油气地质异常与非传统油气资源勘探研究

钱浩伟

（俄罗斯国立石油天然气大学，俄罗斯莫斯科 119296）

1 油气地质异常和非传统油气资源

1.1 油气地质异常的概念

油气地质异常是指与正常地质现象相比，具有明显差异或特殊性的地质现象，它们与油气的形成、运移、聚集和保存有密切关系。油气地质异常主要包括四类：沉积异常、构造异常、地球化学异常和地层压力异常。沉积异常是指沉积物的性质、组成、厚度、分布等与周围环境不相协调的现象；构造异常是指构造活动的强度、方向、范围等与周围环境不相协调的现象；地球化学异常是指岩石或流体中某些元素或化合物的含量、组成、分布等与周围环境不相协调的现象；地层压力异常是指地层中流体的压力与正常水压力平衡状态不相协调的现象。油气地质异常的分布范围分四级：区带油气地质异常、圈闭油气地质异常、小型油气地质异常和微型油气地质异常[1]。区带油气地质异常是指在一定区域内，具有一定规律性和连续性的油气地质异常，它们反映了油气成藏的大背景和条件；圈闭油气地质异常是指在一定圈闭内，具有一定规律性和局限性的油气地质异常，它们反映了油气成藏的主要因素和特征；小型油气地质异常是指在一定范围内，具有一定随机性和离散性的油气地质异常，它们反映了油气成藏的次要因素和特征；微型油气地质异常是指在极小范围内，具有极高灵敏度和极强变化性的油气地质异常，它们反映了油气成藏的微观因素和特征[2]。

1.2 油气地质异常的形成机理和识别方法

油气地质异常是指与正常地质现象相比，具有明显差异或特殊性的地质现象，它们与油气的形成、运移、聚集和保存有密切关系。油气地质异常的形成机理和识别方法是油气勘探的重要内容，它们可以反映油气的分布规律，指导油气的有效寻找。油气地质异常的形成机理可以分为四种。

扩散作用：指油气从高压区向低压区扩散，导致地层中某些元素或化合物的含量、组成、分布等与周围环境不相协调的现象。

渗逸作用：指油气从储层中通过裂缝、孔隙等通道向上渗逸，导致地表或近地表出现异常的现象。

压实水流垂向运移作用：指油气随着压实水流从深部向浅部运移，导致浅层出现异常的现象。

垂直微渗逸作用：指油气在储层内部或储层与盖层之间发生微小的垂直渗逸，导致储层或盖层内部出现异常的现象。目前，多数学者倾向于认为垂直微渗逸作用是主要的形成机理。通过分析油气地质异常的识别方法，发现主要有4种方法，分别是地球化学方法、地球物理方法、物理模拟方法、流体势分析方法。其中，地球化学方法利用岩石或流体中某些元素或化合物的含量、组成、分布等参数，判断油气存在与否。常用的指标有有机碳含量、生物标志物、同位素组成等。地球物理方法利用岩石或流体对电磁波、声波、重力场、磁场等物理量的影响，判断油气存在与否。常用的手段有地震勘探、重力勘探、磁力勘探等。物理模拟方法利用实验室模型或数值模型，模拟油气运移和成藏过程，判断油气存在与否。常用的技术有流体动力学模拟、数值模拟等。流体势分析方法利用流体势概念，分析油气运移和聚集的方向和位置，判断油气的存在与否。常用的工具有流体势图、流体势剖面等。油气资源三角图如图1所示。

图1 油气资源三角图

1.3 非传统油气资源概述

非传统油气资源是指与常规油气资源相比，具有不同的成藏条件、分布特征、开发技术和经济效益的油气资源。非传统油气资源的储层通常具有低孔隙度、低渗透率、低饱和度等特点，导致油气流动困难，无法用传统的钻井和采油技术获得自然工业产量。因此，非传统油气资源的开发需要用新技术改善储层渗透率或流体黏度等参数，才能实现经济有效的开采。非传统油气资源的分布也不受圈闭控制，而是以大面积连续或准连续型聚集的方式存在于盆地中心或斜坡区域。非传统油气资源主要有气态、液态两种类型。气态类主要涉及页岩油（气）、煤层气、致密油（气）。页岩油（气）是指赋存于有机质丰富的页岩或泥页岩中的油气资源，它们既是生油岩，又是储集层。页岩油（气）的开发主要依赖于水平井和体积压裂等技术，以增加储层的有效面积和流动能力。煤层气是指赋存于煤层中的天然气资源，它们主要以吸附态存在于煤质孔隙中。煤层气的开发主要依赖于降低煤层压力和增加煤层裂缝等技术，以促进天然气的解吸和排放。致密油（气）是指赋存于致密砂岩或碳酸盐岩中的油气资源，它们的孔隙度和渗透率都很低，导致油气流动受阻。致密油（气）的开发主要依赖于水平井和多级压裂等技术，以提高储层的渗流性能。液态类主要是致密油（气）和页岩油（气）。致密油（气）以吸附或游离状态存在于生油岩、生油岩互层等储集岩中的原油聚集体。页岩油（气）是存在于泥页岩层孔隙与裂缝中的石油。

2 油气地质异常在非传统油气资源勘探中存在的问题

2.1 解释难度高

油气地质异常是指与正常地质现象相比，具有明显差异的地质现象，如沉积异常、构造异常、地球化学异常和地层压力异常。这些异常的形成和演化过程往往涉及多种复杂的地质因素和作用，如生烃、运移、聚集、保存、破坏等。要准确地解释油气地质异常的成因、性质和意义，需要综合运用多种地质学理论和方法，如有机地球化学、流体历史分析、物理模拟、流体势分析等。这对于油气勘探工作者的专业水平和经验要求较高，也对油气勘探技术的发展提出了更高的挑战。

2.2 数据获取困难

油气地质异常的识别和评价需要依赖于大量的地质资料和数据，如测井数据、岩心数据、地球化学数据、地球物理数据等。然而，由于非传统油气资源往往分布在源储共生、大面积连续、圈闭界限不明显的区域，这些区域的地质资料和数据往往缺乏或不完善。另一方面，由于非传统油气资源的开发技术和成本较高，导致非传统油气资源勘探的投入和回报比较低。这些因素都限制了油气地质异常数据的获取和利用。

2.3 勘探风险高

油气地质异常在非传统油气资源勘探中的应用，虽然可以提高勘探效率和成功率，降低勘探风险和成本，增加油气资源潜力和储量，但是也存在一定的不确定性和局限性。例如，油气地质异常的定义和划分标准不统一，导致油气地质异常的识别和评价存在主观性和不确定性；油气地质异常的定量分析方法和技术不够成熟，导致油气地质异常的预测和评价存在误差和局限性；油气地质异常与非传统油气资源的关系不够明确，导致油气地质异常的指示意义和效果存在差异和变化。这些问题都可能影响到非传统油气资源勘探的可靠性和有效性[3]。

3 油气地质异常在非传统油气资源勘探中的对策

3.1 加强地质研究和数据分析

为了有效地利用油气地质异常来指导非传统油气资源勘探，需要加强对油气地质异常的地质研究和数据分析，具体步骤如下。

（1）建立统一的油气地质异常的定义和划分标准，根据不同类型的非传统油气资源的特征和规律，确定合理的油气地质异常的指标和阈值。这样可以确保对异常的识别和评价具有一致性和可比性。

（2）发展先进的油气地质异常的定量分析方法和技术，利用多元统计分析、证据权重法、模糊数学法、神经网络法等手段，提高油气地质异常预测和评价的精度和可靠性。通过这些方法和技术，可以更准确地判断油气地质异常的性质和潜力，为勘探决策提供科学依据。

（3）收集和整理完善的油气地质异常数据来源和质量，利用测井数据、岩心数据、地球化学数据、地球物理数据等多种资料，建立全面的油气地质异常数据库。这样可以提供丰富的数据资源，支持对油气地质异常的深入研究和分析，为非传统油气资源勘探提供可靠的数据支持。

（4）揭示清晰的油气地质异常与非传统油气资源的关系，利用有机地球化学方法、流体历史分析方法、物理模拟方法、流体势分析法等手段，评价油气地质异常对非传统油气资源勘探的指示意义和效果。通过深入研究异常与资源之间的关系，可以更好地理解异常的形成机制和演化规律，为勘探提供更准确的指导。

3.2 加强勘探技术的研发

为了有效地开发非传统油气资源，需要加强对勘探技术的研发。具体的措施包括利用水平井体积压裂技术、平台式钻井-“工厂化”生产、纳米技术提高采收率等方式，提高非传统油气资源的开采效率和经济性。水平井体积压裂技术是一种通过在水平井中注入高压液体和颗粒物质，使岩石裂缝扩大并形成通道，从而增加油气流动性的方法。通过这种技术，可以有效地开采非常规油气资源，提高产量和采收率。平台式钻井-“工厂化”生产是一种将钻井作业模块化和标准化的方法。通过在钻井平台上集成各种设备和工具，实现自动化和智能化的钻井作业，可以提高作业效率和安全性，降低成本。纳米技术是一种利用纳米材料和纳米粒子来改善油气开采过程的技术。通过将纳米材料注入油藏中，可以改变岩石的物理和化学性质，提高油气的采集效率和采收率。除了加强开采技术的研发，还需要提高非传统油气资源的勘探精度和可视化。三维地震勘探是一种利用地震波在地下传播的特性来探测油气储层的方法。通过采集大量地震数据，并运用先进的数据处理和解释技术，可以准确地确定油气储层的位置和性质。

微震监测是一种利用地下岩石在油气开采过程中发生微小震动的特点来监测油气储层的方法。通过监测和分析微震信号，可以了解油气储层的压力变化和裂缝扩展情况，为油气开采提供实时的监测和控制。电磁测井是一种利用电磁波在地下传播的特性来探测油气储层的方法。通过测量地下岩石对电磁波的响应，可以获取油气储层的电磁特征，进而确定储层的位置和性质。

此外，还可以利用数字化管理、智能化控制、云计算等方式，提高非传统油气资源的勘探管理和决策水平。通过建立数字化的油气勘探管理系统，可以实现对勘探过程的全面监控和管理。智能化控制技术可以实现对勘探设备和作业过程的自动化和智能化控制，提高作业效率和安全性。云计算技术可以提供强大的计算和存储能力，支持大规模数据的处理和分析，为勘探决策提供科学依据。

3.3 采用风险评估和管理的方法

在非传统油气资源勘探中，由于存在一定的不确定性和局限性，需要采用风险评估和管理的方法来降低风险并提高勘探效果。为此，可以采取以下措施。

（1）建立科学的风险评估模型和方法。这意味着需要综合考虑油气地质异常的识别和评价的主观性和不确定性，油气地质异常的预测和评价的误差和局限性，以及油气地质异常的指示意义和效果的差异和变化等因素。通过对这些因素进行定量或定性的分析和评估，可以更准确地评估非传统油气资源勘探的风险。

（2）建立有效的风险管理机制和方法。根据风险评估的结果，制定合理的风险控制措施和应对策略。例如，可以优化勘探方案和布局，调整勘探进度和投入，增加勘探信息和反馈，提高勘探决策的灵活性和适应性等。通过这些措施，可以降低风险并提高勘探的成功率。

（3）建立完善的风险监测和预警系统。利用现代信息技术，实时收集和处理油气地质异常和非传统油气资源勘探相关的数据和信息。通过对这些数据和信息的分析，可以及时发现和分析风险的变化和趋势，并提出风险预警和建议。及时采取风险应急措施，可以有效应对风险并减少损失。

4 结束语

解决油气地质异常在非传统油气资源勘探中的问题需要加强科学研究、技术创新和规范管理，提高解释能力和勘探效率，降低勘探风险，注重环境保护和可持续发展。