碳酸盐岩油气勘探“前世今生”

  [中国石化报2023-09-04]
   冯 帆
  碳酸盐岩是由方解石、白云石等自生碳酸盐矿物组成的沉积岩。碳酸盐岩主要在海洋中形成，少数在陆地环境中形成，是重要的油气勘探对象，全世界50%以上的石油和天然气储存于碳酸盐岩中，如中东的盖瓦尔、巴西的卢拉、哈萨克斯坦的卡萨甘等知名油气田，以及国内的普光、元坝、塔河、顺北等油气田。
  由于碳酸盐岩油气藏数量众多、特征各异，碳酸盐岩本身的形成演化也具有复杂性，同时，古老的碳酸盐岩地层往往经历多期构造运动改造，所以针对碳酸盐岩油气藏的类型划分方法也多种多样。从油气藏储层的储集孔间类型及成因角度，可以分为岩溶缝洞型、断控缝洞型和相控礁滩型三大类，其在国内的代表性油气田分别为塔里木盆地的塔河油田、顺北油气田、四川盆地的普光和元坝气田。
  塔河油田是我国第一个古生界海相亿吨级大油田，它的发现标志着塔里木盆地古生界碳酸盐岩领域获得重大突破，结束了我国海相古生界没有大油田的历史。塔河油田作为典型的岩溶缝洞型油气藏，储集空间由长时间的表生岩溶作用形成，油气通过岩溶缝洞系统储集和运移。岩溶缝洞一般沿大型不整合面呈准层状集中分布于不整合面之下0~50米，最大深度为200~300米，其形成和演化均与岩溶作用密切相关。岩溶作用往往形成规模不等的溶蚀孔、洞、缝，所以岩溶储层的储集空间以溶孔、溶洞及溶缝为主，非均质性极强。
  顺北地区超深层走滑断控缝洞型油气藏的重大勘探突破，拉开了走滑断控缝洞型油气藏勘探开发的序幕。这类储层具有纵向连通、横向非均质性强的分布特点，断裂带主断面附近发育多组“洞穴—破碎角砾—多角度构造缝”的储集空间集合体，构成“簇状”储层核—带结构，其中角砾带储集性能最优。其主要的形成机制以走滑断裂带的构造破裂作用为主，叠加埋藏流体的改造作用，形成了不受构造埋深控制的规模储集体。顺北油气田深大断裂带“控储、控藏、控富”油气富集模式，丰富了海相碳酸盐岩储层成因类型，将碳酸盐岩有效储层埋深延深至8500米以下，拓展了海相碳酸盐岩超深层的勘探潜力，完善了海相碳酸盐岩储层形成理论，刷新了石油地质传统认识。
  碳酸盐岩相控礁滩型油气藏主要受沉积相带展布的控制，油气分布受高能相带控制，储层在优势储集相带的基础上叠加后期改造作用形成，基质孔隙度较高，储层均质性强于岩溶与断控缝洞型油气藏，孔隙类型以原生粒间孔、格架孔及在此基础上改造形成的粒间溶孔、晶间（溶）孔为主。其中，台缘礁滩相碳酸盐岩油气藏是相控礁滩型油气藏的主要类型，全球排名前十的大型天然气藏中有两个为台缘礁滩型气藏，国内以生物礁滩沉积为主的碳酸盐岩气藏主要分布于四川盆地环开江—梁平海槽带及塔里木盆地塔中I号坡折带。四川的普光、元坝气田均是典型的台缘礁滩型相控岩性油气藏，其主要储层为长兴组—飞仙关组台缘生物礁滩复合体。（作者单位：石油勘探开发研究院）