向鑫,魏浩元,韋德強(qiáng),高翔,趙偉,雷福平,謝菁鈺,任雪瑤
(中國石油玉門油田分公司勘探開發(fā)研究院,甘肅酒泉 735019)
酒泉盆地油氣勘探開發(fā)歷史悠久,是中國較早運(yùn)用新勘探技術(shù)和石油地質(zhì)理論進(jìn)行油氣勘探開發(fā)的盆地之一,1939年發(fā)現(xiàn)的老君廟油田,也是中國勘探開發(fā)較早的油田之一。自老君廟油田發(fā)現(xiàn)至今,盆地勘探開發(fā)已歷經(jīng)81 年,從盆地西部到盆地東部,從老君廟油田的勘探開發(fā)到酒東油田的發(fā)現(xiàn),在曲折的勘探實(shí)踐過程中,經(jīng)過數(shù)代人的艱苦努力,取得了豐碩的成果,曾創(chuàng)造了年產(chǎn)百萬噸原油的輝煌紀(jì)錄,也積累了豐富的資料和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
酒泉盆地位于河西走廊西端,東起榆木山,西至紅柳峽,南抵祁連山北麓,北達(dá)北山,整體呈近東西向不規(guī)則四邊形,盆地總面積2.2×104km2,以嘉峪關(guān)隆起為界,分為酒西坳陷和酒東坳陷。酒泉盆地在中生代為拉張斷陷盆地,在新生代為陸內(nèi)擠壓坳陷和前陸盆地,中—新生代盆地疊合演化控制了油氣聚集與分布[1]。酒泉盆地石油地質(zhì)系統(tǒng)調(diào)查始于20 世紀(jì)20 年代[2],先后發(fā)現(xiàn)、探明并開發(fā)了老君廟、石油溝、鴨兒峽、白楊河、單北、青西和酒東共7個(gè)油田(圖1),截至2019年底,盆地內(nèi)共完成二維地震18 124.56 km,三維地震2 600.05 km2,探井705口,進(jìn)尺165.524×104m,探明含油面積102.76 km2,探明石油儲(chǔ)量1.93×108t。
圖1 酒泉盆地勘探成果Fig.1.Exploration results in Jiuquan basin
根據(jù)酒泉盆地油氣勘探工作的調(diào)整情況、原油產(chǎn)量、儲(chǔ)量等的變化,將盆地油氣勘探歷程劃分為4 個(gè)階段:早期勘探的發(fā)現(xiàn)階段、油氣勘探的發(fā)展階段、勘探工作的調(diào)整階段和下凹找油的勘探突破階段(圖2)。
圖2 酒泉盆地年探明石油儲(chǔ)量及年產(chǎn)油量Fig.2.Annual proved reserves and annual oil production in Jiuquan basin(1939-2019)
酒泉盆地早期的油氣勘探,主要是在背斜學(xué)說指導(dǎo)下,圍繞甘油泉液體油苗,以地面地質(zhì)調(diào)查與重、磁、電等地球物理勘探技術(shù)為手段,尋找有利的背斜構(gòu)造。1921 年起,地質(zhì)學(xué)家謝家榮、翁文灝、張人鑒、孫建初和地球物理學(xué)家翁文波等,先后在石油河一帶完成了地質(zhì)調(diào)查工作,并對老君廟、石油溝、大紅圈、文殊山等構(gòu)造進(jìn)行了普查及詳查。1939 年孫建初等編寫了《甘肅玉門油田地質(zhì)報(bào)告》[3],指出老君廟構(gòu)造為一完整的穹窿背斜,是一個(gè)極有價(jià)值的含油構(gòu)造(圖3),并提出了詳細(xì)的鉆探計(jì)劃。
圖3 老君廟油田油藏剖面(剖面位置見圖1)Fig.3 Oil reservoir profile in Laojunmiao oilfield(profile location is shown in Fig.1)
1939 年在老君廟背斜頂部鉆探老1 井,在古近系白楊河組甘油泉段紅色砂巖中見大量原油,發(fā)現(xiàn)老君廟油田。1939—1949 年,對老君廟油田進(jìn)行勘探開發(fā),共鉆井49 口,探明可采儲(chǔ)量1 700.00×104t,共產(chǎn)原油52.40×104t,占全國同期產(chǎn)量的90%以上,是20世紀(jì)上半葉中國規(guī)模最大的油田[4-5]。
這一階段早期,延續(xù)了背斜找油的思路,集中勘探力量尋找古近系背斜,但是由于當(dāng)時(shí)地震資料品質(zhì)差,構(gòu)造不落實(shí),對油氣運(yùn)聚規(guī)律認(rèn)識(shí)不清,在大紅圈、文殊山和青草灣3 個(gè)背斜構(gòu)造的鉆探均告落空,僅靠背斜找油已經(jīng)難以滿足油氣勘探的需求。因此,一方面,開始嘗試?yán)梅瓷浞ê蛯Ρ日凵浞ㄅ浜祥_展地震勘探,同時(shí)采用深炮井、大藥量爆炸和組合檢波法、組合爆炸法等手段,最終獲得了較好的地震資料;另一方面,在采集各類地質(zhì)、物探資料的基礎(chǔ)上,對酒泉盆地的演化史、地層劃分對比、構(gòu)造分區(qū)及局部構(gòu)造、石油地質(zhì)條件等開展了綜合研究,提出了二級(jí)含油氣帶的概念,認(rèn)為構(gòu)造的形成要與成油期、運(yùn)移聚集期配套適宜,才有可能成為油氣運(yùn)移聚集的有利場所[6]。青草灣、大紅圈構(gòu)造鉆探失利的原因主要是構(gòu)造形成期晚,形成于油氣大規(guī)模運(yùn)移之后,而老君廟—石油溝一帶的繼承性隆起,在油氣大規(guī)模運(yùn)移前已經(jīng)形成,為油氣成藏的有利構(gòu)造帶。
根據(jù)早期勘探積累的認(rèn)識(shí),開始針對老君廟背斜帶周邊的繼承性隆起展開勘探(圖4)。1953—1960年,先后在老君廟背斜周邊發(fā)現(xiàn)了石油溝油田、白楊河油田、鴨兒峽油田和單北油田。同時(shí),針對鴨兒峽構(gòu)造深部進(jìn)行了勘探,鴨110 井鉆至基巖時(shí)噴油,發(fā)現(xiàn)了鴨兒峽志留系潛山油藏,成為中國最早發(fā)現(xiàn)并投入開發(fā)的潛山油藏。1958—1960年,酒泉盆地連續(xù)3年年產(chǎn)油量達(dá)到百萬噸,創(chuàng)造了中國油田年產(chǎn)原油百萬噸的輝煌紀(jì)錄[7]。
圖4 青西—老君廟構(gòu)造帶古近系頂面構(gòu)造Fig.4.The Paleogene top in Qingxi-Laojunmiao tectonic belt
20 世紀(jì)60 年代初,中國油氣勘探重點(diǎn)東移,玉門石油管理局的勘探隊(duì)伍相繼調(diào)赴大慶、四川、山東等地,先后支援大慶、勝利、江漢、長慶、遼河、吉林、華北、南陽等油田,僅留一小部分在酒泉盆地繼續(xù)工作,進(jìn)行擴(kuò)邊及少量的區(qū)域勘探。
1971 年重新組織勘探隊(duì)伍,并相繼開展了烴源巖和儲(chǔ)集層的巖相古地理、有機(jī)地球化學(xué)等研究,認(rèn)識(shí)到青西凹陷是早白堊世有利的生油凹陷,經(jīng)過原油孢粉分析,證實(shí)了老君廟背斜帶的原油來自青西凹陷?;诖苏J(rèn)識(shí),開始向靠近青西凹陷的鴨兒峽以西地區(qū)展開勘探。1975 年在青西凹陷東北部陡岸帶鉆探的鴨503 井,在白堊系發(fā)生井噴,日產(chǎn)原油7.1 t,發(fā)現(xiàn)了白堊系油藏,并認(rèn)識(shí)到鴨兒峽油田是一個(gè)由多種類型油氣藏組合形成的復(fù)式油田(圖5)。但限于當(dāng)時(shí)獲取不到青西凹陷內(nèi)中生界地震資料,尤其是鉆探深井的條件不具備,對凹陷的認(rèn)識(shí)十分粗淺,因此未能繼續(xù)在青西凹陷開展工作。
圖5 鴨兒峽油田油藏剖面(剖面位置見圖1)Fig.5.Oil reservoir profile in Yaerxia oilfield(profile location is shown in Fig.1)
“六五”期間,石油工業(yè)部提出“穩(wěn)定東部,發(fā)展西部”的勘探戰(zhàn)略,酒泉盆地進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期。這一階段的油氣勘探工作可細(xì)分為下凹找油發(fā)現(xiàn)、山前沖斷帶勘探突破和構(gòu)造-巖性油藏勘探發(fā)展3 個(gè)階段。
(1)下凹找油發(fā)現(xiàn)階段(1983—1997 年)1983年,開始針對青西凹陷展開勘探。在青西凹陷內(nèi)鉆探了西參1 井,在下白堊統(tǒng)試油獲低產(chǎn)油流,隨后在凹陷中部柳溝莊地區(qū)部署柳1 井,經(jīng)酸化改造后獲工業(yè)油流,發(fā)現(xiàn)了裂縫性泥質(zhì)白云巖油藏。但由于當(dāng)時(shí)對油藏控油因素認(rèn)識(shí)不清,尤其是對湖相泥質(zhì)白云巖孔洞-裂縫性儲(chǔ)集層缺乏有效的識(shí)別手段,導(dǎo)致勘探進(jìn)程緩慢。1983—1989 年,在青西凹陷鉆井7 口,只有3 口獲工業(yè)油流,未能形成效益產(chǎn)能,因此于1989 年停止了對青西凹陷的油氣勘探。
1985 年,在酒東坳陷營爾凹陷內(nèi)部署營參1 井,發(fā)現(xiàn)了下白堊統(tǒng)巨厚烴源巖,在中溝組發(fā)現(xiàn)稠油,在下溝組發(fā)現(xiàn)軟瀝青,展現(xiàn)了營爾凹陷良好的油氣勘探前景。隨后在凹陷北部地區(qū)鉆探的5 口探井,因烴源巖成熟度低和成藏條件差而失利。分析認(rèn)為,營爾凹陷較好的烴源巖分布于凹陷的中東部,由于早白堊世形成的正斷層后期活動(dòng)弱,斷層封閉性強(qiáng),造成了油氣運(yùn)移聚集的近源性,油藏具有源內(nèi)聚集成藏的特點(diǎn)[8],應(yīng)立足于有效烴源巖發(fā)育區(qū)進(jìn)行勘探?;诖苏J(rèn)識(shí),將勘探重點(diǎn)由凹陷周邊向凹陷內(nèi)部轉(zhuǎn)移。1993 年,在凹陷中南部的長沙嶺構(gòu)造帶完鉆的科學(xué)探索井酒參1 井,在下白堊統(tǒng)赤金堡組內(nèi)發(fā)現(xiàn)了較好的成藏組合并獲得油流。此后,因吐哈盆地會(huì)戰(zhàn),酒泉盆地勘探工作陷入停頓。
(2)山前沖斷帶勘探突破階段(1998—2003年)吐哈盆地會(huì)戰(zhàn)結(jié)束后,于1997 年重組隊(duì)伍,恢復(fù)對酒泉盆地的油氣勘探。通過分析盆地勘探程度和歷程后,總結(jié)出盆地油氣勘探的3 個(gè)顯著特點(diǎn):①先隆后凹的勘探歷程,使得盆地凹陷區(qū)勘探程度遠(yuǎn)低于隆起區(qū);②前陸盆地逆沖推覆構(gòu)造帶是油氣最主要的富集區(qū);③祁連山前逆沖推覆構(gòu)造帶地表及地下地質(zhì)條件十分復(fù)雜,前期應(yīng)用的勘探技術(shù)和方法不再適用,需要在勘探實(shí)踐中不斷探索和創(chuàng)新[9]。在明確了盆地油氣勘探的特點(diǎn)后,確立了圍繞富油凹陷找油的基本思路,把主力生烴凹陷青西凹陷作為主攻對象,把盆地南緣逆掩推覆帶作為油氣勘探的主要區(qū)域和目標(biāo),同時(shí)強(qiáng)化新理論、新技術(shù)、新方法的應(yīng)用。在系統(tǒng)總結(jié)前期勘探效果差的原因后,針對性地提出應(yīng)用山地地震、近平衡鉆井、成像測井、深井酸化壓裂等配套技術(shù),進(jìn)行勘探工作。
經(jīng)過綜合研究評價(jià)和工程準(zhǔn)備,1998 年在青西凹陷柳溝莊地區(qū)部署柳102 井,完井后試油,獲50.0 m3/d工業(yè)油流,后采用深度酸化技術(shù),獲129.0 m3/d的高產(chǎn)油流。柳102 井獲高產(chǎn)后,經(jīng)地震地質(zhì)綜合研究,認(rèn)為窟窿山背斜完整,圈閉面積大(圖6),具有較大的勘探潛力,提出重新對窟窿山構(gòu)造帶開展勘探。1998 年,青西凹陷泥質(zhì)白云巖油藏的勘探獲得突破,窟窿山構(gòu)造帶窿101井獲104.0 m3/d的高產(chǎn)油流。
圖6 青西油田下白堊統(tǒng)下溝組零段頂面構(gòu)造Fig.6 The K1g0 top of the Lower Cretaceous Xiagou formation in Qingxi oilfield
由于裂縫性泥質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng),基質(zhì)孔隙度低,造成產(chǎn)量遞減較快[10]。針對裂縫性泥質(zhì)白云巖儲(chǔ)集層的缺陷,提出在青西凹陷南緣碎屑巖儲(chǔ)集層內(nèi)找油的新思路。1999年,在窟窿山構(gòu)造帶西部部署窿4 井,在該井砂礫巖儲(chǔ)集層中試油,經(jīng)酸化改造后獲253.0 m3/d的高產(chǎn)油流,發(fā)現(xiàn)窟窿山砂礫巖油藏。在窟窿山砂礫巖油藏勘探獲得重大發(fā)現(xiàn)后,認(rèn)為構(gòu)造是控制窟窿山油藏的主要因素,油氣在構(gòu)造高部位富集[11]。經(jīng)過對老井窿2井復(fù)查,認(rèn)為若采用窿4井配套的勘探技術(shù),窿2 井肯定能獲得高產(chǎn),因此,在距離窿2 井253 m 處部署了窿5 井。窿5 井在井深4 029 m 處鉆遇與窿2 井相同油氣層,由于采用近平衡鉆井和油氣層保護(hù)技術(shù),窿5 井試油獲500.0 m3/d 以上的高產(chǎn)油氣流,取得青西凹陷砂礫巖油藏勘探的突破。
2001 年,以前陸盆地沖斷帶油氣勘探理論為指導(dǎo)[12],建立了窟窿山山前沖斷帶構(gòu)造模型,落實(shí)了窟窿山構(gòu)造帶的整體形態(tài),并開展了油氣富集規(guī)律研究,取得3 點(diǎn)認(rèn)識(shí):①窟窿山構(gòu)帶造南翼整體被逆掩在祁連山古生界基巖之下,保存相對完整,掩伏面積大;②窟窿山構(gòu)造帶主要定型于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期[13],與白堊系油氣生成和運(yùn)聚時(shí)空配置關(guān)系好;③受逆沖褶皺和剪切作用形成的裂縫,可有效改善儲(chǔ)集層的儲(chǔ)集和滲流能力,祁連山北緣逆掩推覆帶為有利勘探區(qū)?;谶@些認(rèn)識(shí),向逆掩推覆構(gòu)造帶主體部位展開勘探,鉆探的窿8 井經(jīng)酸化后,獲原油201.0 m3/d 和天然氣32 000.0 m3/d 的高產(chǎn)油氣流,祁連山北緣逆掩推覆帶油氣勘探取得重大突破。青西凹陷山前沖斷帶的成功突破,發(fā)現(xiàn)并探明了地質(zhì)儲(chǔ)量近七千萬噸的青西油田(圖7),結(jié)束了酒泉盆地多年無新增探明儲(chǔ)量的歷史。
圖7 青西油田油藏剖面(剖面位置見圖1)Fig.7.Oil reservoir profile in Qingxi oilfield(profile location is shown in Fig.1)
(3)構(gòu)造-巖性油藏勘探發(fā)展階段(2004 年至今)
2004 年起,在青西凹陷制定了整體評價(jià)窟窿山、柳溝莊、鴨兒峽構(gòu)造帶的勘探部署思路;在營爾凹陷則針對近油源、砂體發(fā)育的有利構(gòu)造展開勘探。
2005—2009 年,在分析營爾凹陷成藏條件后,認(rèn)為下白堊統(tǒng)下溝組三段烴源巖的質(zhì)量最好,分布范圍廣,而且該段辮狀河三角洲砂體發(fā)育,埋藏相對較淺,儲(chǔ)集層物性好?;凇敖闯刹?、構(gòu)造高部位有利儲(chǔ)集相帶內(nèi)油氣相對富集”的認(rèn)識(shí),在長沙嶺構(gòu)造帶高部位且預(yù)測砂巖較發(fā)育的長2區(qū)塊,部署了長7、長8、長9 等探井,獲得了油氣勘探突破。長2 區(qū)塊勘探突破后,按照斷塊油藏的勘探思路,向東探索低部位長3 區(qū)塊,向西重新認(rèn)識(shí)高斷塊長1 區(qū)塊,相繼獲得成功,營爾凹陷油氣勘探取得實(shí)質(zhì)性突破,建成了酒東油田。
2005 年,在青西凹陷鴨兒峽鼻狀構(gòu)造帶部署鴨西1 井,發(fā)現(xiàn)了鴨兒峽下白堊統(tǒng)下溝組一段油藏。隨后,按照構(gòu)造高部位找油的思路,部署的鴨西111 井和鴨西112 井雖鉆遇下溝組一段油藏,但試采效果較差。通過對已鉆井資料分析,明確下溝組一段油藏為構(gòu)造-巖性油藏,其儲(chǔ)集層埋藏深,非均質(zhì)性強(qiáng)[14-15],發(fā)育次生溶蝕孔隙及微裂縫的水下分流河道砂體,是油氣富集的“甜點(diǎn)”。因此,勘探思路從構(gòu)造高點(diǎn)找油向“甜點(diǎn)”砂體找油轉(zhuǎn)變,相繼部署的鴨西12 井和鴨西106 井獲高產(chǎn),實(shí)現(xiàn)下溝組一段油藏的效益勘探。1984 年鴨兒峽白堊系油藏探明面積僅3.27 km2,探明地質(zhì)儲(chǔ)量523.40×104t,至2018年底,鴨兒峽白堊系油藏探明面積已達(dá)14.99 km2,探明地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)到2 591.30×104t。
2011 年以來,始終堅(jiān)持地質(zhì)與工程一體化、勘探與開發(fā)一體化,立足酒泉盆地富油氣凹陷及區(qū)帶,突出精細(xì)研究,開展精細(xì)勘探和擴(kuò)展勘探,古近系老油田不斷有擴(kuò)邊新發(fā)現(xiàn),白堊系油氣勘探也不斷取得新的突破,2014 年鴨兒峽地區(qū)鉆探的鴨西10 井在下白堊統(tǒng)下溝組零段獲77.0 t/d 的高產(chǎn)油流;2018 年在青西凹陷北部的柳北構(gòu)造帶鉆探的柳北3 井,在下白堊統(tǒng)下溝組零段獲48.5 m3/d 的工業(yè)油流。盆地古近系和白堊系油氣勘探不斷取得新發(fā)現(xiàn),支撐了玉門油田的增儲(chǔ)穩(wěn)產(chǎn),也堅(jiān)定了在酒泉盆地成熟探區(qū)找油的信心和決心。
酒泉盆地經(jīng)過早期艱難探索,先后發(fā)現(xiàn)老君廟、石油溝、白楊河、鴨兒峽和單北5 個(gè)油田,在此期間,形成許多概念及認(rèn)識(shí),對形成和發(fā)展陸相油田勘探理論與方法起到重要作用,從早期油田的勘探歷程中,可以總結(jié)出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
(1)盆地內(nèi)二級(jí)構(gòu)造帶是油氣富集的主要場所
老君廟油田發(fā)現(xiàn)之后,沿其軸線向東西方向追索,發(fā)現(xiàn)了石油溝、鴨兒峽等古近系背斜油田,而青草灣、大紅圈背斜鉆探相繼失利。就老君廟背斜帶而言,鴨兒峽、老君廟和石油溝3 個(gè)構(gòu)造,均屬于北祁連山向北逆沖所形成的呈東西向延伸的背斜,燕山運(yùn)動(dòng)早期已具雛形,喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期定型,為繼承性隆起,形成于油氣大規(guī)模運(yùn)移期之前,并處于油氣運(yùn)移的最佳位置,具有不連續(xù)的生儲(chǔ)蓋組合,因此構(gòu)成了一個(gè)復(fù)式油氣聚集帶。而青草灣、大紅圈背斜主要為薄皮滑脫構(gòu)造,形成于上新世之后,雖然處于生油凹陷邊緣,但油氣運(yùn)移期已過,為無效圈閉。說明二級(jí)構(gòu)造帶的形成與成油期、運(yùn)移聚集期配套適宜,才有可能成為油氣運(yùn)移聚集的有利場所,并構(gòu)成含油氣豐富的構(gòu)造帶。
(2)陸相油氣較長距離運(yùn)移聚集,也可形成較大的油氣田 青西凹陷烴源巖主要分布于下白堊統(tǒng)赤金堡組和下溝組內(nèi),古近紀(jì)晚期凹陷內(nèi)烴源巖迅速成熟,進(jìn)入生油高峰期,生成的原油沿?cái)鄬蛹安徽厦孀晕飨驏|運(yùn)移,在構(gòu)造高部位的鴨兒峽、老君廟、石油溝構(gòu)造聚集成藏,形成了老君廟復(fù)式油氣聚集帶(圖8),運(yùn)移距離長達(dá)30 km。老君廟、鴨兒峽等油田的發(fā)現(xiàn),說明陸相油氣在一定條件下長距離運(yùn)移后依然能夠聚集形成整裝油田。
圖8 青西—老君廟構(gòu)造帶油氣成藏模式(剖面位置見圖1)Fig.8.Hydrocarbon accumulation model of Qingxi-Laojunmiao tectonic belt(profile location is shown in Fig.1)
青西油田早期的勘探階段成功率低,主要原因有3 點(diǎn):一是青西油田處于復(fù)雜構(gòu)造區(qū),儲(chǔ)集層巖性、裂縫發(fā)育規(guī)律、油水分布關(guān)系均復(fù)雜,造成控油因素認(rèn)識(shí)不清;二是對孔洞-裂縫性儲(chǔ)集層,測井缺乏識(shí)別手段;三是鉆井過程中采用高密度鉆井液、重晶石粉反復(fù)壓井,造成嚴(yán)重的油層污染。針對上述問題,加強(qiáng)了對青西凹陷成藏規(guī)律的認(rèn)識(shí),積極引用先進(jìn)的勘探技術(shù)和方法,探索出了針對青西油田適應(yīng)性的配套勘探技術(shù)。
(1)以前陸盆地沖斷帶油氣勘探理論為指導(dǎo),建立窟窿山山前沖斷帶油氣成藏模式 以二維和三維地震資料為基礎(chǔ),結(jié)合鉆井、地質(zhì)露頭、傾角測井、區(qū)域地質(zhì)分析,開展斷層解釋,同時(shí)利用平衡剖面分析,研究構(gòu)造演化特征及機(jī)制,落實(shí)構(gòu)造帶結(jié)構(gòu)特征;應(yīng)用三維地震反演、地震相分析技術(shù)和巖相古地理分析技術(shù)進(jìn)行儲(chǔ)集層橫向預(yù)測,明確有利儲(chǔ)集層分布區(qū);通過成像測井資料,證實(shí)裂縫的發(fā)育程度,決定單井的油氣產(chǎn)量。最終建立了窟窿山山前沖斷帶油氣成藏模式,明確青西油田主要控制因素為構(gòu)造、巖性和裂縫,構(gòu)造控制油藏的分布[16],巖性控制油藏的儲(chǔ)集性能,裂縫控制油藏的滲流能力。北東—南西向撕裂斷層發(fā)育帶為有效裂縫發(fā)育帶,是最有利的油氣富集區(qū)[17-18]。圍繞裂縫發(fā)育帶展開部署,連續(xù)3 年鉆井成功率達(dá)到100%。
(2)形成了一套應(yīng)用成像測井資料準(zhǔn)確識(shí)別復(fù)雜巖性裂縫性儲(chǔ)集層的方法 首先應(yīng)用FMI(地層微電阻率掃描成像)測井資料識(shí)別出裂縫性儲(chǔ)集層;第二步采用CMR(組合式核磁共振)測井和DSI(偶極橫波成像)測井來判斷裂縫的開啟性、滲透性和有效性;第三步采用FTI(地層流體識(shí)別)技術(shù),確定儲(chǔ)集層內(nèi)流體的性質(zhì),準(zhǔn)確劃分油氣水層。成像測井技術(shù)的應(yīng)用,達(dá)到了準(zhǔn)確識(shí)別油氣層的目的。
(3)探索出一套近平衡鉆井和油氣層保護(hù)技術(shù)
青西地區(qū)地層壓力較高,當(dāng)鉆井液密度高于地層壓力系數(shù)0.03 時(shí),就會(huì)造成嚴(yán)重的油層污染。因此,在鉆井過程中,嚴(yán)格控制鉆井液密度,控制鉆開油氣層的鉆井液密度在高于地層壓力系數(shù)0.02的范圍內(nèi),并嚴(yán)禁使用重晶石粉壓井,在打開油氣層段前,加入油層保護(hù)劑。近平衡鉆井技術(shù)和油氣層保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用,降低了油層的污染程度。
(4)應(yīng)用深度酸化壓裂技術(shù),最大限度解放油氣層 青西油田儲(chǔ)集層為泥質(zhì)白云巖或砂礫巖,儲(chǔ)集空間為裂縫和溶孔,針對這些特點(diǎn),經(jīng)試驗(yàn)研究,形成了適合青西油田的深度酸化壓裂技術(shù)。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)施,深度酸化效果顯著,柳102 井產(chǎn)量由酸化壓裂前的50.0 m3/d增至129.0 m3/d,窿101井由不到24.0 m3/d增至104.0 m3/d,青2-2 井由3.0 m3/d 增至170.0 m3/d,深度酸化壓裂最大限度解放了油氣層,單井產(chǎn)量大幅度提高。
酒東油田發(fā)現(xiàn)之前,營爾凹陷經(jīng)歷了二十余年“三上三下”的曲折勘探過程[19],經(jīng)過不斷勘探實(shí)踐與再認(rèn)識(shí),明確了營爾凹陷含油特點(diǎn),從而獲得了營爾凹陷最重要的突破和發(fā)現(xiàn)。
(1)勘探區(qū)域由周邊向凹陷內(nèi)轉(zhuǎn)變 早期的營參1 井揭示了營爾凹陷具有形成油氣藏的地質(zhì)條件,但后續(xù)的5 口探井均失利。主要原因是新生代凹陷主體區(qū)擠壓逆沖構(gòu)造變形弱,斷陷期形成的斷層基本停止活動(dòng),斷層的封閉性較強(qiáng),受異常高壓封隔層影響[20],造成了油氣運(yùn)移聚集的近源性,油藏具有源內(nèi)聚集成藏的特點(diǎn)。因此,將勘探重點(diǎn)由凹陷周邊向凹陷內(nèi)部有效烴源巖發(fā)育區(qū)調(diào)整。
(2)勘探層系由深層向下白堊統(tǒng)下溝組三段轉(zhuǎn)變 酒參1 井在下白堊統(tǒng)赤金堡組獲發(fā)現(xiàn)后,長3 井在靠近生烴凹陷的長沙嶺構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了下白堊統(tǒng)下溝組一段油藏,但后續(xù)的鉆探效果均不理想。通過對比凹陷內(nèi)下白堊統(tǒng)下溝組和赤金堡組的烴源巖與儲(chǔ)集層,認(rèn)為下溝組三段烴源巖質(zhì)量好且分布廣,而且辮狀河三角洲砂體發(fā)育,埋藏相對較淺,儲(chǔ)集層物性好。因此,將該段作為油氣勘探的首選層位。
(3)勘探目標(biāo)由背斜油藏向斷塊油藏轉(zhuǎn)變 針對下白堊統(tǒng)下溝組三段,按照背斜找油的思路,在長沙嶺構(gòu)造帶高部位鉆探了長101-X 井并獲高產(chǎn),但試采效果差,當(dāng)時(shí)認(rèn)為僅在背斜的高部位含油,油藏范圍不大,因此停止了勘探。2008 年,隨著長沙嶺二次三維地震資料的投入使用,以及斷層識(shí)別、變速成圖、儲(chǔ)集層反演等技術(shù)的應(yīng)用,落實(shí)了長沙嶺構(gòu)造帶復(fù)雜斷塊圈閉及砂體展布特征。明確了下溝組三段油藏屬于典型的斷塊油藏,不同斷塊圈閉之間油氣富集程度差異較大。因此,將勘探目標(biāo)由背斜油藏向斷塊油藏轉(zhuǎn)變。
隨著勘探部署的不斷調(diào)整,對營爾凹陷石油地質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)不斷深化,最終建立了營爾凹陷下白堊統(tǒng)“近源成藏、分層集聚,斷塊高部位有利儲(chǔ)集相帶內(nèi)油氣富集”的成藏模式(圖9),由此指導(dǎo)了酒東油田的發(fā)現(xiàn)。酒東油田的勘探實(shí)踐表明,掌握一個(gè)地區(qū)獨(dú)特的地質(zhì)與油氣成藏特點(diǎn),是取得油氣勘探成功的關(guān)鍵[21],不能輕易放棄一個(gè)基礎(chǔ)石油地質(zhì)條件較好的盆地或凹陷,通過技術(shù)的進(jìn)步和認(rèn)識(shí)的深化,找準(zhǔn)油氣勘探方向和目標(biāo),堅(jiān)持不懈地探索,終會(huì)取得突破。
圖9 營爾凹陷白堊系成藏模式(剖面位置見圖1)Fig.9 Hydrocarbon accumulation model of Cretaceous strata in Ying’er sag(profile location is shown in Fig.1)
2013 年以來,酒泉盆地老油區(qū)精細(xì)勘探取得了顯著的成效,實(shí)現(xiàn)了老油區(qū)的擴(kuò)邊挖潛與增儲(chǔ)。在此過程中,主要取得以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)。
(1)老油區(qū)精細(xì)勘探首先要從精細(xì)研究開始,深化認(rèn)識(shí)是基礎(chǔ),針對性技術(shù)是保障 2005 年鴨西1井鉆探發(fā)現(xiàn)了鴨兒峽下白堊統(tǒng)下溝組一段油藏,因?qū)τ行?chǔ)集層認(rèn)識(shí)不清,未能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量的有效動(dòng)用。2013年開始,通過細(xì)分研究單元,將主力產(chǎn)油層下溝組一段三亞段細(xì)分為4 套砂組進(jìn)行研究。通過井震聯(lián)合,對4 套砂組進(jìn)行地震單相位對比追蹤,在此基礎(chǔ)上攻關(guān)儲(chǔ)集層精細(xì)預(yù)測、構(gòu)造精細(xì)解釋等技術(shù),以屬性分析、巖性反演、沉積微相劃分等為手段,精細(xì)刻畫了砂體空間展布特征(圖10)。同時(shí)開展次生溶蝕孔隙形成機(jī)理研究與測井儲(chǔ)集層綜合評價(jià),落實(shí)了有利儲(chǔ)集層分布,明確了次生溶蝕孔隙及微裂縫發(fā)育的扇三角洲前緣水下分流河道砂體是油氣富集的“甜點(diǎn)”區(qū)[22]。由此認(rèn)識(shí)指導(dǎo)部署的24 口開發(fā)井均獲成功,實(shí)現(xiàn)了下白堊統(tǒng)下溝組一段油藏的高效建產(chǎn)。
圖10 鴨兒峽地區(qū)下白堊統(tǒng)下溝組一段砂體平面展布Fig.10.Plane distribution of sand bodies in the first member of the Lower Cretaceous Xiagou formation in Yaerxia area
(2)勘探開發(fā)新技術(shù)、新方法的應(yīng)用以及工程技術(shù)的進(jìn)步,是實(shí)現(xiàn)老油區(qū)擴(kuò)邊挖潛和增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要手段 早期認(rèn)為老君廟背斜整體為一個(gè)油藏,構(gòu)造北翼與老區(qū)油藏具有統(tǒng)一的油水界面,構(gòu)造北翼不會(huì)有油氣成藏。2013 年在老君廟實(shí)施228.00 km2的二次三維地震與Walkaway-VSP 地震,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合已有鉆井資料,通過多信息綜合構(gòu)造建模,進(jìn)行構(gòu)造幾何學(xué)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)學(xué)、平衡剖面等分析,重建了老君廟復(fù)雜沖斷帶構(gòu)造模式,認(rèn)識(shí)到老君廟北翼為逆沖高陡倒轉(zhuǎn)模式,上盤北翼沖斷片高陡近直立,可形成獨(dú)立的油藏。隨后針對老君廟北翼沖斷片,利用定向井鉆探,先后部署的廟E101 井等5 口井均獲成功,老君廟構(gòu)造北翼實(shí)現(xiàn)快速建產(chǎn)[23]。
(3)堅(jiān)持勘探開發(fā)一體化,是實(shí)現(xiàn)油藏快速建產(chǎn)的重要保障 建立從預(yù)探、評價(jià)到產(chǎn)能建設(shè)的一體化機(jī)制,實(shí)施多學(xué)科、多部門協(xié)同攻關(guān),使勘探向開發(fā)延伸,開發(fā)向勘探滲透,將“先預(yù)探后評價(jià)再開發(fā)”的接力模式,轉(zhuǎn)變?yōu)椤斑咁A(yù)探邊評價(jià)邊開發(fā)”的融合式建產(chǎn)模式,大幅縮短了油藏勘探開發(fā)的周期。鴨兒峽白堊系油藏實(shí)施勘探開發(fā)一體化,使區(qū)塊日產(chǎn)油由10.0 t快速上升至162.0 t,實(shí)現(xiàn)了油藏的快速建產(chǎn)。
酒泉盆地81 年的油氣勘探,先后探明了老君廟、石油溝、鴨兒峽、白楊河、單北、青西和酒東7個(gè)油田。
酒泉盆地油氣勘探實(shí)踐表明,油氣勘探要勇于創(chuàng)新,以勘探理論及地質(zhì)認(rèn)識(shí)為指導(dǎo)。首先,二級(jí)含油氣帶概念的提出,以及前陸盆地沖斷帶油氣勘探理論的引入,有效地指導(dǎo)了老君廟、石油溝、鴨兒峽、青西等油田的發(fā)現(xiàn)。其次,在地質(zhì)認(rèn)識(shí)不斷深化的過程中,要注重工程技術(shù)的進(jìn)步,在勘探難度極大的祁連山山前沖斷帶勘探過程中,探索出了針對青西油田適應(yīng)性的配套勘探技術(shù),從而助力青西油田勘探取得突破。再次,酒東油田的成功突破表明,在油氣勘探中要勇于探索,在挫折和失利中,不斷深化地質(zhì)理論認(rèn)識(shí)。最后,老油區(qū)的勘探要基于精細(xì)的地質(zhì)研究,大膽地應(yīng)用針對性的新技術(shù)和新方法。堅(jiān)持實(shí)施地質(zhì)與工程一體化、勘探與開發(fā)一體化,是支撐老油田不斷取得新發(fā)現(xiàn)、新進(jìn)展的有效手段。