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野外地质勘查:从地表望向古老地层bob半岛官网
发布时间:2024-06-11 22:14
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小编

  bob半岛官网李书兵:在油气勘探开发过程中,野外地质剖面是最直观、最直接,也最易获取的地质研究实物资料。通过野外地质勘查实测地质剖面是科研人员进行构造特征、地层对比、沉积环境、烃源特征、油气成藏模式等研究的基础。相比单井取芯和地震资料,野外露头剖面更为宏观,能更直观地反映构造形变样式及特征,对取芯和地震资料解释、预测整个地下情况有指导作用。

  王建伟:野外石油天然气地质勘查是以寻找石油天然气为目的,对某地区出露在地表的地质地貌、地层、岩石、构造和油气苗等开展的详细观测或专题研究。野外地质勘查对出露地表的、与油气形成密切相关的地质遗迹进行直接调查和研究,见微知著,为油气勘探与开发提供第一手资料。根据地质目的、任务差异及地表可勘查情况,野外地质勘查可进一步分为地质普查、地质详查和地质细测。

  胜利油田青海矿权区位于柴达木盆地的东北部盆缘,构造单元隶属于南祁连山前复杂构造带。受多个时期构造活动的强烈改造,与油气藏成因密切相关的构造、源岩、储层及油苗广泛出露在地表。勘查类型丰富的露头剖面不仅为油气勘探开发提供了第一手资料,也为广大科研人员认识油气藏提供了最为真实的天然模型。

  杨素举:多年来,地质锤、罗盘和放大镜在野外地质勘查中的地位丝毫没有被撼动。但随着科学技术的进步,野外地质勘查的任务需求、考察效率都在提升,传统的“地质三宝”已远远不能满足地质调查的需求。

  过去20年,数码相机、笔记本电脑等电子设备实现了野外图像的快速记录,手持GPS实现了露头剖面的精准定位,激光测距仪可以快速准确给定剖面长度、距离等数据。随着油气勘探开发方向由常规储层走向更加复杂的碳酸盐岩储层、致密砂岩油气、页岩油气,勘探开发区域也逐步向深山无人区、高海拔地区拓展,对野外地质勘查的装备提出了更高的要求。

  近年来,西北油田引入了无人机技术和元素分析技术,极大拓宽了地质科研人员的视野与研究角度,实现了数字露头建设。搭载倾斜摄影仪的无人机能够对地表进行高分辨率、全方位的影像采集分析,不仅能获取高精度的地表影像数据,还能实现地表地貌、地层、沉积构造等多种地质特征的立体化呈现,可快速获取地表元素分布数据,为地质科研人员提供更为真实、连续、立体的地质信息。

  可以预见,随着新技术的研发创新和推广应用,将有效推动构建快速、高效、多尺度、高精度的现代野外地质技术装备体系,更好发挥野外地质勘查优势,助力油气资源高质量勘探开发。

  李书兵:一是不断丰富资料,提升数字化水平,建立野外地质剖面数据库。针对已有的野外地质剖面,充分采集岩性、物性、地球化学等各类测试分析资料,绘制各剖面地质-地球化学综合柱状图,并进行数字化处理。对因修路等建设工程而新开辟的野外地质剖面,及时开展测量、分析及入库工作。

  二是加大新型电子设备及新勘测技术的推广力度。在地势险峻地区、隧道钻开区等目前尚不能直接观察地质剖面的区域,可采用无人机高清摄像、先进全息扫描、现代影像技术等手段bob半岛官网,重建野外剖面实景影像,在线开展工作。

  三是强化人才队伍建设,提升科研水平。随着勘探开发程度越来越高,以及钻井岩芯获取成本高、数量有限,油田必须加强地质科研人才队伍建设,开展精细研究,夯实基础研究,更好支撑油气勘探开发。

  鸟雀不肯来,遍地不长草;四季少雨雪,风吹石头跑;头上烈日晒,脚下热沙烤;冬季寒风吹,夏季蚊虫咬;虱多用沙洗,指甲当汤勺……这是对20世纪50年代柴达木盆地地质勘查队员生活的描写。半个多世纪后,胜利油田地质科研人员续写了同样的故事。

  2010年以来,胜利油田共有37支队伍185人次奔赴青海开展野外油气地质勘查,累计实测剖面84条共74公里、观测剖面150条共394公里、取样2160余块次,开展烃源岩、沉积储层和地质构造野外专题研究近20项,为柴达木探区油气勘探发现打下坚实基础,有效支撑了山古1、山2和山201等多口探井的科学部署和工艺措施制定。

  平原地区已是初夏,但海拔3200米的绿梁山下,依旧有些许寒意。戈壁滩上,枯黄的梭梭草还在等待2023年的第一场雨。

  2023年5月底,胜利油田勘探开发研究院一行六人从山东东营几经辗转,赶到探区与野外地质勘查队汇合。

  他们徒步走过铺满碎石的河床,来到了鱼卡河基岩剖面。“这次的地质勘查主要目的是,通过露头剖面研究进一步落实绿梁山地区的储层及盖层情况。”胜利油田勘探开发研究院专家王大华说。

  柴达木盆地油气勘探始于1954年,盆地勘探领域广、面积大,储层薄、多、散、杂,是地质结构最为复杂的含油气盆地之一。

  2009年,胜利油田正式接手柴达木盆地大柴旦bob半岛官网、诺木洪北和诺木洪东3个矿权区块的油气勘探。

  该探区隶属柴达木盆地马海东地区。探区内需要观察的露头剖面大多在山里,车辆一般开不进去,观测点往往距离下车点有数公里,下车时要带全工具及食物和水bob半岛官网,返回时还要背上一天采集的十几公斤岩样。

  拍合影时,队员张俊锋的鼻子里还塞着纸团,他这两天鼻子时不时流血。这些露头剖面多在海拔3000~4000米,有的甚至近5000米,高原反应是一大考验。

  参加工作以来,张俊锋累计参加了柴达木盆地及周缘野外地质勘查20余次,最高到过海拔4900米的地方观察露头。

  2013年5月,他们在马海东周缘开展第三系地层野外地质勘查。正是在这次野外勘查中,他们发现并实测了鱼卡河基岩富含油苗带,支撑了山1井的论证部署。

  队员们又陆续在马海东周缘开展了构造、源岩、沉积、储层等各类地质勘查。他们曾沿着绿南断裂带徒步26公里,最后累得躺在地上,这天,他们发现沿着断裂带有多处中侏罗统残片,证实了马海东深层有源岩发育。有源,有油苗,就说明马海东有成烃成藏的过程。

  回想起这14年的光景,即将退休的胜利油田勘探开发研究院准噶尔勘探研究四室主任师刘俊民感慨万分。自2009年起,他就奋战在胜利西部的战场上,其间,他见证了胜利西部3年发现3个大油田的振奋人心、士气高昂的场景,也经历了准噶尔盆地外围久攻不下、矿区缩小的灰暗阶段。

  当时的准噶尔勘探研究四室还叫柴达木勘探研究室,他们所面对的研究对象就是勘探程度低,地震、钻井等资料少、品质差,地质条件极其复杂,自然条件恶劣的柴达木探区。

  他们记不清自己围着这些山跑了多少公里,扛回多少公斤岩石样本,又熬过多少个不眠之夜……终于,2017年,胜利油田在绿梁山西部马海东构造带部署的第一口探井——山古1井获日产油1.75吨、峰值日产油3.16吨,上报预测储量1000多万吨。随后钻探的山古101井也获得工业油流。

  刘俊民说,勘探需要地质科研人员“脑袋里有油”,还要注重基础研究、开阔创新思路,坚定信念熬过“黎明前的黑暗”。山古1井突破后,他们乘胜追击,部署的多口井均见良好显示,一个新油田的雏形渐渐显现。

  2021年,胜利油田在柴达木盆地马海东地区部署的山2井峰值日产油8.8吨、气3457立方米,成为继准噶尔盆地之后胜利西部探区又一重大突破。2022年,山301井常规测试获日产油3.03吨、峰值日产油7.21吨。

  越野车从绿梁山下经过,可以看到如雨后春笋般崛起的12口探井、3口开发井,绿梁山正迎来属于它的春天。

  近日,“深地一号”跃进3-3XC井穿越新近系、古近系、白垩系等9套地层,钻探井深9432米,一举刷新亚洲最深井纪录,并在奥陶系获得高产油气流。

  “这口井穿越的9套地层的真面目,都可以通过野外地质勘查在盆地周边的地质剖面中直观地看到。”西北油田勘探开发研究院副院长耿锋说。

  5亿多年来,塔里木盆地经历了沧海桑田的巨大变化。深埋在地下七八千米甚至近万米地层的真实样子是什么?它们与地质科研人员通过岩芯研究、地震技术描绘出来的“画像”又有什么差异?

  “野外地质勘查能够进一步深化对地质构造、沉积、成藏的研究。我们通过观察地质露头、采集样品,更加直观地看到了生油层岩性变化、储层优劣性,以及收集到油气成藏痕迹的第一手资料和实物标本,从中获得新认识,推动油气高效勘探开发。”耿锋说。

  耿锋所说的地质露头,是指地表上暴露的地质岩石、岩层等地质构造的部分,通常由侵蚀、风化、断裂、地质构造抬升等因素造成。地质露头可直接展示地球内部岩石和岩层的构造特征,例如岩石类型、地层层序、沉积相组合等,帮助了解地质历史和演化过程。

  塔里木盆地是我国最大的内陆沉积盆地,蕴含着丰富的油气资源,从震旦系至新近系的12个系中,已有11个系发现工业油气层、6个系发现优质烃源岩。

  新疆阿克苏地区的库车、乌什、柯坪、巴楚一带,是研究塔里木盆地周缘地层地质露头的典型区域之一。每年,这些区域都吸引众多高校院所、油气田企业的科研人员前来开展地质调查研究。2023年,西北油田联合中国科学院武汉岩土研究所、中国地质大学(武汉)等单位开展野外地质踏勘、考察11次,累计勘查时间超过100天。

  “剖面实测是野外地质勘查的‘最高级别’,也是最难、最精细的工作。”西北油田勘探开发研究院新区研究所所长徐勤琪多次参与野外地质勘查。今年3月,西北油田围绕地质构造、烃源岩研究课题,与中国地质大学(武汉)在塔里木盆地西南区域开展野外剖面实测调查,时间长达24天。他介绍:“仅实测一条5公里长的剖面,10名地质科研人员就用了5天。我们获取了烃源岩样品、元素样品和化石样品150余件,这些对于研究震旦系生油层具有重要的参考价值。”

  一深万难,全面准确地获取深层超深层的地质资料更为不易。钻井取芯存在实钻井数少、井间距离长、岩芯量有限、作业成本高等不足,物探作业又存在分辨率不够精细等问题。野外地质勘查通过对生油层、储层发育、构造的研究,能够更加直观、精准地认识塔里木盆地各套地层的情况,与钻井取芯、物探作业之间互为补充、互相印证。

  在塔里木盆地,位于更深层的寒武系-震旦系领域仍处于探索阶段,勘探程度低、钻井资料少,这就更加显现出对周缘露头剖面开展野外地质勘查的重要性。

  11月初,西北油田联合北京大学对盆地西北缘乌什-阿克苏地区的新元古界-寒武系进行了野外地质勘查。地质科研人员通过对烃源岩、微生物丘滩、沥青侵染和断裂等典型地质现象进行细致勘查,再次证实塔里木盆地深层超深层碳酸盐岩发育多套规模性优质碳酸盐岩储层,具备形成规模原生油气藏的基础地质条件,油气勘探前景广阔。

  “这进一步坚定了我们在塔里木盆地论证部署万米特深井、开辟资源接替新阵地的信心和决心。”耿锋说。

  下一步,西北油田将依托塔里木盆地周缘露头的勘查与实测研究,重点推进盆地构造演化、海相烃源岩特征与分布、古老碳酸盐岩丘滩型储集体沉积构型与地质建模等基础课题的研究,为高质量油气勘探开发部署提供更加有力的地质依据。

  “想了解地下情况,要么打井取芯,要么观察剖面。”西南油气勘探开发研究院勘探一所所长杨映涛说,“一个是深入地下的探针,一个是冒出地面的窗口。”

  数亿年间,地球经历过多次造山运动,地层会因沉积埋于地下,也会因构造运动被抬升至地表。“因此,山就是剖面!开山修路就像用一把巨大的斧子劈开岩石,展露出新鲜面,我们就沿着山路踏勘。”杨映涛说。

  龙门山位于四川盆地西北边缘,是一个巨大复合型推覆构造带,岩层上古生界地层发育、厚度大,将地质演化过程的“活档案”层层展现于世,成为科研人员窥探深地奥秘的最佳窗口。

  20世纪20~30年代,战乱动荡中,老一辈地质科研人员入川,在龙门山前看到了大面积露头剖面。随后,几代地质科研人员背着“地质三宝”开展地质勘查,栉风沐雨、风餐露宿,一步步丈量山脉,一笔笔绘制图件,为油气勘探开发划定大概范围。

  他们与岩石进行跨越时空的对话:在时间框架下,回溯地球的历史,推测地层沉积环境、呈现形态及油气生成储集的条件;在空间框架下,了解岩石的结构、成分和各成分间的相互关系,以及这些关系背后的动力学机制。

  “大家都听过罗盘、地质锤、放大镜这‘地质三宝’bob半岛官网,随着科技发展,我们的工具也更丰富了。”杨映涛逐一展示着GPS定位仪、照相机、笔记本、皮尺、取样袋……这些工具各有妙用。

  即使在科技发达的今天,罗盘依然必不可少。在渺无人烟的野外,除了辨别、指引方向,更重要的是用它测量地层产出状态,即剖面朝哪个方向出露?有没有发生倒转?是陡是缓?“正常情况下,下部地层更古老,但有时实际情况是反着的bob半岛官网,那是因为强烈的挤压使地层发生倒转,甚至翻折。”杨映涛抓过一本笔记本翻折模拟岩层,“我们会用皮尺仔细测量剖面厚度,详细记录剖面情况,比照描画下来。”

  地质锤看起来与普通锤子无异,但钢头形状根据岩石性质而异,呈尖棱形、扁楔形或鹤嘴形,用来敲开剖面上的植被风化层或泥土层,使新鲜面出露;根据研究需要,用于剥离岩层,采集样本,并将岩石标本整修得规格化,便于装袋。“可不是简单丢进袋子了事。”杨映涛说,他们会用GPS将取样点定位,在笔记本上记录取样坐标,标明取样层位,并将相应编号、初定岩性及需要做什么分析都写在取样袋上。

  放大镜用来仔细观察岩石。“我们看的岩石太多了,因此用眼睛就能分辨岩性、估算矿物含量。”杨映涛笑容里透着自信,“砂岩直径0.1~2毫米,粉砂岩直径小于0.0625毫米,我们的头发丝直径大约0.05毫米……石英是白色有油脂光泽的、长石是肉红色的、岩屑是黑色或棕色的杂质。”

  通常来说,野外剖面测量5人左右一队,各有分工,通力协作,一整天最多仅能测量1公里长。根据不同研究需要,一条剖面跑下来,少则十来天,多则数月,之后还需要时不时再去仔细察看。

  测量结束后,带回的记录需要一一整理,用专业软件绘制实测地层剖面图和剖面柱状图,多维度再现剖面情况。随后,根据图表分析剖面岩性组合变化和沉积环境变化,推测地层是怎样形成的、当时的沉积环境是怎样的、深埋地下的地层是否也如露头剖面一致、哪区哪层应该有油气……

  “地质认识不是算出来的,更不是凭空想象出来的空中楼阁。”杨映涛说,地质理论和勘测手段的进步,提高了地质解译的精确度和可信度,找矿周期大幅缩短,推动油气勘探开发取得一个个突破,但要想从地表走向深部,永远都有且只有一个方法——走近原生态岩石圈。