海底勘探

石油勘探，就是考證地質(zhì)歷史，研究地質(zhì)規(guī)律，尋找石油天然氣田。主要要經(jīng)過四大步驟，即:確定古代的湖泊和海洋(古盆地)的范圍;然后從中查出可能生成石油的深凹陷來(lái);第三步是在可能生油的凹陷周圍尋找有利于油氣聚集的地質(zhì)圈閉;最后對(duì)評(píng)價(jià)最好的圈閉進(jìn)行鉆探，查證是否有石油或天然氣，并搞清它有多少儲(chǔ)量。下面對(duì)這四個(gè)步驟的工作內(nèi)容作一介紹。(具體的石油勘探技術(shù)方法后面有專題論述)

前面已經(jīng)講到了，石油是在古代的湖泊或海洋的沉積物中生成的，油田也是在這里形成的。因此，確定古湖古海(即古盆地)所在及其范圍當(dāng)屬是首要的。

確定古湖古海的地質(zhì)依據(jù)，主要是研究巖石和化石(古代保存在地層中的生物遺體或印模、痕跡等)。通過地質(zhì)家們的研究，地球上的巖石種類極多，但最基本的可以分為三大類，一是火成巖(亦叫巖漿巖)，它是由地球深部的巖漿噴發(fā)到淺處或地面后，凝固而成的。電視中曾多次報(bào)導(dǎo)過現(xiàn)代火山噴發(fā)的壯觀場(chǎng)面，因此對(duì)這種巖石的來(lái)源與形成是好理解的。二是沉積巖，前面在油氣形成問題時(shí)，已談到了它的來(lái)源與形成過程了，它就是確定古湖古海最主要的物質(zhì)依據(jù)。也就是說，哪里有沉積巖，哪里就是古代湖泊或海洋，這是毫無(wú)疑問的。三是變質(zhì)巖，這主要是各種巖石(包括火成巖、沉積巖)，在地殼的變遷過程中因經(jīng)受高溫高壓而改變了原來(lái)的性質(zhì)變成了既堅(jiān)硬又致密的另一類巖石。

古湖泊和古海洋又怎樣區(qū)別呢?這主要是通過化石來(lái)確定和區(qū)分的。因?yàn)楹磁c海洋的生物特征是大不一樣的。另外，即使同樣的沉積巖，湖泊和海洋巖石的物理化學(xué)性質(zhì)也是不一樣的。簡(jiǎn)單地說，是以當(dāng)時(shí)水的咸淡來(lái)分的，淡水為湖，咸水為海……。

古湖古海的保存狀況對(duì)找油找氣的影響十分重要，在后來(lái)的地質(zhì)變遷中，或遭受過風(fēng)化剝蝕，造成殘缺不全;或遭到火成巖的侵入破壞;或經(jīng)過嚴(yán)重的變質(zhì)過程等等，這些情況也都要通過對(duì)巖石性質(zhì)和地層保存的完整程度等方面考證其發(fā)育過程。

不論是湖盆或者海盆，面積都很大，一般也有上萬(wàn)平方公里，大如新疆的塔里木盆地，竟超過50萬(wàn)平方公里。盆底的形態(tài)也是凹凸不平，很不規(guī)則的，有高低，有深淺，較低的部分稱之為凹陷，高的部位稱之為凸起或隆起，一般水中的生物遺體比較容易富集在盆底的低處，所以凹陷是被認(rèn)為盆地中有利于生油的部位，當(dāng)然也是較深的為好，故在明確了盆地范圍以后的第二步就是查明深凹陷的位置，也就是找出能夠生成較多油氣的地方。

尋找地質(zhì)圈閉是尋找油田的中心環(huán)節(jié)。任何一個(gè)找油部門對(duì)這一工作都是十分重視的。地質(zhì)圈閉有大有小，有深有淺，形態(tài)各異。例如大慶油田的大慶長(zhǎng)垣，其圈閉面積達(dá)千余平方公里，是迄今為止我國(guó)找到的最大儲(chǔ)油圈閉。當(dāng)然也有小到不足一個(gè)平方公里的，有的單獨(dú)的含油圈閉只有一口油井。地質(zhì)圈閉有的可以部分地露出地面，甚至一座高山即為一個(gè)完整的地質(zhì)圈閉;有的埋藏很深，地表完全看不出來(lái)。我國(guó)有能力探測(cè)到的圈閉埋深，大約在五、六千米深左右，在這個(gè)深度以內(nèi)，用人工地震的方法可以查得比較準(zhǔn)確，鉆井也能夠得著。尋找圈閉自然也是一個(gè)由淺入深、由大到小的過程，對(duì)于深而小的圈閉，找到它當(dāng)然是很困難的，它要求的技術(shù)精度、難度要比一般情況下高的多。

找到地質(zhì)圈閉以后，還要對(duì)圈閉進(jìn)行是否具備儲(chǔ)油條件的研究和評(píng)價(jià)工作。一般來(lái)說，在靠近生油凹陷的地質(zhì)圈閉，有利于油氣運(yùn)移進(jìn)去，成為有希望的油田，而對(duì)其他地方的圈閉，評(píng)價(jià)就要低一些。再則各個(gè)圈閉本身的保存是否完整，可儲(chǔ)藏油量的大小等情況也需要進(jìn)行研究和評(píng)價(jià)。

對(duì)所找到的地質(zhì)圈閉，里面是否儲(chǔ)藏著石油或天然氣，在沒有對(duì)它進(jìn)行鉆井驗(yàn)證之前，一般是很難給以定論的。因此，對(duì)地質(zhì)圈閉進(jìn)行鉆探，這是尋找油田的最后一個(gè)步驟，也是極其重要、極其關(guān)鍵的一個(gè)步驟。其重要性及關(guān)鍵性在于，這個(gè)步驟中所采取的一切技術(shù)和手段，它都關(guān)系到一個(gè)油田能否順利誕生以及它的實(shí)際命運(yùn)問題。

在油田發(fā)現(xiàn)史上有不少這樣的情況:一個(gè)圈閉本來(lái)是充滿了石油的，但因鉆探技術(shù)及方法不當(dāng)，而沒有發(fā)現(xiàn)其中的油氣，直到若干年后，人們?cè)俅握J(rèn)識(shí)，再次鉆探時(shí)才證實(shí)是個(gè)油田;還有的在首次鉆探中就發(fā)現(xiàn)了油層，但其中油氣就是出不來(lái)或油氣產(chǎn)量很低、結(jié)果評(píng)價(jià)為沒有工業(yè)開采價(jià)值而棄置一旁，可是以后的重新鉆探或經(jīng)過一定的技術(shù)措施，又噴出了高產(chǎn)油氣流?？梢?，鉆探是發(fā)現(xiàn)油氣田至關(guān)重要的一步，它與前面的工作關(guān)系，如同十月懷胎與一朝分娩那樣，所以必須十分認(rèn)真對(duì)待。

在盆地內(nèi)或一個(gè)圈閉上第一口或第一批探井應(yīng)該打在什么位置，這是要綜合考慮多種資料以后才能確定的。其實(shí)，第一口井就找出油田來(lái)的可能性是比較小的，如新疆克拉瑪依因?yàn)榕赃呌泻谟蜕娇梢钥吹靡?，它就是第一?hào)探井生油的。至于我國(guó)東部在覆蓋區(qū)找油田，就不那么容易了，大慶油田的第一口出油井是松基3井，說明在此以前至少已有了兩口空井;勝利油田的第一口出油探井是華8井，說明在此之前曾經(jīng)至少打了7口干井;大港油田是在打了近20口探井以后才發(fā)現(xiàn)的;任丘油田的第一口出油井是任4井，在它以前，曾經(jīng)有5口以上的井落了空。當(dāng)然，確定探井井位也不是無(wú)章可循、完全盲目的，簡(jiǎn)單而言，以找油為目的的探井(另有以探明地層為目的的井稱之為基準(zhǔn)井或參數(shù)井)總是盡可能定在圈閉的最高位置，其理由就是油和氣總是浮在水的上面。這里的所謂"高"是指含油層的"高"。地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因而"高"也不是絕對(duì)的高，形象地比喻:如果要鉆探的圈閉象個(gè)反扣著的碗或盆，第一口探井就定在拱起的碗或盆底上;如果這個(gè)圈閉象一條豎放著的大魚，第一口井位就定在其脊背的高處;如果圈閉象一塊傾斜的板(克拉瑪依),探井就定在它的上方。也有極少的例外，比如一般人的頭發(fā)都在頭頂上最密，但禿頂者卻在頭部的周圍才有頭發(fā)，如果一定要在頭頂去剪發(fā)，只會(huì)徒勞無(wú)益，新疆準(zhǔn)噶爾盆地就有這樣的實(shí)例，五十年代在其最高處打成了一口探井，一無(wú)所獲，到了八十年代又在四周較低處打井，卻出了油，用"禿頂"周圍的頭發(fā)來(lái)比喻，確有相似之處。也有確實(shí)在"盆底"找到油的，猶如炒菜的鍋里放點(diǎn)油，它不可能停在鍋沿上，這是因?yàn)檫@里的地層里幾乎沒有水，石油不占密度差的優(yōu)勢(shì)浮起來(lái)，只好"沉底"了，這種實(shí)例很少，所以"高處找油"仍然是首先應(yīng)當(dāng)遵循的準(zhǔn)則。

當(dāng)一個(gè)地質(zhì)圈閉經(jīng)鉆探后，有一口井獲得了有工業(yè)開采價(jià)值的油氣流，這就算是找到了一個(gè)油田。但是，還必須進(jìn)一步把這個(gè)油田的具體范圍和出油能力搞清楚。因此，在鉆探過程中發(fā)現(xiàn)油氣之后，就應(yīng)立即查清油層的層數(shù)、深度、厚度，并要搞清油層的巖性和其他物理性質(zhì)，還要對(duì)油層進(jìn)行油氣生產(chǎn)能力的測(cè)試和原油性質(zhì)的分析。然后再進(jìn)行擴(kuò)大鉆探，進(jìn)一步探明圈閉含油氣情況，算出地下的油氣儲(chǔ)藏量有多少。這樣，對(duì)單獨(dú)個(gè)油田來(lái)說，它的初步勘探工作就算結(jié)束了。

最后這里還需加以說明的是，在實(shí)際尋找油田的工作中，這個(gè)步驟不可能絕然分開進(jìn)行，而總是相互聯(lián)系、交錯(cuò)進(jìn)行的。找有利生油凹陷的過程中，往往也同時(shí)就找到了地質(zhì)圈閉;在找地質(zhì)圈閉過程中，也會(huì)發(fā)現(xiàn)新的沉積地層或新的生油凹陷;在鉆探圈閉時(shí)，也會(huì)發(fā)現(xiàn)新的生油層和儲(chǔ)集層，以致給人們?cè)黾釉S多新的認(rèn)識(shí)?？偟膩?lái)說，尋找油田的過程，一方面是人們對(duì)地下情況不斷積累資料、深化認(rèn)識(shí)的過程，一方面又是找油技術(shù)不斷進(jìn)步的過程。

埋藏在海底的石油和天然氣，不論其生成條件是否屬于海洋環(huán)境，都列入海底石油資源。

近40多年來(lái)海上石油勘探工作查明，海底蘊(yùn)藏有豐富的石油和天然氣資源。據(jù)1979年統(tǒng)計(jì)，世界近海海底已探明的石油可采儲(chǔ)量為220億噸，占當(dāng)年世界石油探明總可采儲(chǔ)量的24%;近海海底已探明的天然氣儲(chǔ)量為17萬(wàn)億立方米，占當(dāng)年世界天然氣探明總可采儲(chǔ)量的23%。

美國(guó)石油地質(zhì)學(xué)家H.D.赫德伯格認(rèn)為全球具有含油氣遠(yuǎn)景的海洋沉積盆地面積共有7800萬(wàn)平方公里，約與陸地上具有含油氣遠(yuǎn)景的沉積盆地面積相當(dāng)。

據(jù)美國(guó)石油地質(zhì)學(xué)家L.G.威克斯1973年估計(jì):世界上水深300米以內(nèi)海底潛在的油氣資源量約有1000億噸原油和相當(dāng)于556億噸原油的天然氣，還有500億噸二次可采原油以及300億噸重質(zhì)原油。

油氣藏的形成包括油氣的生成、運(yùn)移和儲(chǔ)集等一系列復(fù)雜過程。海底沉積物內(nèi)富含有機(jī)殘余物，其主要來(lái)源為浮游生物(如藻類)和細(xì)菌。這些有機(jī)碎屑物隨同泥沙沉到海底后，富含有機(jī)物的細(xì)粒沉積在缺氧的條件下開始有機(jī)物化學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變。微生物活動(dòng)是這種轉(zhuǎn)變的主要因素之一。細(xì)菌作用產(chǎn)生的甲烷氣體可在沉積淺部?jī)?chǔ)層中出現(xiàn)或形成氣體水合物。石油生成需要50~60°C以上的溫度、一定的壓力和一定的地質(zhì)年代。這樣的條件在埋藏深度大于1000米時(shí)才能達(dá)到。原始有機(jī)物質(zhì)的類型在生成油或氣的相對(duì)豐度方面起著重要作用。富含浮游生物、細(xì)菌等有機(jī)質(zhì)的沉積物與湖泊、瀉湖或海洋沉積環(huán)境有關(guān)，這類有機(jī)質(zhì)被認(rèn)為是生成石油的主要母質(zhì)。植物表皮、孢子、花粉、樹脂質(zhì)和木質(zhì)素等有機(jī)質(zhì)的沉積物與近岸環(huán)境和河流相沉積環(huán)境有關(guān)，樹脂質(zhì)和木質(zhì)素等被認(rèn)為是生成天然氣的主要母質(zhì)。殘余有機(jī)碳達(dá) 0.5%以上的泥巖和頁(yè)巖被認(rèn)為是有利的生油巖。殘余有機(jī)碳超過0.1%的碳酸鹽巖也可以是好的生油巖。

沉積巖內(nèi)生成的烴類，經(jīng)過運(yùn)移進(jìn)入多孔粗粒的沉積層或有孔隙和裂隙的巖層內(nèi)聚集。這類孔隙性儲(chǔ)集層多屬于海退或海侵期的濱海相、河流相或生物礁相沉積。粗粒沉積物還可能被海洋濁流帶到海底形成濁積巖，與細(xì)粒富含有機(jī)物的生油巖間互成層，形成良好的生油、儲(chǔ)油和蓋層組合。

石油與天然氣只有聚集在具有封閉條件的各種類型圈閉內(nèi)(如構(gòu)造圈閉、地層圈閉或混合圈閉等)才能形成油氣藏。海底油氣藏的圈閉類型大多屬于穹窿背斜構(gòu)造，其次為由斷層活動(dòng)形成的滾動(dòng)背斜或傾斜斷塊構(gòu)造，不整合面形成的生物礁構(gòu)造或潛山構(gòu)造，鹽膏層、軟泥巖或火山巖形成的底辟構(gòu)造，以及深海扇、濁積砂、沿岸砂壩、河道砂和三角洲形成的地層-巖性圈閉等。由于重力分異作用，天然氣聚集在含油氣構(gòu)造的頂部，中部為油環(huán)，低處為水體。或因生油母質(zhì)類型不同和差異聚集或油氣運(yùn)移等因素，一個(gè)構(gòu)造帶可能全部為氣田，另一個(gè)構(gòu)造帶全部為油田。

在世界大洋中，深海洋盆與大陸邊緣、小洋盆的油氣遠(yuǎn)景有明顯的不同。

深海洋盆區(qū)上覆沉積層一般較薄(平均為0.5公里)，有機(jī)質(zhì)含量較低，地溫偏低，地層多呈水平產(chǎn)狀，沉積物粒度細(xì)等，缺乏良好的儲(chǔ)集條件。大洋中脊頂部雖然地溫高，但沉積層極薄或缺失。因此，90%的深海洋底缺乏油氣遠(yuǎn)景。但在某些被動(dòng)大陸邊緣的外側(cè)，巨厚的陸緣沉積物延伸至深洋區(qū)，可有一定油氣遠(yuǎn)景，如北美東部、阿根廷、南極洲和非洲西部岸外的深洋區(qū)。一些由大陸邊緣延伸至洋盆區(qū)的海嶺，如鯨魚海嶺、科科斯海嶺和納斯卡海嶺等，其附近可堵截形成較厚的沉積層，可望含有油氣。洋盆中的微型陸塊及其周緣海域，一些火山島和無(wú)震海嶺的周圍海域，也可能含有油氣。

大陸邊緣與小洋盆鄰近陸地,常有大河注入，通常覆有較厚的富含有機(jī)質(zhì)的沉積物。在南、北美洲東緣、亞洲南緣、非洲和歐洲西緣、非洲東緣、歐亞和北美洲北緣以及南極洲周緣的一些海域，沉積厚度可達(dá)10公里以上。有的沉積層粒度較粗，三角洲沉積、生物礁和濁流沉積層可構(gòu)成良好的儲(chǔ)層。一些小洋盆海域閉塞，海水循環(huán)受阻;在被動(dòng)大陸邊緣發(fā)育的早期(大陸破裂階段)，環(huán)境也比較閉塞，故有利于有機(jī)質(zhì)的保存?？梢?，大陸邊緣和小洋盆地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的油氣資源。海上油氣田，大都分布在淺海陸架區(qū)。

大陸架對(duì)石油的生成和聚集具有許多有利條件。陸架區(qū)生油有機(jī)物來(lái)源豐富。快速的沉積和沉降有利于有機(jī)物的保存。較高的地溫有利于有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化成石油和天然氣。儲(chǔ)油層的多孔性和滲透性有利于生油巖中烴類的排出和運(yùn)移。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成多種類型的圈閉。巨厚的沉積蓋層足以防止油氣的散失。加之水深較小，便于開發(fā)，因此海底石油資源的勘探和開發(fā)主要集中在大陸架區(qū)。然而，水深較大的大陸坡和大陸隆，也擁有良好的油氣遠(yuǎn)景。

近20年來(lái)，世界各地共發(fā)現(xiàn)了1600多個(gè)海洋油氣田，其中70多個(gè)是大型油氣田。已開發(fā)的近海油氣田主要有中東波斯灣的背斜圈閉型油氣田，美國(guó)墨西哥灣和西非尼日利亞的三角洲相沉積滾動(dòng)背斜型油氣田和鹽丘構(gòu)造型油氣田,委內(nèi)瑞拉馬拉開波湖的斷塊型油氣田，歐洲北海南部的二疊系斷裂背斜氣田、中部的第三系背斜油氣田和北部的侏羅系傾斜斷塊-潛山油氣田,東南亞在印尼、馬來(lái)西亞、文萊和泰國(guó)灣亦已發(fā)現(xiàn)了一系列第三系背斜油氣田。

中國(guó)有遼闊的海域和大陸架。渤海、黃海、東海和南海水深淺于200米的大陸架面積為100多萬(wàn)平方公里。渤海、黃海和北部灣屬于半封閉型的大陸架。東海和珠江口外屬于開闊海型的大陸架。幾條流域面積廣大的江河由陸地?cái)y帶入海的泥沙量每年超過20億噸。中國(guó)大陸架的生儲(chǔ)油條件是有利的。經(jīng)物探工作查明，中國(guó)近海具有含油氣遠(yuǎn)景的沉積盆地有7個(gè)，面積共達(dá)70萬(wàn)平方公里(表2)。

中國(guó)于1960年開始在海南島西南的鶯歌海進(jìn)行海上地球物理測(cè)量和鉆井。1967年以來(lái)，先后在渤海(1967)、北部灣(1977)、鶯歌海(1979)和珠江口(1979)獲得工業(yè)油流。中國(guó)近海大陸架海底石油資源的勘探和開發(fā)工作已逐步開展。