慧眼識“油”：牽出渤海走滑斷裂深部的油氣“巨龍”

近日，國家能源局發(fā)布2023年全國油氣勘探開發(fā)十大標(biāo)志性成果，其中渤海伸展-走滑復(fù)合斷裂帶深部發(fā)現(xiàn)的全球最大的變質(zhì)巖油田—渤中26-6油田入選，這是該油田第二次入選全國油氣勘探開發(fā)十大標(biāo)志性成果。渤海深部斷裂帶的這一重大突破進(jìn)一步印證了伸展-走滑復(fù)合斷裂帶深部油氣勘探理論技術(shù)的科學(xué)性、指導(dǎo)性和引領(lǐng)性。

“勘探禁區(qū)”路在何方

我國第一大原油生產(chǎn)基地——渤海油田所在的渤海灣盆地，是個(gè)“富油盆地”，近年重大油氣發(fā)現(xiàn)屢有斬獲。但“富油盆地”也有吝嗇的時(shí)候。20世紀(jì)70年代末以來，國外多家知名石油公司在斷裂帶歷經(jīng)多年多輪勘探，鉆探了80余口深層井，均無功而返。這里因此一度被認(rèn)為是勘探禁區(qū)，“渤海灣的斷裂帶深部是否有大型油氣藏”一度成謎。

斷裂帶深部何以久攻不下？

斷裂是巖層破裂的“傷痕”，盤錯(cuò)交織的多期斷裂讓渤海的構(gòu)造破碎的如同一張“蜘蛛網(wǎng)”。其中郯廬斷裂帶是一條巨型斷裂，在我國境內(nèi)延伸達(dá)2400多公里，至今仍為世界上最活躍的斷裂帶之一。在漫長的地質(zhì)歷史時(shí)期中，若干像郯廬斷裂帶這樣的多期、多組斷裂，像剁菜一樣，把渤海灣盆地切割得支離破碎。

按照傳統(tǒng)的構(gòu)造解釋模式，幾乎不可能有完整的大型圈閉存在。沒有像樣的圈閉，怎么能找到油氣？

在斷裂帶深部，巖層往往表現(xiàn)出更低的孔隙度和滲透率，絕大多數(shù)深層的儲層變得異常堅(jiān)硬和致密，使得油氣根本無法進(jìn)入。此外，渤海灣盆地是個(gè)高熱的盆地，在高溫烘烤下，即使處在相同深度，儲層會變得更加致密，在渤海以前的勘探中，3500米以下幾乎沒有好的儲集層發(fā)育了，要再往更深的地方找大油氣田，如何找到具備儲存規(guī)模油氣條件的儲集體是一個(gè)極大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)石油地質(zhì)理論認(rèn)為，深層大型油氣田一般都形成在構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)，持續(xù)強(qiáng)活動的構(gòu)造區(qū)深部油氣藏往往都被后期構(gòu)造活動破壞，深部油氣藏被破壞后會向淺部逸散，在淺部聚集成藏?！俺掷m(xù)強(qiáng)活動斷裂帶深部油氣如何保存下來”是橫亙在科研工作者面前最大的難題。

事實(shí)上，此前也的確在斷裂帶的淺層“花狀”構(gòu)造發(fā)現(xiàn)了蓬萊19-3等多個(gè)億噸級油氣田，證實(shí)油氣通過深部斷裂逸散至淺層成藏。

認(rèn)識一小步，勘探一大步

在地殼漫長的板塊與造山運(yùn)動中，渤海經(jīng)歷了從陸地到湖泊，再到內(nèi)海的滄桑演變，同時(shí)，巨型郯廬斷裂帶從南到北橫切渤海，造成了地質(zhì)構(gòu)造破碎、斷裂發(fā)育、油藏復(fù)雜的特點(diǎn)。石油科技工作者一直在自問，難道在渤海浩瀚海面之下的斷裂帶深部，真的就沒有大規(guī)模的油氣田了么？

十多年前，渤海油田勘探團(tuán)隊(duì)?wèi)阎拔覟樽鎳I(xiàn)石油”的壯志豪情，再次把灼灼的目光投向斷裂帶深處，并逐漸找到了打開深部斷裂帶資源寶庫的金鑰匙。那么，到底是什么原因，讓這個(gè)深部碎盤子近年來變成了一只“金盤子”，讓往日令人生畏的勘探“老大難”，日趨成為中國海油建設(shè)“海上大慶油田”的主戰(zhàn)場？

伸展-走滑復(fù)合斷裂帶深部油氣勘探理論，無疑是開啟眾多地下寶藏的一個(gè)關(guān)鍵理論，更是打開深部斷裂帶資源寶庫的金鑰匙。

早自2012年，現(xiàn)任中國海洋石油公司勘探副總師徐長貴就開始帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)不斷對深埋于海底的山體進(jìn)行摸排。在全世界范圍內(nèi)幾乎都還受困于“潛山高部見水，水下無法找油”的時(shí)候，他們從地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析入手，通過人工激發(fā)地震，對渤海灣盆地的潛山進(jìn)行了細(xì)致、全面的“掃描”，并驚喜地發(fā)現(xiàn)，深埋的潛山并非如傳統(tǒng)認(rèn)識的那樣貫通的，而很有可能被斷裂尤其是具有走滑性質(zhì)的斷裂切割后，將斷層的兩盤分隔為獨(dú)立的成藏單元。

“這就好比一張桌子，你給它劈成幾段，然后錯(cuò)位放置，但桌子里面的許多抽屜依然是獨(dú)立的，具備存儲條件?！毙扉L貴的解釋簡單明了。

鉆井取回來的巖芯成為科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步明確地下潛山儲層和儲油儲氣的依據(jù)。渤海石油研究院科研人員對渤海油田不同時(shí)期、不同深度的大量巖芯樣本進(jìn)行了詳細(xì)的判研和理化分析，這些在外人看來數(shù)量繁多、冰冷、沉重的巖芯，在他的眼中卻是渤海油田最寶貴的財(cái)富，是解開渤海深處油氣寶藏的密碼。

通過精細(xì)的構(gòu)造分析和大量的模擬實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)篩選出那些具有特殊的強(qiáng)封隔性的斷裂，認(rèn)為這些具有“扭”性的斷層相當(dāng)于給一個(gè)整體的容器加了隔斷，可將傳統(tǒng)認(rèn)為完整的潛山含油氣系統(tǒng)分隔為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的“單間”，并通過獨(dú)特的地震資料處理技術(shù)和高精度的“螞蟻體”技術(shù)，讓曾經(jīng)模糊不清的微小斷裂變得清晰可見。同時(shí)，渤海油田首次構(gòu)建了碎屑巖成巖過程中完整的成縫序列，闡明了斷裂帶多期裂縫形成的機(jī)制，揭示了碎屑巖裂縫帶主要發(fā)育在距離深大走滑斷裂3000米之內(nèi)，儲層平均滲透率增加了10~200倍。這一理論創(chuàng)新提出復(fù)合斷裂帶具有多種來源流體由深至淺互補(bǔ)式分布的特征，完善了渤海深部碎屑巖儲層的形成機(jī)制。渤海碎屑巖的勘探商業(yè)門檻向深拓展了1000米，深部優(yōu)質(zhì)儲層預(yù)測率由35%提高至76%。

斷裂看清楚了，斷裂帶深部構(gòu)造圈閉呼之欲出?！吧畈咳绾涡纬捎蜌獾膬瘜印奔啊坝蜌馊绾伪４嫦聛怼钡入y題迎刃而解。

從“顆粒無收”，到石油滾滾

要想在深部實(shí)現(xiàn)油氣勘探突破，除了必須破解強(qiáng)伸展-走滑斷裂帶如何“規(guī)模成圈、有效成儲、難以保存”等一系列重大理論難題，也要解決諸多重大技術(shù)挑戰(zhàn)。

面對這些世界級難題，渤海油田勘探人員沒有退縮，他們決心扛起責(zé)任與擔(dān)當(dāng)，用智慧與勇氣，積極探索新理論新技術(shù)，完成對這張“超出教科書范圍”的試卷的作答，試圖用技術(shù)的“慧眼”識別出一個(gè)個(gè)深部的富含油“抽屜”。

▲伸展-走滑復(fù)合斷裂帶深部油氣差異富集模式圖

歷經(jīng)10年勘探實(shí)踐，渤海油田發(fā)展了“韌脆性共存、增釋壓對偶”分層差異控圈機(jī)制、高熱流盆地“多源流體溶蝕、多期裂縫增滲”的深部優(yōu)質(zhì)儲層發(fā)育機(jī)制、持續(xù)活動斷裂帶深部油氣強(qiáng)封閉機(jī)制等地質(zhì)理論、成藏理論，推動地質(zhì)認(rèn)識持續(xù)深化，引領(lǐng)油氣勘探不斷向深部拓展，解放了一批走滑斷裂帶油氣藏。

同時(shí)，三維地震、鉆井等地球物理技術(shù)的突破成為深部勘探飛躍的最堅(jiān)實(shí)保障。針對渤海深部走滑斷裂帶地震信號弱、照明不均的難題，渤海油田研發(fā)海上超低頻全方位地震采集技術(shù)，自主研制海洋超低頻地震采集設(shè)備，成為全球擁有該技術(shù)的三家石油科技公司之一。同時(shí)，渤海油田還自主研發(fā)了首支204℃高溫高精度多探頭脈沖中子測井儀，破解了超高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片“卡脖子”難題，首次提出全能域中子反應(yīng)流體飽和度評價(jià)方法，填補(bǔ)了國內(nèi)外雙孔介質(zhì)流體測井評價(jià)技術(shù)的空白。

伸展-走滑復(fù)合斷裂帶深部油氣勘探理論技術(shù)，最終指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了渤中26-6全球最大的變質(zhì)巖油田和蓬萊9-1全國最大的花崗巖油田等多個(gè)億噸級油田群，新增地質(zhì)儲量超12億噸，實(shí)現(xiàn)了渤海深部原油勘探重大戰(zhàn)略突破，支撐渤海油田躍升為全國第一大原油生產(chǎn)基地。其中，“渤中26-6”大油田勘探實(shí)踐所形成的“增壓成隆-釋壓成谷”兩種對稱分布的差異控圈機(jī)制認(rèn)識，突破了傳統(tǒng)伸展-走滑斷裂深部圈閉形成機(jī)制認(rèn)識盲區(qū)，豐富了石油構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論，指導(dǎo)了渤海深部構(gòu)造解釋，新增有效勘探面積超8500平方千米，推動了渤?？碧街鲬?zhàn)場由淺部拓展至深部、顯性潛山拓展至隱性潛山。

2023年，渤海油田全年累產(chǎn)油氣當(dāng)量超3680萬噸，其中原油增量近230萬噸，首次達(dá)到全國原油總增量的50%以上，并在近4年內(nèi)平均增量占到全國石油增產(chǎn)量的40%左右，“渤海伸展-走滑復(fù)合斷裂帶深部油氣勘探理論技術(shù)”功不可沒。

這一理論技術(shù)不僅破解了持續(xù)強(qiáng)活動斷裂帶深部油氣難以規(guī)模聚集的傳統(tǒng)難題，改變了渤海油田以淺層為單一增產(chǎn)點(diǎn)的局面，為我國海洋石油持續(xù)增產(chǎn)打造了新的增長極，也豐富和發(fā)展了陸相盆地碎屑巖儲層地質(zhì)學(xué)、復(fù)雜斷陷盆地深部油氣成藏理論，多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先，為我國石油工業(yè)勘探開發(fā)向深部復(fù)雜領(lǐng)域發(fā)展，提供了堅(jiān)實(shí)的理論和技術(shù)儲備。

著名構(gòu)造學(xué)和地球動力學(xué)專家、瑞典烏普薩拉大學(xué)教授海明.科伊更是認(rèn)為，伸展-走滑斷裂特征及其對成藏的控制作用研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和工業(yè)價(jià)值，其成果可推廣應(yīng)用于全球范圍內(nèi)類似盆地的研究。

伴隨“七年行動計(jì)劃”的深入推進(jìn)，渤海油田上產(chǎn)4000萬噸已進(jìn)入攻堅(jiān)決勝階段。面對新形勢和新任務(wù)，渤海油田正以“追求高質(zhì)量”為工作標(biāo)準(zhǔn)，以“能源報(bào)國”為企業(yè)責(zé)任，以“永遠(yuǎn)奮斗”為時(shí)代戰(zhàn)歌，在新長征路上破浪前行。

▲科研工作者正在觀察壁心