鄂尔多斯盆地延长探区油气勘探历程与启示

胡春桥，任来义，贺永红，万永平，梁全胜

（1.陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，西安 710075；2.陕西延长石油（集团）有限责任公司，西安 710075）

鄂尔多斯盆地延长探区是中国陆上最早被发现和利用的油气区，东汉史学家班固所著《汉书·地理志》一书中就有所记载。从1905 年清政府批准建厂到2007 年产量超过千万吨，从早期以油苗、露头找油到发展出相应的地质理论与工艺技术，从浅层勘探向深层勘探不断推进，从常规石油勘探到多种油气资源类型勘探齐头并进，延长石油在石油地质理论、勘探技术等方面取得了许多新进展。其110 余年的勘探历程，就是一部浓缩的中国油气勘探史，具有非常重要的意义。

前人对延长探区的历程与发展作过许多研究。2006 年，石宝珩对1949 年以前延长探区早期的勘探开发历程进行了阐述；2014 年，李玉琪等从回顾历史的角度，详细评述了延长石油的发展历程，并分为1935 年以前、1935—1949 年、1949—1997 年、1997 年以后4个阶段；2018年，李德生等结合亲身经历，回顾了延长探区百年发展历程，并对20 世纪40—50 年代开展的爆炸增产工艺进行了详细介绍。本文通过对延长探区勘探历程进行系统回顾和分析，以油气产量变化和地质理论发展为主线，对延长探区的勘探历程进行重新划分，并从中总结出勘探成果与经验认识，期望能对以后的油气勘探工作有所帮助。

1 地质概况

鄂尔多斯盆地是多旋回叠合含油气盆地[1]，延长探区位于鄂尔多斯盆地东南缘（图1），地理上包括榆林、延安、旬邑等地区，横跨陕北斜坡、渭北隆起、天环坳陷三大地质构造单元，具有其独特的地质属性与复杂性。

延长探区整体构造相对平缓，在中奥陶统马家沟组、上石炭统本溪组—下二叠统山西组以及上三叠统延长组均发育有一定的烃源岩[2-4]。2000 年以前，以勘探中生界侏罗系和三叠系2 套含油层为主；近20年，在探区内陆续发现古生界二叠系、石炭系和奥陶系天然气层，以及上三叠统延长组、下二叠统山西组、上石炭统本溪组页岩气层等多套含油气层系[5]。

2 勘探历程

通过对百余年油气勘探历程的回顾，以油气产量变化和地质理论发展为主线，结合重要历史事件，将鄂尔多斯盆地延长探区勘探历程划分为4个阶段，分别是初始勘探阶段（1905—1949 年）、持续探索阶段（1950—1981年）、快速发展阶段（1982—2006年）和稳油增气阶段（2007年至今）（图2）。

图2 鄂尔多斯盆地延长探区油气储量、产量变化Fig.2.Variations of oil and gas reserves and production in Yanchang exploration area,Ordos basin

2.1 初始勘探阶段（1905—1949年）

1905—1949 年，是延长石油从无到有的过程，期间诞生了“中国陆上第一口油井”、“中国第一座炼油厂”以及“中国陆相生油”理论。

1905 年，在陕西延长县成立延长石油官厂[6]。1907年6月开钻延一井，9月6日钻至井深68.89 m处见“旺油”，9月10日钻至81 m处完井，初期日产原油1.0～1.5 t[7]。截至1934年，该井累计产油2 550 t，占延长石油官厂同期总产量的89%。延一井的出油，结束了中国大陆不产石油的历史，被称为“中国陆上第一口油井”。

1914—1916 年，美孚石油公司在陕北开展石油勘探失利，认为陕西地区不可能进行大规模石油开发工作[6，8]。1920 年，国外更是抛出了“中国贫油”的论断[6-7]。1923—1933 年，王竹泉、潘钟祥和谢家荣等多次到陕北开展地质调查，纠正了美孚技术人员在陕北地质调查中的错误结论[7]。基于调查结果，潘钟祥于1941 年在美国石油地质学家协会会议上发表题为《中国陕北和四川白垩纪石油陆相成因》的论文，指出陕北三叠系及侏罗系的石油形成于陆相淡水地层中[9-10]，首次提出“中国陆相生油”理论。该理论的提出，打破了“中国贫油”的论断，为在中国陆相盆地中寻找大油田提供了理论支撑。

1907—1949 年，主要以油苗和局部地质调查为依据进行找油，期间还受到战争等因素的影响，历年原油产量均不高，仅在1943年因发现七1井和七3井，原油产量才突破千吨，达到1 279 t。32 年内，仅钻井52口，生产原油6 035 t[11]，为延长探区初始勘探阶段。

2.2 持续探索阶段（1950—1981年）

1949 年后，隶属于西北石油管理局的延长油矿，加大了陕北地区石油勘探的力度，依据“构造鼻油藏说”、“裂缝油藏说”等理论，持续开展探索，取得了多个新发现。

1950 年4 月，地质学家李德生等考察发现七里村以西的冯家村小背斜构造，经过钻探，发现了七里村长6 油层。1950—1953 年，经过地质普查，进一步发现了延长、永坪、枣园、青化砭等构造和其他可供勘探区域。1957年，在青化砭钻井3口并见油。

1958 年，延长油矿划归陕西省人民委员会管理。同年，在延川县钻成青1井，于延长组长2段见油，发现青平川油田。1959 年，在苏联专家协助下，开展清水加砂压裂试验并取得成功，油井增产近百倍，延长油矿原油年产量突破万吨，达到1.22×104t。1961 年，在丰富川完钻剖Ⅲ-5井，日产油83.0 kg，发现丰富川油田。1970 年6 月，在唐家坪完钻唐2 井，日产油7.9 kg，发现甘谷驿油田。1977年，在南泥湾完钻南1井，在长6层见2.4 m 油气显示，发现南泥湾油田。1979 年8 月，对子长地区子2 井首次采用清水加砂压裂，初期日产油15.26 t，初期月产油302 t，发现子长油田。

2.3 快速发展阶段（1982—2006年）

对于延长石油，1982 年是非常重要的一年。石油工业部与陕西省共同为延长油矿制定了“以油养油，采炼结合，滚动发展”的政策，对油矿的发展壮大起到了巨大推动作用。在该政策支持下，依据“岩性油藏”、“沉积相控油”等理论，发现并开发了姚店、王家川、瓦窑堡、南泥湾、丰富川、川口、子北、涧峪岔、蟠龙、劳山、英旺、横山、子洲等14 个油田。1984 年，原油年产量突破10.00×104t。1985 年，在延长县王家川成立全国第一个县级钻采公司。1986 年，全面推行钻井承包制度，形成多层次开发石油的格局。1987年以后，延长油矿以发展陕北革命老区社会经济为使命，相继发现并开发了杏子川、永宁、西区、吴起、定边、靖边6个油田，原油年产量快速攀升，于1997年突破百万吨大关，达到107.28×104t。

1998 年，陕西省将延长油矿管理局、延炼实业集团公司和榆林炼油厂合并，组建陕西省延长石油工业集团公司。2003 年，在陕北开展了古生界天然气探索，完钻第一口天然气参数井——延气1 井，证实陕北斜坡东南部石炭—二叠系具备天然气成藏的可能性[12]。2005年，陕西延长石油（集团）有限责任公司成功组建。

1982—2006 年，每年新增原油产量超过万吨，甚至百万吨（图3），原油年产量成规模快速上涨，于2006 年达到927.00×104t（图2），同时，在探区内逐步开展了天然气勘探。

图3 鄂尔多斯盆地延长探区1974—2006年历年新增原油产量Fig.3.Incremental oil production in Yanchang exploration area,Ordos basin(1974-2006)

2.4 稳油增气阶段（2007年至今）

2.4.1 原油年产量实现千万吨稳产

2007年，延长探区原油年产量达到1 032.00×104t。同时，针对上三叠统延长组下组合（长7—长10段）特低孔、特低—超低渗储集层（图4），开展了系列科研攻关，证实鄂尔多斯盆地中部延长组下组合“多期”、“交替”的成藏特征[5，13]，建立了特低渗“交替式”石油成藏理论。至2011 年，在旦八、吴仓堡、姬塬、樊学等地区，取得下组合油气勘探的重大突破，并促使石油勘探从“源内”走向“源外”，原油年产量于2015 年达到1 241.00×104t。至2020年底，鄂尔多斯盆地延长探区原油年产量已连续14年超过千万吨（图2）。

图4 延长组长7段页岩孔隙类型Fig.4.Pore types of the shales in Chang 7 member of Yanchang formation

2.4.2 天然气产量实现快速增长

随着天然气勘探力度逐渐加大，天然气产量得到快速增长（图2）。2008 年，在Y127 井山西组试气，无阻流量突破百万方，达到128.87×104m3/d；在Y128 井本溪组试气，无阻流量达到150.00×104m3/d，发现了本溪组气层[12]。随后，经过深入研究，提出了盆地南部“浅水环境岸线频繁迁移控砂”与“成熟烃源灶迁移控藏”模式，明确了致密砂岩气资源潜力及勘探开发方向。2009—2010年，设立YQ2井区和Y128井区2个先导试验区。目前，在延长探区发现延安气田[5]，已累计探明天然气储量6 650×108m3，累计建成天然气产能32×108m3。

2.4.3 多种新类型资源勘探取得突破

（1）致密油藏 从2013 年开始，在延长探区内开展上三叠统延长组致密油藏勘探，2016 年对盆地延长组致密油藏进行了科学定义[14]。随后经过了地质评价、重点井试验、勘探开发区建设与逐步规模化建产4 个阶段，已累计产油约950×104t，并于2020 年向国家提交了延长探区第一块致密油区探明储量，实现了致密油藏探明储量整装升级。致密油藏已成为延长石油最为现实的战略接替资源。

（2）陆相页岩气 2008 年以来，开展了页岩气系列攻关，发现三叠系延长组陆相泥页岩和石炭系本溪组—二叠系山西组陆相、海陆过渡相泥页岩，都具有形成页岩气的基本条件，并逐步形成“源储一体、差异聚集”的陆相页岩气成藏模式。2011年4月，柳评177井延长组长7 油层组试气获页岩气流，成为中国第一口陆相页岩气井[13]，鄂尔多斯盆地上三叠统延长组页岩气勘探取得突破。随后，相继建成中国首个国家级陆相页岩气示范基地——陕西延长页岩气高效开发示范基地，以及延长石油延安国家级陆相页岩气示范区[5]。2017 年，对YYP3 井二叠系山西组采用自主研发的超临界CO2混合体积压裂，试气获5.30×104m3/d高产气流，显示出鄂尔多斯盆地延长探区良好的页岩气勘探前景。

3 勘探启示

从以上4 个勘探阶段可以发现，延长石油的发展速度在逐步加快，特别是近10 年，取得的成果十分显著，从中可以得到以下勘探启示。

3.1 特低渗“交替式”石油成藏理论与下组合勘探突破

2008 年以前，延长探区石油勘探以三叠系延长组上组合（长1—长6段）低渗储集层以及侏罗系延安组常规储集层为主要目的层。延长组下组合油源条件差，储集层致密，属于特低—超低渗储集层，传统观念认为石油在下组合特低—超低渗储集层中难以运聚成藏，勘探潜力小，被视为“勘探禁区”。

通过对延长组下组合烃源岩攻关研究，不仅大幅扩展了长9 段有效烃源岩分布范围，更在长10 段顶部发现一套广泛分布且有一定生烃能力的暗色泥岩，为鄂尔多斯盆地新增了一套有效烃源岩[4，15-18]，改变了下组合石油潜力有限的传统观念。针对延长探区特低—超低渗条件下油气运聚机理难题，通过系列攻关，发现储集层成岩致密化与石油充注过程相互影响、交替发生，从而得出了鄂尔多斯盆地中生界储集层边致密边成藏的观点（图5），并进一步建立了“差异成岩、多期成藏、裂缝改造、源导共控”的特低—超低渗“交替式”石油成藏理论[5，13]。认为成藏早期，油气沿着尚未致密、渗透性相对较好的输导层发生较远距离、较大规模的运移并改变了储集层润湿性，形成优势运移通道；成藏晚期，压实作用导致储集层/输导层致密，油气沿着早期形成的优势运移通道长距离运聚成藏，优势运移通道控制了现今油藏分布。明确成岩过程和油气充注史的匹配关系，以及准确识别成藏期优势运移通道是提高勘探成功率的关键。

图5 鄂尔多斯盆地特低—超低渗储集层成岩演化与油气充注关系（引自文献［5］）Fig.5.Relationship between diagenetic evolution and hydrocarbon charging in ultra-low-extra-low permeability reservoirs,Ordos basin(from Reference[5])

该理论突破了特低—超低渗环境下原油难以长距离、大规模运聚成藏的传统认识，实现了延长组下组合的勘探突破，下组合累计探明石油储量3.1×108t，取得了延长探区规模最大的发现。

3.2 成熟烃源灶控藏模式及延安气田发现

早期研究认为，延长探区石炭系—二叠系陆源碎屑沉积距北部物源较远，储集砂体不发育，不具备天然气大规模富集成藏的条件，天然气勘探潜力不大，被认为是“贫气区”。

针对“储集砂体是否发育、天然气如何富集成藏”的难题，延长石油开展了系列研究，发现古生代延长探区整体地形平缓，以浅水型三角洲沉积为主，三角洲前缘亚相分布范围广，水下分流河道、河口坝砂体发育。物源分析表明，山西组至盒8 段沉积期，延长探区位于南北2 个物源交汇区，物源供应相对充足，砂体较发育[19-20]，具备形成有效储集层的条件。本溪组—山西组山2 段，砂岩、泥岩、煤、石灰岩等均有发育，水岸线频繁迁移，水进水退作用频繁[5]，控制了砂体展布，形成了有利储集层，由此建立了“浅水环境岸线频繁迁移控砂”模式，从而改变了“盆地东南部砂体不发育”的传统认识。

同时，对古生界油气成藏期次研究表明，晚三叠世至早白垩世是延长探区天然气主要生成期。东南部的延安—延长地区在侏罗纪末即达到最大埋深，首先进入生烃门限，开始大量生排烃，在本溪组和山西组大量聚集成藏；受板块运动的影响，探区西北部在白垩纪中期达到最大埋深，开始大量生排烃，在山西组和石盒子组近源成藏。由此建立了“成熟烃源灶迁移控藏”模式[5，13]（图6）。

图6 鄂尔多斯盆地东南部古生界天然气成藏模式（引自文献［5］）Fig.6.Paleozoic gas accumulation model in the southeastern Ordos basin (from Reference[5])

3.3 陆相页岩气成藏理论认识与勘探突破

鄂尔多斯盆地延长组长7段烃源岩分布广泛，处于生油窗后期—生湿气窗的高峰期[5，21-22]，油气共生，部分成熟度较高的区域生气强度较大，具备页岩气成藏的物质基础。通过对页岩气储集层微观特征进行精细刻画，发现长7 段页岩中细小有机孔发育，是吸附气的主要赋存空间；且页岩中发育有连通性较好的砂质纹层，砂质纹层内有大量原生粒间孔隙和次生溶蚀孔隙[22]，且多为中孔（图4），平均孔径为7.2 nm[20]，表现为低孔特低渗—致密的物性特征，是游离气的主要赋存空间。在湖盆中心的页岩气以滞留于页岩有机孔中的吸附气为主，在相对远离湖盆中心区域则以赋存在砂质纹层内的游离气为主，由此形成“源储一体、差异聚集”的陆相页岩气成藏模式，指导延长石油陆相页岩气勘探取得突破。对于未来页岩气勘探，应更加重视远离湖盆中心的砂质纹层发育的区域，同时应该加大湖盆中心吸附气富集区的赋存规律和解吸附技术的研究。

4 结论

（1）延长探区勘探历程可以划分为4 个阶段：初始勘探阶段（1905—1949 年）、持续探索阶段（1950—1981 年）、快速发展阶段（1982—2006 年）、稳油增气阶段（2007年至今）。

（2）延长探区特低—超低渗油藏成岩致密化与石油充注过程相互影响、交替发生，早期油气运移的优势通道，控制了现今油藏分布，由此建立了特低—超低渗“交替式”石油成藏理论，为“远源”找油和特低—超低渗油藏勘探提供了思路。

（3）建立了延长探区天然气“成熟烃源灶迁移控藏”模式，早期鄂尔多斯盆地东南部烃源岩埋藏深，先成熟生气；晚期西北部快速沉降，烃源岩成熟并生气，气藏分布受烃源灶控制，明确了延长探区天然气藏差异化的成藏规律，提高了勘探成功率。

（4）证实延长探区陆相湖盆具备形成页岩气的地质条件，形成了“源储一体、差异聚集”的陆相页岩气成藏模式，指明了陆相页岩气下一步勘探方向。

（5）在延长探区百年的勘探历程中取得了多项进展和突破，但在特低—超低渗油藏、致密气藏以及陆相页岩气勘探方面，依然面临诸多理论难题与技术挑战，还需要进一步加强研究。