海洋石油  2013, Vol. 33 Issue (1): 7-12
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美国油气资源与选区评价[PDF全文]
葛明娜1, 张金川1, 岳来群2, 杨升宇1, 荆铁亚1, 陈永昌1     
1. 中国地质大学(北京)能源学院, 海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室, 北京 100083;
2. 国土资源部油气资源战略研究中心, 北京 100034
摘 要: 为明确有利选区目标, 加深对美国油气资源现状的认识, 在系统收集国内外资料基础上, 以油气资源和选区评价为主线, 通过地质条件综合分析、油气资源评价分析、含油气地质条件的特殊性等多方面研究, 并结合勘探程度、研究区沉积相态及演化特征, 对美国八个盆地区相关评价参数赋值, 并根据多因素比例指定权重系数, 最后对优选目标进行综合打分和排序, 从而达到对研究区进行半定量-定量评价。通过资源潜力评价分析, 初步认为落基山盆地区和阿拉斯加盆地区为一类盆地区; 湾岸区、西德克萨斯和新墨西哥州东南部盆地区、中陆盆地区、阿巴拉契亚盆地区、东内部盆地区为二类盆地区; 加利福尼亚盆地区和大西洋沿岸为三类盆地区。
关键词: 美国     盆地区     油气资源     待发现资源量     选区评价    
Assessment on Oil and Gas Resources and Selection of Favorable Exploration Target Areas in America
GE Mingna1, ZHANG Jinchuan1, YUE Laiqun2, YANG Shengyu1, JING Tieya1, CHEN Yongchang1     
1. Key Laboratory of Marine Reservoir Evaluation and Hydrocarbon Accumulation Mechanism, Ministry of Education, China University of Geosciences, Beijing 100083, China;
2. Strategic Research Center of Oil & Gas Resources, Ministry of Land and Resources, Beijing 100034, China
Abstract: To optimize the favorable exploration targets and deepen understanding about the oil and gas resources conditions of America, comprehensive analysis of the geological conditions, oil and gas resource evaluation and particularity in oil and gas geological conditions have been conducted on the basis of the domestic and international data. In addition, combined with the degree of exploration, sedimentary facies and evolution feature, the evaluation parameters have been taken on the eight basins of the United States, and the weighing factors have been assigned according to the proportion of multi-factor. Finally, the exploration targets are optimized and ranked, and semi-quantitative and quantitative evaluation have been finished on the study areas. Through assessment on the potential of HC resources, it is concluded preliminarily that the Rocky Mountain and Alaska are type Ⅰ areas in oil and gas resources; Gulf Coast area, West Texas and southeastern part of New Mexico State basin, the Mid-Continent basin, Appalachian basin region, the East basin are type Ⅱ areas in oil and gas resources, and California basin and the Atlantic coast are type Ⅲ areas in oil and gas resources.
Keywords: America     basin region     oil and gas resources     undiscovered resources     assessment on selected areas    

油气作为重要的战略资源,它的资源量多少对一个国家来说尤为重要,其评价结果关系着油气的勘探方向和投资方向,而对于经济发展高速运行的美国来说更是如此[1]

美国油气资源的评价方法早,技术先进,勘探程度高,评价单元多元化。美国很多盆地有一百多年的勘探史,探井密度很多低于300 km2/口,含油气区钻井数高达上万口,几千个油气田被发现。1975年以来,美国每隔7年就进行一次大规模的常规油气资源量评价工作,旨在对未发现的油气储量进行数值分析和区域分布预测,寻找油气发现的突破口[2]。最初两次(1975年和1981年)的评价结果,由于受资料状况和方法水平的限制,均以油气区为单位,公布了未发现的累计油气资源量。而1988年的评价结果,由于对勘探层的地质分析工作比较详细,资源量数值以盆地和亚油气区为单位进行了报道。上世纪90年代的评价以含油气系统为基本单元;2000年,美国地质调查局(USGS)完成了一次全球油气资源评价,对于油气资源评价单元,采取了含油气系统一超含油气系统概念[3]。2005年,美国地质调查局(USGS)再次开始了全球油气资源评价,近几年对美国的主要含油气盆地相继进行了评价工作。

研究通过地质条件分析和油气资源评价分析,并结合勘探程度、研究区沉积相态及演化特征,采用相关参数赋值法对美国八个盆地区油气资源进行优选,这将为美国油气资源勘探开发提供重要的理论和方法支撑。

1 地质条件与油气资源

美国的油气分布很不均匀,明显受到埋深、面积以及生储盖特征等所处地质条件的控制[4]。但油气田分布范围广泛,从古生界至新生界,从深达6 000 m的深层到500 m的浅层均有油气田发现。

目前探明的石油储量主要集中在德克萨斯、阿拉斯加、墨西哥湾和加利福尼亚等4个地区,2009年该4个地区的原油探明储量占美国总探明储量的80%左右。天然气探明储量的78%分布在德克萨斯、怀俄明、新墨西哥、俄克拉荷马、联邦政府沿海墨西哥湾、科罗拉多、路易斯安那7个地区[5]。美国本土和阿拉斯加等八个盆地区的待发现油气资源量的统计分析见图 1

图 1 美国油气分区及油气资源分布

1.1 美国本土盆地区油气资源

(1) 落基山盆地区

落基山盆地区位于美国中西部,包括蒙大拿、怀俄明、科罗拉多和犹他州等11个州或其中的部分地区,面积约为260×104km2,其中分布着14个盆地。

落基山盆地区为海相一海陆过渡相沉积,烃源岩层系主要为密西西比系和白垩系,埋深多在2 590~3 200 m左右,厚度几十米到几百米不等,有机碳质量分数在0.45%~20%之间,成熟度约0.6%~1.88%, 处于成熟一高成熟演化阶段,储集物性和生储盖匹配均较好[6]

美国地质调查局对落基山盆地区待发现油气资源进行评价,待发现原油资源约23.5亿桶,天然气约5 1 820.11 × 108 m3, 天然气凝析油约31.6亿桶,待发现总资源约为370.16亿桶[7]

(2)加利福尼亚盆地区

加利福尼亚盆地区位于美国西海岸,面积约为13.9 ×104km2,地势上从东向西可分为大谷盆地,海岸山脉及海岸盆地三个部分。

加利福尼亚盆地区为陆相沉积,烃源岩层系主要为中新统,埋深多在2 130~4 267 m左右,厚度约914~1 220 m,有机碳质量分数在0.7%~5.6%之间,成熟度约0.29%~1.1%,处于未成熟一成熟热演化阶段,储集物性相对较好,生储盖匹配良好[8]

加利福尼亚的含油气盆地主要有洛杉矶盆地、萨克拉门托盆地和圣华金盆地。统计发现,加利福尼亚盆地区待发现油气资源多于15.11亿桶。

(3) 西德克萨斯和新墨西哥州东南部盆地区

西德克萨斯和新墨西哥州东南部盆地区面积约13 ×104km2, 主要构造单元包括二叠盆地、本德隆起和南部的马拉松一沃希托逆冲断层带,为海相沉积。烃源岩层系主要为下石炭统,埋深多在1 645.9~2 926.1 m左右,厚度约60.96~700 m, 有机碳质量分数很高,在3% ~ 13%之间,成熟度约1.3%~2.1%,处于高成熟热演化阶段,储集物性一般,生储盖匹配良好。

二叠盆地是区内最大的盆地,也是西德克萨斯和新墨西哥州东南部油气资源的主要来源。美国地质调查局在2007年对二叠盆地30个单元的待发现油气资源进行了评价,待发现天然气资源约11 611.25 × 108 m3,待发现原油资源约为13亿桶,天然凝析油约7.85亿桶,总待发现油气资源约为91.44亿桶[9]

(4) 中陆区

中陆盆地区位于密西西比河以西,落基山盆地区以东的广大地区,面积约72×104km2。中陆盆地区为海相沉积,烃源岩埋深范围大,几百到上千米不等,厚度约15.20~91.44m,有机碳质量分数较高,在2.0%~14%之间,成熟度1.1%~3.0%,主体进入高、过成熟演化阶段,储集物性较好,生储盖匹配良好。

中陆盆地区两个重点含油气盆地为阿纳达科盆地和福特沃斯盆地。阿纳达科盆地待发现原油资源约为4.95亿桶,天然气约为7 787.17× 108 m3, 天然气凝析油约为4.1亿桶。福特沃斯盆地待发现原油资源约为0.98亿桶,天然气约为7 560.6 × 108 m3, 天然气凝析油约为11亿桶。总待发现原油资源约为5.93亿桶,天然气约为15 347.77 × 108 m3和天然气凝析油15.1亿桶,共计114.34亿桶。

(5) 东内部盆地区

美国东内部地区处于北美地台中东部,面积约49 ×104 km2, 区内可分三大构造单元:密执安盆地、伊利诺斯盆地和辛辛那提大型隆起。其中密执安盆地和伊利诺斯盆地是东内部盆地区两个主要含油气盆地。

东内部盆地区为海相沉积,烃源岩埋深180~ 1 400 m,厚度约30~120 m,有机碳质量分数较高,在0.3%~25%之间,成熟度较低,在0.4%~1.0%之间,储集物性较好,生储盖匹配良好。

密执安盆地待发现原油资源约为9.9亿桶,天然气约为3 114.87 × 108 m3, 天然气凝析油约为2.2亿桶。伊利诺斯盆地待发现原油资源约为2.14亿桶,天然气约为1316.74 × 108 m3, 天然气凝析油约为0.24亿桶。总待发现原油资源约为12.04亿桶,天然气约为4 431.61 × 108 m3和2.44亿桶天然气凝析油,共计41.42亿桶。

(6) 阿巴拉契亚盆地区

阿巴拉契亚位于美国东部,面积约53 ×104 km2, 逆掩断层带经历了塔康运动(Taconic)、阿卡迪亚运动(Acadian)和阿巴拉契亚运动三次造山运动。阿巴拉契亚盆地区为海相沉积,沉积层系主要为泥盆系,烃源岩埋深600~2 438 m,厚度约20~150 m,有机碳质量分数在0.4%~7.8%之间,成熟度0.4%~4.5%, 储集物性较差,生储盖匹配良好。

2006年美国地质调查局对阿巴拉契亚盆地区10个单元待发现资源进行评价,评价结果显示待发现原油储量为0.54亿桶,天然气为8 897.201 × 108 m3, 天然气凝析油为5.62亿桶,待发现总油气资源为60.25亿桶[10]

(7) 墨西哥湾沿岸盆地区

墨西哥湾沿岸盆地区是墨西哥湾盆地区的陆上部分,总面积3×104km2,为海相沉积,沉积层系主要为上白垩统,烃源岩埋深2 440~4 270 m,厚度约70~120 m, 有机碳质量分数在0.5%~3.5%之间,成熟度1.15%~1.4%,储集物性较好,生储盖匹配良好。

美国地质调查局在2007年对墨西哥湾盆地区的待发现资源进行评估,待发现常规原油为6.9亿桶,天然气为32 196.43 × 108 m3, 天然气凝析油为37亿桶;非常规资源较少,仅有1.14× 108 m3的天然气资源,总待发现油气资源约为239.65亿桶。

1.2 阿拉斯加油气资源

阿拉斯加盆地区地面沉积岩面积65.3 ×104km2, 浅海大陆架面积82.4 ×104 km2,面积大小不等的有12个盆地,目前主要产油气只有北极斜坡盆地和库克湾盆地。

阿拉斯加盆地区为海相沉积,烃源岩层系主要为中生界,厚度几十米到一千多米不等,有机碳质量分数在0.49%~6.73%之间,成熟度约0.4%~2.0%,储集物性一般,生储盖匹配较差。

2008年EIA对阿拉斯加盆地群的油气资源进行评价,原油探明储量约为42亿桶,湿气探明储量约为2 200.23 × 108 m3, 推测储量为21亿桶,待发现资源潜力很大,技术可采储量为420亿桶,原油总技术可采资源为483亿桶。同前几年相比,阿拉斯加陆上和近海原油探明储量变化不大。

阿拉斯加勘探程度较低,但资源潜力巨大。美国地质调查所和美国矿物部门对阿拉斯加含盆地区资源统计结果显示,待发现石油和天然气凝析油资源多于145.6亿桶,天然气资源多于17372.47 × 108 m3,待发现总油气资源约为251.2亿桶[11]

2 有利区优选及评价 2.1 优选方法和依据

根据国土资源部所拟定的资源评价标准并结合美国含盆地区的特殊性,对地质构造特征、沉积特征、烃源岩特征、储集物性、生储盖配置关系以及油气资源潜力进行分析,并对一些石油地质特征的指标和单因素条件进行赋值,根据多要素的重要程度指定权重系数,用积分的办法建立评价的相对量化标准,达到对每个区进行半定量一定量评价[12]

理论上说,这种优选方法和标准能够体现系统、全面、合理、准确的原则,但实际上,由于受到社会、经济因素的干扰,达到上述要求还存在一定困难。初步确定7项评价标准,满分为100分(表 1)。

表 1 美国盆地区地质综合评价标准

(1) 大区规模:一定程度下,一个区域的面积影响其含油气资源,两者呈正相关关系,因此大区面积可以作为有利区评价的一个影响因子,设其权重系数为0.5。

(2) 大区形成时代及后期改造程度:根据研究区所处的地质构造条件,不仅形成时代对大区含油气情况有重大影响,而且后期的改造影响起到相当重要的作用,设其权重系数为0.5。

(3) 沉积相:根据盆地区形成及所处的沉积环境,沉积相不同对含油气情况影响不同,设其权重系数为0.5。

(4) 烃源岩特征:烃源岩特征包括烃源岩厚度、TOC、R。等,决定了油气资源类型和生烃量,是有利区评价的重要参数,设其权重系数为1.5。

(5) 储层物性:储层物性在很大程度上决定了含烃量和产量,是资源量评价必不可少的参数,设其权重系数为0.5。

(6) 生储盖组合:生储盖之间的匹配程度决定着油气的富集程度,是大区评价的一个重要参数,不同区域生储盖组合不同,设其权重系数为1.5。

(7) 待发现资源量:待发现资源量表征一个地区的资源潜力,是大区优选最直接的指标,所占权重最大,设其权重系数为5.0。

2.2 有利区优选

美国境内包含八个盆地区:阿拉斯加盆地区、加利福尼亚盆地区、落基山盆地区、西德克萨斯和新墨西哥州东南部盆地区、中陆盆地区、东内部盆地区、阿巴拉契亚盆地区、湾岸区。按照美国主要含盆地区地质综合评价标准,对八大盆地区进行优选排队(表 2图 2)。

表 2 美国盆地区地质综合评价表

图 2 美国各盆地区综合排序

美国盆地区主要含油气地质综合优选可分为三个级别:

(1) 总分大于80分,为一类盆地区;(2) 60~80分,为二类盆地区;(3)小于60分,为三类盆地区。

地质综合评价认为,落基山、阿拉斯加和墨西哥湾岸盆地区油气最富集,为一类盆地区;中陆、西德克萨斯和新墨西哥州东南部、阿巴拉契亚、东内部为二类盆地区;加利福尼亚盆地区为三类盆地区。

3 结论

(1) 美国油气资源丰富,具备形成大型油气田的油气地质条件,勘探潜力巨大。

(2) 美国各盆地区资源潜力差别大,且勘探程度不尽相同,采用相关评价参数赋值并按照多因素比例指定权重系数的方法可作为油气选区与评价工作的新方法。

(3) 落基山盆地区油气资源丰富,应作为重点区域,阿拉斯加盆地区资源潜力巨大但勘探程度较低,应作为主攻勘探目标;湾岸区,中陆、西德克萨斯和西墨西哥州东南部及阿巴拉契亚等盆地区为二类有利区,油气资源也不可忽视。

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