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[摘 要]随着全球油气工业的发展，油气勘探地域由陆地向深水、目的层由中浅层向深层和超深层、资源类型由常规向非常规快速延伸，水深大于3000m的海洋超深水等新区、埋深超过6000m的陆地超深层等新层系、储集层孔喉直径小于1000nm的超致密油气等新类型，将成为石油工业发展具有战略性的“三新”领域。深层将是石油工业未来最重要的发展领域之一，也是中国石油引领未来油气勘探与开发最重要的战略现实领域。
[关键词]油气；勘探；深层
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0315-01
一、引言
关于深层的定义，不同国家、不同机构的认识差异较大。目前国际上相对认可的深层标准是其埋深大于等于4500m；2005年，中国国土资源部发布的《石油天然气储量计算规范》将埋深为3500～4500m的地层定义为深层，埋深大于4500m的地层定义为超深层；钻井工程中将埋深为4500～6000m的地层作为深层，埋深大于6000m的地层作为超深层。
尽管对深层深度界限的认识还不一致，但其重要性日益显现，目前，已有70多个国家在深度超过4000m的地层中进行了油气钻探，80多个盆地和油区在4000m以深的层系中发现了2300多个油气藏，共发现30多个深层大油气田（大油田：可采储量大于6850×104t；大气田：可采储量大于850×108m3），其中，在21个盆地中发现了75个埋深大于6000m的工业油气藏。美国墨西哥湾Kaskida油气田是全球已发现的最深海上砂岩油气田，目的层埋深7356m，如从海平面算起，则深达9146m，可采储量（油当量）近1×108t。
中国陆上油气勘探不断向深层-超深层拓展，进入21世纪，深层勘探获得一系列重大突破：在塔里木发现轮南-塔河、塔中等海相碳酸盐岩大油气区及大北、克深等陆相碎屑岩大气田；在四川发现普光、龙岗、高石梯等碳酸盐岩大气田；在鄂尔多斯、渤海湾与松辽盆地的碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩领域也获得重大发现东部地区在4500m以深、西部地区在6000m以深获得重大勘探突破，油气勘探深度整体下延1500～2000m，深层已成为中国陆上油气勘探重大接替领域。
二、对深层油气生成与保存条件认识
2.1 关于烃源灶的新认识
近年来，在单一烃源灶常规生烃模式基础上，研究扩展了中国深层海相烃源岩的生烃模式：①针对常规海相烃源灶，将单峰式生烃模式完善为完整的双峰式，即包括“生油”和“生气”两个高峰；②提出源岩中滞留的分散液态烃在高—过成熟阶段能裂解成气、使烃源岩仍具有良好成气潜力的新观点。基于上述观点，海相烃源岩热演化和生烃历史应比以往认定的更长，资源总量更大。
2.2 深层油气储集层形成机理的新认识
深层油气储集层包括碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩、变质岩等。深层储集层在埋藏过程中通常经历了较长的地质历史时期，多次成岩事件的叠加使储集层发育控制因素更加复杂。
三、深层油气井钻井难点
陆上油气勘探开发正向着超深层领域发展，钻遇的超深井普遍存在着压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征。钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。在钻井施工中表现为钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大，甚至有些井难以钻达目的层。根据我国深层油气藏分布及地质情况，我国深层油气藏钻井难点有以下方面：
3.1.区域地质条件极为复杂。塔里木山前地质复杂，部分地区含有CO2、H2S，地层倾角大，很多地区高达30～85°，地层压力、应力复杂，裂缝广泛发育及特殊岩性的不规则分布等问题，给工程设计与施工带来很多难度。
3.2.地层埋藏较深，岩石强度高、地层坚硬、研磨性强、可钻性差，机械钻速低。川东北元坝地区上部陆相地层自流井须家河、西北麦盖提地区开派兹雷克组玄武岩地层硬度一般在2000～5000MPa之间，可钻性级值6～10级；普光气田地层研磨性强、可钻性差。自流井组、须家河组地层岩性由页岩、细砂岩及砂砾岩组成，可钻性级值达到7级以上，地层研磨性强、可钻性差。实钻显示机械钻速非常低，单只钻头进尺少且使用寿命短。
3.3.天然气储层埋藏深、地层压力高、高含硫化氢和二氧化碳、纵向上分布多套压力体系，固井压稳防气窜、水泥石防腐蚀难度大。普光气田高含H2S等有毒气体，井控难度大，风险大。实钻显示雷口坡组-长兴组海相地层含有H2S，其中飞仙关组和长兴组地层H2S含量已超过30g/m3。大庆油田深井产层以天然气为主，并含有CO2，其含量最高可达90%，CO2在有水或相对湿润的环境下，对套管及水泥会产生严重的腐蚀破坏作用，可导致水泥环渗透率变大、抗压强度降低，甚至会失去封隔作用。
3.4.勘探发现与储层保护困难。松辽盆地火山岩气藏岩性复杂，储集空间类型多样，火山岩岩性识别、岩相划分、储层流体解释等方面难度比较大；营城组火山岩、凝灰岩和角砾岩等裂缝性地层储层保护困难；莺歌海组二段到黄流组上部的泥岩段易水化，易造成井眼水化膨胀、岩屑成团、成球，从而发生起钻困难等复杂情况。同时，高压目的层井段钻井液密度高，固相含量高，泥饼虚厚，易造成储层污染而影响油气发现。
四、结论
目前关于深层油气的理论认识只是阶段性研究结果，仍存在很多未知领域。从地质认识看，深层—超深层埋藏演化历史、烃源岩演化历史与成藏历史长，过程复杂，资源潜力和成藏機理认识不清；深层—超深层有效储集层成因复杂，规模有效储集层发育主控因素与分布规律不明确；油气勘探方向、勘探目标预测、深层有效储集层裂缝和溶蚀孔洞成因机制及评价预测、深层高温高压环境与低孔渗介质条件及多种运聚动力影响导致的成藏理论问题等都有待深入研究。从技术需求看，深层—超深层埋深大，地震资料信噪比和分辨率普遍偏低，勘探目标成像精度不够，针对性的深层—超深层地震预测技术、流体评价技术、深层复杂储集层深度改造与开发配套技术、安全快速钻井技术需要发展和完善。目前针对深层油气勘探开发的工程技术亦刚起步，国内埋深达7000m的油气藏尚未投入开发，实现高效、规模开发难度更大。
参考文献
[1] 谭茂波，何世明，邓传光，米光勇，高德伟，王强.龙岗西地区首口非常规超深井钻井技术[J].石油钻采工艺，2015.
[2] 闫光庆，张金成，赵全民.普光气田超深井钻井技术的进步与思考[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013.
[3] 李元轩，赵重阳，耿智，梅峰龙，杨炜.克深区块山前井提速方案实施评价与研讨[J].西部探矿工程，2013.
[4] 张军，聂福贵.磨溪高石梯区块震旦系探井钻井提速技术措施与效果[J].钻采工艺，2013.
[关键词]油气；勘探；深层
中图分类号：P618.13 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0315-01
一、引言
关于深层的定义，不同国家、不同机构的认识差异较大。目前国际上相对认可的深层标准是其埋深大于等于4500m；2005年，中国国土资源部发布的《石油天然气储量计算规范》将埋深为3500～4500m的地层定义为深层，埋深大于4500m的地层定义为超深层；钻井工程中将埋深为4500～6000m的地层作为深层，埋深大于6000m的地层作为超深层。
尽管对深层深度界限的认识还不一致，但其重要性日益显现，目前，已有70多个国家在深度超过4000m的地层中进行了油气钻探，80多个盆地和油区在4000m以深的层系中发现了2300多个油气藏，共发现30多个深层大油气田（大油田：可采储量大于6850×104t；大气田：可采储量大于850×108m3），其中，在21个盆地中发现了75个埋深大于6000m的工业油气藏。美国墨西哥湾Kaskida油气田是全球已发现的最深海上砂岩油气田，目的层埋深7356m，如从海平面算起，则深达9146m，可采储量（油当量）近1×108t。
中国陆上油气勘探不断向深层-超深层拓展，进入21世纪，深层勘探获得一系列重大突破：在塔里木发现轮南-塔河、塔中等海相碳酸盐岩大油气区及大北、克深等陆相碎屑岩大气田；在四川发现普光、龙岗、高石梯等碳酸盐岩大气田；在鄂尔多斯、渤海湾与松辽盆地的碳酸盐岩、火山岩和碎屑岩领域也获得重大发现东部地区在4500m以深、西部地区在6000m以深获得重大勘探突破，油气勘探深度整体下延1500～2000m，深层已成为中国陆上油气勘探重大接替领域。
二、对深层油气生成与保存条件认识
2.1 关于烃源灶的新认识
近年来，在单一烃源灶常规生烃模式基础上，研究扩展了中国深层海相烃源岩的生烃模式：①针对常规海相烃源灶，将单峰式生烃模式完善为完整的双峰式，即包括“生油”和“生气”两个高峰；②提出源岩中滞留的分散液态烃在高—过成熟阶段能裂解成气、使烃源岩仍具有良好成气潜力的新观点。基于上述观点，海相烃源岩热演化和生烃历史应比以往认定的更长，资源总量更大。
2.2 深层油气储集层形成机理的新认识
深层油气储集层包括碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩、变质岩等。深层储集层在埋藏过程中通常经历了较长的地质历史时期，多次成岩事件的叠加使储集层发育控制因素更加复杂。
三、深层油气井钻井难点
陆上油气勘探开发正向着超深层领域发展，钻遇的超深井普遍存在着压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征。钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。在钻井施工中表现为钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大，甚至有些井难以钻达目的层。根据我国深层油气藏分布及地质情况，我国深层油气藏钻井难点有以下方面：
3.1.区域地质条件极为复杂。塔里木山前地质复杂，部分地区含有CO2、H2S，地层倾角大，很多地区高达30～85°，地层压力、应力复杂，裂缝广泛发育及特殊岩性的不规则分布等问题，给工程设计与施工带来很多难度。
3.2.地层埋藏较深，岩石强度高、地层坚硬、研磨性强、可钻性差，机械钻速低。川东北元坝地区上部陆相地层自流井须家河、西北麦盖提地区开派兹雷克组玄武岩地层硬度一般在2000～5000MPa之间，可钻性级值6～10级；普光气田地层研磨性强、可钻性差。自流井组、须家河组地层岩性由页岩、细砂岩及砂砾岩组成，可钻性级值达到7级以上，地层研磨性强、可钻性差。实钻显示机械钻速非常低，单只钻头进尺少且使用寿命短。
3.3.天然气储层埋藏深、地层压力高、高含硫化氢和二氧化碳、纵向上分布多套压力体系，固井压稳防气窜、水泥石防腐蚀难度大。普光气田高含H2S等有毒气体，井控难度大，风险大。实钻显示雷口坡组-长兴组海相地层含有H2S，其中飞仙关组和长兴组地层H2S含量已超过30g/m3。大庆油田深井产层以天然气为主，并含有CO2，其含量最高可达90%，CO2在有水或相对湿润的环境下，对套管及水泥会产生严重的腐蚀破坏作用，可导致水泥环渗透率变大、抗压强度降低，甚至会失去封隔作用。
3.4.勘探发现与储层保护困难。松辽盆地火山岩气藏岩性复杂，储集空间类型多样，火山岩岩性识别、岩相划分、储层流体解释等方面难度比较大；营城组火山岩、凝灰岩和角砾岩等裂缝性地层储层保护困难；莺歌海组二段到黄流组上部的泥岩段易水化，易造成井眼水化膨胀、岩屑成团、成球，从而发生起钻困难等复杂情况。同时，高压目的层井段钻井液密度高，固相含量高，泥饼虚厚，易造成储层污染而影响油气发现。
四、结论
目前关于深层油气的理论认识只是阶段性研究结果，仍存在很多未知领域。从地质认识看，深层—超深层埋藏演化历史、烃源岩演化历史与成藏历史长，过程复杂，资源潜力和成藏機理认识不清；深层—超深层有效储集层成因复杂，规模有效储集层发育主控因素与分布规律不明确；油气勘探方向、勘探目标预测、深层有效储集层裂缝和溶蚀孔洞成因机制及评价预测、深层高温高压环境与低孔渗介质条件及多种运聚动力影响导致的成藏理论问题等都有待深入研究。从技术需求看，深层—超深层埋深大，地震资料信噪比和分辨率普遍偏低，勘探目标成像精度不够，针对性的深层—超深层地震预测技术、流体评价技术、深层复杂储集层深度改造与开发配套技术、安全快速钻井技术需要发展和完善。目前针对深层油气勘探开发的工程技术亦刚起步，国内埋深达7000m的油气藏尚未投入开发，实现高效、规模开发难度更大。
参考文献
[1] 谭茂波，何世明，邓传光，米光勇，高德伟，王强.龙岗西地区首口非常规超深井钻井技术[J].石油钻采工艺，2015.
[2] 闫光庆，张金成，赵全民.普光气田超深井钻井技术的进步与思考[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2013.
[3] 李元轩，赵重阳，耿智，梅峰龙，杨炜.克深区块山前井提速方案实施评价与研讨[J].西部探矿工程，2013.
[4] 张军，聂福贵.磨溪高石梯区块震旦系探井钻井提速技术措施与效果[J].钻采工艺，2013.