渤海海域浅层油气运移成藏理论技术创新与勘探突破

浅层新近系是渤海油田的主力储量、产量层系,但随着勘探程度的不断提高,渤海海域浅层规模性储量发现的难度越来越大。近年来,通过地质认识和勘探技术的创新,重新认识了渤海海域浅层油气运移条件,建立了浅层油气富集与深层油气初次、二次运移的关系,明确了浅层油气富集贫化机理,深化了"汇聚脊"控制浅层油气富集模式;在新认识的指导下,开展了基于地球物理方法的高勘探程度区浅层规模型构造-岩性目标探索,成功获得渤中29-6油田、垦利6-1油田等多个浅层大中型油气田的持续发现,保障了渤海油田储量、产量的稳步增长。渤海海域浅层油气运移成藏理论技术创新与勘探突破,不仅对该地区后续勘探具有重要的促进作用,也对其他地区类似勘探具有一定的借鉴意义,同时具有很高的科学价值。     

渤海海域垦利6-1油田的发现与浅层勘探思路的重大转变北大核心CSCD

浅层新近系是渤海海域油气勘探的主力层系,但随着勘探程度的深入,规模型构造圈闭已钻探殆尽,基于传统地质认识已难以持续获得规模型储量发现。近年来,得益于“汇聚脊控制源外油气成藏与富集”新认识的提出,积极转变勘探思路,在久攻不克的莱北低凸起成功发现新近系大型岩性油田——垦利6-1油田,进一步夯实了渤海油田上产4000万吨的储量基础。促进了今后渤海浅层油气勘探工作思路和方法的重大转变,从过去的显性构造目标勘探,转向以新认识为指导的隐性目标勘探,为渤海浅层油气勘探打开了一片新天地,大型汇聚脊发育的凸起区、隐伏型汇聚脊发育的斜坡区和洼陷带都是今后重点勘探方向。     

环渤中地区新近系控藏模式与高丰度油藏勘探实践

环渤中地区新构造运动强烈,新近系是主要的含油层系。新近系勘探早期集中于凸起区和陡坡带,而斜坡带和凹陷区由于缺乏油气运移条件的系统性研究导致其勘探成效较差。基于前人研究和钻井资料,从分析环渤中地区新近系油气运移路径出发,通过建立“汇聚脊-断层-圈闭（脊-断-圈）”三元控藏模式,明确了受潜山风化壳汇聚脊控制的深层油气的汇聚能力是新近系油气富集的先决条件,并以圈闭面积为核心创建了聚油指数,用于定量评价深层油气的汇聚能力;明确了断层垂向运移是新近系成藏的关键,断层与汇聚脊、区域盖层的配置关系决定了断层的垂向运移量,当深层盖层的断接厚度小于220 m时油气可运移至浅层;明确了圈闭因素是新近系成藏的最终环节,圈闭与断层的配置关系控制了浅层油气的侧向分流能力,其中,“双断型砂体”的侧向充注能力较强。“汇聚脊-断层-圈闭”三元控藏模式进一步丰富了渤海油田晚期成藏理论,在指导发现大-中型新近系油田以及其他他源层系的勘探中展现出良好的应用前景。     

渤海海域垦利6-1油田的发现与浅层勘探思路的重大转变

浅层新近系是渤海海域油气勘探的主力层系,但随着勘探程度的深入,规模型构造圈闭已钻探殆尽,基于传统地质认识已难以持续获得规模型储量发现。近年来,得益于"汇聚脊控制源外油气成藏与富集"新认识的提出,积极转变勘探思路,在久攻不克的莱北低凸起成功发现新近系大型岩性油田——垦利6-1油田,进一步夯实了渤海油田上产4 000万吨的储量基础。促进了今后渤海浅层油气勘探工作思路和方法的重大转变,从过去的显性构造目标勘探,转向以新认识为指导的隐性目标勘探,为渤海浅层油气勘探打开了一片新天地,大型汇聚脊发育的凸起区、隐伏型汇聚脊发育的斜坡区和洼陷带都是今后重点勘探方向。     

渤海海域油气运移“汇聚脊”模式及其对新近系油气成藏的控制

渤海海域新近系是重要的勘探层系,但不同构造区带的新近系油气成藏差异很大。通过渤海海域新近系不同构造带油气分布特征和富集规律的研究,提出在古近系中发育"汇聚脊"是造成上覆新近系有利圈闭成藏的关键。"汇聚脊"是有利于油气聚集的低势区,包括高凸起型、陡坡沉积砂体型和凹中古地貌隆起型3种类型。新近纪晚期,在凹陷内的掀斜断块构造和缓坡区的断块构造中,由于古近系不发育"汇聚脊",新近系难以形成商业性油气藏。依据新近系的有利构造圈闭与"汇聚脊"的空间和时间关系建立了油气成藏模式。油气运移的"汇聚脊"及其控藏模式的建立是对渤海湾盆地浅层油气成藏理论的丰富,可指导渤海海域新近系较高成熟勘探域的勘探。     

浅层油气运聚理论与渤海大油田群的发现

渤海油区年产原油3 000×10~4t,约占中国海洋石油产量的70%。渤海油区位于渤海湾新生代陆内裂谷盆地的中东部,勘探面积约4.5×104km2。渤海油区具有鲜明的石油地质特征:著名的郯庐大断裂纵贯渤海,新近纪断裂活动强烈,促进石油的纵向运移,但不利于油藏的保存;中新世—上新世发育河湖相沉积,上部储-盖组合广泛分布,为浅层石油富集创造了条件;古近系生油岩埋藏深,新近系储-盖层较浅,石油垂向运移距离远,运移途径复杂。针对渤海复杂的石油地质条件,经过20年认识—实践—再认识的探索,提出1大断裂-砂体"中转站"模式运移能力强、2小断层及走滑断裂运移油气能力弱、3地层—断层组合关系控制油气富集部位、4临界盖层控制断裂活动带油田形成、5圈闭汇油面积大小决定油田规模、6主力油田展布可分为凸起与凹陷富集型、7小凸起上的披覆背斜利于形成大油田7项创新学术思想,构成了浅层油气运聚理论并指导勘探,渤海勘探团队在短期内高效发现了7个大油田、17个中型油田,共27×10~8 m~3地质储量,奠定了中国第二大油区的储量基础。     

渤海海域凝析油气藏、轻质油藏形成条件与勘探潜力

随着"湖盆成气"和"汇聚脊控藏"认识的提出,渤海海域深层潜山和中—浅层成为"十三五"（2016—2020年）规划以来渤海油田取得勘探突破的主要领域,获得多个亿吨级油气田。结合渤海湾盆地的勘探实践,明确了该盆地凝析油气和轻质油藏的成藏条件及控制因素。渤海湾盆地凝析油气成藏的关键要素在于在生油岩到储油层之上覆盖区域性超压厚层泥岩盖层。在渤中凹陷和辽东湾坳陷北部,盖层的压力系数超过1.4,其下部低位潜山是凝析油气勘探的重要方向;而渤海海域中—浅层中—轻质油的成藏则受控于深层"汇聚脊",深层大型"汇聚脊"是油气的优势运聚方向。渤中凹陷、辽中凹陷、黄河口凹陷以及歧口凹陷的凝析油、轻质油资源潜力大,其斜坡带、凹陷区及低凸起发育多种大型"汇聚脊",而"汇聚脊"之上的中—浅层圈闭,特别是隐蔽型岩性圈闭是中—轻质优质高产油藏的重要勘探领域。     

渤中凹陷斜坡类型与新近系油气成藏特征

渤海海域新近系是最重要的勘探层系,多年的勘探实践表明深层汇聚脊、基底形态、斜坡产状等共同控制了浅层的油气富集。本文主要依据洼中隆起型汇聚脊特征及其与斜坡产状的关系,结合基底形态将渤中凹陷区斜坡划分为14个二级斜坡带。不同类型斜坡带的浅层成藏模式、成藏特征分化性较大,其中顺脊斜坡区运移条件好,油气在高凸起区大规模聚集成藏,斜坡区难以大规模成藏,但是在切脊断裂强发育区可以形成中小型商业聚集;横向脊宽缓斜坡区是浅层油气富集的主要部位,具有多个交叉脊成排成带富集的特征;挠曲坡折晚期断裂相对不发育,深层沉积砂体发育,油气主要富集在深层,一部分可以侧向运移在斜坡高部位馆陶组成藏,但规模相对较小。勘探实践表明,斜坡类型及其浅层油气富集规律的研究可以有效指导渤海海域斜坡区勘探,指明下步方向,并为类似的断陷盆地浅层勘探提供借鉴。     

渤海油田近10年地质认识创新与油气勘探发现

近10年渤海油田在潜山、中深层、岩性油气藏及天然气领域的勘探实践证实,地质新认识为油气勘探发现提供了理论指导和科学部署。其中,源-汇时空耦合控砂原理的提出使得渤海海域古近系富砂沉积体系预测成功率由40%提高到80%,大大提高了中深层勘探成功率;极浅水三角洲沉积体系的发现证实了浅水湖盆中心优质储层的发育,指导了凹陷区浅层油气勘探;走滑转换带增压区为中深层大中型油气藏提供了良好保存条件,围绕郯庐断裂带发现了一系列大中型油气田;脊-断-砂耦合控制了凸起浅层油气运移路径和汇聚,使得石臼坨凸起浅层岩性-构造油气藏勘探获得重大突破;混合沉积的存在有效改善了中深层储层物性条件,在秦南凹陷陡坡带发现了亿吨级油田;花岗岩潜山"似层状"油藏模式的提出为中国最大中生界花岗岩潜山油藏评价提供了依据,落实了蓬莱9-1花岗岩潜山油藏的整体储量规模。这些地质新认识的提出进一步丰富和发展了油气勘探理论,指导了渤海油田"十一五"以来油气勘探持续发现,具有很好的推广意义。     

渤海莱州湾凹陷深洼带垦利10-2新近系大型油田发现与意义

莱州湾凹陷是渤海海域重要的富烃凹陷,但其深洼带浅层一不生烃、二无油源断层、三无汇烃构造,是传统地质认识中的“勘探禁区”。近年来,随着对渤海浅层油气成藏条件及主控因素认识的深入,尤其是油气运移“汇聚脊”控藏认识的提出,为深洼带新近系找油提供了新的视角,并在此认识指导下开展了莱州湾凹陷深洼带石油地质条件再分析与成藏规律攻关研究。创新提出了基于陡坡砂体型汇聚脊控制的浅层规模性岩性砂体“迂回式”成藏模式,为寻找深洼带浅层有利勘探目标指明了方向;形成了砂体整体解剖技术,实现了浅层多期大型连片复合型砂体的精细刻画,为新近系规模性油气成藏寻找到有效储集空间。2021年,在莱州湾凹陷深洼带新近系成功发现并高效评价了垦利10-2亿吨级岩性油田,不仅在渤海深洼带发现了首个亿吨级岩性油田,更为类似盆地的凹陷区浅层勘探开辟了新领域。     

渤海浅层油气成藏条件分析

迄今为止 ,在渤海浅层 (上第三系馆陶组—明化镇组及埋深小于 2 0 0 0 m的下第三系 )发现的油气地质储量已占到海域总储量的 94% ,所发现的油气田大多分布在凸起上 ,气田和油气田中的天然气以气层气略占优势 ,溶解气次之。渤海 2 2个凹 (洼 )陷中有 2 0个被证实为生烃凹 (洼 )陷 ,从而为油气藏的形成奠定了雄厚的物质基础 ;早期控凹 (洼 )断层和异常发育的晚期断层为油气向浅层运移提供了良好通道 ;上新世末发生的渤海运动形成了一批浅层构造圈闭 (如反转背斜与披覆背斜 ) ,为油气聚集提供了良好场所 ;良好的泥岩盖层特别是湖相泥岩盖层对油气保存起了重要作用 ;油气运聚动平衡也是油气藏形成的重要因素之一。海域与周围陆区烃源岩母质类型的差异 ,使得海域有一定数量的天然气生成 ,海域较高的沉积速率与郯庐断裂活动造成的高地温梯度和异常压力是生成凝析气和裂解气的主要原因。渤海浅层不但具有广阔的石油勘探前景 ,也具有相当的天然气勘探前景。     

渤海海域油气勘探历程与启示

渤海海域历经50余年油气勘探,综合其油气勘探领域突破、储量增长、作业经营模式等因素,将其勘探历程划分为5个阶段：以凸起潜山为主的早期探索阶段（1965—1979年）、以古近系为主的对外合作阶段（1980—1994年）、以新近系为主的自营带动合作阶段（1995—2005年）、多层系立体勘探阶段（2006—2015年）和精细勘探阶段（2016年至今）。以各个阶段重大勘探成果和里程碑式的勘探事件为依据,系统总结了浅层油气运聚理论、源-汇时空耦合控砂原理、叠合走滑断裂带油气成藏机理、“两高一优”深层天然气富集机理等理论认识。这些新理论认识的提出,进一步丰富和发展了油气勘探理论,有效指导了渤海油田油气勘探持续发现,具有很好的推广借鉴意义。     

渤海湾盆地垦利6-1亿吨级岩性油田成藏条件及勘探关键技

垦利6-1油田位于渤海海域南部的莱北低凸起,是一个新近系探明储量超过亿吨的整装、优质大型岩性油田。垦利6-1油田的重大突破打开了渤海海域浅层高产岩性油藏勘探的新局面。垦利6-1油田的关键成藏条件主要有3个方面：①莱北低凸起处于黄河口富烃凹陷的有利排烃方向,且其深层新生界底部不整合面之下发育两大隐伏汇聚脊,为浅层油气的规模成藏提供了优越的供烃条件;②在中新世晚期的湖盆萎缩期,河、湖沉积交互背景下形成的大型复合河道型岩性圈闭为油气的规模成藏提供了优越的储集条件;③连片复合河道砂体与区域湖侵泥岩形成的优质储-盖组合有利于油气在垂向上集中分布。独特的石油地质条件使得垦利6-1油田的新近系具有以"深层远源汇聚-断裂垂向输导-浅层枝蔓式运移"为特征的高效成藏模式。以新近系大型岩性圈闭精细刻画和大型岩性油藏高效集束评价为核心的勘探关键技术为垦利6-1亿吨级油田的高效评价提供了重要支撑。     

渤海新构造运动控制晚期油气成藏

渤海海域是我国近海最早进行油气钻井勘探的海域,并首先在浅层获得成功,但经历了漫长探索才认识到海域有良好的浅层油气成藏机制。目前浅层的油气储量占总储量的70%以上,这是由于海域新构造运动控制了晚期成藏,表现为:第四纪沉降中心与Nm晚期沉降中心不吻合,使得Q与N之间地层呈角度不整合;玄武岩喷发及岩浆活动频繁;沿渤南及郯庐断裂带天然地震震中有规律分布,晚期(15～2Ma)断裂极其发育,在Nm-Ng组地层内形成众多的背斜圈闭。新构造运动动力分析认为源于岩石圈下地壳深部地幔拱升及板块运动、纵长5000km的郯庐断裂活动所至,特别是郯庐断裂主体正通过海域,晚期活动产生一系列新的地质事件,使得海域既具有陆区的成藏规律,又有自身的独特一面──晚期成藏。综观海域油气前景,将成为我国东部石油稳产重要基地。     

渤海湾盆地新生界沉积洼陷类型及与油气富集的关系

渤海湾盆地发育数十个含油气凹陷,各凹陷往往发育多个新生界沉积厚度大、地层发育较完整的洼陷。沉积洼陷是凹陷中油气生成、运聚的基本单元,并控制了油气的平面分布;不同类型洼陷的沉降和沉积特征以及油气富集情况存在较大的差异。基于大量统计资料,对渤海湾盆地新生界的洼陷类型及与油气富集的关系开展了分析。渤海湾盆地新生界洼陷依据控洼断层的活动速率以及地层的沉积速率、埋藏史和剥蚀厚度,可划分为早期发育型、继承发育型和晚期发育型3大类,并可细分为早期Ⅰ型、早期Ⅱ型、继承Ⅰ型、继承Ⅱ型、晚期Ⅰ型和晚期Ⅱ型6种基本类型;不同类型洼陷的分布具有分区性,其主力烃源岩系及生烃期不同。采用模糊数学评价方法对渤海湾盆地主要含油气凹陷中的54个洼陷进行生烃能力评价,可将其划分为A类、B类、C类和D类4类生烃洼陷。沉积洼陷的发育类型与生烃类型整体上具有一定对应关系：A类和B类洼陷的生烃能力强,多为继承发育型和晚期发育型洼陷;C类和D类洼陷的生烃能力为中等-较差,以早期发育型洼陷居多。富油凹陷主要由继承发育和晚期发育的A类和B类生烃洼陷组成;而由早期发育型洼陷组成的凹陷,其含油气情况则较差。洼陷的发育类型与油气的运移距离及富集层系也具有一定相关性：继承发育和晚期发育的A类生烃洼陷的供烃动力强,油气运移距离较长,因此,继承发育型洼陷中油气多富集于中部层系,而在晚期发育型洼陷中油气在浅部层系较富集;早期发育型洼陷的供烃动力较弱,油气运移的距离较短且油气主要赋存于下部层系。