龐雄奇

(1.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249; 2.中國石油大學盆地與油藏研究中心,北京 102249)

中國西部疊合盆地深部油氣勘探面臨的重大挑戰(zhàn)及其研究方法與意義

龐雄奇1,2

(1.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249; 2.中國石油大學盆地與油藏研究中心,北京 102249)

在綜合調(diào)研和收集了世界深部油氣藏大量資料及對中國西部疊合盆地油氣地質(zhì)特征深入研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)提出中國西部疊合盆地深部油氣勘探面臨著三方面的重大挑戰(zhàn):①油氣組成復雜,多期混合、來源不清,致使深部油氣勘探方向難以確定;②富集油氣的有效儲層裂縫和溶蝕孔洞混雜,成因機制不清,導致勘探區(qū)帶預(yù)測困難;③油氣相態(tài)變異大,油氣分布特征受深部高溫壓環(huán)境、低孔滲介質(zhì)條件和多種運聚動力的影響,使得現(xiàn)有的成藏理論難以有效指導勘探目標的預(yù)測。因此認為,加速中國西部疊合盆地深部油氣勘探必須解決三個關(guān)鍵科學問題:①多期構(gòu)造過程疊加與深部油氣生成演化;②深部有效儲層形成機制與發(fā)育模式;③深部油氣復合成藏機制與油氣富集規(guī)律。為此,建議采用油氣成藏過程正演模擬和油氣成藏過程反演剖析相結(jié)合的研究方法和“深部成藏條件—深部成藏機制—深部成藏規(guī)律”的技術(shù)主線,重點選擇深部資源潛力最大的塔里木盆地和準噶爾盆地開展研究,期待形成和發(fā)展中國疊合盆地深部油氣復合成藏理論,研發(fā)深部油氣分布預(yù)測配套技術(shù),促進中國西部深部油氣勘探和儲量的快速增長。

油氣分布規(guī)律;油氣成藏;深部或深層油氣勘探;中國疊合盆地

油氣短缺正制約著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高。隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展,油氣需求與日俱增。據(jù)發(fā)改委近期公布的數(shù)據(jù), 2009年我國進口原油 20 379×104t,比 2008年增長 13.9%,原油對外依存度達到 52%的新高。油氣短缺的狀況在我國還將進一步加重。隨著對原油進口需求的持續(xù)增長,我國的能源風險越來越大。造成我國油氣短缺的根本原因是后備儲量的嚴重不足。我國目前的原油儲量和產(chǎn)量之比約為14/1,不到世界平均值 40/1的三分之一。要改變我國油氣短缺的這一狀況,關(guān)鍵是增大油氣的后備儲量。為確保我國能源安全和繼續(xù)保障社會經(jīng)濟的平穩(wěn)發(fā)展,加大開發(fā)國內(nèi)油氣資源的力度、充分發(fā)揮國內(nèi)油氣資源的保障作用就具有迫切的現(xiàn)實意義。

1 西部疊合盆地深部是我國最現(xiàn)實的后備儲量接替區(qū)

1.1 關(guān)于“深部”的概念與表征

深部油氣藏也叫深層油氣藏。關(guān)于“深部”的概念,有不同的判別標準。有以地層年代來劃分的,對于某一確定的盆地,將地層年代較老且埋深較大的地層稱之為深部地層[1～4];也有按孔隙度、滲透率、溫度或深度來確定的[5],將埋深較大,孔隙度超過 10%～12%,或滲透率超過 0.5×10-3～1.0×10-3μm2,或溫度超過 120～150℃的地層稱為深部地層。目前,大多數(shù)學者是依據(jù)埋藏深度來劃分的。由于不同的盆地同一深度所對應(yīng)的地層溫度或孔隙度或滲透是不相同的,因此不同學者提出的深度界限也不統(tǒng)一。有些學者將埋深大于 2 500 m的地層稱為深部地層[6];有些學者將埋深大于 3 500 m的地層稱為深部地層[7～9];有些學者將埋深大于 4 000 m的地層稱為深部地層[10～13];還有些學者則將埋深大于 4 500 m的地層稱為深部層[14～17]。

有關(guān)深部油氣地質(zhì)特征與油氣成藏條件,許多學者開展過研究[5,18～22]。結(jié)果表明,一般情況下,深部地層的孔隙度小于 10%～12%、滲透率小于 0.5×10-3～1.0×10-3μm2、地層溫度超過120～150℃。本次研究,參照國家新一輪油氣資源評價的規(guī)定,將對應(yīng)于上述地質(zhì)特征的地層概稱為深部地層。在我國西部盆地,它與埋深大于 4 500 m的地層大致對應(yīng);在我國東部盆地,它與埋深大于 3 000 m的沉積地層大致對應(yīng)。

1.2 世界含油氣盆地深部油氣勘探取得巨大成效

在全球范圍內(nèi),深部油氣普遍存在,資源潛力巨大[23]。據(jù)已發(fā)表資料統(tǒng)計[24],目前已在4 500～8 103 m深度內(nèi)開發(fā)了 1 000多個油氣田,其石油原始可采量相當于全球石油儲量的7%,而天然氣儲量占 25%。埃及、意大利、墨西哥、法國和美國在這一深度內(nèi)的天然氣探明儲量約占這些國家天然氣總儲量的 47%。在 4 500～6 668 m深度內(nèi),阿根廷、意大利、利比亞、墨西哥、美國、特里尼達和多巴哥所發(fā)現(xiàn)的石油占這些國家現(xiàn)今可采石油儲量的 31%以上。在墨西哥和美國,深部工業(yè)油氣田的發(fā)現(xiàn)率竟然高達50%～71%,其中有 25個是巨型油氣田[25]。美國西內(nèi)盆地阿納達科凹陷米爾斯蘭奇氣田在7 663～8 083 m埋深的下奧陶統(tǒng)碳酸鹽巖內(nèi)發(fā)現(xiàn)了世界上最深的氣藏,儲量達 365×108m3,單井日產(chǎn)氣 6×104m3。在美國墨西哥灣密西西比三角洲的列克-華盛頓湖油田 6 540 m深處發(fā)現(xiàn)了世界上最深的油藏。當今世界上最深的油氣勘探井深達 9 583 m。

1.3 中國含油氣盆地深部油氣資源潛力巨大

1.3.1 西部盆地油氣資源潛力大

我國從“六五”以來,逐漸開展了深部油氣勘探工作,先后在塔里木、鄂爾多斯、四川等大型沉積盆地的深部發(fā)現(xiàn)了一批大油氣田,并在東部油氣區(qū)的大慶、中原、大港、勝利等地區(qū)的深部獲得了重大進展[26～28]。中國沉積厚度大于 5 km的大型沉積盆地有 21個,在 14個盆地打了深井。其中,1998年在塔里木盆地完鉆的塔參 1井井深7 200 m,于 5 059～6 930 m鉆遇 12個油氣顯示層段;中石化最近在塔北隆起上完成的塔深 1井深度達到了 8 407 m,并在 8 403 m白云巖溶孔中見輕質(zhì)原油。塔里木盆地目前已測試的 156個油氣層井段中,58個油氣層的底界超過 5 000 m深。我國深度超過5 000 m的油氣藏主要集中在西部疊合盆地,其中在塔里木盆地深部的石油探明儲量約占盆地總儲量的 79%左右。塔里木輪南地區(qū)石炭系的石英砂巖儲集層,盡管埋深已達 6 000 m,但仍保持著極高的孔隙度;塔河油田奧陶系發(fā)育的大型洞縫形成高產(chǎn)。我國深度超過5 000 m的氣藏主要分布在塔里木盆地、四川盆地及準噶爾盆地。在塔里木盆地以羊塔克氣田規(guī)模最大,氣藏最大埋深達 5 300 m。準噶爾盆地深部油氣藏的勘探始于腹部地區(qū),1994年在石西油田石炭系火山巖獲得 3 847×104t的探明儲量,油藏最大埋深為 4 530 m;之后,在西北緣的克拉瑪依油田、車排子油田、瑪北油田,南緣的呼圖壁氣田、卡因迪克油田,及腹部的莫索灣凸起、莫北凸起深部不斷有油氣新發(fā)現(xiàn),油氣藏埋深多處于 3 500～4 000 m。我國塔里木、四川、鄂爾多斯三大盆地海相地層不斷有大油氣田發(fā)現(xiàn),深部天然氣勘探展示出良好的前景[29～31]。

中國油氣資源較為豐富。據(jù)國土資源部、發(fā)改委、財政部聯(lián)合完成的最新一輪全國油氣資源評價的結(jié)果,我國常規(guī)油氣資源總量高達1 287×108t、天然氣 70×1012m3,它們的探明率目前分別僅有 33%和 13%,其中 40%以上的剩余資源潛力集中分布在我國西部的疊合盆地,包括塔里木盆地、準噶爾盆地、吐哈盆地和柴達木盆地等。

1.3.2 西部疊合盆地深部油氣資源潛力大

據(jù)統(tǒng)計,我國深部 (深度 3 500～4 500 m)、超深部(深度大于 4 500 m)油氣資源儲量分布極不均勻,主要集中在新疆,尤其是新疆南區(qū)[21]。準噶爾盆地深部和超深部的石油地質(zhì)資源量為9.7×108t,約占盆地總數(shù)的 18%。深部天然氣地質(zhì)資源量為 1 564×108m3,約占盆地總數(shù)的 24%;超深部的天然氣地質(zhì)資源量為 2 081× 108m3,約占盆地總數(shù)的 32%。腹部的基巖油氣藏和與古地形、地貌有關(guān)的巖性油氣藏潛在資源量大,應(yīng)是目前深部勘探的重點區(qū)域。塔里木盆地的油氣資源分布從淺層到深部有逐漸遞增的趨勢。石油資源的分布以超深部最為豐富,為33.7×108t,約占總數(shù)的 56%;其次是深部,為15.9×108t,約占總數(shù)的 27%。天然氣資源量也主要分布于深部和超深部,其中超深部為 29 244× 108m3,占盆地總數(shù)的 37%;深部為 26 621× 108m3,占總數(shù)的 33%。中國西部復雜疊合盆地富集了中國 45%左右的剩余油氣資源,目前探明率不到 20%,發(fā)展?jié)摿薮?。相比于中國東部盆地,中國西部盆地的油氣資源更多地集中分布于深部地層內(nèi)(占西部疊合盆地油氣資源的 79%,圖1)。

1.4 西部疊合盆地是我國最現(xiàn)實的油氣資源戰(zhàn)略接替區(qū)

據(jù)國土資源部、國家發(fā)改委、國家財政部 2005年底聯(lián)合組織完成的新一輪全國油氣資源評價,我國石油和天然氣資源探明率分別為 33%和12.5%,與世界油氣資源平均探明率 73%和60.5%相比,探明程度總體較低。在陸相生油理論指導下,我國東部油氣資源得到了較好的勘探和開發(fā),探明率已高達 60%以上,目前油氣儲量增長放慢,產(chǎn)量整體下降。相比之下,我國西部含油氣疊合盆地的資源還未得到充分開發(fā)和利用,探明率不到 18.9%,剩余資源約占全國的 43.4%。在我國西部,剩余資源的 75%以上又集中在塔里木和準噶爾這兩個面積最大的疊合盆地中,目前已形成了每年超過 3 000×104t的產(chǎn)能,建成了我國“西氣東輸”的主要氣源基地,顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?是我國目前最現(xiàn)實的油氣資源戰(zhàn)略接替基地(圖2)。

圖 1 中國疊合盆地深部油氣資源分布特征①國土資源部,國家發(fā)展與改革委員會,財政部.新一輪全國油氣資源評價:常規(guī)油氣資源評價成果圖冊.2005.1～35Fig.1 Distribution of petroleum resources in the deep of superimposed basins in China①

圖 2 中國西部主要疊合盆地深部油氣儲量增長變化Fig.2 Reserve growth pattern in the deep ofmain superimposed basins in western China

2 沉積盆地深部油氣勘探的重大進展為成藏研究奠定了基礎(chǔ)

2.1 溫度很高,油氣的生成機制與淺部地層不同

由于深部油氣藏突破了傳統(tǒng)的干酪根晚期成油理論液態(tài)烴 (窗)的溫度范圍 (60～120℃,Ro= 0.60%～1.35%),其油藏溫度比中淺層要高,溫度分布范圍要廣。據(jù)統(tǒng)計,意大利發(fā)現(xiàn)了油層溫度為 153℃的油田;英國北海地區(qū)部分油層溫度為165～175℃;美國威利斯頓 (Wiliston)盆地發(fā)現(xiàn)的油層溫度為 180℃,美國的華盛頓油田、巴爾湖油田及墨西哥灣盆地的帕拉頓油田、別爾油田的油層溫度已超過 200℃;波斯灣馬倫油田產(chǎn)層的溫度超過 230℃;俄羅斯濱里海盆地布拉海油藏在7 550 m深度、溫度 295℃條件下仍有液態(tài)烴聚集[2];我國塔里木盆地東河塘油田油層 (埋深5 689～6 029 m)溫度也達到 140℃。對于油氣藏和氣藏來說,其賦存的溫度及范圍比油層更高、更寬。

研究表明,當?shù)貙訙囟雀哌_ 120℃以上后,有機母質(zhì)的鏡質(zhì)體反射率Ro通常超過 1.35%,此時源巖進入了高溫熱裂解生濕氣和干氣階段;已經(jīng)生成的高分子烴類也會在這一階段裂解成分子量較小的氣態(tài)烴。Pusey(1973)的研究表明,不同的沉積盆地其地溫梯度不同,因此有機母質(zhì)大量轉(zhuǎn)化生烴的門限深度不同,大量熱解生油和大量熱裂解生氣的深度范圍也不相同。世界上目前發(fā)現(xiàn)的液態(tài)石油主要分布在有機母質(zhì)大量熱解生油的范圍內(nèi)(圖 3)。他將這一范圍稱之為有利于石油生成、成藏和保存的“石油液態(tài)窗”[32]。

2.2 壓實作用強度大,地層的原生孔隙度很小

深部地層埋深大、壓實作用強,地層孔隙度普遍偏小(表 1;圖 4)。統(tǒng)計結(jié)果顯示,深部地層的孔隙度大多在 10%～12%以下。對于碎屑巖而言,自淺而深,地層孔隙度逐步減小,表現(xiàn)出極好的規(guī)律性。Ehrenberg(2005)統(tǒng)計了全球除加拿大以外的 30 122個碎屑巖油藏孔隙度隨深度的變化,發(fā)現(xiàn)它們的孔隙度在埋深 0～2 500 m時為13.0%～31.0%,埋深 2 750～3 250 m時為10.5%～23.9%,埋深4 750～5 250 m時為6.8%～18.0%[33]。對于碳酸鹽巖而言,由淺至深,雖然孔隙度變化規(guī)律復雜,但也呈現(xiàn)出地層孔隙度逐步減小的趨勢。統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),碳酸鹽巖儲層的孔隙度在埋深0～2 500 m時為6.0%～28.0%,埋深2 750～3 250 m時為4.9%～16.0%,埋深4 750～5 250 m時為 1.2%～12.0%。

圖 3 沉積盆地地溫梯度差異與液態(tài)石油分布[32]Fig.3 Differences of geother mal gradient and distribution of liquid hydrocarbons in sed imentary basins[32]

表 1 沉積盆地碎屑巖和碳酸鹽巖儲層孔隙度隨深度變化特征Table 1 Porosity variation with depth of clastic rocks and carbonate rocks in sed imentary basins

圖 4 沉積盆地地層孔隙度隨埋深變化特征 a)及基本模式 b)[35～38]Fig.4 Porosity variation with depth and its basic model in sedimentary basins[35～38]

實際地質(zhì)條件下,儲層的孔隙度與諸多地質(zhì)因素有關(guān),其中包括地溫梯度、碎屑顆粒粒徑、地層年代等[34]。

2.3 儲層孔隙類型多,成因機制復雜

深部油氣藏由于埋藏深,成巖程度較高,原生孔隙幾乎因機械壓實損失殆盡,形成工業(yè)性油氣藏要靠次生孔隙或次生裂縫 (或縫洞、溶洞)來彌補。異常高壓、斷裂、深部熱流體活動等都會對深部次生孔隙的發(fā)育產(chǎn)生有益的影響[39]。塔里木盆地塔河油田深部奧陶系油藏 (5 400～5 600 m)儲層就是典型的次生溶蝕縫洞體,油氣儲集于巨大的縫洞體系之中 (圖 5);塔里木盆地輪南地區(qū)石炭系石英砂巖儲集層,盡管埋深已達 6 000 m,仍保持極高的次生孔隙度。國外勘探也表明,深部油氣多聚集于次生孔隙發(fā)育的儲層中[28]。加拿大新斯科舍盆地的文圖爾氣田在上侏羅-下白堊統(tǒng)砂巖儲層中發(fā)現(xiàn) 3個次生孔隙帶,其中最深的一個次生孔隙帶(深度大于 4 600 m)的孔隙度高達32%;墨西哥灣盆地的華盛頓湖油田埋深 6 540 m的中新統(tǒng)儲油層次生孔隙和裂縫發(fā)育,孔隙度達35%,滲透率達到 620×10-3μm2;美國賈伊費爾德氣田埋深 8 088 m的寒武 -奧陶系碳酸鹽巖儲氣層,次生孔、洞、縫大量發(fā)育,孔隙度達 25%,滲透率為 1 020×10-3μm2;美國墨西哥灣巨型盆地密西西比坳陷的費爾茲河油氣田,埋深 6 075 m,次生孔隙發(fā)育,孔隙度達 27%,滲透率為 1 290× 10-3μm2。

圖 5 塔里木盆地塔中地區(qū)深部碳酸鹽巖儲層縫洞特征與分類Fig.5 Characteristics and classification of fractures and vugs in deep carbonate reservoirs in Tazhong area,the Tarim Basin

2.4 油氣藏多具異常壓力

國外勘探實踐表明,深部油氣多具異常壓力[40～42]。我國深部優(yōu)質(zhì)儲油層多存在異常高壓[6,43～47]。庫車坳陷大北地區(qū)深部氣藏埋深超過5 000 m,壓力系數(shù)為 1.2～2.2;南堡凹陷高柳地區(qū)深部油藏 (3 000～4 100 m),壓力系數(shù)多介于1.00～1.35,最高達 1.5;濟陽坳陷東營凹陷深部油氣藏 [深度大于 4 000 m的沙三 (沙河街組三段)、沙四油層]壓力系數(shù)多在 1.2以上,個別高達1.8～2.0。近年來的研究及勘探實踐表明,沉積盆地的超壓體系與油氣藏,特別是深部油氣藏的關(guān)系非常密切。據(jù)不完全統(tǒng)計,在全世界 21個盆地中目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 75個與超壓有關(guān)的埋深大于6 000 m的工業(yè)油氣藏[48],尋找超壓油氣藏將成為今后深部油氣勘探的一個重要目標。除超壓外,深部油氣藏的另一個特征是顯示出異常低的地層壓力,這些油氣藏往往是一些深盆油氣藏或其他非常規(guī)油氣藏 (圖 6),它們的形成機制與常規(guī)油氣藏有很大的不同。

2.5 油氣相態(tài)變化復雜

據(jù)不完全統(tǒng)計,世界上 199個含油氣盆地中共發(fā)現(xiàn)深部油氣藏 1 000多個[28]。由于處于高溫、高壓條件,深部油氣藏相態(tài)較為復雜,主要由氣態(tài)烴類、石油蒸汽、石油、水蒸氣和水組成。通過對全球范圍內(nèi) 70個深部油氣藏相態(tài)的統(tǒng)計, 54%的深部油氣藏為油-氣混相;40%為氣相,即以油-氣相或氣相為主;油相極少,僅占 6%[16]。這些深部油氣藏還具有下述特點:①主要集中在5 000～5 600 m深度范圍內(nèi);②由于異常高壓的存在,使大量石油溶于天然氣之中,形成大量凝析氣藏;③以油-氣混合相和氣相為主,油相集中在相對較淺的埋深范圍內(nèi);④目前所發(fā)現(xiàn)的深部油氣儲量,大多數(shù)分布于古老的被動大陸邊緣(63%的石油、53%的天然氣和 86%的凝析氣),所有不同大地構(gòu)造類型的含油氣盆地均發(fā)現(xiàn)了深部油氣田,但富集程度大不相同,年青地臺的深部油氣資源遠多于老地臺。圖 7是塔里木盆地輪南地區(qū)油氣分布及相態(tài)特征比較,不難看出,情況非常復雜。在這一地區(qū),既有粘度和密度都比較大的受到生物降解后的稠油,也有粘度和密度比較適中的正常原油,還有粘度和密度非常小的天然氣和凝析天然氣。盡管如此,這些粘度和密度不同的油氣在平面上的分布呈現(xiàn)出較好的規(guī)律,即從東向西,油氣的粘度和密度增大,分別由天然氣、凝析天然氣向正常油氣和稠油變化。整個塔里木盆地都是如此,油氣呈現(xiàn)出多種相態(tài)特征。它們有時共生,有時獨存,受地質(zhì)條件、自身化學組成和物性特征等多方面因素控制。

圖 6 沉積盆地深部油氣層壓力特征與差異性比較Fig.6 Pressure curves and their differences of hydrocarbon-bearing layers in the deep of sedimentary basins

圖 7 塔里木盆地輪南地區(qū)深層油氣相態(tài)分布特征[49]Fig.7 Distribution of oil/gas phases in the deep ofLunnan area,the Tarim Basin[49]

3 西部疊合盆地深部油氣勘探面臨著三方面重大挑戰(zhàn)

3.1 多期構(gòu)造過程疊加復雜,深部油氣成藏條件演化歷史重建困難

對多期次構(gòu)造變動過程的恢復與疊合的認識是分析盆地深部油氣成藏條件的前提[50,51]。盆地是油氣賦存的場所,盆地的演化控制了油氣藏形成的動力學條件和背景[52]。與盆地形成過程相對應(yīng)的充填過程和層序的發(fā)育是對盆地整體動力學過程的響應(yīng),受到盆地構(gòu)造作用、氣候條件、物源體系變化等多因素綜合作用的控制[53]。構(gòu)造運動與演化是最重要的控制因素。盡管人們對于西部疊合盆地深部構(gòu)造發(fā)育的大地構(gòu)造背景、成因機制和地表與地下的耦合機制都有了一定程度的認識,但由于經(jīng)歷了多次構(gòu)造變革,中國西部疊合盆地深部構(gòu)造相當復雜,目前仍有一些基本構(gòu)造問題沒有得到很好的解決,如多期構(gòu)造過程疊加與深部地層埋藏歷史恢復、多期構(gòu)造過程疊加與深部溫壓場演化歷史恢復、多期構(gòu)造過程疊加與深部地層應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)等,都有待深入研究。不搞清它們的形成和演化就不可能搞清深部油氣藏的形成和分布。中國晚期的構(gòu)造變革運動,尤其是近代喜瑪拉雅山的隆升對早期形成的構(gòu)造格局有著重大的影響[54～56]。不考慮這些因素對西部疊合盆地油氣藏形成、演化和最終分布的影響,就不可能闡明當前油氣的分布規(guī)律。

3.2 深部油氣來源與演化復雜,有利勘探領(lǐng)域預(yù)測困難

圖 8 傳統(tǒng)的熱降解生烴模型不能解釋塔里木盆地深部油氣來源Fig.8 Origins of oil/gas in the deep of the Tarim Bain cannot be interpreted by traditional thermal degradation model

國內(nèi)外大量的研究成果表明,油氣是沉積盆地中的有機母質(zhì)在適當?shù)臏囟?(60～135℃)和壓力(埋深間于 1 500～4 500 m)條件下主要由熱降解作用生成[38,57,58]的。這一傳統(tǒng)的生烴模式不能解釋塔里木盆地目前在塔北隆起、塔中隆起和巴楚隆起上發(fā)現(xiàn)的大量的高溫裂解天然氣 (圖 8)。研究表明,這些熱裂解成因的天然氣來源于盆地深部,目前提出了可能的 5種成因機制,它們分別是烴源巖干酪根熱裂解成因[59,60]、原油裂解成因[61～65]、可溶有機質(zhì)生氣 /有機質(zhì)“接力 ”生氣[66～68]、生物降解瀝青砂熱裂解成因[69,70]和生物成因氣[71]。這些成因類型的深部天然氣可在同一盆地并存。不少人認為塔里木盆地海相混源油氣普遍,其中干酪根裂解氣主要分布在雅克拉、東河塘、輪南、解放渠東、桑塔木、塔中和巴楚構(gòu)造帶;原油裂解氣分布在塔北隆起、北部坳陷、中央隆起和塔西南坳陷[59,72]。綜合多種實驗發(fā)現(xiàn),低溫降解以甲烷快速增長為標志,高溫裂解以丙烷迅速遞減為主要表現(xiàn),用于區(qū)分原油與干酪根裂解氣[73]?；谖覈Ｏ嗟貙訒r代老、演化程度偏高、高-過成熟干酪根熱降解生氣潛力有限,趙文智等 (2005)提出有機質(zhì)“接力成氣”模式,并將其擴展到地質(zhì)體的評價,即氣源灶的分布、演化和變遷研究,將“分散可溶有機質(zhì)”的定義進行了厘定、含義進行了深化,明確提出分散可溶有機質(zhì)是高演化階段的最主要氣源,具有廣闊的勘探前景[67,74]。

不同學者關(guān)于深部油氣的來源與成因的認識尚不統(tǒng)一。動力學模擬實驗表明,在 150℃時海相碳酸鹽巖烴源巖生成的原油將開始熱裂解并生成大量天然氣,溫度達到 220℃時裂解生氣基本結(jié)束,天然氣就全部取代石油[75,76]。雖然多數(shù)石油存在于 65.5～149℃溫度范圍內(nèi),但在塔里木盆地的一些油藏中,儲層目前溫度高于原油裂解溫度而油藏并未發(fā)生裂解[77]。TSR (硫酸鹽熱化學還原反應(yīng))作用過程對原油氧化降解成氣具有明顯的促進作用,結(jié)果導致烴類氣體的生成時間提前、干燥系數(shù)增大[78],目前對TSR的作用機理及其在原油裂解成氣中的作用程度的研究仍很薄弱。相當多的學者支持塔里木盆地海相古油藏原油裂解成氣的觀點[79],塔中地區(qū)干酪根與原油的裂解氣的含量分別為13.2%和 86.8%。存在的問題是,目前尚不能明確指出發(fā)生過原油裂解的古油藏的分布,也似乎未曾見到諸如四川地區(qū)威遠及資陽震旦系古油藏裂解后儲層中存在的大量焦瀝青。通過研究,初步界定了海相干酪根天然氣生成成熟度上限與生氣潛力。封閉熱模擬實驗揭示,海相Ⅰ,Ⅱ型干酪根的天然氣生成成熟度上限或“生氣死亡線”為鏡質(zhì)體反射率Ro3.0%。生烴動力學模擬實驗顯示,Ⅰ型干酪根主生氣期的Ro值為 1.4%～2.4%;Ⅱ型干酪根主生氣期的Ro值為 1.5%～3.0%[80]。海相油氣的來源和相對貢獻與油氣資源評價、油氣勘探領(lǐng)域休戚相關(guān),但研究難度很大。

3.3 深部相對高孔滲儲層成因機制復雜,勘探目標分布預(yù)測困難

隨著中國西部疊合盆地深部油氣勘探的深入,儲層地質(zhì)問題已上升為制約深部油氣勘探主要的瓶頸之一。儲層物性的好壞受控于原始沉積相帶和后期埋藏過程中的成巖演化、構(gòu)造疊加和深部熱流體作用。有效儲層成因機制與發(fā)育模式研究一直受到勘探地質(zhì)學家的高度重視。由于中國西部疊合盆地深部埋藏深,地質(zhì)條件多變,影響次生孔隙、裂縫發(fā)育的地質(zhì)因素和形成機理復雜[81],因此形成相對高孔滲的機制和地質(zhì)控制因素研究難度大,包括儲層發(fā)育的主控因素研究、成巖作用的動力機制、成巖流體 -巖石相互作用研究等,使得有效儲層發(fā)育特征和分布規(guī)律難以預(yù)測。圖 9為塔里木盆地塔北隆起塔河油田的分布模式,反映出深埋條件下高孔滲儲層的存在及其復雜的成因機制。

3.4 深部油氣成藏機制復雜,圈閉含油氣性預(yù)測困難

對于油氣在淺層運聚成藏過程的研究,已取得普遍共識。油氣自烴源巖排出之后的運移和聚集實際上是一系列流體流動動力學過程的不同表現(xiàn)形式,發(fā)生在一個由儲集層、斷層及不整合面相互交錯和影響所構(gòu)成的復雜的立體運移通道系統(tǒng)內(nèi),是沿當時具有流體動力學連通性輸導體系發(fā)生運移、在動力條件平衡部位暫時聚集的地質(zhì)過程[84]。優(yōu)勢運移路徑的形成不僅取決于運移的動力背景,還明顯受控于通道環(huán)境:地層的起伏特征、儲集層的非均質(zhì)性、斷裂或裂縫的發(fā)育和分布都起著十分重要的作用[84]。對此復雜系統(tǒng)的研究,僅靠定性的分析遠遠不夠,定量的成藏動力學研究已成為目前該領(lǐng)域研究的前沿[85～87]。由于西部疊合盆地深部油氣藏的形成經(jīng)歷了由淺到深,從早到晚至現(xiàn)今,長期、多期構(gòu)造運動和成巖演化,多源、多階段、多機制成藏過程相互疊加復合,導致了十分復雜的油氣成藏過程,油氣的生、運、聚、散機理也十分復雜(圖 10)。因此,要弄清深部油氣藏成藏與分布規(guī)律,揭示高溫、高壓條件下深部油氣藏形成的復合成藏機制十分關(guān)鍵;而深部油氣藏成藏機理的研究也成為深部油氣藏研究的主要焦點之一,急需深入。

圖 9 塔里木盆地深部高孔滲碳酸鹽巖儲層成藏特征Fig.9 Characteristics of hydrocarbon accumulation in deep carbonate reservoirswith high porosity and per meability in the Tar im Basin

圖 10 背斜成藏理論不能闡明深部坳陷區(qū)油氣藏形成與分布Fig.10 Anticline accumulation theory cannot clarify pool for ming and distribution in deep depressions

4 選擇西部開展三方面研究、發(fā)展成藏理論并促進儲量增長

本文提出的需要解決的核心科學問題是,中國西部疊合盆地深部油氣復合成藏機制與富集規(guī)律,它包括了 3個層面:一是中國西部疊合盆地多期構(gòu)造過程疊加與深部油氣生成演化;二是中國西部疊合盆地深部有效儲層形成機制與發(fā)育模式;三是中國西部疊合盆地深部油氣復合成藏機制與油氣富集規(guī)律。這一核心科學問題的解決是闡明中國西部疊合盆地深部油氣富集和分布規(guī)律的前提和基礎(chǔ)。

4.1 開展成藏研究,解決三方面科學問題

4.1.1 中國西部疊合盆地多期構(gòu)造過程疊加與深部油氣生成演化

疊合盆地深部構(gòu)造過程疊加與演化是造成深部油氣地質(zhì)條件與淺部油氣地質(zhì)條件差異的根源,也決定著深部和淺部油氣成藏與富集規(guī)律的不同。疊合盆地形成過程中不同類型盆地的疊加和復合導致了深部構(gòu)造過程的疊加和復合,主要表現(xiàn)在深部構(gòu)造形態(tài)的變化和埋藏深度的變化,包括褶皺形變、斷裂產(chǎn)生和地表地層被剝蝕。與此同時,盆地內(nèi)部應(yīng)力場、流體動力場和地溫場發(fā)生改變。應(yīng)力場的作用產(chǎn)生斷裂和裂縫,形成油氣運移的優(yōu)勢通道和高孔滲儲層;流體動力場作用導致低勢區(qū)的形成和油氣的運聚;地溫場的作用使源巖發(fā)生熱降解作用并形成油氣,在埋藏較深的領(lǐng)域發(fā)生古油氣藏的裂解破壞和瀝青砂的二次生烴,甚至發(fā)生無機生烴作用;關(guān)鍵構(gòu)造變革時期深部熱流體活動及其與巖石的相互作用形成大量次生孔隙,有利于優(yōu)質(zhì)儲層的形成和深部油氣的聚集成藏。因此,搞清疊合盆地深部構(gòu)造過程特征,研究地應(yīng)力場、流體動力場和地溫場的演化,闡明多元油氣的生成,對于揭示疊合盆地深部油氣地質(zhì)特征具有十分重要的意義。它是本項研究關(guān)注的第一個關(guān)鍵科學問題。圖 11為復雜構(gòu)造過程解析的概念模型。圖 11a是塔里木盆地中的一個橫切盆地的大剖面,多個不整合的存在反映多期構(gòu)造過程疊加;圖 11b是平衡剖面解析柴達木盆地構(gòu)造演化過程特征的實例[88,89]。

圖 11 疊合盆地深部構(gòu)造過程疊加與演化歷史恢復方法概念模型Fig.11 Conceptualmodels for reconstructing overprinting of tectonic processes and evolution history in deep super imposed basins

要解決這一科學難題涉及到諸多相關(guān)的問題,其中包括構(gòu)造過程疊加、溫壓場的演化、應(yīng)力與應(yīng)變響應(yīng)、高溫壓條件下油氣的生成與演化等。本文認為,最關(guān)鍵也最困難的問題是構(gòu)造演化過程疊加與高溫壓條件下油氣的生成與演化,它包括油氣來源判識、不同來源油氣的生成機制、油氣相態(tài)轉(zhuǎn)化機制、油氣相對貢獻評價等。通過生標絕對定量對比和巖石包裹體單體烴碳同位素分析,可搞清深部裂解天然氣的來源及不同來源的相對貢獻量大小;通過高溫壓條件下的物理模擬實驗,可揭示不同來源的深部天然氣的成因機制和潛力。為此,建議采用地質(zhì)過程分析與構(gòu)造過程模擬相結(jié)合的方法解決構(gòu)造問題 (圖 11)。通過地質(zhì)過程分析,可以搞清構(gòu)造變動期次、強度、變形特征、動力來源和性質(zhì);通過構(gòu)造過程模擬,可以揭示應(yīng)力應(yīng)變機制、地層變形過程、應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系。將兩方面的成果相互檢驗和應(yīng)證,就可以達到解決第一個關(guān)鍵科學問題的目的。建議采用現(xiàn)代高精度分析測試技術(shù)和高溫壓條件下物理模擬實驗技術(shù),解決與油氣生成和演化相關(guān)的問題(圖 12)。

圖 12 深部油氣來源與成因機制研究概念模型Fig.12 Conceptualmodels for the study of hydrocarbon origin and generation mechanis ms in the deep of basins

4.1.2 中國西部疊合盆地深部有效儲層形成機制與發(fā)育模式

在深部地質(zhì)條件下,沉積巖相的控油氣作用減弱,次生孔隙的控油氣作用增強,甚至變?yōu)橹鲗??？碧綄嵺`證明,在西部疊合盆地深部存在的高孔滲有效儲層多種多樣,構(gòu)造裂縫、成巖裂隙、溶蝕孔洞、灰?guī)r礁灘體、有利巖相帶等是決定儲層物性好壞的主要因素。這些儲層因埋藏較深、演化歷史較長、成因機制較多,分布規(guī)律復雜,地質(zhì)-地球物理探測困難。它們的形成既與原始的沉積巖相有關(guān),也與后期的構(gòu)造變動(包括期次、強弱、形式)有關(guān),還與深部高溫壓作用和熱流體活動有關(guān)。成功預(yù)測這些有效儲層還必須發(fā)展與其相關(guān)的地質(zhì)-地球物理探測技術(shù),尤其是要發(fā)展深部裂隙介質(zhì)的探測技術(shù)、薄互砂巖層的探測技術(shù)、礁灘體的探測技術(shù)和含氣流體的探測技術(shù)。搞清深部有效儲層的基本類型、闡明它們的成因機制、建立它們的分布發(fā)育模式、研發(fā)它們相關(guān)的探測技術(shù),對于提高深部有效儲層探測的成功率、降低油氣勘探風險具有十分重大的現(xiàn)實意義。它是本項研究關(guān)注的第二個關(guān)鍵科學問題。

要解決第二個關(guān)鍵科學問題涉及到諸多相關(guān)問題的研究,其中裂縫和溶洞復合型儲層成因機制的研究最為關(guān)鍵和重要,它涉及到多期構(gòu)造變動和多期流體活動及其關(guān)聯(lián)性。在實際工作中,建議采用地質(zhì)分析與成因模擬相結(jié)合的方法來解決。通過地質(zhì)分析,可搞清構(gòu)造裂縫與溶蝕孔洞的分布特征及二者的共生性與關(guān)聯(lián)性;通過模擬實驗,可揭示構(gòu)造裂縫與溶蝕孔洞成因機制及高溫壓條件下流體-巖石作用機制。結(jié)合兩方面的研究成果,可以達到解決第二個科學難題的目的。

4.1.3 中國西部疊合盆地深部油氣復合成藏機制與油氣富集規(guī)律

疊合盆地深部油氣成藏作用與淺部油氣成藏作用的不同首先表現(xiàn)在成藏條件的差別上。淺部地層內(nèi)溫度低、壓力低,介質(zhì)條件相對高孔滲,油氣運聚主要受浮力控制,蓋層是形成油氣藏必不可缺的地質(zhì)要素;而深部地層的溫度高、流體壓力大,介質(zhì)條件相對致密,油氣運聚受多種動力條件的控制,蓋層有時不起作用。在淺部地質(zhì)條件下,油氣分布常常表現(xiàn)出高層位封蓋、高孔滲內(nèi)富集和構(gòu)造高點成藏的特征;在深部條件下,除了表現(xiàn)出具有淺部一樣的成藏特征外,還常常表現(xiàn)出氣水倒置、相對低孔滲內(nèi)聚集、相對低凹區(qū)成藏的特征。事實上,深部地層的成藏作用往往是淺部成藏和深部成藏作用的疊加和復合,具體包括埋深過程中多源成藏過程的疊加和復合、多階段成藏過程的疊加和復合、多動力成藏過程的疊加和復合等,情況比淺部成藏復雜得多。在宏觀上,淺部油氣分布受烴源灶、古隆起、區(qū)域蓋層和有利相帶四大要素的匹配關(guān)系控制;而深部油氣除受這些要素的控制外,還受深部裂解烴源灶、深部次生孔隙發(fā)育帶等更多地質(zhì)要素的控制。因此,搞清深部油氣復合成藏機制和富集規(guī)律,對于指導深部油氣勘探并提高勘探成效具有十分重要的現(xiàn)實意義。它是本項研究關(guān)注的第三個關(guān)鍵科學問題。

要解決這一問題涉及到諸多相關(guān)的研究內(nèi)容,其中包括深部與淺部成藏的動力學邊界條件判別、深部成藏動力學機制模擬、深部和淺部成藏過程的疊加與復合等。在這些問題中,深部與淺部成藏的動力學邊界條件判別的研究最為關(guān)鍵,也最為困難,建議采用統(tǒng)計分析、物理模擬和數(shù)值模擬三方面相結(jié)合的方法予以解決 (圖 13)。通過統(tǒng)計分析,可以搞清淺部油氣藏與深部油氣藏之間的差異性以及二者之間的界限標準;通過物理模擬實驗,可以揭示深盆油氣藏的形成機制與成藏范圍[90];通過數(shù)值模擬,可以揭示深部致密氣藏形成的頂界埋深及其變化規(guī)律[91]。

4.2 開展成藏研究的學術(shù)思想和研究方法

4.2.1 學術(shù)研究思想與技術(shù)路線

開展疊合盆地深部油氣成藏研究要緊緊圍繞“疊合盆地深部油氣復合成藏機制”這一核心問題,確立“深部成藏條件—深部復合成藏機制—深部成藏規(guī)律與分布預(yù)測”為主線的學術(shù)研究思想和動力學過程研究方法,重點選擇剩余資源最大的塔里木盆地和準噶爾盆地的深部領(lǐng)域開展研究。以多期構(gòu)造過程疊加和深埋背景下的高溫壓場和多相態(tài)流體場演化研究為前提,以多元油氣生成機制和多類有效儲層成因機制研究為基礎(chǔ),以多源多階段多動力成藏過程復合疊加研究為主線,展開上列三個層面的關(guān)鍵科學問題研究。在實際工作過程中,采用正演模擬和反演追溯兩種基本途徑相結(jié)合的技術(shù)路線,揭示疊合盆地深部油氣藏形成機制和分布規(guī)律。通過正演模擬,可搞清盆地演化過程中油氣地質(zhì)條件的發(fā)育、演化和對油氣藏形成和分布的控制;通過對已發(fā)現(xiàn)深部油氣藏的剖析,可揭示油氣藏的組成特征、富集條件和主控因素。將正演和反演成果結(jié)合起來,可揭示深部油氣藏的分布規(guī)律(圖 14)。

4.2.2 研究內(nèi)容與研究區(qū)選擇

圖 13 深部與淺部成藏動力學邊界研究概念模型Fig.13 Conceptualmodels for the study of dynamic boundaries between the deep and shallow hydrocarbon accumulations

圍繞一個核心科學問題、三個層面的關(guān)鍵科學問題,擬設(shè)立六個課題、四方面內(nèi)容的研究 (圖15)。圖 15中的問題之一、問題之二和問題之三就是指前面提到的三個關(guān)鍵科學問題。課題 1和課題 2重點研究構(gòu)造過程疊加復合和油氣生成與演化兩方面的內(nèi)容,主要是解決第一個關(guān)鍵科學問題;課題 3和課題 4集中研究有效儲層成因機制與預(yù)測方法,主要是解決第二個關(guān)鍵科學問題;課題 5和課題 6集中研究油氣成藏復合機制與富集規(guī)律,主要是解決第三個關(guān)鍵科學問題。在解決了這三個科學問題之后,最終實現(xiàn)核心科學問題的解決。

圖 14 疊合盆地深部油氣成藏機制與富集規(guī)律研究技術(shù)路線Fig.14 Technical route of research on accumulation mechanis m and enrichment pattern of hydrocarbons in the deep of superimposed basins

圖 15 盆地深部油氣成藏研究的關(guān)鍵科學問題、主要內(nèi)容與相關(guān)課題Fig.15 Key scientific issues,main contents and relevant subjects of hydrocarbon accumulation in the deep of superimposed basins

1)研究切入點

從多期構(gòu)造變形和深埋演化過程兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手,研究深部高溫壓場和多相態(tài)流體場演化;從深部多因素的聯(lián)合作用過程分析入手,揭示深部多孔隙類型的發(fā)育序列及有效儲層的成因機制;從多元油氣生成演化機制入手,搞清深部油氣的來源與潛力;從多源多階段多動力成藏過程的疊加和復合入手,闡明深部復雜油氣藏的形成機制和分布發(fā)育規(guī)律。

2)研究方法和手段

通過野外考察、地質(zhì)分析、典型實例剖析和油氣成藏定量(物理/數(shù)值)模擬等手段,研究油氣成藏過程的復合疊加機制,闡明深部油氣富集規(guī)律。通過剖析已發(fā)現(xiàn)的深部油氣藏,反演追溯疊合盆地油氣藏形成的過程與特征。采用高分辨率地震、分子標志物絕對定量、同位素和包裹體定年、特殊非烴組分參數(shù)等最新技術(shù),綜合研究油氣藏的地質(zhì)特征,確定它們的成藏期次、油氣來源、油氣充注途徑及主要源灶相對貢獻。

3)研究區(qū)選擇

主要選擇塔里木盆地和準噶爾盆地為重點地區(qū)展開研究。通過對目前已發(fā)現(xiàn)的油氣富集區(qū)帶和具有代表性的重要區(qū)帶的深部油氣藏進行深入細致的解剖,從點到線、由線及面、自面入體,實現(xiàn)對疊合盆地深部油氣復合成藏機制的整體認識。之所以選擇這兩個盆地,主要有兩個理由。一是因為它們均屬典型的復雜疊合盆地,兩者差異大,多年的油氣勘探已積累了大量資料和研究成果,目前深部勘探難度大、問題比較明確,對它們展開研究有利于前面提到的關(guān)鍵科學問題的解決。二是這兩個盆地內(nèi)深部的剩余油氣資源約占西部疊合盆地深部剩余資源總量的 85%以上,對這兩個盆地開展研究有利于國家發(fā)現(xiàn)更多的油氣資源。

4.2.3 研究目標和創(chuàng)新成果

開展疊合盆地深部油氣成藏機制與分布規(guī)律研究的最終目的是發(fā)展疊合盆地深部油氣富集理論,預(yù)測潛在的油氣藏分布,指導當前的油氣勘探生產(chǎn),加快我國西部深層油氣勘探進程,促進儲量和產(chǎn)量的快速增長。具體來說,就是通過恢復深部地層的構(gòu)造過程疊加史、高溫壓場油氣生成演化史、多孔洞有效儲層與復雜圈閉演化史和油氣生排運聚史,揭示不同階段、不同來源和不同動力機制的油氣成藏過程特征,在此基礎(chǔ)上探索油氣藏在同一地區(qū)、同一目的層內(nèi)的疊加和復合機制及其油氣分布規(guī)律,為疊合盆地深部油氣勘探提供理論指導。通過對疊合盆地深部油氣復合成藏機制和分布規(guī)律的研究,期望實現(xiàn)下列四個目標:

1)揭示中國西部疊合盆地深部高溫壓環(huán)境下油氣生成與演化機制,為深部油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù);

2)揭示中國西部疊合盆地深部致密背景下有效儲層的成因機制與發(fā)育模式,為深部油氣勘探提供有效目標;

3)揭示中國西部疊合盆地深埋條件下多源多階段多動力成藏過程的復合特征并建立油氣藏分布模式,為深部油氣勘探提供理論指導;

4)研發(fā)適合中國西部疊合盆地深部油氣勘探新的配套技術(shù),通過應(yīng)用指明西部疊合盆地深部油氣勘探潛力和最有利領(lǐng)域,為西部疊合盆地深部油氣儲量的快速增長提供地質(zhì)保障。

5 開展西部疊合盆地深部成藏研究具有重大現(xiàn)實意義

1)選擇我國西部疊合盆地具有巨大資源潛力的塔里木盆地和準噶爾盆地的深部領(lǐng)域開展研究,有利于緩解我國油氣資源的短缺,對于改善我國以煤炭占 70%的能源結(jié)構(gòu)具有積極意義。該項研究將推動西部疊合盆地油氣勘探進程,加快實現(xiàn)我國油氣生產(chǎn)基地由東部向西部、由淺層向深部的重點轉(zhuǎn)移。

2)文中建議解決的關(guān)鍵科學問題既是當前中國西部疊合盆地油氣勘探中遇到的、急需解決的重大課題,也是當前國際含油氣盆地分析和石油地質(zhì)研究的前沿性課題?！爸袊鞑刊B合盆地深部油氣復合成藏機制與富集規(guī)律”這一核心科學問題的研究,涉及到“疊合盆地多期構(gòu)造過程疊加與深部油氣生成演化”、“疊合盆地深部有效儲層的形成機制與分布模式”、“疊合盆地深部油氣復合成藏機制與富集規(guī)律”等三個關(guān)鍵科學問題,它們同時也是世界油氣地質(zhì)研究領(lǐng)域前沿的學術(shù)難題。解決這些難題將使我國在復雜疊合盆地深部油氣地質(zhì)與勘探領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平,實現(xiàn)從地質(zhì)大國向地質(zhì)強國的轉(zhuǎn)變。

3)文中建議研究的科學難題,需要組織產(chǎn)、學、研相結(jié)合的研究隊伍開展持續(xù)的攻關(guān)研究。我國科技部已經(jīng)組織了幾個有關(guān)疊合盆地的油氣成藏研究,在相關(guān)資料和成果的基礎(chǔ)上開展深部油氣成藏研究有利于問題的快速解決和取得更大成效[92,93]。通過國內(nèi)優(yōu)勢單位和長期合作學者的共同努力,可以集中更多人的智慧解決與疊合盆地油氣勘探相關(guān)的世界級難題;通過油田專家的參與,可以更快更準地切入問題、收集資料,有利于產(chǎn)業(yè)部門及時應(yīng)用理論成果解決生產(chǎn)問題、推動儲量和產(chǎn)量的快速增長。此外,通過產(chǎn)、學、研結(jié)合,還可以加快年輕人才的培養(yǎng),保障疊合盆地油氣勘探事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

致謝:本文是在國家重點基礎(chǔ)研究規(guī)劃 (973)項目“中國西部疊合盆地深部復合成藏機制與富集規(guī)律”的形成和論證過程的基礎(chǔ)上形成的,得到了相關(guān)部門領(lǐng)導和專家的指導,匯集了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃 (973)項目 (2006CB202300)全體參加人員和指導專家們的智慧和辛勞,在此深表感謝和敬意!

1 Sugisaki R.Deep-seated gas emission induced by the earth tidebasic observation for geochemical earthquake prediction[J]. Science,1981,212:1264-1266

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Key challenges and research methods of petroleum exploration in the deep of super imposed basins in western China

Pang Xiongqi1,2

(1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing102249,China;2.Research Center of Basins and Reservoirs,China University of Petroleum,Beijing102249,China)

Based on comprehensive knowledge of deep reservoirs all over the world and petroleum geological features of super imposed basins in western China,this paper recognizes three key challenges of petroleum exploration in the deep of superimposed basins in western China.The first challenge is that hydrocarbons generated in multi-phasesmix together and theirorigins are not clear,making it hard to select leads.The second challenge is that fractures and dissolved pores/cavities mix together in reservoirs and their origins are unclear, making it hard to predict favorable plays.The third challenge is thatphases of hydrocarbon vary greatly and the distribution of hydrocarbon is influenced by high pressure and temperature,low porosity and permeability and several driving forces ofmigration,making it difficult to predict exploration targets using existing pool-forming theories.Therefore,to accelerate hydrocarbon exploration in the deep of superimposed basins in western China,we have to find answers to three key issues:(i)multi-stage tectonic overprinting and deep hydrocarbongeneration and evolution;(ii)development mechanism and pattern of deep effective reservoirs;(iii)composite pool-formingmechanism and accumulation pattern of hydrocarbons in deep strata.It is suggested to adopt a research method that integrates forward modeling with inversion analysis of hydrocarbon accumulation process and a technical route of“geological condition-mechanism-pattern of hydrocarbon accumulation”.Tar im Basin and JunggarBasin can be choosen as the focus of study as they have the greatest deep petroleum resource potential.It is expected to develop theories on composite hydrocarbon accumulation in the deep of super imposed basins in western China and supporting techniques to predict hydrocarbon distribution.These new theorieswill promote hydrocarbon exploration and fast reserve growth in the deep ofwestern China basins.

hydrocarbon distribution pattern,hydrocarbon accumulation,deep hydrocarbon exploration,superimposed basin in China

TE132

A

0253-9985(2010)05-0517-18

2010-08-11。

龐雄奇(1961—),男,教授,油氣藏形成與分布預(yù)測。

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(“973”計劃)項目(2006CB202300;2011CB201100)。

(編輯 李 軍)