新疆地区公益性油气调查进展与主要成果
杨有星1,2, 高永进1,2, 周新桂1,2, 白忠凯1,2, 孙相灿1,2, 张远银1,2, 刘亚雷1,2, 韩淼1,2, 李清瑶1,2, 苗苗青1,2
1.中国地质调查局油气资源调查中心,北京 100083
2.中国地质调查局非常规油气重点实验室,北京 100029
通讯作者简介: 高永进(1968—),男,正高级工程师,主要从事圈闭评价与油气成藏方面的研究。Email:gaoyongjin@mail.cgs.gov.cn

第一作者简介: 杨有星(1985—),男,正高级工程师,主要从事油气基础地质调查和战略选区研究。Email: yangyouxing@mail.cgs.gov.cn

摘要

新疆地区油气资源潜力巨大,是我国陆上油气增储上产的重点地区。“十三五”以来,公益性油气地质调查按照“盆地综合研究选方向、基础地质调查定区带、战略选区研究求突破”的工作思路,以深层—超深层、山前复杂构造带和非常规页岩油气为重点,持续加大新疆地区油气基础地质调查投入和科技攻关力度,取得了塔里木盆地深层地质结构调查1项重大进展和温宿凸起新近系、沙井子构造带志留系、塔西南和塔东南坳陷山前带侏罗系和准噶尔盆地博格达山周缘非常规页岩油气等4项油气调查重大发现和突破,形成了温宿地区“古隆起差异沉降控储控藏”、沙井子构造带“断裂主控、多期充注、晚期为主”和博格达山周缘“深部源储一体、浅部构造-岩性为主、多矿种环带分布”等3项地质理论认识,形成了“盆地级骨干地震大剖面资料拼接处理”“复杂山前带地震资料叠前目标处理解释”“广域电磁剖面测量及综合解释”等3项关键技术。支撑新疆地区油气勘查开采体制改革试点工作取得实效,带动企业实现高效勘探开发,提升了盆地深层、山前带及非常规页岩油气成藏理论认识水平,促进了地方经济和社会发展。

关键词: 新疆地区; 深层—超深层;; 山前复杂构造带; 非常规页岩油气; 温宿凸起; 沙井子构造带; 博格达山周缘; 资源潜力评价
中图分类号:TE122 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2023)03-0001-15
Progress and main achievements of public welfare oil and gas survey in Xinjiang
YANG Youxing1,2, GAO Yongjin1, ZHOU Xingui1,2, BAI Zhongkai1,2, SUN Xiangcan1,2, ZHANG Yuanyin1,2, LIU Yalei1,2, HAN Miao1,2, LI Qingyao1,2, MIAO Miaoqing1,2
1. Oil & Gas Survey Center, China Geology Survey, Beijing 100083, China
2. Key Laboratory of Unconventional Oil and Gas, China Geological Survey, Beijing 100029, China
Abstract

The oil and gas resources in Xinjiang region has enormous potential, and it is a key area for increasing onshore oil and gas storage and production in China. The public welfare oil and gas geological survey has been carried out in accordance with the work concept of “basin comprehensive research direction selection, basic geological survey zoning, and strategic selection research for breakthroughs”, since the 13th Five Year Plan period, with a focus on deep to ultra deep layers, complex mountain front structural zones, and unconventional shale oil and gas. And the investment and scientific and technological research efforts of oil and gas basic geological survey in Xinjiang have been continuously increased. One major progress has been made in the investigation of the deep geological structure of Tarim Basin, and four major discoveries and breakthroughs have been made in the investigation of oil and gas, including Neogene in Wensu Uplift, Silurian in Shajingzi Structural Belt, Jurassic in the piedmont zone of Southwest Tarim and Southeast Tarim Depression, and unconventional shale oil and gas around Bogda Mountain in Junggar Basin. Three innovative geological theories were formed, including “differential settlement of ancient uplift controls reservoir control” in Wensu area, “fault dominated, multi-stage filling, and late stage dominated” in Shajingzi structural belt, and “deep source reservoir integration, shallow structure lithology dominated, and multi mineral ring distribution” around Bogda Mountain. Besides, three key techniques have been formed, including “basin level backbone seismic large profile data splicing and processing”, “pre stack target processing and interpretation of complex mountain front seismic data”, and “wide area electromagnetic profile measurement and comprehensive interpretation”. This work has achieved practical results in supporting the reform of the oil and gas exploration and extraction system in Xinjiang, and driven enterprises to achieve efficient exploration and development. And it also has improved the theoretical understanding level of oil and gas accumulation in deep basins, mountain front zones, and unconventional shale, and promoted local economic and social development.

Keyword: Xinjiang; deep-ultra deep; mountain front complex structural zone; unconventional shale oil and gas; Wensu uplift; Shajingzi structural zone; border of Bogda Mountain; resource potential evaluation
0 引言

油气资源是重要的能源矿产和战略性资源, 关系到国家国防安全、能源安全和经济社会安全。新疆地区油气资源潜力巨大, 是我国陆上油气资源增储上产的重点地区, 也是公益性油气地质调查的主战场。新疆地处欧亚大陆腹地, 横跨古亚洲和特提斯两大世界级构造域, 共发育23个含油气盆地, 总面积 98.75万km2, 石油地质资源量达228亿t, 占全国总量的22%, 天然气地质资源量17.5万亿m3, 占全国总量的28%, 但勘探程度很低, 石油探明率仅为26%、天然气探明率仅为13.9%, 盆地内矿权空白区面积超40万km2[1, 2]。深层— 超深层、山前复杂构造带和非常规页岩油气是新疆油气勘查的三个重要领域[3, 4], 但还存在一些关键地质问题尚未解决, 因而制约了油气勘查突破。例如, 塔里木盆地深层— 超深层资源量达69.58亿t, 源储盖组合配置关系好, 油气保存条件优, 但目的层埋深大普遍超过 6 000 m, 深层地质结构和油气成藏主控因素认识还不清楚[5]; 塔里木盆地山前复杂构造带具有形成大气田的有利大地构造背景, 但构造挤压变形强烈, 原型盆地类型及有利生烃凹陷分布规律不清; 博格达山周缘等低勘探程度区常规和非常规油气资源潜力勘探开发前景认识不清[6]

“ 十三五” 以来, 中国地质调查局油气资源调查中心坚持“ 三性” , 即基础性、公益性、战略性, 突出“ 四新” , 即新区、新层系、新类型、新领域的工作定位, 按照“ 盆地综合研究选方向、基础地质调查定区带、战略选区研究求突破” 的工作思路, 以深层— 超深层、山前复杂构造带和非常规页岩油气为重点, 发挥地质调查统筹优势, 持续加大新疆地区油气基础地质调查投入和科技攻关力度, 部署开展1∶ 25万基础地质调查、物探、钻探和含油气性地层测试等工程, 在新区、新领域获得多项重大进展和突破, 并形成了一系列油气地质理论创新认识和勘查技术, 有力支撑了新疆地区油气勘查开采体制改革试点工作, 促进形成新的油气资源接续基地, 为新疆经济社会发展做出了较大贡献。

1 油气调查进展与成果
1.1 塔里木盆地深层地质结构调查获重大进展

2012年中深1井首次在6 426~6 835 m 井深寒武系盐下白云岩获得工业油气流, 证实塔里木盆地深层— 超深层领域油气资源非常丰富[7]。但深层地震资料品质普遍较差, 地层层序界面识别和解释困难, 且油气探矿权分属不同单位, 交叉分割严重, 已有的少量地震骨干大剖面形成时间早、品质差, 难以满足对盆地进行整体评价和深层油气成藏条件的研究。2013年, 中国地质调查局油气资源调查中心以深层油气勘查需求为导向, 联合中石油、中石化及相关科研院所组建联合技术攻关组, 历时7 a开展盆地骨干地震大剖面拼接处理工作, 取得重大进展, 实现盆地基础资料共享与融合, 提升了深层油气成藏理论认识水平, 推动了石油企业深层油气勘查突破。

(1)形成覆盖全盆地34条高品质骨干地震大剖面, 长度共计1.72万km, 为盆地整体研究和深层资源评价提供了扎实的资料。基于35.7万km原始地震资料品质分析与评价, 针对静校正、闭合差、频率差异等问题, 统一平台、方法、流程、参数, 经正则化攻关处理, 形成34条共计1.72万km盆地高品质骨干地震大剖面(图1)。新剖面资料地层结构、构造形态更为清楚, 地层接触关系明确, 有效提升塔里木盆地深层震旦系— 奥陶系资料成像质量(图2)。

图1 塔里木盆地二维地震骨干大剖面测线网及构造单元划分Fig.1 Surveying line network and structural unit division of 2D seismic backbone large section in Tarim Basin

图2 塔里木盆地AA′地震剖面(上)及地质结构剖面(下)Fig.2 Seismic section (up) and geological structure section (down) of OGS-14-50 line in Tarim Basin

(2)重新刻画了盆地结构, 将柯坪断隆划分为盆地一级构造单元, 提出盆地“ 五隆五坳” 的构造单元划分方案, 解决了柯坪断隆的构造归属问题。通过井震联合标定与地震骨干大剖面联合解释, 结合野外地质调查和重力资料分析发现, 柯坪断隆与巴楚隆起古生界地震反射特征及电性特点基本一致, 具有相同的基底性质, 地层序列与巴楚隆起-西南坳陷相近, 古生界构造演化与属性与塔里木盆地相似, 后期隆升特征明显, 构造单元界线清晰, 因此, 将其划分为塔里木盆地一级构造单元, 明确柯坪断隆为油气调查重点突破区, 提升了盆地整体认识。

(3)深化震旦系、寒武系两套烃源岩研究, 首次评价震旦系油气资源潜力, 深部油气资源总量大幅增加。评价深层震旦系和寒武系油气远景资源量为242亿t油当量, 首次评价震旦系远景资源量60亿t 油当量, 优选出柯坪断隆、古城台缘带、阿满过渡带和塔中隆起4个深层有利领域和柯坪、塔中、轮深、和田河、古城、吐木休克— 乔来买提、玉东、巴东8个深层有利区带, 为开展深层油气资源勘查提供了资源基础和目标方向。

(4)构建了塔里木盆地大数据平台, 解决了多类大数据整合和智能化综合应用问题。建立包含物探、钻井、地调成果、勘探成果等资料的数据库、图形库, 建立三维盆地地质模型, 集成开发了相应的计算机软件模块库, 实现了地质建模、盆地模拟、资源评价、目标优选、钻前预测的流程化、智能化。

1.2 塔里木盆地山前复杂构造带油气调查获重大突破和发现

(1)塔西北温宿凸起新近系浅层获高产工业油流。温宿凸起构造位置位于塔里木盆地可断隆东段, 总面积约4 500 km2。前人部署实施二维地震 3 200 km、钻井4口, 勘探“ 三上三下” 历经50余年未获得油气突破。通过分析认为温宿古隆起构造演化特征及其对储层和圈闭类型的控制作用不明和对油气输导体系、油气藏分布规律认识不清是制约温宿地区未获突破的主要原因。聚焦关键地质问题, 开展了1∶ 25万油气基础地质调查, 部署实施路线地质调查60 km、剖面实测2 km、二维地震目标处理300 km、圈闭描述和含油气性预测3 500 km2、样品分析测试941项次, 优选温宿凸起1号构造为成藏有利区, 部署实施2口大口径调查井。新温地1井完钻井深1 058 m, 在新近系吉迪克组岩心中见到7.72 m饱含油和富含油显示, 测井综合解释含油层21.3 m/13层, 选取吉迪克组833.5~835.0 m段油层油管抽吸试油获日产油42.74 m3(图3); 新温地2井完钻井深998 m, 测井综合解释含油层9.7 m/12层, 选取吉迪克组842.0~859.0 m和872.0~884.8 m段油层油管抽吸试油获日产油22.26方, 两口井均获高产工业油流(图4)。

图3 饱含油、富含油试油照片[8]Fig.3 Test photos of full and rich oil[8]

图4 新温地2井地层综合柱状图及测井解释油气层Fig.4 Comprehensive histogram and logging interpretation of oil and gas reservoir in Well NWD 2

此外, 在中元古界阿克苏群基岩潜山岩心中见到3.85 m油斑级别显示, 气测全烃最高达2.88%, 证实温宿基岩潜山也具有较好的油气勘查前景。新温地1井原油密度为0.913 7 g/cm3, 新温地2井原油密度为0.907 6 g/cm3, 两口井油质为常规稀油(中质油), 具有低黏、低蜡、低凝固点的特点[8, 9]。在圈闭精细刻画和油气成藏规律认识的基础上, 落实温宿凸起发育7个大规模圈闭群, 主体埋深 1 600 m 以浅, 采用容积法计算吉迪克组和基岩风化壳圈闭资源量为8.57亿t, 展现了数个亿吨级中浅层油气田群的良好勘探前景, 带动周缘新区近1.2 万km2的勘探工作并取得多个新发现。

(2)塔西北地区沙井子构造带发现志留系规模含油气区。塔里木盆地志留系分布面积达24.9万km2, 是老一辈勘探家构思大油田的重要领域。但勘探效果并不是很理想, 已发现油气藏主要分布在塔中、塔北等隆起区, 提交三级储量仅8 011.97万t。关键地质问题是沉积体系及有利储盖组合认识不清, 储层致密及油气成藏主控因素不明。通过开展基础地质调查和综合评价, 提出潮控型海湾复合沉积体系是塔西北地区志留系发育的主要沉积类型, 并明确了有利储集砂体分布规律。为查明沙井子构造带东段和西段的地层序列和含油气性, 分年度部署实施新苏地1井(2018年), 新苏参1井(2019年)和新苏地2井(2021年)。

新苏地1井位于完钻井深2 882 m, 钻揭志留系总厚度936 m, 志留系柯坪塔格组油气显示丰富, 见气测异常2层/11 m、荧光显示5层/5.14 m、油迹6层/6.49 m、沥青质砂岩8层/20.11 m[10]。综合解释气层和气水同层合计18.7 m, 在2 377~2 528 m 深度, 射开6.9 m气层和3 m气水同层测试, 采用中小型压裂改造分获日产1.68万m3、1.26万m3 工业气流, 焰高6~7 m, 获得新层系油气调查新突破, 是近10 a来盆地志留系最重要发现。新苏参1井位于新苏地1井构造-岩性圈闭的上倾方向, 完钻井深5 110 m。其中, 钻揭志留系总厚度982 m, 志留系柯坪塔格组录井见油浸5.41 m/8层、油斑2.10 m/6层、油迹29.79 m/4层、荧光3.21 m/1层、弱含气28.00 m/9层。综合解释油气层32.80 m/1层、差油层27.25 m/10层。在柯坪塔格组上段2 267.6~2 309.9 m深度开展含气性测试, 获日产气5 363 m3, 证实了志留系圈闭的有效性和含油气面积。新苏地2井位于沙井子构造带西段, 完钻井深3 133.6 m, 完钻层位为奥陶系大湾沟组。钻探发现志留系依木干他乌组区域性优质膏泥岩盖层保存完整, 厚度达507 m, 证实该区盖层封闭条件较好, 有利于油气大规模聚集成藏。在志留系塔塔埃尔塔格组和柯坪塔格组均见良好油气显示[11]。其中, 塔塔埃尔塔格组综合解释含油气层42.6 m/13层, 其中气层12.6 m/2层, 气测全烃值最高值为4.799%, 柯坪塔格组钻遇综合解释含油气层40.7 m/11层, 其中气层16.5 m/3层, 气测总烃最高达6.068%, 与东部新苏地1井、新苏参1井相比, 气测显示更为活跃, 钻遇含气砂岩层系多、物性好, 试油有望获得较高产量。3口井钻探证实塔西北地区沙井子构造带发育志留系规模含油气区(图5)。同时, 通过井震标定和地震资料连片解释, 在塔西北共发现志留系圈闭74个, 总面积8 249.2 km2, 评价天然气圈闭资源量约1万亿m3, 志留系有望成为“ 十四五” 油气勘查的重要接替领域。

图5 塔西北沙井子构造带志留系油藏剖面示意图Fig.5 Schematic diagram of Silurian oil reservoir profile in Shajingzi structural belt of Northwestern Tarim Basin

(3)塔西南和塔东南坳陷山前带侏罗系获重要发现。侏罗系是塔里木盆地重要的烃源岩层位之一, 但分布较为局限, 主要沿盆地周缘山前带呈条带状分布, 除库车坳陷外, 塔西南和塔东坳陷山前带侏罗系研究程度较低, 资源潜力不清。为获取山前带侏罗系生储盖评价参数, 评价油气资源潜力, 公益性油气调查分别在塔西南坳陷山前带英吉沙地区、托云地区及塔东南坳陷阿尔金山前带部署实施小口径地质取心井3口, 分别为英地1井, 且地1井和云地1井。

英地1井钻获侏罗系杨叶组厚层优质烃源岩和含油气层, 为该地区首次油气调查新发现。该井位于塔西南坳陷山前带英吉沙地区, 目的层位为侏罗系杨叶组, 完钻井深1 503.74 m, 取心长度1 476.74 m, 岩心收获率97.60%。钻揭侏罗系杨叶组暗色泥岩厚度910 m, 岩性为灰色黑色页岩与灰色泥岩互层, 样品分析测试有机碳(total organic carbon, TOC)含量集中在1.0%~2.0%, 生烃潜量2.0~6.0 mg/g, 岩氯仿氯青“ A” 含量0.1%~0.2%, 有机质类型以II2型为主, 镜质体反射率(Ro)平均值为1.50%, Tmax值分布在 457~474 ℃, 处于高成熟热演化阶段, 综合评价为好烃源岩[12]。全井共发现气测异常共21层, 累计厚度267.00 m, 1 473.00~1 503.00 m 井段气测全烃达1.94%~5.88%(图6)。1 041.24~1 084.74 m 井段荧光显示较连续, 轻质油饱和度较高, 沿岩心裂缝流出。该井钻探查明了塔西南坳陷山前带英吉沙地区侏罗系烃源岩特征, 获取了丰富的油气显示, 证实塔西南坳陷山前带英吉沙地区侏罗系具有较大勘探潜力。

图6 塔西南坳陷英吉沙地区英地1井综合柱状图Fig.6 Comprehensive histogram of Well YD 1 in Yingjisha area of Southwestern Tarim Depression

云地1井首次在托云地区钻获侏罗系杨叶组烃源岩, 证实塔西南山前带托云地区侏罗系具有一定油气资源潜力。该井位于新疆乌恰县北部托云乡, 构造位置属于塔西南坳陷山前带康苏断陷, 目的层位为侏罗系杨叶组, 完钻井深1 501.9 m, 取心长度1 474.30 m, 岩心收获率98.16%, 钻揭侏罗系中统杨叶组厚度1 472.1 m, 岩性主要为灰黑色含碳泥岩、灰黑色粉砂质泥岩、黑色碳质泥岩, 气测录井异常值共解释74.00 m/9层, 钻孔从262~723.7 m 局部层段荧光干、湿均有显示, 并伴有密集气泡产生。该井钻探扩展了塔西南坳陷山前带侏罗系有效勘查范围。

且地1井在塔东南坳陷阿尔金山前带钻揭侏罗系杨叶组煤系烃源岩, 证实侏罗系杨叶组为一套处于生油窗早期、已经有液态烃生成和排出作用发生的富有机质烃源岩。该井位于巴音郭楞自治州且末县瓦石峡镇江尕勒萨依村, 构造位置位于塔东南坳陷阿尔金山前断裂带, 目的层位侏罗系杨叶组和康苏组。该井完钻井深1 500.23 m, 完钻层位侏罗系康苏组, 取心长度1 466.8 m, 取心收获率97.79%。钻揭中侏罗统杨叶组厚度522.21 m, 下侏罗统康苏组厚度800.23 m。烃源岩主要集中在杨叶组440~560 m深度, 岩性以灰黑色-黑色泥岩为主[13]。气测异常明显, 全烃最高42.3%。通过显微镜观察, 发现杨叶组岩心无结构镜质体裂缝中有油珠产出, 显微组分的裂缝和残余生物孔腔偶见渗出沥青体发育, 说明塔东南山前带侏罗系杨叶组煤系地层是一套处于生油窗早期、已有液态烃生成和排出作用发生的富有机质烃源岩, 具有一定勘探潜力(图7)。

图7 且地1井侏罗系杨叶组煤组分裂缝中的液态烃及沥青体镜下照片Fig.7 Microscopic photos of liquid hydrocarbons and asphalt bodies fractures in the coal component fractures of Yangye Formation in Well QD1

1.3 准噶尔盆地博格达山前周缘非常规页岩油气调查获重大突破

二叠系芦草沟组生烃量占准噶尔盆地6套烃源岩层系生烃总量的60%以上, 是准噶尔盆地主力烃源岩层系。博格达山周缘二叠系芦草沟组广泛发育, 具有常规和非常规油气资源勘探潜力[14, 15, 16]。但前期地表调查发现, 受控于博格达山强烈隆升的影响, 该区构造复杂, 二叠系芦草沟组原型盆地类型和湖盆沉积中心认识不清, 露头样品分析测试显示烃源岩成熟度较低, 制约了该区油气突破与资源潜力评价[17]。聚焦上述问题, 2013— 2021年, 油气资源调查中心组织实施了“ 新疆塔里木、准噶尔外围油气战略选区调查” 及“ 新疆西部地区油气地质调查” 和“ 塔里木、准噶尔、柴达木油气战略选区调查” 3个二级项目, 分阶段部署实施油气基础地质调查工作量, 包括路线地质调查1 098 km, 1∶ 2 000剖面测量100 km, 1∶ 500剖面测量16 km, 航空高光谱调查2 500 km2、二维地震采集270 km及钻井5口, 均见良好油气显示。其中, 新吉参1井和新永地1井地层测试获工业气流, 取得博格达山周缘油气调查重大突破(图8)。

图8 准噶尔盆地博格达山周缘构造位置Fig.8 Structural location map around Bogda Mountain in Junggar Basin

新吉参1井首次在博格达山前带二叠系芦草沟组、三叠系克拉玛依组2个层位获工业气流。该井位于博格达山北缘东段泉子街向斜带, 完钻井深4 950 m, 完钻层位二叠系芦草沟组。该井油气显示非常活跃, 主要集中二叠系芦草沟组、梧桐沟组、三叠系克拉玛依组及黄山街组, 取心见油迹、荧光等不同级别显示共计34层/26.65 m, 气测异常共计79层/211 m, 综合解释含油气层共计16层/90.9 m[18]。在二叠系芦草沟组4 153.5~4 229 m选取18 m/6段进行试油, 10 mm油嘴测气, 实测瞬时最大气产量3.63× 104 m3, 火焰高7~8 m, 经12 h 生产, 折算日产气量1.8× 104 m3, 累计产气量12.2× 104 m3, 日产轻质油0.41 t, 累产油13.54 t, 原油密度0.809 6 g/cm3, 碳同位素分析天然气主要来自二叠系芦草沟组, 为自生自储天然气气藏。选取三叠系克拉玛依组1 385.5~1 392 m井段测气求产, 获瞬时气产量2.15× 104 m3/d, 经5 mm油嘴, 12 h生产, 平均折算气产量1.07× 104 m3/d, 火焰高度5~6 m(图9)。同时, 部署在博格达山西缘新永地1在二叠系芦草沟组共钻遇油气显示累计46层/189.00 m, 测试获日产气量1.8× 104 m3

图9 新吉参1井芦草沟组点火(左)、克拉玛依组点火(右)照片Fig.9 Photos of ignition in Lucaogou Formation (left) and Karamay Formation (right) of Well XJC 1

通过成因法分析, 系统评价二叠系芦草沟组地质资源量油当量14.76亿t, 其中天然气1万亿m3, 占总资源量61%, 石油5.75万t, 占总资源量39%。共识别出圈闭群16个, 包括Ⅰ 类圈闭群5个, Ⅱ 类圈闭群7个, Ⅲ 类圈闭群4个, Ⅰ 类和Ⅱ 类圈闭资源量达6.67亿t油当量。首次实现了博格达山前带二叠系和三叠系2个层位油气调查重大突破, 尤其钻探揭示了山前带深层芦草沟组发育厚度超400 m高成熟度烃源岩, 证实了准噶尔盆地及其周围中小盆地二叠系潜力巨大, 进一步拓展了新疆地区天然气勘探开发前景, 开拓意义重大。

2 地质理论与勘查技术创新
2.1 提出了新疆地区油气成藏地质创新理论认识

(1)创新提出“ 温宿古隆起差异沉降控储控藏” 理论认识, 对类似地区油气勘查开发具有重要的实践和指导意义。指出温宿凸起喜山中期稳定的构造沉降形成了低幅宽缓的古地貌, 主要发育大面积分布的浅水三角洲和滩坝沉积相, 两种沉积体系形成的砂体具有横向错层尖灭、纵向相互叠置的时空分布规律[19, 20]。受温宿古隆起喜山后期掀斜作用的影响, 广泛分布的三角洲和滩坝砂体形成大量的岩性(构造-岩性)和地层类圈闭。拜城凹陷三叠系黄山街组和侏罗系恰克马克组主力烃源岩生排烃时间为距今12~5 Ma, 排烃期与温宿凸起圈闭形成时间匹配关系较好, 新近系广泛分布的三角洲和滩坝高孔渗砂体与基岩风化壳形成了油气横向运移的通道, 晚期发育小规模走滑断裂形成了纵向油气运移通道, 共同在空间上组成高效油气输导体系, 沟通了北部拜城凹陷烃源岩灶, 油气经过高效输导体系运移至温宿地区大规模聚集成藏(图10)。

图10 塔里木盆地温宿凸起油气成藏模式[8]Fig.10 Hydrocarbon accumulation model of Wensu uplift in Tarim Basin[8]

(2)创新提出塔里木盆地志留系发育潮控型海湾复合沉积体系, 建立了阿瓦提凹陷— 沙井子构造带“ 断裂主控、多期充注、晚期为主” 的油气成藏模式。塔里木盆地志留系发育于由古塔南隆起和古塔北隆起控制的向西开口的海湾古地理背景, 形成了潮控型海湾沉积体系复合沉积体系, 包括潮控三角洲、滨岸和潮控海湾相3种沉积相类型, 通过单井相分析, 可以进一步识别出8种亚相和15种微相, 不是前人认为的单一的砂质滨岸沉积。建立了“ 断裂主控、多期充注、晚期为主” 油气成藏模式, 厘定了成藏主控因素。油源分析认为沙井子构造带志留系油气主要来自沙井子构造带下盘深部寒武系烃源岩。沙井子断裂带规模大, 活动时间长, 可控制形成一系列圈闭[8, 21, 22, 23], 沙井子下盘寒武系烃源岩生成的油气沿断裂纵向输导, 横向调节, 最终形成纵向多层叠置, 横向连片的油气藏。同时, 沙井子构造带曾多次成藏并遭受破坏, 至喜马拉雅期定型后形成的天然气藏破坏较小, 表现为“ 构造主控、晚期成藏” 的成藏特征。

(3)提出博格达山周缘油气分布具有“ 深部源储一体、浅部构造-岩性为主、多矿种环带分布” 的规律, 具备常规与非常规油气资源勘查的潜力。通过二维地震资料解释, 结合野外剖面测量、电法剖面解译, 明确了研究区主要发育叠瓦状冲断构造、断层传播褶皱、滑脱褶皱等10种构造变形样式。中二叠世芦草沟组沉积期, 博格达山及周缘为南断北超的统一湖盆[24], 湖盆沉积中心大约位于现今博格达山北缘阜康断裂带位置, 该区也是芦草沟组优质烃源岩的主要分布区。晚二叠世泉子街组、梧桐沟组及三叠系克拉玛依组是储层形成期。建立了博格达周缘“ 断裂主控、深部源储一体、浅部构造-岩性为主、多矿种环带分布” 成藏模式, 明确了纵向上随深度不同油气资源类型呈有序变化, 从深层— 中层— 浅层— 地表, 资源类型分别为气藏、油藏、气藏、油页岩; 呈现出油气藏多层系、多类型、有序分布的规律(图11)。

图11 准噶尔盆地博格达山前带新吉参1井油气成藏模式Fig.11 Oil and gas accumulation model of Well XJC 1 in Bogda piedmont of Junggar Basin

2.2 形成了适用于盆地深层和构造复杂区油气勘查技术

(1)形成了盆地级骨干地震大剖面资料拼接处理技术。针对原始地震资料存在静校正、干扰波、闭合差、频率差异等问题, 攻关形成以“ 静校正、频率、振幅、相位、波形” 5个一致性为导向, 以拟三维连片层析静校正等为核心的正则化地震拼接处理技术系列, 实现了盆地级二维地震拼接处理的工业化应用, 显著提高复杂高陡构造和深部目的层成像质量, 有效促进油气地质调查技术方法进步, 对我国中部、东部大型盆地开展类似工作具有示范和指导作用。

(2)形成了复杂山前带地震资料叠前目标处理解释技术。形成了以拟三维层析反演、多域联合去噪和叠前时间偏移成像为核心的一体化地震资料处理技术。有效解决了山前带地表高程起伏大、浅层低降速带厚度大、构造复杂等造成的静校正不准、信噪比低、资料成像精度差的技术难题。运用三维射线追踪求取地层速度, 建立三维空间各向异性速度场, 提高山前带速度建模的准确性, 精确优选有利钻探目标, 提高钻井的成功率。

(3)形成了复杂山前带广域电磁剖面测量和综合解释技术。针对山前带地表地质条件差, 复杂山前带构造复杂、埋深大、处理解释难的问题, 开展广域电磁剖面采集方法和参数测试, 形成盐碱地、戈壁滩和山地区不同地表的激发和接收参数体系。通过深挖发射坑、深埋接收电极, 加大接收极距, 延长采集时间的方式提高盐碱地信号发射和接收强度。通过深埋极板、保持发射坑湿度、增加发射坑数量和铺设盐碱土或石墨降阻剂改变接地土壤环境, 提高戈壁滩资料品质。利用最优化分层技术, 结合重、磁、电、震资料开展精细解释, 准确识别电性界面, 有效提高解释精度。

3 成果转化与有效服务

(1)支撑新疆油气勘查开采体制改革取得实效。依托“ 四新” 领域油气调查成果, 系统开展盆地整体解剖、区块重新评价与对比, 优选和储备了一批有利区块, 助推形成油气勘查开采市场主体多元化格局。截至2022年底, 累计支撑自然资源部完成9轮共43个区块出让, 总面积40 065.9 km2。区块数量多、分布广, 企业参与度高, 提振了油气勘查开采企业投资信心, 激发了市场活力, 新疆油气勘查开采市场主体多元化格局基本形成, 支撑新疆油气勘查开采体制改革取得实效, 推动了地方经济发展。

(2)助力中标企业实现高效勘探开发, 带动油田企业新区勘探突破。积极开展成果转化服务, 助推企业实现高效勘探开发。其中, 支撑中曼油气公司温宿区块仅用三年时间快速完成“ 探转采” 并实现盈利, 成为油气勘查开采体制改革以来首个取得采矿许可证的民营企业, 2022年温宿区块全年完成原油产量43.4万t, 基本建成一个优质高效油田。支撑京能、申能公司在柯坪北和柯坪南区块发现多个含气构造带, 有望形成温宿— 柯坪油气资源接续基地。

4 下一步工作建议

新疆油气基础地质调查取得多项重大进展和成果, 对新疆地区油气资源高效勘探开发利用发挥了重要作用。但随着油气资源勘探开发工作的不断深入, 剩余油气资源品质不断呈现出下降趋势, 给油气勘查带来了诸多挑战。比如塔东、伊犁等油气新区投入不足导致勘查程度整体较低; 北疆石炭系油气成藏规律及及改造作用等关键地质问题亟需联合攻关; 油气区块需求问题突出, 企业维护现有探矿权压力较大, 市场对区块需求强烈等。针对以上问题, 结合工作经验, 提出了下步工作建议。

4.1 加大塔里木盆地柯坪— 阿瓦提、塔东、塔西南等新区调查力度, 培育2~3个规模战略接续区

目前油气勘探开发投入仍然聚焦在盆地内认识程度高的地区, 对柯坪— 阿瓦提、塔东和塔西南地区等资源潜力大, 勘探程度区的地区明显投入不足, 认识程度还不高。建议加大对柯坪— 阿瓦提、塔东、塔西南等风险高、投入不足的“ 四新” 领域油气基础地质调查投入和科技攻关力度, 发挥公益性油气资源调查的先导作用, 深化盆缘带构造演化与油气资源赋存规律研究, 提升低勘探程度区油气成藏理论认识水平, 力争率先取得发现和突破, 培育2~3个规模战略接续区, 落实资源潜力, 增强石油企业勘探开发的信心, 为商业性勘查开发提供基础资料和战略方向。

4.2 加强北疆石炭系等重点领域关键地质问题攻关, 提升油气成藏规律认识水平

北疆石炭系发育与火山活动相关的烃源岩, 能够形成独立的含油气系统, 资源潜力大, 已在准噶尔和三塘湖盆地石炭系中发现了规模原生油气藏。但石炭系岩相古地理与烃源岩、火山岩储层展布、成藏规律与资源潜力等关键地质问题认识还未查清。建议从野外露头、钻井资料入手, 制订岩性识别、地层划分和对比标准, 预测石炭系有利相带分布; 通过对已发现油气藏解剖, 揭示油气成藏主控因素, 综合评价划分有利区带, 提出有利区优选和井位部署建议, 实现勘探突破和油气发现。

4.3 加强深层煤系气、页岩油气等非常规油气资源调查和资源潜力评价

新疆页岩油气、深层煤系气等非常规油气资源潜力大, 已建成准噶尔盆地吉木萨尔百万吨级页岩油产区。但是新疆其他地区页岩油气总体勘探程度比较低, 对富有机质页岩微孔隙、微裂缝形成机理等地质关键问题认识还不清楚, 对深层煤系气资源潜力和最佳开采方式探索还不深入。建议开展吐哈、三塘湖等地区页岩油气, 塔北、准南等地区深层煤系气资源调查评价, 解决制约增储上产关键地质问题, 系统评价新疆地区非常规油气资源潜力。

4.4 加快油气退出区块二次资料开发评价力度, 高效支撑自然资源管理改革工作

矿权是石油企业可持续发展的基础, 积极获取新矿权成为石油企业的当务之急。随着油气勘查开采体制改革的不断深化, 越来越多的企业进入油气勘探上游领域, 竞争愈加激烈。公益性油气资源调查要不断提质增效, 除了加大新区工作投入力度, 还要加快对退出区块系统评价力度, 不断优化区块评价方法, 快速优选一批有效油气招标区块, 高效支撑自然资源管理改革和油气探矿权出让工作。

4.5 继续做好对中标企业技术支撑, 尽快实现资源量向储量和产量的转化

随着油气体制改革的不断推进, 越来越多非传统油气企业参与到油气勘探开发的商业活动中, 但这些企业往往缺乏油气勘探经验, 新组建团队技术能力短时间内提高难度很大, 需要公益性调查全过程支撑服务中标企业后续勘探开发, 尤其加强在勘查方案编制、重点探井论证、压裂试油选层和钻后综合评价等方面的支撑力度, 助推实现高效勘查开采, 带动油田企业新区勘探发现与突破。

致谢: 本文是项目组成员共同努力取得的集体成果, 对项目所有参与者表示感谢!邱海峻研究员、张君峰正高级工程师给予关键技术指导; 程明华、段书府、虎北辰、周继兵、吴超、田晨曦等专家在目标优选与野外工作中给予了大力支持; 康玉柱院士、乔德武研究员、陈永武教授等在项目工作中提出了宝贵意见。在此, 一并谨致谢忱。

(责任编辑: 常艳)

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