中国火山岩油气藏勘探历程简述

张亘稼 李玉琪 张 旋

(1.西安石油大学 期刊中心，陕西 西安 710065； 2.西安石油大学 石油史研究所，陕西 西安 710065)

0 引 言

火山岩油气藏指以火山岩为储层或与火山作用密切相关，独立于沉积岩之外单独成藏的油气藏。[1]序该类型油气藏于1887年在美国加利福尼亚州圣华金盆地首次被发现，当时人们对油气藏的认识还比较浅，对火山岩油气藏尤甚，基本上都是勘探其它浅层油田时偶然发现的，这种状况一直持续到20世纪50年代。1953年委内瑞拉的拉帕斯油田成功试油，最高单井产量达1 828m3/d，成为世界上首个有目的地进行勘探并获得成功的火山岩油气藏，将人们对火山岩油气藏的认知推进到具有一定认识并开始局部勘探的阶段。20世纪70年代，人们对火山岩油气藏的认识进一步发展，火山岩油气藏进入广泛勘探阶段。到21世纪初，全球已发现火山岩油气藏或者油气显示300余处，其中169处油气藏已探明储量。[1]1

中国火山岩油气藏勘探始于20世纪50年代，与世界火山岩油气藏勘探发展的轨迹相似，也经历了三个阶段：偶然发现阶段、局部勘探阶段和全面勘探阶段。从20世纪50年代起，我国陆续在准噶尔盆地西北缘，渤海湾盆地辽河坳陷、济阳坳陷的火山岩中见到油气显示[1]6，但这些勘探结果基本上都是偶然发现的，在当时并没有得到重视；1980年以后，世界上已对火山岩油气藏有了一定的认识，我国也开始对渤海湾盆地、准噶尔盆地、松辽盆地、二连盆地等个别地区开展有目的、针对性的火山岩油气藏勘探[1]7；2002年以后，我国在火山岩油气藏勘探上不论是认识还是技术都有了长足的发展，并对各油气盆地展开了全面的火山岩油气藏勘探。经过数十年的勘探，我国已在11个含油气盆地发现了火山岩油气藏，仅中石油就已发现火山岩油藏探明地质储量约6×108t，火山岩天然气藏探明地质储量约4 700×108m3，初步形成了西部以北疆石炭系为主、东部以松辽盆地深层为主的两大火山岩油气区。[1]10-11另外，渤海湾盆地的火山岩勘探也成效明显，且发展潜力巨大。

1 新疆火山岩油气勘探

新疆是我国最早发现火山岩油气藏的地区，北疆盆地群中的准噶尔盆地、三塘湖盆地均有发现，吐哈盆地也有多口井在火山岩地层中发现油气显示。

1.1 准噶尔盆地火山岩油气藏勘探

在21世纪之前，准噶尔盆地已发现的火山岩油气藏主要分布在位于盆地西北缘的克拉玛依—百口泉断裂带上，先后在克拉玛依油田、百口泉油田、红山嘴油田和车排子油田等地发现了火山岩油气藏[2]309。

克拉玛依油田有8个储集层，最上一层即为石炭—二叠系火山岩储层，我国首个火山岩油气显示就是于1956年在这一储集层发现的。[3]3121957年克拉玛依油田九区222号探井在钻探中发现油田主干断裂带上盘石炭系基岩中含油，到1975年底共有2口井在石炭系获得工业油流；1965年5月油田八区乌检1井在二叠系乌尔禾组见油，试油后日产油5.7m3，到1969年，共有9口井在乌尔禾组获得工业油流；1979年3月，油田又在九区古3井上盘石炭系获得日产177.88m3的高产油流。[3]15-16,58古3井高产井的发现使油田方面对石炭系火山岩油气藏勘探重视起来，开始有目的地针对油田断裂带上盘基岩开展油气勘探。1984年在油田一区发现了石炭系玄武岩整装油藏[1]7，到1986年相继发现并探明了油田二区、三区、五区、六区、八区、九区石炭系和二叠系火山岩油气藏。

百口泉油田位于克—乌断裂带偏东的百口泉段，油田储集层中砂砾岩、火山岩双重介质储层为重要的储层之一，检188井断块石炭—二叠系、百31井区二叠系佳木河组、百21井区二叠系夏子街组均在含火山岩双重介质储层中有油气发现[3]291。

红山嘴油田位于准噶尔盆地西北缘冲断带中段与南段交汇处，油田南部断块区基底为石炭系火山岩或变质岩，是油田的次要储集层，而该油田的火山岩油气藏也是我国火山岩油气藏勘探进入第二阶段时才发现的。1983年，红120井在石炭系发现有明显的油气显示，当年11月试油后获得日产油5.2t，发现红18区石炭系油藏；1985年红56A井在石炭系试油获得日产油29.3t，发现红56A井区石炭系油藏，并相继在红58、红80、红83井石炭系获得工业油流。[3]522,548,550,554,561,584

车排子油田位于准噶尔盆地西北缘红—车断裂带的二级构造单元上，双重介质储层是主要储集层之一，火山岩及火山碎屑岩为主要介质，油田石炭系，二叠系佳木河组、夏子街组均为此类储集层。[4]1071,1085车排子油田火山岩油气藏的发现可以说是得益于红嘴山油田火山岩油气藏的勘探。1984年3月，原红山嘴油田开发评价井之一的红116井加深钻探到石炭系后进入车排子油田区域内，在石炭系试油获得日产油13.6t的工业油流，同年4月，车21井在石炭系试油获得了日产油3.45t的工业油流；1986年3月，车47井在二叠系佳木河组火山岩段试油获得日产油8.62t的工业油流；1997年8月，车67井在二叠系夏子街组试油后获得日产油18.5t工业油流。[4]1071-1072

除了这四个相对来说比较大的油气田，1994年准噶尔盆地在位于陆梁隆起上的石西凸起发现了石西石炭系火山岩油藏，1998年在五彩湾凹陷石炭系发现了五彩湾小气田。[1]7

进入21世纪后，准噶尔盆地的火山岩油气藏勘探也是成果不断。2005年，中石油在陆东—五彩湾地区滴南凸起钻探的滴西10井在石炭系火山岩中获得高产工业气流，随后滴西14井、滴西17井、滴西18井区块均在石炭系火山岩中获得工业气流，基本落实天然气地质储量超千亿立方米，克拉美丽气田被发现。到2008年，准噶尔盆地在五彩湾、北三台、准东、滴北等地区都获得了新的发现。[1]92016年，中石油又在红车断裂带车210井区石炭系火山岩地层探明石油储量5 432万吨。2017年，美8井在石炭系获得日产天然气10.8×104m3工业气流，克拉美丽气田火山岩气藏再获突破。中国石化近年来也在准噶尔盆地车排子凸起落实控制油气地质储量3 500多万吨。[5]

1.2 三塘湖盆地火山岩油气藏勘探

三塘湖盆地位于新疆东北部，西临准噶尔盆地，南临吐哈盆地，盆地内石炭系火山岩地层广布，但该盆地的火山岩油气藏勘探直到我国火山岩油气藏进入全面勘探阶段时才有所进展。三塘湖盆地已发现的火山岩油气藏集中在盆地中央坳陷东部的马朗凹陷，主要分布于上石炭统卡拉岗组和哈尔加乌组。2006年部署在马朗凹陷牛东构造带的预探井马17井钻遇上石炭统卡拉岗组火山岩时见丰富油气显示，试油后获得日产油28.52m3、气3 912m3，此后相继钻探的马19、马24井也在该层位获工业油流，开发井牛东9—9、牛东8—9更是出现了日产过百吨的高产纪录。[6]2342008年，牛东区块火山岩油气藏已获得探明石油地质储量4 445×104t。[7]2截至2017年年底，牛东油田三级储量累计超过1亿吨。

1.3 吐哈盆地火山岩油气藏勘探

吐哈盆地石炭—二叠系地层广泛发育，但火山岩油气藏勘探活动开始却比较晚。2006年吐哈油田在三塘湖盆地发现石炭系火山岩油气藏，此后才开始对吐哈盆地火山岩地层展开有针对性的油气勘探活动，到目前为止成果有限，有油气显示，但未能发现工业油气流。

吐哈盆地目前已完钻的探井中钻遇火山岩地层的并不多，6口探井在二叠系钻遇火山岩，5口探井在石炭系钻遇火山岩。钻遇石炭系火山岩的探井主要集中在台南地区，包括艾参1井、鲁南1井、鲁东5井、玉东1井和玉2井，其中鲁南1井在石炭系灰岩裂缝中见到了沥青浸染现象，在石炭系底坎尔组气测录井中发现气测异常；鲁东5井在侏罗系和石炭系不整合面发现有油气显示；玉2井在下仓房沟群见到了油气显示异常，根据地质情况推测其来源于石炭系—下二叠统；玉东1井在下组合地层见油气显示异常。[8]26

吐哈盆地的火山岩油气藏勘探虽然还未能取得较大的突破，但根据最新的油气资源评价显示，吐哈盆地石炭系石油资源潜力巨大，勘探前景不容忽视。

2 渤海湾盆地火山岩油气藏勘探

渤海湾盆地位于华北地区东部，涵盖了环渤海湾地区以及渤海海域。渤海湾盆地火山岩油气藏的勘探仅晚于新疆准噶尔盆地，在我国火山岩油气藏勘探的初始阶段就发现有油气显示，盆地内已发现的油气藏早期主要集中在辽河坳陷和济阳坳陷，后期则在黄骅坳陷、苏北盆地等地区均有突破。

2.1 辽河坳陷火山岩油气藏勘探

辽河坳陷位于渤海湾盆地东北隅，是比较典型的中、新生代大陆裂谷型盆地，盆地内火山岩油气藏主要集中在东部凹陷。1965年东部凹陷辽2井首次发现油浸火山岩[9]9，次年辽6井在沙三段火山岩裂缝中见到较好的油气显示[10]6，当时业内普遍认为“火成岩中无油”，于是这一发现被认为是偶然现象而遭到忽视。1968年热3井在沙三段基性火山岩夹正常碎屑岩中见到良好的油气显示，试油后日产油190 t、气12 976 m3。[10]61970—1972年间又在于楼、黄金带、大平房等6个构造中发现了火山岩油层，24口井获工业油流或油气显示，但依旧未能引起重视。[1]6直到1972年热河台地区热24井在沙三段火山岩中见到日产油828 t的高产工业油流，[10]6这才引起油田方面的注意，但当时火山岩勘探效果远不如碎屑好，除了热24井外也没有取得其他突破。这种情况一直持续到20世纪末。我国火山岩油气藏勘探进入第二阶段后，部分地区逐步展开对火山岩的勘探，渤海湾盆地亦在此列，这一阶段辽河坳陷火山岩油气藏勘探屡有收获。1997年，辽河坳陷内东部凹陷欧利坨子欧26井完钻试油，在沙三段粗面岩中获得日产150 t的高产工业油流；[11]161999年，黄沙坨小22井在沙三段粗面岩中试油获日产油62.74 t、气8169 m3，随后部署的小23井、小25井和小28井等均在粗面岩中获得高产油气流，发现了以粗面岩为单一目的层的千万吨级黄沙坨油田。[11]22黄沙坨地区取得突破后，红星、黄金带、热河台、青龙台等地区的一批老井在火山岩井段重新试油也陆续得到工业油气流。同一时期，辽河坳陷西部凹陷北部的坨32井在中生界火山岩中也发现了厚层油气层。[11]16至此，辽河坳陷火山岩油气藏初见规模。2002年以后，我国的火山岩勘探工作全面展开，辽河坳陷东部凹陷中段火山岩成为了我国有目的地进行整体勘探的代表，基本上实现了由南到北将热河台构造、欧利坨子沟造、黄沙坨沟造、铁匠炉构造近800 km2含油气地区油气连片，形成了千万吨级规模的火山岩油气储量区块。[1]8

2.2 济阳坳陷火山岩油气藏勘探

济阳坳陷位于渤海湾盆地东南缘，由东营凹陷、惠民凹陷、沾化凹陷、车镇凹陷等构造单元组成，坳陷内中、新生代火山岩较多，储集物性良好，东营凹陷、惠民凹陷、沾化凹陷、车镇凹陷均在下第三系有火山岩油气藏发现。

1972年1月，沾化凹陷罗家地区北部的义13井在沙三段钻遇辉绿岩见油，试油后日产油9.1 t，这是济阳坳陷首次发现火山岩油气藏。1974年，沾化凹陷罗家地区罗15井亦在沙三段辉绿岩中见油，同年，惠民凹陷临盘地区临41-10井在沙二段辉绿岩中获高产工业油流。我国火山岩油气藏勘探进入第二阶段后，济阳坳陷内各次级构造单元多有火山岩油气藏发现：1982年东营凹陷滨南地区滨388井区在沙三段火山喷发岩中见油；1985年惠民凹陷商河地区商74井在沙三段辉绿岩中见油；玉皇庙地区夏6井在火山锥凝灰岩中见油；纯西地区通81井区在沙二段—沙三段辉绿岩中见油……这一时期虽发现了多个火山岩油藏，但大多规模较小，没有大的突破。1989年，多口探井落空，火山岩油气藏勘探转入低潮。1994年，车镇凹陷大王北地区的大72井在沙三段火山锥见油，打破了1989年后无突破的僵局。1997年惠民凹陷商河地区商741井在沙三段辉绿岩及沙一段火山碎屑岩中获高产工业油流，试油初期日产油88 t。同年，沾化凹陷罗家地区罗151井也在沙三段辉绿岩中见高产工业油流。截至2000年底，济阳坳陷下第三系火山岩中见油的井位达到了72口，多集中在惠民凹陷和东营凹陷，前者35口井在火山岩中见油，后者29口井在火山岩中见油，整个坳陷探明含油面积15.6 km2，探明石油地质储量2 000多万吨。[12]2-3,[13]212

2.3 黄骅坳陷火山岩油气藏勘探

黄骅坳陷第三系火山岩发育广泛，火山岩发育程度呈现由南至北减少的趋势，已发现的火山岩油气藏也多分布在南部地区。黄骅坳陷的火山岩油气藏发现早于济阳坳陷但晚于辽河坳陷，坳陷内实现真正意义上的火山岩油气藏勘探突破是到了我国火山岩油气藏勘探整体进入第二阶段才取得的。

1971年，黄骅坳陷孔店南部王官屯地区的官3井在沙三段玄武岩中首次钻遇工业油流，试油后日产油5.46 t、气5 580 m3。虽然整个70年代黄骅坳陷火山岩油气藏除了官3井外再无突破，官3井的发现仍使得在全国开始有针对性的进行火山岩勘探时油田方面将黄骅坳陷列入了勘探目标中。这一阶段黄骅坳陷火山岩油气藏勘探的成果颇为丰硕：1983年孔店南部沈家铺地区的枣22井在孔一段玄武岩中获得工业油流；同年，中部地区张5井—张7井在东营组辉绿岩及顶底接触的变质岩中见油；1986年孔店南部风化店地区的枣55井在中生代中酸性火山岩中获得高产工业油流；1989年坳陷中部扣村地区扣22井在沙一段辉绿岩中获得工业油流；20世纪90年代，沈家铺家8井在孔一段辉绿岩中获工业油流，王官屯官7-13井区在沙三段发现玄武岩油藏，中部唐家河地区港深7井区在沙一段辉绿岩及接触变质带获得工业油流，枣北地区枣35井在沙三段钻遇火成岩厚油层33.6 m，发现储量1 400万吨的玄武岩油藏。[13]1-11

2.4 苏北盆地火山岩油气藏勘探

苏北盆地为典型的断陷盆地，盆地内火山岩发育且分布十分广泛，分布面积超过1 000 km2，主要分布于古近系阜宁组和三垛组。我国火山岩油气藏勘探进入第二阶段后盆地内的金湖凹陷、溱潼凹陷均有火山岩油气藏被发现。

金湖凹陷位于苏北盆地东台坳陷西部，已发现的火山岩油藏主要分布于阜宁组地层，且为典型的多期次喷出玄武岩油藏。1989年江苏油田在金湖凹陷东南部闵桥背斜构造的北翼开钻闵7井，同年7月份钻井取芯后在古近系阜宁组阜一段至阜二段火山岩中见油，试油后获得日产33.8 t的工业油流，这是金湖凹陷也是整个苏北盆地首次发现火山岩油藏。此后闵桥构造多口井钻遇火山岩并见油气显示，截至2009年，闵桥构造中部及北部共探明闵7、闵15—18、闵16、闵17等12个阜一段至阜二段火山岩含油断块，以及闵33阜三段火山岩含油断块，累计探明火山岩含油面积8.96 km2，探明火山岩石油地质储量704×104t。[14]37

溱潼凹陷火山岩油藏的发现比金湖凹陷晚了近10年。1997年溱潼凹陷在台南构造上钻探的QK—117井在阜三段钻遇辉绿岩侵入岩并见油气显示，在其下蚀变带试油后获得日产油22 t的工业油流。2004年，茅山构造上钻探的侧苏241井在阜三段钻遇辉绿岩侵入岩，其上蚀变带试油后获得日产油3 t。2012—2013年，帅垛构造的帅5井在阜三段钻遇多套辉绿岩侵入岩，中部蚀变带压裂后获得日产15 t工业油流。截至2014年，溱潼凹陷在阜宁组侵入岩变质带中有30余口井获得工业油流，新增可动用油气储量近400万吨。[15]154

3 松辽盆地火山岩油气勘探

松辽盆地是横跨黑龙江、吉林、辽宁三省的大型中、新生代沉积盆地，是我国主要油气区之一，盆地内从上侏罗统至下白垩统中生代火山岩广泛发育，但在21世纪之前并未针对火山岩地层进行过有目的性的油气勘探。1995年盆地北部升平地区的升深2井在火山岩中获得日产32×104m3的高产天然气流，但当时并未认识到是火山岩气藏，而是解释为砂砾岩。[16]130后昌德东下白垩统火山岩中发现CO2小气田，受此启示，松辽盆地针对火山岩地层的油气藏勘探才逐步展开。松辽盆地已发现的火山岩油气藏主要为深层天然气藏，分为南北两部分，北部主要集中在徐家围子断陷，南部则集中在长岭断陷。

3.1 徐家围子断陷火山岩油气藏勘探

徐家围子断陷是松辽盆地北部晚中生代最大的伸展断陷之一，中生代火山岩分布广泛，其中上白垩统的营城组火山岩最为发育。2001年中石油在徐家围子断陷设计部署了徐深1井，次年该井在营城组火山岩中获得日产54×104m3的高产气流，拉开了松辽盆地深层火山岩气藏勘探的序幕。2004年，徐家围子断陷徐深6井、徐家围子断陷与安达断陷过渡带上的汪深1井等一批探井相继在营城组火山岩中获得高产工业气流。2005年徐深1井、徐深8井、徐深9井、升深2-1井4个区块共提交探明天然气地质储量1 019×108m3。2006年徐家围子东部地区和安达地区火山岩勘探再次获得突破：位于徐东斜坡带的徐深21井在营一段火山岩中见气，压裂后日产气414 206 m3；安达地区达深3井和达深4井也在中基性火山岩中获工业气流，达深X5井见较好的气显示，达深401井多层位见气测显示。2007年，徐家围子断陷南部肇州地区的肇深12井、徐深19井在火山岩中见气，其中肇深12井在营一段火山岩层压裂后日产17 398 m3低产气流，徐深19井在营一段钻遇大套火山岩井，测井及综合解释为厚层气层。截至2014年，徐家围子断陷深层已提交天然气探明地质储量逾2.0×1011m3。[16]130-131

3.2 长岭断陷火山岩油气藏勘探

长岭断陷位于松辽盆地南部，是一个具有断凹双重结构的晚中生代叠合盆地，断陷层包括了白垩系的沙河子组、营城组、登娄库组以及上侏罗统的火石岭组，营城组火山岩最为发育。徐家围子断陷在火山岩中发现高产天然气流后，长岭断陷也随之展开了针对火山岩的油气勘探。2005年9月25日，吉林油田在长岭断陷腹地哈尔金构造上部署的风险井长深1井在营城组火山岩段试油，获得日产气46×104m3的高产工业气流，发现了长岭气田，后圈定含气面积64 km2，预估储量500×108m3以上。2006年，中石化在腰英台深层构造钻探的腰深1井于营城组火山岩中见油，试产后获得天然气无阻流量30×104m3/d，发现了松南火山岩气藏，随后在该构造上钻探的腰深2井、腰深3井也先后在营城组火山岩中获得高产工业气流。截至2011年底，长岭断陷断陷层完成各类探井近30口，资源评估量达到了5.9×108t油当量。[17]69

4 结 语

纵观我国的火山岩油气藏勘探历程，不难看出，我国火山岩油气藏勘探呈现出西部早东部晚的特征，且在偶然发现阶段和局部勘探阶段，东部的火山岩油气藏勘探成果一直都优于西部，而在进入全面勘探阶段后，东、西部在火山岩油气藏的发现上都有长足的发展。20世纪80年代以前，除了我国首次发现火山岩油气显示的准噶尔盆地在克拉玛依油田发现火山岩油气藏，西部地区再无火山岩油气藏发现，东部地区则在渤海湾盆地内多个坳陷中见火山岩油气藏。1980年进入局部勘探阶段后，西部地区火山岩油气藏的发现依旧集中在准噶尔盆地，除了克拉玛依油田外，红山嘴油田、车排子油田等在20世80年代也陆续发现火山岩油气藏，陆梁隆起的石西地区及五彩湾地区则在20世纪90年代先后发现火山岩油气藏；同一阶段东部地区则在二连盆地、渤海湾盆地、松辽盆地分别有所斩获，且发现了欧利坨子、黄沙坨、徐深等一批大油田和大气田。21世纪我国火山岩油气藏进入全面勘探阶段后，东、西部相继有大油气田被发现。西部地区在准噶尔盆地滴南凸起、红车断裂带、车排子凸起均有所突破，三塘湖盆地也在马朗凹陷发现累计储量超一亿吨的火山岩油气藏；东部地区主要在渤海湾盆地实现了辽河坳陷内火山岩含油气连片，苏北盆地闵桥凹陷、溱潼凹陷也各有新发现，松辽盆地徐家围子断陷继徐深1井后又相继在安达地区、南部肇州地区取得突破，更在长岭断陷发现了长深大气田，此外二连盆地也有多井见火山岩油气。

总的来说我国火山岩油气藏勘探是和国际火山岩油气藏勘探的发展阶段类似的，呈现逐步发展、逐步深化的趋势。目前，我国火山岩油气藏在东、西部地区两面开花，在油气勘探中占据越来越重要的位置。根据中石油最新的油气资源评价，仅新疆地区火山岩石油、天然气资源量就超过1万亿立方米和13.01亿吨，其中天然气资源集中在准噶尔盆地石炭系火山岩层系，石油资源则集中在三塘湖盆地石炭系和吐哈盆地石炭系。[5]由点及面，未来我国火山岩油气藏勘探也定将呈现出更加丰硕的成果。