高勘探程度区主力含油层系储量空白区精细勘探方法——以渤海湾盆地渤南洼陷沙三段为例

安天下，宋国奇，王永诗，郝雪峰，向立宏，伍松柏，刘瑞娟，尹丽娟，林璐

(1.中国石化胜利油田分公司 勘探开发研究院，山东 东营 257015；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083；3.中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257001)

0 引 言

含油气盆地中的油气勘探是一项高风险、高投入活动，正因如此，科学的勘探思路和方法是保障油气勘探活动效益最大化的前提和关键，这也是一直以来石油地质学者关注和研究的热点[1-2]。勘探实践表明，对于地下油气资源分布规律的认识及其发现过程存在阶段性。在不同的阶段，勘探的主要目的和勘探目标的地质条件差异较大，针对不同勘探阶段形成的勘探思路和方法、理论认识和勘探技术都具有阶段性和片面性[3]，随着勘探程度的提高，勘探对象的特点不断变化，需要适时创新和探索新的思路和方法，才能不断指导勘探实践取得突破。近年来，前人也在这个方面开展了积极探索，如罗佳强等[4]以泌阳、东营凹陷为例，提出在油源分析的前提条件下，重点描述油气主要运移通道特征，采用以类似“顺藤(主运移通道)摸瓜(油气藏)”的方式优选目标的勘探方法；李令喜等[5]针对东濮凹陷提出根据凹陷的不同构造带特征，采用相适用的技术对策的勘探思路；侯连华等[3]针对大民屯及兴隆台古潜山，准噶尔西北缘上盘石炭系等老油区，提出了地质问题再评价，多学科综合研究地质，以方法技术创新为保障的老油气区勘探思路；赵贤正等[6-7]针对渤海湾盆地饶阳凹陷提出了以整体认识、整体评价和整体部署为核心的二次勘探以及精研细究、精雕细刻、精查细找、精耕细作、精筛细选和创新管理的“五精一创”新勘探思路和方法；孟卫工等[8]针对辽河坳陷中浅层提出以区带评价优选、老井精细复查、油藏地质再认识、精细目标刻画以及勘探开发一体化勘探思路和方法，均取得了较好的勘探效果。

国内的含油气盆地在经历了130余年勘探活动之后[9-10]，目前大部分已进入高勘探程度阶段，在该阶段，勘探对象日趋复杂隐蔽、储量规模越来越小、储量品位不断变差是老区油气勘探工作者面临的新的勘探特点，但从国内外含油气盆地的储量增长情况看，高勘探程度区主力含油层系内的储量空白区仍然是未来较长一段时期的重要增储领域[2-3，11]；同时，着眼国家能源安全和低油价下效益勘探的战略，如何在高勘探程度区内开展精细勘探，实现油气商业发现和寻找规模优质储量的目标，成为老区油气勘探工作者面临的难题[2-12]。

本文以渤南洼陷为例，在分析制约主力含油层系储量空白区勘探关键问题及对策的基础上，从剩余资源评价、油气成藏主控因素、储量空白区成因、关键技术攻关及目标评价部署等方面入手，结合现有的理论认识和勘探技术，探索总结出一套科学的适合于高勘探程度区主力含油层系油气精细勘探的工作思路和方法，以期实现储量空白区含油连片，指导胜利油田的高效增储。

1 研究区概况

渤南洼陷位于济阳坳陷北部沾化凹陷内，为北东走向、北陡南缓、东陡西缓、北断南超的典型箕状断陷湖盆。北以埕南断层为界，与埕东凸起相连，西以义东断层为界，与义和庄凸起相邻，南部紧邻陈家庄凸起，东部以孤西断层为界，与孤北洼陷相邻[13]。盆地地层自下而上发育孔店组(Ek)、沙河街组(Es)、东营组(Ed)、馆陶组(Ng)和明化镇组(Nm)；沙河街组自下而上可分为沙河街组四段(Es4)、沙河街组三段(Es3)、沙河街组二段(Es2)和沙河街组一段(Es1)[14]。渤南洼陷作为我国东部陆相断陷盆地高勘探程度区带典型代表之一，其面积为1 800 km2，共完钻探井544口，探井密度0.3口/km2，三次资源评价资源量13.3亿t。截至2018年底，共探明石油储量约为6.92亿t，其中周边凸起带Ng探明1.53亿t，Es探明4.88亿t，探明率51%，剩余资源丰度2.35×105t/km2。Es3为主力含油层系之一，内部各类沉积体勘探和认识程度不同，中部洼陷带浊积岩探明程度高，南部缓坡、北部陡坡碎屑岩沉积体发现储量少，存在大量储量空白区，见图1。

2 制约勘探关键问题及对策分析

2.1 关键问题

断陷盆地的主力含油层系的勘探程度相对较高，勘探难度大，投资回报率低，特别是在近年来国际原油价格持续低迷的情况下，在多个方面影响勘探决策部署。以渤南洼陷Es3为例，首先，研究区目前探井密度较大，虽然已发现较多储量，但在储量之间的空白区仍有大量出油点发现(出油点是指钻探并获得工业油流,但未上报储量的油气探井)，但勘探潜力及方向不明确；储量空白区内勘探对象以复杂的隐蔽圈闭为主，出油点区域的油气藏类型不明确,而且该区域多为多个沉积体系的交汇区，断裂复杂，油气藏主控因素不明。失利单井分析表明，勘探技术精度要求较高，比如小断层精细刻画及封闭性研究、薄砂体预测及有效性评价、不整合圈闭的有效性及成藏过程分析等。通过以上分析，笔者认为制约渤南洼陷Es3主力含油层系储量空白区精细勘探的关键问题包括储量空白区的剩余资源潜力、待发现油气藏类型、成藏主控因素、储量空白区成因不明及适应的勘探关键技术如何攻关等5个方面问题。

2.2 对策

在分析制约渤南洼陷主力含油层系储量空白区勘探关键问题的基础上，笔者认为在高勘探程度阶段应以“剩余资源→油藏类型→成藏主控因素分析→储量空白区成因→勘探关键技术”为主线，作为精细勘探思路和方法(表1)，对策如下。

图1 渤南洼陷区域位置及综合柱状图

(1)对于主力含油层系探明程度高、剩余潜力方向如何预测的问题，可利用地质统计学方法，明确下步勘探潜力及方向。

(2)对于主力含油层系待发现油气藏类型不清的问题，以盆地油藏分布有序性为指导，预测潜力区可能发育的油藏类型，作为勘探的重点油藏类型。

(3)对于成藏主控因素的问题，以精细地质模型重建为基础，开展精细构造解释、沉积体系重建、储层精细刻画，将要素逐个与已发现油藏进行叠合，明确储量空白区油气成藏的主控因素。

(4)对于储量空白区成因问题，应系统建立成藏要素对比大表，寻找油气地质条件大体相近的成功井与失利井进行正反对比，逐一对比排除，明确储量空白区的成因。

(5)对于勘探关键技术攻关问题，结合储量空白区成因认识，对现有勘探技术进行集成及创新应用，指导有利勘探层系的勘探目标综合评价。

3 主力含油层系油气精细勘探

3.1 基于地质统计学方法预测剩余资源潜力方向

表1 主力含油层系储量空白区精细勘探面临的问题、难点及对策分析

图砂组剩余资源潜力地质帕莱托法预测结果

3.2 基于油藏分布有序性分析的发育油藏类型

在明确下步潜力勘探层系或潜力区后，如何有效地判断可能发育的油藏类型，将极大提高勘探工作的针对性和勘探效率。中国石油地质工作者在断陷盆地开展油气勘探的同时，一直致力于对油气分布规律的不断总结[9-10，19]。复式油气聚集带和隐蔽油气藏理论的提出，体现了在不同勘探阶段对油气分布有序性理论的认识[20-22]。随着认识程度不断加深，对断陷盆地内油藏分布有序性的内涵及表现形式也越来越清楚，成藏要素、油藏类型及油藏属性均呈有序分布特征[23-28]。

从概念而言，油藏分布有序性是指断陷盆地的形成发展过程中，在区域构造活动控制下，盆地内部构造单元、沉积与生储油条件、盖层以及油气层等分布具有显著规律性，这些方面以构造演化为主导有机联系，决定了油气藏分布的有序性，并构成一个统一的油气分布整体[24，29-30]。

表2 Es3剩余资源潜力地质帕莱托法预测结果

渤南洼陷古近纪在多期构造演化过程中，总体具有结构完整，沉积充填样式丰富且油气运聚过程多期连续的特征。盆地构造、沉积充填的有序性变化，如图3所示，控制了圈闭类型、输导体系、动力结构的有序性，最终决定了渤南洼陷油藏分布序列的有序性特征。具体表现为：洼陷中心向边缘依次发育岩性油藏-构造岩性油藏-岩性构造油藏-构造油藏-地层油藏，不同类型中间往往有过渡类型存在。洼陷带超压区含油高度大于150 m；断阶带压力过渡区含油高度70～80 m；斜坡带常压区含油高度50～60 m。总体上呈油藏连续分布、类型有序演化、纵向叠置、横向毗邻且复式富集的油气成藏特征，见图4，图1(a)。

图3 Es3各砂组沉积体系分布规律

Fig.3 Distribution law of sedimentary system of each sand formation of Es3

图4 渤南洼陷Es3油藏分布序列

Fig.4 Reservoir distribution sequence of Es3in Bonan sag

勘探对象复杂程度不断提高，要求对油藏预测精度越来越高。通过对主力含油层系构造、沉积的精细认识，分析成藏要素及运聚方式有序性规律，建立油藏分布序列模式，能够揭示油气分布的规律性，实现对油藏的预测从可能性向必然性转变，指导勘探选区。渤南洼陷Es3南部斜坡带和北部陡坡带区域均发育储量空白区，二者油藏类型及主控因素不同，南部斜坡带储量空白区岩性-构造类油藏的主控因素为圈闭的有效性，成藏主要受控于构造、储层发育及断层两侧对接状况，埋深浅；北部洼陷带储量空白区岩性类油藏主控因素为岩性圈闭发育和地层压力，埋深大，优选南部斜坡带储量空白区为重点解剖和勘探对象。

3.3 基于已发现油藏解剖与地质要素叠合的成藏主控因素

明确成藏主控因素是认识和分析储量空白区成因和确定勘探技术攻关方向的基础。根据精细地质研究，开展各类基础图件编制，并将已发现油气分布、油气藏类型及含油高度与构造、沉积体系、储层展布、物性特征、压力场等两两叠合，见图5，明确了渤南洼陷斜坡带油气成藏主要受砂体展布、断层封堵性及圈闭充满程度等3个要素控制。具体而言，研究区Es3斜坡带常压区的储层空白区，油藏分布受储层展布控制，随砂迁移，逐层分布、优相富集；圈闭类型受断层及储层分布控制，以断层封堵型为主，局部发育上倾尖灭型，断层封堵性控制圈闭的有效性；油藏类型以断层切割三角洲前缘砂体和水道侧翼砂体尖灭形成的岩性-构造油藏为主；油藏含油高度与圈闭闭合高度、储层倾角和断层泥岩涂抹因子等3个参数具有较好的相关性。

图油藏分布与成藏要素叠合图

3.4 基于成功与失利探井对比分析的储量空白区成因

结合成藏主控因素的认识，通过成功与失利探井的对比分析，能够明确储量空白区的成因。高勘探程度区已发现储量区周围存在的大量储量空白区[11-12]，按成藏条件及潜力可分为两类：一类为成藏条件差，无勘探潜力的“不利空白区”；另一类为成藏条件好，有勘探潜力，目前尚未发现的“有利空白区”。通过失利探井分析发现，渤南洼陷Es3斜坡带“不利空白区”形成原因有3个：一是受物源方向、沉积体系类型及后期的剥蚀改造控制的储层边界外和储层范围内物性差没达到成藏下限的储量空白区。以义901井为例，该井在8，9砂组均钻遇砂体，但仅在9砂组获得较好油气显示，8砂组为荧光，砂体物性分析表明，9砂组砂体物性平均值20%，而8砂组孔隙度平均值1.6%，因此，8砂组在义901井区形成了空白区，见图6(a)；二是对于发育有利储层，但由于断层不封堵未形成断层封堵型圈闭的储量空白区。以罗35井为例，该井在8砂组钻遇两套砂体，但上部砂体为水层，下部为油层，油藏解剖显示，在砂体上倾方向，下部砂体为砂-泥对接，断层封堵，形成了岩性-构造油藏，上部砂体在断层两侧为砂-砂对接，断层不封堵，油气向高部位运移至垦26井，故形成了空白区，见图6(b)；三是有效圈闭范围内，含油高度边界以外的储量空白区，见图6(c)。以义139井为例，该井在8砂组钻遇物性较好的砂体，但测试为水层，分析显示，其钻遇的位置在该处圈闭的油水界面之下，或者说是含油高度范围之外，形成了空白区。在以上三类“不利空白区”之外的区域应为成藏条件有利，有勘探潜力，但受地质认识或勘探技术限制，目前未发现的“有利空白区”，也正是高勘探程度区内需要探寻的目标区域。

3.5 基于储量区与空白区对比分析需要的勘探关键技术

储量空白区成因分析及储量区和空白区成藏条件对比结果表明，制约渤南洼陷斜坡带Es3空白区勘探的关键为圈闭的精确落实、圈闭有效性判识及含油高度评价等3个因素。针对性地开展了关键技术攻关，基于地质统计学方法，在物源判识的基础上，利用三维精细地质建模技术落实有利储层分布规律，明确有利圈闭；对于发育的断层封堵型圈闭，主要通过计算断层启闭性和断层连通概率来判断圈闭有效性[31-33]，计算结果<0.6时，认为能够封堵油气，形成有利圈闭(式(1)，(2))，见表3；利用含油高度与成藏要素叠合研究成果，将砂体倾角、圈闭闭合高度、物性指数、断层泥总量因子4个参数与油藏的含油高度进行多元回归，建立含油高度预测模型(式(3))，对各有效圈闭进行含油高度及产油能力评价。

断层启闭性判识模型

C=P/(δ·SGR)，

(1)

图6 渤南洼陷南斜坡Es3储量空白区成因模式图

断层连通概率的数学模型

(2)

式中：C为启闭系数，无量纲；P为泥岩流体压力，MPa；δ为断面正应力，MPa；SGR为断裂带泥岩涂抹因子，%；f为断层连通概率，无量纲。

圈闭含油高度预测模型

H=0.293h-753.113k+1.25θ+

29.841T+17.715，

(3)

式中：H为油藏含油高度，m；h为圈闭高度，m；k为物性指数；θ为砂体倾角，°；T为断层泥总量因子。

3.6 多要素综合评价优选有利勘探目标

渤南南部斜坡Es3主要发育以断层封堵型岩性-构造类圈闭为主，因此，通过精细地质建模技术，落实了Es3构造特征、沉积体系及储层分布规律，基于对各砂组精细解释的构造线与储层分布叠合，明确有利的圈闭位置及规模，进一步通过计算断层启闭性判断圈闭有效性，利用建立的含油高度预测模型(式(3))，对各有效圈闭进行含油高度及产油能力评价，最后将优选评价结果作为勘探目标。以沙三中亚段8砂组为例，在斜坡带利用构造线与储层分布叠合共预测了13个有利圈闭，圈闭有效性及含油高度评价结果显示其中有12个为有效圈闭，具有较好产油能力，可作为勘探目标，如表4所示。在该方法指导下，渤南洼陷Es3相继完钻探井6口，新增探明和控制储量约3 010万t，实现了拔掉连片主力含油层系储量空白区“钉子户”的目的。

4 结 论

(1)高勘探程度区主力含油层系内的储量空白区仍然是未来较长一段时期的重要增储领域，在新的勘探形势下，应结合阶段的勘探特点，适时调整勘探思路，积极探索精细勘探思路和方法，才能不断地获得新的油气发现。

(2)制约主力含油层系内储量空白区精细勘探因素主要有剩余资源潜力、待发现油气藏类型及成藏主控因素、储量空白区成因及勘探关键技术攻关等问题，其解决对策：利用地质统计学方法预测剩余资源潜力，基于油气分布有序性认识预测可能发育的油藏类型，通过已发现油气藏与地质要素的叠合解剖明确成藏主控因素，基于成功与失利探井的对比分析，落实储量空白成因，利用现有技术的集成及创新应用形成适用于储量空白区的勘探关键技术。

表4 渤南洼陷砂组圈闭综合评价结果

(3)渤南洼陷南部斜坡带沙三段储量空白区仍具有勘探潜力，岩性-构造类油气藏是潜力区可能发育的油气藏类型，油藏分布受储层展布控制，圈闭有效性主要受构造、储层发育、断层封堵性及含油高度等因素控制，储层条件差、断层不封堵及含油高度低为储量空白区成因，利用科技攻关形成的有利储层预测、圈闭有效性及含油高度定量评价的关键技术，应用该勘探思路和方法取得了较好的勘探部署效果。