中国天然气勘探思路的转变

本期视点天然气工业2008年2月中国天然气勘探思路的转变*宋岩1:2柳少波1(1.中国石油勘探开发研究院2.长江大学宋岩等.中国天然气勘探思路的转变,天然气工业,2008,28(2):12-16擴要建国以来,我国天然气勘探工作及储量增长情况总体上可以分为3个阶段:1975年以前基本上处于停滞阶段;1975~1989年为缓慢增长阶没;190年以来进入了高速发展的阶段。20世纪70年代以来我国天然气勘探的重大进展与对天然气聚集规律的认识和撇探思路的转变有着直接的联系。这些勘探思路的转变主要表现在5个方面:从油型气到以煤成气为主的多成因类型天然气的勒探;从构造圈闭到大面积岩性圈闭天然气勘探;从中浅层到深层天然气勘探;从常規天然气到非常规天然气勒探;从陆地到海洋天然气勘探主词中国天然气煤成气勒探方向勘探方针转变勘探成果自20世纪90年代以来,我国天然气勘探取得增长均在1000×105m3以上,1998年达到2478×了很大的进展,尤其是2000年以来,天然气储量和10°m3,天然气探明储量年平均增长量为1501产量飞速增长,205年新增天然气探明地质储量10m3,是上述第二个阶段的5倍天然气工业从此5720×10m3,达到历史上的高值,2004年我国天然进入了一个快速成长的阶段;2000~2006年为天然气产量达500×10m3,进入了产气大国的行业。纵气探明储量快速增长的第二个阶段,除2002年外观我国天然气探明储量的增长历史,天然气储量增探明地质储量年增长在4000×10m3以上,年平均长大致可分为以下3个阶段(见图1)增长量为4873×10°m3,2005年年增长量达到历史高值的5720×10°m23。勘探实践表明,我国天然气储量的快速增长有赖于大气田的发现,1990年探明了我国第一个储量近1000×10°m3的大气田——崖13-1气田,之后陆艺2000续探明了鄂尔多斯盆地靖边、苏里格、塔里木盆地克19501981966194198199019982006拉2和迪那2、莺一琼盆地东方1-1、松辽盆地徐深气田等多个探明储量大于1000×10m2的大气田,使图1我国历年新增天然气探明地质储量直方图我国天然气探明储量迅速增长。从我国天然气勘探成果及发展趋势分析看,勘(1)1949-1974年:受经济条件、天然气勘探开发探方向的改变和勘探决策对天然气勘探重大突破的技术及天然气需求的影响我国天然气储量增长基本处取得具有重要的作用,20世纪70年代以来,我国天于停滞阶段,平均每年探明天然气储量为53×1m2.然气勘探方向主要发生了以下重要的改变:从油型2)1975~1989年:为天然气探明储量缓慢增长气到以煤成气为主的多成因类型天然气;从构造的阶段,天然气探明储量年增长为111×10~521×闭到大面积岩性圈闭;从中浅层到深层;从常规天然10m2,平均为282×10°m3,较前一阶段上了一个新气到非常规天然气;从陆地到海域。以下分述之。的台阶。(3)1990年以后:为天然气探明储量快速增长阶、从油型气到以煤成气为主的段。其中1990~1999年为天然气探明储量快速增多成因类型天然气勘探长的第一个阶段,除1991年外,天然气探明储量年我国20世纪80年代以前发现的天然气成因类剩本文为国家“十五”科技攻关课题“重点前陆盆地大中型气田形成主控因素与富集规律(编号:2004BA616A04)的研究成果。作者简介:宋岩,女,1957年生,博士教授级高级工程师本刊第六届编委会委员;主要从事常规与非常规天然气地质地球化学及油气成藏等方面的研究工作,地址:(100083)北京市学院路20号。Emal:sya@petrochina.com.cn第28卷第2期天然气工业本期视点型主要为油型气,自从20世纪80年代以来煤成气三湖地区第四系先后发现并探明了涩北一号、涩北地质理论的形成和应用,天然气勘探的领域被大二号和台南气田。其天然气主要来自于第四系未成大拓宽,天然气地质理论的形成丰富和完善使得熟含碳质泥岩通过生物降解作用形成。近年来随天然气勘探获得了明显成效。从天然气成因类型看着东部松辽盆地深层勘探的深入,无机成因天然气具有三大变化趋势,多成因类型天然气的勘探主要包括烃类气和CO2)勘探取得了较好的成效,在松取决于对天然气成藏机制以及气源分布的认识。辽盆地南部长岭断陷长深2、长深4长深6、长深71.20世纪80年代以来煤成气比例逐年增长井均获得高产CO2气流,展现了较好的勘探前景。20世纪80年代以来,确定了煤成气在天然气资4.多种气源是天然气成因类型多样化的基础源中的重要地位,煤成气逐渐成为天然气成因类型从大的气源类型看,包括有机气和无机气两种的主导(图2),发现了一大批大中型天然气田,煤成来源前者是烃类气的重要贡献者,主要包括煤系烃气探明储量所占比例逐年增高。20世纪80年代以源岩高过成熟的海相源岩和未熟生物气源岩后者前煤成气在天然气总探明储量所占比例一般小于主要是CO2成藏的气源基础,主要与中国东部中新10%,其后煤成气比例快速增大,至2001年所占比生代幔源基性火山岩有关。总体来看,煤系烃源岩例达到了60%以上,2005年达到70%,成为了天然和高过成熟的海相源岩是大中型气田形成的基础条气中的主要类型。件,大型天然气田的发现主要依赖于这两大气源煤系烃源岩主要发育在石炭一二叠系海陆过渡相地层和三叠一侏罗系、白垩系和古近系湖沼相地层中(图4)。从区域分布上看,石炭—一二叠系煤系烃源岩主要分布于我国中部的鄂尔多斯盆地、四川盆地和东部的渤海湾盆地等,三叠一侏罗系烃源岩主97819831991991992022003205要分布于西部的库车、塔西南、塔东南、准南、柴北图2煤成气在天然气探明储量中的比例变化图缘,白垩系煤系源岩主要分布于东部的松辽盆地深层,古近系煤系主要发育于东海和南海的断陷盆地2.近年来大中型油型气田发现呈增长趋势煤系烃源岩主要由煤系泥岩、碳质泥岩和煤岩组成,先后于1959195年发现了四川卧龙河威远油表现为有机质丰度高、厚度大、分布广生气强度高型天然气田,此后直到1993年才又发现了五百梯气的特征,有机质类型为腐殖型以生气为主。我国大田。大中型油型天然气田勘探在20世纪90年代后期至今取得了较大的进展先后发现了和田河、罗家寨、多数大中型气田天然气主要来源于煤系烃源岩,如塔河、铁山坡渡口河和塔中I号气田。油型气田的勘探在四川盆地东部和塔里木盆地高过成熟海相烃源岩发育区取得了较大的进展,近年尤其在塔中I号坡折带礁滩以及塔北隆起东部斜坡带勘探成果显著,分别探明了塔中I号气田和轮古气田(图3)。型“生物气保2000Illhlllmlnil我击冷图3探明地质储量大于300×10m3大气田的成因类型及探明年代示意图砂质巨灰国泥质灰?匿考真时配灰若3生物气和无机气勘探取得较大成效20世纪80年代末至90代年初,在柴达木盆地图4主要含油气盆地烃源岩层系分布图本期视点天然气工业2008年2月库车的克拉2迪那2,塔西南柯克亚鄂尔多斯盆地1042m3,形成了一个新的大气区。上古生界,川西的白马庙、新场、中坝,松辽盆地徐家鄂尔多斯盆地广布型石炭一二叠系海陆交互相围子等。含煤层形成了气源充足、储层广布、盖层发育的有利海相高过成熟烃源岩是克拉通盆地重要的气源生储盖组合。鄂尔多斯盆地晚古生代经历了由晚石岩类型烃源岩主要发育于下古生界,区域上分布于炭世一早二叠世的潟湖、障壁潮坪和三角洲的陆表塔里木盆地台盆区、四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海海盆地到早二叠世晚期开始的河流一三角洲发育的湾盆地等(图4)。海相气源岩主要由泥岩、页岩泥内陆湖盆地演变过程形成了大面积的复合储集体,灰岩等组成表现为有机质丰度高、分布广、成熟度其中三角洲平原分流河道及三角洲前缘水下分流河高特征,多数达过成熟演化阶段,R。>2.0%部分地道河口坝等砂体是上古生界碎屑岩储集层的主要区R>3.5%。天然气成因类型为原油裂解气(如储集体,同时也是天然气勘探的主要目标区。上古和田河气田、川东部分气田等)或干酪根裂解气(如生界沉积砂体的分布控制了岩性气藏的分布有利塔北吉拉克气田等)。的沉积相带决定着高渗储层的分布,次生溶蚀孔隙生物气田分布符合“源控论”规律,三角洲区的发育是形成有利储层的关键。滨一浅湖区腐殖型陆相有机质丰富,生储盖组合好2.四川盆地须家河组构造一岩性气藏勘探含气丰富。我国柴达木盆地东部有机碳含量(TOC对于四川盆地上三叠统须家河组的勘探,早期平均为03%,生气强度最大逾80×103m3/km2,准主要是在川西前陆盆地的冲断带取得了突破,发现噶尔盆地南部中新世塔西河组泥岩最厚达500m,了中坝和平落坝气田。在前陆盆地、岩性油气藏勘TOC为0.54%~1.42%,R。为0.42%~0.51%,分探等新理论的指导下,川中地区上三叠统前陆层序布面积3×10km2;莺歌海盆地莺黄组R。为0.6%,的大面积构造一岩性气藏勘探取得重大突破,在川浅部大都为较好的生物气一未熟气源岩;渤海湾中中地区的广安、充西,川中一川南过渡带的河包场部东营组TOC为0.3%~5%,未熟源岩厚度在潦南、安岳等地区勘探取得新发现,展现出须家河组2200m以上的面积达1.7×10km2。较好的生物气是整个四川盆地一套重要的区域勘探层系。206年形成条件显示出这些地区巨大的期探潜力探明的广安气田,预测未来天然气探明储量可达我国东部松辽及沿海一些盆地CO2天然气藏主1000×105m3以上要与受环太平洋构造环境影响的中新性代基性火山3.川东飞仙关组鲕滩气藏勘探活动有关。这些盆地CO2成因主要为幔源无机成四川盆地是我国最老的气区,天然气探明储量因,成藏时代多为喜马拉雅期,深大断裂和火山岩是主要分布于川东地区,占全盆地的50%以上。“八控制气藏形成和分布的主要因素五”期间,川东高陡构造石炭系勘探取得重大进展,二、从构造圈闭到大面积岩性圈闭探明了8个储量大于100×10°m2的大中型气田天然气勘探气藏是在开江印支期古隆起控制下经喜山构造运动在高陡背斜中再分配而形成的,储层为上石炭统藻早期天然气的勘探主要针对构造圈闭,随着高分辨率地震勘探技术的进展,在东部渤海湾盆地岩砂屑白云岩、角砾状白云岩夹生物灰岩气源来自志性油气藏、松辽盆地火山岩油气藏及中部四川盆地留系黑色泥岩和上二叠统煤系。1995年在渡口河构碳酸盐岩和鄂尔多斯盆地上古生界油气藏的勘探取造飞仙关组鲕滩储层获得高产工业气流,打开了川得突破以后,岩性油气藏的勘探技术在全国得到了东天然气勘探的新局面。实践证明这种鲕滩储层广泛的应用,岩性油气藏的勘探成果显著,主要体现主要分布于碳酸盐台地的边缘,成带状分布,面积在以下领域。广,储层物性较好,勘探潜力大。继渡口河后,又相1.鄂尔多斯盆地上古生界大面积岩性气藏勘探继发现了铁山坡罗家寨、金珠坪等鲕滩气藏,204自“八五”末期,鄂尔多斯盆地天然气勘探的重年探明了目前该盆地最大的气田—普光气田点由下古生界转为上古生界,岩性气藏的勘探取得2006年在开江一梁平海槽的西侧LG地区又取得突了突破性的进展探明了6个地质储量超过1000×破为开江一梁平海槽西侧天然气期探打开了新的l03m3的气田:苏里格、乌审旗、榆林、靖边、大牛地、局面。目前,飞仙关组已成为川东地区天然气勘探子洲气田6个气田累计探明天然气储量超过1.7×的重要目的层。第28卷第2期天然气工业本期视点4.塔中Ⅰ号坡折带天然气勘探气成因类型判识,松辽盆地深层还有无机成因的烃塔中Ⅰ号坡折带奥陶系发育碳酸盐台地一陆棚类气和CO2气实际的天然气资源量可能较最新一边缘高能礁滩相6,滩体颗粒灰岩构成典型的非均轮油气资源评价结果要大。质碳酸盐岩岩性储集体圈闭,具备形成特大型整装松辽盆地火石岭组二段、营城组一段和三段火原生岩性油气藏的条件。2005年塔中I号坡折带天山岩是断陷3套主要储层。从徐家围子火山岩储层然气勘探取得重大突破塔中82井获高产工业油气特征看,火山岩的发育和分布受深大断裂的控制,火流,是碳酸盐岩第一口千吨产量井,2006年塔中I号山岩优质储层受岩相、裂缝和溶蚀作用的控制。火气田累计储量达到62904×10m3。塔中I号坡折山岩相控制了火山岩的原生孔隙喷溢相上部和爆带的突破展现了塔中地区巨大的天然气勘探潜力。发相气孔发育;裂缝对气井高产起到重要作用,包括5.塔北隆起斜坡带奥陶系岩溶一缝洞型磯酸盐有构造裂缝炸裂缝、冷凝收缩缝等;火山岩溶孔是岩天然气勘探主要的次生孔隙,主要由长石溶蚀形成,是优质储层轮古东奥陶系目前已发现鹰山组上段、一间房形成的关键因素之一。3套烃源岩与3套火山岩储组、良里塔格组桑塔木组共计4个含油气层系。轮层垂向上间互,空间上交错分布形成断陷复杂的储古东奥陶系内幕油气成藏条件十分优越作为长期盖组合曲。发育的继承性轮南奥陶系古隆起的东斜坡,是草湖凹近年来在松辽盆地北部的徐家围子深层和南部陷和满加尔凹陷寒武一奥陶系优质烃源岩生成的油的长岭断陷均有重大发现,松辽盆地北部徐深气田气向古隆起长期运聚的聚集区,发育受岩溶作用和断2005年新增探明天然气地质储量1018.68×10°m3,裂作用改造的呈层状分布的岩溶一缝洞型碳酸盐岩成为我国东部地区第一个千亿立方米大气田。2006储层,为大油气田的形成提供了储集空间,油气藏的年松辽盆地深层徐东地区和北部的徐中丰乐、安达分布不受局部构造控制,而是受多层叠置连片的层状地区勘探效果较好,含气面积进一步扩大。2005年分布的岩溶一缝洞型碳酸盐岩储层的控制。该地区松辽盆地南部长岭断陷深层天然气勘探取得历史性已探明了轮古气田轮古东奥陶系内幕天然气勘探和突破长深1井中途测试获高产气流,2006年长深周边地区同一层系天然气勘探仍具有较大潜力。2、长深4、长深6、长深7井均获高产工业气流,深层三、从中浅层到深层天然气勘探天然气展示出很好的勘探前景。2.准噶尔盆地陆东地区深层火山岩天然气勘探天然气勘探从中浅层向深层方向发展是近年来陆东地区石炭系滴水泉凸起烃源岩厚度可达的一个特点,深层天然气勘探具有较大的潜力。这150m,纵向上烃源岩主要发育于下石炭统滴水泉主要因为:深层较浅层更具有优越的天然气保存条组。从钻井及剖面揭示看,发育深灰色、灰黑色的泥件;深层天然气储层物性虽然降低但气藏相对于油岩、砂质泥岩夹细砂岩和泥灰岩的岩性组合,属湖相藏来说具有较低的下限值,另外深层发育物性相对和湖沼相沉积,泥岩TOC为0.5%~5.5%较好的火山岩储层;深层更接近于高过成熟的气源随着我国松辽盆地火山岩岩性及岩相识别技术岩。深层天然气勘探主要领域包括准噶尔及松辽盆在西部的推广应用,准噶尔盆地陆东地区石炭系火地深层火山岩的勘探等。山岩天然气勘探效果较好,滴西5、滴西14井和彩南1.松辽盆地深层火山岩天然气勘探地区深层石炭系多口井均获工业油气流。总体看松辽盆地白垩纪登娄库组沉积前属断陷盆地,陆东一五彩湾具有出油层系多、成藏复杂,虽然获工断陷内存在上侏罗统火石岭组和下白垩统沙河子组业油气流井较多,但天然气勘探程度还很低,需要进和营城组地层。天然气勘探领域包括徐家围子断行更深人的研究。陷、长岭断陷、齐家一古龙断陷、常家围子断陷和德四、从常规到非常规天然气勘探惠断陷等。断陷内火石岭组一段、沙河子组、营城二段等湖日前我国天然气储量和产量的增长依赖于常规相泥岩和煤层为三套烃源岩,暗色泥岩有机碳含量天然气的勘探根据国内外常规与非常规天然气资分别为1.126%、1.5%1.471%10,烃源岩分布以源分布看,未来非常规天然气的勘探是储量增长的沙河子组为主,钻遇该套地层的暗色泥岩厚度超过重要领域。这些非常规天然气包括煤层气、页岩气100m,深层天然气具有较大的勘探潜力。根据天然等。近5年来我国非常规煤层气的勘探投入了大量·15·本期视点天然气工业2008年2月工作,虽然目前煤层气勘探程度还很低,但煤层气资后先后探明了大中型的东方1-1气田(1995年)、乐源量大是未来天然气储产量增长的重要构成部分。东22-1气田(1998年)春晓气田(1998年)、番禺据最新一轮全国煤层气资源评价成果(2005),30-1气田(2003年)。2005年在水深1480m的荔湾全国煤层埋深200m以浅煤层气总资源量达36.81311构造取得重大突破发现70m厚气层,获得工102m2,其中可采资源量为10.87×10m3。我国业气流,揭开了我国深水天然气勘探的序幕煤层气资源主要分布于鄂尔多斯盆地和沁水盆地,我国东海和南海海域沉积盆地为一个新生代大资源量占全国煤层气资源量50%以上(图5)。煤层陆边缘伸展盆地,古近纪属断陷性质、新近纪属坳陷气的勘探领域包括沁水盆地南部高煤阶煤层气分布性质,具明显的双层结构。有利烃源岩和有利储气区鄂尔多斯盆地东缘中煤阶煤层气分布区以及北层均分布在古近系和新近系源岩有机质类型为海疆低煤阶煤层气分布区。相、湖沼相腐殖一偏腐殖混合型,具有天然气成藏的有利地质条件。莺琼、珠江口和东海盆地天然气资源量在1×1032m3以上,目前天然气探明率分别为6.55%4.55%1.34%,天然气探明程度偏低。海〔80000洋断陷盆地仍是未来天然气勘探的重要领域之黑古辽冀鲁作皖华南舒陝蒙云赀川北疆图5我国煤层气资源量及其分布图[]戴金星秦胜飞陶士振,等.中国天然气工业发展趋势和天然气地学理论重要进展[].天然气地球科学,2005,16中国煤层气勘探起步于建国后的煤田地质勘(2):127-142.探,20世纪90年代以前主要用于煤矿瓦斯的排放。[2]戴金星,戚厚发王少昌等我国煤系的气油地球化学特征[M]∥煤成气藏形成条件及资源评价.北京:石油工业其后,受美国煤层气产业发展的启发,国家有关政府出版社,2001及行业部门在国内一些重点煤矿区进行了煤层气资[3]宋岩,赵文智,夏新字.论我国天然气勘探方向的转移源勘探和地面开发试验,其中一些试验取得了成功,[J].天然气工业,200020(2):3-7探明煤层气地质储量1023.08×10m3,分布于沁水[4]戴金星,宋岩,张厚福中国天然气的聚集区带[M北京:科学出版社,1997盆地南部和辽宁铁法矿区。2004年以前,我国每年[5]赵贤正,李景明李东旭等中国天然气勘探快速发展的的煤层气钻井小于40口,2005年以来,煤层气钻井十年[M].北京:石油工业出版社,2002数快速增长,2006年达到820口,1990~2006年累[6]贾承造赵文智胡素云等中油股份公司主要含油气盆计钻井数达1397口(图6)地油气资源评价报告[R].中国石油天然气股份公司第轮油气资源评价报告,200380}190-200年累计钻井1397口[7]刘德良,宋岩薛爱民,等四川盆地构造与天然气聚集区带综合研究[M].北京:石油工业出版社,2000[8]赵宗举,李宇平.塔里木盆地塔中地区奥陶系特大型岩性油气藏成藏条件及勘探潜力[J].中国石油勘探,2004,9(5):1220.[9]邬光辉李启明张宝民.塔中I断裂坡折带构造特征及图6历年我国煤层气钻井统计直方图勘探领域[].石油学报,2005,26(1):27-30[10]李剑,刘成林罗霞,等松辽盆地北部深层天然气资源潜力[C]∥贾承造主编松辽盆地深层天然气勘探研讨五、从陆地到海洋天然气勘探会报告集.北京:石油工业出版社,2004:74-87[]朱德丰,任延广,门广田松辽盆地北部深层天然气地质我国海上油气勘探始于20世纪60年代初,由特征及勘探方向[C]∥贾承造主编.松辽盆地深层天然于客观原因,20世纪80年代以前天然气勘探进展十气勘探研讨会报告集,北京:石油工业出版杜,2004分缓慢。其后,在对外合作与自营勘探两条路线相结合的方针下海洋天然气勘探取得了较大的进展。1990年探明了海上近千亿立方米的崖13-1气田,此(修改回稿日期2008-1-15编辑居维清)