羅安湘，喻建，劉顯陽，焦創(chuàng)赟，韓天佑，楚美娟

（1.中國石油 長慶油田分公司，西安 710018；2.中國石油 長慶油田分公司a.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室；b.勘探開發(fā)研究院，西安 710018）

鄂爾多斯盆地是中國陸上第二大沉積盆地，是中國最早發(fā)現(xiàn)石油的地方，也是中國石油工業(yè)的發(fā)源地，于1907年鉆成第1口油井。由于該盆地油藏多位于溝壑縱橫的黃土塬下，地震勘探、隱蔽性圈閉識別、低滲透儲集層改造等具有諸多困難[1-2]，1949 年前，石油年產(chǎn)量不足2 000 t，僅占當時中國年產(chǎn)量的1.7%。1949 年后，加強了鄂爾多斯盆地石油勘探，但進展十分緩慢，1978 年，中國原油年產(chǎn)量突破1×108t，長慶油田原油年產(chǎn)量僅為60×104t，1994年，增至196×104t，僅占當時中國的1.4%。

近20 年來，長慶油田不斷開展地質理論創(chuàng)新，積極探索先進適用的勘探技術，強化勘探項目管理，低滲透油藏勘探取得了3 次重大突破，原油產(chǎn)量實現(xiàn)了2 次跨越式提升，成為中國增儲上產(chǎn)速度最快的油區(qū)。近10 年，長慶油田探明石油和天然氣儲量年均增長分別超3×108t和5 000×108m3，2020年，油氣當量超過6 000×104t，石油和天然氣年產(chǎn)量分別占中國的12.5%和25.0%。

1 地質概況

鄂爾多斯盆地是古生代地臺及臺緣坳陷與中—新生代臺內坳陷疊合的克拉通盆地，盆地邊緣斷裂及褶皺較發(fā)育，而盆地內部構造相對簡單，地層平緩，傾角不足1°。盆地劃分為伊盟隆起、渭北隆起、晉西撓褶帶、伊陜斜坡、天環(huán)坳陷和西緣沖斷帶6 個二級構造單元（圖1）。石油主要分布在中生界三疊系延長組和侏羅系延安組。

2 勘探理論及實踐

2.1 侏羅系油藏群成藏理論及盆地腹部古地貌油藏勘探

盆地侏羅系砂巖粒度大，物性普遍較好，油藏具有“小而肥”的特點，是長慶油田早期勘探開發(fā)的主力層系，在近年低油價形勢下，也是重要的效益勘探目標。前人研究提出了古地貌控油認識[3-4]，指出河道砂體既是石油運移的通道，也是重要的儲集體；侏羅紀河谷下切作用溝通油源；油氣沿斜坡向上運移至壓實披蓋構造富集成藏?；谝陨险J識，1970 年完鉆的慶1 井在延安組延10 油層組獲得日產(chǎn)量為36.3 m3的工業(yè)油流，揭開了馬嶺油田大開發(fā)的序幕。此后，探明石油儲量規(guī)模不斷擴大，累計新增探明石油儲量8 946×104t，迎來了長慶油田第1 個儲量增長高峰。近年來，通過地質學、地球物理學、地球化學等多學科結合，創(chuàng)新地質認識，提出盆地西南部侏羅系高地發(fā)育巖性油藏的認識，突破了高地勘探禁區(qū)，拓展了勘探領域（表1）。

表1 鄂爾多斯盆地侏羅系勘探歷程Table 1.Exploration history of Jurassic in Ordos basin

2.1.1 精細刻畫古地貌

近年來，先后開展演武、姬塬和陜北地區(qū)侏羅系淺層精細研究，通過古地質圖鏡像法、地層厚度恢復、井震結合、三維地質建模等方法精細刻畫古地貌。依據(jù)沉積微相、沉積構造、巖性和測井曲線特征，將鄂爾多斯盆地早侏羅世地貌劃分為河道、高地、斜坡、支溝、坡咀等類型（表2），識別出多個次級古地貌單元。

表2 鄂爾多斯盆地早侏羅世地貌單元Table 2.Early Jurassic paleogeomorphic units in Ordos basin

2.1.2 明確成藏主控因素

利用地震地質層位精細追蹤對比、井約束變速成圖技術，結合井控構造約束模型，預測低幅度構造形態(tài)和圈閉平面分布特征，進一步明確成藏主控因素，有效指導了井位部署。

2.1.3 提出古地貌油藏群成藏理論

提出“遠源供烴、多元輸導、地層構造圈閉、油藏立體分布”的新認識（圖2），明確油藏平面沿上侏羅統(tǒng)河道分布、縱向上多層系發(fā)育的特征。突破高地和河道勘探禁區(qū)，堅持“上山下河、縱向拓展”的勘探戰(zhàn)略，發(fā)現(xiàn)侏羅系油田群，年新增儲量5 000×104～10 000×104t。截至目前，盆地侏羅系探明石油儲量6.04×108t，占總探明儲量的11.7%。2016—2018 年，盆地侏羅系每年動用石油儲量3 328×104t，年均產(chǎn)油量650×104t，占總產(chǎn)量的27.3%，開發(fā)效益佳。

2.2 內陸坳陷湖盆大型巖性油藏成藏理論及三疊系巖性油藏勘探

20 世紀80 年代初，長慶油田勘探開發(fā)步入低谷。1980—1983 年，盆地年增探明石油儲量100×104～600×104t，原油產(chǎn)量連續(xù)8年為140×104t，勘探重點由隴東地區(qū)侏羅系轉向陜北地區(qū)三疊系。構建“滿凹生烴、大面積富砂、生烴增壓驅動、多層聚集”的大型巖性油藏成藏理論，提出4 種成藏模式，實現(xiàn)了延長組石油勘探數(shù)次突破。

2.2.1 明確優(yōu)質烴源巖形成機理

烴源巖評價是油氣勘探的重要環(huán)節(jié)，前人提出的源控論、富生烴凹陷、富油氣凹陷、滿凹含油等[5-7]均強調優(yōu)質烴源巖在石油成藏中的重要作用，長慶油田油氣工作者始終高度重視烴源巖的研究，不斷推動對盆地資源的認識。

鄂爾多斯盆地在上三疊統(tǒng)長7 段沉積早期，印支運動使揚子板塊向華北板塊俯沖，秦嶺造山帶快速隆升[8]，強烈的構造活動使湖盆快速擴張，形成面廣水深的半深湖—深湖[9-11]，廣泛發(fā)育富有機質優(yōu)質烴源巖[12]。根據(jù)沉積構造、巖石組成和有機地球化學特征，結合自然伽馬、密度、電阻率等測井參數(shù)，將鄂爾多斯盆地長7 段烴源巖分為黑色頁巖和暗色泥巖2 種（表3）。長7 段烴源巖有機質類型好，有機母質來源以湖相藻類為主，有機母質類型為腐泥型—混合型，其中，黑色頁巖有機質類型主要為Ⅰ型和Ⅱ1型；暗色泥巖有機質類型主要為Ⅱ1型和Ⅱ2型，生油母質條件好。有機質豐度高，黑色頁巖殘余總有機碳含量平均為13.81%，最高可達40.00%；暗色泥巖殘余總有機碳含量為2.00%～6.00%，平均為3.75%，較黑色頁巖有機質豐度低，但與中國其他陸相盆地相比，長7 段暗色泥巖仍屬于有機質豐度較高的烴源巖。鏡質體反射率為0.9%～1.1%，平均最高熱解溫度達447 ℃，均已達成熟階段，處于生油高峰期。綜上可知，長7 烴源巖有機質豐度高，類型好，為優(yōu)質烴源巖。

長7 段頁巖富鈾和富有機質使其在測井曲線上具“三高一低”的特征，即高自然伽馬、高電阻率、高聲波時差和低密度。由于黑色頁巖與暗色泥巖的有機質豐度和鈾含量差別較大，其測井響應特征差異明顯，黑色頁巖自然伽馬多大于200 API，密度多小于2.4 g/cm3；暗色泥巖自然伽馬多小于200 API，密度大于2.4 g/cm3。結合巖心地球化學標定，利用測井資料對盆地內黑色頁巖和暗色泥巖進行精細解釋，長7 段黑色頁巖和暗色泥巖面積分別為4.3×104km2和6.2×104km2，呈廣覆式互補分布，即在黑色頁巖發(fā)育區(qū)，暗色泥巖厚度較小或不發(fā)育，反之亦然。烴產(chǎn)率高，液態(tài)烴產(chǎn)率為200～400 kg/t、氣態(tài)烴產(chǎn)率為80～350 m3/t，總生烴量為1 228×108t。烴源巖排烴效率高且運聚系數(shù)大，黑色頁巖和暗色泥巖排烴率分別為77.3%和42.7%，石油運聚系數(shù)達10.1%，為源內非常規(guī)油藏大規(guī)模發(fā)育提供充足物質基礎。近年來，隨著地質理論創(chuàng)新、工程技術進步和勘探程度提高，盆地探明石油資源量大幅增加，由最初的19.06×108t增至169.00×108t（表4）。

表4 鄂爾多斯盆地石油資源評價變遷Table 4.Changes in oil resource assessment in Ordos basin

2.2.2 提出陸相三角洲群成藏模式

20 世紀80—90 年代，應用三角洲找油理論，以陸相層序地層學研究為基礎，建立了陜北地區(qū)上三疊統(tǒng)延長組層序格架；通過系統(tǒng)開展沉積模式與演化研究，明確延長組沉積期陜北地區(qū)為構造寬緩的斜坡帶，古地形平緩，古氣候潮濕，北部沉積物源充足，發(fā)育多條河流，為多個大型復合三角洲的形成提供了條件。在此基礎上，提出了陜北地區(qū)長6 段發(fā)育大型三角洲群的重要認識，構建了陸相三角洲群成藏模式[13]，明確長6 段三角洲前緣分流河道和河口壩砂體廣泛分布，砂巖厚度大，橫向連片性好。成巖期形成的大量濁沸石溶孔改善了儲集性能[14-17]，利于大型巖性油藏形成。發(fā)現(xiàn)了安塞—靖安油田，揭開了低滲透巖性油藏勘探開發(fā)的序幕。21 世紀初，開展二次勘探，沿探明區(qū)向外圍進行整體部署，加大鉆探力度，新增探明石油地質儲量7×108t，使陜北地區(qū)累計探明石油儲量躍升到12×108t，為陜北老區(qū)原油年產(chǎn)700×104t奠定了基礎。

2.2.3 提出淺水三角洲大面積富砂成藏模式

20 世紀80 年代前，盆地西南部隴東地區(qū)勘探一直未能突破，普遍認為該區(qū)儲集條件差，難以形成大規(guī)模油藏[18]。進一步開展古地理研究，應用高分辨率層序地層對比、地球化學分析、沉積構造觀察等多種方法，證實了長8段為淺水沉積環(huán)境，水深一般為5～20 m。

通過對沉積物源、湖盆底形、水動力條件、沉積組合和砂體疊置樣式系統(tǒng)研究，創(chuàng)建大型淺水三角洲沉積模式（圖3），突破了前期的隴東地區(qū)主要發(fā)育水下扇、難以形成大面積有效儲集體的傳統(tǒng)認識束縛，明確了長8段不同沉積期的砂體展布特征。

長82亞段沉積期，湖水沉積作用強，砂體發(fā)育，分3 期平行于湖岸線呈坨狀和帶狀展布；長81亞段沉積期，河流作用較強，水下分流河道砂體發(fā)育，砂體沿主河道呈條帶狀分布，延伸距離遠。根據(jù)水動力學原理，同一沉積微相不同部位的砂體厚度、層理等均存在差異，提出相控砂體結構的研究方法。在精細解剖砂體小層結構的基礎上，優(yōu)選單期砂體厚度+自然伽馬+聲波時差或自然伽馬+聲波時差+中子參數(shù)組合，建立砂體定量評價數(shù)學模型，構建4 種砂體結構組合類型：Ⅰ類是多期高能河道疊置砂體，Ⅱ類是高能與低能河道疊置砂體，Ⅲ類是單期河口壩與河道疊置砂體，Ⅳ類是孤立砂體。其中，Ⅰ類和Ⅱ類是主要儲集砂體，單層厚度大且物性較好。

在此基礎上，制定“整體部署、分步推進、從東到西、由南向北、逐步勘探”的勘探思路，發(fā)現(xiàn)億噸級鎮(zhèn)北油田和環(huán)江油田，明確作為隴東地區(qū)主要含油層系的延長組長8 段有利含油面積超5 000 km2，預計探明石油儲量規(guī)模達12×108t，奠定了建設千萬噸大油田的基礎。

2.2.4 提出多層系復合成藏模式

鄂爾多斯盆地中西部的姬塬地區(qū)，橫跨伊陜斜坡和天環(huán)坳陷2 個構造單元，山大溝深，自然環(huán)境惡劣，地質條件復雜，施工難度大，石油勘探經(jīng)歷了“五下六上”的曲折勘探歷程，長期未獲突破。2000 年起，通過系統(tǒng)開展沉積相類型、砂體展布特征、長7 段烴源巖分布特征、油藏富集規(guī)律等研究，明確姬塬地區(qū)發(fā)育東北和西北2 個三角洲沉積體系，烴源巖具有較強的生排烴能力，有利于油氣聚集成藏。在此認識指導下，新42 井、元48 井等發(fā)現(xiàn)長4+5 油層，優(yōu)選元48 井試油，獲得日產(chǎn)量為21.59 t 的高產(chǎn)油流。2003 年，勘探獲重大發(fā)現(xiàn)，在鐵邊城地區(qū)發(fā)現(xiàn)億噸級含油目標。2004—2005 年進一步加強勘探，落實了鐵邊城和堡子灣2 個億噸級含油區(qū)，長4+5 和長6 段共新增探明石油儲量4.06×108t，發(fā)現(xiàn)了姬塬大油田。

同時，在深化沉積體系分析的基礎上，開展石油運聚成藏機理研究，提出姬塬地區(qū)多層系復合成藏模式。堅持“整體部署、立體勘探”，勘探層系轉移，延長組下組合勘探取得重大突破，長8 段和長9 段新增探明石油儲量7.0×108t，該區(qū)中生界累計探明石油儲量15.7×108t，形成20.0×108t的探明石油儲量規(guī)模，建成千萬噸級大油田，成為盆地最大石油富集區(qū)。

2.2.5 提出內陸坳陷湖盆中部成藏模式

華慶地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中生界湖盆東北與西南2大沉積體系結合部，長期處于湖盆中部，長6段沉積期水體較深，傳統(tǒng)觀點認為該區(qū)以泥質巖類沉積為主，缺乏有效儲集體，難以找到大型油藏。

2004 年以來，重新開展了對湖盆中部沉積相的研究，通過對物源、湖盆底形和等時地層沉積充填特征的研究，建立了晚三疊世湖盆三角洲—重力流復合沉積模式（圖4），明確了長6段砂巖厚度大，平面分布范圍廣，處于長7 生烴中心，易于油氣近源成藏，是尋找大油田的有利目標，湖盆中部長6 段有利勘探范圍增加了1.5×104km2。

提出了“生烴增壓、雙向主動排烴、近源運聚、大面積充注”的成藏認識。延長組長6 段和長8 段儲集砂體與長7 段優(yōu)質烴源巖相鄰，生儲配置組合好，受生烴增壓作用影響，湖盆中部烴源巖向上部和下部雙向排烴，有利于油氣向儲集層運移[19]。油氣通過微裂縫和互相疊置的砂體近源運聚成藏，聚集效率高，有利于形成大型巖性油氣藏。

在上述認識指導下，針對2 條北西—南東向過鉆井大剖面進行整體解剖，落實4 條有利含油砂體帶，使湖盆中部石油勘探獲得重大突破，發(fā)現(xiàn)了華慶油田，2017 年，在南梁—華池長8 段取得了重大突破。同時，針對油藏規(guī)模大的特點和油田快速上產(chǎn)的需求，改變過去先勘探、后評價、再開發(fā)的做法，按照“整體研究、整體部署、整體探明、整體開發(fā)”的思路，積極推進勘探開發(fā)一體化，縮短了勘探開發(fā)周期，降低勘探成本，累計探明石油儲量9.96×108t。

2.3 陸相頁巖油成藏理論及非常規(guī)油藏勘探

借鑒北美地區(qū)非常規(guī)油氣勘探開發(fā)理念，以富有機質泥頁巖時空分布為突破口，圍繞細粒致密砂巖形成機制和分布模式[20-22]、儲集層致密機理與儲集空間特征、頁巖油成藏機理和富集規(guī)律[23-30]、頁巖油資源評價體系等開展系統(tǒng)研究。

2.3.1 提出大型坳陷湖盆深水區(qū)大面積富砂沉積模式

揭示了大型內陸坳陷淡水湖盆泥頁巖富有機質形成機理、提出了“三古（古構造、古地形、古水深）控砂”的沉積認識，頻繁的構造事件、充足的物源供給、相對較陡的底形和廣闊的可容空間，有利于湖盆深水區(qū)形成大面積重力流復合沉積體?；⑸百|碎屑流和濁流沉積在不同底形單元形成不同組合類型，在坡腳和湖底平原疊置連片發(fā)育。

2.3.2 提出頁巖油成藏新模式

創(chuàng)立“超富有機質供烴、微納米孔喉共儲、高強度持續(xù)富集、源儲一體化分布”成藏模式，明確了長7 段油藏為自生自儲、源儲一體，利于形成大面積分布、甜點富集的源內大油田。實現(xiàn)了從長7 段發(fā)育烴源巖到源儲一體的認識轉變，拓展勘探面積2.5×104km2，推動源內非常規(guī)石油勘探的突破，發(fā)現(xiàn)了儲量超10×108t 的慶城油田，盆地長7 段落實20×108t 規(guī)模儲量，建成了中國首個百萬噸級頁巖油開發(fā)示范區(qū)。

鄂爾多斯盆地石油勘探50 年來經(jīng)歷了3 次儲量增長高峰（圖5）。20世紀70年代，以古地貌成藏理論為指導，勘探重點轉移到盆地南部的侏羅系，慶1 井、慶3井和慶16井相繼獲得高產(chǎn)油流，拉開長慶油田會戰(zhàn)序幕，發(fā)現(xiàn)了馬嶺油田、華池油田、元城油田等，新增探明石油儲量8 946×104t，迎來了第1 個儲量增長高峰。20 世紀80 年代中期，在三角洲成藏理論的指導下，石油勘探轉入盆地東部伊陜斜坡三疊系延長組，以1984年塞1井獲59.86 t/d的高產(chǎn)油流為標志，發(fā)現(xiàn)了安塞億噸級大油田，迎來了第2個儲量增長高峰。經(jīng)歷多年開發(fā)攻關試驗，形成安塞模式，成功開發(fā)低滲透油田，隨后相繼發(fā)現(xiàn)靖安油田、西峰油田、姬塬油田等，探明石油儲量每年增長1×108～2×108t。近10年來，通過創(chuàng)新致密油和源內非常規(guī)石油成藏理論，發(fā)現(xiàn)了華慶油田、合水油田、慶城油田等，探明石油儲量攀升，連續(xù)10 年年均新增探明石油儲量超3×108t，約占中國石油新增儲量的一半。

3 勘探前景

隨著鄂爾多斯盆地勘探程度提高，勘探對象轉向致密、深層和盆地周緣的成藏條件復雜區(qū)域，油氣藏“低、深、難、小、散”（儲集層滲透率低、油藏埋藏深、發(fā)現(xiàn)難度大、油藏規(guī)模小、勘探領域分散）的特征更加突出，已進入層位下移、品位更低、風險更大的勘探階段，勘探難度越來越大。面對日趨復雜的勘探對象和嚴峻的外部環(huán)境，長慶油田將繼續(xù)堅持資源戰(zhàn)略不動搖，解放思想，轉變觀念，突出高效勘探，突出經(jīng)濟可采儲量，努力開創(chuàng)勘探工作新局面。

截至2019 年底，鄂爾多斯盆地石油資源探明率為44.9%，略高于中國各地區(qū)平均探明率，剩余資源品位較低，但油氣勘探總體處于中期階段。最新評價石油總資源量為169.00×108t，剩余資源量為99.93×108t，主要分布于延長組長6 段、長7 段及長8 段低滲透致密含油層系，以上層系剩余資源量占總剩余資源量的79.9%，隨著認識的不斷深化和技術進步，仍有發(fā)現(xiàn)大油田的潛力（圖6）。

下一步將按照新增儲量保持高增長、資源品位注重可動用、科研攻關體現(xiàn)高水準、降本增效實現(xiàn)全覆蓋、管理水平再上新臺階的總體目標，不斷完善油氣勘探發(fā)展規(guī)劃，堅持規(guī)模儲量區(qū)、新區(qū)新領域、非常規(guī)新類型3 個層次進行部署。一是突出規(guī)模儲量區(qū)精細勘探，提交優(yōu)質可動用儲量，根據(jù)目前盆地資源現(xiàn)狀和勘探程度，預計到2025 年在姬塬、南梁—華池、鎮(zhèn)北—合水、陜北等地區(qū)可新增探明石油儲量19×108t，累計探明石油儲量達68×108t。二是加強石油新區(qū)新層預探，重點圍繞鹽池新區(qū)、三邊北地區(qū)、環(huán)西—彭陽3 個區(qū)塊加強勘探研究，尋找新發(fā)現(xiàn)。深化盆地延長組下部層系勘探，新增探明石油儲量2×108t。三是加大新領域新類型風險勘探，尋找新的接替領域，長7段發(fā)育3類頁巖油，其中Ⅰ類已實現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)，Ⅱ類頁巖油水平井開發(fā)取得了重大突破，Ⅲ類頁巖油原位轉化試驗區(qū)取得新進展。目前在慶城油田和新安邊油田已探明石油儲量4.6×108t。頁巖油展現(xiàn)出廣闊的勘探前景，是油田上產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要接替領域。下步堅持直井控藏、水平井提產(chǎn)的思路，繼續(xù)深化湖盆中部油藏和湖盆周邊三角洲砂體原油富集區(qū)帶的勘探，地質工程一體化聯(lián)合攻關，加快資源—儲量—產(chǎn)量的轉化，預計在2026—2035 年提交探明石油儲量10×108～20×108t。此外，持續(xù)加強Ⅱ類頁巖油風險勘探，積極推進Ⅲ類頁巖油原位轉化先導試驗。通過進一步勘探與評價，預計2035 年盆地累計探明石油儲量將達到80×108t。

4 結論

（1）長慶油田50 年來石油勘探經(jīng)歷了3 次儲量增長高峰。近10 年探明石油儲量年增長超3×108t，累計探明石油儲量31.6×108t，占總探明儲量的56.6%。

（2）侏羅系油藏群成藏理論、內陸坳陷湖盆大型巖性油藏成藏理論和陸相頁巖油成藏理論3 大地質理論認識的創(chuàng)新與發(fā)展，實現(xiàn)石油勘探開發(fā)的3 次戰(zhàn)略轉移，發(fā)現(xiàn)了陜北、隴東、姬塬和華慶4 個儲量超10×108t 的常規(guī)油氣區(qū)和1 個儲量達20×108t 的頁巖油接替區(qū)，成為中國增儲上產(chǎn)速度最快的油區(qū)。

（3）理論創(chuàng)新、關鍵技術突破和勘探開發(fā)一體化是實現(xiàn)低滲透、低壓力、低豐度油藏有效勘探開發(fā)的關鍵。