深部油氣資源將成勘探新領(lǐng)域

關(guān)于油氣的有機(jī)成因或無機(jī)成因，一直是石油地質(zhì)學(xué)研究爭論的熱點(diǎn)。有機(jī)成因理論因其可以較為準(zhǔn)確地指導(dǎo)油氣生產(chǎn)，得到越來越多的支持。但隨著現(xiàn)代觀測及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，以及近年來眾多新型油氣藏的涌現(xiàn)，無機(jī)成因?qū)W說和無機(jī)油氣資源再次得到科學(xué)家的關(guān)注。

無機(jī)油氣主要是指地幔捕獲的地球早期原始?xì)怏w或水巖反應(yīng)（費(fèi)托合成）形成的油氣，以無機(jī)烷烴氣、氫氣、二氧化碳以及稀有氣體為主。目前在美國加利福尼亞灣的瓜馬斯盆地、加拿大地盾、巴西桑托斯盆地、中國東部裂谷盆地等都發(fā)現(xiàn)了豐富的無機(jī)油氣資源，也在一定程度上得到了開發(fā)應(yīng)用。

此前，中國科學(xué)院院士戴金星、金之鈞分別帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)我國東部的松遼、渤海灣、蘇北、三水、鶯歌海等盆地天然氣進(jìn)行了系統(tǒng)研究，通過氦同位素和烷烴氣碳?xì)渫凰亟M成，證實(shí)了這些盆地的烷烴氣部分來自于深部無機(jī)烷烴氣的貢獻(xiàn)。通過計(jì)算得出松遼盆地慶深氣田無機(jī)烷烴氣貢獻(xiàn)率在25%~53%以上，無機(jī)烷烴氣儲(chǔ)量超過500億方，首次證實(shí)無機(jī)烷烴氣可以形成工業(yè)性氣藏，為無機(jī)成因的烷烴氣的勘探開發(fā)提供了關(guān)鍵的理論支撐。

氫氣也是無機(jī)天然氣的一種重要的清潔能源。自上世紀(jì)80年代起，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）堪薩斯州分局與CFA石油公司在堪薩斯盆地施工的Henis和Scott井，氫氣的含量穩(wěn)定在34%（沉積巖）和90%（前寒武基底），日產(chǎn)氫氣約93.2立方米和370立方米，持續(xù)時(shí)間超過30年。在我國東部地區(qū)郯廬斷裂帶附近，天然氣中氫氣含量從0.01%到5.5%不等。金之鈞等人根據(jù)玄武巖中橄欖石和輝石斑晶的熱釋氣體組分和含量，估算東營—惠民凹陷幔源火成—巖漿活動(dòng)輸入氫氣約441億方。2015年《自然》雜志報(bào)道，前寒武紀(jì)大陸圈層每年可向地球輸入5.1萬億方氫氣。

氦氣由于具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于國防、軍工以及化學(xué)分析等科研生產(chǎn)的各個(gè)方面。據(jù)USGS公布的資料，全球氦資源量大約為519億方，其中美國占世界總資源量近40%（約206億方），目前已大規(guī)模開采60多年?？ㄋ枮?01億方、阿爾及利亞82億方、俄羅斯68億方、加拿大20億方。USGS預(yù)測，我國氦氣資源量11億方，僅占世界2%左右。迄今為止，氦唯一的來源仍然是含氦天然氣，其具有工業(yè)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的含量下限為0.05%。我國東部斷裂帶附近的含油氣盆地是深部幔源氦氣藏的主要分布區(qū)域，如松遼盆地芳深9井氦氣含量最高可達(dá)2.743%。由于氦氣只能與烷烴氣共同成藏，因此，在尋找無機(jī)烷烴氣藏過程中可以兼顧氦氣資源。

無機(jī)二氧化碳來源較多，主要包括深部地幔脫氣、深部巖漿和深部流體熱作用下的碳酸鹽巖分解等成因。無機(jī)二氧化碳在我國東部含油氣盆地廣泛分布，僅南海北部探明二氧化碳儲(chǔ)量超過1萬億方。這些二氧化碳?xì)獠貫閷?shí)施二氧化碳驅(qū)油技術(shù)提供了便利而廉價(jià)的氣源，成為油氣田“增產(chǎn)增效”的有效手段。

“熱液石油”也是未來油氣勘探值得關(guān)注的領(lǐng)域。深部流體在侵入沉積盆地過程中攜帶了大量的物質(zhì)和能量，促使沉積盆地有機(jī)質(zhì)成熟生烴，形成“熱液石油”。與正常石油形成相比，“熱液石油”可在幾萬年甚至幾千年時(shí)間形成，幾乎是“瞬時(shí)”形成。“熱液石油”最早發(fā)現(xiàn)于加利福尼亞灣的瓜伊馬斯盆地，地處東太平洋海隆與圣安德烈大斷裂相接的高熱流裂谷帶。此外，在東北太平洋的米德爾裂谷和埃斯卡諾巴海槽、東非裂谷的坦噶尼喀地塹、南戈?duì)栠_(dá)海嶺的紅海海槽等均發(fā)現(xiàn)有熱液石油天然氣。最近，我國蘇北盆地黃橋富二氧化碳油氣藏、塔里木盆地塔中—順南—順北等地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了熱液石油。

總之，無機(jī)油氣和熱液石油將是未來幾十年油氣勘探的重要領(lǐng)域之一，尤其是無機(jī)烷烴氣、氦氣和氫氣將成為重要的可持續(xù)資源增長點(diǎn)。目前我們雖然已對(duì)這些無機(jī)油氣資源的成因機(jī)制有一定的認(rèn)識(shí)，但對(duì)其資源潛力和富集規(guī)律的了解仍知之甚少，這為尋找具有商業(yè)開發(fā)價(jià)值的無機(jī)油氣帶來諸多挑戰(zhàn)。因此，筆者建議對(duì)深大斷裂發(fā)育的深層—特超深層盆地或者深部流體活躍的新生盆地加大無機(jī)油氣資源的基礎(chǔ)地質(zhì)理論和技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)油氣資源的多元化勘探。

（作者單位：中國石化石油勘探開發(fā)研究院）