■本刊特約記 者王大銳

工作中的李陽院士

從20世紀(jì)50年代規(guī)?；碧介_發(fā)至今，我國已有近70年碳酸鹽巖油氣藏的開發(fā)歷史。經(jīng)過幾代科技工作者的研究和探索，現(xiàn)已形成了適合我國碳酸鹽巖油氣藏特點的開發(fā)理論和技術(shù)。為了使更多的讀者了解中國碳酸鹽巖油氣藏開發(fā)理論和工程技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r以及前景，我特意采訪了中國石油化工股份公司副總工程師、中國工程院院士李陽。

問：李院士，中國碳酸鹽巖油氣藏主要特征有哪些？

答：碳酸鹽巖所指的是由沉積形成的碳酸鹽礦物組成的巖石總稱，主要為石灰?guī)r和白云巖兩類。碳酸鹽巖圈閉中所聚集的油氣聚集我們就稱之為碳酸鹽巖油氣藏。

該油氣藏在全球油氣開采中占有極為重要的地位。據(jù)統(tǒng)計，碳酸鹽巖油氣資源量約占全球油氣資源總量的70%，已探明的油氣可采儲量約占全球可采儲量的50%，產(chǎn)量占63%。中國碳酸鹽巖油氣藏具有資源豐富、油氣藏類型多、地質(zhì)條件復(fù)雜的特點。

我國碳酸鹽巖油氣探明儲量主要分布在塔里木、四川、渤海灣、鄂爾多斯和珠江口盆地。其中，石油儲量主要分布在塔里木、渤海灣和珠江口盆地，天然氣儲量主要分布在四川、鄂爾多斯和塔里木盆地。截至2015年底，中國共發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖油氣田234個。

問：中國碳酸鹽巖油氣藏勘探開發(fā)主要經(jīng)歷了哪些階段？

答：中國碳酸鹽巖油氣開發(fā)利用具有悠久的歷史。早在漢代，四川盆地就已經(jīng)出現(xiàn)天然氣井。1840年以前，自貢地區(qū)產(chǎn)生了中國最早的自流井氣田，都是碳酸鹽巖氣藏。1840年以后，開始開采三疊系嘉陵江組碳酸鹽巖中的天然氣。

1949年以來，碳酸鹽巖油氣藏一直是油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域，根據(jù)開發(fā)建設(shè)情況，可以劃分為四個階段：

第一階段是以四川盆地為重點的油氣開發(fā)階段（1950-1975年）。四川盆地是中國大型含油氣盆地之一，大規(guī)模勘探始于1953年，以地表油氣顯示以及與構(gòu)造相關(guān)的裂縫氣藏為主要勘探目標(biāo)，相繼發(fā)現(xiàn)了臥龍河氣田（1957年）、威遠(yuǎn)氣田（1964年）、中壩氣田（1971年）等大中型氣田。1974年四川盆地天然氣年產(chǎn)量達(dá)到30億立方米。

第二階段是以任丘油田為代表的前第三系裂縫潛山油氣藏開發(fā)階段（1975-1996年）。與氣田相比，中國碳酸鹽巖油田勘探開發(fā)時間晚一些。1975年在渤海灣第三紀(jì)盆地中發(fā)現(xiàn)了中國第一個大型碳酸鹽巖潛山油田——任丘油田，1976年建成千萬噸年生產(chǎn)能力。同時在四川盆地以裂縫-孔隙型氣藏為目標(biāo)，相繼發(fā)現(xiàn)并開發(fā)了磨溪、五百梯、沙坪場等大中型氣田，在鄂爾多斯盆地發(fā)現(xiàn)了靖邊氣田。

第三階段是以塔河油田為代表的巖溶帶縫洞型油氣藏開發(fā)階段（1990-目前）。1984年塔里木盆地沙參2井獲得高產(chǎn)油氣流，實現(xiàn)了中國古生代海相碳酸鹽巖油藏重大突破，1990年S23井發(fā)現(xiàn)了中國第一個古生代超深層海相特大型油田——塔河油田，1997年塔河油田投入開發(fā)。建立了縫洞型油藏地球物理描述和地質(zhì)建模方法，創(chuàng)立了以洞穴自由流和小縫洞滲流耦合的油氣藏開發(fā)理論和技術(shù)體系，建成世界上最大的縫洞型油藏原油生產(chǎn)基地，標(biāo)志著中國海相碳酸鹽巖油藏開發(fā)理論和技術(shù)的重大跨越。

第四階段是以普光、元壩和安岳特大型氣田為代表的深層天然氣開發(fā)階段（2003-目前）。普光氣田發(fā)現(xiàn)于2003年，是一個儲量規(guī)模大、埋藏深、資源豐度高的特大型海相酸性氣田。元壩氣田發(fā)現(xiàn)于2007年，是中國首個超深層生物礁大氣田，也是目前國內(nèi)規(guī)模最大、埋藏最深的生物礁氣田。安岳氣田發(fā)現(xiàn)于2011年，是中國最古老、單體儲量規(guī)模最大的碳酸鹽巖特大型氣藏。這些大氣田的開發(fā)，標(biāo)志著中國碳酸鹽巖天然氣產(chǎn)能進(jìn)入快速發(fā)展階段。

問：中國碳酸鹽巖油氣藏開發(fā)面臨的主要問題是什么？

答：中國碳酸鹽巖油氣藏普遍層系時代老、埋藏深，大都經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動的疊加和改造，呈現(xiàn)“成藏多樣化、構(gòu)造復(fù)雜化、儲層差異化”特征。這種地質(zhì)條件的復(fù)雜性決定了開采特征、開發(fā)規(guī)律的差異性，即不同儲集類型碳酸鹽巖的開發(fā)特征具有不同的特點。面臨的主要問題有以下幾方面：

一是初期產(chǎn)量高，遞減快。我國碳酸鹽巖油藏初期產(chǎn)能平均每天達(dá)到248噸。但在開發(fā)過程中，由于基質(zhì)巖塊中的粒間孔、晶間孔、微裂縫等小尺度儲集空間流動阻力大，油氣難以有效補給，且隨著壓力下降，部分裂縫閉合，導(dǎo)致產(chǎn)量遞減快，穩(wěn)產(chǎn)期短。

二是普遍存在邊底水，水體侵入對產(chǎn)量影響大。據(jù)統(tǒng)計，川東石炭系42個氣藏，產(chǎn)水氣藏36個，占86%，隨著采出氣量的增加和地層壓力的下降，邊底水會逐漸侵入到原來的含氣區(qū)域，降低氣相的滲透率，導(dǎo)致氣藏開發(fā)后期普遍產(chǎn)水，嚴(yán)重影響氣藏采收率，因此氣田的防水治水面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。同樣邊底水侵入對油藏生產(chǎn)影響也很大，特別是對裂縫和縫洞型油藏，塔河油田很多縫洞體與底水直接溝通，見水后很快暴性水淹，甚至關(guān)井停產(chǎn)。

三是能量補充難，注入水易水竄、采收率低。任丘油田和塔河油田采用注水補充地層能量，普遍的難題是注入水容易沿裂縫竄入井底，連通程度低的縫洞內(nèi)剩余油難以驅(qū)替，水驅(qū)波及體積小，效率低，提高采收率難度大。

問：中國碳酸鹽巖油氣藏開發(fā)都有哪些新的認(rèn)識？

答：經(jīng)過半個多世紀(jì)的探索和研究，在碳酸鹽巖油氣藏開發(fā)理論研究方面取得豐碩的成果，在不同類型碳酸鹽巖儲集成因機制、流體流動機理、油藏耦合數(shù)值模擬等方面取得了新的認(rèn)識和成果，發(fā)展與豐富了碳酸鹽巖油氣藏開發(fā)理論。

不同類型碳酸鹽巖油氣藏儲層成因存在很大差異。

中國古潛山多發(fā)育在東部地區(qū)前第三系斷陷盆地，渤海灣盆地是主要潛山油氣藏富集區(qū)。古潛山是一種古地貌形態(tài)，古地層經(jīng)構(gòu)造運動和風(fēng)化剝蝕后，再次沉降被新生代沉積層覆蓋，其中突起的塊體稱為古潛山。潛山的形成主要受構(gòu)造作用控制。渤海灣潛山構(gòu)造演化經(jīng)歷了3個階段：印支期左行擠壓造山形成褶皺；燕山期左行剪切引張斷塊造山；喜山期右行剪切拉張潛山定型。潛山儲層儲集空間主要有3種成因：一是潛山構(gòu)造形成的過程中伴生大量的斷層和裂縫；二是風(fēng)化淋濾以及地下水作用,擴大和連通了原有的裂縫孔隙, 同時形成大量溶蝕孔洞；三是不同層系烴源巖形成的酸性流體和喜山期熱液流體對潛山內(nèi)幕灰?guī)r白云巖地層的改造。截至2016年底，渤海灣盆地已發(fā)現(xiàn)70多個古潛山油氣藏，探明石油地質(zhì)儲量113.51億噸，天然氣地質(zhì)儲量9012.3億立方米。

中國巖溶改造型碳酸鹽巖油藏主要分布在塔里木盆地和鄂爾多斯盆地，塔河油田奧陶系碳酸鹽巖儲層是典型代表。巖溶改造型儲集體長期受大氣淡水溶蝕作用，暴露改造，形成復(fù)雜的縫-洞系統(tǒng)，主要有兩種成因類型，一是風(fēng)化殼型巖溶，二是斷溶體型巖溶。近年來，先后發(fā)現(xiàn)了塔中奧陶系良里塔格組生物礁油氣藏和四川盆地寒武系龍王廟組顆粒灘氣藏、二疊系長興組生物礁氣藏和三疊系飛仙關(guān)組鮞粒灘氣藏等。

碳酸鹽巖儲集的發(fā)育主要受沉積相帶、水動力條件的控制，其類型受斷裂溶蝕和白云化作用的影響。按照儲層空間形態(tài)類別，可以分為基質(zhì)孔隙、裂縫、溶蝕孔洞、大型溶洞四種主要形態(tài)，根據(jù)對其內(nèi)部流體流動方式的影響，開發(fā)上劃分為孔隙型、裂縫-孔隙型和孔-縫-洞三種介質(zhì)類型。為了便于儲集的識別和流體流動的表征，制定了碳酸鹽巖儲集分級分類標(biāo)準(zhǔn)，這就是我們的新認(rèn)識。