以地质认识创新为主导的海上油区二次勘探实践与成效——以辽东湾北部地区为例

徐长贵

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

以地质认识创新为主导的海上油区二次勘探实践与成效
——以辽东湾北部地区为例

徐长贵

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海油田勘探开发研究院)

石油勘探是认识—实践—再认识—再实践的一个反复过程，二次勘探是一个成熟油区必然经历的。海上油区和陆上油区勘探特点不同导致它们二次勘探中的理念存在较大差异，海上二次勘探主要以大中型油气田勘探为目标、以地质认识创新为主导进行精细勘探。渤海辽东湾北部地区在经历近20年的勘探低潮后，在没有增加任何新资料的情况下，基于勘探思路的创新，通过以圈闭模式和储层发育模式为核心的地质认识创新以及3项技术组合创新，在二次勘探中取得了很好的勘探成效，为海上类似地区的二次勘探提供了良好的借鉴。

二次勘探地质认识创新勘探成效辽东湾北部地区

石油勘探是认识—实践—再认识—再实践的一个反复过程。一个地区在经历一次勘探之后，受限于认识水平和技术条件，总会遇到勘探的低谷期，勘探发现难度会越来越大，发现的储量规模会越来越小，勘探的领域也会越来越少，这时就必须解放思想、转变思路、发展技术，得出新的、更加逼近地下真实的认识，一旦认识获得突破并指导二次勘探，勘探老区会重新焕发青春，储量会获得新的增长。因此，二次勘探是老区挖潜的必经之路［1］。

近几年，渤海油田通过开展以地质认识创新为主导的二次精细勘探，在历经20余年探索没有获得重大突破的老区——辽东湾北部地区(以下简称辽北地区)发现了多个大中型优质油气田，使得本区勘探重现生机，闯出了一条海上二次勘探的新路。本文首次对该地区二次勘探中的新思路、新认识、新技术组合及勘探成效进行了详细的总结，这将对海上类似地区的二次勘探有着重要的借鉴意义。

1勘探历程与面临的关键问题

图1 辽北地区区域位置图

辽北地区是指辽东湾北部锦州(JZ)25-1/1S油田以北的广大区域(图1)，面积约3 000 km2。受辽西1号边界大断裂分割，辽北地区由西向东划分为辽西北洼、辽西低凸起北段、辽中北洼等3个一级构造单元，整体表现为“两洼夹一凸”的构造格局，其中辽西北洼、辽中北洼均表现为东断西超的新生代箕状洼陷。在整个第三纪期间，辽北地区经历了古新世—始新世的伸展裂陷阶段、渐新世早期沙二—沙一时期的第一裂后热沉降阶段、渐新世东营期的走滑拉分再次裂陷阶段，东营末期湖盆整体抬升而结束了断陷沉积期，新近纪进入整体的坳陷下沉阶段。

辽北地区在进行二次勘探之前经历了两大阶段。第一阶段(1982—1990年)为自营快速起步阶段，勘探效果较好。1982年开始在辽东湾开展了区域性的二维地震勘探，主要针对隆起带的古潜山及其上大型的披覆构造，先后发现了渤海最大的气田——锦州20-2气田、锦州9-3油田等，累计三级地质储量规模达亿吨级以上。第二阶段(1991—2008年)为勘探步入艰难时期，经历了近20年的沉寂阶段，针对第一阶段勘探在东二下段的较好发现，在洼陷区和低凸起区分别钻探了多个构造，虽然发现锦州9-3E和锦州21-1S等中小型油气田，但总体勘探成果不佳，没有获得重要进展与突破。分析认为，主要面临3个方面的关键问题:第一，还有没有足够的资源潜力，还值不值得进一步勘探?第二，凸起区和中央反转构造带中埋藏浅、规模大、类型简单的背斜型圈闭在第一轮勘探基本都已经被钻探，未钻圈闭类型复杂、规模小、埋藏深，本区还能不能找到大型油气田?到哪里去找?第三，就是制约本区勘探的关键问题——储层问题。在锦州20-2N发现之前，本区失利的钻井都是因为储层问题而导致勘探失利的，并且辽东湾地区深层3000m以下储层物性普遍较差，从未获得商业性产能，因此3000m深度被称为辽东湾探区勘探的“死亡线”。

2以地质认识创新为主导的二次勘探新思路的提出

近年来，渤海湾盆地辽河油田的潜山勘探、冀东油田南堡凹陷的精细勘探、胜利油田东营凹陷的岩性油气藏勘探以及华北油田的洼槽区勘探等都是二次勘探的经典案例［2-5］，通过二次勘探这些地区油气储量获得了重要的增长，其中一个重要的特点是大面积的或者全凹陷的高精的地震资料的重新采集和高密度的钻井［4-6］。但是，海上油气勘探与陆地油气勘探特点存在明显的差异:第一，海上油区和陆地油区进入二次勘探时期的勘探程度有所差异，陆地油区进入二次勘探时期的勘探程度往往都比较高，剩余的勘探目标隐蔽性很强，需要用更高精度的地震资料来识别和更密集的钻井来钻探，而海上成熟探区进入二次勘探时期的勘探程度相对较低，存在大量的未知勘探领域和勘探目标，这些勘探目标通过创新地质认识、优化技术组合往往也能够发现;第二，海上勘探的高投入和高风险性也决定了二次勘探的思路和方法与陆地油区有着明显的差异，海上二次勘探仍然应以大中型油气田(群)的发现为着眼点，整体分析、区域解剖，在整体解剖的基础上创新地质认识，以地质认识创新为主导进行二次精细勘探。具体来说，海上二次勘探的新思路为:勘探目标是大中型油气田，工作方法是整体研究，工作核心是创新地质认识、提高地下认知程度，基本保障是优化技术组合、充分挖掘现有资料潜力。

3二次勘探中的重要地质认识创新

辽北地区的二次勘探研究主要针对前文述及的制约本区勘探的3个关键问题进行了精细研究，并获得了重要的地质认识创新，取得了明显的勘探成效。

3.1 重新认识凹陷资源潜力，坚定了二次勘探的信心

资源潜力是二次勘探的基础，一个凹陷经过一次勘探之后，还有没有继续勘探的价值，首先必须重新认识凹陷的资源潜力。

辽西北洼和辽中北洼是辽北地区2个重要的供烃凹陷，按照一次勘探时期计算的油气资源量进行评价，辽西北洼的探明程度已经达到了76%，该区勘探已经进入萎缩阶段。特别是天然气的资源量，根据经典的天然气演化模式，整个辽中凹陷和辽西凹陷总的天然气资源量不到1100亿m3，现在已发现的天然气资源量已经达到1500亿m3，出现了发现储量大于资源量的“储资倒挂”的现象，这显然是不合理的。

通过聚集系数法、物质平衡法、改进的规模序列法等方法进行辽西凹陷新一轮的资源综合评估，石油资源量要远大于一次勘探时期估算的资源量，探明程度由原来的76%下降到了37%。在天然气资源潜力计算上，通过烃源岩物理模拟实验，重新建立了辽北地区的生烃模型(图2)，创新提出辽北地区烃源岩Ro介于0.5%～1.3%可大量生气及生气高峰Ro约为1.1%的新认识。根据这一认识，辽东湾天然气资源量将会大幅度增加，仅辽西北洼的天然气资源量就超过1200亿m3。

通过重新认识凹陷资源潜力，坚定了辽北地区二次勘探的信心，这也是辽北地区二次勘探的物质基础。

3.2 创新建立圈闭发育模式，明确了二次勘探的方向

辽西北洼全区基本被二维地震资料覆盖，局部有三维地震资料覆盖，而且研究的重点地区有4块不同年代不同批次的三维地震资料覆盖，但本区经过多轮构造解释后没有发现大型圈闭。

图2 辽北地区(辽西、辽中凹陷)基于烃源岩热模拟实验的生烃图版

鉴于此，在区域大断裂格架解释的基础上，通过构造的物理模拟，建立了辽北地区走滑断裂“逢弯必圈”的大型圈闭群发育模式，指出早断早衰型走滑断裂带圈闭主要发育的时期为沙三段强烈深陷期和沙一、二段裂后热沉降期，圈闭发育的位置主要在凸起向凹陷突出的弯曲增阻段(图3)。在这一模式的指导下，以三维地震资料解释为基础，充分挖掘地震资料潜力，采用2D+3D资料联合解释，重新落实该区构造，最终通过精细构造解释，从南至北发现了一系列大型构造圈闭群，呈串珠状分布(图4)，单个圈闭面积多为十几平方千米，最大圈闭面积超过30km2，为本区二次勘探奠定了基础。

图3 辽北地区构造物理模拟实验(右旋走滑作用下刚性基底向塑性岩层弯曲增压段最容易发育圈闭)

图4 辽北地区走滑断裂两侧"逢弯必圈"的圈闭分布

3.3 创新提出优质储层发育模式，解决了制约二次勘探的关键问题

辽北地区在第一轮勘探中发现了2个大中型油气田——锦州20-2气田和锦州9-3油田，其中锦州20-2气田是以沙一、二段湖相生物碎屑碳酸盐岩为主要储集层，而锦州9-3油田是以中浅层东营组三角洲前缘砂体为主要储集层。二次勘探从凸起走向凹陷后，面对的勘探对象是深度上更深、层系上更老的沙一、二段和沙三段，因此可以说，深层的优质储层预测是制约本区二次勘探的关键问题。

研究中从地貌-沉积过程响应出发，创新提出了辽北地区“源-沟耦合富砂”的基本思想，认为该区只要物源区存在剥蚀的历史，剥蚀的碎屑物质必然会沿着沟谷优势分散系统在坡折带处进行卸载，从而形成砂岩富集区(图5)。根据这一基本思想，在精细层序地层学分析和精细古地貌分析的基础上，以四级层序为单元，对辽北地区物源区及其古地貌形态进行了恢复，刻画出地质历史时期的物源-沟谷在空间上的配置关系，从而确定砂体在空间上的发育位置，并以此为约束，通过地震相、地震属性资料对目的层砂体进行预测。最终结合成岩作用分析和本区特殊的超压发育环境，创新提出辽北地区超压环境次生孔隙形成机制，认识到地层超压对成岩进程有明显的抑制作用，建立了该区超压与次生孔隙发育的对应关系。

通过储层精细研究，辽北地区二次勘探中新钻9口钻井，储层预测全部获得成功，其中JZ20-2N-1井在3299.0～3311.5m井段测试获日产油308.9m3，JZ20-2N-5井在3330～3342m井段测试获日产油588.7m3，突破了辽东湾北部埋深勘探的“死亡线”门槛。

图5 辽北地区沙河街组砂岩富集模式

4二次勘探中的技术组合创新

在海上二次勘探中，面对的资料往往还是一次勘探中的资料，如何使老资料产生新认识，往往需要优化技术组合，这是二次勘探突破的重要保障。在辽北地区的二次勘探中，本区没有新采集的地震资料，也没有进行高密度的钻井，资料还是一次勘探中使用的资料，为了使这些老资料发挥新用途，主要采用了地质模式指导下的精细构造解释技术、地震地质一体化的储层预测技术、多因素综合断层侧封分析技术，取得了显著成效。

4.1 地质模式指导下的精细构造解释技术

鉴于辽北地区没有为三维地震全覆盖，部分关键地区需要补充二维地震资料来解释，因此首先通过全区大断裂解释明确构造带成因动力，建立不同构造带的构造样式，然后在此模式的指导下，采用三维解释联动二维解释的方法，采取点—线—面—体的解释流程，从主测线、联络测线和任意线多个角度来落实断点，并考虑二维资料偏移归位不准的影响，对部分断点进行了合理的趋势化调整，同时结合三维可视化技术来显示空间的断层分布及相互关系，保证了断裂系统的准确性，提高了解释精度，最终落实了断裂，扩大了圈闭规模。

4.2 地震地质一体化的储层预测技术

由于研究区目的层厚度较薄，而地震资料品质较差、分辨率较低，因此完全依靠常规的地震相构形来进行储层预测难度较大，并且通过对本区已钻井砂泥岩波阻抗敏感分析来看其反演效果也不会理想。为此，在本区二次勘探中，首先在高精度古地貌恢复的基础上分析源-沟-坡耦合带，找到沉积物搬运通道，进而确定耦合带的发育位置(图6)，精细识别耦合带与非耦合带地震相的细微差别，结合地震属性与耦合带的关系进一步精细刻画砂体展布特征，最终确定了砂体的分布。

图6 辽北地区源-沟-坡耦合带的精细识别

4.3 多因素综合断层侧封分析技术

受区域构造影响，辽北地区所形成的构造多为受边界断层控制并被次级断层复杂化的鼻状或半背斜形态的圈闭，由多个断块组成。部分控制圈闭的断层在局部位置断距较小，可能存在断层两侧岩性对接而导致侧封保存风险。研究中对小断距断层的侧向封堵性采用了多种技术手段进行充分论证。首先，厘定断层的性质、断层的规模和断层的活动性，认为断层与区域走滑断层走向一致，应同样具有走滑扭动成因，而走滑断层的侧向封堵性较好，这类断层具有良好的封堵作用;其次通过断面压力分析、泥岩涂抹分析和类比分析确定断层的封堵性分析。根据多因素多技术的综合运用，最终解决了陡坡带油气侧封保存问题。

5二次勘探所取得的成效

通过勘探思路创新、地质认识创新和技术组合创新，辽北地区二次勘探发现了以锦州20-2N等为代表的多个中型油气田及潜在商业性含油气构造，二次勘探的商业成功率达到了75%，新增三级地质储量超过1亿m3油当量，并突破了辽东湾勘探的3 000 m的深度门槛，取得了很好的勘探成效，为海上类似地区的二次勘探提供了良好的借鉴。

［1］赵贤正，卢学军，王权．富油气凹陷的二次勘探［J］．中国石油勘探，2010，15(2):1-7．

［2］郭彦民，尤桂彬，林洪利．辽河坳陷潜山深化勘探理论与实践［J］．石油钻采工艺，2009，31(S1):9-14．

［3］李晓光，高险峰，李玉金，等．辽河探区油气勘探潜力与前景［J］．特种油气藏，2011，18(5):1-5．

［4］周海民，董月霞，刘蕴华，等．冀东南堡凹陷精细勘探实践与效果［J］．中国石油勘探，2000，5(2):9-12．

［5］孔凡仙．东营凹陷北带砂砾岩扇体勘探技术与实践［J］．石油学报，2000，21(5):27-31．

［6］赵贤正，卢学军，王权．华北油田地层-岩性油藏勘探发现与启示［J］．石油与天然气地质，2007，28(5):597-604．收稿日期:2012-07-17

(编辑:崔护社)

The practice and effects of secondary exploration guided by the geological innovation in offshore oil-bearing areas:a case of the northern Liaodong bay

Xu Changgui
(BohaiOilfield Exploration and Development Research Institute，Tianjin Branch of CNOOC Ltd．，Tianjin，300452)

Petroleum exploration is a repetitious process of gaining knowledge-practising-re-gaining knowledge-re-practising，during which secondary exploration is an inevitable stage in thematured oil-bearing areas．The ideas of secondary exploration in an offshore oil-bearing area are quite different from those in an onshore oil-bearing area，due to thier different exploration patterns，and the secondary exploration in an offshore oil-bearing area should be the refined exploration that aims at the large and middle fields and is guided by the geological innovations．After nearly 20 years of exploration decline in the northern Liaodong bay，Bohai water，the secondary exploration resulted in good effects without increasing any new data and on a basis of several innovations，such as the exploration thought，the geological knowledge focussing on trap and reservoir models an the combination of three techniques，thus providing an excellent reference to the secondary exploration in similar offshore areas．

secondary exploration;gelogical innovation;exploration effect;the northern Liaodong bay

徐长贵，男，博士，高级地质师，中国海洋石油总公司勘探专家，毕业于中国地质大学(北京)，主要研究方向为石油地质与勘探。地址:天津市塘沽区609信箱(邮编:300452)。