青藏高原羌科1井科学钻探工程

**章 绪论 　　羌科1井科学钻探工程是由中国地质调查局组织部署、成都地质调查中心牵头负责、有关石油公司及高等院校科研院所等十多家单位共同参与完成的一项重大油气地质钻探工程。羌科1井是青藏高原羌塘盆地**口以获取油气地质参数为目的的科探井，也是目前世界上海拔*高（井口海拔为5030m）的科学探井。 　　该科探井位于藏北高原羌塘盆地北部无人区，2016年12月6日开钻，2019年3月提前完钻终孔，终孔井深为4696.18m（设计井深为5500m），钻遇了从上侏罗统至上三叠统的连续地层序列，在基础地质、石油地质（特别是烃源岩与保存条件）、工程地质及高原钻探技术等方面取得了一系列新资料、新发现、新认识与新经验。 　　一、科学问题的提出 　　青藏高原北部羌塘盆地石油地质预查始于20世纪90年代。30多年来，中国石油与自然资源系统有关单位相继对羌塘盆地开展了油气地质普查及两轮油气资源战略选区评价工作（赵政璋等，2001a，2001b，2001c，2001d；王成善等，2001；王剑等，2004，2009a）。截至羌科1井工程二维反射地震调查启动前的2015年初，先后在羌塘盆地累计完成二维反射地震勘探2700km、岩心地质浅钻17口（总进尺为13688m）、1∶5万构造详查及化探3423km2、1∶2.5万和1∶5万油页岩评价800km2，综合研究路线地质调查5071km，实测地层剖面192km，采集各类样品23230件、地质走廊大剖面综合调查810km、电磁测量2574km、微生物化探700km2等（王剑等，2020）。 　　通过上述油气地质普查及油气资源战略选区评价工作，羌塘盆地在基础地质、石油地质及地球物理勘探等方面主要取得了以下重要成果：一是提出了羌塘盆地具有形成大型油气田的潜力，预测其远景资源量在百亿吨以上，是我国油气资源战略选区的首选目标；二是预测优选出6个油气勘探有利区带、9个重点区块；三是基本查明了羌塘盆地沉积充填序列、地层-构造格架、岩相古地理特征及基底隆拗格局。 　　然而，由于羌塘盆地油气勘探程度整体上还非常低，因此对盆地性质及石油地质条件还存在不同的看法。在基础地质方面，沉积盆地基底结构、隆拗格局、沉积层序及岩相古地理演化等有待通过科探井工程对盆地覆盖区加以验证；在石油地质条件方面，盆地覆盖区优质烃源岩、规模性储层、区域封盖层及保存条件等还有待通过科探井进一步证实；在方法技术方面，一是二维地震勘探展开及资料处理有待钻井资料的约束与标定，二是高原缺氧条件下钻探技术有待探索尝试。 　　基于上述工作基础和有待解决的科学问题，中国地质调查局2015年初在组织部署《全国陆域能源矿产地质调查计划》过程中，通过组织专家反复论证，把《羌塘盆地油气资源战略调查工程》作为该计划的**个项目，列入了该计划首批启动的五十个工程之一，由中国地质调查局成都地质调查中心牵头并承担。 　　2015～2016年，成都地质调查中心组织中国石化、中国石油等相关单位，先后对北羌塘拗陷半岛湖地区、托纳木-笙根地区、南羌塘拗陷隆鄂尼-鄂斯玛及东部的玛曲地区开展了重点区块二维反射地震勘探，完成二维反射地震勘探1160km，获得了一批信噪比高、能清晰识别出地覆构造与地层层序的地震资料。在此基础上，通过多次井位论证与现场考察，*终于2016年下半年确定在北羌塘拗陷半岛湖6号构造核部实施科学钻探，命名为羌参1井（后更名为羌科1井），设计井深为5500m。 　　2016年12月6日，成都地质调查中心组织中国石化中原石油工程公司钻井三公司正式启动了羌科1井钻探工程，中国地质调查局李金发副局长莅临现场指导。 　　二、科探井科学目标 　　羌塘盆地与中东油气区同属于特提斯构造域，被认为是我国*有希望取得突破的油气勘探新区。围绕羌塘盆地有待解决的重大科学问题，羌科1井科学钻探工程特制定了以下几个方面的科学目标（表1-1）： 　　（1）建立羌塘盆地半岛湖地区地层岩性（岩相）、电性、物性、地层压力及含油气性剖面； 　　（2）探明羌塘盆地中生界油气地质条件，获取羌塘盆地中生界烃源岩发育情况及其生烃潜力、储盖条件及其组合特征资料，为羌塘盆地油气勘探提供依据； 　　（3）获取地球物理相关参数，准确标定地震层位，验证地球物理资料的准确性、地腹构造的可靠性； 　　（4）探索藏北高原冻土条件下的钻井、测井、完井及测试工艺技术，形成独*的石油钻井工程工艺技术； 　　（5）力争取得重大油气发现，实现羌塘盆地油气勘探的历史性突破。 　　围绕上述科学目标，羌科1井钻探施工进一步明确、细化了钻井施工要求：按项目设计完成羌科1井钻、录、测、固井施工；获取岩屑录井、荧光录井、气测及综合录井仪录井完整资料，获取钻井岩心及综合地球物理测井等参数资料，获取羌科1井钻遇地层的岩电、流体及地球物理参数资料；对可能发现的油气显示层进行中途测试和完井压裂试油；集成与创新高原冻土条件下的钻井技术。 　　三、研究内容与任务分解 　　羌塘盆地油气资源战略调查工程（2016～2019年）是全国陆域能源矿产地质调查计划所属任务之一，该工程由3个方面的研究内容构成（表1-2）：①羌塘盆地金星湖-隆鄂尼地区油气资源战略调查（由中国地质调查局成都地质调查中心承担）；②羌塘盆地隆鄂尼-鄂斯玛地区油气构造地质调查（由中国地质科学院承担）；③伦坡拉、尼玛与措勤盆地油气基础地质调查（由中国地质调查局油气资源调查中心承担）。 　　羌科1井科学钻探是羌塘盆地油气资源战略调查工程（2016～2019年）的核心内容，工程总造价为1.78亿元。与羌科1井配套的工程还包括前期已完成的近2000km二维反射地震勘探（2015）、羌资7井至羌资15井等9口地质浅钻（2014～2015年），以及与羌科1井同时进行钻探的羌资16井（2016年）及羌地17井（2017年）等，二维地震及地质浅钻配套工程累计投入经费约3亿元。 　　为了组织实施好羌科1井科学钻探工程，该科探井工程在2016～2018年设置了7个方面的工作内容，命名为7个子项目（表1-2）：羌塘盆地井位论证与优选、羌塘盆地羌科1井钻井工程、羌塘盆地参数井井震联合反演与属性分析、羌塘盆地羌科1井单井综合评价、羌科1井邻区地质调查与评价、羌科1井外围有利区调查与优选、羌塘盆地野外后勤保障工程。7个子项目均由中国地质调查局成都地质调查中心承担，其目标任务围绕羌科1井展开，同时根据需要，子项目下设了外协课题，项目承担单位通过与科研院所及石油公司的合作，共同完成了羌科1井的科学钻探任务。 　　四、井位论证过程 　　羌科1井井位经过了4次专题研讨、4次综合论证及1次综合培训，通过上述井位论证工作，优选出半岛湖-万安湖重点区块，预测了科探井钻遇地层序列、岩石及构造特征；根据岩相古地理有利条件及“断背 + 构造高点 + 压力异常”，于2016年底至2017年初确定了西藏自治区双湖县北部半岛湖6号背斜构造核部作为科探井井位，坐标N34°22′22″，E88°33′38″，井口海拔为5030m。 　　（一）专题论证 　　2016年3月1日，羌塘油气资源战略调查工程召开了“地震资料解释与圈闭构造优选”专题研讨会。会议特邀国土资源部（现自然资源部）、中国地质调查局、中国石油、中国石化等单位具油气勘探实践经验的专家进行“会诊”。通过地震剖面资料详细解释与构造优选，*终确定了半岛湖6号构造、托拉木1号构造及半岛湖1号构造为下一步科探井部署的优选构造。专家“会诊”达成了以下几个方面的共识：一是与会专家一致认为，2015 年取得了一批品质非常好的二维地震资料，其品质与网线密度完全可以作为确定科探井的依据；二是发现的一批有利圈闭构造可作为科探井部署的依据，但**步要以“构造稳定、圈闭规模较大、拗中定隆”等为首要原则，兼顾岩性、岩相及地层圈闭等条件；三是半岛湖北部3号、4号、5号、6号、7号构造实际上为一个具多个次级构造的大型复式圈闭构造，该构造整体上保存完整，圈闭幅度大，地震资料品质好，构造落实可靠，是羌塘盆地目前*好、*有利的构造，可列为首选目标。 　　2016年4月22～23日，中国地质调查局总工程师室、资源评价部、羌塘盆地油气资源战略调查工程项目组组织有关专家，召开了“羌塘盆地科探井井位论证”专题会。与会专家在听取羌塘盆地金星湖-隆鄂尼地区油气资源战略调查项目汇报后，现场对项目提供的报告、图册、部署的大图件进行了审阅、会诊。专家组通过提问、讨论，在羌塘盆地科探井井位部署上达成了以下评审意见：①中国地质调查局成都地质调查中心做了大量的工作，2015年的地震测量工作卓有成效，2015～2016年的地震解释工作效果明显，项目组对盆地做出了全面的评价，提出的3个科探井部署方案合理；②专家组一致认为，半岛湖6号圈闭构造由“井”字形的5条高品质二维地震测线控制，地层识别可靠性强，能够有效刻画圈闭，该圈闭整体上保存完整，圈闭幅度大，成藏史匹配关系好，在此部署羌科1井作为首要钻探目标合理；③经过对成藏条件（烃源岩、储集层和盖层）的讨论，专家组认为中侏罗统布曲组和下三叠统肖茶卡（巴贡）组可作为首要勘探目的层系。 　　2016年10月26日，羌塘油气资源战略调查工程组织中国石油、中国石化、中国地质调查局油气资源调查中心、中国科学院地质与地球物理研究所、中国地质科学院地质研究所等单位的相关专家及项目研究人员共计二十余人，在中国石化勘探分公司二维地震资料处理实验中心召开了专题咨询现场工作会议，就羌塘盆地油气工程二级项目地震资料处理成果提出的有关羌科1井下是否存在侵入岩体的问题，专家们开展了认真的资料对比研究与热烈的讨论。与会专家通过对中国石化勘探分公司、江汉油田物探院、中国石油东方物探研究院提供的叠后偏移剖面，中国地质科学院“羌塘盆地隆鄂尼-鄂斯玛地区油气地质构造调查”二级项目组提供的叠前深度偏移剖面进行认真对比分析，*终认为羌科1 井附近低信噪比区域仍然为沉积地层的可能性更大，存在侵入岩体的可能性不大。 　　2017年3月3日，羌塘盆地油气资源战略调查工程羌科1井随钻研究高级专家咨询会议在成都召开。会议由中国地质调查局成都地质调查中心主办，中国科学院及中国工程院刘宝珺院士、康玉柱院士、罗平亚院士、多吉院士等莅临指导，中国石油、中国石化、中国科学院、中国地质科学院及相关高校的总地质师、高级专家、教授，参加了本次专题咨询会议。中国地质调查局资源评价部、总工程师室等有关领导出席并讲话。 　　（二）综合论证 　　2016年5月10日，中国地质调查局成都地质调查中心学术委员会对《藏北羌塘盆地羌科1井井位论证与设计》进行了论证评审，专家在认真审阅报告及相关资料、听取汇报的基础上，经过质疑、答辩，形成评审意见如下：①按照上次建议，加快了项目进程，同时启动了钻井地质设计、钻井工程设计、钻井招标等一系列工作；②补充了地层压力预测，结合地层、构造、石油地质条件、地震资料品质和圈闭落实程度，以及三口可选择井位（羌科1井、羌科2井、羌科3井）的钻井风险评估，*终确定将羌科1井作为羌塘盆地内**口石油地质科探井，该井位于半岛湖6号构造内，是“实现取全取准地层参数同时兼顾油气发现”这一核心目标和指导思想下当时*优的井位方案。