深层油气藏

1. 深层油气藏随着全球油气工业的发展，油气勘探地域由陆地向深水、目的层由中浅层向深层和超深层、资源类型由常规向非常规快速延伸，水深大于3000m的海洋超深水等新区、埋深超过6000m的陆地超深层等新层系、储集层孔喉直径小于1000nm的超致密油气等新类型，将成为石油工业发展具有战略性的“三新”领域。

深层将是石油工业未来最重要的发展领域之一，也是中国石油引领未来油气勘探与开发最重要的战略现实领域。

关于深层的定义，不同国家、不同机构的认识差异较大。

目前国际上相对认可的深层标准是其埋深大于等于4500m；2005年，中国国土资源部发布的《石油天然气储量计算规范》将埋深为3500~4500m的地层定义为深层，埋深大于4500m的地层定义为超深层；钻井工程中将埋深为4500~6000m的地层作为深层，埋深大于6000m的地层作为超深层。

尽管对深层深度界限的认识还不一致，但其重要性日益显现，目前，已有70多个国家在深度超过4000m的地层中进行了油气钻探，80多个盆地和油区在4000m以深的层系中发现了2300多个油气藏，共发现30多个深层大油气田（大油田：可采储量大于6850×104t；大气田：可采储量大于850×108m3），其中，在21个盆地中发现了75个埋深大于6000m的工业油气藏。

美国墨西哥湾Kaskida油气田是全球已发现的最深海上砂岩油气田，目的层埋深7356m，如从海平面算起，则深达9146m，可采储量（油当量）近1×108t。

中国陆上油气勘探不断向深层-超深层拓展，进入21世纪，深层勘探获得一系列重大突破：在塔里木发现轮南-塔河、塔中等海相碳酸盐岩大油气区及大北、克深等陆相碎屑岩大气田；在四川发现普光、龙岗、高石梯等碳酸盐岩大气田；在鄂尔多斯、渤海湾与松辽盆地的碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩领域也获得重大发现东部地区在4500m以深、西部地区在6000m以深获得重大勘探突破，油气勘探深度整体下延1500~2000m，深层已成为中国陆上油气勘探重大接替领域[1]。

中国石油天然气股份有限公司的探井平均井深由2000年的2119m增长到2011年的2946m，其中，塔里木油田勘探井深已连续4年超过6000m（见图1.1），且突破了8000m 深度关口（克深7井井深8023m）；东部盆地勘探井深突破6000m（牛东1井井深6027m）中国近10年来完钻井深大于7000m的井有22口，其中，2006年以来完钻19口，占86%目前钻探最深的井是塔深1井，完钻井深8408m，在8000m左右见到了可动油，产微量气，钻井取心证实有溶蚀孔洞，储集层物性较好，地层温度为175~180℃最深的工业气流井是塔里木盆地库车坳陷的博孜1井，7014~7084m井段在5mm油嘴、64MPa油压条件下日产气251×104m3，日产油30t，属典型的碎屑岩凝析气藏；最深的工业油流井是塔里木盆地的托普39井，6950~7110m井段日产油95t、气1.2×104m3。

图1.1 中国石油探井平均井深变化图深层油气资源潜力大，尤其是天然气资源，随着中浅层勘探程度的不断提高，油气勘探目标逐渐转向深层，本文以4500~6000m为深层标准，大于6000m为超深层标准，初步预测，中国石油探区范围内深层油气资源潜力为220×108~300×108t油当量，主要分布于碳酸盐岩、碎屑岩和火山岩3大领域，以气为主。

深层-超深层碳酸盐岩是未来勘探发展的重要接替领域，当前有塔里木盆地塔北南缘奥陶系岩溶发育区、塔里木盆地塔中奥陶系礁滩与岩溶发育区、鄂尔多斯盆地靖边气田周缘奥陶系岩溶发育区、四川盆地川东北二叠系-三叠系礁滩体发育区、四川盆地川东北石炭系白云岩富气区5大现实领域，勘探面积约10×104km2；有塔里木盆地麦盖提斜坡奥陶系岩溶发育区、塔中-塔北下奥陶统白云岩、环满加尔凹陷寒武系台缘带，四川盆地川西二叠系白云岩区、雷口坡组风化壳区、震旦系-寒武系岩溶-白云岩区，鄂尔多斯盆地东部盐下白云岩及渤海湾盆地潜山8大接替领域，有利勘探面积约10×104km2。

深层碎屑岩资源潜力大，是未来深层油气勘探重要领域，当前有库车坳陷深层天然气、四川盆地须家河组天然气、准噶尔盆地腹部岩性地层油气3大现实领域，勘探面积9×104~10×104km2接替领域有渤海湾盆地深层碎屑岩油气、塔里木盆地海相砂岩油气、准噶尔盆地深层致密砂岩气、塔里木盆地塔西南深层油气、吐哈盆地台北凹陷致密气、三塘湖盆地致密油、松辽盆地深层致密气，勘探面积约34×104km2。

深层火山岩具备规模成藏的基础和条件，具有较好的油气勘探前景现实领域有准噶尔盆地石炭-二叠系、松辽盆地侏罗系-白至系、三塘湖盆地石炭-二叠系、渤海湾盆地侏罗系-古近系，勘探面积14×104km2；接替领域有塔里木盆地二叠系、吐哈盆地石炭-二叠系、四川盆地二叠系，勘探面积17.5×104km2。

近年来，针对深层油气勘探开发技术需求，对超高温钻井液进行了重点研究，形成了超高温钻井液技术体系国内泡沫钻井液抗高温能力从150℃提高到350℃，形成了抗温350℃的水基泡沫钻井液技术，其抗温能力比国外聚合物成膜增黏泡沫钻井液技术高50℃。

研发了超高温条件下成胶率高的抗超高温纳米有机土及配套的油基钻井液关键处理剂，形成了抗温250℃、密度2.60g/cm3的油基钻井液技术，达到国外同类技术水平，实现了国内油基钻井液处理剂基本配套，并且钻井液可回收利用同时研发了分子结构中含有高电荷官能团的高温保护剂，将水基钻井液抗温能力从180℃提高到240℃，形成了抗温240℃的水基钻井液技术，其抗温能力比国外同类技术系列高30℃，成本仅为国外技术的30%。

此外，中国钻机已适应超深井钻井需求2006年生产出9000m钻机，2007年又生产出12000m钻机，钻机生产能力为超深井勘探开发提供了条件。

1.1.1 深层油气藏主要分布1.1.1.1 塔里木盆地深层油气藏主要分布塔里木盆地位于新疆维合尔自治区南部，被天山山脉、昆仑山系、阿尔金山和喀喇昆仑山系环绕，面积56×104km2，总体上呈菱形块状，东西最长约1320km，南北最宽约720km。

依据盆地基底顶面起伏将盆地划分为“三隆四坳”，即塔北隆起、中央隆起、塔南隆起、库车坳陷、北部坳陷、西南坳陷和东南坳陷[2]，如图1.2所示。

图1.2 塔里木盆地构造单元划分塔里木库车坳陷地质构造复杂，地层压力系数高，存在大段复合膏盐层，迪那和大北-克拉苏地区均为高温高压气井，这对后期的钻井、固井作业来说是巨大的挑战。

同时，较高的地层压力对固井后的二界面胶结强度是很大的考验，由于常规钻井液滤饼不具备固化特性，在高温下脱水后没有胶凝结构，因而容易被地层高压流体破坏，从而形成窜流通道。

塔里木油田部分区块井况见表1.1。

表1.1 塔里木油田部分区块井况资料区块井类井深范围地层压力井口压力井底温度H2S情况（Km）（MPa）（MPa）（℃）塔中4 油 3.2~4.5 42.33轮古油5~6 62.9 132 无英买7 气 5.1~6.0 50~70 14~40 106 含量低牙哈气 4.9~5.9 51~63 90~130 含量低迪那2 气 4.7~5.4 105~111 90 131~150 无克拉2 气 4.2~5.0 60~75 50~55 100 含量低大北1 气 5.9~6.6 98 72~75 168 无大北3 气 6.7~8.1 113~120 94~97 168 无轮南油气平均4.76 62.9 120~140 无1. 塔里木盆地主要深层油气藏（1）塔河油田塔河油田位于塔里木盆地北部，构造单元主要在阿克库勒凸起，并包括顺托果勒隆起的北部、哈拉哈塘凹陷东部及草湖凹陷西部。

塔河油田为一个以大型奥陶系碳酸盐岩油藏为主的复合型油田。

主要目的层系为奥陶系、石炭系和三叠系。

塔河油田所钻遇的地层层序多，地层复杂。

塔河油田上部第三系库车组、康村组、吉迪克组砂、泥岩不等厚互层，胶结弱、成岩性差、可钻性好、砂岩渗透性高、泥岩以伊利石为主，水化分散性强烈，极易造成虚厚砂泥饼和胶粘性钻屑厚泥饼缩径。

下部侏罗系、三叠系、石炭系地层砂、泥岩交叠，层理裂缝发育的硬脆性泥页岩和易水化膨胀分散的泥岩同存，同一地层水化性差异大，泥岩地层坍塌压力系数高于油气层孔隙压力系数，井壁受力不平衡等极易造成严重剥蚀掉块垮塌。

（2）大北气田大北气田位于库车坳陷克拉苏构造带西端。

主要目的层段为下白噩统巴什基奇克组，埋藏深(大于5600m)，成岩性强。

岩性为褐色中细砂岩、含砾砂岩，钙质含量高，一般为10%左右，最大可达15%。

从上至下，粒度变粗。

砂岩储层基质渗透率低(基质渗透率处于0.1×10-3-1×10-3μm2之间时为超低渗透率砂岩储层)，总体上属于低孔低渗-特低孔特低渗储层，非均质性强[3]。

库车前陆盆地构造单元划分及大北地区位置见图1.3。

图1.3 库车前陆盆地构造单元划分及大北地区位置（3）克深气田克深区块位于新疆阿克苏拜城县境内，地面海拔1300~2000m。

构造位置为塔里木盆地库车凹陷克拉苏构造带克深区带克深1-克深2构造。

完钻层位自变系巴什基奇克组，完钻原则为钻穿自变系巴什基奇克组240m完钻[4]。

地质层位及岩性情况见表1.2。

表1.2 克深气田地质层位及岩性情况地质时代层位底界深度层厚主要岩性描述（注明油气层位置）N2k2940 2940 砂砾岩、泥岩、粉砂质泥岩新近系N1-2k4120 1180 粉砂质泥岩、泥岩N1j4850 730 含砾细砂岩、泥岩夹粉砂岩古近系E2-3s5100 250 泥岩、含膏泥岩夹膏质泥岩E1-2km6665 1565 岩盐、泥岩层、泥膏岩白垩系K1bs6990 325 粉砂岩、含砾细砂岩、泥岩1.1.1.2 四川盆地主要深层油气藏四川盆地西部是一个大型坳陷区-川西坳陷。

川西坳陷面积近6×104km2，发育有巨厚上三叠统和侏罗系陆相碎屑岩地层。

侏罗系蓬莱组气藏和沙溪庙组气藏是目前主力开发气藏，上三叠统须家河组气藏是目前深层天然气的主要勘探层系。

川西坳陷受构造运动强烈挤压，沉积物严重致密化，油气成熟度高，储层孔隙度低，地层压力变化大，地下裂缝发育不均衡，渗流介质非均质性严重，气藏属致密砂岩孔隙-裂缝型双重介质。

油气分布见图1.4。

图1.4 四川盆地油气田分布(据四川石油局资料补充)1. 普光气田四川盆地普光气田是四川盆地发现的最大气田，也是我国海相碳酸盐岩层系最大的气田，还是四川盆地埋藏深度最大、资源丰度最高、储层性质最好、优质储层最厚、天然气中硫化氢含量最高、天然气干燥系数最大的整装气田。