富台油田的勘探实践

勘探实践与认识~

塔河油田勘探的不断发展依赖于正确的理论指导。勘探对象的变化，迫切需要新的理论。在塔河油田长期的攻关研究、勘探实践与油气发现过程中，解剖了碳酸盐岩大型古隆起岩溶缝洞型油藏成藏机理，逐步建立起塔里木盆地海相碳酸盐岩成油理论。同时，也形成了一套适合于塔河油田勘探的方法技术系列，取得了很好的应用效果和显著的经济效益。
4.3.3.1 提出“逼近主力烃源岩，立足大型古隆起、古斜坡寻找大型油气田”的勘探思路，发现了塔河油田，创立了具有中国特色的海相碳酸盐岩成油理论
1996年前阿克库勒凸起钻了多口工业油气流井，有些为高产工业油气流，但试采不能稳产；塔河油田范围内也钻了多口井均见油气显示，测试没有获得油气流。对油藏类型、规模以及能否形成大油气田认识不足；缺乏储层预测、改造技术、侧钻井等技术，制约了发现。
在长期的勘探实践中，认识到克拉通盆地古生界具有巨大的油气潜力，是培育大型油气田的目标区，逐步提出并坚持了“逼近主力烃源岩，以大型古隆起、古斜坡、古潜山为勘探目标，靠近大型断裂、大型不整合面寻找大型油气田”的勘探思路。并且认识到寻找塔里木克拉通盆地大型油气田的主要目标是下古生界碳酸盐岩。
反复实践中总结出来的理论与思路，指导了塔河油田的发现。
4.3.3.2 进一步提出了碳酸盐岩岩溶缝洞型油藏成藏理论，指导了勘探部署，带来了塔河油田储量快速增长
（1）岩溶缝洞型油气藏特征和海西期岩溶发育主控因素与储层发育规律认识的深入指导了勘探部署，提高了勘探井的成功率，带来了储量快速增长
在塔河油田的勘探实践过程中，逐步加深了对油藏特征及其主控因素的认识，进一步认识到塔河地区奥陶系大型岩溶缝洞型圈闭叠合连片含油、不均匀富集的特点，认识到岩溶作用形成的岩溶缝洞储层是控制油气富集的主要因素，同时认识到海西早期是塔河油田主体最主要的岩溶期次。
在对海西早期岩溶的主控因素与储层发育规律认识基础上，指出阿克库勒凸起轴部裂缝发育，是海西早期岩溶缝洞型储层发育的有利地区；同时，岩溶地貌也是控制岩溶发育的重要因素，岩溶斜坡是岩溶缝洞型储层发育的有利地区。因此，阿克库勒凸起轴部与岩溶斜坡的叠合部位是岩溶缝洞型储层发育最有利的地区。随着认识的提高，及时调整勘探部署，加大了该区的勘探部署力度，提高了勘探井的成功率，探井成功率达到75%，并带来了储量快速增长。相继提交7、2、8区探明储量18268×104t油当量。基本探明塔河大油田的主体部分。这一阶段是塔河油田储量快速增长的时期，同时也带动了塔里木盆地原油产量的快速增长。
（2）加里东中期岩溶的发现，进一步开拓了勘探范围
通过“十五”前期的勘探和研究，加里东期古构造、古岩溶研究取得重大进展，为塔河油田南扩提供了科学依据，加快了向外围甩开部署的步伐。塔河油田南部在中奥陶统一间房组与上奥陶统恰尔巴克组之间，以及上奥陶统内部（良里塔格组与桑塔木组间）存在间断，即加里东中期至少存在两幕岩溶作用（第一幕和第二幕）（图4-14）。同时对加里东中期岩溶作用所形成的有利储层分布区主要有两类。①阿克库勒凸起的轴部，凸起轴部裂缝发育，因而加里东中期岩溶也发育。所以阿克库勒凸起的轴部的西南倾没端是岩溶储层发育的有利部位；②沿加里东中期所形成的断裂发育有利储层，如S112、S106井在加里东中期断裂附近，钻获高产油气流。在此认识基础上，加快了对该领域的勘探步伐，S96、S106、S112、S117等一大批井获得油气突破，相继提交探明储量31409×104t油当量。
加里东中期岩溶对上奥陶统覆盖区中下奥陶统及上奥陶统良里塔格组碳酸盐岩的油气勘探具有重要意义，对该区奥陶系碳酸盐岩缝洞系统的形成具有重要作用，为塔河油田向南扩大提供了科学依据，使塔河油田的勘探面积向南（含南东和南西）扩大了3700km2，从而扩大了该区的油气前景。
（3）深化了塔河油田成藏特征认识，奥陶系油藏西扩获得重大突破，发现了艾丁油区
在对塔河奥陶系油藏多期成藏与改造认识指导下，提出艾丁地区岩溶缝洞型储层受控于早期断

图4-14 塔河奥陶系岩溶储层纵向分布模式及岩溶发育范围示意图

裂和加里东中期岩溶作用，呈条带状发育。海西早期油气成藏，海西早、晚期构造运动时期，该地区处于岩溶低部位，受该期岩溶作用影响较小，古油藏遭受破坏作用较弱，保留重质油藏。在此认识指导下，部署的一批钻井获得突破，AD4、AD5、AD7等井在塔河奥陶系一间房组获得高产工业油气流，如AD4井20mm油嘴，日产油1024t，气4868m3。截至2006年8月6日，已累计产油47827.8t，产气140×104m3。该区2007年预计提交石油探明储量7200×104t，近两年有望提交探明石油储量超过2×108t，为千万吨油田建设奠定了坚实的资源基础。
4.3.3.3 坚持立体勘探思路，指导了碎屑岩领域的勘探，实现了新地区、新领域的突破
复式油气藏是指一个具有不同含油层系、不同油气藏类型、不同成因组成的含油气区。由于油源充沛，构造变动频繁，油气运移十分活跃，多类型油气圈闭和多油气层相互交错叠置，在地下有机的排列组合，有规律的分布。多期构造运动、多期油气成藏决定复式油气藏是塔里木盆地的重要特征，并是其增储上产的重要领域。塔河油田紧邻阿—满生油坳陷，是一个由奥陶系岩溶缝洞油藏、古生界碎屑岩油藏与中新生界碎屑岩油藏组成的多层系、多领域含油的典型复式油气藏。
通过对碎屑岩领域成藏地质条件及成藏规律的深入认识，提出喜马拉雅期构造反转控制着油气的调整运移二次成藏，塔河油田南部处于相对高部位，是油气调整运移聚集的指向区，所以是上古生界和中生界碎屑岩的油气富集有利区。在此认识基础上进行了部署调整，加大了对该领域的勘探力度，最终实现了油气突破。
在整个塔河区域整体背景上，针对三叠系、白垩系和第三系开展成藏规律与主控因素研究，指出各领域的有利油气聚集区，为进一步甩开勘探提供指导。三叠系油气分布东比西好，南比北好。成藏时间为中新世-上新世。三叠系油气富集明显受控于现今三叠系整体东南高、西北低的构造格局。三叠系油气成藏受控于连通下伏油藏与三叠系储层的断裂的形成期和三叠系的构造面貌。指出石炭系盐边、盐上地区是三叠系勘探的有利地区。
截至2006年底，三叠系累计探明储量5178.85×104t油当量（石油3308.55×104t、气187.03×108m3）；油气勘探成果取得了丰硕的成果。
4.3.3.4 工程、工艺技术的发展支撑了塔河油田的快速发展
油气勘探是一个需要多兵种、多学科联合作战的行业。塔河地区1995年以前就已经在奥陶系碳酸盐岩发现油气，并且获不稳定的油气流，但由于勘探技术与勘探对象不适应，未形成规模，亦未进行全面评价、开发。随着“八五”、“九五”以来，塔里木盆地油气勘探科技攻关的加强，勘探评价预测技术的综合配套和集成，强化和提升了复杂目标的勘探本领，从而在取得重大油气突破的同时，也形成了一套适合于塔河油田勘探的方法技术系列，取得了很好的应用效果和显著的经济效益。主要表现在以下几个方面。
（1）碳酸盐岩储层测井定量解释技术
塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层大多以裂缝、溶洞型储集空间为主，在纵向及横向上的非均质性极强，测井储层识别与评价十分困难。针对这一世界性难题，通过“十五”期间的勘探开发实践与科研攻关，开发出一套包括成像测井技术、长源距声波全波测井技术、综合裂缝概率模型技术、双侧向电阻率及差异识别裂缝、双井径与钻头直径差值识别裂缝、声波、密度测井识别裂缝、自然伽马能谱测井识别裂缝、常规测井资料识别溶洞、全波、偶极声波识别缝、洞发育段等技术方法系列。通过岩心-成像测井-常规测井的标定，定量解释储层，有效地解决了碳酸盐岩缝洞型储层测井识别与评价难题，在勘探、开发井的完井选层、储量计算与油藏开发进行了广泛的应用，取得良好的效果。
（2）地震岩溶缝洞储层预测技术
塔河油田奥陶系碳酸盐岩储层大都位于5300m以下，埋藏深，裂缝、溶洞型储集空间在纵向及横向上的非均质性极强，储层预测与识别评价十分困难。面对这样一项世界级难题，通过几年的勘探开发实践和攻关研究，建立了一套适合塔河油田碳酸盐岩储层的预测评价方法技术系列，主要包括以三维地震联片处理技术、地震属性提取、振幅变化率、相干体计算、三维可视化、地震测井联合反演、波形分析、地震反射特征研究、利用相干体、断裂解释技术、模型正演技术、多尺度边缘检测技术、分频处理技术等。解决了塔河油田碳酸盐岩岩溶缝洞型储集体预测与识别评价难题，建立了岩溶缝洞储层的地震响应特征，并在塔河油田勘探开发中进行了广泛的应用，提高了储层预测精度，为钻井部署、储量计算和油田开发提供了依据，为历年来储量任务的完成奠定了基础。经实钻验证储层预测的吻合率高达90%以上，开发钻井建产率达到80%。
（3）酸化压裂储层改造技术
塔河油田奥陶系碳酸盐岩油藏储集空间以溶蚀孔洞、裂缝为主，储层非均质性强，连通性差、孔喉配合度低，这些都直接影响其原始渗流能力，完井后大多无自喷能力。显然，对这类连通性较差的碳酸盐岩储层，必须进行酸压改造，以形成一定丰度的具有一定导流能力的酸蚀裂缝，沟通油气渗流通道，使油井正常自喷生产。
通过技术攻关与实践，形成了由前期清除技术、前置酸压技术、交替注入技术、快速助排技术、高排量施工、压前压后油井管理及酸压效果评估等技术组成的一套成熟的前置液酸压工艺。经推广应用，极大地改善了储层的渗流能力，大幅度提高了油气产量，打破了制约油气田评价和产能建设的瓶颈，取得了突出的经济效益。
经过几年的发展与完善，形成了以CX-206、xR-140、BD1-6B、DG-130等体系为主的胶凝酸系列及表面活性剂缓速酸和乳化酸多种酸液体系，使塔河油田酸压工艺和胶凝剂产品达到了国际领先水平。2004年为了降低胶凝酸中聚合物含量，减少储层伤害，研究开发了低伤害胶凝酸体系，使得聚合物加量减少到0.6%。同时针对目前很多储层异常高温高压的特点，开发了温控变黏酸体系，并在S110、S113、S119、TK209CH、T758成功应用，取得了较好的工艺效果，酸压井均取得了良好的储层流体评价。
针对目前储层埋藏更深、温度更高特点，在进一步提高目前已发展应用成熟的压裂液体系性能基础上，我们优选了性能更为优良的有机锆交联剂。使0.6%GRJ-11与有机锆交联剂OBZ（OBZ-A∶OBZ-B=10∶1）形成的冻胶在剪切初期具有300mPa·s以上的表观黏度，120min时黏度达到134mPa·s。
（4）超深层复杂地层钻井技术
“十五”期间，随着塔河地区勘探进一步向外围扩展，天山南地区开始探索前陆盆地领域，勘探井目的层深度均＞6000m，同时，还需解决过石炭系盐层钻井、复杂构造地层钻井等世界性难题。通过近几年的实践和攻关研究，建立了一套包括穿盐钻井技术、欠平衡钻井技术、特超深井钻井技术等超深层钻井工艺技术系列，取得了明显的效果。
（5）短半径侧钻技术
前已述及，塔河地区奥陶系碳酸盐岩储层非均一性强。一口钻井未获工业油气流，不能表明该地区储层不发育，没有油气藏，往往在其周围就有储层发育的部位。地球物理储层预测技术可在该井周围确定储层发育部位，利用短半径侧钻技术在该井进行侧钻，往往可取得良好的效果。利用这项技术“解放”了一批未获工业油气流的钻井，表明塔河油田整体含油、不均匀富集的特征，为储量提交和产能建设奠定基础。
通过以上关键技术的配套应用，为塔河油田的成功实现评价、探明与滚动勘探开发提供了坚实的技术支撑。
（6）碎屑岩隐蔽圈闭识别与评价技术
“十五”以来，针对塔河地区中生界碎屑岩低幅度、岩性及复合型隐蔽圈闭落实难度大，逐渐摸索出了以地震资料精细标定解释、速度研究、地震振幅属性提取分析等技术为核心的隐蔽圈闭识别与评价技术，加大了科技攻关和综合研究力度，相继发现了一批岩性倾尖灭型非背斜圈闭（如THN1井、YT1井）和受岩性上倾尖灭+断裂控制的非背斜圈闭（如AT2井）并部署钻井，相继测试获工业油流，开拓了塔河南三叠系辫状三角洲河道、河口坝油气勘探的新领域。非背斜领域的突破，发现了新的圈闭类型，开拓了新的勘探领域，进一步说明塔河油田碎屑岩勘探领域具有较好的勘探前景，同时开发了一套“以振幅找油”为核心的成熟的碎屑岩隐蔽圈闭落实与评价技术，为碎屑岩领域油气勘探奠定了坚实的物质和技术基础。

如何高速度、高水平地勘探油气田是一项很复杂的任务。石油通常都深埋在上千米的地下，在地面看不见、摸不着。即使地面上有油气显示，也不能肯定地下就一定存在油气藏。要想找到它，就必须想方设法获取地质资料，掌握规律。随着科学技术的发展、人类的不断实践和总结，寻找石油的方法越来越多，归纳起来主要有地面地质法、地球物理勘探法、地球化学勘探法和钻井勘探法等。
一、地面地质法地面地质法是寻找石油最基本的工作方法，其研究内容十分丰富。石油勘探工作者运用地质知识，携带罗盘、铁锤、放大镜等简单工具，在野外直接观察天然露头和人工露头。了解勘探地区的地层、构造、油气显示、水文地质、自然地理等情况。查明有利于油气生成和聚集的条件，从而达到找油找气的目的。
二、地球物理勘探法地球物理勘探法是利用物理原理和技术来解决地质问题的方法。根据地下岩石不同的密度、磁性、电性以及弹性等物理性质，在地面上利用精密仪器进行测量，以了解地下岩层的起伏状况，寻找储油构造，达到寻找油气藏的目的。随着科学技术，特别是计算机的发展，地球物理勘探法有了飞跃发展。常见的地球物理勘探法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探和地震勘探等。
1.重力勘探重力勘探是用重力仪在地面上测量由地下岩石密度的差异而引起的重力变化。主要是利用重力加速度的变化来研究地质构造和寻找地下矿产。
不同纬度的重力加速度的正常值采用下式计算：
go=9.78318×(1+0.0053024sin2Φ-0.0000058sin22Φ)(3-1)式中　Ф——纬度；go——某一纬度处重力加速度的理论值，m/s2。
用重力仪测量出地壳上某一位置的重力加速度，并将其校正到对应海平面上的值。校正后的重力加速度值与根据上式算出的理论正常值不一致，则称为重力异常。如果校正值大于理论值，则称为正异常；反之，则称负异常。重力异常反映出地壳内不同物质的组成和分布状况。根据重力异常范围的大小，又可分为区域重力异常和局部重力异常，前者范围大，后者范围小。研究区域重力异常可以了解地壳的内部结构，研究局部重力异常可以探矿。地下埋藏着密度较小的物质如石油、煤、盐等非金属矿的地区常显示出重力负异常，而埋藏密度较大的物质如铁、铜、锌等金属矿的地区常显重力正异常。
2.磁法勘探用磁力仪在地面或空中测量地下岩石的磁性变化，来探明地下地质构造和寻找某些矿产的方法称为磁法勘探。
通过设在各地的地磁台测得地磁要素数据，经校正并消除地磁短期和局部变化等影响，所获得的全球基本地磁场数值称为正常值。在实际测定时，若发现实测地磁要素数值与正常值不一致，则称为地磁异常。地磁异常是地下磁性物质发生局部变化的标志，据此可勘测出地下的磁性岩体和矿体。如磁铁矿、镍矿、超基性岩等是强磁性的矿物和岩石，反映出地磁异常为正异常；金矿、铜矿、盐矿、石油等是弱磁性或无磁性物质，反映出地磁异常为负异常。
3.电法勘探地壳的岩石存在着导电性差异。观测和研究人工电流场或大地电流的分布规律，可以了解地下地质构造，寻找原油、天然气和其他矿产。
在固定的观测站进行连续观测，所获得的大量数据经过校正可得到正常的电场值。在实际测量时，实测值与正常值不一致称为地电异常。地电异常反映可能有矿体或地质构造存在。
4.地震勘探地震勘探法主要是利用地壳岩石的弹性差异，以物理学的波动理论为依据，研究地震波的传播规律，从而了解地下的地质构造，寻找油气藏。
地震勘探的基本原理是在地面用人工方法产生地震波。产生地震波的常用方法是先钻一口井，再将一定量的炸药放入井中使其爆炸(图3-1)。地震波向地下传播遇到岩性不同的地层分界面就会发生反射。在地面上用精密仪器(检波器)把来自地层分界面的反射波用大量曲线记录下来，进行对比、整理和计算，就可得到反映岩层界面起伏变化的剖面图。根据地震剖面图，就可以了解地层分布情况和地下地质构造。

图3-1　地震勘探示意图
由于地震勘探能够高质量、高效率地解决多方面的地质问题，从而成为最主要的勘探方法。据国外不完全统计，每年在地震勘探方面的投入约占全部石油勘探投资的70%，而在我国更是超过了90%。
三、地球化学勘探法地球化学勘探简称化探。该方法是对地表岩石、土壤、气体和水中的各种成分进行化学分析。当地下存在油气藏时，油气就会向上扩散。尽管数量有限，但在漫长的地质历史过程中，总会在地表土壤或岩石中出现一些烃类气体、微量沥青以及与烃类有关的细菌、元素和盐类等。因此，通过检测地下油气向地表扩散的烃类物质以及油气在运移过程中与周围物质发生各种物理化学变化的产物，就可以研究地下油气的分布。地球化学勘探法主要包括气测法、细菌法、土壤盐法等。
气测法是通过测量从地下扩散到地表的微量气体分子来寻找油气的方法。
由于地下油气向地表扩散，在这个地区就会发育一些与这些微量油气有关的特殊细菌，如氧化甲烷细菌、氧化乙烷细菌等。通过检测这类细菌，可预测地下深处有无油气藏。
由于烃类气体的扩散或是水的活动，在油气藏上方的土壤中会形成特殊的盐类。通过检测这些特殊盐类可以预测地下深处有无油气藏。
四、钻井勘探法利用地质法、物探法和化探法等间接方法可以确定地下的有利构造。这些构造中是否真的含有油气，只有通过钻井勘探法才能最后确定。钻井勘探法是油气田勘探工作中最直接的找油方法。通过所钻井眼可以直观地判断油气是否存在并且确定油气产能的大小，还能以井筒为通道把油气开采出来。但是由于钻井的速度很慢，费用也很高，因此必须在上述间接方法确定的有利含油构造上才进行钻井。
1.井的类别(1) 地质井(构造地质浅井、地层探井)：在盆地或凹陷普查阶段，为收集基础地质资料、了解地层剖面和构造产状而钻的井。
(2) 参数井：在完成了地质普查或物探普查的盆地或凹陷内，选择不同级别的构造单元而钻的一口或多口井。目的是了解地层层序、厚度、岩性以及生、储和盖的条件，并为物探资料的解释提供参数。参数井的设计深度要尽可能钻穿沉积岩的全部层厚。如果沉积岩太厚，不可能在一口井内取得完整的剖面资料，则可在不同的构造单元上钻两三口参数井，以取得盆地或凹陷内一个完整剖面的资料。
(3) 预探井：以地震勘探详查结果为基础，在生、储条件比较有利的构造或圈闭上打的第一口探井称为预探井。目的是发现工业性油气流。因此，在预探井内要特别重视取得系统的储集层物性资料、中途测试和测井资料以及完井、分层试油等资料。在测试获得油气流后，还要取得流体样品、油层压力和温度等资料，以便进行分析化验和储量计算。
(4) 详探井(或称评价井)：针对已获工业油气流的构造或圈闭，以地震勘探精查构造图为基础，视油气田面积大小、构造的复杂程度而钻的井。目的是控制油气田面积、掌握储集层物性及厚度变化规律和油藏类型。除取得预探井内规定的各项地质资料外，评价井还必须对油气层取岩心，并对岩性、电性和测试资料进行综合研究，进行储量计算。
(5) 开发井(包括生产井、注水井、注气井、资料井、检查井等)：如果构造图可靠、评价井所取的地质资料比较齐全、探明储量的计算误差在规定的范围内，根据油田开发方案，为完成产能建设任务和产油气计划而部署的井。
(6) 调整井(包括生产井、注入井、检查井等)：油气田全面投入开发若干年后，根据开发动态及油气藏数值模拟资料，为提高储量动用程度、调整油气或油水界面的推进速度、提高采收率、保证完成规定的采油计划所钻的井。调整井应根据开发研究设计部门编制的油气田调整开发方案实施。
2.地质录井要在钻井过程中取得地质资料应进行地质录井。地质录井就是用一定的方法观察、记录和分析钻井过程中与油、气、水有关的地质现象，获得钻遇地层的岩性及含油气情况。地质录井包括岩心录井、岩屑录井、钻井液录井、气测井以及钻时录井等。
1)岩心录井岩心录井就是在钻井过程中用专门的取心工具将地下岩石按顺序取到地面上来，并对所取岩心进行分析、研究，取得各项资料的过程。
岩心能够最直观、最可靠地反映地下岩层的特征。对岩心进行观察、分析和研究，可以了解岩性、岩相特征、生物特征，可以测定储集层的孔隙度、渗透率及有效厚度等。
由于钻井取心成本高、影响钻井速度，在油田勘探开发过程中，不可能对每口井都取心。所以，应根据具体情况针对某些层位进行取心，如主要的含油气层、地质界线、标准层、岩性复杂层位、断层通过层位等。
2)岩屑录井地下岩石被钻头破碎后，随着泥浆被带到地面上，这些岩石碎块就叫岩屑。钻井时，地质人员按照一定的深度间隔及时收集岩屑，进行观察和描述的工作称为岩屑录井。
在勘探工作中，为了查明探区内的含油气情况，尽快找到新油田，在一般取心少或不取心的情况下，要获得大量的地层、构造、含油气情况等第一手资料，就必须采用岩屑录井的工作方法。岩屑录井具有成本低、简便易行、了解地下情况及时等优点，它在油气田勘探过程中占有很重要的地位。
3)钻时录井地层的软硬直接影响钻进的速度。疏松的软岩层钻进快；致密坚硬的岩层钻进慢。因此，根据钻进的快慢可以了解地层情况。表示钻进快慢可以用钻时和钻速两个不同的概念。钻速是单位时间内所钻的深度，用m/h表示；钻时是每钻进1m所需的时间，用min/m表示。由于地质录井的需要，现场常采用钻时而不采用钻速。根据钻时的变化，既可以帮助我们判断井下地层岩性的变化，反映地层的可钻性和缝洞发育情况，又能帮助钻井工程技术人员掌握钻头的使用情况。提高钻头利用率，并改进钻进措施，提高钻速，降低成本。钻时录井资料可以用于以下地质和钻井工程方面：
(1) 判断岩性，帮助解释地层剖面。在砂泥岩分布地区，可以帮助分辨渗透层。结合其他录井资料可以帮助发现油层、气层和水层。
(2) 判断缝洞发育的井段。钻速突然加快、钻具放空等说明井下可能遇到了缝洞。配合岩屑、钻井液录井资料，可判断是否钻遇缝洞以及缝洞的大小和发育程度等。
(3) 根据钻时录井可以计算纯钻进时间，进行时效分析；根据不同类型钻头对各类岩石的破碎强度以及实际记录的钻时大小，合理选择钻头；根据钻时的突变，推断是否钻遇油层、气层，并确定工程上应采取的措施。
4)钻井液录井钻井液是钻井的血液，它对钻井工程极其重要，是保证优质、快速、安全钻井的重要因素之一。在钻进过程中钻井液性能常常会发生变化，而这种变化主要与所钻岩层的性质有关。因此，人们常利用钻进过程中钻井液性能的变化来分析研究井下油层、气层和水层的情况，判断特殊岩性的地层。
5)气测井气测井是直接测定钻井液中可燃气体含量的一种测井方法。随钻随测、无须停钻。气测井能及时发现油气显示并预报井喷，对于新探区和高压气区的钻井工作具有特殊的意义。
气测井的实质是通过分析钻井液中可燃气体的含量，进而分析是否存在工业价值的油气藏。气测井是分析与油气田有关的气体。各油气田的天然气组成相差甚远。同一油气田，油层和气层的天然气组成也并非一样。在气测中，所分析的烃包括轻烃和重烃两类。轻烃指甲烷，重烃指相对分子质量比甲烷大的烃类气体。轻烃与重烃之和称为全烃或总烃。
气测井按其测试方法可分为非色谱气测和色谱气测。非色谱气测是利用各种烃气的燃烧温度不同将甲烷与重烃分开。色谱气测法又称气相色谱法，是利用色谱分析原理将天然气中的各种组分(主要是甲烷至戊烷)分开。色谱气测准确、速度快、得到的分析数据多，因此它正在逐步取代非色谱气测。

刘华夏　王永诗　姜素华

摘要　富台油田主力含油层位为下古生界及第三系沙三段上亚段，属复式油气藏，其中沙三段上亚段不整合油气藏是在车镇凹陷首次发现的油气藏类型。在富台油田的勘探实践中，使用了高精度重力、叠前深度偏移、三维可视化、成像测井等多种高新技术，为其发现创造了有利的条件。文章系统地阐述了该区利用高新技术对成藏条件的分析，其结果对车镇凹陷北带同类型的潜山勘探有重要的指导意义。

关键词　富台油田　复式油气藏　潜山　沙三段上亚段　成藏条件

一、引言

富台油田位于山东省无棣县境内，东为大王北油田，西南与东风港油田相邻。在区域构造上处于车镇凹陷车西洼陷与大王北洼陷之间的车3鼻状构造主体部位，勘探面积约200km²，北部以埕南大断层与埕子口凸起相接，南部同套尔河潜山以鞍部相连（图1）。富台油田的勘探经历了早期侦察、区带预探、整体评价三个勘探阶段。

图1 　车镇凹陷区域位置图

早期侦察阶段（1969～1995）　在勘探早期本区曾做过1∶20万重力普查工作，在重力低值的背景上有一南北向重力高异常带，据此1969年钻探了车3井，完钻层位沙三段，完钻井深2569m，全井未见任何油气显示。1992年西北有色金属地质所在该区完成了点距1000m的化探详查工作，并划出两个甲烷及气汞异常区，可能是油气富集的显示。

区带预探阶段（1995～1998)　1995年车3井区完成了三维地震资料的采集与处理工作，通过资料解释初步认为车3鼻状构造的下部存在一个前第三系基岩隆起，并在隆起的最高部位部署了车古20井，完钻井深3463m，完钻层位奥陶系。该井在奥陶系、石炭—二叠系、沙三段见油气显示，测试奥陶系3222.88～3238.10m井段日产油10.3t，从而使车3鼻状构造突破了出油关，但产量相对偏低。

整体评价阶段（1999～2000)1999年，对车3地区进行了叠前深度偏移地震资料的处理，通过对潜山顶面形态的精细解释及成藏条件的综合分析，并借鉴埕岛胜海古1、埕北30等井的钻探经验，认为在靠近台阶断层的部位储集层发育，有形成富集高产、多层系含油的复式油气聚集带的可能性。为了进一步了解车古20潜山的整体含油气情况，于1999年钻探了车古201井，完钻井深4697m，完钻层位太古宇。该井在下古生界及太古宇见良好的油气显示，其中裸眼测试八陡组3265.23～3314m井段，8mm油嘴折算日产油77.9t，气4683m³，无水；裸眼测试冶里—亮甲山组3905.95～3959.5m井段，畅喷折算日产油222.8t，无水，从而突破了高产关。该井还见到沙三段上亚段油层，已完钻的车3-1井获21.9t/d的工业油流，车西地区的勘探获得重大突破。该区2000年控制含油面积17.4km²，控制石油地质储量2107×10⁴t，已被命名为富台油田。

二、地质结构

富台油田的发现是建立在对车镇凹陷地质分析基础之上，采用地质类比法和地质综合评价技术，明确各区带不同层系的地质特征、油气藏类型及油气分布控制因素并最终优选的勘探目标。

车镇凹陷位于济阳坳陷北部，轴向北东向，是一个典型的北断南超箕状凹陷。根据其沉积特征，自南向北整体可划分为三个带，即南部斜坡带、中部深凹带、北部陡坡带[1]（图2）。

图2　车镇凹陷地质结构图

1.南部斜坡带

南部斜坡带面积约占整个洼陷的1/2，为具有双元结构的斜坡带。基底遭到不同程度的剥蚀，在剥蚀第三系古地质图上，由南向北依次出露太古界、寒武—奥陶系、石炭—二叠系，古生界以反向断层为主，形成了套尔河、义和庄等潜山油气藏；下第三系逐层超覆于古生界之上，多发育顺向盆倾断层，断层落差小，油气主要集中分布在沙四段上亚段及沙二段，形成构造－岩性油气藏。已完钻的各类探井80%集中于南部斜坡带，并发现了东风港、大王庄等油田。随后在南部斜坡超覆带钻探了多口预探井，由于圈闭条件差，除义和庄东坡馆陶组发现了地层超覆油气藏之外，其余层位仍未有大的突破。

2.中部深凹带

中部深凹陷带东西长约100km，南北宽约5km，沉积了厚约3000m的下第三系。沉积物源方向主要来自南部的无棣凸起及义和庄凸起。沉积物经远距离运移至凹陷中心后，颗粒变细，多以泥岩为主，储集层不发育，尤其是生油层段砂泥比低，阻碍了油气的纵向运移。据洼陷中心的车25井剖面看，其主要储集层发育段集中于沙四段、沙三段中、下亚段及沙三段上亚段、沙二段，暗色泥岩厚达1000m，由于断裂系统简单，凹陷内生成的油气只能以水平运移为主向北部陡坡带及南部斜坡带聚集。

3.北部陡坡带

北部陡坡带具有两层结构，上部以发育大套砂砾岩体为特征，下部发育潜山。砂、砾岩体受地形陡的影响表现为近岸快速堆积的特点，岩性粗，分选性差，泥质隔层不发育，仅在车26、大80等鼻状构造的砂砾岩体顶面，形成构造－岩性油藏，总体上物性差，含油性变化大。

由于车镇凹陷分割性差，凹陷带物源及沉积体系相对单一，储集层不发育，生、储、盖组合较差，加之区内断层不发育，决定了北部陡坡断阶潜山带具有较大的勘探潜力。

（1）断层形态控制着台阶断块山圈闭的形成

埕南断层古生界断距近4000m，有北东、东西、北西向多个分支断裂组合而成，由不同方向断层交汇而产生的台阶断层，控制了断阶潜山带的发育，潜山顶深约为3000～4000m，上部覆盖石炭—二叠纪地层作盖层，周围被沙三段烃源岩或沙四段泥岩所包围，具有良好的圈闭条件。

（2）古潜山具有良好的储集条件

古潜山在形成过程中，由于受风化、淋滤等因素的影响，加上控制潜山的台阶断层落差多在1000m以上，受断层活动的影响裂缝及溶蚀孔洞发育，对油气的成藏及富集高产起着关键性作用。

（3）临近生油凹陷的潜山最易成藏

车镇凹陷烃源岩的最大埋深约为5200m，有些潜山尽管无法直接与烃源岩接触，但由于沙三段烃源岩直接与埕南断面接触，油气可通过断面作侧向运移进入潜山圈闭形成潜山油气藏。在已发现的多个潜山中，其中车古20潜山规模最大，面积约30km²，且夹持于大王北及车西两大洼陷之间，油气资源丰富。

综上所述，车镇凹陷具有丰富的资源量和巨大的勘探潜力，凹陷的地质结构决定了北部陡坡断阶潜山带具有有利的成藏条件，车古20潜山是勘探首选目标。

三、勘探潜力及油源分析

车镇凹陷总面积2390km²，包括车西、大王北、郭局子三个次级生油中心，纵向上发育沙三段及沙一段两套生油组合，烃源岩厚度大于1000m。沙三段下亚段干酪根类型以混合型为主，总烃含量高，生油层地球化学指标好，属好—较好烃源岩。据全国第三次油气资源评价，车镇凹陷总资源量为5.6×10⁴t，平均资源丰度24×10⁴t/km²，目前仅发现8个油田，探明储量1.3×10⁴t，探明程度23%，远远低于沾化凹陷和东营凹陷，因此该区具有较大的勘探潜力。

车西地区沙三段烃源岩γ－蜡烷/C₃₀霍烷小于0.2，而C₂₉20S/20(S+R）大于0.3。通过油样对比，车西地区的油样 γ－蜡烷/C₃₀霍烷小于0.2，而C₂₉20S/20(S+R）大于0.3，因此其油源应为沙三段生油层，Pr/Ph比一般大于1。富台油田的原油油样γ－蜡烷/C₃₀霍烷为0.02～0.14,C₂₉20S/20(S+R）为0.35～0.50,Pr/Ph比为0.78～1.94。说明富台油田的油源主要来自车西洼陷沙三段烃源岩，为车古20潜山的评价提供了可靠的依据。

经车古201、车古202井12块样品可溶组分分析，主峰碳为C₂₅,OEP值1.13～1.26,（C₂₁+C₂₂)/(C₂₈+C₂₉）为1.10～2.11；在萜烷中反映成熟度的Tm/Ts为1.28～1.81；镜质反射率R_o为1.11～1.96。这些反映成熟度参数的指标表明该区沙三段烃源岩已达到成熟—高成熟阶段。

四、勘探技术

1.叠前深度偏移构造解释技术

1）方法原理

叠前深度偏移技术首先建立在叠前的精细预处理和反复的速度模型迭代的基础之上，是地震模拟与几何模拟相结合的解释。地震反演模拟与几何反演模拟均有多解性，两者相结合可以把多解性减至最低，得出的叠前深度偏移剖面上不整合面更加清晰、明确，前第三系潜山内幕地层反射层次明显加强，断层的形态较前有明显的改善。

2）成山模式

利用叠前深度偏移资料解释了T₂、T₃、T₆、T_p、

、

等反射层构造图，从中可以看出车占20潜山是在印支、燕山、喜马拉雅等多期构造活动影响下发育起来的古潜山^[[21。

印支期 受印支构造运动的影响，车镇凹陷早期曾遭受过一次近北东向挤压而造成古生界及太古界基底产生轴向北西的宽缓褶皱，西部向斜轴位于车31—车古55井一线，东部向斜轴位于大51—大古67井一线，中部背斜轴位于车古20潜山—套尔河潜山（义和庄凸起东翼）一线，同时产生一系列北东向压扭型断裂。印支构造形成的构造应力场为北东向右旋挤压结构，断裂上、下盘为顺时针走动，因此印支期形成的压扭型断裂以顺时针（右旋）平移为主。

燕山期 自燕山运动Ⅱ幕开始，区域应力场由北东向右旋挤压转变为北东向左旋张断，济阳坳陷进入大规模断陷期。印支期形成的埕南断层及车古20台阶断层开始活动，车镇凹陷西部及东部向斜随埕南断层的活动分别演化成现今的车西洼陷和大王北洼陷；在北部台阶断层活动的同时，南部义和庄凸起大幅度抬升，车古20潜山成为一定规模的相对独立的古潜山。埕南断层与车古20台阶断层活动的差异性又使潜山改造为南抬北掉的抬斜断块，向东北、西北、东南三面倾伏，形成北西走向的大型断鼻构造。

在断裂剧烈活动的同时，北部埕子口凸起遭受强烈的风化剥蚀形成砂、砾岩体，堆积在埕南断层与车古20潜山北部夹缝之间，形成车3鼻状构造。潜山高部位也遭受剥蚀，粗碎屑物以楔状堆积在断层下降盘一侧。沙四段沉积的晚期，沙四段直接披覆在车古20潜山之上，台阶断层停止活动，车古20潜山基本定型。

喜马拉雅期 济阳运动Ⅱ幕后，车镇凹陷进入断拗阶段，埕南断层持续活动，潜山再次拔高，受应力影响，潜山下部古生界向下弯曲形成太古宇顶背斜构造，台阶断层产状由缓变陡接近90°。在潜山主体部位南端，台阶断层下降盘地层明显受后期埕南断层活动的影响，地层上翘形成“牵引”构造，在上翘地层的转折部位可形成小型逆冲断层；主体两端下降盘地层受埕南断层活动的影响较弱，主要受台阶断层的影响造成地层下翘，形成“逆牵引”构造。

3）圈闭类型

受印支、燕山、喜马拉雅等多期构造活动的影响，本区共形成以下4种主要圈闭类型。

（1）太古宇背斜圈闭

该圈闭在太古界顶面构造图上表现为背斜构造特征。高点埋深4600m，闭合幅度1200m，圈闭面积23.5km²。

（2）古生界断鼻圈闭

该圈闭在

构造图上表现为大型断鼻构造，向西北、东南、东北三面倾伏，地层以北倾为主。高点埋深3200m，闭合幅度1000m，圈闭面积22.7km²。

（3）下第三系鼻状构造

该圈闭在在潜山背景基础上，北部埕子口凸起由于遭受风化剥蚀形成粗碎屑岩随水流沿冲沟带下形成砂、砾岩体，堆积在埕南断层下降盘一侧，经差异压实后演变为大型鼻状构造——车3鼻状构造。它是在古潜山背景上依托埕南断层形成的，地层以南倾为主。

（4）下第三系地层不整合圈闭

该圈闭在受济阳运动Ⅱ幕的影响，车镇凹陷湖盆萎缩，车3鼻状构造出露水面，遭受不同程度的剥蚀。在地震剖面上，沙三段上亚段与沙二段之间有明显的角度不整合关系，沙三段上亚段砂体形成地层不整合圈闭。

2.三维可视化构造显示技术

利用三维可视化立体显示，对车3三维地震数据体

反射形态进行构造描述。车古20潜山为一北西向断鼻构造，东陡西缓，高点在车古20—车古201井一线。车古201井南发育一条近北东向的弧形断裂，台阶之上以台阶断层为主干，发育了数条近北东向的小断层，潜山主体显示出被断层复杂化的、以台阶断层为依托的北西向断鼻构造形态，地层北倾，且挟持在两条大断层之间，对成藏十分有利。

3.储集层描述技术

1）潜山储集层地质描述

（1）储集层发育

富台油田潜山储集层纵向上主要发育在八陡组—凤山组3266.0～4080.3m井段，厚256.4m，占地层厚度的31.5%，馒头组—太古宇4470～4695m井段，储集层厚75.7m，占地层厚度的33.6%。车古201全井共解释Ⅰ—Ⅱ类储集层135.2m/31层，占地层厚度的10%。按其剖面岩性组合特征及泥岩隔层的发育，该区可划分以下四套储集层发育段。

太古宇—馒头组　馒头组以灰岩、白云岩为主，累计厚度113m，与太古界花岗片麻岩呈角度不整合接触，两套地层之间无泥岩隔层，为一套储集层。顶部为毛庄—徐庄组泥岩段。

凤山组—冶里－亮甲山组　凤山组为深灰色灰岩、结晶白云岩，厚100m，冶里－亮甲山组为细—中细晶白云岩，厚137m，顶部为下马家沟组泥岩。

下马家沟组　下马家沟组岩性以厚层块状灰岩为主，夹薄层白云岩，厚223m，顶部为上马家沟组底部泥岩。

八陡组—上马家沟组　上马家沟组岩性与下马家沟组相似，厚282m。八陡组以中薄层灰岩、白云岩与泥质白云岩、灰质泥岩、泥岩互层，为层状储集层，累计厚度106m。

（2）储集空间类型

车古20潜山下古生界储集体原生孔隙不发育，对油气聚集起决定性作用的为次生孔隙，且储集层非均质强、规律性差。通过岩心观察并结合电镜、薄片等资料分析，车古20潜山下古生界、太古宇储集空间类型共具有孔（洞）、缝两类五种。

晶簇孔洞　晶簇孔洞多发育在方解石脉的中央部位，为裂缝两壁方解石未充填的部分。方解石晶体呈马牙状，自形程度高。主要发育在八陡组、上马家沟组，含油性好。

溶蚀孔洞　溶蚀孔洞是碳酸盐岩经地下水或地表水溶解而成。溶蚀孔洞多呈规则的圆形或椭圆性，大小不一。车古201井在八陡组及泥质含量少的上马家沟组比较常见。

裂缝　车古20潜山下古生界储集层裂缝极为发育，岩心破碎严重，多为应力形成的构造裂缝。该区共发育四组裂缝，一组近直立，两组与水平面夹角50°～80°为共轭裂缝，一组与水平面夹角0～30°，且以高角度裂缝为主。裂缝主要发育在八陡组、上马家沟组、下马家沟组、冶里－亮甲山组及太古宇，宽度约0.5～2mm，最大可达1.2cm；低角度裂缝主要发育在上马家沟组。四组裂缝均为印支期同期裂缝。裂缝按其充填程度又可划分为开启裂缝、半充填裂缝和全充填裂缝。根据岩心观察统计，车古201井开启裂缝、半充填裂缝极其发育，约占80%，且均含油，充分说明裂缝对下古生界潜山油气藏富集高产起着决定性的作用。

砾间缝隙　砾间缝隙是一种特殊的开启、半充填裂缝（似孔隙结构）。在断层活动的影响下，白云岩受挤压、错动等外力因素的影响形成角砾状白云岩，其缝隙除少数被后期方解石充填外，多为开启及半充填裂缝，含油性最好。车古201、车古202井均发现砾间缝隙，且主要发育在八陡组、上马家沟组。

晶间孔隙、晶间微裂缝　除裂缝、溶蚀溶洞发育外，还发育有晶间孔隙、晶间微裂缝等微观次生型孔隙结构。由车古201井八陡组3358.5m井段岩心电镜扫描分析，其晶间孔隙相对发育，孔隙为0.5～1.5μm；八陡组3279.5m及3358.5m井段，岩心晶间缝比较发育，缝宽0.5～1.0μm。该类孔、缝是潜山的主要含油系统。

上述几种储集空间类型相互交错，缝、孔（洞）相连，组成以下四种复合型储集层[3]。

裂缝－溶洞－孔隙型储集层　八陡组为该类储集层。储集层孔隙为主要储集空间，溶蚀孔洞为其次要储集空间，而裂缝系统则主要起渗滤通道作用。

裂缝－溶洞型储集层　马家沟组为该类储集层。其裂缝（溶洞）系统既是渗滤通道，又是主要的储集空间。

微裂缝－孔隙型储集层　凤山组—冶里－亮甲山组为该类储集层。储集层孔隙为主要储集空间，微裂缝系统是主要渗滤通道。

裂缝－孔隙型储集层　该类储集层主要发育于太古宇。由断裂活动形成的裂缝起渗滤通道作用，岩石风化剥蚀形成的溶蚀孔隙为主要的储集空间。

（3）储集层发育控制因素

构造活动　纵向上，潜山储集体裂缝发育程度自上而下逐渐减弱。以车古201井为例，八陡组裂缝开启程度大，缝多且宽，并发育多组裂缝；上马家沟组、下马家沟组及冶里—亮甲山组主要发育近直立裂缝，裂缝向下逐渐变窄。这是由于八陡组处于背斜轴部的顶端，在北东向挤压过程中，顶端位置应力集中，向下应力逐渐减小所致。横向上，车古20、车古201井均处于北西向背斜轴部，应力集中，裂缝发育，车古202井位于背斜翼部，裂缝较为简单。

岩性　不同的岩性其储集性能有较大差异。白云岩性脆易产生构造裂缝，在成岩后期作用过程中发生去白云石化作用形成孔洞，构成孔隙型储集层；灰岩易形成大的溶蚀孔洞，构成裂缝、溶孔（洞）型储集层。因此，冶里—亮甲山组的含油性能优与八陡组—马家沟组。

侧向溶蚀作用　受印支期构造挤压的影响，车古20潜山形成多组构造裂缝，燕山期的岩溶作用使裂缝相互连通构成空间储集网。由于潜山顶部覆盖有石炭—二叠系，风化壳岩溶作用较弱。但在沙四段沉积时期，断面部分暴露，造成半覆盖状态，岩溶作用以侧向溶蚀为主。侧向溶蚀作用沿台阶断层横向上逐渐减弱，分带明显，远离断层（500m）的车古20、车古202井溶蚀现象弱于断裂附近的车古201井。

综上所述，富台油田潜山储集层次生孔隙发育，平均孔隙度2.81%，最大孔隙度12.6%，平均渗透率5.02×10^-3μm²，最大渗透率为59.6×10^-3μm²，属中孔中渗储集层。

2）成像测井储集层描述

FMI成像解释与岩心描述有很多相似之处，其内容包括沉积构造、成岩作用现象、构造应力及裂缝分析等。不同的是FMI为井壁描述，井壁上的诱导缝及破损反映了地应力的影响，而裂缝的定向数据则是岩心观察不易获取的。两者结合将使地层描述更为准确。

FMI成像测井技术能很好地反映潜山的裂缝及孔洞发育程度。成像测井表明，潜山主要发育北北西向为主的高导缝及北北东向为主的高阻缝。裂缝多为高角度张裂缝，角度在30°～80°，集中于50°左右，上马家沟组、下马家沟组、冶里－亮甲山组发育有近东西向的低角度裂缝，沿裂缝有孔洞分布发育。FMI成像测井共解释五个裂缝及孔洞发育井段：八陡组3226～3340m，上马家沟组3440～3500m，下马家沟组3660～3765m，冶里－亮甲山组、凤山组3930～4080m，馒头组、太古宇4600～4697m。以上五个井段裂缝及孔洞发育，含油性较好。这与岩心观察结果是吻合的。

3）测井约束反演储集层描述

车古20潜山经历了多期构造运动，遭受强烈的风化、剥蚀和淋滤等作用，地层非均质性强。当潜山地层受到构造运动和风化淋滤作用影响而产生的有效储集空间中聚集了一定的流体后，地层速度明显降低，储集层表现为高速中的低速层，在波阻抗剖面上为高阻抗中的低阻抗层。

车古201井下古生界及太古宇储集层在STRATA剖面上表现为高阻抗中的低阻抗层基本成层状展布，顶部是潜山风化壳形成的低速带，其分布与地层分布形态基本一致；中部低速带连续性稍差，表明储集层有一定的非均质性；在太古宇顶部还发育一套分布稳定的低速体，分析认为是由于风化剥蚀形成的风化壳。故推测潜山储集层呈层状展布，应为层状油气藏；太古宇为风化壳含油的壳状油气藏。

总之，车古20潜山由于遭受风化剥蚀、淋滤作用及构造运动等多种因素的影响，形成以构造裂缝、溶蚀孔为主的良好储集空间，尤其是八陡组、上马家沟组、冶里－亮甲山组—凤山组及馒头组底部灰岩储集层的发育，对潜山的含油起着决定性作用。

五、结束语

车镇凹陷北部陡坡带目前已发现的潜山构造除车古20潜山外，还有大古60潜山、大65潜山、车57潜山等。目前车57潜山已见良好的油气显示；大古60潜山由于认识上的限制，所有探井均未钻穿奥陶系，已完钻的大古60—12井在下马家沟组、冶里—亮甲山组见油气显示，经试产日产油100t，获得了潜山勘探的又一重大突破；大65潜山已完成构造解释等基础工作，预测其有形成类似车古20潜山多层系含油的可能。

富台油田的发现，证明了新技术在勘探实践中的重要作用，对该带下一步的油气勘探有广泛的指导意义。

主要参考文献

[1]王秉海，钱凯主编.胜利油区地质研究与勘探实践.东营：石油大学出版社，1992.

[2]杨森楠，杨巍然.中国大地构造学.北京：地质出版社，1990.

[3]华北石油勘探开发设计院.潜山油气藏.北京：石油工业出版社，1982.

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