全球常规和非常规油气未来趋势分析

全球常规和非常规油气未来趋势分析（2014）常规-非常规油气地质理论揭示了油气资源的形成与分布规律，有效指导油气勘探不断获得新发现。1934年McColough提出的“圈闭学说”是常规圈闭油气成藏理论形成的重要标志，推动了常规油气勘探的发展；1995年Schmoker等提出“连续型油气聚集”理论，树立了非常规油气地质理论的里程碑，为非常规油气勘探提供指导。1956年美国学者Hubbert预测美国油气产量在1970年前后达到高峰，然后石油工业将进入衰竭阶段。然而计算机、新材料等应用于油气工业，使板块构造学、有机生油论等不断焕发生机，在沙漠、山前、海洋等地区不断发现大油气田；尤其是连续型油气聚集理论、高分辨率三维地震、水平井体积压裂等科技创新使页岩气、致密油等非常规油气的勘探开发获得突破。近年来，全球油气资源量大幅增加，油气产量不断创新高，2013年世界石油产量41.5×108t、天然气产量3.4×1012m3。“石油峰值论、石油衰竭论”等再度破灭。油气不可再生，但非常规油气革命可延长石油工业的生命。国家崛起取决于“战略、创新、能源”3个驱动力。石油工业正发生“美国推动能源独立、亚太油气消费中心崛起、新一轮石油科技革命”3个重大事件，深远影响大国能源战略。美国实施本土化的“能源独立”、俄罗斯寻求周边化的“能源合作”、中国推进多元化的“能源供给”。中国推动“能源革命“战略，保障“立足国内、加强国外、多元供给”能源安全。油气勘探研究有3个发展态势：资源类型从常规向非常规转变、圈闭类型从构造向非构造延伸、油气类型从圈闭向非圈闭拓展（从“圈闭找油”向“层系找油”深入）。笔者从板块演化到油气形成，总结全球油气分布规律，并预测世界石油工业的发展趋势。1油气形成背景1.12次板块分合与6类盆地形成新元古代以来，全球板块构造经历了两次最重要的分合旋回，即罗迪尼亚超大陆的形成（距今1100~900Ma）与裂解（距今860~570Ma）、潘吉亚超大陆的形成（距今300~200Ma）与裂解（距今160~0Ma），两次板块分合控制着全球主要含油气盆地的形成与分布。前寒武纪晚期在罗迪尼亚超大陆聚合—裂解构造背景下，全球各古板块大多处于克拉通构造环境，为叠合型沉积盆地形成提供了条件。罗迪尼亚超大陆的解体，导致冈瓦纳和劳亚大陆形成，中国的华北、华南、塔里木板块和哈萨克斯坦板块等逐渐脱离冈瓦纳大陆向北移动。晚古生代潘吉亚超大陆聚合及后续裂解，新特提斯洋、大西洋等开始形成，裂谷、被动大陆边缘广为分布，为拉张沉积盆地形成提供了条件。两大板块分合旋回下，形成大陆裂谷、前陆、弧前、弧后、克拉通和被动大陆边缘6类沉积盆地。在被动大陆边缘和前陆盆地中分布着全球巨型油气田，且更富油；而裂谷、克拉通盆地更富天然气。1.26类主力烃源岩与2大类储盖组合全球90%的油气来自志留系、上泥盆统、上石炭统—上二叠统、上侏罗统、白垩系和渐新统—中新统6套优质烃源岩（见下图）。海平面升降控制层序分布，层序类型决定烃源岩有机质含量及储集性能，最大海泛面顶部对应凝缩层段（CS）、海退体系域（TST）和TOC高值。全球95%以上油气储量发现于侏罗系及之上的碳酸盐岩和碎屑岩2类储集层。区域性泥页岩和膏盐岩2类盖层控制全球巨型油气田分布。2常规-非常规油气形成分布10条规律2.1常规-非常规油气“有序聚集”全球常规-非常规油气“有序聚集”是指含油气单元内，富有机质烃源岩热演化生排烃与不同类型储集体储集空间随埋深演化，油气在时间域持续充注、空间域有序分布，成因上关联、空间上共生，形成统一的常规-非常规油气聚集体系。据“有序聚集、空间共生”规律，一般发现常规油气，预示供烃方向有非常规油气共生；发现非常规油气，预示外围空间可能有常规油气伴生。“有序”体现在3个方面：①成因有序性，地下油气“从源到圈闭”过程，决定源岩区以滞留型非常规油气为主，运移路径上以改造和残留的重油、沥青为主，圈闭发育区以常规油气聚集为主，从浅到深分布有远源的常规油气、近源的致密油气和源内的页岩油气；②宏观分布有序性，盆地边缘或斜坡分布有常规构造和岩性地层油气藏，凹陷斜坡或沉积中心聚集非常规致密油气和页岩油气；③微观分布有序性：储集层物性随埋深增加变差，浅部位高孔渗区聚集常规油气，深部位低孔渗区聚集致密油气，中间过渡部分为常规-非常规油气的混合聚集区。如加拿大阿尔伯达前陆盆地西凹发育源岩，聚集页岩油气和致密气；东部斜坡及隆起带发育常规油气藏及重油、沥青矿。四川盆地发育超万亿立方米级3类常规与3类非常规油气：3类常规气藏为震旦系灯影组碳酸盐岩缝洞型气藏、寒武系龙王庙组和石炭系孔隙型白云岩气藏、二叠系—三叠系碳酸盐岩礁滩型气藏；3类非常规油气为志留系龙马溪组与寒武系筇竹寺组页岩气、上三叠统须家河组致密气和侏罗系致密油。2.2特提斯域控制全球油气富集带形成分布1991年，Klemme划分了劳亚、特提斯、冈瓦纳和太平洋4大构造域。特提斯和劳亚域富集油气，特提斯域以中生代、中—新生代盆地继承发育为特征，主要发育中—新生代以来的前陆盆地，控制已发现油气储量的68%；劳亚域以北美克拉通和俄罗斯克拉通为代表，以古生代盆地为主，控制已发现油气储量的23%。两大构造域大都经过伸展环境连续稳定沉降：①能够形成快速沉积充填建造的沉降速度；②能够形成利于烃源岩形成的缺氧的水体环境，如封闭海湾、厌氧陆架；③保持地层连续沉积，发育大型圈闭，不整合少，利于油气区域性保存。尤其特提斯构造域油气最为富集，主要是因其分布于地球古纬度南北纬30°之间。该区洋流温暖，适于大量生物生长，有机质丰富，具有优质烃源岩、大型圈闭与膏盐岩盖层的良好配置，利于形成巨型油气田。目前已发现全球最大的加瓦尔油田和全球最大的北方—南帕斯气田等（见下图）。截至2013年底，全球共发现1119个大油气田，占全球可采储量的78%和产量的74%。下表统计了全球典型常规-非常规油气田的地质参数。2.3前陆冲断带控制构造油气田群分布全球前陆盆地冲断带构造变形规模大，发育成排大型构造圈闭群，与前渊坳陷优质生烃灶纵向叠置，复杂断裂系统沟通，喜马拉雅期形成并保存的前陆冲断带易形成大型构造油气田群。塔里木盆地库车地区面积1.5×104km2，资源量（8~10）×1012m3，已发现克拉2等大气田，其中克拉苏冲断带面积约5000km2，在3000~8000m深度范围内，发育平面成排、纵向叠加的背斜圈闭带，大型有利圈闭33个，总面积1500km2，其上发育了一套近千米厚的膏盐岩区域盖层。下伏侏罗系烃源岩多层叠加，形成厚100~1000m的优质煤系烃源岩，TOC值为2%~38%，Ro值为1.1%~2.9%，生气强度大于25×108m3/km2；白垩系砂岩储集层孔隙度为6%~10%。最近该区带钻探了中国最深的工业性气井克深9井（7445~7552m），日产天然气45.6×104m3，目前克拉苏冲断带已形成万亿立方米级储量气区。中东扎格罗斯盆地，扎格罗斯冲断带古近系是扎格罗斯最主要成藏组合，烃源岩为下白垩统泥岩，储集层为古近系灰岩，盖层为古近系膏岩层，沿北西向展布的冲断带长轴方向发育大型背斜构造圈闭100余个，可采资源达3351×108t油当量，占全球常规油气可采资源总量的35%。已发现巨型油气田69个，累计生产油气当量508×108t，形成了目前全球规模最大的构造油气田群（见下图）。2.4克拉通内隆起控制特大型油气田展布克拉通盆地隆起区控制特大型油气田形成与分布：①克拉通面积大，生烃坳陷规模大且与古隆起相邻，油气汇聚指向古隆起；②生储盖组合连续接触且大面积分布，利于近源聚集；③构造稳定，易于油气藏特别是古油气藏保存。2011年在四川盆地发现的安岳特大型气田在全球有重大的工业与科学价值。其具有热演化程度高（Ro值为2.5%~3.5%）、地层老（Z——C）、单体规模大（可采储量大于0.7×1012m3）、埋藏深（4500~6000m）等特点。主要有4个具有重大地质理论意义的新发现：①台内大型裂陷（面积6×104km2）；②桐湾期大型古隆起（面积3×104km2）；③特大型高—过成熟原油裂解成气田（可采储量大于0.7×1012m3）；④深层上元古界—下古生界工业性含油气系统。四川盆地古老克拉通上元古界—下古生界工业性含油气系统的发现，对中国海相地层甚至全球深层—超深层油气勘探有重大科学及实践意义。四川盆地川中古隆起面积为6×104km2，古隆起震旦系—寒武系碳酸盐岩颗粒滩分布区面积超过1×104km2，岩溶缝洞储集层孔隙度为4%~8%。新发现的德阳—安岳裂陷槽内发育厚层寒武系高热演化程度烃源岩（Ro值为2.5%~3.5%），与东侧古隆起缝洞储集层形成有利源储配置，仅磨溪地区龙王庙组气藏在800km2含气范围内的探明天然气地质储量即达4404×108m3，震旦系控制含气面积超过7000km2。安岳气田主要受古裂陷槽优质烃源岩、古台地丘滩岩溶储集层、古油藏原位裂解成气和古隆起斜坡汇聚油气的“四古”要素控制，是目前全球发现的最古老的高热演化油裂解气田。塔里木盆地克拉通区勘探面积近38×104km2，主要发育塔北、塔中等古隆起，震旦系—寒武系古隆起斜坡发育大规模碳酸盐岩缝洞型储集层，面积达15×104km2。塔北—塔中隆起油气连片分布，在6000m以深的超深层发现油气储量超过30×108t油当量。最近在塔北斜坡低部位钻探的金跃102井（7220~7350m），日产油69.6m3，成为中国最深的工业性油井。东西伯利亚盆地是在元古宙地台上发育的古老克拉通盆地，面积350×104km2。截至2011年底，盆地已发现油气藏337个，累计探明油气可采储量42×108t油当量，待发现可采资源量140×108t油当量，是世界上油气最富集的古克拉通盆地。盆地东南和东北部发育两个大型继承性古隆起。里菲系烃源岩面积37×104km2，富有机质地层厚2.0~7.5km，平均有机碳含量为1.0%~2.7%，Ro值为0.6%~1.6%；文德系烃源岩面积175×104km2。隆起区里菲系碳酸盐岩、文德系沿岸砂坝等多套优质储集层与中南部厚0.6~2.0km的寒武系膏盐岩盖层组合，形成了全球最古老的凝析油气田（见下图）。2.5台地边缘控制生物礁滩大油气田的群带状分布克拉通盆地边缘发育环带状大型礁滩体，向陆与盆地内古老生烃坳陷相邻，向海与同期海相烃源岩层对接，具备多向油气充注的优越条件，其上稳定分布膏盐层盖层，形成大型礁滩油气田群。塔里木、四川等盆地古生代克拉通区礁滩体发育，如塔中隆起北斜坡奥陶系生物礁滩体南北宽1~20km，东西长260km，具有典型多期叠加分布特征。储集层孔隙度为5%~12%，渗透率为（1~20）×10−3μm2，形成礁滩体控制的大型富油气区，储量超过10×108t油当量。四川盆地川东北开江—梁平台缘区发育二叠系生物礁和三叠系滩，宽1~5km，厚300~500m，储集层物性优越，已发现普光、龙岗等气田，整个生物礁滩天然气储量规模超过万亿立方米。位于哈萨克斯坦西部的滨里海克拉通盆地面积50×104km2。台地边缘发育大型生物礁滩体，向盆地和外大洋方向相变为盆地相泥岩优质烃源岩区。早二叠世沉积巨厚膏盐层，形成以盐下礁滩体为主的环状大油气田群。其中阿拉斯特拉罕凝析气田上泥盆统生物灰岩含气层厚283m，含气面积1630km2，天然气可采储量2.6×1012m3；田吉兹油田上泥盆统—中下石炭统生物灰岩含油高度1500m，含油面积270km2，石油可采储量8.4×108t；卡沙干油田上泥盆统生物礁型圈闭含油层平均厚度550m，含油面积650km2，可采储量超过5×108t。整个环形礁滩体分布带已发现9个大油气田，油气可采储量78.6×108t油当量，预测盐下待发现资源量约123×108t油当量。2.6被动大陆边缘控制海洋特大型油气田形成与分布被动大陆边缘盆地经历了早期陆内裂谷、由陆向海过渡和海洋深水漂移3个关键时期，其油气地质条件有利：①陆内裂谷期发育优质陆相生烃凹陷，如西非南加蓬滨海盆地Melania（Barremian）组平均TOC值为6%~2