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1、油气勘探的理论与方法第一节油气第一节油气勘探的理论勘探的理论一、世界油气勘探理论的形成与发展（一）初期（一）初期阶阶段原始找油理段原始找油理论论（19 世纪 40 年代以前）早期油气勘探活动中，由于人们缺乏对地质规律的认识，没有相应的理论指导没有相应的理论指导，找油工作主要是依赖对自然现象的直观感觉进行的。如利用油气苗找油，靠迷信观念布井等。钻井的方式为顿钻及麻花钻顿钻及麻花钻，深度不超过 5001000 公尺。勘探方法仅限于钻井法钻井法。勘探领域局限于油气苗附近和浅层。缺乏地质研究，勘探效率低，成本高。代表性成果：我国自流井气田、巴库苏拉汉、巴拉汗浅油层及中东的一些油泉和浅油层。（二）中期（
2、二）中期阶阶段圈段圈闭闭找油理找油理论论（19 世纪 40 年代至 20 世纪 40 年代）人们在长期寻找和利用石油和天然气的生产实践中，随着地学水平的提高，逐渐认识到，油气的聚集常和地下构造有关。找油理论找油理论 1：线状分布理论线状分布理论-油气田呈线状分布，沿出油点的直线上找油。这一认识对解释盐丘翼部分布的油田有效，因盐丘构造多沿断裂分布。找油理论找油理论 2：背斜理论背斜理论石油聚集于背斜构造的顶部，沿构造等高线分布，背斜高点找油最有利。19 世纪后期，美国的怀特发表了背斜聚油的论文。“背斜聚油理论”大大提高了油气勘探的成功率。在“背斜论”的指导下，油气勘探由单纯依据油气显示，转为依据
3、背斜构造。地面地质测量寻找背斜构造成为找油的主要依据，地质家正式成为找油必不可缺少的专业人才。1917 年美国石油地质家协会成立，确立了石油地质家在油气勘探中的主导地位。勘探领域扩大，主要为山前坳陷，山间坳陷。在石油成因理论上，认为石油是由生物形成的有机成因理论逐渐抬头，最后占据主要地位。该理论指导油气勘探工作已有一百多年的历史，该理论至今仍起着重要的作用。油气勘探方法也有了很大发展，除在露头区采用地质法（地质填图找背斜）外，在覆盖区产生并逐步完善了重、磁、电、地震等地球物理勘探方法，在寻找背斜圈闭方面起了重要作用。为在钻井中划分出油气水层，电测和地质录井方法都有了相应的发展。钻井技术普遍提高
4、到旋转钻水平，井深超过千米。通过进一步的勘探实践，人们发现油气聚集的场所不仅包括背斜，还包括其它场所，如地层圈闭，于是提出圈闭的概念及找油理论，后来又逐渐提出复合圈闭、隐蔽圈闭等概念。这一时期的代表性成果：我国老君庙油田、科威特布尔干披覆背斜油田（K 砂岩储层）、沙特加瓦尔油田（J 碳酸盐岩）。（三）世界油气勘探（三）世界油气勘探进进展展阶阶段盆地找油理段盆地找油理论论（20 世纪中叶以后）20 世纪中叶，随着圈闭聚油理论进一步发展，人们开始认识到控制油气聚集的更宏观因素。沉积盆地找油理论沉积盆地找油理论的提出，是石油地质学从实践到认识的一次重要飞跃。从沉积盆地整体出发，系统分析油气藏形成的基
5、本地质条件、油气源与圈闭在时间和空间上的配置关系，逐渐缩小勘探靶区，提高油气勘探成功率。盆地找油的实质是源控论和圈闭论的有机结合，系统研究油气藏形成的石油地质条件和油气分布规律，这是现代油气勘探理论的基本指导原则。70 年代后期提出和迅速发展起来的含油气系统理论，是对盆地找图 8-2 鄂尔多斯盆地油源区与油田的关系图（据赵文智，2005）油理论的系统总结和发展。二、中国油气勘探理论新中国成立以来我国油气勘探勘探理论的四次大的飞跃：（1）继大庆油田发现后建立的陆相生油和陆相大油气田形成理论；（2）继渤海湾盆地油气区发现以后，形成和发展起来的油气分布理论，包括源控论和复式油气聚集理论；（3）继任丘
6、油田发现后形成的古潜山油田的勘探理论；（4）正在形成和完善的前陆盆地油气勘探理论、隐蔽油气藏勘探理论。（一）（一）陆陆相沉相沉积积盆地生油理盆地生油理论论陆相生油理论的发展，大致经历了地质推测、岩石化学、有机地球化学三个主要阶段。中国陆相生油理论的要点：陆相湖泊具有生油气条件，我国陆相油源丰富。油源条件的好坏受控于古气候、古沉积环境。陆相盆地的明显特征是高沉积速率。陆相沉积盆地，碎屑岩沉积占绝对优势，区域性油气运移距离较短，也能形成大型油气田或大型油气聚集带。（二）油气分布（二）油气分布 的源控理的源控理论论基本思想：有效烃源岩分布区基本控制了油气田的大致分布范围。1有利生油深坳（凹）陷控制了
7、油气的形成和分布有利生油深坳（凹）陷具备了油气形成的区域条件。由于其深度大，因而富含大量有机质（生油体积大）和有较好的热转化条件，同时，具有较好的保存条件和压力体系，有利于油气富集。 （图（图 5-37、图、图 7-3、图、图 7-4、图、图 8-1）2面临生油深坳（凹）陷的同生二级构造带是最有利的油气聚集带有利生油区基本上控制了油气的区域形成和分布，在这个范围内的圈闭又控制了油气富集的场所。陆相与海相盆地在沉积类型、相带分布及断层发育等方面的差异控制了油气分布的差异性。“源控论”与“圈闭论”结合是当今油气勘探的基本指导原则。不仅适用于陆相沉积盆地，而且也适用于海相沉积盆地。 “源控论”从客观
8、上反映了烃源岩在油气藏形成中的物质基础作用。 （三）复式油气聚集理（三）复式油气聚集理论论复式油气聚集带是指位于同一构造单元之上，彼此具有相同的成藏地质背景和密切成因联系的若干个油气藏的图 8-2 渤海湾盆地复式油气聚集带类型（据邱中建，1999）（a）逆牵引背斜带为主体的复式油气聚带；（b）挤压构造带为主体的复式油气聚带；（c）底辟隆起为主体的复式油气聚带；（d）披覆构造带为主体的复式油气聚带；（e）地层超覆带为主体的复式油气聚带；（f）地层超覆不整合“基岩”块体油气藏为主体的复式油气聚带；（g）地层不整合为主体的复式油气聚带；（h）砂岩上倾尖灭带为主体的复式油气聚带。图 8-3 箕状凹陷和
9、复式油气藏聚集带空间分布模式图（据康玉柱，2004）A-凸起型聚油带; B-断阶型聚油带; C、D-中央凸起型聚油带（其中 C 代表挤压背斜聚油带、D-潜山批覆构造聚油带） ；E-斜坡型聚油带集合，其中以一种油气藏类型为主，而以其它类型油气藏为辅，具有成群成带分布的特点，在平面上和剖面上构成了不同层系、不同类型油气藏叠加连片的含油气带。复式油气聚集带主要受二级构造带、区域性断裂、区域性岩性尖灭带、物性变化带、地层超覆带和地层不整合等多种因素控制，而其中某一种因素在油气聚集和富集过程种起了主导作用。 （图（图 8-2、图、图 8-3）（四）古潜山油气田勘探理（四）古潜山油气田勘探理论论古潜山油气
10、田勘探理论主要包括：（1）古潜山油气藏的类型及相应的模式。潜山油藏主要划分为块断山油藏、褶皱山油藏、残山油藏三种主要类型。（2）成油模式：“新生古储”型潜山油气藏的重要成油机理是“早期抬升、中期埋藏、晚期稳定” 。近油源；具有断层和不整合两种运移通道。（3）潜山储集体的储集空间类型（裂缝、溶孔（洞） ） ，潜山油气藏高产的条件。（4）潜山及潜山内幕的地球物理响应特征。（五）中国古生代海相生油理（五）中国古生代海相生油理论论中国古生代海相成油理论的主要内容：多时代生油岩（震旦奥陶系、志留泥盆系、石炭二叠系） ；多期生烃、多期成藏（海西期、印支燕山期、喜山期） ；多时代成油组合（震旦奥陶系、志留泥
11、盆洗、石炭二叠系） ；多成藏模式（古生古储、后生古储、后生中储、后生新储） ；多期长距离运移油气；多油气相态并存（重油、中油、轻油、凝析油、挥发油、湿气、干气） ，不同成熟度油气并存，不同烃源岩油气并存，不同期生成的油气并存等；油气分布规律：油气主要分布在古隆起、古斜坡、区域性不整合、断裂带及各种扭动构造带。三、油气勘探理论进展20 世纪 80 年代以来，油气勘探理论的进展主要体现在以下 5 个方面：盆地综合评价和预测理论；盆地综合评价和预测理论；以有机地球化学为基础的综合评价和预测理论；以有机地球化学为基础的综合评价和预测理论；以含油气系统为基础的综合评价和预测理论；以含油气系统为基础的综合
12、评价和预测理论；以层序地层学为基础的综合评价和预测理论；以层序地层学为基础的综合评价和预测理论；储层沉积地质学评价理论。储层沉积地质学评价理论。第二节油气勘探方法第二节油气勘探方法目前的油气勘探方法基本可以分为四类：地质调查技术（地面地质勘查、油气资源遥感、非地震物化探、地震勘探） 、井筒技术（钻井、录井、测井、测试、试采等） 、实验室分析与模拟技术、地质综合研究技术。其中地质调查技术、井筒技术与实验室分析与模拟技术基本上都是以采集各种数据和信息为主要方法，并通过资料的处理与解释，从不同的侧面来再现地下地质情况。而地质综合研究技术则通过利用上述技术手段获得的信息和解释成果进行综合研究，其最终目
13、标是对勘探对象与勘探目标进行系统化、定量化的综合评价，直接为勘探部署决策服务，这类技术包括盆地模拟与资源评价技术、区带评价技术、圈闭评价技术、油气藏描述技术等。一、油气地质调查与分析技术（一）地面地（一）地面地质测质测量量地面地质测量是最古老的地质调查技术，是获得区域地质资料最直接和最可靠、经济的方法，具有技术简单，成本低的优点。主要是通过野外地质露头的观察、油气苗的研究，结合地质浅钻和构造剖面井等手段，查明生油层和储油层的地质特征，落实圈闭的构造形态和含油气情况。该方法是在地层露头区或者薄层覆盖区找油的一种经济有效的方法。主要任务：观察、丈量主要的沉积地层剖面，从地表露头和其它施工坑道、钻孔
14、取样进行分析鉴定，重点解决地层时代、生储油条件；进行油气苗调查，确定其产层，取得油气分析数据，以便分析油气苗的成因和油源；参照遥感解译成果，确定盆地边界，并有针对性地收集有关资料，了解盆地的地质结构、区域构造轮廓与大断裂展布；通过地面地质调查了解地面地理条件，为部署物化探做准备。（二）（二）专题专题或或综综合地合地质质分析研究分析研究在油气勘探各个时期，根据勘探工作需要，进行各方面的专题或综合地质分析研究。如开展地层、构造、岩相古地理、生储盖、水文地质等方面的专题研究。地质研究贯穿于油气勘探开发的全过程，在不同的勘探阶段，根据已有的资料和勘探需要，都需要开展专题或综合地质分析研究，为下一步勘探
15、评价提供依据。二、地震勘探技术地震勘探技术是应用最广、用途最多、精度较高的物探方法。应用地震资料可以分析区域构造和局部构造；研究主要地质界面特征。地震勘探可以分为概查、普查、详查、精查四个阶段。概查主要任务：结合地面地质调查和其它资料，查明盆地的地质结构，包括盆地的边界、基岩的起伏特征、沉积岩体的厚度等，确定含油气远景区，并为部署区域探井提供依据。普查主要任务：基本搞清基底以上各构造层的基本形态、主要断裂展布，划分区域构造和二级构造带，为优选有利区带、确定探井井位提供依据。地震详查主要任务：在有利的区带上开展的地震勘探工作，主要查明二级构造带上圈闭的形态和基本要素，通过地震资料的特殊处理，寻找
16、岩性圈闭和其它非构造圈闭。结合探井资料，开展储层横向预测，为选取有利局部构造、断块或者潜山等提供地质依据。地震精查主要任务：提供准确的油气藏顶面构造形态，预测油气层的分布，进一步查明油气层的构造形态与内部结构，进行储层参数的地震反演，研究油气层物性，为油气田开发提供研究资料。三、非地震物探技术非地震物探是重力、磁力、电法勘探的总称。主要以岩石密度差、磁性差、电性差为依据，通过在地表或地表上空的地球重力场、电场、磁场特性的变化，来达到反映地下地质特征的目的。其作用主要有三个方面：反映地壳深部结构及其特点；反映基底顶面深度与起伏状态，以及基底断裂与岩性；在条件有利情况下，反映沉积盖层的构造特征。重力、磁力、电法勘探是研究区域构造的重要方法，互相配合使用，可以为大地构造单元的划分提供依据，也可以在一定程度上圈定有利构造。特别是在区域勘探阶段，在查明区域构造特征方面，具有快速经济的优点。四、油气资源遥感调查利用遥感技术获得的大量数据，应用图像处理、统计分析和地理信息系统等手段，解译和分析地质构造和圈定油气富集区
