中国石油“十三五”油气勘探重大成果与“十四五”发展战略

“十三五”期间,中国石油天然气股份有限公司(简称中国石油)油气勘探工作在地质理论和技术创新、油气勘探突破发现和增储等方面取得众多成果。文章在梳理总结“十三五”期间油气勘探成果、理论技术进展的基础上,提出了“十四五”油气勘探发展思路与战略。“十三五”以来,中国石油坚持创新和资源战略,突出高效勘探,加大新区新领域风险勘探,加强重点盆地、重点领域集中勘探,强化基础研究、整体研究和领域目标研究;创新和完善了凹陷区砾岩成藏、浅水三角洲大面积岩性成藏、深层海相碳酸盐岩“三古”控藏、走滑断裂“断溶体”控藏、前陆冲断带深层成藏、页岩油“四要素”成藏富集、页岩气“三控”成藏富集、深层火山岩“三元”控藏等地质理论与认识;攻关形成了“双高”和“双复杂”三维地震采集处理解释、深层—超深层钻完井、深层测试、长水平井压裂技术等为代表的勘探(评价)技术。在四川、塔里木、准噶尔、鄂尔多斯、松辽、渤海湾等大盆地岩性—地层、海相碳酸盐岩、前陆冲断带、页岩油气、成熟探区、火山岩领域取得了34项重大勘探成果,油气储量实现历史性长期高位增长,为石油产量稳中上升、天然气产量快速增长奠定了资源基础。“十四五”期间,中国石油将科学谋划油气勘探的战略方向和战略重点,推动六大盆地和五大领域常规油气持续规模增储及非常规资源快速发展,加快落实油气规模增储大场面,积极准备战略接替区和重大接替领域,夯实高质量发展资源基础。     

论非常规油气与常规油气的区别和联系

随着世界油气工业勘探开发领域从常规油气向非常规油气延伸,非常规油气的勘探和研究日益受到重视。非常规油气与常规油气在基本概念、学科体系、地质研究、勘探方法、"甜点区"评价、技术攻关、开发方式与开采模式等8个方面有本质区别。非常规油气与常规油气地质学的理论基础,分别是连续型油气聚集理论和浮力圈闭成藏理论。非常规油气有两个关键标志:一是油气大面积连续分布,圈闭界限不明显,二是无自然工业稳定产量,达西渗流不明显;两个关键参数为:一是孔隙度小于10%,二是孔喉直径小于1μm或空气渗透率小于1m D。而常规油气,在上述标志和参数方面表现明显不同,孔隙度多介于10%~30%,渗透率多大于1m D。非常规油气评价重点是烃源岩特性、岩性、物性、脆性、含油气性与应力各向异性"六特性"及匹配关系,常规油气评价重点是生、储、盖、圈、运、保"六要素"及最佳匹配关系。非常规油气富集"甜点区"有8项评价标准,其中3项关键指标是TOC大于2%、孔隙度较高(致密油气10%,页岩油气3%)和微裂缝发育;常规油气核心评价成藏要素及其时空匹配,重点评价优质烃源灶、有利储集体、圈闭规模及有效的输导体系等。非常规油气与常规油气既有明显区别,又有密切联系。非常规油气与常规油气的相同点是,在同一含油气系统中,两者具有相同的烃源系统、相同的初次运移动力、相似的油气组成等。基于成因和分布上的本质联系,常规—非常规油气表现为"有序聚集",成因上关联、空间上共生,形成一套统一的油气聚集体系。遵循常规—非常规油气"有序聚集"规律,勘探开发过程中应将两类油气资源整体考虑、协同发展。     

全球油气勘探领域地质特征、重大发现及非常规石油地质

全球常规类大型、特大型油气田主要分布在特提斯域、被动陆缘、前陆冲断带和克拉通等盆地中。非常规类油气田主要分布于前渊斜坡、盆地(坳陷)中心、克拉通向斜区和冻土带等。21世纪以来全球油气勘探重大发现主要集中在被动陆缘深水区、碳酸盐岩、岩性-地层、前陆冲断带、成熟探区、新地区新盆地及非常规油气藏(场)等7大领域。这些重大发现涉及油气勘探中的常规与非常规2类油气资源。常规石油地质强调在单一明确圈闭中的油气运聚和成藏规律;非常规石油地质重点研究非常规资源、非常规储集层、非常规成藏与非常规技术等。非常规油气藏(场)在地质特征、分类方案、研究内容、评价方法和勘探阶段等方面与常规油气藏有明显不同,需要加强非常规石油地质研究,发展非常规石油地质理论。图8表7参63     

油气资源评价方法关键参数研究和资源分布特征——以中国石化探区“十三五”资源评价为例

在油气资源评价方法研究与优选的基础上,建立了针对中国石化探区“常规—非常规”以及“地质—经济—生态”2个一体化的“十三五”油气资源评价方法流程和技术体系。研究了油气资源评价关键参数,包括基于TSM盆地模拟技术构建了适用于我国不同类型盆地/地区烃源岩完整的生—排—滞留烃演化模式、产率模型;建立了基于典型刻度区解剖的资源评价关键参数获取方法和评价指标。通过对近50个盆地/地区全部含油气层系(震旦系—第四系)的系统评价,落实了中国石化矿权区常规油气、致密油气、页岩油气以及煤层气等7种不同类型油气的地质资源,明确了其油气资源的经济可采性和生态环境影响程度。通过资源分布特征研究,进一步明确了下一步勘探领域和方向,指出深层—超深层是常规油气的主攻方向,非常规尤其是页岩油气是未来我国油气增储上产的重要领域,海域探区也具备广阔的勘探前景。同时,资源评价结果为油公司“十四五”规划和勘探部署提供了重要依据。     

关于中国当前油气勘探的几个重要问题

中国油气供需缺口加大,勘探形势严峻。本文从当前油气勘探面临的形势出发,着重分析了全球油气勘探趋势、中国当前油气勘探面临挑战、非常规油气勘探的基本问题,以及当前油气勘探理论与关键问题。全球油气勘探领域不再受勘探程度的限制,逐渐呈现出向深水、深层、非常规、北极等新区、新领域转移的趋势。中国重点含油气盆地逐步进入较高油气勘探程度,勘探深度加大、目标更为隐蔽、储层物性更差,油气勘探开发工程技术难度逐渐加大。中国能源企业海外油气勘探开发战略面临区块获取困难、政治风险增加、勘探技术要求更高等多方面挑战。非常规油气地质理论与资源评价等核心技术需要加强研究,井筒和压裂等关键开发技术需要加强现场试验攻关。在新一代油气勘探地质理论指导下,重点解决地质条件下全过程的有机质烃类生-排-运-聚模型、构造改造盆地的油气资源潜力评价、低渗-致密储层的孔喉结构与油气渗流机理、中国大型岩性地层油气藏与连续型非常规油气的形成条件与勘探方向等9个关键问题。     

纳米油气与源储共生型油气聚集

在对比非常规油气与常规油气类型、地质特征及勘探技术的基础上,提出"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向。纳米油气是指用纳米技术研究和开采聚集在纳米级孔喉储集系统中的油气,纳米油气主要分布在烃源岩层及与其大面积紧密接触的近源致密储集层系中,涵盖了页岩油、页岩气、煤层气、致密砂岩油、致密砂岩气、致密灰岩油等,储集层孔喉直径一般为纳米级;油气水在纳米孔喉中渗流能力差,相态分异难,主要依靠超压驱动,油气被滞留吸附,在源储共生致密层系中大面积连续分布。中国含油气盆地发育源储共生型致密层系、碳酸盐岩缝洞层系、火山岩缝洞层系、变质岩裂缝层系等多种类型油气聚集层系,其中源储共生层系油气聚集位于盆地中心或斜坡部位,源内或近源层状大面积聚集,是资源分布的主体和未来发展重点领域。以鄂尔多斯盆地和四川盆地源储共生型油气聚集为典型实例,提出连续型油气"两线一区"(即源储共生层系油气聚集顶底界线、油气连续聚集边界线、"甜点"分布核心区)评价方法。图10表9参32     

塔里木盆地油气勘探历程与启示

塔里木盆地于1950年正式开启了油气勘探历史。根据勘探重点区域、勘探指导思想、地质认识、勘探对象、技术手段和勘探成果的发展变化,将70年来的勘探历程划分为4个阶段：1950—1983年,盆地边缘山前带“五上五下”艰难探索;1984—1996年,突破台盆区,“六上”塔里木,台盆区碎屑岩勘探取得规模发现;1997—2005年,坚持“四个并举”,强化技术攻关,库车山前勘探取得重大突破;2006年至今,锁定三大阵地战,库车前陆盐下冲断带和台盆区缝洞型碳酸盐岩两大超深层领域全面突破。塔里木盆地在中国最快、最早进入超深层勘探阶段,对其超深层油气富集规律认识和勘探经验进行了总结。受冷盆环境、有效烃源岩发育于盆地早期等因素的控制,超深层仍然可以大规模发育有效储集层,形成连片的大型油气富集带,是值得着重探索的重要领域。在塔里木盆地超深层勘探实践中,持续开展技术攻关和认识创新、先铺开部署三维地震再部署预探井、实行勘探开发一体化生产组织是快速取得规模勘探发现的成功经验。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组常规-非常规油气有序共生与全油气系统成藏模式

基于地质、地震及钻测井新资料,对准噶尔盆地玛湖凹陷下二叠统风城组全油气系统形成的基本条件、常规-非常规油藏有序共生特征以及成藏模式进行系统研究。结果表明,受风城组碱湖优质烃源岩热演化及其生排烃过程、多类型(砾岩、砂岩、白云岩、泥页岩)储集层特征的控制,形成了常规构造-岩性油藏及受源储结构控制的致密油和页岩油。平面上,自玛湖凹陷周缘斜坡区向凹陷区,呈现成熟常规油藏—中高成熟致密油—中高成熟页岩油的有序共生特征。基于风城组常规-非常规油藏有序共生特征,明确风城组油气具有大面积连续聚集的特点,存在源储一体、源储紧邻、源储分离3类成藏模式,3类成藏模式在源储结构、储集层岩性及其空间分布、烃类运移特征、油气类型等方面存在差异。明确了准噶尔盆地应加快统筹常规-非常规油气整体布控与一体化推进,实现全油气系统的整体突破。进一步丰富陆相含油气盆地油气富集地质理论,以期为其他富烃凹陷的勘探研究做类比参考。     

非常规油气概念、特征、潜力及技术——兼论非常规油气地质学

提出了石油地质学正向常规油气地质学与非常规油气地质学两大学科方向发展,常规油气地质学研究的核心是"圈闭是否成藏",重点评价"生、储、盖、运、圈、保"6要素匹配关系;非常规油气地质学研究的核心是"储集层是否含油",重点评价"岩性、物性、脆性、含油性、烃源岩特性、应力各向异性"6性及其匹配关系。建立了不同喉径下限油气运聚模式和理论公式、非常规油气开采"L"型生产曲线与产量理论预测模型,揭示了非常规油气形成机理与开采规律。重点阐述了非常规油气的内涵、特征、潜力与技术,提出了鉴别非常规油气的两个关键标志:①油气大面积连续分布,圈闭界限不明显;②无自然工业稳定产量,达西渗流不明显。全球非常规与常规油气资源比例大约8∶2,其中非常规石油资源与常规石油大致相当,非常规天然气资源约是常规天然气的8倍。中国非常规石油资源约240×108t,非常规天然气资源约100×1012m3。近期非常规油气增储上产的重点为致密油和致密气,要加大页岩气工业化试验区建设和页岩油探索力度,未来需要建立"非常规油气地质学、细粒沉积学、非常规储集层地质学、地球物理预测六性、水平井规模压裂、平台式工厂化开采、管理低成本与政策补贴、非常规人才培养"等非常规油气工业体系。     

准噶尔盆地复合含油气系统与复式聚集成藏

准噶尔盆地为新疆北部最大、最富集的含油气盆地,随着盆地勘探资料丰富,重新研究盆地油气形成与分布,明确大油气田富集层位和勘探方向,可为盆地整体勘探部署提供指导.应用地震、钻井、试油、油源对比等资料,通过油气藏解剖、有效烃源岩分布和生烃潜力的差异性再认识,将盆地石油地质演化与构造演化相结合,对盆地油气聚集成藏的复杂性进行系...     

全油气系统定量评价:方法原理与实际应用

人类对油气的勘探开发和利用已超过150年,油气勘探进展大致划分为油气苗找油气、圈闭找油气、油气系统理论找油气和非常规油气藏勘探4个阶段。非常规油气勘探是对常规油气勘探的重大突破,在经典油气地质理论认为不可能形成油气藏的禁区发现了大量连续分布的非常规油气藏。非常规油气藏虽然需要采取特殊措施才能获得有效产能,但具有广泛连续的分布特征且资源潜力巨大,与常规油气藏的最大差异在于其运聚成藏不受浮力主导和圈闭控制。当前,非常规油气勘探在实践中遇到了一系列重大挑战,包括非常规与常规油气藏的差异性表征困难、无统一分类方案、分布边界不清、无量化判别标准、关联性不明、尚未建立起联合成因模式等。全油气系统概念的提出为复杂地质条件下常规和非常规油气资源的勘探开发提供了全新思路和新的理论指导,其研究内容涉及油气成藏全要素、形成演化全过程、资源分布全系列、预测评价全方位。基于全油气系统的学术思想,在国家重点基础研究发展计划("973"计划)等项目课题的资助下,以油气门限控藏研究为切入点,重点剖析了中国6个代表性盆地(塔里木盆地、准噶尔盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地和松辽盆地)12 237口探井中80 762个常规和非常规油气藏的钻探结果,并与北美地区已发现的常规和非常规油气藏进行对比,结合全球1 186个盆地已探明的52 926个油气藏的差异性统计分析,在全油气系统定量评价研究中取得了4方面成果:1发现全油气系统内普遍存在3类10种油气门限,揭示其成因机制和控油气特征,提出了研究方法和判别标准;2建立了油气运聚门限联合控油气资源形成分布模式,提出了有效资源量预测评价新方法;3建立了动力场控油气藏分布模式,提出了有利成藏领域和成藏区带预测评价新技术;4建立了分布门限组合控藏模式,研发了有利成藏区带和钻探目标优选新技术。全油气系统定量评价方法在常规和非常规油气藏成因分类、剩余资源预测、全球天然气水合物资源潜力评价等方面的应用成效展示了未来全油气系统研究的发展方向。     

中国石化“十四五”主要勘探进展与发展战略

在系统梳理中国石油化工股份有限公司（简称中国石化）“十四五”以来高质量勘探举措、理论技术进展及油气勘探成果的基础上,提出了油气勘探发展战略。“十四五”以来,中国石化坚定资源发展信心,大力推动高质量勘探实践,在塔里木、四川、渤海湾、准噶尔、鄂尔多斯等盆地的深层碳酸盐岩、陆相页岩油、深层页岩气、中西部碎屑岩、成熟探区隐蔽油气藏、深层煤层气等领域取得了主要勘探成果,为石油稳增长、天然气快上产夯实了储量基础。同时,发展完善了超深走滑断控缝洞型油气成藏理论、创新形成了页岩油成储成烃富集理论、深化了海相页岩气“二元富集”与致密碎屑岩油气差异富集机理认识等;攻关形成了复杂地质结构与储层结构条件下的以地震勘探、深层—超深层钻完井、超深层测录试井、水平井压裂技术等为代表的关键技术与工程工艺技术。展望未来,中国石化探区具备石油稳定发展、天然气快速发展的资源基础,勘探工作聚焦保拓矿权、勘探突破、规模增储三大核心责任,以深地工程、页岩油气示范工程、致密碎屑岩效益攻坚、常非统筹为统领,加快推进战略突破发现,落实规模增储阵地,进一步夯实上游可持续发展资源基础。     

盆地深部地质作用与深层资源——科学问题与攻关方向

向地球深部进军是我国重要的资源战略，同时也是地质学科发展的重要方向。随着油气勘探认识和技术的不断进步，全球范围内深层—超深层已成为油气勘探开发的重点领域，更是中国常规油气勘探的主战场之一。我国许多含油气盆地中都发现了与深部地质作用相关的H₂、He、CO₂、地热等共伴生资源的规模聚集。因而，探究深部地质作用及其对深层资源的影响具有重要的意义。分析梳理了盆地深部地质作用对深层烃源岩生烃与演化、储层发育与保存、油气运移与聚集及油气共伴生资源富集的控制作用，总结了研究进展和面临的科学问题，提出了进一步科技攻关的方向。盆地深部地质作用与深层资源形成分布面临的主要科学问题有:深部地质作用下有机质成烃化学动力学与多元生烃潜力；深部高温高压超临界体系流体—岩石—烃类相互作用机理及超深层储层的有效性；深部油气系统中烃类相态转化、运聚成藏及保存机制；深部特殊地质环境下油气共伴生资源的形成与富集。深入开展深部地质作用与深层油气资源研究，需要从沉积盆地深部构造演化入手，围绕深部地质过程与资源效应这一核心科学问题，选择深部流体活跃的典型盆地为解剖对象，揭示深部层系物理化学作用机理，阐明不同深部地质过程对不同类型资源（油气、H₂、CO₂、He、地热及干热岩）形成与聚集的控制机制，探索深部资源新领域。未来的主要攻关方向包括:深部地质动力学背景与地质作用机制；深层生烃动力学与生烃量估算；深层储层发育与保持机理；深层油气运移与聚集机理；深层共伴生资源差异性富集机理。通过攻关，丰富完善盆地深部地质作用影响下油气富集理论与评价方法，也为深部其他战略性共伴生资源的评价与勘探提供科学依据。      

准噶尔盆地二叠系全油气系统与源内天然气勘探新领域

为进一步拓展准噶尔盆地油气勘探领域,丰富和发展石油地质基础理论及认识,以近年来勘探实践为基础,总结现阶段油气勘探特点与发展趋势,分析了二叠系全油气系统及源内深层非常规天然气大规模成藏条件。结果表明,中—下油气成藏组合已成为勘探主体,深层具备油气聚集条件,烃源岩控制油气分布,形成了常规和非常规油气藏有序共存的分布模式。二叠系优质烃源岩持续供烃,是全油气系统形成的前提,并发育源内和源外2套油气成藏子系统,二叠系发育不同类型的源内储集层,具有大规模天然气,特别是非常规天然气的勘探潜力。这不仅拓宽了准噶尔盆地油气勘探领域,支撑从大油田建成大油气田,也对进一步完善全油气系统理论具有重要意义,深层源内非常规油气是未来富烃凹陷勘探的重要领域。     

常规与非常规油气聚集类型、特征、机理及展望——以中国致密油和致密气为例

油气勘探开发领域从常规油气向非常规油气跨越,是石油工业发展的必然趋势,二者在油气类型、地质特征及聚集机理等方面明显不同。常规油气研究的灵魂是成藏,目标是回答圈闭是否有油气;非常规油气研究的灵魂是储层,目标是回答储集有多少油气。非常规油气主要表现在连续分布、无自然工业产量。目前,常规油气面临非常规的问题,非常规需要发展成新的"常规"。伴随技术的进步,非常规可向常规转化。常规油气聚集包括构造油气藏、岩性-地层油气藏,油气以孤立的单体式或较大范围的集群式展布,圈闭界限明显,储集体发育毫米级—微米级孔喉系统,浮力成藏。非常规油气聚集包括致密砂岩油和气、致密碳酸盐岩油和气、页岩油和气等,一般源储共生,大面积连续或准连续分布于盆地斜坡或中心,圈闭界限不明显,页岩系统储集体广泛发育纳米级孔喉,浮力作用受限,油气以原位滞留或短距离运移为主。以中国重点盆地致密油和致密气为例,系统分析了其地质特征与勘探潜力。非常规油气储集空间主体为纳米级孔喉系统,局部发育微米—毫米级孔隙,其中页岩气储层孔径为5～200nm,致密灰岩油储层孔径为40～500nm,致密砂岩油储层孔径为50～900nm,致密砂岩气储层孔径为40～700nm。针对全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"的概念,指出"纳米油气"是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代将随之到来。     

深层油气地质理论研究进展与主要发展方向

含油气盆地深层系指埋深超过4 500 m的地层领域。截至2010年,全球已发现200个埋深超过4 500 m的含油气盆地,发现了1 477个深层油气藏。塔里木盆地在深层和超深层发现的石油天然气储量所占比率已从2000年的66 % 上升到2013年的92 % ,勘探前景广阔。近20年来,在含油气盆地深层构造与地质环境、深层碎屑岩有效储层和碳酸盐岩有效储层、深层油气来源与评价方法、深层油气成藏与分布规律、深部油气相态特征与油气藏保存6个方面的研究取得了重要进展。目前深层油气勘探面临系列挑战,突破当前困局需要开展7个方面的研究,包括:提高深层资料品质、增加深层信息探测手段和数据处理技术、强化构造过程与温压场演化历史研究、开展储油气层演化动力学过程研究、加强油气地球化学与油气资源评价研究、揭示高温高压和低孔低渗等非常规条件下油气藏成因机制研究、建立深层油气地质学与深层油气勘探新理论并研发配套新技术。     

中国海相深层油气富集机理与勘探开发：研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题

海相深层油气是国际上普遍关注的重大领域。经过长期的勘探实践,尽管中国的石油公司在四川和塔里木盆地海相深层-超深层碳酸盐岩油气勘探中取得了重大突破,在四川盆地及周缘海相深层页岩气勘探上也取得了重要进展,但仍然存在许多科学与技术问题需要继续攻关解决。文中对中国海相深层油气富集机理与勘探开发研究现状、关键技术瓶颈与基础科学问题进行了系统分析,提出应该从国家资源战略需求出发,立足于上扬子、塔里木和华北三大克拉通盆地原型-改造作用分析进行相关研究：1）针对海相深层碳酸盐岩油气和深层页岩气富集与流动机理、深层复杂构造成像与多类型储层预测原理、高温高压深层钻完井工程与控制原理等关键科学问题,开展多学科交叉融合和技术集成研究;2）在油气成藏与流动开采机理研究方面,加强成盆-成岩-成储-成烃-成藏的全要素和从地质-人文时间尺度的全过程动态分析,构建海相深层常规-非常规油气有序成藏模式和烃类流动模式,为油气资源潜力评价和有利区带预测奠定基础;3）针对海相深层油气勘探所面临的低信噪比、低分辨率、低成像精度及低保真度等主要地球物理问题,应该从深层复杂构造成像与复杂储集层预测两个方面,加强宽频地震采集、复杂储集层岩石物理建模、高精度叠前保幅成像、复杂储集层综合评价等技术的攻关;4）针对海相深层层系多、非均质性强和高温高压等特点,重点解决与超深井提速和井筒完整性等相关的突出工程技术问题。     

《特种油气藏》重点征稿方向

正1地质勘探非常规陆上油气勘探理论与成熟探区精细勘探评价;岩性地层油气藏、火山岩油气藏、潜山油气藏勘探与评价。复杂碳酸盐岩储层预测技术、深层油气地质理论与勘探、含盐盆地油气成藏与勘探、大中型天然气田勘探。海上超深层大型油气田勘探、超深层油气藏识别描述与勘探评价、复杂岩性储层评价、高过成熟烃源岩成藏潜力评价。致密油气、页岩气、煤层气、可燃冰(天然气水合物)地质理论与勘探技术。     

《特种油气藏》重点征稿方向

正1地质勘探非常规陆上油气勘探理论与成熟探区精细勘探评价;岩性地层油气藏、火山岩油气藏、潜山油气藏勘探与评价。复杂碳酸盐岩储层预测技术、深层油气地质理论与勘探、含盐盆地油气成藏与勘探、大中型天然气田勘探。海上超深层大型油气田勘探、超深层油气藏识别描述与勘探评价、复杂岩性储层评价、高过成熟烃源岩成藏潜力评价。致密油气、页岩气、煤层气、可燃冰(天然气水合物)地质理论与勘探技术。     

《特种油气藏》重点征稿方向

正1 地质勘探非常规陆上油气勘探理论与成熟探区精细勘探评价;岩性地层油气藏、火山岩油气藏、潜山油气藏勘探与评价。复杂碳酸盐岩储层预测技术、深层油气地质理论与勘探、含盐盆地油气成藏与勘探、大中型天然气田勘探。海上超深层大型油气田勘探、超深层油气藏识别描述与勘探评价、复杂岩性储层评价、高过成熟烃源岩成藏潜力评价。致密油气、页岩气、煤层气、可燃冰(天然气水合物)地质理论与勘探技术。