中國深層油氣勘探開發進展與發展方向

“

中國石油天然氣集團公司管理人員違紀違規行為處分規定

”

，

”

中國石油HSE管理工具標準ppt

”，

閱讀原文

”檢視。

重磅！中國石油遼河油田人事調整

中國深層油氣勘探開發進展與發展方向

李 陽

1

薛兆傑

1

程 喆

2

蔣海軍

3

王濡嶽

2

1中國石油化工股份有限公司；2 中國石化石油勘探開發研究院；3 中國石化石油工程技術研究院

摘要

關鍵詞:

深層石油；深層天然氣；勘探開發；工程技術；資源潛力；發展方向

0引言

國際上通常將埋深大於等於4500m的地層定為深層，2005年全國礦產儲量委員會頒佈的《石油天然氣儲量計算規範》將埋深3500~4500m的地層作為深層，大於4500m的地層作為超深層。在中國油氣勘探開發實踐中，根據中國東西部地溫場與油氣成藏特點又做了進一步劃分，將埋深3500~4500m和4500~6000m的地層分別定義為東部和西部地區的深層領域，將埋深大於等於4500m和大於等於6000m的地層分別定義為東部和西部地區的超深層領域。中國鑽井工程行業也將垂深4500m和6000m分別劃為深層和超深層的界線。對於頁岩氣，深層與超深層領域分別定義為埋深3500~4500m和4500~6000m的地層。

全球新發現油氣田不斷向深層、深水發展，越發複雜的地質條件與不斷增大的開發難度是目前面臨的重要挑戰和亟待解決的現實問題。本文在對全球深層油氣勘探開發形勢和中國深層油氣勘探開發進展進行系統總結的基礎上，深入分析了中國深層油氣發展潛力與主要研究方向。隨著深層油氣勘探開發理論和技術不斷進步，深層油氣必將成為加大中國油氣勘探開發力度的現實領域。

1

深層油氣勘探開發概況

1.1 全球深層油氣發展概況

隨著勘探開發理論的發展和探測技術的進步，向更深、更古老層系尋找油氣資源已經成為油氣公司的重要目標。近年來，主要取得了以下成果：（1）全球深層油氣勘探開發取得重要進展，深層油氣資源成為近10年探明儲量的增長主體。目前已發現的最深油氣田為墨西哥灣深水盆地Tiber油田，水深為1259m，儲層埋深大於10000m，儲層最高溫度為126。7℃，地層壓力為137。9MPa。近10年來，深層油氣在新增探明儲量中佔據主體地位，小於4000m、4000~6000m和大於6000m的層系原油探明儲量分別佔新增探明儲量的33%、54% 和13%；小於4000m、4000~6000m和大於6000m的層系天然氣探明儲量分別佔新增探明儲量的39%、40% 和21%（圖1）。（2）深層油氣的不斷髮現與理論認識的不斷深入表明，古老層系仍具備有效的成藏組合與可觀的資源潛力。截至2016年底，全球前寒武系-下寒武統原生油氣田共計176個，總儲量和總剩餘儲量分別為300。95×

10 8

bbl（油當量）和296。70×

10 8

bbl（油當量）。（3）鑽探技術的提高不斷突破深度極限。截至2018年底，世界範圍內已發現了68個深度超過8000m 的油氣藏，其中26口井深度超過9000m，最大探測深度達12869m。

圖1 全球2008-2018 年石油、天然氣新增探明儲量深度分佈

1.2 中國深層油氣勘探開發歷程與地質-工程特徵

1.2.1 深層油氣勘探開發歷程

經過多年勘探開發實踐，中國深層、超深層油氣勘探開發取得了重要進展，為中國石油工業的發展拓寬了領域。從發展歷程看，中國深層油氣勘探始於20世紀60年代，大致經歷了3大發展階段（圖2）：（1）初步探索階段：1966-1980年，受油氣地質理論與工程技術限制，沒有獲得實質性突破；（2）突破發現階段：20 世紀80-90年代，以塔里木盆地海相突破為標誌，先後在塔里木、四川等盆地實現多層系、多型別突破發現，拉開了深層油氣勘探開發的序幕；（3）規模發展階段：20世紀90年代末至今，以塔河等海相油田、庫車山前克拉2氣田的開發為標誌，深層油氣勘探開發進入了規模增儲上產階段。

圖2 中國深層油氣勘探開發發展階段

1.2.2 發現併成功開發了多個大油氣田

近年來，深層已成為中國油氣勘探開發規模增儲上產的重要領域，先後在塔里木盆地、四川盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地等地區取得一系列重大發現。據2018年全國油氣礦產儲量通報資料統計，截至2018年底，中國已發現深層油田20餘個，累計探明石油地質儲量超過40×

10 8

t，累計產量超過5。7×

10 8

t；已發現深層氣田10餘個，累計探明天然氣地質儲量近5×

10 12 m 3

，累計產量超過4300×

10 8 m 3

。

1.2.2.1 塔里木盆地

1984年沙參2井實現古生界海相油氣首次重大突破，迎來了塔里木盆地油氣勘探會戰的高潮。目前，中國石化已發現了塔河、順北、躍進和順南深層油氣田。1997年，沙46井、沙47井、沙48井獲得重大突破，標誌著中國第一個古生界海相億噸級大油田——塔河油田的發現；1997-2001年，塔河油田主體區基本探明；2002年至今，塔河油田進入立體勘探階段，先後在外圍、塔河南鹽下取得突破，並實現整體探明。截至2018年底，塔河油田探明石油地質儲量13。5×

10 8

t，建成產能700×

10 4

t/a，累計產油9418×

10

4t。2015年，順北1-1H井測試喜獲高產油氣流，標誌著順北油田的發現，評價預測地質資源量達17×

10

8t（石油12×

10

8t，天然氣5000×

10 8 m 3

）。順北特深斷溶體油氣藏的發現是近年來塔里木盆地油氣勘探的重大突破。目前，已在順北1 號、3 號、5 號、7 號4條斷裂帶提交三級石油地質儲量2。7×

10

8t，2019 年可建成產能100×

10

4t。中國石油在塔里木盆地已發現並開發了哈拉哈塘、塔中、輪古、哈德遜、東河塘多個深層油田和克拉蘇、塔中Ⅰ號、克拉2、迪那2和大北多個深層氣田，截至2018 年底，累計探明原油地質儲量為7。9×

10

8t、天然氣地質儲量為1。6×

10

12

m

3。近年來，庫車前陸沖斷帶深層-超深層領域大型陸相碎屑岩氣田群不斷獲得發現，形成了中國首個超深層萬億立方米大氣區，已建成天然氣產能規模近150×

10

8

m

3/a。

1.2.2.2 渤海灣盆地

1975年，渤海灣盆地冀中坳陷任4井在古潛山獲日產1014t的高產油流，掀起了古潛山勘探高潮。在經歷了殘丘斷塊潛山勘探階段（1960-1995年）和多樣性潛山勘探階段（1996-2013年）之後，近年來潛山勘探進入一個新階段。例如，中國石化在濟陽坳陷古潛山油氣勘探已進入潛山立體勘探階段，深層潛山勘探不斷取得新發現，形成了埕島、高青、大王莊、車鎮北帶等有利區，是當前高產油藏的主要勘探領域。截至2018年，濟陽坳陷古生界深層累計探明石油地質儲量超過2×

10

8t。近期，中國海油在渤中凹陷發現了渤中19-6大型凝析氣田，天然氣探明地質儲量近千億立方米，凝析油探明地質儲量近1×

10

8t，打開了渤海灣盆地深層油氣勘探新局面。

1.2.2.3 四川盆地

2000年以來，中國石化透過深化基礎研究，創新勘探思路，在四川盆地二疊系-三疊系礁灘、印支早期古侵蝕面（三疊系雷口坡組）、志留系深層頁岩先後發現並開發了普光、元壩、川西和威榮4個深層海相千億立方米大氣田，中國石油在高石梯-磨溪地區震旦系-寒武系深層發現並開發了安嶽萬億立方米大氣田。2003年，普光1井測試獲日產42。37×

10 4 m 3

高產工業氣流，標誌著普光氣田的發現。普光氣田累計探明儲量4121×

10 8 m 3

，2013年建成產能105×

10 8 m 3

/a，截至2018年底，累計產氣731。48×

10 8 m 3

，氣田已安全、穩產執行8年，是“川氣東送”的主力氣源。2007年，川東北元壩1− 側1 井測試獲日產50。3×

10 4 m 3

的高產工業氣流，標誌著元壩氣田的發現。截至2018年底，元壩氣田深層天然氣累計探明儲量2303×

10 8 m 3

，累計產氣120。77×

10 8 m 3

。近年來，中國石化在四川盆地西部龍門山前構造帶和川西坳陷地區也取得了多點突破和重要進展。海相方面，2007年在川西海相部署川科1井，2010年川科1井獲得日產86。8×

10 4 m 3

的高產氣流，隨後針對雷口坡組實施的專探井相繼在新場和彭州雷四段取得重大突破，發現川西氣田。截至2018年，川西氣田雷口坡組提交控制儲量2166。1×

10 8 m 3

、預測儲量441。6×

10 8 m 3

， 已啟動了30×

10 8 m 3

/a淨化氣產能建設。陸相方面，2000年，川西新場地區X851 井在陸相深層須家河組緻密砂岩測試獲無阻流量326×

10 4 m 3

/d，標誌著四川盆地陸相深層緻密碎屑岩具有一定的勘探開發前景，隨後在川中須家河組、川東北陸相深層都有規模發現。2011年，中國石油高石梯-磨溪地區高石1井在震旦系燈影組二段獲102×

10 4 m 3

/d的高產氣流，標誌著安嶽氣田的發現；截至2018年底，安嶽氣田探明天然氣地質儲量超過1×

10 12 m 3

，2018年產氣114。1×

10 8 m 3

，累計產氣419。3×

10 8 m 3

。

1.2.2.4 深層頁岩氣

焦頁1井取得突破以來，四川盆地頁岩氣勘探開發工作取得了顯著成果與重要進展，先後建成涪陵、長寧-威遠、昭通多個國家級頁岩氣示範區，形成了3500m以淺的中深層頁岩氣勘探開發技術，但據評價超過60% 的頁岩氣資源埋存在深層。目前，四川盆地五峰組-龍馬溪組頁岩氣累計探明地質儲量已超過1。8×

10 12 m 3

。隨著勘探開發的不斷推進和實踐認識的不斷深入，深層頁岩氣也取得了可喜成績。2015年3月，垂深超過3500m的威頁1HF測試獲高產工業氣流，成為中國石化深層頁岩氣勘探開發的標誌性突破。2018年，威榮頁岩氣田提交探明地質儲量1247×

10 8 m 3

，2019年將建成產能10×

10 8 m 3

/a。

近期，中國石化和中國石油已在四川盆地深層頁岩氣取得了多點突破，標誌著我國深層頁岩氣勘探開發技術水平的不斷提高，展示了四川盆地深層頁岩氣的良好勘探前景。中國石化方面，在永川區塊永頁1井區產層埋深為3700~4300m，6口井測試日產氣達8×104~14×

10 4 m 3

，探明儲量為214×

10 8 m 3

；丁山-東溪區塊4口深層頁岩氣井在3800~4500m埋深獲得測試日產氣5×

1

0

4~31×

10 4 m 3

，其中東頁深1井目的層埋深4219m，測試日產氣31×

1

0

4

m

3，是國內首口埋深大於4200m的高產頁岩氣井。中國石油在渝西區塊足202-H1井（垂深3925。5m）壓裂後測試獲日產氣45。67×

1

0

4

m

3；璧山-合江區塊黃瓜山構造西翼黃202 井（垂深4086。1m）壓裂後測試獲日產氣22。37×

1

0

4

m

3；2019年3月，瀘縣-長寧區塊瀘203井（垂深3866。7m）壓裂後測試獲日產氣137。9×

1

0

4

m

3，重新整理了國內頁岩氣井最高日產量紀錄。

1.2.3 深層油氣地質-工程特徵

表1 我國典型深層、超深層油氣藏特徵（部分資料引自文獻［10-13］）

1.2.3.1 超深層油氣藏佔比高

塔里木盆地和四川盆地是中國深層油氣最為豐富的兩大盆地，目前已發現並開發了多個深層、超深層大油氣田。塔里木盆地油氣探明儲量的深度分佈顯示，大於5000m埋深的油氣探明儲量佔總探明儲量的80%以上（圖3）。目前已開發的大型油氣田中，除塔河油田產層埋深為5350~6200m，為深層-超深層油田外，其餘大部分油氣田產層埋深普遍大於6000m，以超深層油氣田為主（表1）。

圖3 塔里木盆地油氣探明儲量深度分佈

四川盆地20 個大氣田（探明儲量大於300×

10 8 m 3

）深度分佈特徵顯示，埋深為3500~5000m的大氣田有6個，佔總探明儲量的24。9%；埋深大於5000m的大氣田有5個，佔總探明儲量的37。9%。四川盆地元壩氣田產層埋深為6240~ 7300m， 是全球首個超深層生物礁大氣田，也是目前中國海相碳酸鹽巖領域發現的埋藏最深的大氣田。近期川西氣田新深1井（井深6241m）和彭州1井（井深6050m）兩口超深井在雷口坡組測試獲日產量百萬立方米方以上，進一步證實了四川盆地超深層碳酸鹽巖領域具有良好的勘探開發前景。

1.2.3.2 層系多、地層時代跨度大

全球87個含油氣盆地深層油氣層系的分佈統計顯示，深層油氣主要分佈在新近系、上古生界、白堊系、古近系和侏羅系5套儲集層系內。與全球相比，中國含油氣盆地以疊合盆地為主，深層、超深層油氣資源在震旦系、寒武系、奧陶系、志留系、上古生界、中生界至新生界均有分佈，地層時代跨度大（圖4）。中國深層海相碳酸鹽巖多分佈於疊合盆地的下構造層，地層時代老；中國深層碎屑岩儲層具有東新西老特徵，東部斷陷盆地主要發育新生界古近系，中西部盆地主要發育古生界與中生界；深層火山岩主要發育在西部石炭系、二疊系，東部侏羅系、白堊系和古近系。

圖4 四川盆地常規天然氣資源量層系分佈

1.2.3.3 儲集型別多

深層油氣儲層主要包括碎屑岩、碳酸鹽巖和火山岩。中國深層碎屑岩儲層具有分佈廣、時代跨度大、儲層物性差異大和孔隙型別多樣等特徵，儲層孔隙型別以殘餘粒間孔為主，儲層孔隙度和滲透率在盆地分佈上具有西高東低的特徵，儲層發育受埋藏史、地溫場、壓力演化和成岩作用等多因素控制。

中國海相碳酸鹽巖儲層一般分為礁灘相、岩溶、白雲岩和裂縫4類，構造、層序、巖相、流體與時間等多因素控制了深層不同型別優質儲層的形成與發育。塔里木盆地海相碳酸鹽巖儲層儲集型別以縫洞型為主，但不同油氣藏存在顯著差異：塔河油田儲集空間為奧陶系大型溶洞、裂縫，單個縫洞單元即是一個獨立的油氣藏，其空間組合形態複雜多樣且尺度相差極為懸殊（6~7個數量級）。順北超深斷溶體油藏受板內走滑斷裂體系控制，奧陶系儲集體發育受斷裂、埋藏溶蝕、層序介面等多成因疊加改造，儲集空間以洞穴、裂縫、孔洞為主，油氣沿斷裂帶分佈，地層破裂壓力高，油氣柱高度大（大於510m），油藏溫度大於150℃，複雜的油氣藏特徵對儲層預測、目標評價、開發方式和工程技術提出了極大的挑戰。四川盆地深層碳酸鹽巖儲層型別多樣，主要包括裂縫-孔隙型、孔隙型和溶洞型（表1）：普光氣田二疊系長興組-三疊系飛仙關組臺緣礁灘相儲層儲集空間以溶蝕孔和粒間孔為主，成藏模式具有“多期成藏、油氣轉化、晚期定位”的特徵；元壩超深層生物礁氣田儲層為二疊系長興組生物礁、灘和三疊系飛仙關組臺緣鮞灘儲層，構造沉積背景與普光氣田存在差異，儲集空間以生物有關溶洞、白雲岩晶間溶孔為主，氣藏分佈具有“一礁、一灘、一氣藏”的特點。

1.2.3.4 壓力系統複雜

四川盆地元壩超深層生物礁氣田縱向壓力系統複雜，長興組礁灘巖性氣藏壓力系數為1。01~1。12，為超深層、常壓、低溫、高含硫（

H2 S

含量平均5。22%）、中-高產、幹氣、裂縫-孔隙型大型生物礁灘巖性氣藏；飛仙關組鮞灘氣藏壓力系數為1。95~1。96，為超深層、高壓、低溫、含

H2 S

中等的裂縫-孔隙型鮞灘巖性氣藏。四川盆地安嶽氣田燈二段、燈四段氣藏均為深層、高溫、常壓氣藏，地層壓力系數為1。06~1。13；龍王廟組氣藏則屬於深層、高溫、高壓氣藏，壓力系數為1。50~1。67。

1.2.3.5 建井難度大

深層油氣鑽探普遍存在複雜的地形地貌、地層巖性、壓力系統、儲層流體和工程力學特徵，鑽探工程面臨鑽速慢、週期長、成本高、風險大、設計最佳化難和工程質量控制難等技術問題，對鑽井提速、鑽井液和固井提出了更高要求。四川盆地深層、超深層鑽探過程中，面臨未知因素多、地層高溫高壓、地層古老堅硬、研磨性強等挑戰，建井風險高。川東北的震旦-寒武系埋深達到8000~10000m，井底溫度達180℃左右，地層壓力最高達150MPa；川西海相地層埋深達8000~10000m，地層溫度在166℃左右，地層壓力最高達130MPa；陸相三疊系須家河組機械鑽速曾一度低於1m/h，春生1井在雷口坡組漏失高達53653

m3

、永福1 井在須家河組和雷口坡組等地層漏失也達到10270

m3

，馬深1井鑽井週期高達549天。

1.2.3.6 需儲層改造才能獲得有效產能

深層、特深層油氣埋藏深、超高溫、超高壓、基質緻密、儲集空間與構造複雜、非均質性強，尤其是海相縫洞型碳酸鹽巖儲層和深層頁岩氣儲層，多因素疊合及相互作用，給勘探開發帶來極大挑戰。深層儲層有效改造是提高單井產量與經濟效益的關鍵，在深層油氣勘探開發中發揮著越發重要的作用。

深層碳酸鹽巖儲層包含溶洞、孔隙、裂縫等多重介質，儲層非均質性強，大多需要透過儲層改造（酸壓、酸化及高壓注水等）以實現對縫洞型油藏的有效開發。1999-2015年間，塔河油田累計酸壓2277井次，累計動用儲量3。5×

10 8

t，累計產油2490×

10 4

t。深層頁岩氣儲層埋藏深、地應力及水平應力差異大，壓裂複雜裂縫程度低，改造體積小，極大制約了深層頁岩氣的經濟有效開發。威榮深層頁岩氣田氣藏壓力為68。7~77。5MPa，氣藏溫度為127。4~135℃，同時具有較大的地應力與水平應力差、較強的層間非均質性，使威榮頁岩氣田初期試驗評價階段壓裂改造體積偏小、氣井穩產能力較低。

2深層油氣勘探開發理論認識和技術進展

中國深層、超深層油氣勘探開發歷程表明，深層油氣是加大中國勘探開發力度、保障國家能源安全的現實領域，石油企業持續加強深層油氣探索是實現深部油氣大突破、大接替的前提；理論創新、轉變思路是實現深部油氣突破的關鍵；工程技術進步、裝備整合是實現深部開發利用的重要保障。

2.1 地質理論與目標評價技術

中國盆地型別多樣，成藏機制複雜。透過研究和勘探實踐，針對不同地區獨特地質條件與油氣成藏規律，豐富完善了深層碳酸鹽巖、緻密砂岩和頁岩等領域油氣勘探地質理論與目標評價技術。

中國已發現並規模開發的（超）深層碳酸鹽巖油氣田主要包括礁灘型和岩溶型兩大類。塔里木盆地深層碳酸鹽巖油氣勘探開發實踐中，依據“逼近主力烴源巖，以大型古隆起、古斜坡為勘探目標，靠近大型斷裂、大型不整合面，尋找大型原生油氣藏”的勘探思路，發現了特大型的塔河油田，揭示了縫洞儲集體的形成主要受控於加里東期和海西期岩溶的疊合改造，溶洞體的分佈受古裂隙、古斷層、古水流等地質和環境因素控制並具有垂向分帶特徵。近年來，透過轉變勘探思路，圍繞“立足原地烴源巖，沿著深大斷裂帶，圍繞古隆起、古斜坡，尋找晚期原生規模油氣藏”的勘探思路，建立“寒武供烴、斷裂控儲、垂向運聚、晚期成藏”的成藏模式，提出了斷溶體“三元”成因模型，指導發現了順北大油氣田，建立了超深層地震弱訊號採集、特深層斷縫體特色成像和超深層斷溶體地震預測等多項地震勘探關鍵技術，使順北地區特深層弱訊號儲層的信噪比提高1倍，頻帶展寬5~10Hz，提高了儲層預測精度。四川盆地海相碳酸鹽巖大氣田具有近源富集、動態調整的特點，儲存條件是關鍵。深層天然氣勘探實踐中，中國石化透過刻畫臺緣礁灘相有效規模儲層沉積模式，提出了“多元生烴、近源富集、三元控儲、複合控藏、持續儲存”成藏理論，以此理論為指導，發現了普光和元壩氣田，並建立了以沉積相研究為指導、以模型正演與地震相分析為基礎、以相控多引數儲層反演為核心的“相控三步法”超深層碳酸鹽巖儲層綜合預測技術，在普光和元壩氣田取得了良好應用效果，使元壩地區儲層厚度預測結果與實鑽符合率達到93%，多口井獲日產百萬立方米高產天然氣流，預測高產富集帶面積98。5k

m2

。中國石油在四川盆地安嶽大氣田的勘探實踐中發展和完善了古老碳酸鹽巖成藏理論，形成了以古老克拉通內裂陷、古老繼承性隆起、古老礁灘體、古老烴源灶、古今持續封閉為核心的“五古控藏”碳酸鹽巖成藏理論，並形成了寒武系龍王廟組碳酸鹽巖高能灘儲層和震旦系燈影組岩溶縫洞型儲層地震精細描述與儲層預測技術，為特大型氣田高效勘探開發提供了有力技術保障。

中國深層緻密砂岩天然氣以庫車前陸沖斷帶和川西須家河組為代表。塔里木庫車前陸沖斷帶緻密砂岩氣勘探開發實踐中，提出了“疊被式”烴源巖、超深層有效儲層、巨厚膏鹽巖和疊瓦式構造“四位一體”超深層高效成藏模式，建立了前陸複雜構造體系盆地/ 構造單元、區帶及目標三級評價方法體系，形成了前陸沖斷帶複雜構造深度域地震成像技術、建模技術和油氣藏綜合評價技術，推動了庫車超深層萬億立方米大氣區的發現。

深層頁岩氣以川南威榮氣田、永川、瀘州及川東地區龍馬溪組深層頁岩氣為代表，在以生烴條件、儲集條件和儲存條件為核心的頁岩氣“三元富集”理論基礎上，建立了以涪陵頁岩氣田為典型代表的“構造型”和以威榮頁岩氣田為典型代表的“連續型”頁岩氣富集模式，有效指導了四川盆地深層頁岩氣的勘探開發。基於頁岩氣的“人工氣藏”屬性，逐步形成了“地質甜點”“工程甜點”“經濟甜點”一體化評價方法與思路，建立了基於厚度、TOC、孔隙度及含氣量等引數並結合工程施工能力、脆性、水平應力差異、裂縫發育情況等因素的深層頁岩氣地質-工程雙“甜點”地震預測技術。

2.2 開發理論與方法技術

針對深層、超深層儲層的複雜性與特殊性，建立了適應油田開發與油藏工程的技術方法，有效豐富了中國深層油氣開發理論：（1）深層碳酸鹽巖油氣開發理論與技術，主要包括：①基於縫洞、生物礁儲層形成機制和發育規律的油藏精細描述和地質建模技術；②縫洞型油藏流體流動機制（滲流和自由流耦合方程）與數值模擬技術；③縫洞型油藏空間結構井網設計及注採最佳化技術；④注水開發和注氣提高採收率理論與方法。（2）深層緻密砂岩氣水描述、水侵規律和控水開發一體化氣藏靜動態評價技術。（3）深層頁岩氣流動機理和數值模擬方法。

塔河油田開發過程中，採用地球物理、鑽井工程、注水注氣、酸壓改造等提高產能和採收率的技術，建立了以“縫洞體為中心，多井型組合、多工藝手段開發挖潛、注水注氣立體注採提高採收率”為核心的縫洞型油藏體積開發技術和管理模式，實現了塔河縫洞型油藏的科學開發、高效開發，塔河油田縫洞成像精度由30m精準至10m，5m以上縫洞鑽井符合率達92。7%，試驗區採收率達到20%。元壩氣田氣藏是目前世界上埋藏最深、開發風險最大、建設難度最大的生物礁酸性大氣田，根據開發評價結果，採用直井難以效益開發。勘探開發實踐中，形成了生物礁精細描述、水平井開發技術，單井產能大幅度提高，奠定了中國在高硫氣田開發領域的技術領先地位。

庫車深層陸相碎屑岩氣田開發中，針對氣藏氣水關係複雜、非均勻水侵等特徵，從靜態氣水分佈、微觀水侵機理和動態水侵評價入手，系統建立了氣水分佈描述、水侵規律和控水開發技術對策為一體的靜動態評價技術。

深層頁岩氣開發方面，透過開展川南深層頁岩氣吸附/ 解吸-低速滲流-應力敏感等開發實驗，初步揭示了深層頁岩氣流動機理；基於物理模擬實驗及分析建立了頁岩多相多尺度孔-縫介質耦合流動數學模型，構建了頁岩氣嵌入式離散裂縫模型及滲流模擬方法，形成了基於微地震的壓裂水平井壓後建模方法，實現了建模-數模一體化模擬；結合中國頁岩氣勘探開發實踐，形成了頁岩氣“甜點”評價、井網優選設計、水平井體積壓裂改造、生產製度設計及平臺式工廠化管理模式，為深層頁岩氣等非常規油氣的有效開發提供了理論和技術支撐。

2.3 工程技術進展

近年來，以建井和儲層改造為核心的工程技術創新成果，為海相深部層系油氣資源和深層頁岩氣的勘探開發提供了重要支撐（表2）。在海相深層油氣勘探開發工程技術領域，形成了超深井安全快速鑽井關鍵技術和完井測試工藝及改造技術，研發了超深油氣井測錄井技術裝備，初步構建了超深井高效鑽井關鍵裝備體系。

表2 超過8000m部分重點井完鑽時間及井深（測深）

（1）建井能力。鑽探工程技術不斷提升為深層油氣勘探開發提供了重要保障，中國深層建井能力相繼突破6000m、7000m、8000m，正逼近9000m（表2）。截至2018年底，中國石化超過7000m鑽井共計105口（探井28 口、開發井77 口），其中垂直深度超過8000m鑽井4口；中國石油完成測深8000m以上超深探井3口。順北3井2017年9月完鑽，創造了當時超深水平井的垂深世界紀錄7870。08m；順北501井2018年9月完鑽，垂深達到7967m；順北5-5 井2018年12月完鑽，垂深達到8032。84m；川深1井2018年6月完鑽，創造了當時測深亞洲紀錄8420m；順北蓬1井2018年10月完鑽，測深達到8450m；輪探1井2019年7月完鑽，測深達到8882m。

（2）超深井安全快速鑽井關鍵技術：包括硬地層高效鑽井技術、縫洞型儲層鑽井安全控制技術、深井超深井鑽井液技術、深井超深井多壓力體系固井技術。其中，超高密度鑽井液技術密度達3。0g/c

m3

，鑽井液技術耐溫達240℃，高溫高密度鑽井液體系耐溫達220℃、密度達2。3g/c

m3

，耐高溫環保型低摩阻鑽井液體系耐溫達180℃、潤滑係數達0。12，超高溫防氣竄水泥漿體系密度達1。9g/c

m3

、迴圈溫度達220℃。

（3）超深油氣井測錄井技術裝備耐溫達200℃、耐壓175MPa，形成了高壓漏失井測井技術，形成了超深井測井施工安全配套技術，建立了超深層錄井線上檢測技術系列。在順北9口超深井19井次測井施工，創造了當時測井最深井施工亞洲紀錄（順北蓬1井，8450m）。

（4）超深井完井測試工藝及超深層儲層改造技術，包括深穿透遠距離溝通酸壓改造技術、碳酸鹽巖長井段大縫高酸壓改造工藝技術、破碎帶儲層複雜縫酸壓改造技術、耐高溫160℃的酸液體系等，已具備8000m以淺深層、超深層測試及地層溫度160℃儲層酸壓改造能力，基本滿足了普光、塔河等儲層埋藏深、儲層差異大、溫度壓力高、閉合應力高條件下的儲層增產需要。

（5）針對提高鑽井速度與成井質量、實現有效壓裂與提高產氣量等方面的技術需求，開展了基於甜點評價的地質工程一體化設計、隨鑽地層精細評價、新型油基鑽井液、新型彈韌性水泥漿與泡沫水泥漿固井、高效壓裂液等技術攻關，形成了深層頁岩氣鑽井、固井和壓裂等關鍵技術：①深層鑽井提速技術取得實質性進展，高效能水基鑽井液先導試驗取得突破。②固井技術具備4000m以淺深層頁岩氣高質量井筒完整性建造能力，研製了泡沫水泥漿固井一體化裝備。③初步形成針對不同區塊深層頁岩氣特徵的壓裂工藝，在涪陵、威榮、丁山-東溪等區塊取得了較好的應用效果。

3深層油氣主要發展領域與攻關方向

中國深層油氣勘探開發已經取得了重要進展，但是仍然面臨諸多挑戰，需要開展持續攻關研究，為保障中國原油、天然氣產量穩定快速發展提供資源和技術支撐。

3.1 油氣資源潛力及其分佈

中國深層油氣資源潛力巨大，探明程度低，是未來油氣勘探開發的現實領域。根據全國油氣資源動態評價（2015 年）結果，全國深層、超深層油氣資源為763×

10

8t 油當量，佔油氣資源總量的35%。全國深層、超深層石油、天然氣地質資源量分別為266×

10 8

t和49。7×

10 12 m 3

，分別佔全國石油、天然氣資源總量的21% 和55%；全國深層、超深層石油、天然氣探明程度低，分別為13% 和10%，待探明地質資源量分別為231×

10

8t和44。8×

10

12

m

3，分別佔待探明石油、天然氣資源量的26% 和56%。區域分佈上，東、西部地區深層待探明石油地質資源量分別為58×

10

8t、136×

10

8t，分別佔全國深層待探明石油地質資源量的25% 和59%；天然氣主要分佈在中、西部地區，深層待探明天然氣地質資源量分別為15。6×

10

12

m

3和14。7×

10

12

m

3，分別佔全國深層待探明天然氣資源量的35%和33%。盆地分佈上，中國深層油氣資源主要分佈在塔里木盆地、四川盆地、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、松遼盆地和準噶爾盆地。

在深層非常規油氣領域，據全國2015年頁岩氣動態儲量評價結果，全國4500m以淺頁岩氣地質資源量為121。9×

10

12

m

3（4500m以深未開展資源評價），可採資源量為21。8×

10

12

m

3；四川盆地及其周緣地質資源量和可採資源量分別為63。8×

10

12

m

3和11。3×

10

12

m

3，分別佔全國地質資源量和可採資源量的52。4%和51。7%。四川盆地3500~4500m 深層頁岩氣地質資源量達12。5×

10

12

m

3以上，資源潛力巨大。

3.2 勘探開發重點研究領域

中國西部疊合盆地發育多套烴源岩層系和油氣成藏組合、東部斷陷盆地古潛山發育，深層油氣資源潛力大，成藏型別多樣、勘探開發領域廣闊，具有繼續發現大油氣田的條件，已成為勘探開發的熱點和增儲上產的重要領域。其中，塔里木盆地、四川盆地、東部斷陷盆地深層及古潛山等常規油氣和深層頁岩氣是未來的重點研究領域。

3.2.1 塔里木盆地

塔里木盆地面積為56×

10

4

km

2，是由古生代克拉通盆地與中、新生代前陸盆地組成的大型疊合盆地，寒武系-中生界發育多套烴源巖和多套油氣成藏組合，具備形成大油氣田的物質基礎，多期構造運動、多期不整合面構建了良好的油氣輸導體系，控制了油氣多期成藏、破壞與調整。塔里木盆地油氣藏型別、相態多樣，既富油又富氣，油氣主要賦存在深層、超深層。50多年曲折的勘探開發歷程表明，塔里木盆地油氣資源十分豐富，石油資源量為120。7×

10

8t，天然氣資源量為14。7×

10

12

m

3。塔里木盆地主要包括臺盆區海相、庫車陸相、塔西南克拉通-前陸疊合型3 大勘探領域，臺盆區海相儲層主要包括寒武系- 奧陶系碳酸鹽巖和志留系-中、新生界碎屑岩，庫車陸相儲層主要為白堊系- 古近系砂岩，塔西南克拉通-前陸領域儲層主要包括白堊系-古近系碳酸鹽巖和新近系碎屑岩。

塔里木盆地深層油氣勘探開發領域廣闊，海相領域主要包括：（1）環阿瓦提-滿加爾過渡帶斷裂-縫洞、層間岩溶（鷹山組、蓬萊壩組）；（2）塔中隆起、塔北隆起潛山岩溶（一間房組、鷹山組、蓬萊壩組）；（3）塔中礁灘體岩溶（良裡塔格組）；（4）寒武系鹽下；（5）臺盆區海相碎屑岩。陸相深層勘探領域包括：（ 1）庫車前陸沖斷帶鹽下超深層白堊系；（2）庫車北部構造帶侏羅系-三疊系；（3）庫車南緣前中生界；（ 4）塔西南坳陷（圖5）。

圖5 塔里木盆地深層油氣主要勘探方向示意圖

3.2.2 四川盆地

2000年以來，四川盆地相繼發現普光、龍崗、元壩、安嶽、磨溪等大型氣田，目前仍處於大氣田發現的高峰期和儲量快速增長期。四川盆地經歷多旋迴構造運動，發育兩期克拉通內大型裂陷和5個大型不整合面，大型裂陷（坳陷）控制了主要烴源巖及生烴中心；大型臺緣、大型不整合面控制儲層分佈；受“三元控儲”機理控制，深層、超深層仍存在優質儲層，具有形成大中型氣田的條件。

四川盆地深層油氣勘探主要包括5 大領域（圖6），（1）古隆起斜坡區（川中古隆起、達州-開江古隆起）；（2）臺緣高能相帶和海槽邊緣帶（德陽-安嶽臺內裂陷區、開江-梁平海槽邊緣帶、川西臺緣灘白雲岩、川東陡山沱組-燈影組早期古裂陷邊緣丘灘高能相帶、城口-鄂西海槽邊緣帶）；（3）大型不整合面（川西-川東北雷口坡組）；（4）陸相須家河組；（5）新層系——川北-川中地區奧陶系。

圖6 四川盆地深層天然氣主要勘探方向示意圖

3.2.3 東部斷陷盆地深層及古潛山

中國東部盆地經歷多期演化，發育多個不同時代的斷陷盆地，斷陷盆地深層及古潛山是深層油氣勘探的重要領域。李劍等圍繞渤海灣盆地黃驊坳陷、遼河坳陷及冀中坳陷等12 個有利區帶開展了古近系深層-超深層天然氣資源評價，估算天然氣資源量達6800×

10 8 m 3

。近年來，渤海灣盆地潛山油藏勘探實現多點突破，對潛山油藏的認識逐步深化：深潛山仍具備有利的儲集條件，6000m深潛山仍能獲得高產；內幕老斷層具一定的分割性，受潛山內幕儲蓋組合及油源條件的控制，山坡、斷壁、山腹等隱蔽型潛山和潛山間的負向斷塊區均具有成藏條件；渤海灣盆地作為典型的富油盆地也可形成大型氣田，深層具備凝析氣的形成與賦存條件。東部斷陷盆地深層窪陷帶及古潛山分佈範圍廣、型別多、巖性複雜，具有形成內幕儲蓋組合的可能性，具有較大的勘探開發空間，是實現東部油氣資源有效接替的重要領域。

3.2.4 深層頁岩氣

中國頁岩氣資源豐富，資源潛力巨大，但特殊的地質條件導致中國頁岩氣地質條件具有其特殊性，具體表現為發育層系多、形成時代老、熱演化程度高、構造運動期次多、構造變形複雜、地應力狀態與地表條件複雜和儲存條件差異大等特點，目前僅在四川盆地及其周緣五峰組-龍馬溪組頁岩實現了規模化商業開發。中國深層頁岩氣未來勘探領域主要包括四川盆地及其周緣、塔里木盆地、大華北地區和鄂爾多斯盆地。四川盆地及其周緣下志留統底界埋深大於3500m面積約為12。8×

10 4 m 2

，是中淺層頁岩分佈區的兩倍，是下一步頁岩氣勘探開發的現實接替區。

四川盆地及其周緣深層頁岩氣勘探領域主要包括（圖6）：（1）川南、川東南、川東北地區志留系；（ 2）川中、川東北地區寒武系；（3）川東北地區二疊系；（4）川北地區侏羅系。塔里木盆地勘探領域主要包括：（1）尉犁、塔東地區寒武系；（2）尉犁、塔東地區奧陶系；（3）巴麥地區石炭系；（4）拜城-陽霞、草湖-滿東地區侏羅系。大華北地區勘探領域主要包括：南華北、渤海灣盆地石炭系-二疊系。鄂爾多斯盆地深層頁岩氣勘探領域主要為下古生界海相頁岩，目前已在盆地西緣忠4 井奧陶系烏拉力克組泥質岩中獲工業氣流。

3.3 科技攻關方向

中國深層油氣勘探開發取得進展，但由於油氣埋藏深、超高溫、超高壓、構造複雜、地震波場複雜、儲量品位低、產能低等因素，高效勘探和有效開發仍存在諸多挑戰，需要進一步攻關研究。

3.3.1 油氣勘探

目前，中國深層油氣勘探面臨的主要科學問題包括：（1）深層烴源巖發育模式、成烴及熱演化機制；（2）深層儲集體成因機理與預測技術；（3）深層油氣成藏與富集規律；（4）深層油氣賦存狀態與分佈規律。

未來科技攻關需加強多期疊加、改造地質條件下油氣形成的地質條件、賦存富集機理及地質評價技術攻關，形成適應深層油氣勘探的地球物理勘探技術與多資訊綜合整合應用技術，加強深層油氣田形成條件和成藏組合研究。重點攻關方向：（1）疊合盆地構造演化及原型盆地恢復；（2）海相深部層系油氣資源潛力與分佈預測；（3）海相深層-特深層碳酸鹽巖優質儲層成因機理；（4）海相深層緻密碎屑岩甜點成因機理及預測；（5）深層頁岩氣富集機理與分佈規律。

3.3.2 油氣開發

深層油氣田開發面臨的主要科學問題包括：（1）高溫高壓環境下岩石物理模型的建立；（2）深層油氣藏模型的建立；（3）提高儲量動用率、單井產能和採收率的開發井網及開發策略確定。

未來科技攻關中，基於面臨的地層時代老、埋藏深、儲集空間多樣、高溫高壓、多尺度複雜流體等特徵，需加強儲集空間、岩石物理、流動規律和高效開發模式研究，加強勘探開發一體化、地質-工程-油藏三位一體化研究與應用。重點攻關方向：（1）多尺度儲集空間刻畫技術；（2）基於深層熱-流-固建模和數值模擬技術；（3）開發工程最佳化技術；（4）大幅度提高深層油氣產能和採收率技術。

3.3.3 工程技術

深層油氣田工程技術面臨的主要科學問題包括：（1）深層地質環境下工程地質環境因素預測方法的建立；（2）複雜壓力體系條件下井身結構最佳化設計方法的建立；（3）深層複雜條件下儲層有效改造的裂縫發育規律確定。

未來科技攻關中，需加強深層地震採集與處理、地質工程環境因素預測、鑽完井及儲層改造最佳化設計以及配套技術研究，形成支撐深層油氣高效勘探開發的關鍵工程技術。重點攻關方向：（1）複雜地區超深層三維地震採集、處理解釋技術；（2）超深層定向井、水平井優快鑽井技術；（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；（6）深層頁岩氣長水平井優快鑽完井及壓裂改造技術。

4結語

中國深層、超深層油氣資源豐富，油氣藏型別多樣，是尋找大油氣田、實現油氣可持續發展的重要領域。深層油氣藏埋深大，地質、工程條件複雜，高效勘探和有效開發難度大，機遇與挑戰並存。需要進一步加強理論和技術的協同攻關，特別是石油公司間的協同攻關，加快推動深層油氣勘探開發不斷取得新的進展。同時，大力推動管理創新，加強勘探開發一體化、地質工程一體化的管理和執行，不斷提升勘探開發的效率和效益。