前沿科技丨慧眼识“油”：牵出渤海走滑断裂深部的油气“巨龙”

近日，国家能源局发布2023年全国油气勘探开发十大标志性成果，其中渤海伸展-走滑复合断裂带深部发现的全球最大的变质岩油田—渤中26-6油田入选，这是该油田第二次入选全国油气勘探开发十大标志性成果。渤海深部断裂带的这一重大突破进一步印证了伸展-走滑复合断裂带深部油气勘探理论技术的科学性、指导性和引领性。

我国第一大原油生产基地——渤海油田所在的渤海湾盆地，是个“富油盆地”，近年重大油气发现屡有斩获。但“富油盆地”也有吝啬的时候。20世纪70年代末以来，国外多家知名石油公司在断裂带历经多年多轮勘探，钻探了80余口深层井，均无功而返。这里因此一度被认为是勘探禁区，“渤海湾的断裂带深部是否有大型油气藏”一度成谜。

断裂带深部何以久攻不下？

断裂是岩层破裂的“伤痕”，盘错交织的多期断裂让渤海的构造破碎的如同一张“蜘蛛网”。其中郯庐断裂带是一条巨型断裂，在我国境内延伸达2400多公里，至今仍为世界上最活跃的断裂带之一。在漫长的地质历史时期中，若干像郯庐断裂带这样的多期、多组断裂，像剁菜一样，把渤海湾盆地切割得支离破碎。

按照传统的构造解释模式，几乎不可能有完整的大型圈闭存在。没有像样的圈闭，怎么能找到油气？

在断裂带深部，岩层往往表现出更低的孔隙度和渗透率，绝大多数深层的储层变得异常坚硬和致密，使得油气根本无法进入。此外，渤海湾盆地是个高热的盆地，在高温烘烤下，即使处在相同深度，储层会变得更加致密，在渤海以前的勘探中，3500米以下几乎没有好的储集层发育了，要再往更深的地方找大油气田，如何找到具备储存规模油气条件的储集体是一个极大挑战。

传统石油地质理论认为，深层大型油气田一般都形成在构造相对稳定区，持续强活动的构造区深部油气藏往往都被后期构造活动破坏，深部油气藏被破坏后会向浅部逸散，在浅部聚集成藏。“持续强活动断裂带深部油气如何保存下来”是横亘在科研工作者面前最大的难题。

事实上，此前也的确在断裂带的浅层“花状”构造发现了蓬莱19-3等多个亿吨级油气田，证实油气通过深部断裂逸散至浅层成藏。

在地壳漫长的板块与造山运动中，渤海经历了从陆地到湖泊，再到内海的沧桑演变，同时，巨型郯庐断裂带从南到北横切渤海，造成了地质构造破碎、断裂发育、油藏复杂的特点。石油科技工作者一直在自问，难道在渤海浩瀚海面之下的断裂带深部，真的就没有大规模的油气田了么？

十多年前，渤海油田勘探团队怀着“我为祖国献石油”的壮志豪情，再次把灼灼的目光投向断裂带深处，并逐渐找到了打开深部断裂带资源宝库的金钥匙。那么，到底是什么原因，让这个深部碎盘子近年来变成了一只“金盘子”，让往日令人生畏的勘探“老大难”，日趋成为中国海油建设“海上大庆油田”的主战场？

伸展-走滑复合断裂带深部油气勘探理论，无疑是开启众多地下宝藏的一个关键理论，更是打开深部断裂带资源宝库的金钥匙。

早自2012年，现任中国海洋石油公司勘探副总师徐长贵就开始带领团队不断对深埋于海底的山体进行摸排。在全世界范围内几乎都还受困于“潜山高部见水，水下无法找油”的时候，他们从地质结构分析入手，通过人工激发地震，对渤海湾盆地的潜山进行了细致、全面的“扫描”，并惊喜地发现，深埋的潜山并非如传统认识的那样贯通的，而很有可能被断裂尤其是具有走滑性质的断裂切割后，将断层的两盘分隔为独立的成藏单元。

“这就好比一张桌子，你给它劈成几段，然后错位放置，但桌子里面的许多抽屉依然是独立的，具备存储条件。”徐长贵的解释简单明了。

钻井取回来的岩芯成为科研团队进一步明确地下潜山储层和储油储气的依据。渤海石油研究院科研人员对渤海油田不同时期、不同深度的大量岩芯样本进行了详细的判研和理化分析，这些在外人看来数量繁多、冰冷、沉重的岩芯，在他的眼中却是渤海油田最宝贵的财富，是解开渤海深处油气宝藏的密码。

通过精细的构造分析和大量的模拟实验，团队筛选出那些具有特殊的强封隔性的断裂，认为这些具有“扭”性的断层相当于给一个整体的容器加了隔断，可将传统认为完整的潜山含油气系统分隔为一个个独立的“单间”，并通过独特的地震资料处理技术和高精度的“蚂蚁体”技术，让曾经模糊不清的微小断裂变得清晰可见。同时，渤海油田首次构建了碎屑岩成岩过程中完整的成缝序列，阐明了断裂带多期裂缝形成的机制，揭示了碎屑岩裂缝带主要发育在距离深大走滑断裂3000米之内，储层平均渗透率增加了10~200倍。这一理论创新提出复合断裂带具有多种来源流体由深至浅互补式分布的特征，完善了渤海深部碎屑岩储层的形成机制。渤海碎屑岩的勘探商业门槛向深拓展了1000米，深部优质储层预测率由35%提高至76%。

断裂看清楚了，断裂带深部构造圈闭呼之欲出。“深部如何形成油气的储集层”及“油气如何保存下来”等难题迎刃而解。

要想在深部实现油气勘探突破，除了必须破解强伸展-走滑断裂带如何“规模成圈、有效成储、难以保存”等一系列重大理论难题，也要解决诸多重大技术挑战。

面对这些世界级难题，渤海油田勘探人员没有退缩，他们决心扛起责任与担当，用智慧与勇气，积极探索新理论新技术，完成对这张“超出教科书范围”的试卷的作答，试图用技术的“慧眼”识别出一个个深部的富含油“抽屉”。

▲伸展-走滑复合断裂带深部油气差异富集模式图

历经10年勘探实践，渤海油田发展了“韧脆性共存、增释压对偶”分层差异控圈机制、高热流盆地“多源流体溶蚀、多期裂缝增渗”的深部优质储层发育机制、持续活动断裂带深部油气强封闭机制等地质理论、成藏理论，推动地质认识持续深化，引领油气勘探不断向深部拓展，解放了一批走滑断裂带油气藏。

同时，三维地震、钻井等地球物理技术的突破成为深部勘探飞跃的最坚实保障。针对渤海深部走滑断裂带地震信号弱、照明不均的难题，渤海油田研发海上超低频全方位地震采集技术，自主研制海洋超低频地震采集设备，成为全球拥有该技术的三家石油科技公司之一。同时，渤海油田还自主研发了首支204℃高温高精度多探头脉冲中子测井仪，破解了超高速模数转换器芯片“卡脖子”难题，首次提出全能域中子反应流体饱和度评价方法，填补了国内外双孔介质流体测井评价技术的空白。

伸展-走滑复合断裂带深部油气勘探理论技术，最终指导发现了渤中26-6全球最大的变质岩油田和蓬莱9-1全国最大的花岗岩油田等多个亿吨级油田群，新增地质储量超12亿吨，实现了渤海深部原油勘探重大战略突破，支撑渤海油田跃升为全国第一大原油生产基地。其中，“渤中26-6”大油田勘探实践所形成的“增压成隆-释压成谷”两种对称分布的差异控圈机制认识，突破了传统伸展-走滑断裂深部圈闭形成机制认识盲区，丰富了石油构造地质学理论，指导了渤海深部构造解释，新增有效勘探面积超8500平方千米，推动了渤海勘探主战场由浅部拓展至深部、显性潜山拓展至隐性潜山。

2023年，渤海油田全年累产油气当量超3680万吨，其中原油增量近230万吨，首次达到全国原油总增量的50%以上，并在近4年内平均增量占到全国石油增产量的40%左右，“渤海伸展-走滑复合断裂带深部油气勘探理论技术”功不可没。

这一理论技术不仅破解了持续强活动断裂带深部油气难以规模聚集的传统难题，改变了渤海油田以浅层为单一增产点的局面，为我国海洋石油持续增产打造了新的增长极，也丰富和发展了陆相盆地碎屑岩储层地质学、复杂断陷盆地深部油气成藏理论，多项技术达到国际领先，为我国石油工业勘探开发向深部复杂领域发展，提供了坚实的理论和技术储备。

著名构造学和地球动力学专家、瑞典乌普萨拉大学教授海明.科伊更是认为，伸展-走滑断裂特征及其对成藏的控制作用研究具有重要的学术意义和工业价值，其成果可推广应用于全球范围内类似盆地的研究。

伴随“七年行动计划”的深入推进，渤海油田上产4000万吨已进入攻坚决胜阶段。面对新形势和新任务，渤海油田正以“追求高质量”为工作标准，以“能源报国”为企业责任，以“永远奋斗”为时代战歌，在新长征路上破浪前行。

▲科研工作者正在观察壁心

来源：科学中国人

编辑：马玮雅

审核：罗声

监制：蒋金轩