国内外近海含油气盆地储量发现阶段实例分析及规律性认识

张 宽

(中海油研究总院)

国内外近海含油气盆地储量发现阶段实例分析及规律性认识

张 宽

(中海油研究总院)

统计结果表明,墨西哥湾浅水区、北海维京地堑、尼日尔盆地陆架区、中苏门答腊盆地以及曾母盆地、渤海湾盆地胜利油区和辽河油区的油气储量发现过程都具有明显的阶段性。在前人3阶段划分的基础上提出将油气储量发现划分为4个阶段,这样更能反映不同阶段的本质区别。储量迅猛增长阶段(相当于前人的储量发现高峰阶段早期)一般出现在勘探的早—中期,是真正意义上的“高峰期”;储量增长速度回落阶段(相当于前人的储量发现高峰阶段晚期),储量增长速度明显减缓,“高峰”特征不明显,而这一阶段所发现油气田规模减小、数量增多,勘探工作量急剧增加的特征却十分显著;不同阶段储量发现的效率不同;不同储量发现阶段末期累计储量占总资源量的比例有一定统计意义。油气储量发现阶段是盆地类型、勘探活动规律的直接反映,与盆地的勘探阶段、勘探程度大体一致。储量发现阶段的研究有助于勘探家清醒地认识一个地区目前所处的勘探阶段、目前勘探任务的特点和应采取的勘探对策;同时,油气储量迅猛增长阶段末的累计油气储量与资源总量之间的统计关系,也有助于认识一个中等勘探程度盆地的资源总量。

近海 含油气盆地 储量发现 储量迅猛增长阶段 储量增长速率回落阶段 资源总量

1 问题的提出及基本概念

含油气盆地储量发现过程具有阶段性。储量发现阶段研究有助于勘探家清醒地认识一个地区目前所处的勘探阶段、目前勘探任务的特点和应采取的勘探对策。前人按照国内外学者对含油气盆地勘探阶段的划分,一般将油气储量发现分为3个阶段,即早期阶段、高峰阶段、萎缩阶段,高峰阶段又细分为早期(Ⅰ)和晚期(Ⅱ)[1]1)查全衡,等.中国东部油气区的资源潜力.2002.。这些一般性的概念是否适合近海盆地油气储量发现的过程,或者说近海盆地油气储量发现的阶段性有没有一些特殊性。本文试图通过对国内、外较具代表性的一些近海含油气盆地储量发现规律的统计、类比,以及成熟探区储量发现阶段特征研究,总结这类盆地储量发现的阶段性特点,同时提出一种估算资源总量的特定方法,以供读者讨论。

关于储量发现高峰阶段的概念,笔者通过对墨西哥湾浅水区等7个有代表性地区油气储量发现柱状图、油气储量累计增长曲线图的观察分析,以及对各油气区不同勘探时期油气田发现规模、数量特点的研究和油气储量发现效率的统计分析,在上述3阶段划分的基础上,针对近海这一类盆地的特点,提出了油气储量发现4阶段划分意见——储量发现初始阶段、储量发现迅猛增长阶段、储量发现增长速度回落阶段和储量发现萎缩阶段。初始阶段一般对总储量的贡献不大(也有一些盆地勘探伊始油气储量就迅猛增长)。迅猛增长阶段对应于前人的高峰阶段早期,在柱状图上具有明显的“峰”特征,在储量累计曲线上其斜率比相邻线段的斜率明显偏大,甚至数倍。增长速度回落阶段年发现储量明显减少,发现油田的规模也与上一个阶段相差悬殊,使用“高峰晚期(Ⅱ)”来描述,不能刻画这一阶段与“高峰期”的本质区别。

本文研究选择了2类地区的实际可采储量和可采资源量数据。一类是较有代表性的国外近海油气盆地(地区),如北美墨西哥湾浅水区、北海维京地堑地区、西非尼日尔盆地陆架区及东南亚中苏门答腊盆地。另一类是南海南部的曾母盆地和渤海湾盆地的胜利油区、辽河油区。胜利油区、辽河油区的储量数据取自“中国油区石油天然气储量、产量统计手册”1)康竹林,等.中国油区石油天然气储量、产量统计手册.2002.、“2007年全国油气田矿产储量表”,资源量数据取自新一轮全国油气资源评价结果[2]与其他相关文献;其余盆地或地区油气可采储量、可采资源总量数据分别来源于地区储量报告[3-4]及相关文献[5-7]。根据需要,采用“油田规模序列法”补充预测了尼日尔盆地浅水区油气可采资源总量。

本文分析采用了油气储量发现柱状图(如图1a)和油气储量累计增长曲线图(如图1b)2种作图方法。为了突出一个盆地储量发现过程的规律性,柱状图按每5年为一个统计单元,经过数据整理和必要的单位换算,所用数据可以满足讨论问题的精度要求。

图1 墨西哥湾中、西部浅水区油气储量发现柱状图(a)和油气储量累计增长曲线(b)

2 7个盆地(地区)油气储量发现的阶段性

2.1 墨西哥湾中、西部浅水区

墨西哥湾中、西部浅水区是目前世界上近海油气勘探最成熟的探区之一,区内水深小于200m的勘探面积约11.4×104km2,截至2003年钻探各类油气探井 1.37万口,平均 1口探井控制 8.3 km2;据1999年的研究[3-4],油气可采资源总量(累计产量、剩余储量、待发现可采资源量与扩展储量[8](reserve growth或Appreciation)的总和)为619× 108桶油当量,其中扩展储量为112×108桶油当量,所占比例很高。油气储量发现始于1945年,储量迅猛增长阶段在1955—1974年(图1a、b),共发现储量247×108桶油当量,占资源总量的40%。截至2003年,该区共找到了40个可采储量超过2×108桶油当量的大油气田,其中39个发现于1974年之前;在其后的32年(图1b),累计新增储量约93× 108桶油当量,仅为资源总量的14%,年均资源发现率小于0.5%。最近10年该区每年发现的储量均低于1×108桶油当量,单个油气田的规模小于10 ×106桶油当量。截至2006年,该区油气储量累计达387×108桶油当量,计算的储量探明程度为62.4%。

2.2 北海维京地堑地区

维京地堑地区是世界著名的油气产区,勘探区块总面积约5.4×104km2,1995年液态烃产量约折合1.6×108m3,是最高产量年(比中国同年的石油产量1.49×108t略高些)。天然气最高年产量800 ×108m3。截至2007年,该区累计钻探井1 488口,平均每28km2面积有1口探井。

1971—1975年,在维京地堑地区发现了该地区最大的 Statfjord油气田和世界著名的Brent油气田,是油气储量发现的迅猛增长阶段(图2)。储量增长速度回落阶段延续到1985年,1971—1985年累计发现的油气储量是资源总量的 65%。在1986—2007年的储量发现萎缩阶段,累计发现油气储量仅相当于资源总量的12%。根据目前的认识,维京地堑地区油气资源可采总量约为76×108m3油当量(为1999年累计发现油气储量56.66×108m3油当量和以同时间点已获取资料为基础计算的待发现油气资源量19.33×108m3油当量之和)。上世纪90年代以后,该区勘探工作量明显萎缩,油气田发现规模逐渐减小。

图2 维京地堑地区油气储量发现柱状图(a)和油气储量累计增长曲线(b)

2.3 西非尼日尔盆地陆架区

图3 尼日尔盆地陆架区油气储量发现柱状图(a)和油气储量累计增长曲线(b)

尼日尔盆地陆架区面积 4.4×104km2,截至2007年该区累计发现油气可采储量338×108桶油当量。1964—1968年是陆架区油气储量迅猛增长阶段(图3),累计探明油气可采储量156×108桶油当量,占目前认识资源总量的34%,年均资源发现率为6.9%(资源总量454×108桶油当量是笔者根据油气田储量数据采用油田规模序列法模拟计算的)。该区已发现的20个大油气田中,有11个是在这一期间发现的,包括了陆架区最大的3个油气田。1969—1983年进入了储量增长回落阶段,年均资源发现率降至1.5%。1984年至今为储量发现萎缩阶段,20余年发现的油气储量仅占资源总量的18%,年均资源发现率为0.7%。特别是最近的5年,油气田平均规模降至21.1百万桶油当量,大致相当于地质储量1 000万方油当量。

2.4 中苏门达腊盆地

中苏门达腊盆地面积约13×104km2,目前已钻探井800余口,探井密度达到平均每160km2一口探井(其中预探井密度达到每200km2一口预探井)。中苏门达腊盆地油气发现始于 1939年, 1941—1945年是储量迅猛增长阶段(图4),累计探明油气可采储量80.6×108桶油当量,占目前认识资源总量的51%,年均资源发现率大于10%;1944年发现的Minas油田的可采储量为4 919百万桶油当量;以后2个阶段的油气发现分别为资源总量的31.5%和7%;1997—2006年10年间,累计发现油气可采储量74百万桶油当量,所发现的32个油气田的平均规模仅为2.3百万桶油当量(大致相当于地质储量100万方油当量);目前的储量探明程度达到90%。中苏门达腊盆地与珠江口盆地成因类型有所不同,但在盆地结构、烃源岩类型、主要储盖组合及成藏机制等方面有着诸多相似性。

图4 中苏门答腊盆地油气储量发现柱状图(a)和油气储量累计增长曲线(b)

2.5 南海南部曾母盆地

曾母盆地面积16.7×104km2,绝大部分在海上。海上的第一口油气发现井是1962年钻探于东巴林坚坳陷的Temana井。从盆地东部的东巴林坚坳陷、南康台地的范围看,油气储量发现高峰在1967—1976年(图5),累计探明油气可采储量占目前认识资源总量的37%,年均资源发现率为3.6%;尽管上个世纪90年代初和近期有小的峰值出现,但储量发现速度明显减缓。截至2006年,这两个地区已发现油气田110个,发现油气可采储量8 813百万桶油当量。

图5 曾母盆地东巴林坚坳陷、南康台地油气储量发现柱状图(a)和油气储量累计增长曲线(b)

2.6 渤海湾盆地辽河油区

截至2005年,辽河油区累计探明石油地质储量22.01×108t[9],近年来每年以近几千万吨的规模增长,石油可探明地质资源量33.64×108t(第三系),储量发现迅猛增长阶段在1981—1990年(图6),此阶段末储量探明程度达42%,年均资源发现率约2.8%。 1991年至今一直处于储量增长回落阶段,截至2007年累计储量探明程度为72%(第三系,图6)。

图6 渤海湾盆地辽河油区石油储量发现柱状图(a)和石油储量累计增长曲线(b)

2.7 渤海湾盆地胜利油区

到2005年底,胜利油区累计探明石油地质储量46.1×108t[10],每年新增探明地质储量约1× 108t。本文分析中该区石油可探明地质资源总量采用了 78.02×108t[2]、77.15×108t(不含中生界)[9]、62.86×108t[11]和 64×108t[12]4个评价结果的算术平均值70×108t。胜利油区石油储量迅猛增长阶段在1983—1987年(图7),年平均发现资源率约3.8%,期末储量探明率达到36.8%(这一期间内储量集中复算可能多增加了一些储量,但不影响整体的阶段性关系)。1988年以后该区仍然保持较高的储量发现,但年均储量发现率约为1.6%,处于储量增长回落阶段。胜利油区的研究人员对油田储量发现阶段划分采用了1963—1980年、1981—1987年和1987年至今3个阶段,依次描述为“全面增长”、“高速增长”和“稳定增长”阶段[13]。截至2007年,胜利油区累计探明石油地质储量为石油资源总量的68%,探井密度达到不足5km2就有一口探井。

图7 渤海湾盆地胜利油区石油储量发现柱状图(a)和石油储量累计增长曲线(b)

3 近海含油气盆地油气储量发现阶段的规律性

通过以上7个典型实例的统计可以看出,近海中—新生界含油气盆地的储量发现呈现出明显的阶段性,并具有如下基本特征:

(1)阶段持续时间“前短后长”。在油气储量发现的整个进程中,前两个阶段持续时间相对较短,而后两个阶段持续时间较长。储量发现初始阶段为0～20年,平均6～7年(有的盆地例如维京地堑勘探伊始就发现了大油气田因而没有初始阶段);储量迅猛增长阶段一般为5～20年,平均9～10年;而储量发现增长速度回落阶段长达10～30年,平均约20年;储量发现萎缩阶段则可能是全过程中延续时间最长的阶段,统计的盆地中有的已经延续了25～30年,而且至今尚未结束。

(2)储量发现明显不等。储量迅猛增长阶段发现的储量一般是其他阶段的2倍,甚至数倍。前者在油气储量发现柱状图上表现为突出的“高峰”,在储量发现累计曲线上表现为陡峭上升线段;而后者在油气储量发现柱状图上一般呈峰谷相间、总体向低的排列,在储量发现累计曲线上一般由1个或几个上凹型线段最终过渡为上凸型线段。

(3)不同阶段储量发现的效率相差悬殊。储量发现初始阶段的储量发现率(年储量发现/资源总量)一般低于1%;储量迅猛增长阶段储量发现率一般为2%～10%,平均5%,中苏门答腊盆地、维京地堑、尼日尔盆地在这一阶段的储量发现率都很高,说明这些盆地具备一批大型的含油气构造;储量发现增长速度回落阶段的储量发现率前人定义为小于2%,笔者统计7个实例的平均值为1.31%;本文实例中储量发现萎缩阶段(4个盆地)的平均储量发现率低于0.5%。

(4)不同储量发现阶段末期的累计储量占资源总量的比例有一定统计意义。7个实例中,储量迅猛增长阶段末的探明程度为 34%～51%,平均42%。这一比例与前人提出的储量高峰阶段Ⅰ期末探明程度35%～40%的上限十分接近。7个实例中有3个盆地是否开始了储量发现萎缩阶段并不十分清楚,因此增长速度回落阶段末7个盆地的探明程度平均值是大于等于67%。

7个实例的油气储量发现数据再一次表明,大油气田的发现一般在盆地勘探的早期—中期,并带来油气储量的迅猛增长;储量发现的后期一般以发现中、小规模油气田和扩展储量为主;通过勘探、开发技术的进步以及多打探井,储量增长后期持续的时间往往很长。另外,7个实例有一个共同的特点,即尽管年度储量发现多少可以是峰谷跳跃的,但至少在目前看来储量发现迅猛增长阶段均只有一个。

4 有关问题的讨论

上述统计结果表明,7个实例的储量发现过程具有一定的规律性。其原因可能有:①盆地结构相对简单,即近海的这类中—新生代油气盆地的石油地质条件相对比较简单,这一点与塔里木盆地那样的复合型盆地不同;②勘探条件相近,即浅海(上述实例仅涉及了盆地的浅水部分)或近海盆地的勘探条件相对一致,如果将这类地区与荒漠、深海或极地地区比较,勘探进程可能就不一样了,油气储量增长的规律就可能存在更多的差异;③作业模式比较接近,即7个实例中有5个地区都是采用公开招投标的方式引入多家石油公司共同参与一个地区的勘探,石油公司之间的商业竞争和勘探认识上的启发,有助于推进勘探进程;④油气田的富集与分布规律决定了大中型油气田储量占到总资源量的多数,并且更易于通过较少的勘探工作量来发现。

储量迅猛增长阶段末的探明程度是一个有统计意义的参数,即本文7个实例的算术平均值42%或前人给出的35%～40%;如果一个盆地已经到了或超过了这个阶段,就可以用这个时期的累计探明储量估算同一探区的资源总量。例如用此方法测算的南海珠江口盆地浅水区珠一、珠三坳陷油气地质资源量(天然气仅占5%)为15.3×108m3油当量,目前的探明程度为71%。当持有不同评价理念、采用不同评价方法得出的资源评价结果相差悬殊时(例如近期有专家采用成因法计算珠江口盆地珠一坳陷惠州(包括陆丰西部)、西江和恩平凹陷油气总资源量为58.60×108t油当量[14]),这种由储量发现阶段估算法得出的结果,不失为一种用来计算还能找到多少储量的简单方法。对于“测不准”的油气资源量来说,多方法的测算有助于较早地得出合乎实际、较为一致的判断。

另外有2点需要说明。其一,带来一系列大型油气田发现的新成藏组合的突破可能颠覆上述统计规律,因为这样将带来新的储量增长高峰,但正如上文指出的,这类成熟盆地的储量发现高峰只有一个。其二,不论储量发现率,或是探明程度的计算都离不开“资源总量”(7个实例中资源总量的出处前文已作交待)。无论何人、何种方法的计算,所谓资源总量毕竟是一种认识,其与累计储量是具不同意义的量(其实储量也有地质认识的成分,与资源量比较只是更可靠一些,唯有累计产量可称之为“事实”)。国内一些专家不主张使用“储量探明程度”这一概念,从严谨的角度看,自有其道理;但截至目前,这一术语在反映勘探程度之意义上,仍然较普遍采用。

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(编辑:张 敏)

Abstract:According to statistical data,the process of oil and gas reserves discovery is obviously periodical in Mexico Gulf,Viking graben,Niger delta, Central Sumatra basin,Zengmu basin,and Shengli and Liaohe oil areas in Bohai bay.In contrast to the3periods proposed by previous authors,4periods are divided for the process of hydrocarbon reserves discovery,which can better reflect essential differences in various periods.The period of rapid reserves growth(equivilent to early the peak period of reserves discovery by previous authors)generally occurs in the early to middle exploration and is the real“peak”period.In the period of declinedreserves growth(equivilent to late the peak period of reserves discovery by previous authors),the reserves growth often slows down obviously and its“peak”features are not significant.However,this period may be significantly characterized by more discovered fields with smaller reserves size and rapid increase of exploration operation.The efficiency of reserves discovery is quite different in various periods,and the ratio of the accumulated reserves to the total resources at the end of each period is statistically meaningful.The periods of oil and gas reserve discovery are directly response to basin types and exploration activities,and largely corresponding to basin exploration stages and maturity.The research on the reserves discovery periods can help explorers to realize clearly the current exploration stage and mission and the measures that should be adopted in a targeted basin. Meanwhile,a statistical relationship between the accumulated reserves and the total resources at the end of the rapid reserves-growth period is also helpful to estimate the total resources in a basin with medium exploration maturity.

Key words:offshore;oil and gas bearing basin;reserves discovery;rapid reserves-growth period; declined reserves-growth period;total resources

A case analysis of reserves-discovery periods in hydrocarbon-bearing offsore basins at home and abroad and its knowledge

Zhang Kuan
(CNOOC Research Institute,Beijing,100027)

2009-12-29 改回日期:2010-02-28

张宽,男,高级工程师,1982年毕业于原西南石油学院,目前主要从事中国近海油气资源评价工作。地址:北京市东城区东直门外小街6号海油大厦(邮编:100027)。电话:010-84525310。