形成了"精雕细刻、精耕细作、深挖细找、点滴不漏"的管理细则,建立了科学合理的勘探程序。科学探索井的意义体现在将科研成果直接转化为生产力,引领并推动油气勘探取得战略性突破,并为中国石油实施风险勘探积累了宝贵经验。

吐哈盆地西南部热演化史

根据镜质体反射率、抱粉色变指数、自生粘土矿物等地温指标的研究，表明从晚古生代至新生代吐哈盆地西南部的古地温梯度是逐渐降低的，地温场是逐渐变冷的。二叠纪至三叠纪时，托克逊凹陷的古地温梯度为6．18～6．58℃／100m，都南凹陷为4．07℃／100m。诛罗纪时前者仍高于后者，但其值不会高于3℃／100m，鲁酉凸起略低。今地温梯度具有东高西低的特点，且随深度的变化具不均一性，这可能与古地温及岩性有关。根据温度欠补偿原理计算出来的地层补偿厚度并不完全等同于地层剥蚀厚度。据分析，三叠纪末二者大致相当，地层剥蚀厚度可达千余米。

吐哈盆地天然气聚集模式及致密气藏有利勘探方向

吐哈盆地天然气资源十分丰富。在分析天然气成因、分布和成藏模式的基础上,将该盆地天然气成因类型划分为3种。Ⅰ型天然气主要分布于三间房组和三叠系中,Ⅱ型天然气主要分布在中侏罗统中,Ⅲ型天然气除三叠系外均有分布,其中,致密气藏成因类型主要为Ⅲ型;天然气成藏模式可概括为侧向分异、垂向分异、近源分异及混合聚集4种类型,其中,近源分异是致密气藏主要成藏模式,在吐哈盆地东部邻近凹陷具有较大的勘探潜力。

吐哈盆地库木凸起南缘前侏罗系勘探潜力

前侏罗系是吐哈盆地重要的油气资源接替层系。库木凸起上发育有上石炭统、二叠系桃东沟群、下二叠统艾丁湖组三套烃源岩,油源断裂发育,圈闭众多,类型好,资源量丰富。吐哈盆地侏罗系、二叠-三叠系和石炭系三大含油气系统在此交汇,是前侏罗系油气运移的有利指向区,是一个多层系含油的巨型复式油气富集带,凸起的北缘已发现油气田,南缘的构造带同样具备良好的油气成藏条件,是近期盆地区域勘探的重点领域。

利用骨架砂体叠加图进行储层预测

针对薄砂层地区油气勘探中,地震资料分辨率达不到储层预测的精度,又无测井资料进行直接预测的情况,为了降低勘探风险,必须进行储层的预测和圈闭的综合评价。在吐哈盆地胜南合作区块的滚动勘探中,采用了精细沉积微相分析技术,对勘探目标区各小层沉积微相进行了分析,编制了各层的砂体分布图;将各层砂体中水下分流河道主力砂体提取出来,编制了各小层水下分流河道砂体的叠加图。通过对叠加图中各水下分流河道砂体叠加情况的分析,确定了优势储层分布区域。以砂体分布为基础,结合油藏断层的封闭性、油气运移的优势路径,对各砂体发育区所在的圈闭进行了成藏风险评价,提出了勘探建议,在一定程度上规避了勘探风险,收到了较好的效果。

吐哈盆地沙尔湖地区煤层气钻完井适用技术探讨

在剖析美国圣胡安盆地煤层气空气钻井、裸眼洞穴完井技术及优势的基础上,确定了低煤阶煤层气钻井及裸眼洞穴完井的煤储层条件等,并以吐哈盆地沙尔湖地区低煤阶煤层气为主要研究对象,利用类比法及地质统计法,具体分析了吐哈盆地沙尔湖地区的煤储层厚度、含气量、渗透率、井壁稳定性及储层压力条件等.研究表明,沙尔湖地区煤层厚度大,储层物性好,井壁稳定性好,可采用低成本空气钻井及裸眼完井技术提高钻井效率,保护煤储层,提高煤层气采收率.

吐哈盆地侏罗系煤成烃相态特征的热模拟实验

在吐哈盆地中下侏罗统煤岩样品加水热压模拟实验的油气产物配方基础上,应用PR状态方程计算了生烃产物的PVT相图。通过不同模拟温度下生烃产物的PVT相图特征分析发现,随着模拟温度升高,煤岩的油气生成相态由“油相型”转变为“气相型,”二者的镜质体反射率Ro为1.2%～1.6%。

七泉湖断裂的分期分段性封闭与油气充注关系

吐哈盆地七泉湖断裂位于七泉湖构造带南部,断层的封闭与开启对七泉湖和玉果2个油田的形成起关键作用。通过断裂封闭性的研究和原油地球化学参数的分析,证实七泉湖断裂具有分期、分段性封堵的特点,白垩纪末—古近纪断层封闭性较差的部位即为下盘油气向上盘运移的充注点,由于下盘烃源岩成熟并大量排烃主要发生在喜马拉雅运动期,喜马拉雅运动晚期断层封堵性的逐渐增强导致油气充注作用减弱,而断裂开启和油气充注主要发生在古近纪。七泉湖断裂的分段性封堵以及充注时间较短,是导致该地区侏罗系油气供给不足的主要原因。

三维数据体控制下的建模技术——以温吉桑油田SⅠ油藏为例

体控建模是以具有明确地质意义的三维数据体(如岩性、孔隙度体)为宏观趋势控制的储集层建模技术。与相控随机建模技术相比,更适用于油藏评价、产能建设和气田等钻井资料不足的研究区块,有助于解决储集层相变快、模型随机性强等问题,满足精细油藏描述研究的需要。

吐哈盆地台北凹陷储集层岩石学特征

根据岩石铸体薄片和扫描电镜观察资料，分析了吐哈盆地台北凹陷中侏罗统储集层的岩性特征。七克台组中上部储集层以岩屑砂岩为主，属于第一岩性段．七克台组下部一西山窑组储集层以长石岩屑砂岩为主，属于第二岩性段．砂岩的岩性特征对储集层的物理性质具有明显的影响作用。

吐哈盆地致密砂岩气勘探前景与关键问题讨论

吐哈盆地北部山前带柯柯亚地区的巴喀下侏罗统气藏具有储层致密、基质孔隙储气、气层厚度大、连片广、"甜点"与构造裂缝和沉积微相密切相关等致密砂岩气典型特征。吐哈聚煤盆地烃源岩条件优越,发育与煤系源岩间互的大型沉积砂体,台北凹陷主体持续沉降,烃源岩持续演化排烃,有利于源内大型致密砂岩气藏的形成。进一步总结认识致密砂岩气高产富集规律,整体评价全盆地致密砂岩气资源潜力,攻关突破"甜点"预测描述技术,是下一步勘探需要解决的关键问题。

应用岩矿测试技术对吐哈盆地储层中绿泥石含铁量的估算

本文对吐哈盆地储层中绿泥石富铁影响该储层酸化工艺效果的现状进行了研究。通过对各油田化验资料的统计分析,归纳总结出了该区绿泥石的 X-衍射谱图与其含铁量的相关规律,从而为该区酸化施工时酸化液配方中铁离子络合剂的添加量提供了定量准则。

吐哈盆地重力场与断裂构造特征

为了研究吐哈盆地的构造特征,通过系统收集处理研究区已有的重力资料,讨论分析了研究区重力场的特征及成因,推测出了研究区的断裂构造体系。研究区南部布格重力异常近东西向的重力高值带,主要反映了晚古生界的发育特征,中部及北部重力低值带主要由基底凹陷引起。局部重力高、重力低反映局部凸(隆)起与凹陷构造。研究区发育的主要断裂走向为北东向及东西向,它们控制盆地边界及盆地内部发育的主要地层展布。研究区了墩隆起区黄田凸起可进一步划分为2个构造单元,即北西地区凹陷和黄田凸起。吐哈盆地盖层为中、新生界,其中侏罗系厚度最大约为2 000 m。

红台气田中侏罗统油气藏特征及成藏模式

在综合分析了吐哈盆地红台地区三间房组和七克台组油气藏流体特征、剖面和平面分布特征的基础上,认为吐哈盆地红台地区中侏罗统三间房组和七克台组油气藏为主要受构造和岩性因素控制的凝析气藏;沉积和构造特征决定了研究区目的层段油气藏的类型,即背斜油气藏、断鼻油气藏、岩性-构造复合油气藏、岩性上倾尖灭油气藏、岩性透镜体油气藏;结合本区油气藏的类型分析,建立了吐哈盆地红台地区三间房组和七克台组3种主要成藏模式,即断层-岩性复合油气藏成藏模式、断鼻构造圈闭油气藏成藏模式和岩性圈闭油气成藏模式。

吐哈盆地丘东洼陷层序基准面旋回与储集性能关系

通过对吐哈盆地台北凹陷丘东洼陷中侏罗统层序基准面旋回与储集层储集性能的对比分析认为,丘东洼陷短期基准面的升降对储集性能具有明显的控制作用,短期基准面上升,储集层储集性能变差;短期基准面下降,储集层储集性能则变好。将中侏罗统短期基准面旋回测井响应模型分为退积-退积型、退积-进积型、进积-退积型和进积-进积型等4种。同时认为,储集层物性随着中期基准面的上升,辫状河道沉积砂体变厚、粒级变粗、砂泥比增大;中期基准面下降、旋回,储集层物性明显变差。指出了相对优质储集层发育的层段对应于基准面较低部位的储集层,丘东洼陷纵向上J2x4早期和J2s2是岩性油气藏勘探的有利目标层位;平面上弧形带两翼为有利的岩性油气藏发育区。

吐哈盆地中侏罗统西山窑组页岩气勘探远景

为了探索吐哈盆地中侏罗统西山窑组煤系页岩气的富集特征,充分利用钻井资料、野外露头资料、分析测试资料等数据,对泥页岩平面分布特征、烃源岩有机地化特征以及页岩储集层特征展开分析。吐哈盆地泥页岩发育情况良好,泥岩累计厚度最大值达到600 m,泥岩总有机碳含量均值达到了2. 06%,干酪根类型以Ⅲ型为主,镜质体反射率普遍高于0. 5%,达到了成熟阶段,具备产气的能力。由于强烈的构造作用,泥页岩的物性特征变化范围很大,脆性矿物含量通常大于60%。岩石的硬度较大、脆性高,总体评价为较好—好等级页岩储集层。利用泥岩累计厚度、泥岩总有机碳含量和镜质体反射率等条件的约束,圈定了台北凹陷和哈密坳陷的部分区域是该区煤系页岩气勘探优选区。

Petrel软件在精细地质建模中的应用

吐哈盆地连木沁油田白垩系油藏断裂系统复杂,属于块状边底水油藏。在该区块的地质模型建立过程中,采用了目前较为先进的Petrel软件,充分利用钻井、地震、测井、地层对比等信息,结合夹层反演结果,在岩相描述曲线、孔渗曲线的基础上,选用不同的建模方法,通过对各个随机模型进行对比评价分析,最终建立了接近油藏实际地质特征的全三维精细地质模型。

吐哈和三塘湖盆地水文地质条件对低煤阶煤层气的影响

水文地质条件是低煤阶煤层气富集成藏过程中重要的主控因素之一,对煤层气赋存、运移影响很大,对煤层气的开采至关重要。分析了吐哈和三塘湖盆地的煤层水文地质特征,并与国外类似盆地进行对比,认为第四纪以来,中国西北地区气候干旱,煤层水文地质条件总体较差,形成了类似加拿大阿尔伯塔盆地的"干煤层",极大影响了煤层气的形成。

吐哈盆地台北凹陷岩性油气藏勘探思路和方向

分析了吐哈盆地台北凹陷特殊的沉积环境和石油地质条件,认为对于下生上储型油气成藏模式,油源断层、古构造背景和良好岩性圈闭三者的有机配置是油气成藏的关键。在台北凹陷岩性油气藏勘探中,不仅要寻找岩性圈闭,更重要的是要研究油源断层发育特征、圈闭的古构造背景等成藏条件和成藏过程。在分析油气成藏特征的基础上,提出了岩性油气藏研究的重点勘探思路和勘探方向。

吐哈盆地中上三叠统砂岩储集层钻前孔隙度定量预测

对控制吐哈盆地中上三叠统砂岩储集层孔隙度的主要因素研究表明,热成熟度与砂岩孔隙度密切相关,而热成熟度又受地温场和埋藏史的控制。时间-温度指数可以综合反映热成熟度。当时间-温度指数大于115时,中上三叠统砂岩将变得致密。中上三叠统砂岩发育渐进型埋藏、早缓晚快型埋藏和早快晚抬型3种埋藏方式,早缓晚快型埋藏最有利于孔隙保存。第1、第2种埋藏方式砂岩的时间-温度指数与深度的关系较好,由此计算出吐鲁番坳陷中上三叠统有效储集层深度下限平均为4100m.因此,依据砂岩储集层时间-温度指数与孔隙度和时间-温度指数与深度的两个定量关系,可以在钻前预测砂岩孔隙度和有效储集层的保存下限深度,现场应用表明,这种方法是可行的。