珠江口盆地东部地区预探井失利原因分析及启示

张为彪 易 浩 钟 辉 牛胜利 徐 徽 冯 轩 陈玲玲 郑 洁

（ 中海石油(中国)有限公司深圳分公司 ）

预探井是为了探索由地震详查识别出的圈闭含油气性而实施的钻井，钻探之前要经过多轮详细的地质和地球物理评价,从设计、钻探、测试到固井的过程中涉及地质研究、地震解释、钻井、录井、测井、试油、固井等多个技术环节[1]。经过近40年的勘探，珠江口盆地东部地区已钻预探井271口，虽然获得了超过10×108t油当量的油气储量发现，但是仍有相当一部分钻井失利。前人的研究成果表明[2-5]，对一个勘探区失利井的失利原因进行系统分析，可挖掘出影响其勘探成效的主控因素，进而明确研究工作的重点，并指导下一步的勘探。本文从珠江口盆地东部地区的地质特征出发，对所有失利预探井的失利原因进行系统分析，明确了造成失利的因素及其所占比重，进一步地，从水深、含油层系和圈闭类型3个角度对预探井的失利原因进行分类分析，获得了对不同类别预探井失利原因共性和特性的认识，研究结果为下一步的勘探研究工作带来了启示，研究方法可为其他勘探区提供借鉴。

1 区域地质特征

珠江口盆地位于南海北部陆缘，是一个拉张型裂陷盆地，受多次构造运动的影响，平面上形成三隆三坳的构造格局，自北向南分别为北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、中部坳陷带、南部隆起带和南部坳陷带，南侧与洋盆直接接触[6-7](图1)。纵向上，珠江口盆地新生界具有“下陆上海、下断上坳”的双层结构，形成文昌组—恩平组陆相地层（以下称为深层）和珠海组—韩江组海相地层（以下称为中浅层）两套含油层系[7]，古潜山和中生界盆地残留沉积层是未来有潜力的含油层系(图2)。构造运动与多种沉积体系的有机组合形成了多种多样的圈闭类型[7]。

图1 珠江口盆地构造区划[7]

依据水深和成藏体系的差异，可将珠江口盆地东部地区划分为浅水区和深水区两个勘探领域（图1）。浅水区位于浅海陆架环境，主要包括珠一坳陷、珠三坳陷的东端、东沙隆起和番禺低隆起的北部，发育文昌组—恩平组陆相烃源岩，以及文昌组—恩平组陆相和珠海组—韩江组海相两类储盖组合，不整合面、横向连通砂体和垂向断裂构成了油气的复式输导体系，形成了自生自储和下生上储两类成藏组合。深水区位于陆架坡折—陆坡的环境，处于大陆边缘地壳强烈伸展薄化带上，主要包括东沙隆起和番禺低隆起的南部、珠二坳陷的开平凹陷和白云凹陷及南部坳陷带的各凹陷，具有不同于浅水区诸凹陷的构造、沉积和温压演化历史，以高热流背景为典型特征[8]。主要勘探工作量和已发现油气集中于白云凹陷，该凹陷发育文昌组—恩平组陆相烃源岩及珠海组海相烃源岩[7]，渐新世和中新世发育的两大陆架坡折带控制的陆架边缘三角洲和陆坡深水重力流砂岩作为储层，底辟带、断裂带、长期古鼻隆高带及与之联系的砂体侧向输导构成油气的运聚体系[9]，形成下生上储成藏组合。

图2 珠江口盆地东部地区综合柱状图[7]

2 预探井分布特点

浅水区已钻预探井198口，占73.3%，平均井控面积为401km2，处于勘探高峰的初期阶段；深水区已钻预探井73口（其中1口井因工程事故而未达钻探目的，后文的研究分析中未统计在内），平均井控面积为1859km2，处于勘探早期[10]。钻探的含油层系包括中浅层、深层、古潜山和中生界盆地残留沉积层。中浅层井有214口，占79.3%；深层井14口，占5.2%；深浅层兼顾井41口（其中2口井除了钻探中浅层和深层外，还钻探了古潜山），占15.2%；中生界井1口，占0.3%。可见，在以往勘探历程中，研究区主要以钻探中浅层为主，深浅层兼顾的复式井也占有一定比例，专门针对深层的预探井则比较少。中浅层、深层和古潜山的成藏特征存在明显差异，对于同时钻遇这3套含油层系的井，在统计圈闭类型和失利原因时，1口井可能对应3种圈闭类型和失利原因，为了使统计结果具有指导意义，本文对此类的1口井看成分别以中浅层、深层和古潜山为目的层的3口井，对未钻探古潜山的深浅层兼顾井作类似处理，即看成2口井。这样，总预探井数看作为313口，其中浅水区预探井数看作是238口，深水区预探井数看作是75口；中浅层预探井数看作是255口，深层预探井数看作是55口，古潜山预探井数看作是2口，中生界预探井1口。这313口预探井钻探的圈闭类型包括构造圈闭（背斜、断背斜、断鼻、断块）、地层圈闭和复合圈闭（构造—岩性、构造—地层和地层—岩性）等三大类8小类，其中，背斜圈闭最多，占24.9%，其次为断背斜圈闭，占24.0%，断鼻圈闭、断块圈闭和构造—岩性圈闭也占有一定比例，其他类型圈闭则较少（表1）。

表1 珠江口盆地东部地区已钻圈闭类型分布特点

3 预探井失利原因整体分析

此次研究中，预探井的失利定义为：①录井和岩心未发现油气显示；②发现油气显示但综合解释没有发现油层；③发现油层但储量很小或者物性很差，基本不具有商业开发可能性。

研究区失利的预探井总数为225口，失利率为71.9%。失利原因可概括为6个方面：烃源条件、储层条件、盖层条件、圈闭条件、运聚匹配条件和保存条件，所占比例分别为9.2%、14.1%、6.0%、23.0%、42.6%和5.0%（表2）。这里要作一下说明，对于由一种因素造成失利的井，统计时该失利因素发生的次数记为1，对于由两种可能因素造成失利的井，统计时这两种失利因素发生的次数各记为1/2,以此类推。整体来看，造成研究区预探井的失利近一半是运聚匹配条件，其他失利因素按所占比重由大到小依次是圈闭条件、储层条件、烃源条件、盖层条件和保存条件。

表2 珠江口盆地东部地区预探井失利原因

3.1 烃源条件

研究区目前已证实的烃源岩有3套：文昌组陆相烃源岩、恩平组陆相烃源岩和珠海组海相烃源岩，此外，还可能发育中生界的烃源岩。其中，珠一坳陷发育文昌组和恩平组烃源岩，珠海组烃源岩不发育或尚未成熟；珠二坳陷则发育文昌组、恩平组和珠海组3套烃源岩，且烃源岩厚度远远大于珠一坳陷[7]。烃源岩的分布是不均衡的，不同凹陷、同一凹陷内的不同洼陷、甚至同一洼陷内不同次洼的烃源岩的规模和品质差别较大[11]。惠州凹陷的西江24洼和西江23洼东次洼周边的预探井成功率较高，发现了多个油田（图3），说明烃源岩规模较大，品质较好；而西江23洼的西次洼，与东次洼相邻，周边预探井却全部失利，综合分析认为其烃源岩规模或品质可能较差。烃源因素引起失利的情况占9.2%（表2）。应充分利用各种方法，如洼陷类比、构造演化和沉积充填研究、钻井资料分析、热史研究等，加强对烃源岩的评价[12-13]。

图3 西江23洼和西江24洼勘探形势图

3.2 储层条件

储层因素引起失利的情况占14.1%（表2），是重要的风险因素。古近系储层横向变化快，认识程度低，储层发育位置的判定风险较大，如西江凹陷的J1井（图1），目的是钻探文昌组陡坡带扇体，但结果整个目的层全为泥岩（图4）。正常情况下，埋深增加，储层物性会变差，部分古近系钻井目的层埋深大于3400m，储层物性很差，有效孔隙度小于13%，渗透率小于20mD，甚至小于1mD，影响了油气的大规模聚集和商业开发。浅水区中浅层岩性圈闭勘探井位往往靠近砂体尖灭位置，面临砂体薄、泥质含量高、物性差的风险。深水区重力流沉积优势相带识别难度大，加之具有高地温梯度（≥4℃/100m），储层在埋深2500m以下成岩加速，进入到中成岩阶段，致使储层致密化且孔隙结构复杂化，故储层风险较大。

图4 西江凹陷J1井综合柱状图

为了降低储层风险，古近系勘探要寻找“特殊”储层，即特殊有利沉积相区、超压保护层、低地温保护层、强烈破碎层、强烈风化残留区、抬升变浅保护的储层等；浅水区中浅层岩性圈闭勘探，应紧密结合周边井分析，以单砂层为研究重点，分析区域展布规律，进而指导优势相带选取及可能的沉积尖灭带；深水区要从区域构造演化研究出发，加强重力流沉积的研究，建立重力流优质储层识别方法体系[3,14-15]；碳酸盐岩和古潜山的储层研究也应加强[16-17]。

3.3 盖层条件

整个珠一坳陷的珠海组及恩平、惠州和陆丰等凹陷的恩平组含砂率都普遍较高[18]，一般大于60%；此外，在珠江组沉积时期处于古珠江口的西江主洼及附近区域，珠江组含砂率也较高，造成多口井因缺乏有效盖层而失利[19]。遭受风化淋滤或具有构造裂缝的石灰岩不能有效地封盖下伏砂层中的油气，也造成了一些钻井的失利。盖层因素引起失利的情况占6.0%（表2）。

3.4 圈闭条件

圈闭因素引起失利的情况占23.0%（表2），风险较大。地震资料精度或时深转换准确性不高造成构造圈闭真实形态难以落实，设计井位在圈闭或含油气范围之外，甚至不存在圈闭，是出现较多的失利情况。断层封堵能力有限，油气侧向漏失，未形成规模油气藏，造成多口钻井失利。岩性圈闭勘探，砂体尖灭的不落实造成了部分钻井失利。

西江凹陷的背斜构造H（图5）位于已证实的油气运移路径上，但是，预探井H1井（图1）却只发现零星的油气显示。后来通过对周边钻井的录井和测井资料及地震资料的综合解释，发现在构造H的目的层上方存在横向分布很不均匀的石灰岩高速层，对下伏构造形态产生了严重影响。为了准确落实H构造，对三维地震资料进行了叠前深度偏移（PSDM）处理，发现H1井并未钻探在圈闭范围内（图5），这是造成该井钻探失利的主要原因。

位于番禺4洼的断块构造D因地层倾角大而十分陡峭（图6），目的层为珠江组和韩江组，预探井D1井（图1）油气显示很丰富，但是只钻遇两个很薄的油层，因而失利。后来在构造高部位钻探了评价井D2井，结果钻遇油层40.2m/12层，但是含油面积最大的一层ZJ130油层只有0.8km2，说明预探井D1井失利的主要原因是圈闭陡峭，断层封堵的含油面积太小，多数油层未被钻遇。

为了减少圈闭因素造成的失利，最重要的是提升地震资料的质量[4,20]。地震勘探技术的每一次飞跃发展，都为油气勘探带来了巨大的成效，最近一次是20世纪90年代高精度三维地震和叠前深度偏移技术的出现。近20年来地震勘探技术也在不断发展，但是未取得质的飞跃，使得断层阴影带成像、横向速度变化大地区的准确速度求取、资料分辨率等问题未取得根本的改善。因此，复杂条件下构造圈闭形态和岩性圈闭的落实仍面临着较大的困难。为了从根本上降低这方面的风险，唯有突破传统的理论和技术体系，发展新的理论和技术，实现地震资料质量在根本上的提升。另外，提高断层封堵分析的准确性也非常重要[21-22]，应强化断裂带的地层岩性结构及封堵性评价研究。

图5 西江凹陷H构造2615层顶面深度构造图（基于PSDM资料成图）

3.5 运聚匹配条件

良好的运聚匹配条件要同时满足充足的运移动力、有利的运移方向、通畅的运移通道（横向上的输导层和不整合面，纵向上的断裂和底辟等）、圈闭定型与油气运聚的时间匹配等[5]。可见，要形成良好的运聚时空匹配需要多种因素互相配合，形成有机的统一体，其中一种因素出现问题，就可能导致勘探失利，所以，运聚匹配条件是影响勘探结果的关键因素，研究区的勘探实践也证明了这一点，因运聚匹配原因造成失利的情况占总失利情况的42.6%（表2），是最重要因素，主要是运移指向和运移通道问题。

东沙隆起的珠江组可识别出几条明显的构造脊（图7），通过对该区域已钻井的分析，发现位于构造脊上的井基本都获得了商业发现，如Z3井和Z4井，但是，稍微偏离构造脊的钻井则基本失利，如Z2井，说明沿构造脊方向是油气的优势运移指向，偏离该方向，勘探风险很大。

图7 东沙隆起珠江组油气优势运移方向

多年的勘探实践表明，在番禺4洼东侧珠江组—韩江组（存在一条优势运移路径，即图8中A—A′。优势运移路径上的T4井钻遇了31个油层，且充满度普遍较高；T7井钻遇了6个油层，只有1个油层的充满度比较高；T8井也钻遇了几个油层，但是充满度都比较低。通过古地形研究等手段基本确定T11井钻探的圈闭也位于该路径上，该圈闭规模较大、具有良好的储盖组合条件，却未发现油气显示，综合分析该运移路径上各圈闭的成藏特点，可以判断T11井的失利是由于距离洼陷较远，超出了有效的供烃范围。

根据上述分析，加强运聚匹配的研究对提高研究区勘探成功率至关重要，但其涉及因素众多，每个因素都可能存在着一定的不确定性，致使分析结果可能存在很大的不确定性。应在充分总结研究区的历史经验和教训的基础上，梳理形成一套运聚匹配评价方法，同时广泛调研其他含油气盆地的勘探经验，创新理论和方法，改变一些传统的思维，只有这样，才能不断接近油气在地下运聚的真相。举例来说，2016年，研究区发现了一个中型的商业油田，依据现有的运聚匹配理论，无法合理地解释其油气的运聚过程，说明现有理论与油气在地下的实际运聚过程之间存在着差距，唯有创新理论和思维，才能逐步缩小这一差距，降低勘探风险。

3.6 保存条件

良好的保存条件是指圈闭在成藏关键时期聚集油气之后能将油气保存至今。研究区一些预探井因已形成的油气藏被破坏而失利，占总失利情况的5.0%（表2）。破坏油气藏的因素主要是晚期构造活动和CO2驱替。

4 预探井失利原因分类分析

4.1 不同水深的预探井失利原因分析

浅水区失利的预探井数为176口，失利率为73.9%。运聚匹配不佳是最主要因素，占43.8%，其次是圈闭因素，占23.9%，再者是储层和烃源因素（表2）。浅水区已进入勘探高峰阶段，勘探认识较成熟，已知的中浅层有利勘探区带内的圈闭已基本钻探完毕，需要对各洼陷的烃源条件和运聚条件进行深入剖析，寻找中浅层接替区带；针对具体圈闭进行评价时，则应重视圈闭形态的落实和断层封堵性分析。深层则要深化研究，寻找储层甜点。

深水区失利的预探井数为49口，失利率为65.3%，较浅水区低一些。运聚匹配不佳仍是最主要因素，占38.1%，其次是储层因素，占26.2%，再者是圈闭因素（表2）。深水区仍处于勘探早期，尤其是南部坳陷带的各凹陷和中生界残留盆地勘探程度很低。对于勘探程度相对较高的白云凹陷，要充分总结以往的勘探经验和教训，加强运聚时空匹配研究；对于其他勘探程度低的地区，则要重视烃源岩评价，落实烃源岩分布、规模和品质，在此基础上，开展运聚时空匹配研究，确定有利区带[23-24]。在深水区，重力流沉积砂体是主要储层类型之一，但有效储层识别难度较大，加之深水区地温梯度高，储层在埋深2500m以下成岩加速，物性变差，因此储层风险较大，今后要加强地质和地球物理研究，建立一套重力流沉积优质储层的识别方法体系[14]。深水区水深变化较快，海底崎岖不平，地震资料品质较差，准确的时深转换难度较大，构造圈闭形态和岩性圈闭尖灭的落实风险较大。另外，深水区地壳减薄，岩浆活动强烈，由此带来的CO2对早期油藏会形成破坏，也是不容忽视的风险。

图8 番禺4洼东侧勘探形势图(a)及油气运移示意图(b)

4.2 不同含油层系的预探井失利原因分析

中浅层失利的预探井数为176口，失利率为69.0%；深层失利的预探井数为46口，失利率为83.6%；古潜山和中生界的钻井全部失利（表3）。中浅层的勘探成功率相对较高，深层属于新领域，勘探认识不足，难度也较大，因此成功率较低。中浅层的运聚匹配条件和圈闭条件是最重要因素，其次为储层条件和烃源岩条件。深层由于临近烃源岩，运聚匹配的风险有所下降，储层的风险明显增加，圈闭风险依然较大，主要是恩平组的断层封堵问题。古潜山勘探失利最重要的原因是储层条件；中生界的认识还很不足，成藏主控因素还无法确定。

4.3 不同圈闭类型的预探井失利原因分析

研究区背斜圈闭失利的主要原因是运聚匹配不佳（表4），二维地震资料精度不够和速度横向不均匀导致的圈闭形态不落实也造成了一些失利。断控圈闭（断背斜、断鼻、断块）的主要风险因素也是运聚匹配条件，同时断层封堵问题比较突出，另外，还要警惕晚期断裂活动对古油藏的破坏。对于构造—岩性圈闭，储层是最大的风险，其次是圈闭的落实。地层和构造—地层圈闭主要是碳酸盐岩、古潜山和深层圈闭，成藏关键因素是储层条件。

表3 不同含油层系预探井的失利原因

表4 不同圈闭类型预探井的失利原因

5 结论及建议

(1）将孤立的单井信息进行有序的整理，运用统计分析方法，可挖掘出对含油气盆地的勘探工作具有指导意义的认识。

(2）本文对珠江口盆地东部地区预探井的失利原因进行了系统的统计分析，揭示了造成预探井失利的原因及不同原因所占的比重，并针对性地提出了一些降低失利风险的建议，研究方法可为其他含油气盆地的勘探工作提供借鉴。

(3）明确了失利的原因，也就明确了下一步勘探工作的努力方向，建议依据失利因素的重要程度投入相应的研究力量，开展攻关。

(4）创新带来出路，唯有在现有理论和认识的基础上，发展新的理论和方法，才能从根本上提高钻前认识的准确性，降低失利率。

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