一个大盆地里竟挤着30多个油田 石油为何偏偏埋在千万年前形成的地层里? 为什么还藏得这么深?

水乡之下

1971年9月11日。

江苏兴化县戴南镇。

一支钻井队在田埂与河汊之间架起了井架。

钻井的泥浆池边上,水稻正在灌浆。

当测井仪器沿井壁缓缓下放时,操作员王笑莲注意到了2429米至2434米井段的一组异常曲线。

五米的厚度。

戴南组二段,含油砂岩。

测试结果出来之后,苏20井获得工业油流,日产14.5立方米。

里下河的水网之间,一口井开始出油了。

在此之前,江苏不产一滴石油。

这片土地看上去与石油毫无关系。

地势低平,河渠纵横,油菜花和稻浪覆盖了地表的一切。

但在这层薄薄的冲积土壤之下,埋着一个面积约三万五千平方公里的沉积盆地——苏北盆地,它北以嘉山—响水断裂与鲁苏隆起为界,西以郯庐断裂带与张八岭隆起为界,南邻苏南隆起,东与南黄海盆地相接。

三万多平方公里,相当于半个江苏省。

而在这片盆地里,前后发现了三十多个油田。

问题是:为什么偏偏是这个盆地?

为什么石油藏在这里而不是别处?

一个被切割的盆地

要理解苏北盆地的油气分布,必须先看它的骨架。

这个盆地不是一块完整的凹陷。

它由一系列小型“箕状凹陷”拼合而成。

所谓“箕状”,就是一侧陡、一侧缓,南断北超——南边被断层切断,北边的沉积层逐层超覆尖灭。

像一个被斜着劈开的簸箕,南缘是断崖,北缘是逐渐变薄的沉积楔。

这样的箕状凹陷有好几个。

金湖凹陷面积约五千平方公里,古近纪沉积了厚达五千米的河湖相地层。

高邮凹陷面积约四千五百平方公里,是苏北盆地资源潜力最大、油气最富集的凹陷,已探明储量最为集中。

溱潼凹陷面积约一千二百平方公里,是苏20井出油的地方。

海安凹陷位于盆地东部,成藏时间较其他凹陷更晚。

这些凹陷之间并非毫无联系。

建湖隆起横亘在盆地中部,向南为金湖东部凹陷、高邮北部凹陷和海安凹陷提供物源,向北为盐城凹陷供源。

隆起本身不生油,但它是油气运移的指向区——周围的凹陷生油,油气沿着断层和不整合面运移,在隆起的斜坡带上聚集成藏。

而真正决定苏北盆地油田“散、小、碎”特征的,是断裂。

这个盆地经历了多期构造运动:晚白垩世至古新世的坳陷阶段、始新世的断陷阶段、新近纪的拗陷萎缩阶段。

三次抬升改造,使盆地成为一个“残留盆地”——先期的沉积被剥蚀了一部分,后期又被新的沉积覆盖。

断裂活动的反复叠加,把原本连片的含油地层切割成了无数小块。

三百零八个篮球场

江苏油田有一个广为流传的说法:有三百零八个含油断块,最小的只有篮球场大。

这不是修辞。

苏北盆地的断层密度极高,圈闭面积小,油气贫富不均。

已发现的油藏多为小型和特小型油藏,盆地油气资源平均丰度仅为一万四千吨每平方公里,不足渤海湾富油盆地的十分之一。

有些断层的断距只有五米左右。

这意味着什么?

意味着两个相邻的断块,可能一个出油、一个出水。

它们之间的断层像一堵看不见的墙,既封堵了油气,也隔离了压力系统。

打一口井,可能只控制一个极小的含油面积。

要探明整个盆地,就得打很多口井,一口一口地去“抠”。

这就是为什么苏北盆地被称为“地质家的考场”。

这些断块的形成,与盆地的断陷期密切相关。

始新世戴南组沉积时期,盆地进入强烈的断坳阶段,金湖凹陷在杨村断层控制下形成南断北超的箕状断陷湖盆,凹陷内部发育一系列次级断层,为油气垂向运移提供了通道,也在不同区块形成了独立的小型圈闭。

油气从生油岩排出后,沿断层向上运移,遇到合适的圈闭就停下来,聚集成藏。

断层既是运移的通道,也是遮挡的屏障。

这种双重角色,使得苏北盆地的油气分布呈现出极其复杂的格局——同一套含油层系,在不同断块中的含油丰度可以相差十倍以上。

千万年的一锅汤

现在,石油在哪里?

答案藏在苏北盆地古近系的地层里。

自上而下,主要的含油层系依次是:泰州组、阜宁组、戴南组和三垛组。

其中,阜宁组二段和四段、泰州组二段是盆地公认的三套主力油源岩。

这三套油源岩是什么?

是几千万年前的湖相暗色泥岩。

古新世时期,苏北盆地是一片广阔的内陆湖盆。

湖水半深到深水,微咸到半咸水环境,浮游藻类、水生细菌和少量高等植物在水中繁盛、死亡、沉积。

这些有机质被泥沙快速埋藏,在缺氧环境中避免了氧化分解,逐渐转化为干酪根——一种不溶于有机溶剂的固态有机质。

接下来发生的事情,是地质时间尺度上的化学工程。

随着埋藏深度增加,温度和压力上升。

当温度达到生油门限——大约六十到一百二十摄氏度区间——干酪根开始热降解,长链有机分子断裂,生成液态烃类。

这个过程不是瞬间完成的,而是持续数百万年甚至更久,取决于地温梯度和埋藏速率。

在苏北盆地,主力烃源岩的生烃高峰期集中在古近纪三垛期。

生成的石油并不是原地不动的。

它从致密的泥岩中挤出来,进入相邻的砂岩储层,再沿着断层和不整合面向上运移,最终在构造高部位或岩性圈闭中聚集起来。

这就是“生—储—盖”的基本逻辑:生油岩提供油源,储集层容纳油气,盖层封堵防止散失。

苏北盆地三套含油气层系——深部古生界、中部泰州组至古近系阜宁组、浅部盐城组——都具备这样的配置。

但有一个关键变量:这个盆地的地温梯度偏低,有机质热演化程度不高。

与渤海湾盆地相比,苏北盆地的烃源岩成熟度更低,生成的原油中低熟油占有相当大的比例。

仅溱潼凹陷一处,未熟油就占已发现原油总储量的约百分之二十七。

这既是劣势——资源丰度低——也是优势:低熟油意味着大量有机质尚未充分转化,页岩油勘探的潜力由此而来。

水乡之下的分而治之

回到最初的问题:为什么苏北盆地的油田不是一大片,而是三十多个零散的小块?

答案由两个因素叠加而成。

第一个是构造因素:箕状凹陷和密集断裂把油气分隔在无数个小断块中。

第二个是沉积因素:断陷体系发育小型不连通砂体,油气以断裂为通道进行运移,每个砂体与断层的配置关系决定了它能否成藏。

换句话说,苏北盆地的地下不是一个巨大的“油池”,而是无数个独立的“小罐子”。

每个罐子有自己的油源、自己的运移路径、自己的封堵条件。

有的罐子灌满了,有的只装了一半,还有的是空的。

这也解释了为什么这个盆地需要如此密集的钻井。

在一个像大庆那样的整装大油田,几十口井就能控制整个含油面积。

但在苏北,三百多个断块意味着你需要打三百多口井,才可能把地下情况摸清楚。

勘探的难度,直接决定了成本。

而成本,最终决定了这块“油窝子”的开发节奏。

五十年与五千万年

1974年11月,高邮凹陷真武构造上的苏58井试获日产原油55.8立方米,实现了苏北盆地的第二次突破,发现了真武油田。

苏58井的岩心取上来时,含油饱和度很高,现场专家根据油层厚度和含油饱和度测算,认为该井有望达到单井日产油四十吨。

石油勘探开发组与江苏勘探指挥部决定提前完钻、抓紧试油,结果自喷日产达到了五十六吨。

此后,会战全面展开。

1975年4月23日,江苏石油勘探开发会战指挥部在北京成立。

燃化部从胜利、青海、长庆、新疆、四川抽调三千六百名职工奔赴苏北。

此后又从山东东营、陕西长庆、四川、东北等地发运钻机设备二百二十一个火车皮,共一万一千五百吨,全部运抵施工区。

五千零五十名石油工人聚集在江都、高邮、邗江、洪泽、金湖等地,在水网之间架设钻机、放炮地震。

1977年年底,真武油田正式投入开发。

1978年,江苏油田生产原油二十六万二千吨、天然气一千零九十七万立方米。

1995年12月26日,江苏油田原油年产量突破一百万吨。

这恰好兑现了邓小平在1958年说过的判断:“苏北如果找到油,年产一百万吨,就值得大搞。”

从1970年苏20井出油到1995年突破百万吨,用了二十五年。

此后,江苏油田在年产一百七十万吨的台阶上连续稳产了八年。

到2022年3月,累计生产原油超过五千万吨,累计探明石油地质储量三亿多吨。

五千万吨,对一个大庆来说不算多。

但对一个由三百零八个断块组成的复杂小断块油田来说,这是在极其困难的条件下,一滴一滴从石头缝里“抠”出来的。

然而,老油田经过四十多年的开发,产量递减是规律。

几百万年,算不算可再生?

一个自然而然的追问浮现出来:石油用完了,还会再生吗?

从有机成因理论来看,石油的形成有明确的物质基础和物理化学条件。

古代湖泊和海洋中的浮游生物、藻类、细菌死后,有机质被沉积物埋藏,在缺氧环境中保存下来,经过生物化学降解和热演化作用,最终转化为石油和天然气。

这个过程的核心约束条件是温度和时间——干酪根进入生油门限通常需要六十摄氏度以上的温度和数百万年以上的埋藏时间。

几百万年。

这个时间尺度对人类意味着什么?

人类文明有文字记载的历史不到一万年,工业革命至今不到三百年,而全球石油消费的大规模增长始于二十世纪。

在人类的时间尺度上,几百万年等同于永恒。

但从地质时间来看,几百万年不过是一个纪的零头。

苏北盆地的生油岩——阜宁组二段、四段和泰州组二段——沉积于古新世,大约距今六千万年前后。

这些有机质被埋藏、加热、降解、生烃的过程,经历了数千万年。

而人类把它们开采出来、烧掉,只用了不到五十年的时间。

五十年,对五千万年。

这就是不可再生的真正含义:它不是说石油永远不会再生成,而是说生成的速度远远跟不上消耗的速度。

自然界的“生产周期”——几百万到上千万年——与人类社会的“消费周期”——以年为单位——之间,差了整整六个数量级。

有人可能会说,实验室热模拟实验表明,在适当的温度和压力条件下,有机质可以在几千年内生成石油。

这是事实。

但实验室的几千小时与地下的几千年、几百万年是两回事。

自然条件下的热演化受控于地温梯度、埋藏速率和有机质类型,其速率远低于实验室的加速模拟。

从地质时间的角度看,苏北盆地的含油地层至今仍在地下深处经历着缓慢的热演化过程。

在那些尚未达到生烃高峰的烃源岩中,有机质仍在缓慢地向石油转化。

但这个过程的速度,是以百万年为单位来衡量的。

石头缝里的记忆

2022年,江苏油田在苏北盆地高邮凹陷阜二段页岩层系取得突破。

花页1HF井针对阜二段第V亚段部署,累计生产原油超过两千七百吨,用三点五毫米油嘴放喷,日产油稳定在二十吨以上。

高邮凹陷阜二段纵向上发育四套有利页岩层段,有利区资源量约七点五四亿吨。

页岩油与常规石油的区别在于:常规石油是从生油岩中运移出来、聚集在储层中的“搬家油”;页岩油则仍留在生油岩内部,尚未完成运移。

开采页岩油需要用水平井和水力压裂技术,把页岩层“撕开”,让里面锁住的油气流出来。

这意味着,苏北盆地那些尚未被开采的有机质,正以页岩油的形式等待着。

但它们的形成同样遵循热演化的基本规律,不是短时间内可以“再生”的资源。

回到开头那个画面。

1971年9月的戴南镇,苏20井刚刚出油。

钻井队的工人可能不知道,他们钻穿的每一米岩层,都代表着数十万年的沉积时间。

从古新世的湖底淤泥,到始新世的三角洲砂体,再到新近纪的盐城组覆盖层,苏北盆地用六千万年堆叠出今天的模样。

而石油,只是这六千万年中的一小段记忆。

有机质在湖水中繁盛、死亡、沉入水底;泥沙一层层覆盖上去,压力和温度慢慢升高;分子在黑暗中缓慢断裂、重组,直到某一天,这些碳氢化合物终于找到了一个可以停下来的地方,安静地等待。

它们等了很久。

然后,人类来了。

钻井、抽油、管道输送、炼化。

千万年的积累,以每分钟数十桶的速度被抽取出来。

兴化戴南镇的井架旁边,稻田依然是稻田,河汊依然是河汊。

水乡的水面上,油菜花照常开落。

但地下,某些持续了数千万年的平衡正在被改变。

截至今天,苏北盆地已开发的二十二个油气田中,不少已经进入了开采中后期。

那些曾经自喷的井,现在需要注水驱油、二氧化碳驱油来维持产量。

人们在用越来越复杂的技术,去追赶越来越少的石油。

追赶的速度远远不够。

但可以确定的是:这片水乡之下,六千万年的地质记忆,正在被人类用五十年的时间读完。


(财经责编:拓荒牛 )