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  中国石油勘探  2019, Vol. 24 Issue (1): 46-59  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2019.01.006
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引用本文 

蔚远江, 杨涛, 郭彬程, 许小溪, 詹路锋, 杨超. 前陆冲断带油气资源潜力、勘探领域分析与有利区带优选[J]. 中国石油勘探, 2019, 24(1): 46-59. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2019.01.006.
Yu Yuanjiang, Yang Tao, Guo Bincheng, Xu Xiaoxi, Zhan Lufeng, Yang Chao. Oil and gas resources potentials, exploration fields and favorable zones in foreland thrust belts[J]. China Petroleum Exploration, 2019, 24(1): 46-59. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2019.01.006.

基金项目

国家科技重大专项“致密油甜点预测方法与甜点区评价”(2016ZX05046-002);中国工程院咨询研究项目“中国大型油气田勘探的有利领域和方向研究”(2017-XY-14);中国石油天然气股份有限公司科技项目“股份公司油气勘探重点领域评价优选”(kt2017-09-05)

第一作者简介

蔚远江(1965-), 男, 四川合川人, 博士, 2002年毕业于中国地质大学(北京), 高级工程师, 现主要从事(非)常规油气地质与勘探评价、沉积学与盆地分析、勘探规划与部署研究工作。地址:北京市海淀区学院路20号910信箱资源规划所, 邮政编码:100083。E-mail:yuyuj@petrochina.com.cn

文章历史

收稿日期:2018-06-25
修改日期:2018-10-15
前陆冲断带油气资源潜力、勘探领域分析与有利区带优选
蔚远江1, 杨涛1, 郭彬程1, 许小溪2, 詹路锋1, 杨超2     
1. 中国石油勘探开发研究院;
2. 长江大学资源与环境学院
摘要: "十二五"以来前陆冲断带勘探取得了一些重大成果,推动了前陆盆地大油气区勘探进程,进一步夯实了西气东输的资源基础。近期勘探进展趋于缓慢,既显示出较大增储潜力,也面临较大挑战共存的局面,未来总体勘探前景仍然较大。通过文献调研、勘探和研究进展跟踪,基于第四次油气资源评价结果和近期勘探认识,剖析了塔里木库车、柴西南、川西北、准南缘、塔西南前陆冲断带等近期勘探重点领域和潜力区带的成藏地质条件。结合烃源岩、储层、盖层、成藏要素匹配、圈闭、保存六大成藏条件分析,从勘探层系、有利面积、资源储量规模、构造+圈闭类型与目标储备、有利因素、地质风险六方面开展区带综合评价和有利勘探区带优选,按3个层次优选出前陆冲断带勘探增储的7个现实区带、6个接替区带、9个准备区带,预计未来5年可新增天然气地质储量6500×108m3、石油地质储量3.5×108t。分析了前陆冲断带地质研究上存在的复杂构造三维精细模型构建、有利相带和优质储层预测、油气成藏差异性与要素匹配性、构造圈闭有效性评价四大关键地质问题,勘探技术上面临的复杂构造精准成像、低信噪比、(剩余)静校正、安全高效钻井四大配套技术挑战。以库车前陆北部构造带、塔西南前陆冲断带、川西北前陆冲断带为例,针对前陆冲断带不同类型领域、重点区带勘探面临的关键问题,提出了相应的勘探研究对策和部署建议。
关键词: 前陆冲断带    勘探现状    油气资源潜力    勘探领域    成藏条件    综合评价    有利区带    
Oil and gas resources potentials, exploration fields and favorable zones in foreland thrust belts
Yu Yuanjiang1 , Yang Tao1 , Guo Bincheng1 , Xu Xiaoxi2 , Zhan Lufeng1 , Yang Chao2     
1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development;
2. College of Resources and Environment, Yangtze University
Abstract: Significant achievements have been made in exploring foreland thrust belts, which promoted the exploration process of large oil and gas provinces in foreland basins since the 12th Five-Year Plan and further consolidated the resource base of the West-East Gas Pipeline. However, the recent exploration progress has become slow. On the one hand, it brought a large potential for increasing reserves, and on the other hand, there are many challenges. There is a good prospect of exploration in this area. Based on references, follow-up of exploration and research progress, the results of the fourth oil and gas resources evaluation and the latest understanding of exploration, the important exploration fields and potential accumulation conditions have been investigated in the foreland thrust belts in Kuqa of the Tarim Basin, the southwestern Qaidam Basin, the northwestern Sichuan Basin, the southern margin of Junggar Basin, and the southwestern Tarim Basin. Source rocks, reservoirs, caprocks, accumulation factors, traps and preservation conditions have been analyzed, potential favorable zone evaluation and optimization has been finished based on exploration targets, favorable areas, resource scales, structures and trap types, expected reserves, favorable factors and geological risks, and finally 7 implementable zones, 6 alternate zones and 9 preparatory zones are proposed, which will provide natural gas geological reserves of 6500×108m3 and oil geological reserves of 3.5×108t in 5 years. Four key geological problems have been analyzed, involving building complex 3D models, predicting favorable belts and good reservoirs, hydrocarbon accumulation difference and factors configuration, and effective evaluation to structural traps, as well as supporting technologies such as precise imaging of complex structures, low SNR, (residual) static correction, safe and efficient drilling. Taking the northern tectonic belt in Kuqa foreland, the foreland thrust belt in southwestern Tarim, and the foreland thrust belt in northwestern Sichuan Basin as examples, exploration strategies and deployment recommendations are proposed.
Key words: foreland thrust belt    exploration status    oil and gas resources potential    exploration field    accumulation conditions    comprehensive evaluation    favorable zone    
0 引言

前陆冲断带(Foreland thrust/fold-thrust belt)处于造山带与盆地之间的盆—山结合过渡部位,是造山带向盆地方向大规模掩冲推覆、盆地所在块体向造山带之下俯冲碰撞所形成的冲断系统。该带地处前陆盆地活动翼,是丰富油气资源聚集的主要场所。勘探实践和研究也表明,前陆冲断带具有丰富的油气聚集[1-2],在盆地分析和油气勘探中占有重要地位。

“十一五”至“十二五”期间,前陆冲断带的勘探取得了一些重大成果[3-8]。但由于前陆冲断带地面、地下地质条件普遍较为复杂,“十三五”勘探进展趋于缓慢,场面显得有点“冷清”。但中国石油天然气股份有限公司(以下简称中国石油)针对前陆冲断带的探索并未停步,保持着持续研究和勘探投入不间断。本文通过文献调研、勘探和研究成果跟踪,基于前陆冲断带勘探现状与最新进展、第四次油气资源评价结果和勘探研究认识,剖析前陆冲断带近期勘探重点领域,优选有利勘探区带,针对区带勘探面临的问题与挑战,提出今后研究勘探对策与部署建议。

1 前陆冲断带勘探现状与资源潜力 1.1 前陆冲断带油气勘探现状与地位

中国中西部发育有16个前陆冲断带,大多分布于中国石油的中西部矿权区[9],包括南天山山前的塔里木库车、塔西南、塔东南、喀什凹陷北缘,准噶尔盆地准西北缘、准南缘,柴达木盆地柴北缘、柴西南缘,四川盆地川西北龙门山前、川北米仓山—大巴山前、川西南缘、川东缘,鄂尔多斯盆地鄂西缘,吐哈盆地台北凹陷北缘,祁连山北缘的酒泉盆地西缘冲断带等(图 1),仅在准西北缘前陆车排子凸起西缘和乌—夏构造带北缘、川西北前陆中部地区分布有中国石油化工股份有限公司(以下简称中国石化)矿权区。这些前陆冲断带大致包括周缘前陆、弧后前陆、陆内前陆(又称类前陆、再生前陆)、破裂前陆(又称分裂前陆、分割前陆)四大类型[10],多期发育、以陆相层系为主,大地构造背景有利,构造圈闭发育,是中国陆上主要的油气资源勘探区之一。

图 1 中国中西部主要前陆冲断带分布示意图 Fig. 1 Schematic distribution of major foreland thrust belts in central and western China

前陆冲断带勘探始于新中国成立前后,西部前陆区先后发现了独山子油田(1937年)、老君庙油田(1939年)、克拉玛依油田(1955年)、冷湖油田(1958年)、依奇克里克油田(1958年)等,为建国初期的经济发展作出了卓越贡献。当时尚无前陆冲断带的明确概念和领域划分。到20世纪90年代初,前陆盆地理论引入中国,逐步研究、勘探和确立了中国“特色”前陆冲断带。1993—1998年发现克拉2气田之后,库车山前冲断带的突破推动中国前陆冲断带开始进入了全面勘探和深入研究阶段[3]

“十五”以来,中国石油对前陆冲断带坚持探索和投入工作量,勘探逐步推进。“十五”至“十一五”期间,库车前陆秋里塔格背斜带、准南缘前陆等相继获得突破,陆续发现和探明了克拉2气田、迪那2气田、大北气田、青西油田、玛河气田等大型油气田。“十二五”以来,继续推动10个前陆冲断带油气勘探,取得了一批重要成果[3-8]:塔里木库车前陆深层天然气勘探形成超1×1012m3大气区,克拉苏富油气构造带储量规模不断扩大;柴西南缘前陆勘探形成石油1×108t级场面、落实天然气1000×108m3储量规模,奠定了柴达木高原千万吨级油田建设的资源基础;准西北缘前陆石炭系—侏罗系多层系复合含油、三叠系含油连片,不断拓展形成百里大油区;川西北前陆持续勘探,二叠系、泥盆系多层组获高产气流,北部具有多层系立体勘探潜力。准南缘、塔西南、鄂西缘前陆勘探见到新发现、新苗头,但情况复杂、拓展不易,仍需探索。

截至2017年底,中国石油前陆盆地矿权区面积为21×104km2,共获工业油气流井2145口,探明油气田(藏)82个,累计探明石油地质储量19.37×108t、天然气地质储量1.48×1012m3

区域分布上,前陆盆地目前共探明油田(藏)50个,主要分布在准西北缘前陆(9个)和柴西南缘前陆(8个),其储量占前陆盆地探明石油总储量的80.96%;共探明气田(藏)32个,主要分布在库车前陆(5个)和川西北前陆(11个),其储量占前陆盆地探明天然气总储量的80.09%。

层位分布上,探明石油地质储量主要分布在三叠系、二叠系、古近系和新近系(总计16.17×108t),其他层位探明储量合计3.20×108t;探明天然气地质储量主要分布在白垩系、古近系和新近系(总计1.28×1012m3),其他层位探明储量合计2000×108m3

油气藏规模上,按照储量公报数据和国标1988年GBn 269—88、GBn 270—88的储量规模分类标准[11]统计,探明单个油藏/田储量规模大于1×108t的大型油田2个(准西北缘前陆克拉玛依油田、百口泉油田),占前陆盆地发现油藏/田总数的4.0%;中型油藏/田24个,占前陆盆地发现油藏/田总数的48.0%,主要分布在柴西南缘和准西北缘前陆区;小型油藏/田24个,占前陆盆地发现油藏/田总数的48.0%,主要分布在柴西南缘和柴北缘前陆区。探明单个气藏/田储量规模大于300×108m3的大型气田6个(库车前陆克拉苏气田、克拉2气田、迪那2气田、大北气田,塔西南前陆阿克莫木气田,柴西南缘前陆东坪气田),占前陆盆地发现气藏/田总数的12.50%;发现吐孜洛克、克拉玛依等中型气藏/田14个,占前陆盆地发现气藏/田总数的43.75%,主要分布在准西北缘、川西北前陆区;探明小拐、胜利井等小型气田12个。

时间阶段上,由“十五”“十一五”到“十二五”,前陆冲断带天然气探明地质储量占中国天然气探明总储量的比例由7%、8%上升到22%(图 2)。“十二五”期间探明天然气地质储量为5485×108m3,同比增长14%。可见,前陆冲断带是天然气突破发现、增储上产的重要领域和补充。

图 2 “十五”至“十二五”前陆冲断带天然气探明储量分布及占比变化 Fig. 2 Distribution and percentage of proven natural gas reserves in foreland thrust belts from the 10th Five-Year Plan to the 12th Five-Year Plan

储量占比上,前陆冲断带天然气累计探明地质储量占中国石油探明天然气总储量的比例为35.2%,发现大型气田数量占中国石油大型气田总数的比例为33.3%,均达到三成多,显示出前陆冲断带勘探在天然气增储上产和加快发展中的重要地位与作用。

综上所述,“十二五”以来库车、柴西南缘、川西北前陆等的重要成果,推动了前陆盆地大油气区勘探进程,进一步夯实了西气东输资源基础,既显示出较大增储潜力,也面临较大挑战。尽管准南缘、塔西南前陆等出现复杂情况,但总体勘探前景仍然较大。

1.2 前陆冲断带油气资源现状与潜力

从剩余油气资源看,根据第四次资源评价结果,截至2017年底,前陆冲断带石油剩余资源量为32.14×108t,天然气剩余资源量为5.71×1012m3。中国石油矿权区岩性地层(碎屑岩)、海相碳酸盐岩、前陆冲断带、复杂构造(碎屑岩)、火山岩、潜山六大领域中,前陆冲断带石油剩余资源量占14.19%,天然气剩余资源量占22.51%,均位列第二,且天然气剩余资源量占比高达两成多。

从油气探明率看,至2017年底,前陆冲断带石油探明率中等(36.70%);天然气探明率较低(21.60%),在岩性地层(碎屑岩)、海相碳酸盐岩、前陆冲断带、复杂构造(碎屑岩)、火山岩、潜山六大领域中均位列第二,未来仍有巨大的油气勘探增储潜力。

从保有储量看,到2017年底,前陆冲断带累计控制石油、天然气地质储量占中国石油控制石油、天然气总储量的比例分别为10.65%、12.48%;累计预测石油、天然气地质储量占中国石油预测石油、天然气总储量的比例分别为13.43%、28.34%。石油、天然气控制地质储量占比一成,石油、天然气预测地质储量占比达一成多至近三成。可见前陆冲断带油气累计控制储量、预测储量占比较高、未来升级潜力较大,在增储领域中地位较重要。

综合上述,前陆冲断带剩余油气资源总体较为丰富,在油气勘探发现中地位重要,未来勘探潜力较大,是加快天然气勘探增储的重点领域之一。

2 前陆冲断带近期勘探领域及重点区带分析

“十二五”以来,中国石油在塔里木库车、柴西南缘、川西北、准西北缘前陆冲断带勘探取得重大突破,形成了超深层高效成藏理论认识、山地超深层复杂构造地震勘探技术、高温高压复杂地层超深井钻井技术等地质认识创新和勘探技术发展[3-8, 12-14]。为继续实现前陆冲断带的大发现,推动中国石油勘探业务不断发展,基于近期勘探成果、理论技术进展和应用、规模成藏和勘探潜力认识,开展了前陆冲断带勘探领域的评价和重点区带的分析。

2.1 塔里木库车前陆冲断带勘探持续获得突破,是近期增储上产的现实领域

库车前陆勘探面积为2.8×104km2,累计探明天然气地质储量1.03×1012m3、石油地质储量2495×104t,累计控制+预测天然气地质储量5706×108m3、石油地质储量3771×104t,2×1012m3天然气储量规模逐渐形成。根据近期勘探实践和研究成果[7-8, 14],形成如下勘探认识。

2.1.1 库车陆相含油气系统是塔里木盆地油气最富集的勘探领域

库车前陆区内发育三叠系、侏罗系两套煤系烃源岩,厚度大、分布广、有机质丰度高,现今成熟度普遍较高,以生气为主,生烃强度大(>200×108m3/km2),高效气源灶为大气田形成提供了物质基础[15-16]

库车前陆区表现为早期生油、晚期生气强充注的两期成藏序列,油气相态呈环状分布,内气外油;压力系统表现为源内高压、源外常压。古近系盐下、新近系盐下、侏罗系煤下多套优质组合是大气田勘探的主力层系,储层为宽缓湖盆沉积、物源充足,大型河流三角洲前缘砂体发育、纵向叠置、横向连片,后期快速深埋使得储层在7000m埋深仍有良好物性条件。例如克拉苏白垩系巴什基奇克组砂体、北部构造带侏罗系阿合组砂体均呈纵向叠置、横向连片,厚度分别为200~400m、250~300m,砂地比分别超过90%和80%。

2.1.2 三大油气运聚体系形成三大主要勘探领域及重点区带

库车前陆盐下发育巨型冲断楔,形成多排叠置发育的大型构造圈闭;盐层提供良好盖层和封闭条件,控制高丰度大气藏形成和保存。良好的成藏组合,从北向南,由源间→源上→远源运聚体系,形成了三大主要勘探领域,即库车北部构造带侏罗系—三叠系“三明治式”油气源间运聚领域(巴什、迪北、吐格尔明构造带)、库车盐下超深白垩系砂岩油气源上运聚领域(克拉苏、东秋里塔格构造带)、库车南缘前中生代古隆起控制下的油气远源运聚领域(西秋里塔格构造带、塔北西部、乌什凹陷)。库车中段—东段发育侏罗系煤下构造,深层尚有一批构造圈闭,具有较好勘探前景。

库车前陆冲断带主要有3个重点区带:

(1) 克拉苏—东秋里塔格构造带,其勘探面积为7500km2,第四次资源评价天然气资源量为3.5×1012m3,石油资源量为1.11×108t。至2017年底,已累计探明天然气1.11×1012m3、石油地质储量1544×104t,累计控制+预测天然气地质储量7008×108m3、石油地质储量250×104t,具有较好的储量升级潜力,是下一步规模增储的现实区带。

该区构造样式为古近系盐下大型楔形冲断体,成藏模式为古近系盐下背斜、断背斜控藏。克深区带及东、西两侧均发现1000亿立方米级凝析气藏,形成克深2西、克深5、克深6、克深8、克深9、大北301、博孜、阿瓦特、迪西9个1000×108m3储量区,成藏条件有利。目前储备Ⅰ、Ⅱ类圈闭32个,面积为731km2,天然气资源量为9715×108m3,石油资源量为4165×104t。通过综合研究,锁定了阿瓦特区块、大北—阿瓦特过渡带、博孜—大北南部区块、西秋里塔格—东秋里塔格转换带、克深南部区块五大目标区作为下一步勘探持续发现的重点。

(2) 北部构造带,其勘探面积为5150km2,由西向东分为巴什段、迪北段和吐格尔明段3段构造。已发现油气藏(田)4个(依矿、迪北、吐孜、吐东2),钻探井25口,有18口井钻遇阿合组。勘探主要立足侏罗系克孜勒努尔组、阳霞组、阿合组3套层系,是库车1×1012m3天然气勘探接替的重点区带。

研究表明,吐格尔明构造东西两厢和南北两翼的构造平缓区、断鼻构造区、地层超覆区有利于油气聚集成藏,阿合组、阳霞组主要形成背斜、断鼻构造圈闭,克孜勒努尔组、阳霞组形成了围绕古隆起的岩性圈闭,白垩系、三叠系形成了围绕古隆起的地层超覆圈闭。迪北斜坡带侏罗系阿合组为源储共生的“三明治”结构、致密砂岩气藏在平缓区富集,迪北—吐孜地区多口井已获高产,并发现多个有利目标。目前储备圈闭19个,总面积为416km2,其中Ⅰ、Ⅱ类圈闭15个,估算天然气资源量为5290×108m3,石油资源量为1.05×108t,突破潜力较大。

(3) 库车南斜坡,其突出碎屑岩石油、凝析油气勘探,基本落实(0.5~1)×108t优质石油资源。下一步立足中—新生界5条尖灭线,强化岩性地层圈闭整体研究和目标的精细落实。

2.1.3 从构造变形规律看,库车前陆滑脱层下鳞片体构造和盐下古构造为勘探新领域

库车前陆冲断带整体表现为由古近系膏盐岩拆离层控制的分层变形结构,在晚新生代强烈挤压构造作用下,南天山山前向塔北隆起方向依次发育冲断褶皱带,呈现明显的南北分带特征[17-18]

2.1.3.1 克深—大北构造带深层鳞片体冲断构造

通过地震精细解释、三维构造建模及物理模拟实验分析发现,库车前陆冲断带滑脱层下冲断构造各个断层控制的逆冲岩片在垂向上相互叠置、侧向上交叉对接、走向上错落有致,三维立体空间内由多个次级弧形体组成鳞片状分布[19](图 3),这为地震、钻井勘探部署以及圈闭落实提供了新思路。受底部滑脱层控制形成的深部冲断构造往往是由多个次一级的褶皱及其控制的构造圈闭组成,这些次一级的鳞片体构造可能具有独立的圈闭和油气水系统,每个鳞片体都将是油气勘探的潜力目标区。

图 3 库车前陆克拉苏—克深构造带深层鳞片体结构图[19] Fig. 3 Deep scaly structure of the Kelasu-Keshen deep structural belt in Kuqa [19]
2.1.3.2 西秋里塔格盐下古构造及其晚期改造构造

库车前陆西秋里塔格—却勒塔格冲断带整体结构表现为由古近系库姆格列木组盐岩滑脱层控制的三构造层剖面结构,即盐上浅层冲断褶皱构造、盐内盐流动聚集构造和盐下复杂构造;平面上分东、中、西三段,构造特征各不相同[20]

从构造地质的角度上看,西秋里塔格—却勒塔格地区存在多套勘探目标层位,包括深层的下白垩统、盐内夹层和浅层古近系苏维依组;其中,目标区段包括西秋里塔格构造带东段卷入下白垩统的薄皮叠瓦逆冲结构、却勒塔格构造带深层古构造及其晚期改造构造。

2.2 柴达木盆地前陆冲断带勘探屡获重要进展,柴西南缘是近期增储上产的主攻领域

柴西南前陆冲断带近年勘探形成了石油1×108t级场面,落实了天然气1000×108m3储量规模,2017年底累计探明石油地质储量6.31×108t、天然气地质储量839.58×108m3,累计控制+预测石油地质储量5.01×108t、天然气地质储量2202.81×108m3,为建设成中国高原唯一的千万吨级油田奠定了良好的资源基础。柴北缘前陆冲断带圈闭发育,也展示出一定的勘探前景。根据近期勘探实践和研究成果[5-8, 21],形成如下重点区带的勘探认识。

2.2.1 柴西南缘英雄岭构造带

英雄岭构造带勘探面积为2500km2,总体具有高压、高产复式聚集特征,具备多类型、多层系复合成藏的有利条件:

一是位于富油生烃凹陷之内,油源条件优越,构造背景有利。该区呈现“浅层滑脱褶皱,深层叠瓦冲断”的双层构造样式,圈闭面积大、类型多样。受滑脱断层和基底断层控制,发育南区(英西—英中—英东)、中区(干柴沟)、北区(咸水泉—油泉子—开特米里克—油墩子)3排构造。

二是发育碳酸盐岩和碎屑岩两类优质储层,大面积分布的双孔介质灰云岩油藏初期单井产量高,含油层系多,效益好。其中狮205井初期日产油705t、气15×104m3,14个月累计产油8.7×104t、气1445×104m3;狮210井于2017年7月测试,20天累计产油1.2×104m3

三是油藏具有“两晚三多”(构造定型晚、油气成藏晚和圈闭类型多、储层类型多、含油层系多)、整体含油(油藏叠合连片,油层分布广泛)的特点,滑脱断层输导、源上中浅层成藏为主,有利于下一步预探扩展,寻找规模整装储量。

四是英西地区狮子沟发育复杂的盐下油藏,盐下油层单层厚度大,横向连片,具一定非均质性,以溶蚀孔—晶间孔为主的储层也具备良好的储集性能和产能,平面和纵向扩展潜力大。目前盐下已落实3个高产区,预测含油面积100km2,具1×108t级储量规模;盐间油层分布稳定,已提交预测石油地质储量4034×104t,是下一步整体评价、规模建产的现实区带。

2.2.2 柴西南缘阿尔金山前带

阿尔金山前带西起红沟子,东至冷北,勘探面积为8000km2,已发现东坪、牛东、尖北等气田,呈东气西油的油气藏分布格局。该带具有如下优越的成藏地质条件:

一是紧邻生烃凹陷,下侏罗统烃源岩晚期深埋、热演化程度高、持续生烃、多期充注,规模大。通过井震结合落实了月牙山、坪西等五大侏罗系生烃凹陷,天然气资源量达1.3×1012m3,具备形成大型气田的资源基础。

二是构造背景有利,并发现新的含油层系。阿尔金山前带新生代以来持续隆升,具有大型古隆起及古斜坡构造背景,是大规模油气运聚的指向区[22]

三是断裂—不整合输导、近源/源外成藏为主,配套的输导体系为天然气富集成藏提供了良好条件,平行和垂直山前的两组断裂为油气运移提供了优势通道。

四是基岩顶部发育的膏泥岩区域盖层为形成高压、高丰度基岩气藏提供了保障。基岩之上古新统—始新统膏泥岩区域盖层在平面上分布范围广,基本覆盖整个山前带;纵向上储层厚度为20~210m(尖北、东坪、牛中等地区厚度较大),与下伏基岩储层构成良好储盖组合。

五是基岩油气藏试采稳定,产量高、效益好。其中,尖探1井3mm油嘴、40MPa油压,日产气51557m3,累计产气404×104m3。牛1井侏罗系已试采3年,目前5mm油嘴、5.8MPa油压,日产气11951m3、油1.56t,累计产气2804×104m3、油2872t。

六是牛东鼻隆构造东、西两翼部署的牛101井和牛105井,均在渐新统获得工业油气流,首次发现以侏罗系为烃源岩的古近系油藏,拓展了新的勘探层系,为寻找古近系浅部远源油藏奠定了基础。牛东三号构造的鄂探1井在多套地层中见良好显示,有望在低断阶侏罗系形成天然气规模场面。牛中斜坡基岩落实6个构造圈闭,T6层圈闭面积为51.8km2

阿尔金山前带在古隆起背景下发育多种类型圈闭,基岩、侏罗系、古近系和新近系形成多套储盖组合,断裂—不整合面形成良好输导体系,气藏厚度大(500m)、压力大(压力系数1.45)、产量高(无阻流量400×104m3/d)、丰度高,是下一步天然气勘探突破、规模增储的重点区带。

2.2.3 柴北缘前陆冲断带平面弧形冲断构造

柴北缘冲断带属南祁连山前冲断体系,受控于走滑—挤压变形机制,呈现弧形构造特征,划分为西段弧形构造带、东段帚状走滑构造带及中段调节带3排构造,各具不同的构造样式。西段山前为高角度叠瓦冲断构造,盆内为深部基底卷入和浅部盖层滑脱冲断组合;中段山前为低角度逆掩推覆冲断构造,盆内为高角度块断冲断构造;东段东西向剖面上显示两侧局部发育(负)花状构造,中部呈现弱挤压褶皱构造,横向上具有差异变形特征。

上述3排整装构造带发育一系列圈闭,成藏上具有差异性。其中平台和冷湖—马仙构造带形成时间早,具古构造背景,断裂—不整合复合输导体系发育,源圈配置好,可以捕获多期生成的油气,成藏条件最为优越,勘探前景好。

2.3 四川盆地川西北前陆冲断带成藏条件优越,是近期勘探突破的重点领域

川西北前陆构造主要领域包括川西北龙王庙组台内滩及栖霞组台缘滩、川西雷四3构造—岩性圈闭、川西二叠系火山岩、川西北中部震旦系—下古生界台内裂陷等。近年在二叠系、泥盆系多层组获高产气流,北部形成多层系立体勘探潜力。中部的中国石化矿权区(图 4)内已发现元坝、新场、成都、彭州4个1000×108m3大气田,探明天然气地质储量4996.9×108m3。根据近期勘探实践和研究成果[5-7, 23-26],形成如下认识:

图 4 川西北前陆冲断带下二叠统栖霞组白云岩厚度等值线图 Fig. 4 Thickness contours of the dolomite in the Lower Permian Qixia Formation in the foreland thrust belt, northwestern Sichuan Basin

(1) 川西冲断带烃源岩与构造比较发育,成藏关键在于储层的规模与圈闭是否有效。

总体看,川西冲断带北部、南部地区发育筇竹寺组(⋲1q)、中二叠统、须家河组(T3x)3个规模气源灶,生气强度分别为(40~80)×108、(10~30)×108、(100~200)×108m3/km2,源灶供烃充足。

该区目的层储层规模与圈闭完整性有差异。全区发育4~7排冲断构造、30多个含气构造,发现气藏18个。根据近年勘探成果,双探1、川科1等井获高产气流;矿2井与矿3井相距9km,矿2井栖霞组(P1q)储层厚44m,矿3井栖霞组无储层发育;川西南雾1井等多口探井雷口坡组(T2l)产水。因此,关键是储层的规模与圈闭是否有效。

(2) 川西冲断带北部地区多层系发育海相规模储层,栖霞组值得高度关注。

川西北海相地层中发现7套含气层系[奥陶系、栖霞组、茅口组(P1m)、吴家坪组(P2w)、长兴组(P2ch)、飞仙关组(T1f)、雷口坡组],6套地层(震旦系、寒武系、栖霞组、长兴组、飞仙关组、雷口坡组)发育有高能相带,栖霞组尤其值得重视。

从区域分布看,栖霞组储层连续性好,台缘滩、台内滩均有规模分布(图 4)。台缘滩储层在碾子坝剖面厚达100m,台内滩优质储层在双探1井钻遇厚度约20m。栖霞组分布面积为5000~8000km2,储层厚度大,滩相白云岩厚15~30m,孔隙度为2%~7.5%。目前,双探1井、双探3井在栖霞组分获日产87.6×104m3和41.86×104m3高产气流,新增预测地质储量1121×108m3

从构造稳定性看,川西冲断带下盘构造圈闭完整,保存条件较好。该区盖层为中—下三叠统雷口坡组—嘉陵江组膏盐岩—含膏云岩;以层内断层为主输导油气;圈闭成排成带,有利面积为400km2,初步落实圈闭18个,面积为370km2。下一步应加强储层评价及断裂下盘圈闭落实,优选钻探目标,力争形成规模场面。

(3) 川西冲断带雷口坡组勘探存在一带两坡、三种勘探目标类型,主探雷四3亚段。

一带是指“龙门山断褶带”,区带面积为1800km2,有利成藏条件包括雷四3亚段台缘滩和白云岩储层发育、烃源岩和烃源输导体系发育、构造圈闭发育且成排成带分布、区带内已获规模气藏发现,主要寻找构造气藏。

两坡是指冲断带北部的“梓潼—盐亭斜坡”和南部的“邛崃—新津南斜坡”。梓潼—盐亭斜坡区带面积为9000km2,雷四3亚段台内滩体和白云岩储层发育、烃源较发育且可侧向运聚成藏、构造—岩性圈闭发育且圈闭面积大,主要寻找构造—岩性气藏。邛崃—新津南斜坡区带面积为1500km2,区内雷四3亚段颗粒滩岩溶储层和白云岩储层分布广泛,岩溶储层厚约20~57m,分布面积达3500km2;烃源岩和烃源输导体系发育,构造—地层圈闭发育且圈闭面积大,主要寻找构造—地层气藏。

从近期勘探实践看,圈闭完整性是川西冲断带雷口坡组勘探成功的关键。例如中国石油矿权区川西冲断带上盘的雾1、高家1、莲花2等井失利,而下盘罐口003-5井高产;中国石化矿权区川西冲断带下盘构造稳定区的鸭子河与新场雷口坡组多口井获高产气流,控制+预测天然气地质储量3500×108m3。总体看,近期突破都是在川西冲断带下盘构造,建议重点在构造稳定区落实圈闭、优选目标实施钻探。

(4) 龙门山北段推覆体结构及隐伏构造带原地系统成藏条件有利,是未来勘探新领域。

研究显示,龙门山北段发育中—新生代多期挤压构造的叠加改造作用,形成了龙门山北段东西方向上的逆冲推覆体、准原地冲断、原地隐伏冲断三大构造单元,以及南北方向上的北段基底褶曲段(前翼反冲)、中段倒转背斜段和南段逆冲推覆段。其中龙门山北段推覆体结构及隐伏构造带原地系统(浅层推覆体之下的原地或准原地的断块和褶皱构造)成藏条件有利,是未来勘探新领域,包括基底褶曲背斜构造、北段薄皮反冲构造系统、原地冲断系统和准原地推覆体等多个次级构造带(如川西北寒武系倒转推覆体下的晚古生代被动陆缘层序)。

2.4 准南缘前陆冲断带勘探见到新发现,是近期勘探突破的准备领域

准南缘前陆冲断带地面油苗广泛分布,烃源条件优越,构造成排成带发育,是公认的勘探潜力区[5-7, 27-28]

近年来,准南缘前陆冲断带多口井获得突破,进一步展示了良好的勘探前景。如南安1井、齐8井相距120km,分获工业气流;齐8井油气层埋深跨度为1100m,油气显示纵向跨度为2600m;2015年昌吉背斜上的昌2井在齐古组见良好油气显示,可作为准南缘前陆勘探的潜力区带。

在中段浅层齐古断褶带,2016—2017年齐古1老井复试和齐古2井、齐古3井在侏罗系均获工业油气流,证实第一排构造齐古背斜具备成藏条件,成为效益勘探新领域和重点攻关区带。

基于近期研究,提出准南缘前陆冲断带深层叠加构造楔形体新领域[21],并认为下组合勘探潜力较大。准南缘两套滑脱层(安集海河组、西山窑组—吐谷鲁群)控制3个构造变形层,致使上、中、下3个构造层的构造变形样式与构造隆坳分布格局不一样。上构造层受始新统—渐新统安集海河组泥岩层内的滑脱断层控制,形成第二排背斜带的地表背斜;而下构造层的台阶状逆断层在向北扩展过程中形成多个滑脱面和断坡,断层位移量在断坡位置引发褶皱变形。准南缘前陆冲断带前缘深部楔状体由两个叠加的断层转折褶皱以及褶皱前翼的反冲断层构成。深部变形层受到楔形断层切割和地层抬升的影响相对较弱,有利于大型构造圈闭的发育。例如霍尔果斯背斜深层为一断层转折褶皱,下伏台阶状断层的底部滑脱面位于侏罗系西山窑组煤层,上部滑脱面位于下白垩统吐谷鲁群泥岩,深层构造圈闭相对较完整(图 5)。

图 5 准南缘前陆冲断带分层变形结构剖面 Fig. 5 Sectional deformation structure of the foreland thrust belt in the southern margin of Junggar Basin
2.5 塔西南前陆冲断带勘探新苗头伴随复杂情况,是近期勘探发现的探索领域

塔西南冲断带(南天山、西昆仑山前)石油资源量为5.6×108t,天然气资源量为1.6×1012m3 (白垩系、古近系和新近系),圈闭及圈闭显示42个。2017年底石油探明率为6.6%,天然气探明率为4.2%,勘探程度较低。

2010年柯东1井获工业油气流,上白垩统乌依塔克组—库克拜组4mm油嘴日产气12.8×104m3、油65.7m3,显示了下组合成藏潜力。但随后几年的勘探,一直没有取得重大进展。

塔西南前陆冲断带挤压冲断开始发育于中新世中晚期,经历了上新世早期、上新世中晚期、早更新世早中期以及早更新世晚期4个演化阶段,以发育与其弧形形态一致的逆冲断裂为主,还发育了NE向和近EW向的走滑断裂。

塔西南前陆冲断带可划分为9个次级构造单元,包括乌泊尔、阿克陶、英吉沙、苏盖特、齐姆根、柯东、柯克亚、棋北—固满及和田等构造带。受控于卷入地层物质与斜向挤压构造作用,每个构造带表现出差异性的冲断构造结构,有的以挤压逆冲为主形成明显的推覆体结构,发育的深层原地隐伏构造是油气勘探的有利领域;有的则受走滑为主的逆冲作用控制,形成大型基底卷入褶曲构造,两翼发育次级断裂,形成一系列单斜形态的逆冲岩片,其油气勘探难度较大。因此,在塔西南前陆冲断带,受滑脱层控制和挤压逆冲为主的构造段是油气勘探有利区段,如柯克亚周缘、库孜贡苏断陷周缘、齐姆根凸起三大烃源岩区可作为近期主攻区带。

目前塔西南地区的柯东断裂构造带,石油资源量为3×108t,天然气资源量为9500×108m3,共发育3排区带,储备圈闭16个,面积为697km2,为前陆地区重要的勘探潜力区带。

3 前陆冲断带勘探有利区带评价和优选

“含油气区带”(或“区带”)是指盆地内受控于同一沉积和构造背景,有共同储层、盖层和相近油气充注条件的多个有利圈闭和已发现油气藏的组合发育带,其中的圈闭或油气藏可多种类型共存。区带可具有一套或多套地质层系。沉积和构造背景包括各种类型的背斜构造带、断裂构造带、斜坡构造带、地层超覆带、地层不整合剥蚀带、岩性上倾尖灭带、潜山构造带、火山岩等特殊岩性体分布带等[29-30]

为了评价各个区带成藏条件的优劣、勘探潜力的大小及勘探风险的高低,在突出成藏主控要素的前提下,结合烃源岩、储层、盖层、成藏要素匹配、圈闭、保存六大成藏条件分析,从勘探层系、有利面积、资源储量规模、构造+圈闭类型与目标储备、有利因素、地质风险六方面展开评价,从而得到区带综合评价认识。限于篇幅,在此不一一详述。

在此基础上,结合近期勘探实践和规模成藏认识,按现实、接替、准备3个层次优选出7个现实区带、6个接替区带和9个准备区带,22个有利勘探区带详见表 1

表 1 中国石油前陆冲断带勘探有利区带及其潜力分析简表(数据截至2017年底) Table 1 Summary of favorable exploration zones and potentials of foreland thrust belts (data source from PetroChina by the end of 2017)

初步预计,前陆领域4油3气7个增储现实区带,未来5年可以新增石油地质储量3.2×108t、天然气地质储量5000×108m3;1油5气6个接替区带,未来5年有望新增石油地质储量0.3×108t、天然气地质储量1500×108m3;2油7气9个准备区带,通过突破技术和资料盲区,加强前期准备和目标优选,有望成为未来增储和接替的重要区带。

总体估算前陆冲断带未来5年可新增天然气地质储量6500×108m3、石油地质储量3.5×108t。

4 前陆冲断带领域和重点区带勘探面临问题与对策

与国外不同,中国前陆盆地构造演化长期而复杂,以多期前陆发育和陆相层系为主、发育于大陆板块盆山结合部、冲断带油气富集[31]。由于独具中国特色的特殊地质结构,当前尚存在一些亟待解决的基础地质和技术难题,制约着前陆冲断带勘探的进程。

总体看来,前陆冲断带领域勘探,在地质研究上,主要存在复杂构造三维精细模型构建、有利相带和优质储层预测、油气成藏差异性与要素匹配性、构造圈闭有效性评价四大关键地质问题;勘探技术上,主要面临复杂构造精准成像、低信噪比、(剩余)静校正、安全高效钻井四大配套技术挑战。

近期研究[19]表明,中国中西部不同类型前陆冲断带发育有不同的深层结构类型,应开展对应性的研究和油气勘探,针对不同的前陆领域结构类型采取不同的研究与勘探对策(表 2)。

表 2 中国中西部前陆冲断带深层结构类型、有利新领域及相应研究与勘探对策 Table 2 Deep structure types, new favorable fields and corresponding research and exploration strategies for the foreland thrust belts in central and western China

就前陆冲断带重点区带勘探,基于前陆冲断带勘探实践、成藏认识,针对各自面临的关键问题,提出了相关勘探研究和部署建议。限于篇幅,仅以近两年勘探有发现、又存在挑战的库车前陆北部构造带、塔西南前陆冲断带、川西北前陆冲断带为例,简述如下。

4.1 库车前陆北部构造带

库车前陆北部构造带的关键问题,一是地震资料品质和勘探程度低:陡阶带结构复杂,成像精度低,急需地震资料品质提升、地震特殊沉积体识别和储层精细预测、圈闭精细刻画;二是烃源岩、储层、圈闭、构造精细刻画及其匹配关系不清:主力烃源岩演化特征及生烃中心、油气成藏条件和主控因素、致密气藏规模甜点区及裂缝控藏作用、成藏期次与构造演化期次等成藏要素匹配关系需深化和精细研究。

北部构造带勘探研究对策及部署建议,一是整体地震部署和地质研究:加强巴什、迪北和吐格尔明3段构造转换带及区带连片地震处理解释攻关,落实东、西段有利目标;二是评价迪北、拓展吐东、准备巴什:开展大比例尺砂体级区带储层、构造工业制图,储层南北分带、东西分段差异机制研究及甜点预测,优选高效区块,实现新突破;三是探索新类型、新层系:加强侏罗系阿合组构造—地层、三叠系自生自储型气田成藏条件和富集规律研究,拓展新领域。

4.2 塔西南前陆冲断带

塔西南前陆冲断带的关键问题,一是地震资料品质和构造解析精度不够:针对复杂地面条件和地下构造变形,测网过稀,地震资料品质差,速度建场难,圈闭不落实;二是圈闭目标准备不足:Ⅰ类5个、Ⅱ—Ⅳ类46个,可上钻目标少;三是规模储层预测和区域成藏匹配问题:地层变形特征整体认识不足,构造建模不合理,储层刻画难度大,成藏匹配不清楚。

塔西南前陆冲断带勘探研究对策及部署建议,一是地震攻关与圈闭准备:强化多方法地震采集处理解释一体化攻关,高密度三维+低频可控震源试验及露头、非地震、井震新老资料联合,复杂构造区二维+重点目标小三维结合落实圈闭,加快复杂目标评价和各类圈闭储备;二是多专业结合烃源岩、储层预测:强化地震资料品质提升及地质、井震、测井结合评价源储响应,精细类比地震反射特征追踪储层,解决储层预测和规模成藏问题;三是区域综合研究和整体评价:整体评价,强化以源灶有效性与储层规模性为核心的基础地质、浅层与古老层系潜力研究;区域成藏研究,突出油源断裂输导条件、规模优质储层预测和烃源岩、储层、圈闭有效匹配;区域综合研究,突出重要变革期的古构造、古地理、古地貌演变及油气聚集效应;四是超前关注前寒武系—下古生界新层系:重新评价海相烃源岩与湖相煤系烃源岩分布与成藏贡献,超前关注前寒武系—下古生界构造格局、深大断裂及其控源、控储、控藏作用。

4.3 川西北前陆冲断带

川西北前陆冲断带的关键问题,一是规模有效储层预测和圈闭落实不足:古生代规模有效储层展布、原盆格局及有利区带目标精细刻画不清,山前带地震静校正问题严重,地震信噪比低、速度建模及成像困难,导致储层横向预测难、复杂构造地震精细采集处理及解释精度低、圈闭落实不足;二是源储输导系统匹配成藏、保存条件问题:源储输导系统匹配多期成藏演化与富集保存条件不清楚;三是工程技术难题:山前复杂高陡构造、深层欠平衡钻井技术、中靶技术和低孔低渗透储层保护及改造技术急需攻关突破。

川西北前陆冲断带勘探研究对策及部署建议,一是强化基础地质研究:深化全区构造—层序岩相古地理、原型盆地与规模储层分布、多期构造调整(改造)下成藏过程及富集保存条件、源储输导系统及成藏控制研究;二是主攻上古生界准备下古生界:主攻龙门山前缘北段、米仓山前缘带中三叠统—下古生界多层系,准备龙门山前缘南段,寻找源内和近源规模有效储层和良好的源储(侧接、断层)输导系统叠合区,探索火山岩圈闭;三是地震、工程、地质联合攻关:借鉴邻区中国石化勘探进展资料与经验,加快山前带地震、工程、地质联合采集处理解释攻关,推动烃源岩、储层综合预测;四是中深层和古老层系探索和钻探:重视泥盆系—二叠系中深层勘探和震旦系—寒武系古老层系生烃成藏潜力,实施深层科探井,超前评价接替区带和目标。

5 结论

“十二五”以来前陆冲断带的勘探取得了一些重大成果,进一步夯实了西气东输的资源基础,呈现出较大增储潜力与较大挑战共存局面,剩余油气资源总体较为丰富,总体勘探前景仍然较大,是加快天然气勘探增储的重点领域之一。

从重点领域勘探进展与成藏条件剖析,塔里木库车前陆冲断带持续获得突破、柴西南前陆冲断带屡获重要进展,是近期前陆冲断带勘探增储上产的现实领域;川西北前陆冲断带成藏条件优越,是近期勘探突破的重点领域;准南缘前陆冲断带近期勘探有新发现,是未来勘探的准备领域;塔西南前陆冲断带勘探新苗头伴随复杂情况,是近期勘探的探索领域。

从潜力区带勘探研究进展、有利成藏条件、构造变形规律分析,库车前陆冲断带三大油气运聚体系形成克拉苏—东秋里塔格构造带、北部构造带、库车南斜坡三大重点区带,克深—大北深层鳞片体冲断构造、西秋里塔格盐下古构造及其晚期改造构造为勘探新领域;柴西南缘前陆冲断带英雄岭构造带、阿尔金山前带和柴北缘冲断带平面弧形冲断构造为近期勘探重点区带;川西北前陆冲断带北部地区发育栖霞组等多层系海相规模储层,南部地区雷口坡组颗粒滩岩溶储层规模分布,龙门山断褶带、梓潼—盐亭斜坡和邛崃—新津南斜坡为近期勘探重点区带,龙门山北段推覆体及隐伏构造带原地系统是有利的勘探新领域;准南缘前陆冲断带下组合、中段浅层齐古断褶带是近期重点攻关领域;塔西南前陆冲断带柯东断裂构造带及柯克亚周缘、库孜贡苏断陷周缘、齐姆根凸起可作为近期主攻区带。

开展区带综合评价和有利勘探区带优选,按3个层次优选出前陆冲断带勘探增储7个现实区带、6个接替区带、9个准备区带,预计未来5年可新增天然气地质储量6500×108m3、石油地质储量3.5×108t。

分析认为前陆冲断带地质研究存在四大关键地质问题、勘探技术上面临四大配套技术挑战。针对前陆冲断带不同类型领域、重点区带勘探面临的关键问题,以库车前陆北部构造带、塔西南前陆冲断带、川西北前陆冲断带为例提出了各自相应的勘探研究对策和部署建议。

致谢:

衷心感谢中国石油勘探与生产分公司、相关油气田公司和国家专项管理办公室、中国石油勘探开发研究院相关领导、专家和同事提供的大力支持和帮助。

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