近年来，中国天然气储量产量均快速增长，结合全球天然气发展趋势，通过与美国天然气发展历程的对比和对中国天然气发展状况的预测，认为中国天然气产量将在2030年以前超过石油。通过对中国油气发展的历程分析，提出中国油气勘探的新思维，即：从研究生烃高峰期向生烃全过程扩展，从注重优良储层向多类型储层扩展，从勘探局部圈闭向大面积、全盆地扩展。在此基础上提出，天然气产量能够超过石油的最主要原因是自然界中天然气赋存量要远大于石油，非常规天然气大发展促进了勘探思维的大转变；精细三维地震和水平井分段压裂等核心技术的进步，开阔了勘探的视野。并提出生烃和保存条件是今后勘探中的最重要因素,勘探思维的转变必将带来资源量的大幅度提升和勘探领域的大大拓宽。

中国油气供需缺口加大，勘探形势严峻。本文从当前油气勘探面临的形势出发，着重分析了全球油气勘探趋势、中国当前油气勘探面临挑战、非常规油气勘探的基本问题，以及当前油气勘探理论与关键问题。全球油气勘探领域不再受勘探程度的限制，逐渐呈现出向深水、深层、非常规、北极等新区、新领域转移的趋势。中国重点含油气盆地逐步进入较高油气勘探程度，勘探深度加大、目标更为隐蔽、储层物性更差，油气勘探开发工程技术难度逐渐加大。中国能源企业海外油气勘探开发战略面临区块获取困难、政治风险增加、勘探技术要求更高等多方面挑战。非常规油气地质理论与资源评价等核心技术需要加强研究，井筒和压裂等关键开发技术需要加强现场试验攻关。在新一代油气勘探地质理论指导下，重点解决地质条件下全过程的有机质烃类生-排-运-聚模型、构造改造盆地的油气资源潜力评价、低渗-致密储层的孔喉结构与油气渗流机理、中国大型岩性地层油气藏与连续型非常规油气的形成条件与勘探方向等9个关键问题。

21世纪第一个十年，全球油气资源勘探和开发仍呈现储、产量稳定增长的上升发展态势，在海域深水区、深部层系、非常规等领域快速拓展，且取得很大进展，展现了世界油气资源发展的巨大潜力。中国未来十年油气资源的勘探与开发需更加重视和推进海相、深层、深水海域、非常规油气等领域的探索，加强理论和技术创新，为中国油气能源安全供给和准备更多中长期接替领域奠定基础。

非常规油指勘探开发成本高、技术难度大的油品，主要有3大类。第一类为重油和油砂， 系正常原油经过生物降解和水洗作用形成，分布广泛、潜力巨大，已被大量开采。第二类为油页岩，是干酪根与黏土和细粒无机矿物的混合物，有机质丰度高但不成熟，要经过人工加热生成石油，油页岩的发现很早，分布广泛，以美国所占比例最高。第三类为页岩（致密）油，存在于成熟度较高的高有机质烃源岩夹持的特低孔特低渗储层中，要通过对储层的压裂改造，产生人工裂缝才能生产石油。页岩（致密）油在美国、加拿大已开始生产，但其勘探潜力及其全球分布尚待研究。

苏里格地区位于鄂尔多斯盆地西北部，勘探面积约40000 km²，主要发育低渗、低压、低丰度的大型致密气藏。经过10余年的勘探，发现了目前我国最大的天然气田——苏里格气田，探明天然气地质储量2.85×10¹² m³。总结其成藏地质条件和勘探技术发现，平缓的构造与烃源岩广覆式分布、稳定的沉积与储集体大面积分布、建设性成岩作用与相对高渗储层分布、天然气近距离运聚成藏与高的聚集效率等因素是苏里格大型致密气藏形成的主要控制因素；全数字地震勘探、复杂气层测井精细评价、致密砂岩储层改造等技术是苏里格大型致密气藏勘探开发的关键技术。

鄂尔多斯盆地大气田主要赋存于上古生界致密砂岩储层中，且广泛分布于上古生界中下组合特别是二叠系山西组与下石盒子组。研究表明，鄂尔多斯盆地致密砂岩大气田既非典型的不连续型常规气藏，又非典型的连续型非常规气藏，而是介于常规与非常规或不连续型与连续型之间的一种过渡类型，称之为准连续型天然气聚集。其主要特点是：天然气大面积准连续分布，无明确气藏边界；圈闭介于常规圈闭与无圈闭之间，主要由非常规岩性圈闭和动力圈闭组成；气水分布复杂，无明显边、底水；天然气运移为非浮力驱动，近距离成藏。这种大气田的形成与分布主要受烃源岩和储层等因素控制，其中优质烃源岩的大面积分布是控制致密砂岩大气田形成和分布最重要的因素。由于为近距离运移成藏，加之致密储层本身同时可起到一定封盖作用，鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩大气田形成的生气强度下限可以低至10×10⁸ m³/km² 左右。准连续型致密砂岩天然气成藏模式的提出，预示着鄂尔多斯盆地上古生界天然气资源丰富，勘探潜力较大。但另一方面，准连续型成藏模式的确认，也意味着传统的常规油气地质学的研究思路及勘探理念在鄂尔多斯盆地并不完全适用。

自2002年以来，针对济阳坳陷勘探现实，从陆相断陷盆地独特的石油地质条件分析入手，坚定隐蔽油气藏可以成为主要储量接替阵地的基本判断，以油气成藏理论和勘探关键技术为主要内容开展攻关，深化断陷盆地构造、沉积、成藏规律3项重点研究，在咸化湖泊环境烃源岩的高效生排烃机制、断陷湖盆缓坡滨浅湖滩坝砂体成因成藏机制、断陷盆地油藏分布连续性及有序性特征等方面取得创新认识。大面积推广应用针对复杂地质目标的高精度地震勘探技术，研发并形成了超高温深层射孔与压裂技术，拓宽了深层油气藏勘探开发空间。突出风险勘探和预探，新领域不断取得突破，连续实现三级（探明、控制、预测）储量年均超过亿吨，为胜利油田原油稳产作出了贡献。

济阳坳陷古近系沙河街组四段下亚段（简称沙四下段）至孔店组广泛发育陆相红层沉积。迄今已经在东营、惠民、渤南等地区发现了该套红层作为储层的油气藏并部分投入开发。研究表明，济阳坳陷沙四下段—孔店组红层属干旱气候条件下的洪水漫湖沉积，其储层主要为洪水沟道、扇中辫状河道及漫湖砂坪沉积的细砂岩、粉砂岩，自上而下发育了以原生孔隙为主至次生孔隙为主的5个储层孔隙带，具有他源成藏的特点，其主力烃源岩为沙河街组四段上亚段（简称沙四上段）及沙河街组三段下亚段（简称沙三下段），沙四下段—孔店组也具备较大生烃潜力。已有发现表明主要为断块圈闭油藏及构造岩性复合圈闭油藏，可初步分为以断裂及砂体作为主要油气输导层的4类成藏模式。济阳坳陷沙四下段—孔店组红层有利勘探面积1.2×10⁴ km² 以上，具备广阔勘探前景。

渤海湾盆地冀中坳陷具有形成碳酸盐岩潜山油气藏的地质条件。随着勘探程度的不断深入，勘探方向逐步转向埋藏深、识别难度大、成藏条件复杂的隐蔽型深潜山、潜山内幕等隐蔽型潜山目标。研究表明，埋藏深度大于3500 m的隐蔽型深潜山以沙河街组三段—四段为主要烃源层，油气资源比较丰富，其储集空间以孔洞、裂缝为主，物性受埋深影响小，具有较好的储集能力；潜山内幕成藏受控于潜山内幕储盖组合的有效性、潜山内幕储层物性与油气运移通道输导能力的耦合关系，具有良好封堵能力的内幕盖层、良好储集物性的内幕储层以及优势的油气运移通道是潜山内幕成藏的关键。牛东潜山带、长洋淀潜山带、肃宁潜山带等多个隐蔽型潜山油气成藏区带的发现，展现了冀中坳陷该领域良好的勘探前景。

基于大量钻井取心及岩心薄片观察，成像测井、录井等资料分析及三维地震资料解释，在厘定塔里木盆地塔中北斜坡中-下奥陶统鹰山组和蓬莱坝组地震层序格架基础上，对其进行沉积古地貌恢复及储层研究，进而建立了相应的台地演化模式、储层演化模式及地质模式。该区蓬莱坝组沉积期为缓坡台地沉积模式，鹰山组沉积期为弱镶边台地沉积模式；其储层发育受沉积控制作用较强，与三级或四级层序界面暴露溶蚀及埋藏流体溶蚀关系密切，呈现准层状和孔洞型储层发育、沉积地貌分异小等特点；蓬莱坝组层（块）状白云岩是下步重要的勘探领域。

2005年全国新一轮油气资源评价完成以来，中国天然气勘探不断取得突破和进展，天然气年新增探明储量持续大幅增长，煤层气、致密气、页岩气等非常规天然气勘探实现历史性突破，天然气地质理论研究取得多项重要进展。立足天然气勘探成果与最新研究进展，采用多种方法，对中国常规天然气资源进行系统评估，并首次开展了致密气与页岩气资源预测。研究结果表明，全国常规天然气地质资源量为63×10¹² m³，比2005年全国新一轮油气资源评价增加了18×10¹² m³，天然气资源主要分布在塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地和南海等重点地区，岩性地层、前陆、海相碳酸盐岩、海域深水等是未来寻找大型气田的主要勘探领域；全国非常规天然气地质资源量为（139.8～227.8）×10¹² m³，可采资源量为（34.9～47.9）×10¹² m³，非常规天然气资源丰富，但目前勘探与研究程度较低。在此资源评价基础上，分析了中国未来天然气发展潜力及面临的挑战。

煤层气地球化学特征及其成因对于煤层气藏形成和分布规律的认识及煤层气资源评价具有重要意义，煤生烃及后期改造是煤层气化学组分和碳同位素等地球化学特征的重要影响因素，根据地球化学特征可判识其成因。通过大量的煤层气组分及其碳同位素数据分析了中国煤层气地球化学特征；结合成煤演化过程，分析了原生煤层气地球化学特征的变化规律；根据煤后期改造作用的类型分析了次生作用对煤层气地球化学特征的影响。提出煤层气地球化学特征受后期改造影响较大，主要包括解吸作用、次生生物作用和水溶解作用。

全球掀起了轰轰烈烈的“页岩气绿色革命”，北美以外地区有20余个国家在进行页岩气前期评价和勘探开发先导试验，页岩气资源成为潜力较大、较重要的天然气开发目标。中国发育海相、海陆过渡相—陆相煤系和湖相3类富含有机质页岩，都具备页岩气形成与富集条件，页岩气资源丰富。中国在页岩气资源潜力评价和勘探开发先导性试验上取得了重要进展，正在寻求实现页岩气资源有效开发。本文系统总结了中国页岩气勘探开发实践，分析了中国页岩气资源前景，指出中国页岩气资源丰富。目前已在中国多处发现了页岩气资源，发展前景良好。与北美相比，中国页岩气形成与发展具明显的特殊性，许多地质与开发难题亟待解决。随着页岩气地质评价与开发理论创新及相关关键技术突破、经济条件改善和国家政策支持，未来中国页岩气资源发展前景广阔，有望改变中国天然气发展乃至整个能源发展格局。

中国海相层系具有时代老、时空跨度大、烃源类型多等特点，绝大多数烃源处于高—过成熟演化阶段，存在多种烃源复合成烃转化过程，给油气成藏和油气源对比研究带来诸多困难。根据中国海相烃源的特点，按照烃源的可溶性将其划分为不溶、可溶和酸溶有机质3大类型。同时按照烃源的形成过程，将其分为原始烃源（岩）、再生烃源和化学烃源，海相原始烃源有机质有其独特的显微生物组合和赋存形式。通过仿真生烃模拟，揭示不同类型烃源的产烃率变化特征，特别是不同类型可溶有机质（古油藏、分散可溶有机质和沥青等）产率与原始状态密切相关。鉴于不同烃源的复杂性和演化的特殊性，从不同烃源的生物标记化合物特征、同位素组成特征和微量元素特征入手，有效揭示出次生烃源与烃源岩中干酪根的亲缘关系。利用元素、生物标志化合物、稳定同位素以及稀有气体同位素有效组合从物质来源、关键时间和成藏过程进行示踪指标技术集成，发展了中国海相层系的油气形成与成藏的有机—无机示踪体系。

中国南方发育大量古油藏，并具有高演化特征，由于常规油源对比指标在高演化下存在的不确定性，导致一些古油藏在油源问题上仍存在一些分歧。笔者引入无机元素稀土元素作为对比指标，利用油源对比的灰色过程特性，通过计算古油藏沥青与可能烃源岩关联度的方法进行南方高演化古油藏的油源对比。以南丹泥盆系罗富组沥青、通山半坑古油藏、慈利南山坪古油藏、城口庙坝剖面沥青为例，进行油源的示踪。对比结果表明，沥青与源岩之间的稀土元素具有较高的关联度，而与非亲缘关系的烃源岩关联度较低，通过对比关联度大小，可以识别油源关系，并验证了稀土元素灰色关联法的有效性，可以作为传统有机地球化学示踪指标的重要补充。

为满足油气勘探开发的地质需求，在叠前深度偏移、地震储层综合预测等技术研发上有了新的进展。地震偏移成像技术实现了由叠后到叠前、从时间域向深度域、从积分法到差分法、从单程波到双程波的跨越， Lightning叠前深度偏移软件的研发使用，显著提升了叠前偏移处理能力和成像精度。曲率、纹理等地震新属性提取与分析、叠前弹性反演技术的开发，不断丰富和完善了储层预测的技术手段。储层预测对象由常规储层到特殊及非常规储层，预测技术从叠后走向叠前、从单一走向综合，预测能力从定性向半定量和定量的提升，预测参数从几何形态向孔渗性及含流体性的发展。叠前深度偏移和储层预测新技术的针对性应用，改善了山前、盐下、碳酸盐岩和低幅度圈闭等复杂圈闭目标的成像效果，提高了非均质碳酸盐岩和薄砂层等复杂储层的预测精度，在复杂油气藏的勘探开发中发挥了重要作用。

笔者基于海上气枪震源子波模拟方法，针对海上多子阵进行了大量的不同气枪阵列组合情形下的震源子波模拟试算，提出了适应深水地震勘探要求的立体多阵列和将气枪阵列的大容量气枪放置在中间位置以及交错排列两种非常规气枪阵列，所模拟的子波具有低频能量强、初泡比大、陷波点处的频谱能量强的特点。同时，把优选的立体四阵列组合和六子阵非常规阵列组合的气枪阵列在不同勘探靶区进行了野外地震采集试验，结果表明，笔者提出的优化阵列组合设计可以明显提高子波性能，所获得的地震剖面品质明显改进，深部地层的反射特征明显，清楚地展示了盆地结构、地层充填特征等，取得了良好的应用效果。

水力压裂技术的进步极大地促进了以北美为代表的非常规油气资源的经济有效开发，成为其有效动用的关键技术。笔者总结国外非常规储层，特别是以致密气、页岩气、煤层气及致密油为代表的非常规资源压裂改造技术的发展历程，梳理了国外非常规资源储层压裂改造的主体技术。通过分析各种储层改造主体技术的优缺点及适用条件，结合国内储层特点，分析了各项主体技术在国内的适应性。并根据国内目前非常规储层改造的技术现状，明确了国内非常规储层改造技术的发展趋势和方向，指出了国内非常规储层技术应起引进吸收并自主创新的道路，指出了致密气、页岩气需攻关的关键技术。