石油工程技術對油氣勘探的支撐與未來攻關方向思考—以中國石化油氣勘探為例（三）

上兩期石油圈介紹了石油工程技術對油氣勘探的支撐作用（點擊閱讀）和油氣勘探面臨的主要挑戰（點擊閱讀），本期石油圈將繼續介紹未來油氣勘探主要領域與工程技術攻關需求部分。

未來油氣勘探主要領域與工程技術攻關需求

根據剩余資源潛力、已有勘探成果、油氣分布規律、油氣勘探技術準備等綜合分析和評價優選研究，“十三五”期間，中國石化油氣勘探發展方向主要集中在陸相隱蔽油氣藏、海相碳酸鹽巖、致密碎屑巖、山前帶、火成巖、海域及非常規油氣資源等7大領域，其中陸相隱蔽油氣藏、海相油氣藏、致密碎屑巖油氣藏是“十三五”期間的重點增儲領域，山前帶、火成巖油氣藏、海域及非常規油氣資源將是未來的突破、接替領域。

陸相隱蔽油氣藏領域

陸相隱蔽油氣藏領域以東部陸相斷陷盆地中新生代為代表，東部陸相斷陷盆地是我國主要石油生產區，已相繼在松遼、渤海灣等盆地發現一批特大型油田。東部陸相斷陷盆地勘探始于1955年，目前在油氣成藏認識、勘探部署思路、技術方法等方面已相對成熟，斷陷盆地探明程度超過50%，已由構造圈閉勘探進入隱蔽油氣藏勘探階段，但仍具有年均新增石油儲量1.0×10⁸t的潛力，是“十三五”期間中國石化石油增儲的重點領域。陸相隱蔽油氣藏重點增儲領域主要為斷陷盆地斜坡帶、洼陷帶、復雜斷塊以及潛山。

陸相隱蔽油氣藏的主要勘探難點為：1）勘探目標更加隱蔽復雜。以濟陽坳陷為例，在富油凹陷內仍存在大面積的儲量空白區，獲得油氣發現的可能性極高，但該空白區多處于構造結合部、沉積相變帶、地層超剝復雜區域，現有勘探技術難以滿足需求。2）勘探目的層不斷加深。濟陽、東濮、蘇北等地區斷陷盆地勘探已轉向斜坡帶、洼陷帶巖性、地層圈閉以及潛山，深層地震面臨著進一步提高地震資料空間分辨率、成像精度方面的技術挑戰。3）儲量品位下降、技術經濟性變差。中低滲透儲層、薄砂體巖性地層以及地層-巖性圈閉占有較大比例，針對低滲透復雜地質體精細描述和評價、大幅度提高油氣產能的井筒關鍵技術急需攻關。

陸相隱蔽油氣藏工程技術主要攻關方向為：1）針對深部地層復雜地質體三維地震采集、處理解釋技術；2）復雜巖性區、復雜斷塊區、復雜超剝區的精細地質建模和儲層預測技術；3）復雜斷塊、薄互層砂體及大位移井隨鉆地質導向與精細控制技術；4）低滲透、致密砂巖儲層改造及油層保護綜合配套技術；5）灘海區復雜儲層改造及試油工藝技術。

海相碳酸鹽巖油氣藏領域

我國海相碳酸鹽巖分布面積約450×10⁴km²，根據新一輪油氣資源評價，海相碳酸鹽巖儲層油氣資源量為380×10⁸t油氣當量，占我國油氣資源量的34%。我國在海相碳酸鹽領域已連續發現了塔河、塔中、輪古、哈拉哈塘、任丘等億噸級油田，以及靖邊、普光、元壩、安岳等千億方級氣田。截至2014年，我國在海相碳酸鹽領域累計石油探明儲量25.7×108t，占全國石油探明儲量的7.5%，累計天然氣探明儲量2.95×10¹²m³，占全國天然氣探明儲量的27%。海相碳酸鹽巖領域油氣探明率僅為15%，油氣勘探仍有較大潛力。

中國石化海相碳酸鹽巖領域油氣資源量為193×10⁸t油當量，其中石油81×10⁸t、天然氣11.2×10¹²m³，“十三五”期間具備年均新增石油儲量（3000~5000）×10⁴t、天然氣儲量（500~1000）×10⁸m³的潛力。塔里木、四川、鄂爾多斯西部三大盆地深層廣泛分布的海相地層是油氣勘探的重點，南盤江、黔南桂中、楚雄、青藏等海相地層分布區是進一步探索的地區。

海相碳酸鹽巖領域主要勘探難點為：1）勘探目的層埋藏深，勘探成本高，周期長。我國海相碳酸鹽巖的時代老，主要以下古生代為主。塔里木、鄂爾多斯、四川和渤海灣盆地的目的層埋深多超過6000m，在現有技術條件下鉆井周期長，成本高。例如，塔中北坡地區鉆井成本高達1.7萬元/m，單井投資均在1億元以上。2）經歷多期構造改造，儲層非均質性強，儲層目標識別難。中國大陸是由多個小陸塊組成，從古生代至今，已經歷了多期碰撞、拼合。古老的海相碳酸鹽巖地層經歷了多期構造疊加，也經歷了多期、多類型的成巖改造作用，導致儲層類型多，非均質性強，現有的地震識別技術難以滿足勘探需求。3）高溫、高壓環境對鉆井、測井、儲層改造、測試技術提出更高要求。以塔中的順托地區為例，勘探目的層奧陶系埋深達到6000~8000m，地層壓力172MPa，地層溫度207℃，現有的測井、測試設備已經難以滿足需求。

海相碳酸鹽巖油氣藏領域工程技術攻關方向為：1）復雜地區超深層碳酸鹽巖高精度三維地震采集、處理和解釋技術；2）超深層定向井、水平井優快鉆井技術；3）高溫、高壓、易漏、易竄地層高效固井技術；4）高溫、高壓條件下測井、測試技術；5）高溫、高壓條件下儲層酸化改造技術。

致密碎屑巖油氣藏領域

我國擁有豐富的致密碎屑巖油氣資源，根據2010年全國動態資源評價結果，我國四川、鄂爾多斯、松遼、渤海灣、塔里木、柴達木、準噶爾等盆地致密碎屑巖有利勘探面積32×10⁴km²，致密砂巖氣可采資源量（9~12）×10¹²m³、致密油可采資源量（9.8~12.0）×10⁸t。中國石化擁有致密砂巖氣資源2.85×10¹²m³，主要分布在四川、鄂爾多斯、塔里木等盆地，已探明致密砂巖氣儲量中，地層滲透率<1.0mD的探明儲量為1.5×10¹²m³，地層滲透率<0.1mD的探明儲量為2512.54×10⁸m³；擁有致密砂巖油資源51.6×10⁸t，主要分布在松遼、渤海灣、塔里木、準噶爾、南襄、江漢和蘇北等盆地，已探明地層滲透率<5.0mD的致密砂巖油儲量為8.0×10⁸t，探明程度較低。隨著勘探開發技術進步，“十三五”期間致密砂巖油氣資源將成為中國石化重要的增儲上產領域。

致密碎屑巖油氣藏的主要勘探難點為：1）儲層非均質性強，“甜點”識別技術尚未成熟。我國致密碎屑巖儲層多為海陸過渡相、湖相三角洲、陸相河道、沖積扇沉積，具有砂體厚度相對較薄、橫向變化快的特點。同時我國致密砂巖發育區多經歷晚期構造運動，致密儲層甜點主要為砂體與裂縫發育的疊加區，相關的裂縫預測、薄砂體識別技術等針對性“甜點”識別技術須進一步攻關。2）砂體厚度小，橫向變化快，需確保水平井眼能準確的在厚度小、橫向變化快的砂體中穿行，這對水平井井眼軌跡控制技術提出了更高要求。3）油氣藏壓力、氣水關系復雜對測井識別技術帶來挑戰。我國致密碎屑巖油氣壓力系數變化大，存在超壓、負壓情況，且油氣水分布復雜，砂體中普遍含水。如何準確識別油氣層，是當前測井面臨的主要難題。4）深層致密砂巖儲層改造難度大。例如，川西須家河組致密砂巖油氣藏由于位于龍門山前帶，地層處于異常高壓區，儲層巖性以致密石英砂巖為主，地層破裂壓力高，儲層改造難度大。

致密碎屑巖油氣藏領域工程技術攻關方向為：1）致密砂巖油氣藏的地球物理“甜點”識別技術；2）陸相致密砂巖水平井、定向井井眼軌跡控制技術；3）致密砂巖定向井、水平井優快鉆井技術；4）深層高破裂壓力、復雜致密儲層改造技術；5）低成本直井多層壓裂技術、低成本水平井分段加砂壓裂技術及酸化壓裂技術。

山前帶油氣藏領域

我國中西部地區發育山前沖斷帶15個，石油資源量78.7×10⁸t、天然氣資源量9.8×10¹²m³。自1998年發現克拉2氣田、青西油田等大型油氣田以來，陸續在庫車、塔西南、準西、吐哈北緣、柴西、川北、川西等山前沖斷帶取得重要油氣勘探進展，累計石油探明儲量約20×10⁸t（探明率25%）、天然氣探明儲量1.1×10¹²m³（探明率11%）。近期中國石化在準西北緣哈山地區、龍門山等山前帶雷口坡組地層取得重大油氣發現，展示了良好的勘探前景?！笆濉逼陂g主要勘探領域為龍門山、準北緣、米倉-大巴、天山南及準南緣等山前帶地區。

山前帶油氣藏的主要勘探難點為：1）如何獲取高質量地震成像資料是制約山前帶勘探突破的關鍵。由于山前帶往往處于山區，地形條件復雜，地震波場十分復雜，地震資料信噪低，成像質量差，因此地震技術攻關是山前帶油氣勘探突破的核心。在已經取得勘探突破的山前帶地區，均為通過地震技術攻關取得了高質量的地震成像資料，為圈閉的準確識別奠定了堅實基礎。2）鉆井面臨地層產狀復雜、破碎、漏失、高壓等難題。3）儲層改造面臨高壓、裂縫發育等不確定因素。4）由于地表及地下條件異常復雜，導致工程施工投資大，風險高。

山前帶油氣藏領域工程技術攻關方向為：1）復雜地表及地質條件下的地震采集、處理和解釋技術；2）針對深層、高陡、高研磨地層的優快鉆完井技術；3）針對破碎性、裂縫性及窄密度窗口地層的安全鉆完井技術；4）復雜地質條件下測井評價技術；5）深層高破裂壓力、復雜儲層改造技術。

非常規油氣資源領域

頁巖氣

我國擁有海相、陸相、海陸過渡相多個類型的富有機質頁巖，頁巖氣資源豐富。2012年3月1日，國土資源部公布中國頁巖氣地質資源量134.42×10¹²m³，可采資源量25.08×10¹²m³。同年，中國工程院認為我國頁巖氣可采資源量為（10~13）×10¹²m³。中國石化礦權區內的頁巖氣可采資源量7.23×10¹²m³，其中四川盆地及周緣可采資源量3.97×10¹²m³（埋深3500m以淺頁巖氣可采資源量2.58×10¹²m³，埋深3500~4500m頁巖氣可采資源量1.39×10¹²m³），占比55%。目前，中國石化已在3500m以淺具有高地層壓力系數的涪陵焦石壩地區成功實現了頁巖氣的商業化開發，并形成了以水平井分段壓裂技術為主的配套石油工程技術體系?！笆濉逼陂g，頁巖氣主要增儲上產領域包括川東南、川南-川西南地區下志留統及下寒武統海相頁巖，突破領域包括四川盆地陸相、海陸過渡相頁巖，南方地區海相地層。與北美頁巖氣相比，我國海相頁巖具有熱演化程度高、經歷多期構造改造的特點；陸相頁巖具有非均質性強、有機質豐度偏低、熱演化程度偏低和黏土含量偏高的特點。

頁巖氣的主要勘探難點為：1）盆地內地層壓力系數高的海相頁巖有利區多處于3500m以深的深層、超深層，與之相適應的工程技術尚需攻關；2）3500m以淺海相頁巖受后期改造作用影響，保存條件相對較差，大多數地區地層壓力系數為常壓，頁巖氣產量相對較低，如采用現有工程技術，過高的成本制約了常壓頁巖氣的勘探；3）陸相頁巖非均質性強，頁巖氣產量遞減快，目前尚未形成適應性開發技術。

頁巖氣領域工程技術攻關方向為：1）多類型泥頁巖“地球物理甜點”預測技術；2）復雜構造條件下水平井井眼軌跡控制技術；3）深層、超深層水平井分段壓裂技術；4）綠色、低成本水平井分段壓裂技術；5）微地震裂縫監測等壓裂監測技術。

頁巖油

頁巖油資源是我國未來重要的石油接替資源，我國頁巖油資源主要分布在松遼、渤海灣等東部陸相斷陷盆地和西部的準噶爾、四川、鄂爾多斯等大型盆地的中新生代湖相頁巖，初步估算頁巖油可采資源量大約為（30~60）×10⁸t。中國石化探區初步估算頁巖油地質資源量為85.43×10⁸t，可采資源量6.44×10⁸t，主要分布在東部斷陷盆地中新生代和四川盆地中生代地層?！笆濉逼陂g，中國石化應用水平井分段壓裂技術對泌陽凹陷、東營凹陷等地區的頁巖油資源進行開發，但尚未取得商業性發現?！笆濉逼陂g，中國石化頁巖油重點勘探領域為泌陽凹陷核3段、沾化凹陷（沙1下、沙3下）及東營凹陷（沙3下、沙4上）湖相頁巖。

頁巖油的主要勘探難點為：1）湖相泥頁巖非均質性強，黏土礦物含量高；2）有機質成熟度較低，原油密度高、黏度大；3）采用現有水平井分段壓裂技術進行開發，初期有較高產量，但產量遞減快，難以取得規模性商業發現；4）適應湖相頁巖油開發的配套工程技術還有待進一步攻關。

頁巖油工程技術攻關方向為：1）頁巖油“地球物理甜點”綜合預測技術；2）低成本水平井分段壓裂技術；3）無水壓裂等新型壓裂技術；4）原油原位降黏技術。

火成巖油氣藏領域

勘探實踐表明，緊鄰沉積盆地生烴凹陷受裂縫、風化等作用改造的火成巖儲層，具備有利成藏條件，是油氣勘探的重要領域。我國火成巖油氣勘探歷史已超過50年，先后在渤海灣盆地遼河東部凹陷、松遼盆地深層、準噶爾盆地發現了徐深、克拉美麗等一批億噸級規模的油氣田。研究認為，我國火成巖分布面積廣，預測有利勘探面積為36×10⁴km²，火山巖總的油氣資源量在60×10⁸t油當量以上。目前我國火成巖勘探領域有準噶爾盆地石炭系—二疊系、松遼盆地侏羅系—白堊系、三塘湖盆地石炭系—二疊系和渤海灣盆地侏羅系—古近系火山巖；接替領域有塔里木盆地二疊系、吐哈盆地石炭系—二疊系和四川盆地二疊系火山巖等。在中國石化礦權區內，松南深層、準噶爾、渤海灣、塔里木盆地都存在火成巖儲層發育的有利區，是未來油氣勘探重要的接替領域。

火成巖油氣藏的主要勘探難點為：1）火山爆發類型多，火山巖相及火山巖儲層疊置方式十分復雜。通過地球物理技術攻關，目前可以較好地識別火成巖體的輪廓，但是火成巖體內部儲層變化規律描述、儲層物性預測、裂縫及孔隙發育區預測、含油氣富集區預測等技術還沒有完全突破。2）火成巖類型多，巖石結構、構造復雜，儲集空間多樣化，有效儲層測井評價技術尚未成熟。3）火成巖儲層巖石堅硬、可鉆性差，鉆井提速難度大。4）火成巖儲層巖石抗壓、抗拉強度大，儲層孔、洞、縫的發育程度和連通程度差別大，火成巖儲層改造存在施工壓力高、流體濾失量大、砂堵概率高等難題。

火成巖油氣藏領域工程技術攻關方向為：1）火成巖體儲層地震、非震綜合地球物理識別技術；2）火成巖體裂縫識別技術；3）火成巖有效儲層測井評價技術；4）火成巖快速鉆井技術；5）火成巖儲層改造技術。

海域

中國海域擁有各類沉積盆地26個，面積為161×10⁴km²，具有廣闊的油氣勘探前景。我國海域油氣勘探始于20世紀50年代，至今已發現商業性油氣田163個，累計探明石油地質儲量約40×10⁸t，探明率為20.4%；累計探明天然氣地質儲量8365×10⁸m³，探明率為7.3%；初步估算我國天然氣水合物遠景資源量為116×10¹²m³，主要分布在東海、南海地區。

中國石化海域探區主要分布在東海陸架、瓊東南、北部灣、南黃海等盆地，面積達到10×10⁴km²，近期在北部灣、東海陸架取得了油氣新發現，展示了海域探區良好的油氣勘探前景?！笆濉逼陂g，中國石化海域油氣勘探重點增儲地區為東海盆地西湖凹陷及北部灣，重點突破地區為瓊東南，重點準備地區為東海南部及南黃海等。海洋油氣勘探開發具有高風險、技術密集等諸多特點，勘探裝備和技術對勘探發現和效益起著至關重要的作用。

海域油氣勘探的主要難點為：1）中國石化在灘海、淺海技術裝備擁有一定能力，但需進一步完善配套；2）海域油氣勘探正在由淺水向中、深水拓展，對勘探設備、技術提出了更高要求；3）天然氣水合物等新型資源勘探技術尚未形成。

海域油氣勘探工程技術攻關方向為：1）配套、完善灘海、淺海領域裝備、技術體系；2）形成具有中、深水勘探能力配套技術與裝備；3）開展天然氣水合物勘探配套技術的前期預研究。

結束語

全球石油工業的發展表明：工程技術的每一次革命，都伴隨著全球油氣產量和儲采比的一個大的飛躍。近年來高精度三維地震、水平井分段壓裂等工程技術的進步，正在引領全球第四次石油技術革命，并促進了勘探思維大轉變。當前油氣勘探正呈現出8大轉變：從儲油氣層到生油氣層，從局部圈閉到大面積、全盆地，從構造、巖性油氣藏到常規、非常規油氣聚集，從高點找油氣到下凹（洼）勘探，從優質儲層到多類型儲層，從中、深層目標到中、深層、超深層目標，從高、中品位油氣資源到高、中、低品位油氣資源，從灘淺海、中深水域到淺海、中深水域乃至深海等。石油工程技術將是實現轉變的重要保障，面對中國石化未來油氣勘探開發的諸多難題，亟需消化吸收先進石油工程技術并重點開展以下3方面的技術攻關：

1）物探技術。主要包括提高地震勘探精度的高密度、寬方位、寬頻帶地震采集技術，面向復雜地表、復雜構造、復雜儲層的偏移成像處理技術，滿足致密砂巖、碳酸鹽巖礁灘相和縫洞儲層的識別與評價技術，針對地層物性和流體預測的多波多分量三維地震勘探技術、時延地震技術、井中地球物理技術，面向非常規頁巖氣勘探的巖石物理測定與分析技術、“甜點”預測技術和微震壓裂監測技術。

2）井筒技術。主要包括面向非常規油氣藏及低效市場的高效鉆完井及改造技術，針對斷塊、薄互層及大位移井的隨鉆地質導向與精細控制技術，針對破碎性、裂縫性及窄密度窗口地層的井筒信息一體化融合的安全鉆完井技術，針對深層、高陡、高研磨地層的優快鉆完井技術，針對高溫、高壓、易漏、易竄地層的高效固井技術，中深水鉆完井技術，針對深層、超深層碳酸鹽巖儲層的高效、環保壓裂酸化技術，超深層、超高溫高壓條件下的測試與解釋技術。

3）測井、錄井技術。主要包括針對超高溫、超高壓、特殊鉆井工藝等復雜井況條件的測井技術，具備實時性和較強地層評價能力的隨鉆測井技術，滿足復雜儲層探測和描述的成像測井以及井間剩余油動態監測技術，基于井旁特征評價、流體性質識別、產能評價的綜合評價技術及智能軟件，滿足儲層改造需求的高效清潔射孔技術系列，針對非常規油氣藏等復雜地質體的巖性、流體參數采集評價技術，基于綜合解釋評價技術的一體化軟件平臺，集隨鉆地層壓力評估、流體分析、工程監測于一體的高端綜合錄井儀。

上述工程技術攻關，不僅是中國石化，也是國際油氣勘探中面臨的亟需解決的工程技術難題。不斷擴大深層、非常規、深水等油氣勘探開發新領域，實現降本增效和綠色低碳是石油工程技術面臨的新要求和發展新趨勢。與此同時，通用科學技術飛速發展，新材料、新工藝、新技術不斷涌現，信息、制造、材料、控制等學科的技術成果消化吸收—移植應用—有機融合于石油工程領域，為石油工程技術創新提供了捷徑。石油工程技術正在向信息化、實時化、智能化、集成化和綠色化方向發展，為未來油氣勘探新領域不斷拓展繼續發揮重要技術支撐作用。

版權聲明 | 來源：《石油鉆探技術》，作者： 馬永生等，版權歸原作者所有。

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