徐長貴

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

以地質認識創(chuàng)新為主導的海上油區(qū)二次勘探實踐與成效
——以遼東灣北部地區(qū)為例

徐長貴

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海油田勘探開發(fā)研究院)

石油勘探是認識—實踐—再認識—再實踐的一個反復過程，二次勘探是一個成熟油區(qū)必然經(jīng)歷的。海上油區(qū)和陸上油區(qū)勘探特點不同導致它們二次勘探中的理念存在較大差異，海上二次勘探主要以大中型油氣田勘探為目標、以地質認識創(chuàng)新為主導進行精細勘探。渤海遼東灣北部地區(qū)在經(jīng)歷近20年的勘探低潮后，在沒有增加任何新資料的情況下，基于勘探思路的創(chuàng)新，通過以圈閉模式和儲層發(fā)育模式為核心的地質認識創(chuàng)新以及3項技術組合創(chuàng)新，在二次勘探中取得了很好的勘探成效，為海上類似地區(qū)的二次勘探提供了良好的借鑒。

二次勘探地質認識創(chuàng)新勘探成效遼東灣北部地區(qū)

石油勘探是認識—實踐—再認識—再實踐的一個反復過程。一個地區(qū)在經(jīng)歷一次勘探之后，受限于認識水平和技術條件，總會遇到勘探的低谷期，勘探發(fā)現(xiàn)難度會越來越大，發(fā)現(xiàn)的儲量規(guī)模會越來越小，勘探的領域也會越來越少，這時就必須解放思想、轉變思路、發(fā)展技術，得出新的、更加逼近地下真實的認識，一旦認識獲得突破并指導二次勘探，勘探老區(qū)會重新煥發(fā)青春，儲量會獲得新的增長。因此，二次勘探是老區(qū)挖潛的必經(jīng)之路［1］。

近幾年，渤海油田通過開展以地質認識創(chuàng)新為主導的二次精細勘探，在歷經(jīng)20余年探索沒有獲得重大突破的老區(qū)——遼東灣北部地區(qū)(以下簡稱遼北地區(qū))發(fā)現(xiàn)了多個大中型優(yōu)質油氣田，使得本區(qū)勘探重現(xiàn)生機，闖出了一條海上二次勘探的新路。本文首次對該地區(qū)二次勘探中的新思路、新認識、新技術組合及勘探成效進行了詳細的總結，這將對海上類似地區(qū)的二次勘探有著重要的借鑒意義。

1勘探歷程與面臨的關鍵問題

圖1 遼北地區(qū)區(qū)域位置圖

遼北地區(qū)是指遼東灣北部錦州(JZ)25-1/1S油田以北的廣大區(qū)域(圖1)，面積約3 000 km2。受遼西1號邊界大斷裂分割，遼北地區(qū)由西向東劃分為遼西北洼、遼西低凸起北段、遼中北洼等3個一級構造單元，整體表現(xiàn)為“兩洼夾一凸”的構造格局，其中遼西北洼、遼中北洼均表現(xiàn)為東斷西超的新生代箕狀洼陷。在整個第三紀期間，遼北地區(qū)經(jīng)歷了古新世—始新世的伸展裂陷階段、漸新世早期沙二—沙一時期的第一裂后熱沉降階段、漸新世東營期的走滑拉分再次裂陷階段，東營末期湖盆整體抬升而結束了斷陷沉積期，新近紀進入整體的坳陷下沉階段。

遼北地區(qū)在進行二次勘探之前經(jīng)歷了兩大階段。第一階段(1982—1990年)為自營快速起步階段，勘探效果較好。1982年開始在遼東灣開展了區(qū)域性的二維地震勘探，主要針對隆起帶的古潛山及其上大型的披覆構造，先后發(fā)現(xiàn)了渤海最大的氣田——錦州20-2氣田、錦州9-3油田等，累計三級地質儲量規(guī)模達億噸級以上。第二階段(1991—2008年)為勘探步入艱難時期，經(jīng)歷了近20年的沉寂階段，針對第一階段勘探在東二下段的較好發(fā)現(xiàn)，在洼陷區(qū)和低凸起區(qū)分別鉆探了多個構造，雖然發(fā)現(xiàn)錦州9-3E和錦州21-1S等中小型油氣田，但總體勘探成果不佳，沒有獲得重要進展與突破。分析認為，主要面臨3個方面的關鍵問題:第一，還有沒有足夠的資源潛力，還值不值得進一步勘探?第二，凸起區(qū)和中央反轉構造帶中埋藏淺、規(guī)模大、類型簡單的背斜型圈閉在第一輪勘探基本都已經(jīng)被鉆探，未鉆圈閉類型復雜、規(guī)模小、埋藏深，本區(qū)還能不能找到大型油氣田?到哪里去找?第三，就是制約本區(qū)勘探的關鍵問題——儲層問題。在錦州20-2N發(fā)現(xiàn)之前，本區(qū)失利的鉆井都是因為儲層問題而導致勘探失利的，并且遼東灣地區(qū)深層3000m以下儲層物性普遍較差，從未獲得商業(yè)性產(chǎn)能，因此3000m深度被稱為遼東灣探區(qū)勘探的“死亡線”。

2以地質認識創(chuàng)新為主導的二次勘探新思路的提出

近年來，渤海灣盆地遼河油田的潛山勘探、冀東油田南堡凹陷的精細勘探、勝利油田東營凹陷的巖性油氣藏勘探以及華北油田的洼槽區(qū)勘探等都是二次勘探的經(jīng)典案例［2-5］，通過二次勘探這些地區(qū)油氣儲量獲得了重要的增長，其中一個重要的特點是大面積的或者全凹陷的高精的地震資料的重新采集和高密度的鉆井［4-6］。但是，海上油氣勘探與陸地油氣勘探特點存在明顯的差異:第一，海上油區(qū)和陸地油區(qū)進入二次勘探時期的勘探程度有所差異，陸地油區(qū)進入二次勘探時期的勘探程度往往都比較高，剩余的勘探目標隱蔽性很強，需要用更高精度的地震資料來識別和更密集的鉆井來鉆探，而海上成熟探區(qū)進入二次勘探時期的勘探程度相對較低，存在大量的未知勘探領域和勘探目標，這些勘探目標通過創(chuàng)新地質認識、優(yōu)化技術組合往往也能夠發(fā)現(xiàn);第二，海上勘探的高投入和高風險性也決定了二次勘探的思路和方法與陸地油區(qū)有著明顯的差異，海上二次勘探仍然應以大中型油氣田(群)的發(fā)現(xiàn)為著眼點，整體分析、區(qū)域解剖，在整體解剖的基礎上創(chuàng)新地質認識，以地質認識創(chuàng)新為主導進行二次精細勘探。具體來說，海上二次勘探的新思路為:勘探目標是大中型油氣田，工作方法是整體研究，工作核心是創(chuàng)新地質認識、提高地下認知程度，基本保障是優(yōu)化技術組合、充分挖掘現(xiàn)有資料潛力。

3二次勘探中的重要地質認識創(chuàng)新

遼北地區(qū)的二次勘探研究主要針對前文述及的制約本區(qū)勘探的3個關鍵問題進行了精細研究，并獲得了重要的地質認識創(chuàng)新，取得了明顯的勘探成效。

3.1 重新認識凹陷資源潛力，堅定了二次勘探的信心

資源潛力是二次勘探的基礎，一個凹陷經(jīng)過一次勘探之后，還有沒有繼續(xù)勘探的價值，首先必須重新認識凹陷的資源潛力。

遼西北洼和遼中北洼是遼北地區(qū)2個重要的供烴凹陷，按照一次勘探時期計算的油氣資源量進行評價，遼西北洼的探明程度已經(jīng)達到了76%，該區(qū)勘探已經(jīng)進入萎縮階段。特別是天然氣的資源量，根據(jù)經(jīng)典的天然氣演化模式，整個遼中凹陷和遼西凹陷總的天然氣資源量不到1100億m3，現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的天然氣資源量已經(jīng)達到1500億m3，出現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)儲量大于資源量的“儲資倒掛”的現(xiàn)象，這顯然是不合理的。

通過聚集系數(shù)法、物質平衡法、改進的規(guī)模序列法等方法進行遼西凹陷新一輪的資源綜合評估，石油資源量要遠大于一次勘探時期估算的資源量，探明程度由原來的76%下降到了37%。在天然氣資源潛力計算上，通過烴源巖物理模擬實驗，重新建立了遼北地區(qū)的生烴模型(圖2)，創(chuàng)新提出遼北地區(qū)烴源巖Ro介于0.5%～1.3%可大量生氣及生氣高峰Ro約為1.1%的新認識。根據(jù)這一認識，遼東灣天然氣資源量將會大幅度增加，僅遼西北洼的天然氣資源量就超過1200億m3。

通過重新認識凹陷資源潛力，堅定了遼北地區(qū)二次勘探的信心，這也是遼北地區(qū)二次勘探的物質基礎。

3.2 創(chuàng)新建立圈閉發(fā)育模式，明確了二次勘探的方向

遼西北洼全區(qū)基本被二維地震資料覆蓋，局部有三維地震資料覆蓋，而且研究的重點地區(qū)有4塊不同年代不同批次的三維地震資料覆蓋，但本區(qū)經(jīng)過多輪構造解釋后沒有發(fā)現(xiàn)大型圈閉。

圖2 遼北地區(qū)(遼西、遼中凹陷)基于烴源巖熱模擬實驗的生烴圖版

鑒于此，在區(qū)域大斷裂格架解釋的基礎上，通過構造的物理模擬，建立了遼北地區(qū)走滑斷裂“逢彎必圈”的大型圈閉群發(fā)育模式，指出早斷早衰型走滑斷裂帶圈閉主要發(fā)育的時期為沙三段強烈深陷期和沙一、二段裂后熱沉降期，圈閉發(fā)育的位置主要在凸起向凹陷突出的彎曲增阻段(圖3)。在這一模式的指導下，以三維地震資料解釋為基礎，充分挖掘地震資料潛力，采用2D+3D資料聯(lián)合解釋，重新落實該區(qū)構造，最終通過精細構造解釋，從南至北發(fā)現(xiàn)了一系列大型構造圈閉群，呈串珠狀分布(圖4)，單個圈閉面積多為十幾平方千米，最大圈閉面積超過30km2，為本區(qū)二次勘探奠定了基礎。

圖3 遼北地區(qū)構造物理模擬實驗(右旋走滑作用下剛性基底向塑性巖層彎曲增壓段最容易發(fā)育圈閉)

圖4 遼北地區(qū)走滑斷裂兩側"逢彎必圈"的圈閉分布

3.3 創(chuàng)新提出優(yōu)質儲層發(fā)育模式，解決了制約二次勘探的關鍵問題

遼北地區(qū)在第一輪勘探中發(fā)現(xiàn)了2個大中型油氣田——錦州20-2氣田和錦州9-3油田，其中錦州20-2氣田是以沙一、二段湖相生物碎屑碳酸鹽巖為主要儲集層，而錦州9-3油田是以中淺層東營組三角洲前緣砂體為主要儲集層。二次勘探從凸起走向凹陷后，面對的勘探對象是深度上更深、層系上更老的沙一、二段和沙三段，因此可以說，深層的優(yōu)質儲層預測是制約本區(qū)二次勘探的關鍵問題。

研究中從地貌-沉積過程響應出發(fā)，創(chuàng)新提出了遼北地區(qū)“源-溝耦合富砂”的基本思想，認為該區(qū)只要物源區(qū)存在剝蝕的歷史，剝蝕的碎屑物質必然會沿著溝谷優(yōu)勢分散系統(tǒng)在坡折帶處進行卸載，從而形成砂巖富集區(qū)(圖5)。根據(jù)這一基本思想，在精細層序地層學分析和精細古地貌分析的基礎上，以四級層序為單元，對遼北地區(qū)物源區(qū)及其古地貌形態(tài)進行了恢復，刻畫出地質歷史時期的物源-溝谷在空間上的配置關系，從而確定砂體在空間上的發(fā)育位置，并以此為約束，通過地震相、地震屬性資料對目的層砂體進行預測。最終結合成巖作用分析和本區(qū)特殊的超壓發(fā)育環(huán)境，創(chuàng)新提出遼北地區(qū)超壓環(huán)境次生孔隙形成機制，認識到地層超壓對成巖進程有明顯的抑制作用，建立了該區(qū)超壓與次生孔隙發(fā)育的對應關系。

通過儲層精細研究，遼北地區(qū)二次勘探中新鉆9口鉆井，儲層預測全部獲得成功，其中JZ20-2N-1井在3299.0～3311.5m井段測試獲日產(chǎn)油308.9m3，JZ20-2N-5井在3330～3342m井段測試獲日產(chǎn)油588.7m3，突破了遼東灣北部埋深勘探的“死亡線”門檻。

圖5 遼北地區(qū)沙河街組砂巖富集模式

4二次勘探中的技術組合創(chuàng)新

在海上二次勘探中，面對的資料往往還是一次勘探中的資料，如何使老資料產(chǎn)生新認識，往往需要優(yōu)化技術組合，這是二次勘探突破的重要保障。在遼北地區(qū)的二次勘探中，本區(qū)沒有新采集的地震資料，也沒有進行高密度的鉆井，資料還是一次勘探中使用的資料，為了使這些老資料發(fā)揮新用途，主要采用了地質模式指導下的精細構造解釋技術、地震地質一體化的儲層預測技術、多因素綜合斷層側封分析技術，取得了顯著成效。

4.1 地質模式指導下的精細構造解釋技術

鑒于遼北地區(qū)沒有為三維地震全覆蓋，部分關鍵地區(qū)需要補充二維地震資料來解釋，因此首先通過全區(qū)大斷裂解釋明確構造帶成因動力，建立不同構造帶的構造樣式，然后在此模式的指導下，采用三維解釋聯(lián)動二維解釋的方法，采取點—線—面—體的解釋流程，從主測線、聯(lián)絡測線和任意線多個角度來落實斷點，并考慮二維資料偏移歸位不準的影響，對部分斷點進行了合理的趨勢化調整，同時結合三維可視化技術來顯示空間的斷層分布及相互關系，保證了斷裂系統(tǒng)的準確性，提高了解釋精度，最終落實了斷裂，擴大了圈閉規(guī)模。

4.2 地震地質一體化的儲層預測技術

由于研究區(qū)目的層厚度較薄，而地震資料品質較差、分辨率較低，因此完全依靠常規(guī)的地震相構形來進行儲層預測難度較大，并且通過對本區(qū)已鉆井砂泥巖波阻抗敏感分析來看其反演效果也不會理想。為此，在本區(qū)二次勘探中，首先在高精度古地貌恢復的基礎上分析源-溝-坡耦合帶，找到沉積物搬運通道，進而確定耦合帶的發(fā)育位置(圖6)，精細識別耦合帶與非耦合帶地震相的細微差別，結合地震屬性與耦合帶的關系進一步精細刻畫砂體展布特征，最終確定了砂體的分布。

圖6 遼北地區(qū)源-溝-坡耦合帶的精細識別

4.3 多因素綜合斷層側封分析技術

受區(qū)域構造影響，遼北地區(qū)所形成的構造多為受邊界斷層控制并被次級斷層復雜化的鼻狀或半背斜形態(tài)的圈閉，由多個斷塊組成。部分控制圈閉的斷層在局部位置斷距較小，可能存在斷層兩側巖性對接而導致側封保存風險。研究中對小斷距斷層的側向封堵性采用了多種技術手段進行充分論證。首先，厘定斷層的性質、斷層的規(guī)模和斷層的活動性，認為斷層與區(qū)域走滑斷層走向一致，應同樣具有走滑扭動成因，而走滑斷層的側向封堵性較好，這類斷層具有良好的封堵作用;其次通過斷面壓力分析、泥巖涂抹分析和類比分析確定斷層的封堵性分析。根據(jù)多因素多技術的綜合運用，最終解決了陡坡帶油氣側封保存問題。

5二次勘探所取得的成效

通過勘探思路創(chuàng)新、地質認識創(chuàng)新和技術組合創(chuàng)新，遼北地區(qū)二次勘探發(fā)現(xiàn)了以錦州20-2N等為代表的多個中型油氣田及潛在商業(yè)性含油氣構造，二次勘探的商業(yè)成功率達到了75%，新增三級地質儲量超過1億m3油當量，并突破了遼東灣勘探的3 000 m的深度門檻，取得了很好的勘探成效，為海上類似地區(qū)的二次勘探提供了良好的借鑒。

［1］趙賢正，盧學軍，王權．富油氣凹陷的二次勘探［J］．中國石油勘探，2010，15(2):1-7．

［2］郭彥民，尤桂彬，林洪利．遼河坳陷潛山深化勘探理論與實踐［J］．石油鉆采工藝，2009，31(S1):9-14．

［3］李曉光，高險峰，李玉金，等．遼河探區(qū)油氣勘探潛力與前景［J］．特種油氣藏，2011，18(5):1-5．

［4］周海民，董月霞，劉蘊華，等．冀東南堡凹陷精細勘探實踐與效果［J］．中國石油勘探，2000，5(2):9-12．

［5］孔凡仙．東營凹陷北帶砂礫巖扇體勘探技術與實踐［J］．石油學報，2000，21(5):27-31．

［6］趙賢正，盧學軍，王權．華北油田地層-巖性油藏勘探發(fā)現(xiàn)與啟示［J］．石油與天然氣地質，2007，28(5):597-604．收稿日期:2012-07-17

(編輯:崔護社)

The practice and effects of secondary exploration guided by the geological innovation in offshore oil-bearing areas:a case of the northern Liaodong bay

Xu Changgui
(BohaiOilfield Exploration and Development Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

Petroleum exploration is a repetitious process of gaining knowledge-practising-re-gaining knowledge-re-practising，during which secondary exploration is an inevitable stage in thematured oil-bearing areas．The ideas of secondary exploration in an offshore oil-bearing area are quite different from those in an onshore oil-bearing area，due to thier different exploration patterns，and the secondary exploration in an offshore oil-bearing area should be the refined exploration that aims at the large and middle fields and is guided by the geological innovations．After nearly 20 years of exploration decline in the northern Liaodong bay，Bohai water，the secondary exploration resulted in good effects without increasing any new data and on a basis of several innovations，such as the exploration thought，the geological knowledge focussing on trap and reservoir models an the combination of three techniques，thus providing an excellent reference to the secondary exploration in similar offshore areas．

secondary exploration;gelogical innovation;exploration effect;the northern Liaodong bay

徐長貴，男，博士，高級地質師，中國海洋石油總公司勘探專家，畢業(yè)于中國地質大學(北京)，主要研究方向為石油地質與勘探。地址:天津市塘沽區(qū)609信箱(郵編:300452)。