Question

塔里木盆地古生代海相油气勘探重大进展

Answer 1

康玉柱

（中国石化新星石油公司西北石油局，新疆乌鲁木齐　830011）

【摘要】　1984年9月西北石油局在塔北设计的沙参2井实现了我国古生代海相油气田首次重大突破后，开创了油气勘探的新领域。特别“九五”以来，塔河油田的发现和探明，加大了古生界的勘探和研究力度，并取得了重大进展：油气的重大突破、奥陶系古岩溶和储集体研究取得新进展、初查了塔河大油田特征及勘探技术方面的进步等。

【关键词】　盆地；古生代；油田

1965年著名石油地质学家朱夏就指出：“中国油气勘探实践说明，盆地发展存在两个重要差异，从印支运动前后可以划分出古生代盆地和中新生代盆地”，并多次提出古生代有较好的油气前景。我们从60年代末，就开始研究塔里木盆地古生代成油条件。特别是1984年9月在塔里木盆地北部我们设计的沙参2井实现古生代海相油气首次重大突破后，开创了塔里木盆地古生代勘探新领域。经过攻关研究计算的塔里木盆地油气资源量为206×10⁸t，其中古生界海相地层油气资源量为160×10⁸t，约占全盆地油气资源总量的4/5；目前已发现26个油气田（其中以古生界海相为油源的油气田15个），其中大、中型油气田12个，已获探明油气地质储量达10×10⁸t；1999年原油产量529×10⁴t、天然气3.9×10⁸m³，其中古生代海相油约300×10⁴t。

特别已探明塔河大油田（储量1.07×10⁸t），表明古生代海相油气的巨大潜力。

1　油气的重大突破

1.1　发现和探明多个油气田

自1995年以来，我局加强了古生界油气勘探工作，1996年首先在沙雅隆起艾协克地区开展大面积三维地震。于1997年西北石油局在艾协克地区（塔河3～4号）沙46、沙48井于奥陶系获高产油气流后，又迎来了新一轮勘探古生界的高潮。近年来主要成果有如下几个方面^[2]。

（1）在盆地的4个隆起（沙雅隆起、卡塔克隆起、巴楚隆起及顺托果勒隆起）上有40多口探井获工业油气流。石炭系和奥陶系油气具有多层特点。共发现大型油气田2个，中型油气田8个（表1、2）。

（2）1999年探明塔河大油田，其储量为10746×10⁴t，成为塔里木第一个超大型油田。

（3）1997年9月中国石油集团公司塔里木石油勘探指挥部（简称塔指）施工的玛4井于下奥陶统获高产气流后，改称和田河气田，探明天然气储量620×10⁸m³。

（4）1997年12月后“塔指”又在轮南地区设计轮古1、轮古2井在奥陶系获高产油气

表1　塔里木盆地奥陶系油气田表　（据西北石油局和塔指资料）

表2　塔里木盆地石炭系油气田表　（据西北石油局及塔指资料）流，使该区古生界储量不断扩大。

（5）1998年“塔指”在顺托果勒隆起北部哈德地区哈1井于石炭系获工业油气流，经过评价哈德油田获探明储量1008×10⁴～t。

1.2　地质储产量快速增长

（1）目前，在该盆地古生界获得的地质储量为5.25×10⁸t，占全盆地总储量一半左右。

（2）1999年古生界石油产量增长到300×10⁴t，为全盆地产量的3/5左右。

2　石油地质理论的重大进展

2.1　古生代海相成油理论的建立

1984年9月西北石油局在塔北地区高左的沙参2井于井深5391m奥陶系喜获高产油气流，日初产油1000m³、天然气200×10⁴m³，成为我国古生界找油的重要里程碑。之后，又连续发现古生界油气田。经过“七五”、“八五”科技攻关研究总结了塔里木盆地和国内有代表性古生界油气田的成藏特征，于1992年首次建立了我国古生代海相成油理论（专著：塔里木盆地古生代海相油气田、中国古生代海相成油特征）。“九五”以来，又充实了这一理论。其主要内容如下[1]。

（1）多时代、多类型盆地叠加复合是形成巨大的海相沉积体，并造就形成丰厚油气资源的构造、沉积背景和良好环境的重要因素。

（2）多时代生油岩、多期生油。各盆地古生界生油岩有：上震旦统、寒武—奥陶系、志留系、石炭系—二叠系等。由于盆地长期处于多旋回条件，使生油岩具长期生油特征。因此，油气资源十分丰富。

（3）多时代、多类型的储集层系有：震旦系、寒武—奥陶系、志留—泥盆系及石炭—二叠系。

上覆的中新生界储集层，储集岩有：碎屑岩、碳酸盐岩及火山岩等。而碳酸盐岩储集空间为孔洞缝。大油气田形成的重要因素之一，是洞、缝、孔储集体发育。

（4）油气具有长距离运移的特征。实践表明，古生界生成的油气，可通过区域性不整合、断裂等作长距离运移，水平运距达几十至上百公里，垂直运距达几百米至上千米。这是有别于陆相找油的特征之一。

（5）多期成藏。由于该盆地具多期、长期生油之特点，造就了多期成藏。其主要成藏期有海西早期、海西晚期，印支-燕山期，喜马拉雅期，但以海西晚期和喜马拉雅期为主要成藏期。

（6）多油气藏类型及多成藏模式。盆内古生界油气藏类型丰富多彩，可划分为三大类（构造、地层、岩性）、14亚类。古生界成藏模式有古生古储（古生界生油岩生成的油气，又储集到古生界中）、后生古储（古生界晚期生成的油气，又储集到古生界中）、后生中储（古生界晚期生成的油气，储集到中生界中）和后生新储（古生界晚期生成的油气，储集到新生界中）。

（7）油气分布特征。古生界海相油气田主要分布在古隆起、古斜坡、断裂带和区域性不整合面附近。

根据上述理论的指导，我局自1992年后在沙雅隆起、中央隆起区上发现了油气田，如巴楚-麦盖提地区发现了巴什托、亚松迪油气田；1998年又探明了塔河超亿吨级大油田（探明储量1.07×10⁸t）等，使塔里木盆地古生界油气勘探开发推向了新的热潮。

2.2　奥陶系古岩溶研究的新进展

多年来通过几十口深井的各种资料及物探资料的研究，对塔里木盆地奥陶系古岩溶有了新的认识。古岩溶形成的因素主要有下面几个。

（1）岩性

由于碳酸盐岩中各岩性的化学溶解度不同，故被溶蚀的程度也不同，直接影响了岩溶的发育。实践证明，灰岩、泥质灰岩易被溶蚀。

（2）断裂

实践证明，断裂的破坏作用对岩溶的发育起着重要作用。但不同的岩性对其破坏作用程度也不同，总的物理破坏量白云岩最高，抗拉强度最低。因此，不同的物理破坏结果对后期岩溶发育程度的影响也是不同的。

断裂对岩溶的控制作用主要表现为：增加了岩石的渗透性，改善了岩溶水的循环系统，增大了可溶岩溶蚀面积。

（3）地貌

一般情况下，古地貌相对高的地区，地表及渗流岩溶带发育，并以供水为主，岩溶发育深度大，但充填严重；岩溶洼地，溶蚀程度高，充填和塌陷严重，但潜流岩溶带发育；岩溶缓坡，岩溶发育程度相对适中，有利储集空间发育，是油气勘探的最佳领域。塔河油田大部分地区均处于岩溶缓坡，是寻找大型油气田的最佳区域之一。

（4）古气候条件

古气候条件是影响岩溶发育程度的另一个重要因素。潮湿、温暖、降水量丰富的气候条件有利于岩溶发育；高温、干旱的气候虽然不利于岩溶发育，但可产生较强的物理风化作用，为后期的岩溶作用提供了有利条件。

（5）古水系

在岩溶区，古水系往往形成地下水系与地表水系两大类。地下水系受断裂系统和岩石性质的影响，多形成不同的地下水文网，控制着岩溶系统的分布。地下水文网供、排水系统完善的岩溶发育程度高，溶洞发育，充填也严重。地表水系沿地表岩溶冲沟、断裂带，形成塌陷的溶洞。沿地表水系主干流两侧异常发育侧向溶蚀洞穴、具层状的排水洞。

2.3　奥陶系碳酸盐岩储集体研究的进展

从多口井的实际资料研究认为，碳酸盐岩储层以孔、洞、缝作为储集的空间，形成双重或多重孔隙介质的特殊储层。碳酸盐岩基质孔隙度一般小于2%，对储层的好坏影响不大。储层的好坏主要看洞、缝的发育程度，即后期的构造及岩溶改造的程度。

受多期构造运动及岩溶作用的影响，阿克库勒凸起奥陶系碳酸盐岩中发育多期裂缝及溶蚀孔洞，它们构成了奥陶系灰岩的主要储集空间。但是裂缝和溶蚀孔洞的分布极不均一，从而储层在纵、横向上具有极强的非均质性，主要表现在洞缝发育的多少和大小、充填情况、洞缝空间组合类型的不同，从而造成储渗能力的千差万别。

阿克库勒凸起奥陶系灰岩储集层主要有4种储集类型，其一是裂缝—孔洞型，储渗空间以孔洞为主，裂缝次之，是最好的储集类型，如S48井等；其二是孔洞—裂缝型，孔洞及裂缝对储集均有贡献，如S47井等；三是裂缝型，裂缝是主要通道和储集空间，孔洞相对不发育，如S46井、S14井等；四是生物滩相孔隙型，以自生粒间孔、溶蚀孔为储集空间，如S76井、S60井、S68井等。

储集体分布规律从纵向上看有两个主要缝洞发育带：一是风化面附近的地表岩溶—渗流岩溶带上部；二是潜流岩溶带。主要缝洞发育带大多位于风化面以下200m范围内，受岩溶发育深度的明显控制。中上奥陶统与下奥陶统分界面附近也是一个岩溶发育的有利带，并获油气突破。

3　塔河大油田特征

塔河大油田位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克库勒凸起的西南部斜坡上，已控制面积约700km²（图1）。

3.1　地层特征

该油田地层发现较齐全，从震旦—第三系均有沉积，但其北部缺失志留—泥盆系及上奥陶统。

图1　塔河油田分布图

阿克库勒凸起从加里东中期开始隆起，北部缺失了中上奥陶统。海西早期快速抬升，所以北部缺失了志留—泥盆系地层。石炭纪又广泛海浸全面覆盖本区。但海西晚期再次抬升，使本区缺了上二叠统及下二叠统的部分地层。中新生代为浅坳盆地演化阶段，沉积了较齐全的中新生代地层。

3.2　生油岩

该油田的油源岩为寒武—奥陶系碳酸盐岩。从原油性质及包裹体分析，塔河油田成藏形成期以海西晚期和燕山-喜马拉雅期为主。

3.3　油田储层特征

下石炭统及三叠系为砂岩储层，其储集物性较好。奥陶系主要为微-细晶灰岩，以亮晶、砂屑灰岩为主。储集类型为裂缝型、裂缝-溶洞型及裂缝-孔（洞）型。它们的发育程度主要与岩溶地貌、断裂、古水流系统及岩石性质有关。

该油气藏储集体发育非均质性很强，纵、横向分布差异性较大。但其奥陶系油藏纵向分布有3层（图2），自上而下为：奥陶系顶部风化壳、渗流带及潜流带。油气主要分布在从奥陶系顶部风化面以下200m范围内。

图2　塔河油田3区油藏剖面示意图

3.4　油藏类型

下石炭统及三叠系油藏主要为背斜型。下石炭统还存在岩性尖灭型油气藏。奥陶系油藏有三大类，即构造型、地层岩性型及复合型（表3）。

表3　塔河油田奥陶系油藏类型表

3.5　油气水特征

3.5.1　原油特征

据现有资料分析，三叠系及下石炭统的油为轻质油或凝析油，且含气层。奥陶系的油为西北重东南轻，即：塔河6号、4号为重质油（4号区平均原油密度0.957g/cm³）；中部的塔河3号区以正常原油为主（原油密度平均0.82g/cm³）；东南部的塔河1号区为轻质原油。油内含硫量亦有类似的变化。

3.5.2　水的特征

奥陶系油藏总体为底水油藏。目前控制的700km²范围内底水多处在5690～5700m，但又不是统一的油水界面。塔河6号区西北角的沙81井底水在5750m附近，这是目前底水面最深的一口井。油区内底水面变化是北高南低，东高西低。

3.6　前景展望

2000年塔河油田勘探开发取得了重大进展：①扩大了奥陶系含油面，从200km²扩展到700km²左右，在潜丘、平台及低凹部位的探井均发现油气流，因此认为基本连片含油；②地质储量快速增长，去年已获探明储量1.07×10⁸t，今年可增加探明储量4000×10⁴t左右；③又在中上奥陶统灰岩中打出高产油气流，另在沙76井发现了生物滩含油，开拓了新领域；④进一步认识了奥陶系储集体的发育特点及分布特征，使提高钻井命中率有了新科学依据；⑤2000年西北石油局原油产量从1999年的109×10⁴t可上升到190多万吨，原油产量增加的幅度相当可观；⑥据目前成果预测，塔河大油田探明＋控制＋预测储量达2.9×10⁸t左右。笔者认为，2至3年内可拿到3×10～5³×10⁸t的超大型油气田。

4　古生界碳酸盐岩油气勘探开发技术进展

在“九五”期间，特别是从“十五”以来，以国家科技攻关项目为龙头的深入研究，初步形成了一套适应塔里木盆地古生界碳酸盐岩油气勘探开发的技术系列，主要包括以下几个方面。

4.1　区域评价选区技术

通过建立地层层序、地层对比，编制岩相古地理图，识别和确定生油岩，在搞清区域构造的基础上进行油气前景评价，优选靶区和突破点。

4.2　碳酸盐岩储层预测及油识别地球物理技术

通过二维、三维地震资料的深入研究和特殊处理，总结出了溶洞发育带具有低速度、弱振幅、低频率、层速度异常、弱相关性等特点，研制开发了储层精细成像处理、三维相干体处理、地震特殊参数提取分析、波阻抗反演技术、烃类直接检测、三维可视化等6大技术，初步形成了一套碳酸盐岩储层预测的物理方法技术系列，有效地指导了勘探开发，为塔河油田扩大含油面积、增储上产提供了科学依据。

4.3　深井碳酸盐岩欠平衡钻井技术

根据盆内碳酸盐岩储层的漏失特点和现有设备，采用了常规、万能、旋转防喷器、液体分离器等配套设备，选用无固相钻井液体系，细化压井和深井技术工艺，重建了井底正常压力状态和方法等，完井器口现场应用达到了欠平衡钻井的设计要求。

4.4　深井碳酸盐岩储层完井技术

由于碳酸盐岩裂缝带后效应较强，采用了胶溶性暂堵钻井完井液和酸化压裂改造等增产技术，提高了单层裸眼完井、中高产多层且无法套管射孔完成ECP完井、低产多层射孔完井、低产单层裸眼射孔完井等不同完井方式，为多油组的有效分隔和分层评价提供了有效完井技术。

4.5　深井碳酸盐岩储层预测技术　根据盆内碳酸盐岩储层高温、高压、深埋、油品粘度大等特点，采用了套管挂壁测试、裸眼支撑测试，裸眼挂壁测试、裸眼膨胀跨隔测试、裸眼PIP测试等技术。

4.6　深井碳酸盐岩储层改造技术

针对盆内碳酸盐岩储层非均质性严重的特点，采用大酸量、大排量封隔酸压作业，一批深井和开发井由不出油至产油量达标或高产，储量和产量增加效果明显。

4.7　碳酸盐岩油气田评价技术

该类油气田评价属世界性难题，据其油气藏特点，采用油气描述、油气藏建模等技术，进行油气藏评价及地质储量计算等。

4.8　深井碳酸盐岩油气试采和试验性开发技术

近几年来，通过对塔河油田和雅克拉凝析气田的试采和试验性开发工作，初步探索了油气田开发的技术及工艺。

参考文献

[1]康玉柱.中国古生代海相成油特征[M].乌鲁木齐：新疆科技卫生出版社，1995.

[2]康玉柱.塔里木盆地奥陶系形成大油气田地质条件[J].新疆地质，1999，17（2）.

[3]康玉柱.塔里木盆地塔河大油田特征[A].第四届天山地质矿产资源学术讨论会文集[C].2000.96～102.