鄂尔多斯盆地长庆油田油气勘探历程与启示
2021-05-31张才利刘新社杨亚娟喻建韩天佑张艳
张才利,刘新社,杨亚娟,喻建,韩天佑,张艳
(1.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,西安 710018;2.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院,西安 710018;3.中国石油长庆油田分公司,西安 710018)
鄂尔多斯盆地是中国油气资源丰富的含油气盆地之一,从1907 年钻探第一口油井开始,该盆地的油气勘探已有110 多年的历史。自1970 年中国人民解放军兰州军区长庆油田会战指挥部成立以来,经过50 多年的发展,长庆油田已成为中国陆上第一大油田,系统梳理盆地勘探历程和勘探思路,总结勘探经验及启示,将对盆地今后的勘探工作具有一定指导意义。前人主要以勘探对象、勘探目的层系的变化为依据,把鄂尔多斯盆地的油气勘探历程划分为3 个阶段:石油勘探初始阶段(1907—1949 年)、现代油气综合勘探阶段(1950—1979年)和开拓前进、油气勘探协调发展阶段(1980—1990年)[1]。本文通过梳理勘探面临的问题,以勘探思路及地质认识转变为基础,以勘探工作量、领域性突破及储量增长为依据,将盆地的油气勘探历程划分为5个阶段,并总结取得的油气地质理论认识和重大勘探突破,以期对盆地今后的勘探工作提供借鉴。
1 勘探概况
鄂尔多斯盆地是古生代地台及台缘坳陷与中生代—新生代台内坳陷叠合的克拉通盆地,南北长770 km、东西宽490 km,面积约25×l04km2。盆地划分为伊盟隆起、西缘冲断带、天环坳陷、伊陕斜坡、晋西挠褶带和渭北隆起6个二级构造单元[2](图1)。呈“满盆气、半盆油”、“上油下气”的分布格局;石油主要分布在中生界三叠系延长组和侏罗系延安组,天然气主要分布在古生界奥陶系马家沟组和二叠系太原组、山西组、石盒子组;储集层具有低渗透、低压力、低丰度的“三低”特征。
图1 鄂尔多斯盆地油气勘探成果Fig.1.Oil and gas exploration achievements in Ordos basin
截至2020 年底,中国石油长庆油田分公司在鄂尔多斯盆地发现油气田共47个(部分油田见图1)。其中,在中生界发现油田35 个,探明石油储量592 919×104t;开发油田34个,2020年生产原油2 467×104t。在古生界发现气田13 个,累计探明天然气储量40 088×108m3;开发气田7 个,2020 年生产天然气446×108m3。油气产量连续7 年保持5 000×104t 以上,2020 年油气当量达6 041×104t,标志着长庆油田已建成中国首个年产6 000×104t的特大型油气田,开创了中国石油工业发展史上的新纪元,鄂尔多斯盆地已成为中国重要的能源生产基地。
2 勘探历程
本文以勘探思路及地质认识转变为基础,以勘探工作量、领域性突破及储量增长为依据,将鄂尔多斯盆地勘探历程划分为5 个阶段:盆地及周边构造油气勘探阶段(1907—1969 年),侏罗系古地貌石油勘探阶段(1970—1979 年),三叠系三角洲和奥陶系岩溶古地貌油气勘探阶段(1980—1999 年),大型岩性油气藏油气勘探阶段(2000—2012 年),致密油气和非常规油气勘探阶段(2013年至今)(图2)。
2.1 盆地及周边构造油气勘探阶段(1907—1969年)
1907—1949 年,主要参照国外经验,在陕北地区进行石油勘探:1907 年开始钻探中国大陆第一口油井——延1井,上三叠统延长组日产油1.0~1.5 t,标志着中国近代石油工业的开端;1941 年在七里村一带部署的七1 井发生井喷,初期日产油96.3 t,这是鄂尔多斯盆地的第一口高产自喷油井。从1907 年钻成第一口油井至1949 年,盆地石油勘探主要集中在陕北地区,共钻井52口,进尺12 994 m,发现了延长油田和永坪油田,产油量达6 035 t。
1949 年后,主要以传统构造找油气理论为指导,在鄂尔多斯盆地周边进行油气勘探,先后发现了李庄子、马家滩等油田;1969 年在刘家庄构造的刘庆1 井的石炭系—二叠系获得日产气57 864 m3,首次在鄂尔多斯盆地古生界发现工业天然气。
2.2 侏罗系古地貌石油勘探阶段(1970—1979年)
有学者认识到,要想找到大—中型油气田必须回到盆地本部,根据盆地南部侏罗系石油成藏地质条件研究,提出了古地貌控油的地质新认识[3]。在盆地南部按照“区域展开、重点突破、分区歼灭”的部署原则,先后组织了区域侦查,围歼马岭;控制华池,发展吴起;出击姬塬,扩大侏罗系;改造延长组,侦查古生界;会战红井子等5 次会战,发现了马岭油田、摆宴井油田、红井子油田等侏罗系油田;1976—1979 年先后组织红井子油田和马岭油田产能建设会战;1978 年提交探明石油储量8 407×104t,累计探明石油储量9 171×104t,迎来鄂尔多斯盆地第一个探明石油储量增长高峰期,形成年产原油140×104t的规模。
2.3 三叠系三角洲和奥陶系岩溶古地貌油气勘探阶段(1980—1999年)
(1)三叠系三角洲石油勘探 20世纪80年代初,盆地侏罗系每年新增探明石油储量近600×104t,但年产油量一直在140×104t左右。为寻求突破,长庆油田引入内陆湖盆河流三角洲成藏理论,提出了“东抓三角洲、西找湖底扇”的勘探思路[3],勘探重点从侏罗系转入伊陕斜坡三叠系,对盆地东部安塞三角洲和盆地西部镇北地区水下扇的三叠系延长组进行油气勘探。
图2 鄂尔多斯盆地的油气勘探阶段划分Fig.2.Stages of oil and gas exploration in Ordos basin
1983年在陕北安塞地区完钻的塞1井延长组长2段获日产油量为64.5 t 的高产工业油流,发现了安塞油田,至1988 年底,探明石油储量10 561×l04t,成为鄂尔多斯盆地第一个以三叠系油藏为主、探明储量上亿吨的特低渗透大油田;1994 年在安塞油田西面的靖边—志丹三角洲长6 段获得突破,发现了靖安油田;1995—1999 年,靖安油田探明含油面积427 km2,探明石油储量25 516×104t,成为中国当时面积最大、探明储量最高的特低渗油田,开创了鄂尔多斯盆地低渗透岩性油藏高效勘探的先河。与此同时,发现镇北、绥靖等油田,探明胡尖山、演武等油田,新增探明石油储量53 229×104t,迎来盆地第二个探明石油储量增长高峰期。
(2)奥陶系岩溶古地貌天然气勘探 鄂尔多斯盆地天然气勘探始于20世纪50年代,早期以寻找构造气藏为主,虽然在盆地周边找到了一些含气构造,但圈闭面积小,气藏保存条件差[3],一直未能取得突破。为改变天然气勘探现状,长庆油田引入了煤成气理论,提出了广覆式生烃、大面积供气的新认识,转变以往单一构造天然气勘探的部署思路,将勘探重点由盆地周边转向盆地中部。1987 年在中央古隆起林家湾构造带上部署了陕参l井,1989年6月经酸化压裂获得日产气量为28×104m3的高产工业气流,发现了靖边气田,标志着鄂尔多斯盆地天然气勘探取得重大突破,实现了由中生界找油向古生界找气和油气兼探的转变。
至1999年底,靖边气田探明天然气面积4 314 km2,探明天然气储量2 346×108m3,成为中国当时最大的整装低渗透大气田。靖边气田的发现,突破了构造圈闭找气的勘探思路,初步形成了碳酸盐岩岩溶古地貌天然气成藏理论,开拓了天然气勘探的新领域,开创了油田油气并举、协调发展的新局面。
在靖边气田勘探过程中,部署在榆林、乌审旗、神木、米脂等地区的探井,相继获得工业气流,油田提出了古生界兼探的部署思路,发现了榆林、乌审旗、神木、米脂等大气田,实现了由盆地古生界碳酸盐岩找气向碎屑岩找气的转移,为古生界天然气的大规模开发奠定了基础。
此阶段探明天然气储量快速增长至3 385×108m3,迎来了盆地第一个探明天然气储量增长高峰期。
2.4 大型岩性油气藏勘探阶段(2000—2012年)
长庆油田在总结盆地油气勘探历程的基础上,提出了3 个重新认识:重新认识鄂尔多斯盆地、重新认识长庆油田的低渗透、重新认识我们自己[3],立足全盆地,加强基础地质研究。重点为岩性油气藏,构建辫状河三角洲成藏模式和退覆式三角洲沉积模式,创立湖盆中部成藏理论和多层系复合成藏理论。先后发现并探明了西峰、姬塬、华庆等亿吨级大油田,发现并落实储量超亿吨的合水和环江含油富集区。这个阶段累计新增探明石油储量226 201×104t。至2012年底,鄂尔多斯盆地长庆探区发现油田30 个,探明石油储量307 609×104t,落实了姬塬、华庆、陇东和陕北4个十亿吨级含油富集区。
天然气勘探形成了古生界致密碎屑岩气藏全盆地分布、古生界碳酸盐岩风化壳大面积分布、奥陶系中下组合局部富集的多套成藏组合分布的新认识,创立了大型致密气藏成藏理论和盆地东部古生界多层系复合成藏理论,发现并探明中国最大整装低渗透气田——苏里格大气田,探明了榆林、乌审旗、米脂等储量上千亿立方米的大气田;形成了海相碳酸盐岩气藏和区域大面积岩性气藏等新认识,拓展了靖边—高桥、长南和盆地南部地区天然气勘探领域。至2012年底,鄂尔多斯盆地长庆探区累计探明气田9 个,累计探明天然气储量24 931×108m3,落实了苏里格、盆地东部和靖边—高桥3个整装含气富集区。
随着油气勘探新领域不断突破、新区域不断拓展、新层系不断发现,长庆油田油气产量实现了跨越式增长,2003 年、2007 年、2009 年、2011 年和2012 年的油气当量分别为1 000×104t、2 000×104t、3 000×104t、4 000×104t和4 574.11×104t。
2.5 致密油气和非常规油气勘探阶段(2013年至今)
2013 年底,鄂尔多斯盆地长庆探区年产油气当量为5 000×104t,建成了“西部大庆”。在后续的勘探过程中,围绕落实致密油气大规模储量区和非常规页岩油战略新发现两大重点,进一步加强基础地质研究,逐步形成并完善了致密油气成藏理论、内陆拗陷湖盆中部成藏理论、大型三角洲群多层系复合成藏理论、古生界碳酸盐岩成藏理论和非常规页岩油成藏理论,油气勘探不断取得新突破和大发现。
石油勘探突出陇东、姬塬和华庆大规模储量的落实,强化老区新层系预探,深化侏罗系高效益勘探,新增探明石油储量206 685×104t,发现了环江、合水和黄陵大油田,落实了陕北、姬塬、陇东和华庆4 个超十亿吨级大油区。
非常规油气勘探重点围绕盆地长7 段页岩油展开,经过2011 年之前的生烃评价与兼探认识、2011—2017 年的勘探评价探索技术提产提效和2018 年以来的整体勘探与水平井规模开发示范区建设3 个阶段的勘探开发、工程工艺、生产组织等一体化联合攻关,实现了页岩油勘探开发的重大突破,探明了储量规模超十亿吨的中国最大的页岩油田——庆城油田。
天然气勘探突出古生界碳酸盐岩新领域,加强东部多层系和苏里格地区整体勘探,加大盆地南部勘探,新增探明天然气储量1×1012m3,发现了宜川、黄龙和庆阳气田;落实了古生界碳酸盐岩、苏里格和盆地东部3个万亿大气区,开创了油气勘探开发的新局面。
3 勘探启示
3.1 建立侏罗系古地貌成藏理论,迎来鄂尔多斯盆地首个探明石油储量增长高峰期
20世纪50—60 年代,按照背斜找油理论,在盆地西北部勘探发现了李庄子、马家滩等小型油田,但未取得较大进展。通过开展侏罗系地质研究,提出了古地貌控油的勘探新认识[4]:侏罗纪古河谷下切沟通三叠系延长组油源,河道砂体既是石油的运移通道,也是储集体,油气沿斜坡向上运移到压实披盖构造富集成藏(图3)。根据以上古地貌控油理论,1970 年部署完钻的庆1 井在延安组获得36.3 m3/d 工业油流,发现了马岭油田。古地貌成藏理论有效指导了侏罗系石油勘探,后又发现华池、元城、城壕等油田,迎来盆地首个探明石油储量增长高峰期,累计新增探明石油储量8 946×104t。
图3 鄂尔多斯盆地侏罗系油藏剖面(剖面位置见图1)Fig.3.Hydrocarbon accumulation model of Jurassic in Ordos basin(profile location is shown in Fig.1)
近年来在侏罗系油藏勘探过程中,通过地质构造研究、地层厚度恢复、三维地质建模等相结合,精细刻画了盆地侏罗系古地貌(图4),丰富和完善了油藏发育模式[5],发展了古地貌油藏群成藏理论,突破高地和古河勘探禁区,坚持上山下河、纵向拓展的勘探思路,发现一批侏罗系油田群。至2019 年底,在侏罗系已探明石油储量103 700×104t,年产油896×104t。
图4 鄂尔多斯盆地侏罗系古地貌Fig.4.Palaeogeomorphology of Jurassic reservoirs in Ordos basin
通过地质、地球物理、地球化学等多学科相结合,创新理论认识,实现了从马岭油田到侏罗系油藏群的勘探发现,拓展了勘探领域。
3.2 创建内陆拗陷湖盆大型三角洲成藏理论,实现侏罗系古地貌找油向三叠系找油的转移,发现4 个十亿吨级规模储量区
鄂尔多斯盆地在中生代具有典型的内陆拗陷湖盆特征,长6段和长8段发育一套陆相河流-湖泊三角洲沉积,西北和西南主要为辫状河三角洲沉积,东北为曲流河三角洲沉积(图5);地质理论的创新,实现了大型三角洲油藏群勘探新突破,实现了盆地油藏的连片发现。
图5 鄂尔多斯盆地中生代湖盆沉积示意图Fig.5.Schematic sedimentation of Mesozoic lake basin in Ordos basin
3.2.1 应用三角洲成藏理论,发现十亿吨级安塞—靖安大油田
20 世纪80 年代初期,长庆油田原油产量始终在140×104t左右,亟需新领域的勘探发现。长庆油田引入内陆湖盆河流三角洲成藏理论,通过开展盆地三叠系延长组油气富集规律研究,明确三叠纪延长组沉积期陕北地区为构造宽缓的斜坡带,古地形平缓,气候潮湿,北部沉积物源充足,发育多条河流,为延安、安塞、志靖、安边、定边等多个长6 段大型复合三角洲的形成提供了条件。在成岩过程中,长石类砂岩储集层由于油气与羧酸类的介入,使浊沸石溶蚀,形成次生溶孔,改善了储集层的渗透率,成藏条件较好。在此研究的基础上,提出了“东抓三角洲、西找湖底扇”的勘探思路,石油勘探的重点从侏罗系转入盆地东部伊陕斜坡三叠系,同时制定了区域勘探、圈闭预探、评价勘探的合理勘探程序。1983 年在安塞地区钻探的塞1 井、塞5 井和塞6 井在长2 段和长6 段获得高产工业油流,发现了安塞油田,拉开了安塞亿吨级油田的勘探开发序幕,截至1988 年底探明石油储量10 561×104t。
安塞油田为典型的低压、低渗和低产油藏,面对低渗透油田的开发困难,制定了依靠科技进步、经济有效开发的工作思路,形成了以“单、短、简、小、串”为主要特色的安塞模式:“单”是指单管不加热密闭集输工艺、单管小支线活动洗井注水工艺、单井单管集输工艺流程、单干管小支线串管活动洗井工艺流程;“短”是指二级布站,取消计量站和接转站的事故罐,减少中间环节,缩短工艺流程;“简”是指简化工艺、简化设备、简化操作;“小”是指根据单井液量少、产量低的现实,配套应用小装置、小工艺、小设备、小措施、小仪表;“串”是指串管流程,即多级阀组间串管流程、多级站串管输油流程、多井串管注水等[3]。安塞油田原油产量逐年攀升,2003 年产油量为190×104t,2005年产油量达230×104t。安塞油田的勘探与开发,丰富和完善了陕北地区三角洲岩性油藏的成藏理论,首创了中国超低渗透油田的开发技术系列,奠定了鄂尔多斯盆地勘探开发同类油藏的基础。在随后的勘探中,又发现了第二个亿吨级油田——靖安油田,新增探明石油储量23 392×104t,为长庆油田原油增产奠定了基础。
继安塞油田和靖安油田的全面开发以及二次勘探形成复合连片油田后,提出了“安塞下面找安塞”的勘探思路,深化烃源岩评价,强化延长组下组合沉积体系(长8 段、长9 段和长10 段)及石油运聚规律的研究,建立了远源主导、近源辅助双源供烃成藏模式,延长组下组合勘探获得新突破,预计储量规模可达2×108t,为陕北老区持续稳产奠定了基础。截至2019年底,志靖—安塞地区已动用储量105 900×104t,原油产量连续13年超过600×104t。
安塞—靖安大油田的发现和成功开发,得益于地质理论的创新和低渗透储集层地震测井关键技术的突破,地质与工艺相结合是挑战低渗透下限的重要支撑,勘探开发一体化是提高勘探成效的重要手段。
3.2.2 建立多层系复合成藏模式,发现中国最大的低渗透油田——姬塬油田
姬塬油田的石油勘探历经40 余年,经历了“六上五下”共6 个阶段。其勘探始于20 世纪70 年代长庆油田会战初期,早期(2003 年以前)勘探目的层主要为延安组及延长组长2 段油层,并相继发现了一批小型油田。后期研究提出了长4段—长5段沉积期湖侵背景下发育退覆式三角洲沉积的新认识,指出姬塬地区长4段—长5段位于三角洲砂体向湖盆中心延伸地带,临近生烃中心,生储盖配置好,具备形成大面积岩性油藏的条件。2003 年优选铁边城为突破口,在元48 井长4 段—长5 段获得21.59 t/d 高产油流,迎来勘探的重大突破,发现了亿吨级姬塬油田。在姬塬长4段—长5 段发现铁边城、堡子湾等含油富集区的同时,创建了多层系复合成藏模式[6](图6):长7 段优质烃源岩的生烃增压作用,使生成的原油通过互相叠置的相对高渗砂体、微裂缝和侏罗纪前古河流向上、下运移,在长4 段—长5 段、长6 段、长8 段和长9 段形成大规模岩性油藏,在长2 段及侏罗系形成了高产的构造—岩性油藏,明确姬塬地区具有多油层复合的特征,同时坚持“甩出去、打下去”,在长8 段和长9 段的勘探不断获得新发现。
在多层系复合成藏认识指导下,坚持立体勘探和整体评价,截至2018年底探明石油储量172 000×104t,目前姬塬油田已动用储量136 900×104t,连续8 年实现了年产油800×104t以上。
姬塬油田的勘探历史长、过程艰辛、含油层系多、储量规模大,多层系复合成藏模式在鄂尔多斯盆地具独创性,坚信认识无止境、勘探无禁区,破除经验主义和教条主义,勇于探索,制定正确的勘探工作思路,并在实践中大胆创新。
中生界石油勘探在东北部以三角洲成藏理论为指导,发现了十亿吨陕北大油区;西北部以多层系复合成藏理论为指导,落实了十亿吨级姬塬油田;在西南部陇东地区提出辫状河三角洲沉积新认识——浅水三角洲大面积富砂机制[7],相继发现西峰、环江和合水油田,新增三级储量109 400×104t;创立内陆拗陷湖盆中部长6 段油气成藏理论,突破了深水区难以形成有效储集砂体的传统认识,在湖盆中部发现了华庆油田,新增三级储量141 600×104t。
3.3 创新页岩油成藏理论,发现十亿吨级庆城油田
长7 段烃源岩层内的致密砂岩和页岩中未经过长距离运移聚集的石油为典型的页岩油,依据砂地比、单砂体厚度、岩性组合等特征,将长7 段页岩油分为多期叠置砂岩发育型、页岩夹薄层砂岩型和纯页岩型3 类,具有高含油饱和度和高气油比的特征[8]。通过研究,明确了页岩油形成机理及甜点分布规律:长7 段沉积期半深湖—深湖“面广水深”的湖盆沉积背景有利于广覆式烃源岩发育[9];火山喷发的凝灰岩蚀变提供了丰富的磷、铁等营养元素,有利于有机质的富集[10],烃源岩总有机碳含量高(13.8%),面积大,排烃率高(76%),运聚效率高(5%~10%)[11];长7 段主要为重力流和三角洲前缘水下分流河道沉积,大面积细粒沉积构成了有利储集体[12],微米级孔隙发育提升了储集能力;湖盆中部广覆的砂岩储集体与页岩、黑色泥岩互邻共生,在异常高压的持续作用下,油气就近连续充注,形成了大面积连续分布的页岩油[13](图7)。形成了配套勘探开发的关键技术系列:源内非常规油藏地球物理“甜点”评价关键技术;全要素测井定量解释模型和多参数图像融合技术有效识别纵向薄层和水平段压裂甜点;泥页岩长水平井优快钻完井技术;水平井长水平段细分切割体积压裂技术[14]。
图6 鄂尔多斯盆地姬塬地区中生界多层系复合成藏模式Fig.6.Composite hydrocarbon accumulation model of multiple Mesozoic reservoirs in Jiyuan area,Ordos basin
图7 鄂尔多斯盆地庆城油田长7段页岩油油藏剖面(剖面位置见图1)Fig.7.Profile of Chang 7 shale oil reservoir in Qingcheng oilfield,Ordos basin(profile location is shown in Fig.1)
近年来,确定庆城地区为Ⅰ类页岩油主要勘探方向,2019 年在庆城地区新增探明石油储量358 000×104t、预测石油储量693 000×104t,发现了十亿吨级庆城油田。庆城油田的成功勘探开发,实现了中国陆相生油层内石油资源的勘探开发重大突破,坚定了中国生油层内非常规石油资源大规模勘探、高效益开发的信心[15]。针对Ⅱ类页岩油开展风险勘探见到苗头;针对Ⅲ类页岩油准备开展原位转化攻关试验。
庆城油田的发现,得益于陆相淡水湖盆大型源内非常规石油成藏理论的创新,实现了长7 段石油勘探从单一烃源岩到源储一体认识的重大转变,推动了长7 段石油勘探的重大突破,初步建成百万吨整装油田示范区。
3.4 形成致密砂岩气成藏理论,发现并探明中国陆上最大气田——苏里格气田
苏里格气田的勘探始于20 世纪90 年代中期,在靖边气田勘探过程中,多口探井在二叠系见到含气显示。2000 年在苏里格地区部署了苏5 井和苏6 井,其中苏6 井在盒8 段获无阻流量120×104m3/d 的高产工业气流,发现了苏里格气田;通过综合地质研究,认为苏里格地区具有大面积含气特征,有利于形成大型岩性气藏,形成了古生界大面积砂岩岩性气藏成藏理论[16]。
盆地石炭系—二叠系煤层和暗色泥岩呈广覆式分布,表现为广覆式生烃特征,盆地大部分地区处在有效供烃范围;经历了150 Ma 的抬升剥蚀后,鄂尔多斯地区形成了平缓的古底形,为二叠系砂体大面积发育创造了有利地质条件;二叠系石盒子组—山西组发育大型缓坡型三角洲沉积体系[17],盒8 段辫状河三角洲砂体和山1 段曲流河三角洲砂体纵向叠置、厚度大,横向连片分布;大面积分布的储集砂体与广覆式分布的有效气源岩相匹配,为古生界大面积含气奠定了基础,古生界普遍存在的异常压力、孔缝网状输导体系为天然气运移提供条件。在此研究的基础上构建了源储交互叠置、孔缝网状输导、近距离运聚、大面积成藏的致密气成藏模式(图8),指导勘探落实了苏里格地区5×1012m3整装大气区。
图8 鄂尔多斯盆地古生界天然气成藏模式(剖面位置见图1)Fig.8.Natural gas accumulation model of Paleozoic in Ordos basin(profile location is shown in Fig.1)
苏里格气田一度被认为是世界上最难开发的气田,原因有以下3 点:一是有效储集层难以识别,井位优选困难;二是井控储量少,有效开发难度大;三是非均质性强,缺乏类似气田开发经验。面对以上困难,提出了面对现实、依靠科技、创新机制、简化开采和走低成本开发路子的工作思路,集成创新了12 项适合苏里格气田特殊地质条件的开发配套技术,大幅度提高了单井产量,实现了苏里格气田多层系储集层低成本有效动用。苏里格地区累计探明天然气储量46 000×108m3,2013年建成年产能230×108m3,已稳产8 年,成为中国致密砂岩气勘探开发的成功典范。
苏里格气田的勘探开发通过不断创新地质理论,突破了大型致密砂岩气成藏规律新认识,促进了全数字地震、致密储集层改造和开发[18]等配套技术攻关,有效推动了天然气勘探开发。
3.5 深化海相碳酸盐岩地质研究,奥陶系天然气勘探获得重大突破
20 世纪80 年代末,通过开展盆地碳酸盐岩天然气地质综合研究,创建了岩溶古地貌成藏理论[2],发现了当时中国最大的海相碳酸盐岩气田——靖边气田。通过印模法、残厚法等方法精细刻画岩溶古地貌,地震与地质相结合预测马五1+2亚段分布范围。按照找潜台、定边界、探规模的勘探思路,优选有利目标,靖边气田马五1+2亚段风化壳气藏探明含气面积向东、西两侧进一步扩大。2006 年在潜台东部马五1+2亚段风化壳新增探明天然气储量1 289×108m3,2012 年在潜台西侧新增探明天然气储量2 210×1012m3。近年来通过加强靖西马五4亚段及靖边气田下部马五4亚段风化壳储集层成因机理研究认为:靖西地区主力储集层马五1+2亚段遭受区域剥蚀,但下伏马五4亚段处于风化淋滤作用范围内,岩溶条件优越[19];靖边气田下部位于岩溶斜坡部位,地形较缓,马五4亚段顶部以水平岩溶为主,易形成层状分布的溶蚀孔洞(图9)。在靖边气田西部新增探明天然气储量2 124×108m3,落实有利面积4 820 km2,靖边气田下部马五4亚段新增控制天然气储量1 011×108m3。
图9 鄂尔多斯盆地马家沟组上组合马五1—马五4亚段古岩溶发育模式(剖面位置见图1)Fig.9.Paleokarst development style of of the upper reservoir combination of Majiagou formation in Ordos basin(profile location is shown in Fig.1)
靖边气田发现之后,“靖边下面找靖边”一直是地质人员关注的焦点。研究发现,受中央古隆起的阻隔及马五段沉积期海平面频繁升降的共同控制,盆地中东部马五段发育碳酸盐岩-膏盐岩旋回沉积,为多套白云岩储集层纵向叠合发育创造了条件[20]。海退期马五1-4、马五6、马五8和马五10亚段以膏盐岩和含膏云岩为主,发育膏盐溶蚀孔型储集层;海侵期马五5、马五7和马五9亚段以石灰岩和白云岩沉积为主,在古隆起东侧发育高能环境下的藻屑滩沉积,利于形成晶间孔型白云岩储集层。奥陶系中组合多个层段发育泥岩和泥质碳酸盐岩,具有一定的生烃能力,石炭系—二叠系煤系烃源岩可自中央古隆起区的供烃窗口对中组合白云岩储集层侧向供烃,形成双源供烃(图10)。藻屑滩经后期白云岩化物性明显较围岩好,盆地自西向东岩性从白云岩变为石灰岩,结合燕山期盆地东部抬升形成东高西低的构造格局,在上倾方向对中组合形成岩性遮挡。通过勘探,马五6亚段新增控制天然气储量736×108m3,马五7亚段落实有利含气面积2 000 km2。
图10 古隆起东侧马家沟组中组合马五5—马五10亚段成藏模式(剖面位置见图1)Fig.10 Hydrocarbon accumulation model of of the middle reservoir combination of Majiagou formation to the east of a paleouplift(profile location is shown in Fig.1)
近年来,在奥陶系中组合勘探获得突破的启示下,认为马四段和马三段具有类似的沉积及成藏地质条件[21],通过加大勘探力度,多口井钻遇天然气流,展现了奥陶系深层较好的勘探潜力。
在深化海相碳酸盐岩地质理论的基础上,通过持续攻关勘探工程技术,奥陶系碳酸盐岩勘探不断取得新的突破,实现了勘探领域从陶系风化壳到中组合到深层的有序接替。目前已有三级储量10 480×108m3,已形成万亿方大气区。
进入21 世纪以来,在苏里格致密碎屑岩气田勘探开发的启示下,积极开展鄂尔多斯盆地东部多层系致密砂岩气富集规律研究[22,23]和工艺技术攻关,通过构建源内、近源、远源组合多层系复合成藏模式,勘探取得重大突破,先后探明了子洲、神木等千亿方气田;目前在盆地东部古生界已探明天然气储量7 688×108m3,三级储量16 200×108m3,形成新的万亿方大气区,建成年产能60×108m3,成为天然气主力产区之一。
4 结论
(1)鄂尔多斯盆地的勘探历程共划分为5 个阶段:盆地及周边构造油气勘探阶段,侏罗系古地貌石油勘探阶段,三叠系三角洲和奥陶系岩溶古地貌油气勘探阶段,大型岩性油气藏油气勘探阶段,致密油气和非常规油气勘探阶段。
(2)地质理论创新和勘探技术的发展是推动油气
勘探发展的不竭动力:从侏罗系古地貌油藏群成藏理论、内陆坳陷湖盆大型三角洲成藏理论、陆相淡水湖盆页岩油成藏理论到致密气藏成藏理论、海相碳酸盐岩成藏理论、陆相三角洲多层系成藏理论,地质理论的创新和勘探技术的进步有效指导了盆地油气勘探持续获得重大突破。油气资源动态评价揭示鄂尔多斯盆地油气资源丰富,无论是常规油气还是非常规油气,盆地内部以及盆地边缘均具有丰富的油气资源,诸多新的勘探层系和勘探领域仍有待探索。