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  中国石油勘探  2020, Vol. 25 Issue (2): 62-72  DOI:10.3969/j.issn.1672-7703.2020.02.007
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引用本文 

杨海军, 陈永权, 田军, 杜金虎, 朱永峰, 李洪辉, 潘文庆, 杨鹏飞, 李勇, 安海亭. 塔里木盆地轮探1井超深层油气勘探重大发现与意义[J]. 中国石油勘探, 2020, 25(2): 62-72. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2020.02.007.
Yang Haijun, Chen Yongquan, Tian Jun, Du Jinhu, Zhu Yongfeng, Li Honghui, Pan Wenqing, Yang Pengfei, Li Yong, An Haiting. Great discovery and its significance of ultra-deep oil and gas exploration in well Luntan-1 of the Tarim Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2020, 25(2): 62-72. DOI: 10.3969/j.issn.1672-7703.2020.02.007.

基金项目

国家科技重大专项“塔里木盆地奥陶系—前寒武系成藏条件研究与区带目标评价”(2016ZX05004-004),“塔里木盆地台盆区深层有利区带与目标评价”(2017ZX05008-005-004)

第一作者简介

杨海军(1970-),男,河北卢龙人,博士,2008年毕业于中国地质大学(武汉),教授级高级工程师,主要从事塔里木盆地油气勘探方面的研究工作。地址:新疆库尔勒市石化大道26号,邮政编码:841000。E-mail:yanghjun-tlm@petrochina.com.cn

文章历史

收稿日期:2020-02-15
修改日期:2020-03-05
塔里木盆地轮探1井超深层油气勘探重大发现与意义
杨海军1, 陈永权1, 田军1, 杜金虎2, 朱永峰1, 李洪辉3, 潘文庆1, 杨鹏飞1, 李勇1, 安海亭4     
1. 中国石油塔里木油田公司;
2. 中国石油勘探与生产分公司;
3. 中国石油勘探开发研究院;
4. 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司
摘要: 2020年1月,位于塔北隆起轮南低凸起的轮探1井在8200m之下的下寒武统白云岩中获得轻质原油,塔里木古老克拉通超深层油气勘探获得重大突破。通过对轮探1井发现情况描述与超深层寒武系盐下油藏发现历程分析,旨在为其他类似地区新区、新层系、新类型的勘探提供借鉴与参考。轮探1井钻揭寒武系玉尔吐斯组一套优质烃源岩,以及阿瓦塔格组蒸发膏岩/沙依里克组—吾松格尔组白云岩储层与玉尔吐斯组泥岩/震旦系奇格布拉克组白云岩风化壳储层两套储盖组合。轮探1井产层为吾松格尔组,为正常温压系统的挥发性油藏;震旦系奇格布拉克组风化壳获得微量天然气。塔里木盆地台盆区勘探经历了从碎屑岩到碳酸盐岩、从碳酸盐岩到盐下白云岩的两次战略转移; 轮探1井是第二次战略转移的重要标志,具有里程碑意义。轮探1井成藏有利条件在于具有继承性稳定古隆起与优质的生储盖组合;通过类比,分析了塔里木盆地寒武系盐下白云岩勘探前景,指出塔中—古城、塔北南斜坡、麦盖提斜坡北—柯坪等有利区为下步勘探重点区带。
关键词: 塔里木盆地    轮探1井    超深勘探    重大突破    盐下白云岩    
Great discovery and its significance of ultra-deep oil and gas exploration in well Luntan-1 of the Tarim Basin
Yang Haijun1 , Chen Yongquan1 , Tian Jun1 , Du Jinhu2 , Zhu Yongfeng1 , Li Honghui3 , Pan Wenqing1 , Yang Pengfei1 , Li Yong1 , An Haiting4     
1. PetroChina Tarim Oil Field Company;
2. PetroChina Exploration & Production Company;
3. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development;
4. CNPC Bureau of Geophysical Prospecting INC
Abstract: In January 2020, light crude oil was obtained from Lower Cambrian dolomite with burial depth greater than 8200m in well Luntan-1, which was located in the Lunnan low bulge in the Tabei uplift, indicating a major breakthrough in ultra-deep oil and gas exploration in old craton of Tarim Basin. This paper describes the background of well Luntan-1 discovery and analyzes the exploration history of the ultra-deep Cambrian sub-salt oil reserves, aiming to provide experience and reference for the exploration of new zones, new strata and new types in other similar areas. According to the drilling results, well Luntan-1 penetrated a set of high-quality source rocks in Cambrian Yuertusi Formation and 2 sets of reservoir-cap assemblages, which are evaporite gypsum cap rocks in the Awatage Formation and dolomite reservoir in the Shayilike-Wusonggeer Formations, and mudstone cap in the Yuertusi Formation and dolomite weathering crust reservoir in the Sinian Qigebulake Formation. The production layer in well Luntan-1 is the Wusonggeer Formation with volatile oil at normal temperature and pressure systems. In addition, trace natural gas was obtained from the weathering crust of the Sinian Qigebulake Formation. The exploration of platform-basin area in the Tarim Basin has experienced 2 strategic shifts from clastic rocks to carbonate rocks, and then to sub-salt dolostones. Well Luntan-1 is an important sign of the second strategic shift, which is of milestone significance. The favorable oil accumulation conditions of well Luntan-1 are the successive development of stable paleo-uplift and the high-quality source-reservoir-cap assemblages. By analogy, this paper analyzes the exploration prospect of the Cambrian sub-salt dolostones in Tarim Basin, and points out that the Tazhong-Gucheng area, the south slope of Tabei area and the northern Maigaiti slope-Keping area are the favorable and key zones for further exploration.
Key words: Tarim Basin    well Luntan-1    ultra-deep exploration    great breakthrough    sub-salt dolostones    
0 引言

塔里木盆地台盆区主力烃源岩表现为超深层古老特点,决定了塔里木盆地具备超深层油气勘探的有利地质条件。盆地多期构造运动、烃源岩多期生排烃、多套储盖组合纵向叠置、古油藏多期调整,决定了台盆区油气复式聚集特点[1-3];超深层下古生界碳酸盐岩以原生油气藏为主,深层与中浅层碎屑岩以次生调整油气藏为主。从中浅层碎屑岩到深层碳酸盐岩再到超深层寒武系盐下,塔里木石油人始终坚持逼近烃源岩寻找原生油气藏的勘探思路,促使塔里木盆地超深层油气勘探向更深、更古老地层推进。2020年1月,亚洲第一深井轮探1井获得工业油流,在8200m之下古克拉通碳酸盐岩层系中获得高产轻质原油,将塔里木盆地超深层油气勘探从7000m推进到超过8000m深度,揭示了一个重要的接替层系和勘探领域。

1 地质背景与勘探概况 1.1 地质背景

塔里木盆地位于中国新疆维吾尔自治区南部,被天山、昆仑山、阿尔金山围绕,面积约56×104km2。盆地现今构造划分为“三隆四坳”7个一级构造单元,分别是塔北隆起、中央隆起、东南隆起、库车坳陷、北部坳陷、西南坳陷与东南坳陷;轮探1井位于塔北隆起轮南低凸起上(图 1a)。

图 1 塔里木盆地构造区划与地质结构简图 Fig. 1 Structural division map and simplified strata profile of the Tarim Basin (a)构造单元划分图;(b)南北向地质结构剖面图

塔里木盆地是一个前寒武纪古克拉通背景下的叠合复合盆地:叠合特征表现为多期构造运动形成的大型不整合面垂向叠置形成多个纵向发育的构造层;复合特点表现为每期构造运动盆地边缘前陆体系与盆地内部相对稳定的台盆区复合。塔里木盆地台盆区纵向上可以划分为4个大的构造地层层序(图 1b):①新元古界—下古生界碳酸盐岩构造层序,自下而上发育南华系—震旦系裂陷—坳陷碎屑岩、上震旦统—下寒武统碳酸盐岩、中寒武统蒸发盐岩、上寒武统—中奥陶统碳酸盐岩与上奥陶统碎屑岩。志留系沉积前,塔里木盆地发育周缘碰撞造山作用,塔里木盆地内部形成的大规模角度不整合面为构造层序顶界面。②上古生界—三叠系构造层序,由志留系—泥盆系海相碎屑岩、石炭系碳酸盐岩和蒸发盐岩、石炭系—二叠系碳酸盐岩、二叠系—三叠系海陆交互相碎屑岩构成。三叠纪末羌塘碰撞造山,三叠系底不整合面广泛分布,构成该构造层序顶界面。③侏罗系—古近系构造层序,由侏罗系裂陷—坳陷碎屑岩、白垩系碎屑岩及古近系碳酸盐岩、蒸发盐岩和碎屑岩构成。印藏碰撞应力传至塔里木盆地始于新近纪(约23Ma),新近系底形成大范围角度不整合面,构成该构造层序顶界面。④新近系至第四系构造层序,主要由巨厚碎屑岩沉积体系构成。4个构造层序中,新元古界—下古生界碳酸盐岩构造层序、上古生界—三叠系构造层序与侏罗系—古近系构造层序中部含蒸发盐岩,3套盐下是塔里木盆地主要油气产层。轮探1井的出油层位——下寒武统——位于新元古界—下古生界碳酸盐岩构造层序的中部,为蒸发盐下油藏。

1.2 台盆区勘探概况

塔里木盆地台盆区目前发现并探明油气田30余个,已探明油气藏主要表现为两个特点:一是多层系含油气,目前震旦系—新近系均获得发现(图 2a)(震旦系中国石化桥古与雅克拉凝析气田;二叠系英买461井获得发现未交储量;巴什托普油田东河砂岩属泥盆系),以奥陶系储量规模最大,塔北—塔中地区奥陶系碳酸盐岩缝洞型油气藏累计探明石油地质储量约6.5×108t、天然气地质储量约4800×108m3,平均埋深为6200m(仅中国石油数据);二是探明油气藏以超深为主,4500m以内探明石油地质储量约1.04×108t、天然气地质储量约1000×108m3,4500~6000m埋深探明石油地质储量约3.75×108t、天然气地质储量约3900×108m3,6000m以深探明石油地质储量约4.77×108t、天然气地质储量约3200×108m3(仅中国石油数据)(图 2b)。

图 2 塔里木盆地台盆区探明地质储量统计图 Fig. 2 Statistical chart of proven geological reserves in platform-basin area of the Tarim Basin (a)不同层系探明地质储量;(b)不同深度探明地质储量
2 轮探1井的震旦系—寒武系油气地质特征

轮探1井是部署在塔北隆起轮南低凸起的风险探井,钻探目的是探索轮南下寒武统白云岩与震旦系储盖组合的有效性及含油气性,突破寒武系盐下丘滩体白云岩新类型,开辟轮南油气勘探新领域。轮探1井完钻井深为8882m,完钻层位为震旦系(图 3)。轮探1井完井试油在吾松格尔组中获得高产油流,油管压力为11.714MPa,日产油134m3,日产气45917m3 (图 4)。

图 3 过轮探1井东西向地震剖面图 Fig. 3 E-W trend seismic profile cross well Luntan-1
图 4 轮探1井寒武系—震旦系综合柱状图 Fig. 4 Comprehensive column of Cambrian-Sinian strata in well Luntan-1
2.1 震旦系—中寒武统地层特征

轮探1井震旦系与寒武系呈小角度不整合接触关系。震旦系由苏盖特布拉克组与奇格布拉克组组成;苏盖特布拉克组揭开105m,表现为两套碎屑岩夹一套石灰岩特点,下碎屑岩段由10m的辉绿岩与31m褐色—灰色泥岩组成,碳酸盐岩段由44m厚的灰色石灰岩组成,上碎屑岩段由22m厚的云质砂岩组成。奇格布拉克组由于顶部不整合面,上部地层被剥蚀,仅残留约87m厚的白云岩地层。中下寒武统地层结构与柯坪露头区一致,下寒武统由玉尔吐斯组、肖尔布拉克组、吾松格尔组构成,总厚度为524m;中寒武统由沙依里克组与阿瓦塔格组构成,厚500m。下寒武统玉尔吐斯组分为上下两段,下段以黑色泥岩为主,上段以泥质灰岩为主,夹灰黑色泥岩;肖尔布拉克组与新和1、星火1等井一致,以含泥灰岩为主;吾松格尔组以砂屑云岩为主。中寒武统沙依里克组以泥晶云岩、泥质云岩为主,夹膏泥岩;阿瓦塔格组主要以石膏岩为主,夹膏泥岩、泥质云岩与膏质云岩。

2.2 生储盖组合特征

轮探1井钻揭寒武系盐下一套烃源岩与两套储盖组合。下寒武统玉尔吐斯组厚度为81m,下段灰黑色泥岩厚18m,TOC分布在2.43%~18.48%(样品数量n=22),平均为10.1%;Ro为1.5%~1.8%,为一套优质烃源岩;上段含泥灰岩段厚63m,TOC分布在0.02%~3.7%,平均为1.45%,达到中等烃源岩标准。

震旦系—中寒武统发育两套储盖组合,沙依里克组—吾松格尔组白云岩与上覆阿瓦塔格组膏岩构成的储盖组合,含石膏层段厚230m,单层石膏厚度10~15m不等。另一套是震旦系奇格布拉克组白云岩风化壳岩溶储层与上覆玉尔吐斯组泥岩构成的储盖组合。震旦系奇格布拉克组白云岩风化壳储层段岩性以藻云岩为主(图 5a),成像测井见岩溶角砾状构造(图 5c),以孔洞型储层为主,测井解释储层28.5m/4层,其中Ⅱ类储层9m/2层,厚度加权平均孔隙度为4.0%。吾松格尔组储层段岩性以砂屑云岩为主(图 5b),成像测井见大量高角度裂缝与沿裂缝发育的溶蚀孔洞(图 5d),以裂缝—孔洞型储层为主;测井解释储层51m/5层,其中Ⅱ类储层11m/2层,厚度加权平均孔隙度为3.3%。沙依里克组储层段岩性以泥晶云岩、泥质云岩为主,成像测井见高角度裂缝,测井解释储层56m/13层,其中Ⅱ类储层19m/6层,厚度加权平均孔隙度为4.4%。

图 5 震旦系奇格布拉克组与下寒武统吾松格尔组储层段岩性与成像测井特征图 Fig. 5 Lithology and FMI characteristics of the reservoir in Sinian Qigebulake Formation and Lower Cambrian Wusonggeer Formation (a)震旦系奇格布拉克组,8772m,藻云岩;(b)下寒武统吾松格尔组,8220m,残余颗粒细晶白云岩;(c)震旦系奇格布拉克组顶面风化岩溶角砾结构;(d)吾松格尔组成像裂缝与沿裂缝发育的溶蚀孔洞

根据酸化压裂储层改造效果分析,震旦系储层与沙依里克组储层停泵压力高、压降小、降速慢,储层偏致密;吾松格尔组储层停泵压力低、压降大、降速快,储层好。

2.3 录井、测井含油气性

轮探1井在钻进过程中震旦系—中寒武统见良好油气显示,共发现气测异常65.0m/29层,主要集中在4个层段,分别是中寒武统沙依里克组、下寒武统吾松格尔组、玉尔吐斯组与震旦系奇格布拉克组。沙依里克组见气测异常10m/6层,钻井液密度为1.4g/cm3,最大全烃由0.48%上涨至5.64%,其中C1含量由0.24%上涨至2.86%,组分全,录井综合解释为油层;测井解释差油层19m/4层。吾松格尔组见气测异常5m/2层,钻井液密度为1.44g/cm3,最大全烃由0.42%上涨至2.84%,其中C1含量由0.26%上涨至1.58%,组分全,录井综合解释为油层;测井解释差油层5m/2层。玉尔吐斯组见气测异常22m/5层,钻井液密度为1.44g/cm3,最大全烃由4.03%上涨至14.59%,其中C1含量由2.87%上涨至10.83%,组分全,录井综合解释为气层;测井GR曲线具有高含铀特征。震旦系奇格布拉克组见气测异常12m/6层,钻井液密度为1.44g/cm3,最大全烃由2.58%上涨至15.23%,其中C1含量由1.68%上涨至12.95%,组分全,录井综合解释为差气层;测井解释差气层9m/2层。

2.4 测试情况

轮探1井分两次三段进行完井试油。第一次对震旦系奇格布拉克组单段射孔、酸化压裂;第二次对沙依里克组与吾松格尔组分段酸化压裂改造后合试(图 4)。

震旦系奇格布拉克组单段射孔、酸化压裂改造与联合放喷求产,深度段8737~8750m。酸化压裂挤入地层总液量473.1m3,最高泵压为122.9MPa,停泵测压降缓慢,开井求产后油压快速由70MPa降至零;气举敞放,举深3000m,油压快速落零,气微量,点火可燃,焰高0.5~1.0m;由于产出天然气较少,测试结论为暂不定性。地表取气样分析20件,主要以酸化生成的CO2气体为主,占18.55%~77.29%;甲烷气体占21.07%~72.22%,干燥系数(C1/C1+)约0.988,属于干气气藏(图 6)。

图 6 轮探1井流体识别三角图 Fig. 6 Triangular chart of fluid type in well Luntan-1

沙依里克组—吾松格尔组分段射孔、酸化压裂改造与联合放喷求产,联合放喷井段7940~8260m。沙依里克组射孔与酸化压裂井段7940~7996m,酸化压裂注入井筒总液量为660m3,泵压为125MPa,停泵测压降15min,油压仅从74.2MPa下降至72.0MPa,表明压力扩散缓慢,储层偏致密。吾松格尔组射孔与酸化压裂井段8203~8260m,注入井筒总液量为1160m3,泵压最高为122.1MPa,停泵测压降30min,油压由73.6MPa下降至53.5MPa,表明压力扩散快,储层物性好。测试结论:10mm油嘴,油管压力为11.714MPa,日产油134m3,日产气45917m3

根据酸化压裂效果分析,轮探1井出油层位为吾松格尔组;吾松格尔组产层段测井温度为162℃,根据关井压力估算为90.8MPa,为正常温压系统。吾松格尔组气油比为340,地表取样天然气干燥系数(C1/C1+)约0.8;非烃气体中N2含量占2.6%~3.0%,H2S含量为1590~1730mg/m3;原油20℃密度为0.8192g/cm3,50℃密度为0.7952g/cm3,黏度为2.158mPa·s,含蜡量为11.2%~11.6%,含硫量为0.25%~0.27%。PVT分析结果显示临界压力为19.03MPa,临界温度为358.2℃;临界凝析压力为38.76MPa,临界凝析温度为388.4℃;油藏温度小于临界温度,为原油流体特征;C1+N2为61.16%,C2—C6+CO2为14.55%,C7+为24.29%,三角相图中落于挥发油范围(图 6)。

2.5 创造新的纪录

轮探1井在吾松格尔组获得工业油流,突破了新层系,发现一个新的领域;油层深度8200m刷新了全球古克拉通区油气藏深度纪录,完钻垂深8882m刷新了亚洲井深纪录。

2.5.1 刷新了世界克拉通盆地超深层油藏深度纪录

轮探1井下寒武统油层深度为8200~8260m,是全球最深的克拉通油藏。全球范围内超深层油气勘探工作集中在被动大陆边缘盆地、前陆盆地、克拉通盆地和裂谷盆地四大领域,其中被动大陆边缘盆地最深的是墨西哥湾盆地深水区K2油田,埋深达8713m;前陆盆地最深的为巴布亚盆地Agogo油气田,埋深为8591m;克拉通盆地最深的油田为意大利PedealpineHomocline的Villafortuna/Trecate油田,埋深达7846m,最深的气田为中国四川盆地川东北气矿,埋深为8060m;裂谷盆地最深的为奥地利维也纳盆地Zistersdorf Ubertief 1气田,深度为8566m[4]。塔里木盆地温度梯度相对较小,喜马拉雅运动晚期快速深埋,原油裂解时间不够,是8200m超深层依然能够保存液态烃的主要原因。

2.5.2 刷新了亚洲钻井深度纪录,打破了6项工程亚洲纪录

世界超深井—特深井钻井技术始于20世纪90年代,俄罗斯于1992年创造了12262m的特深井世界纪录,德国于1994年钻成一口9107m特深井。亚洲深井纪录一直在塔里木盆地被刷新,中国石化西北油田分公司塔深1井于2006年成功钻至井深8408m,当年被誉为陆上亚洲第一深井;2018年,顺北蓬1井完钻井深达8450m,打破了亚洲纪录;轮探1井完钻井深达8882m,再次打破了亚洲井深纪录,创造了新的亚洲之最。

轮探1井还创造了亚洲陆上最深井6项工程纪录:①取心深度为8649.5m,创造亚洲陆上最深取心纪录;②测井井深为8877m,创造亚洲陆上最深测井纪录;③7in套管下深8860m,创造亚洲陆上7in套管最深下深纪录;④射孔井深为8750m,创造亚洲陆上最深射孔纪录;⑤完井管柱下深8744.42m,创造亚洲陆上完井管柱最深下深纪录;⑥机械分层改造深度为8253.69m,创造亚洲陆上机械分层改造最深纪录。

3 轮探1井发现的战略意义

1984年,沙参2井钻探发现了塔里木盆地海相油气,油气勘探从山前区走向台盆区。台盆区勘探经历了从碎屑岩到碳酸盐岩,从碳酸盐岩到盐下白云岩的两次战略转移(图 7)。轮探1井是从碳酸盐岩到盐下白云岩的第二次战略转移的重要标志,具有里程碑意义。

图 7 塔里木盆地台盆区两次勘探战略转移示意图 Fig. 7 Schematic diagram of twice exploration strategic shifts in platform-basin area of the Tarim Basin
3.1 浅层碎屑岩勘探实践

1989年塔里木油田石油会战初期以浅层碎屑岩构造勘探为主,1989—1998年10年间发现和探明了塔里木盆地现有主要碎屑岩油田,包括塔北地区的轮南油田群、东河塘油气田、红旗油气田、哈得逊油气田和英买力—玉东油气田等,塔中地区塔中4油气田、塔中6油气田、塔中12油气田和塔中40油气田等,麦盖提斜坡和田河气田与巴什托普油田等;累计探明石油地质储量2.2×108t、天然气地质储量2200×108m3。这些中浅层碎屑岩油气田的发现直接为塔里木油田带来500×104t/a原油产量,征战死亡之海的“六上塔里木”真正立足。当时的主要认识是这些油藏都是次生调整型油气藏,特别是油藏开发阶段发现部分油藏呈现倾斜油水界面,具有非稳态特点,表明喜马拉雅运动期仍在调整[5]。在该阶段的后几年,奥陶系内幕区碳酸盐岩油气藏已经有发现,例如塔中24、塔中26和塔中45等,但没有形成规模储量;塔里木盆地油气勘探家们基于寻找深层原生油气藏思路构思碳酸盐岩油气大场面。

3.2 超深层缝洞型碳酸盐岩勘探实践

1996年,邱中建先生带领团队赴尤罗布钦考察碳酸盐岩勘探开发理论与技术,促成了轮南碳酸盐岩潜山油田试验区建设,建成了碳酸盐岩油气藏30×104t/a产能;1998年前后,在高差相差2000余米的塔中Ⅰ号带东西两端均获得油气发现,表明碳酸盐岩油气藏可以不受构造控制,可以大面积成藏,彰显了碳酸盐岩的勘探潜力。基于3个基本判断,塔里木石油人做出向深层碳酸盐岩勘探转移的战略决策:一是已发现的碎屑岩油气藏都是次生调整型油气藏;二是烃源岩以寒武系和奥陶系为主,奥陶系具备发育原生油气藏的条件;三是碳酸盐岩油气藏可大面积成藏,连片含油气,勘探潜力大。

2003年,以塔中62井为里程碑,开启了碳酸盐岩勘探新阶段,从塔中Ⅰ号带良里塔格组台缘礁滩体到台内鹰山组风化壳,从塔北层间岩溶到目前断控岩溶勘探;2003—2017年15年间,塔北隆起南部斜坡、塔中北部斜坡以及满西低凸起奥陶系碳酸盐岩都发现大面积分布的油气藏,有塔中—塔北连片含油气的趋势;已累计探明石油地质储量约6.5×108t、天然气地质储量4800×108m3(仅中国石油数据),为塔里木油田3000×104t/a建设与原油稳产做出了重要贡献。提出了层间岩溶和走滑断裂系统控制油气富集和塔中—塔北台隆整体含油气等重要认识,建立了以缝洞雕刻为核心的沙漠区超深层缝洞型碳酸盐岩地震勘探技术和超深层高温缝洞型碳酸盐岩精确中靶技术等系列工程技术[6-8]

3.3 盐下白云岩勘探的实践与大场面构思 3.3.1 盐下白云岩勘探实践

实际上,老一辈油气勘探家在碎屑岩勘探阶段已经开始了盐下白云岩勘探的早期实践,1995—1997年,中国石油同一批次上钻3口探井(和4井、方1井、塔参1井),理清了寒武系地层结构,发现了优质的中下寒武统储盖组合。2005—2012年,中国石化在巴楚隆起与塔北隆起钻探了6口探井,星火1井首次在沙漠覆盖区发现玉尔吐斯组优质烃源岩,塔深1井在8408m取心见优质白云岩储层,证实储层深度无极限,增强了人们向超深层勘探的信心。2013年,中深1井在下寒武统白云岩中获得工业气流[9-10],取得了塔里木盆地寒武系盐下白云岩勘探的重要发现,将塔里木盆地勘探纵深推进至寒武系盐下白云岩领域;2014—2017年,钻探的玉龙6井、舒探1井、楚探1井、新和1井、夏河1井、和田2井及中寒1井等相继失利。这批井的实钻结果与钻前认识有不同程度的差异,例如巴楚隆起内普遍未钻揭优质烃源岩,不具有古构造背景等;玛东地区玉龙6井下寒武统白云岩目的层缺失;新和1井目的层相变;中寒1井由于保存条件问题而失利,盐下古油藏调整到上覆石炭系成藏。玉尔吐斯组烃源岩分布和肖尔布拉克组储层分布,以及继承性稳定古隆起内盐下油气藏保存条件等认识不清楚,已成为制约寒武系盐下白云岩勘探区带优选与选点突破的关键因素。

3.3.2 新的大场面构思

2018年,在库车坳陷克拉苏、塔北、塔中3个阵地战油气成藏规律、资源规模认识基本成熟,勘探开发技术基本定型的背景下,为加快3000×104t/a产能建设,加强盆地新区新领域勘探,保障油田良性可持续发展,将原三大阵地战调整为“3+2”战略部署。“3”代表 3个新区新领域,包括库车坳陷克拉苏构造带外围、昆仑山前与台盆区寒武系盐下[11];“2”代表克拉苏构造带与台盆区缝洞型碳酸盐岩2个增储上产根据地。寒武系盐下白云岩领域能够列为“3+2”战略中3个重点风险勘探领域之一主要是根据3个基本判断:①塔里木盆地克拉通背景、地层与沉积结构与扬子克拉通、西伯利亚克拉通有很大的相似性[12-14],后两者寒武系与前寒武系都有规模性油气发现,塔里木盆地也应该有,而且寒武系盐下也有零星发现,例如中深1井[9];②寒武系盐下白云岩是台盆区主力烃源岩之上的第一套储盖组合[15-19],具有优先成藏的条件[20-21];③已发现碳酸盐岩缝洞型油气藏是含盐盆地幕式成藏的结果,油气资源在盐下保留的应该更多。

借鉴安岳气田四古成藏理论[22],优选塔北隆起轮南低凸起进行勘探,上钻轮探1目标。轮南地区于2006年完钻了塔深1井,揭示了8400m埋深的优质白云岩储层,因中寒武统相变为礁滩相导致盖层失效,没有获得工业发现。油气勘探家们重新认识轮南地区寒武系盐下成藏条件,提出的3点认识推动了轮探1井上钻:①轮南低凸起虽然处于塔北残余型古隆起上,但印支期轮台凸起在轮南低凸起北边界呈地垒特点,轮南低凸起本质上属于继承稳定古隆起[23],利于深层油气的聚集与保存;②重新认识轮南台缘带迁移结构,提出台缘带内两侧是中寒武统蒸发盐岩盖层有利分布区,下伏下寒武统—震旦系发育多套储层,储盖组合比塔深1井位置有利;③根据上组合与碎屑岩油气分布特点,提出轮西断裂以西构造定型于海西期,古油藏形成于海西期,晚期稳定,利于古油藏的聚集与保存;根据奥陶系上组合西油东气的特点,预测盐下西油东气、上油下气(图 8)。

图 8 轮南地区油气成藏模式图 Fig. 8 Diagram of oil and gas accumulation mode in Lunnan area
4 寒武系盐下勘探前景展望

轮探1井的成功关键在于轮南地区具有继承性稳定古隆起背景、震旦系—中寒武统具有优质的生储盖组合配置。塔里木盆地加里东期发育3个古隆起,分别是塔中古隆起、塔北古隆起与和田古隆起;另外,柯坪—温宿地区海西期发育古隆起背景下的古冲断带,勘探前景广阔。由于4个古隆起的演化特点存在差异,生储盖组合配置也不相同,导致盐下成藏条件差异明显。塔里木盆地内,满足优质的生储盖组合与继承性古隆起的区域有两个,其一是塔中—古城地区,另一个是塔北地区(图 9中Ⅰ类区);-9000m海拔范围内,塔中—巴东—古城有利区面积约2.2×104km2,塔北有利区面积约1.7×104km2,勘探潜力巨大。和田河气田周缘与柯坪断隆是寒武系盐下白云岩勘探的潜力区带(图 9中Ⅱ类区)。和田河气田周缘具有处于和田古隆起北斜坡、邻近麦盖提斜坡中段的南华系—震旦系沉积坳陷的有利条件;海西期和田古隆起北斜坡存在肖尔布拉克组超覆地层圈闭,具备古油气藏形成条件,喜马拉雅运动期构造反转,和田河气田南部存在调整油气藏的条件。柯坪地区具备海西期古隆起条件,具有玉尔吐斯组烃源岩、肖尔布拉克组储层与中寒武统蒸发盐岩盖层良好配置,具备古油气藏形成条件;由于喜马拉雅运动期构造运动强,构造复杂是勘探难点。

图 9 塔里木盆地台盆区寒武系盐下超深层有利区带预测图 Fig. 9 Favorable zones prediction of Cambrian pre-salt ultra-deep strata in platform-Basin area of the Tarim Basin
5 结论

亚洲第一深井轮探1井在8200m之下古克拉通碳酸盐岩层系获得轻质原油,突破了新的层系,发现了一个全新勘探领域。轮探1井下寒武统油层深度8200~8260m刷新了世界克拉通区油气发现深度新纪录;8882m垂直完钻井深创造了亚洲新的井深纪录。轮探1井成藏的关键在于具备继承性稳定古隆起与优质的生储盖组合,塔里木盆地加里东—海西期发育4个古隆起,勘探前景广阔。盐下油气藏经历多次充注、多期调整的复杂过程;古隆起演化、生储盖配置、保存条件与成藏模式还需要进一步深化研究。

参考文献
[1]
何治亮, 毛洪斌, 周晓芬, 龚铭, 余小宇. 塔里木多旋回盆地与复式油气系统[J]. 石油与天然气地质, 2000, 21(3): 207-213.
He Zhiliang, Mao Hongbin, Zhou Xiaofen, Gong Ming, Yu Xiaoyu. Complex petroleum system and multicycle basin in Tarim[J]. Oil & Gas Geology, 2000, 21(3): 207-213.
[2]
孙龙德, 李曰俊, 江同文, 杨海军. 塔里木盆地塔中低凸起:一个典型的复式油气聚集区[J]. 地质科学, 2007, 42(3): 602-620.
Sun Longde, Li Yuejun, Jiang Tongwen, Yang Haijun. The central Tarim lower uplift: a composite hydrocarbon accumulation play in the Tarim Basin, NW China[J]. Chinese Journal of Geology, 2007, 42(3): 602-620.
[3]
杨海军, 韩剑发. 塔里木盆地轮南复式油气聚集区成藏特点与主控因素[J]. 中国科学D辑:地球科学, 2007, 37(增刊2): 53-62.
Yang Haijun, Han Jianfa. The composite hydrocarbon accumulation characteristics and major controlling elements on Lunnan lower uplift, Tarim Basin[J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2007, 37(S2): 53-62.
[4]
杨学文, 王招明, 何文渊, 田军. 塔里木盆地超深油气勘探实践与创新 [M]. 北京: 石油工业出版社, 2019.
Yang Xuewen, Wang Zhaoming, He Wenyuan, Tian Jun. Super-depth exploration practice and innovation in Tarim Basin [M]. Beijing: Petroleum Industry Press, 2019.
[5]
孙龙德, 江同文, 徐汉林, 单家增, 练章贵. 塔里木盆地哈得逊油田非稳态油藏[J]. 石油勘探与开发, 2009, 36(1): 62-67.
Sun Longde, Jiang Tongwen, Xu Hanlin, Shan Jiazeng, Lian Zhanggui. Unsteady reservoir in Hadson oilfield, Tarim Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2009, 36(1): 62-67.
[6]
杨海军, 韩剑发, 孙崇浩, 王福焕, 正岩, 吉云刚. 塔中北斜坡奥陶系鹰山组岩溶型储层发育模式与油气勘探[J]. 石油学报, 2011, 32(3): 199-205.
Yang Haijun, Han Jianfa, Sun Chonghao, Wang Fuhuan, Zheng Yan, Ji Yungang. A development model and petroleum exploration of karst reservoirs of Ordovician Yingshan Formation in the northern slope of Tazhong palaeouplift[J]. Acta Petrolei Sinica, 2011, 32(3): 199-205.
[7]
郑多明, 李志华, 赵宽志, 沈凤, 党青宁, 高莲花. 塔里木油田奥陶系碳酸盐岩缝洞储层的定量地震描述[J]. 中国石油勘探, 2011, 16(5): 57-62.
Zheng Duoming, Li Zhihua, Zhao Kuanzhi, Shen Feng, Dang Qingning, Gao Lianhua. Quantitative seismic characterization of Ordovician fracture-cavity carbonate reservoirs in Tarim oilfield[J]. China Petroleum Exploration, 2011, 16(5): 57-62.
[8]
张丽娟, 马青, 范秋海, 朱永峰, 高春海, 蔡泉, 等. 塔里木盆地哈6区块奥陶系碳酸盐岩古岩溶储层特征识别及地质建模[J]. 中国石油勘探, 2012, 17(2): 1-7.
Zhang Lijuan, Ma Qing, Fan Qiuhai, Zhu Yongfeng, Gao Chunhai, Cai Quan, et al. Paleokarst reservoir recognition and geology modeling of Ordovician carbonate of block Ha 6 in Tarim Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2012, 17(2): 1-7.
[9]
王招明, 谢会文, 陈永权, 齐英敏, 张科. 塔里木盆地中深1井寒武系盐下白云岩原生油气藏的发现与勘探意义[J]. 中国石油勘探, 2014, 19(2): 1-13.
Wang Zhaoming, Xie Huiwen, Chen Yongquan, Qi Yingmin, Zhang Ke. Discovery and exploration of Cambrian subsalt dolomite original hydrocarbon reservoir at Zhongshen-1 well in Tarim Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2014, 19(2): 1-13.
[10]
张纪智, 王招明, 杨海军, 徐志明, 肖中尧, 李中璇. 塔里木盆地中深地区寒武系盐下白云岩油气来源及差异聚集[J]. 石油勘探与开发, 2017, 44(1): 40-47.
Zhang Jizhi, Wang Zhaoming, Yang Haijun, Xu Zhiming, Xiao Zhongyao, Li Zhongxuan. Origin and differential accumulation of hydrocarbons in Cambrian sub-salt dolomite reservoirs in Zhongshen area, Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2017, 44(1): 40-47.
[11]
田军. 塔里木盆地油气勘探成果与勘探方向[J]. 新疆石油地质, 2019, 40(1): 1-11.
Tian Jun. Petroleum exploration achievements and future targets of Tarim Basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2019, 40(1): 1-11.
[12]
吕修祥, 白忠凯, 付辉. 从东西伯利亚看塔里木盆地寒武系盐下碳酸盐岩勘探前景[J]. 新疆石油地质, 2009, 30(2): 157-162.
Lv Xiuxiang, Bai Zhongkai, Fu Hui. Probe into exploration prospect of Cambrian subsalt carbonate rocks in Tarim Basin form east Siberia basin[J]. Xinjiang Petroleum Geology, 2009, 30(2): 157-162.
[13]
吴林, 管树巍, 杨海军, 任荣, 朱光有, 靳久强, 等. 塔里木北部新元古代裂谷盆地古地理格局与油气勘探潜力[J]. 石油学报, 2017, 38(4): 375-385.
Wu Lin, Guan Shuwei, Yang Haijun, Ren Rong, Zhu Guangyou, Jin Jiuqiang, et al. The paleogeographic framework and hydrocarbon exploration potential of Neoproterozoic rift basin in northern Tarim Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2017, 38(4): 375-385.
[14]
任荣, 管树巍, 吴林, 朱光有. 塔里木新元古代裂谷盆地南北分异及油气勘探启示[J]. 石油学报, 2017, 38(3): 255-266.
Ren Rong, Guan Shuwei, Wu Lin, Zhu Guangyou. The north-south differentiation characteristic and its enlightenment on oil-gas exploration of the Neoproterozoic rift basin, Tarim Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2017, 38(3): 255-266.
[15]
朱光有, 曹颖辉, 闫磊, 杨海军, 孙崇浩, 张志遥, 等. 塔里木盆地8000m以深超深层海相油气勘探潜力与方向[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(6): 755-772.
Zhu Guangyou, Cao Yinghui, Yan Lei, Yang Haijun, Sun Chonghao, Zhang Zhiyao, et al. Petroleum exploration potential and favorable areas of ultra-deep marine strata deeper than 8000 meters in Tarim Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2018, 29(6): 755-772.
[16]
朱光有, 杜德道, 陈玮岩, 孙琦森, 李婷婷, 张志遥, 等. 塔里木盆地西南缘古老层系巨厚黑色泥岩的发现及勘探意义[J]. 石油学报, 2017, 38(12): 1335-1342.
Zhu Guangyou, Du Dedao, Chen Weiyan, Sun Qisen, Li Tingting, Zhang Zhiyao, et al. The discovery and exploration significance of the old thick black mudstones in the southwest margin of Tarim Basin[J]. Acta Petrolei Sinica, 2017, 38(12): 1335-1342.
[17]
严威, 郑剑锋, 陈永权, 黄理力, 周鹏, 朱永进. 塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组白云岩储层特征及成因[J]. 海相油气地质, 2017, 22(4): 35-43.
Yan Wei, Zheng Jianfeng, Chen Yongquan, Huang Lili, Zhou Peng, Zhu Yongjin. Characteristics and genesis of dolomite reservoir in the lower Cambrian Xiaoerblak Formation, Tarim Basin[J]. Marine Origin Petroleum Geology, 2017, 22(4): 35-43.
[18]
倪新锋, 沈安江, 陈永权, 关宝珠, 俞广, 严威, 等. 塔里木盆地寒武系碳酸盐岩台地类型、台缘分段特征及勘探启示[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(7): 1245-1255.
Ni Xinfeng, Shen Anjiang, Chen Yongquan, Guan Baozhu, Yu Guang, Yan Wei, et al. Cambrian carbonate platform types, platform margin segmentation characteristics and exploration enlightenment in Tarim Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2015, 26(7): 1245-1255.
[19]
陈永权, 关宝珠, 熊益学, 亢茜. 复式盖层—走滑断裂带控储控藏作用——以塔里木盆地满西—古城地区下奥陶统白云岩勘探为例[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(7): 1268-1276.
Chen Yongquan, Guan Baozhu, Xiong Yixue, Kang Qian. Compound cap rocks and slide faults controlling mechanism on reservoir and reserves:an example on lower Ordovician dolostones exploration in Manxi-Gucheng area, Tarim Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2015, 26(7): 1268-1276.
[20]
杜金虎, 潘文庆. 塔里木盆地寒武系盐下白云岩油气成藏条件与勘探方向[J]. 石油勘探与开发, 2016, 43(3): 327-339.
Du Jinhu, Pan Wenqing. Accumulation conditions and play targets of oil and gas in the Cambrian subsalt dolomite, Tarim Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2016, 43(3): 327-339.
[21]
易士威, 杜金虎, 杨海军, 李君, 李勇. 塔里木盆地下古生界成藏控制因素及勘探思路[J]. 中国石油勘探, 2012, 17(3): 1-8.
Yi Shiwei, Du Jinhu, Yang Haijun, Li Jun, Li Yong. Controlling factors and exploration idea about reservoir formation of Lower Palaeozoic, Tarim Basin[J]. China Petroleum Exploration, 2012, 17(3): 1-8.
[22]
邹才能, 杜金虎, 徐春春, 汪泽成, 张宝民, 魏国齐, 等. 四川盆地震旦系—寒武系特大型气田形成分布、资源潜力与勘探发现[J]. 石油勘探与开发, 2014, 41(3): 278-293.
Zou Caineng, Du Jinhu, Xu Chunchun, Wang Zecheng, Zhang Baomin, Wei Guoqi, et al. Formation, distribution, resource potential and discovery of the Sinian-Cambrian giant gas field, Sichuan Basin, SW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2014, 41(3): 278-293.
[23]
陈永权, 严威, 韩长伟, 闫磊, 冉启贵, 亢茜, 等. 塔里木盆地寒武纪/前寒武纪构造沉积转换及其勘探意义[J]. 天然气地球科学, 2019, 30(1): 39-50.
Chen Yongquan, Yan Wei, Han Changwei, Yan Lei, Ran Qigui, Kang Qian, et al. Structural and sedimentary basin transformation at the Cambrian/Neoproterozoic interval in Tarim Basin: implication to subsalt dolostone exploration[J]. Natural Gas Geoscience, 2019, 30(1): 39-50.