中國(guó)天然氣勘探領(lǐng)域大氣田勘探進(jìn)展

在國(guó)際上，沒(méi)有統(tǒng)一的模式來(lái)區(qū)分氣候領(lǐng)域，通常使用體積儲(chǔ)備的大小來(lái)衡量。本文將國(guó)內(nèi)普遍采用的探明地質(zhì)儲(chǔ)量大于300×108m3的氣田定義為大氣田。中國(guó)是利用天然氣最早的國(guó)家,但大氣田的發(fā)現(xiàn)卻經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。自從1964年發(fā)現(xiàn)威遠(yuǎn)震旦系大氣田后,很長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有大的發(fā)現(xiàn)。雖然1983年開(kāi)鉆的崖13-1-1井獲得了日產(chǎn)百萬(wàn)立方米的高產(chǎn)天然氣流,但提交探明儲(chǔ)量的時(shí)間為1990年。從“八五”(1991—1995年)開(kāi)始,大氣田的發(fā)現(xiàn)逐年增多,“十五”(2001—2005年)和“十一五”(2006—2010年)是大氣田快速增長(zhǎng)的時(shí)期。系統(tǒng)總結(jié)不同類型大氣田的成藏特征及勘探理論,對(duì)繼續(xù)尋找大氣田具有重要指導(dǎo)意義。1中國(guó)太空分布和儲(chǔ)量增長(zhǎng)特征截至2010年底,中國(guó)累計(jì)發(fā)現(xiàn)大氣田45個(gè),探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量6.28×1012m3,占全國(guó)總探明天然氣儲(chǔ)量的83.8%。1.1克拉通盆地的大氣田儲(chǔ)量中國(guó)已探明的大氣田分布在中國(guó)陸上和海域10個(gè)不同性質(zhì)的含油氣盆地中(圖1、表1),其中,鄂爾多斯、四川和塔里木三大克拉通盆地在大氣田個(gè)數(shù)和儲(chǔ)量上均占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),此3個(gè)盆地的大氣田儲(chǔ)量占全國(guó)大氣田總儲(chǔ)量的比例分別為39.8%、25.8%和16.6%。在層系上大氣田分布跨度大(從第四系—震旦系),但天然氣儲(chǔ)量主要富集在二疊系(圖2),其儲(chǔ)量占大氣田總儲(chǔ)量的33.8%;其次是三疊系,占20.7%;奧陶系和古近系所占比例分別為13.1%和10.7%;其他層系的比例相對(duì)較低。1.2低滲—大氣田儲(chǔ)集層巖性包括碎屑巖、碳酸鹽巖和火山巖,以低滲—致密砂巖為主中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的大氣田類型包括碎屑巖大氣田、碳酸鹽巖大氣田和火山巖大氣田,此三類大氣田的儲(chǔ)量比例分別為64.9%、27.9%和7.2%。碎屑巖大氣田可進(jìn)一步劃分為低滲—致密砂巖大氣田、常規(guī)砂巖大氣田和疏松砂巖大氣田。低滲—致密砂巖大氣田主要包括鄂爾多斯、四川克拉通背景下的蘇里格、合川和塔里木庫(kù)車前陸盆地背景下的迪那2等16個(gè)大氣田,這些大氣田儲(chǔ)量為3.04×1012m3,占碎屑巖大氣田的74.9%;常規(guī)砂巖大氣田包括塔里木盆地的克拉2、英買7、柯克亞,準(zhǔn)噶爾盆地的瑪河,以及海域的6個(gè)大氣田,其儲(chǔ)量為0.74×1012m3,占碎屑巖大氣田的18.2%;疏松砂巖大氣田(以生物氣為特征,也稱之為生物氣大氣田)主要是柴達(dá)木盆地的澀北一號(hào)、澀北二號(hào)和臺(tái)南大氣田,其儲(chǔ)量為0.28×1012m3,占碎屑巖大氣田的6.9%。1.3碳酸鹽巖氣藏類型及氣藏量中國(guó)低滲—致密砂巖、碳酸鹽巖和火山巖三大類型的大氣田圈閉類型多,主要包括構(gòu)造、巖性(含古潛山)以及由這些圈閉所組成的復(fù)合型(如巖性-構(gòu)造、構(gòu)造-巖性、構(gòu)造-地層、古地貌-巖性)等圈閉。從三大類型氣藏已發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,巖性氣藏儲(chǔ)量比例較大,占大氣田總量的40.1%;其次是復(fù)合型氣藏,占34.2%;構(gòu)造氣藏僅占25.7%。而不同大類的氣藏有其獨(dú)特性,如低滲—致密砂巖氣藏,因其儲(chǔ)層巖性致密,非均質(zhì)性強(qiáng),因此,巖性氣藏的儲(chǔ)量占整個(gè)低滲—致密砂巖大氣田儲(chǔ)量的70.3%,構(gòu)造-巖性或巖性-構(gòu)造復(fù)合氣藏占19.8%,純構(gòu)造氣藏僅占9.9%;與此相反,疏松砂巖氣藏均為構(gòu)造氣藏;常規(guī)砂巖氣藏也以構(gòu)造氣藏為主(占84.6%),復(fù)合氣藏占15.4%;碳酸鹽巖大氣田的主要?dú)獠仡愋蜑閺?fù)合型,其儲(chǔ)量占碳酸鹽巖大氣田總儲(chǔ)量的58.5%,巖性型和構(gòu)造型氣藏分別占21.2%和20.3%;火山巖大氣田89.1%為復(fù)合型,僅10.9%為構(gòu)造型。1.4不同低、高、運(yùn)動(dòng)期中國(guó)大氣田儲(chǔ)量格局氣田儲(chǔ)量還有一個(gè)豐度概念,有的氣田儲(chǔ)量雖然很大,但豐度卻很小。一般將氣田的地質(zhì)儲(chǔ)量豐度分為4級(jí),即高豐度(≥10×108m3/km2)、中等豐度[(5~10)×108m3/km2]、低豐度[(1~5)×108m3/km2]和特低豐度(<1×108m3/km2)。中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的45個(gè)大氣田中,低豐度和高豐度大氣田個(gè)數(shù)分別為19個(gè)和18個(gè),但氣田儲(chǔ)量分別占大氣田總儲(chǔ)量的52.1%和31.6%;特低豐度和中等豐度大氣田個(gè)數(shù)分別為3個(gè)和5個(gè),所占總儲(chǔ)量比例分別為9.9%和6.4%。中國(guó)大氣田多屬于低儲(chǔ)量豐度和高儲(chǔ)量豐度,儲(chǔ)量豐度的高低主要與儲(chǔ)集類型和氣藏類型有關(guān)。克拉通平緩構(gòu)造背景下的低滲—致密砂巖大氣田基本屬于低—特低儲(chǔ)量豐度,而前陸盆地的低滲—致密砂巖大氣田則為高儲(chǔ)量豐度;火山巖、常規(guī)砂巖、疏松砂巖大氣田均以高儲(chǔ)量豐度為主;碳酸鹽巖大氣田以低、特低儲(chǔ)量豐度為主,僅四川盆地長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組臺(tái)緣礁灘氣藏屬于高儲(chǔ)量豐度大氣田。1.5高壓—大氣田氣藏壓力以常壓為主,不同類型氣藏異常壓力的形成與其獨(dú)特因素有關(guān)氣藏壓力的分類一般以壓力系數(shù)為依據(jù),按照2009年石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T6168-2009),根據(jù)壓力系數(shù)大小將氣藏劃分為低壓氣藏(<0.9)、常壓氣藏(0.9~1.3)、高壓氣藏(1.3~1.8)和超高壓氣藏(≥1.8)。從統(tǒng)計(jì)的大氣田壓力系數(shù)分類結(jié)果看到(表2),中國(guó)大氣田氣藏壓力從低壓到超高壓均有。總體上以常壓氣藏為主,其儲(chǔ)量占大氣田總儲(chǔ)量的57.1%;其次是低壓氣藏,雖氣田個(gè)數(shù)少,但儲(chǔ)量大,占大氣田總儲(chǔ)量的21%;高壓、超高壓氣藏的儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量的比例分別為12%和9.9%。不同類型的氣藏,其異常壓力的成因不完全一致,異常壓力往往是多種因素綜合作用的結(jié)果,但從關(guān)鍵因素看,主要有3種類型:(1)與天然氣散失有關(guān),形成低壓氣藏。蘇里格、神木等氣藏異常低壓的成因?qū)俅祟愋汀＠顒Φ妊芯空J(rèn)為,鄂爾多斯盆地上古生界氣藏在晚三疊世—早白堊世末壓力處于增長(zhǎng)時(shí)期,早白堊世末至今壓力降低,壓力系數(shù)也有與壓力演化相似的特征;氣源巖大量生氣形成古高壓,壓力增長(zhǎng)階段是氣源巖大量生氣的階段,早白堊世末以后地層抬升,天然氣散失,壓力降低。(2)與烴源巖強(qiáng)充注有關(guān),形成高壓—超高壓氣藏。安岳、廣安、合川等氣藏異常高壓的形成與近源充注、氣藏周緣致密砂巖及泥巖蓋層遮擋有關(guān)。新場(chǎng)氣藏異常高壓則與烴源的充注有密切關(guān)系,因?yàn)樾聢?chǎng)侏羅系氣藏為它源型氣藏,天然氣來(lái)源于下伏的須家河組烴源巖,氣藏壓力系數(shù)從上至下有逐漸增高趨勢(shì),其中蓬萊鎮(zhèn)組上組合巖性氣藏為1.1~1.4,中組合巖性氣藏為1.4~1.6,沙溪廟組氣藏為1.8~2.0。柯克亞氣田自上而下,氣藏壓力系數(shù)由西河甫組三、四段的常壓,向下變?yōu)槲骱痈M八段的高壓,其下古近系則為超高壓。東方1-1大氣田一般在深度<2480m范圍為常壓,2480~2560m為高壓,>2560m為超高壓,這一壓力梯度的形成與其處于天然氣“供大于散”的動(dòng)平衡成藏狀態(tài)有關(guān)。(3)與膏鹽巖的強(qiáng)封蓋有關(guān),形成高壓—超高壓氣藏。克拉2、大北1、迪那2等氣藏異常高壓的形成盡管與烴源巖的快速?gòu)?qiáng)充注有關(guān),但更重要的是發(fā)育巨厚膏鹽巖蓋層,確保了大氣田的形成。磨溪大氣田雷口坡組和嘉陵江組它源型氣藏同樣表現(xiàn)出自上而下壓力增大的趨勢(shì),雷口坡組氣藏壓力系數(shù)為1.2~1.26,屬常壓氣藏;嘉陵江組二段氣藏為2.14~2.26,屬超高壓氣藏,超高壓的形成與嘉陵江組三—五段膏鹽巖和上覆雷口坡組膏鹽巖的強(qiáng)封蓋作用密切相關(guān)。1.6大氣田發(fā)現(xiàn)及儲(chǔ)量快速增長(zhǎng)與成藏地質(zhì)理論的進(jìn)展密切相關(guān)中國(guó)的天然氣勘探,是在1949年新中國(guó)成立后,隨同石油的勘探一同發(fā)展起來(lái)的。但由于1982年以前對(duì)天然氣地質(zhì)理論研究不夠深入,對(duì)天然氣形成條件及分布規(guī)律認(rèn)識(shí)程度低,加上當(dāng)時(shí)勘探技術(shù)落后,使得在這一階段大氣田的發(fā)現(xiàn)進(jìn)展緩慢,發(fā)現(xiàn)的大氣田儲(chǔ)量?jī)H為762×108m3,占大氣田總儲(chǔ)量的1.21%。從1983年開(kāi)始,在戴金星院士、戚厚發(fā)教授的積極推動(dòng)下,“六五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“煤成氣的開(kāi)發(fā)研究”開(kāi)始正式實(shí)施,從此拉開(kāi)了中國(guó)天然氣科技攻關(guān)的序幕;這不僅大大促進(jìn)了中國(guó)天然氣學(xué)科的發(fā)展,而且為中國(guó)天然氣工業(yè)的快速發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。“七五”(1986—1990年)以來(lái),中國(guó)大氣田儲(chǔ)量呈現(xiàn)出臺(tái)階式快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)(圖3),這與天然氣地質(zhì)理論的新進(jìn)展密不可分(表3)。從天然氣成因角度看,煤成氣理論對(duì)蘇里格、克拉2等系列煤成氣大氣田的發(fā)現(xiàn)起到了重要指導(dǎo)作用,裂解氣理論對(duì)在克拉通盆地尋找大型裂解氣藏提供了重要理論依據(jù)。從成藏控制因素看,鄂爾多斯盆地靖邊奧陶系氣田,四川盆地威遠(yuǎn)震旦系氣田、大天池石炭系氣田,塔里木盆地和田河石炭系—奧陶系氣田等,是在古隆起控氣理論指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)的;四川盆地臥龍河等石炭系層狀白云巖、川東北渡口河飛仙關(guān)組鮞灘等大氣田,是在構(gòu)造控氣理論指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)的。除古隆起控氣、構(gòu)造控氣理論外,還有隱蔽油氣藏理論、巖性-地層圈閉成藏理論等等。天然氣成藏富集理論認(rèn)識(shí)的突破,推動(dòng)了大氣田儲(chǔ)量的快速增長(zhǎng),如:對(duì)碳酸鹽巖臺(tái)緣礁灘富氣的認(rèn)識(shí),推動(dòng)了羅家寨、鐵山坡、普光、塔中Ⅰ號(hào)等大氣田的發(fā)現(xiàn);前陸沖斷帶富氣理論指導(dǎo)了克拉2、大北1、迪那2等大氣田的發(fā)現(xiàn);從巖性油氣藏到“連續(xù)型”油氣藏理論和近源高效聚集的大面積低滲—致密砂巖氣理論的發(fā)展,極大推動(dòng)了鄂爾多斯盆地上古生界和四川盆地須家河組大面積低滲—致密砂巖大氣田的發(fā)現(xiàn),儲(chǔ)量大幅度增長(zhǎng);克拉美麗石炭系火山巖大氣田的突破與由早期的構(gòu)造控氣向巖性-地層控氣的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)變有關(guān);靖邊奧陶系大氣田的不斷拓展也與早期的古隆起控氣理念逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮蛶r性-地層(古地貌)控氣理念有關(guān)。此外,晚期成藏理論、天然氣聚集區(qū)帶理論、大油氣區(qū)成藏理論等則從宏觀上對(duì)大氣田的發(fā)現(xiàn)起到了重要促進(jìn)作用。2地質(zhì)勘探系統(tǒng)的地質(zhì)條件中國(guó)大氣田類型多,不同類型大氣田的成藏條件不盡相同,但仍有一些共性特征。2.1區(qū)域地質(zhì)基礎(chǔ)大型構(gòu)造背景包括大型古隆起、大型古斜坡、大型沖斷構(gòu)造帶、大型臺(tái)地邊緣帶、大型斷陷群等。大型古隆起控制優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層形成和油氣運(yùn)移聚集的方向,如塔里木盆地塔中Ⅰ號(hào)奧陶系大氣田受控于塔中古隆起。大型古斜坡一方面控制了碳酸鹽巖潮坪沉積體系,造就了分布廣泛的風(fēng)化殼儲(chǔ)集體,如鄂爾多斯盆地靖邊大氣田受控于中央古隆起NE走向的大型古斜坡;另一方面控制了大型海陸過(guò)渡相、陸相三角洲和湖相沉積體系,造就了煤系烴源巖和三角洲砂體大面積交互疊置發(fā)育,如鄂爾多斯盆地上古生界、四川盆地須家河組低滲—致密砂巖大氣田與此相關(guān)。大型前陸沖斷帶控制前淵凹陷厚層煤系烴源巖和大型成排成帶構(gòu)造圈閉群的形成與分布,克拉2、迪那2、新場(chǎng)大氣田是其典型代表。四川盆地開(kāi)江—梁平海槽東、西兩側(cè)大型臺(tái)地邊緣帶控制了大型礁灘體縱向上疊加、平面上呈帶狀發(fā)育,為普光、羅家寨等系列大氣田的形成奠定了良好地質(zhì)基礎(chǔ)。松遼裂谷盆地深層是由一系列各自獨(dú)立的小斷陷組成的大型斷陷群,每個(gè)小斷陷自成含油氣系統(tǒng),為徐深、長(zhǎng)嶺Ⅰ號(hào)大氣田的形成創(chuàng)造了條件。2.2種供烴方式2類烴源巖、2種供烴方式為大氣田形成提供了良好的烴源條件。2類烴源巖主要是海陸過(guò)渡相或陸相煤系烴源巖和海相腐泥型烴源巖,均處于高成熟—過(guò)成熟階段。在儲(chǔ)量千億立方米級(jí)大氣田中,除塔中Ⅰ號(hào)和普光氣田氣源巖為腐泥型外,其他均為煤成氣或以煤成氣為主,生氣強(qiáng)度大,確保了充足的氣源供給。2種供烴方式包括面狀供烴和網(wǎng)狀供烴。面狀供烴指油氣以面狀運(yùn)移為主,包括3種情況:(1)源-儲(chǔ)一體(源-儲(chǔ)交互疊置)型,如四川盆地須家河組、鄂爾多斯盆地上古生界大氣田等;(2)源-儲(chǔ)一體(下生上儲(chǔ))型,如克拉美麗大氣田油氣沿不整合面運(yùn)移的面狀供烴;(3)源-儲(chǔ)分離的上生下儲(chǔ)型,如鄂爾多斯盆地靖邊大氣田的油氣沿不整合面或侵蝕溝槽呈面狀側(cè)向供烴。網(wǎng)狀供烴指源-儲(chǔ)分離型油氣運(yùn)移以斷裂、裂縫輸導(dǎo)為主,油氣富集在與斷裂相伴生的圈閉中形成大氣田,如克拉2、迪那2、塔中Ⅰ號(hào)、普光、新場(chǎng)、徐深、長(zhǎng)嶺Ⅰ號(hào)等氣田。2.3低滲—良好的輸導(dǎo)通道中國(guó)大氣田的源-儲(chǔ)關(guān)系包括源-儲(chǔ)一體和源-儲(chǔ)分離2大類,斷裂和不整合面是2類重要的輸導(dǎo)通道。源-儲(chǔ)一體者主要包括以鄂爾多斯盆地蘇里格、烏審旗、榆林、子洲、大牛地等和四川盆地安岳、合川、廣安等為代表的低滲—致密砂巖大氣田,以及以準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗為代表的石炭系火山巖大氣田。平緩斜坡背景下的低滲—致密砂巖大氣田大型斷裂不發(fā)育,各類孔隙和裂縫的有效匹配構(gòu)成良好的網(wǎng)狀輸導(dǎo)體系;克拉美麗火山巖大氣田盡管源-儲(chǔ)為同一時(shí)代,但仍屬于下生上儲(chǔ)類型,斷裂是其首要的輸導(dǎo)通道,然后才沿不整合面運(yùn)移聚集成藏。源-儲(chǔ)分離者主要包括克拉2、迪那2、新場(chǎng)、塔中Ⅰ號(hào)、普光、徐深、長(zhǎng)嶺Ⅰ號(hào)、靖邊等氣田。靖邊大氣田的油氣主要沿不整合面或古侵蝕溝槽側(cè)向進(jìn)入奧陶系風(fēng)化殼巖溶儲(chǔ)層聚集成藏,而其他大氣田的重要輸導(dǎo)通道是大型的斷裂和裂縫。2.4儲(chǔ)集層厚度薄但大面積分布之盆地大型非均質(zhì)儲(chǔ)集層主要有3大類:(1)儲(chǔ)集層厚度薄,但大面積分布;(2)儲(chǔ)集層分布面積小,但厚度大;(3)儲(chǔ)集層受沉積、成巖和后生改造作用影響,儲(chǔ)集性能橫向變化大,非均質(zhì)性強(qiáng)。儲(chǔ)集層厚度薄但大面積分布者主要包括鄂爾多斯盆地上古生界低滲—致密砂巖(氣藏平均厚度主要分布在4~11m)、下古生界碳酸鹽巖(厚3~8m)和四川盆地須家河組(厚9~34m)。儲(chǔ)集層分布面積小但厚度大者主要包括克拉2(厚6~105m)、普光(厚23~112m)、徐深(厚25~116m)、長(zhǎng)嶺Ⅰ號(hào)(厚21~86m)和塔中Ⅰ號(hào)(厚12~62m)等氣田。大氣田的儲(chǔ)集層總體上以低孔低滲為主,平緩構(gòu)造背景下儲(chǔ)集層的非均質(zhì)性有利于形成大面積低豐度巖性或地層-巖性油氣藏,有構(gòu)造背景的區(qū)域可以形成高豐度的構(gòu)造型大氣田或構(gòu)造-巖性、巖性-構(gòu)造型大氣田。2.5低豐度-下三疊統(tǒng)膏鹽巖封蓋中國(guó)大氣田的蓋層巖石類型包括膏鹽巖和泥質(zhì)巖。高豐度的大氣田需要有封閉能力強(qiáng)的巨厚膏鹽巖作為蓋層,如儲(chǔ)量豐度為59×108m3/km2的克拉2大氣田,其上覆有>300m厚的膏鹽巖強(qiáng)封蓋,儲(chǔ)量豐度為32.56×108m3/km2的普光大氣田,其上覆有100~300m厚的中—下三疊統(tǒng)膏鹽巖強(qiáng)封蓋。低豐度的低滲—致密砂巖大氣田一方面由于平緩構(gòu)造背景下氣藏壓力低,另一方面源-儲(chǔ)交互疊置構(gòu)成疊加封閉,因此對(duì)蓋層條件的要求相對(duì)較低,厚層大面積分布的泥巖蓋層即可構(gòu)成有效的封蓋。大型坳陷湖盆發(fā)育期沉積的泥質(zhì)巖蓋層確保了中—高豐度的徐深、長(zhǎng)嶺Ⅰ號(hào)及克拉美麗等火山巖大氣田的形成。3成藏機(jī)理、模式與富集規(guī)律大氣田成藏條件的不同導(dǎo)致其成藏模式與富集規(guī)律的差異。在系統(tǒng)解剖中國(guó)45個(gè)大氣田的基礎(chǔ)上,總結(jié)了碎屑巖、碳酸鹽巖和火山巖3大巖類5類大氣田成藏機(jī)理、模式與富集規(guī)律(圖4)。3.1儲(chǔ)層精細(xì)表征大面積低滲—致密砂巖大氣田具有“源巖生烴超壓、非達(dá)西流運(yùn)移、動(dòng)力圈閉近源聚集”的成藏機(jī)制。該類型氣藏的運(yùn)移動(dòng)力主要來(lái)源于源巖生烴超壓。這是因?yàn)樵跓N源巖生烴演化過(guò)程中除提供天然氣源外,由干酪根支撐的那部分有效壓應(yīng)力就會(huì)轉(zhuǎn)移到孔隙流體上來(lái),若流體不能及時(shí)排出就必將產(chǎn)生異常高壓,進(jìn)而為向致密砂巖層系中的排烴和充注提供動(dòng)力。此外,低滲—致密儲(chǔ)層由于孔喉細(xì)小、孔隙結(jié)構(gòu)復(fù)雜、黏土礦物多、比表面大、液-固相間分子力作用強(qiáng),液相邊界層厚度大使有效滲流空間進(jìn)一步減小,非潤(rùn)濕相的油氣還要受到克服變形的毛細(xì)管阻力和賈敏效應(yīng)等作用,使得流體在超微孔喉中滲流非常困難,且流速很慢。不同滲透率砂巖樣品的充注模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果揭示了砂巖的非達(dá)西流運(yùn)移特征,并且隨樣品滲透率增大,所需啟動(dòng)壓力降低。大面積低滲—致密砂巖烴類聚集方式主要是動(dòng)力圈閉,即油氣充注范圍的大小、含烴飽和度的高低完全取決于生烴超壓的強(qiáng)弱以及致密儲(chǔ)層中孔喉的大小和分布,以近源充注為主,累積聚集效率高,運(yùn)聚系數(shù)可達(dá)3%~5%。不同地區(qū)的大面積低滲—致密砂巖大氣田有許多相似之處,如:分布于大型三角洲沉積體系的源-儲(chǔ)疊置優(yōu)勢(shì)區(qū),儲(chǔ)層、烴源與裂縫控制富集與高產(chǎn),儲(chǔ)層低孔低滲,大面積含氣,儲(chǔ)量豐度總體較低,中低產(chǎn)量為主等。但具體地區(qū)成藏優(yōu)勢(shì)因素的差異,造成氣藏類型的不同,鄂爾多斯盆地上古生界主要為區(qū)域單斜背景下的大面積含氣、“甜點(diǎn)”富氣巖性氣藏,四川盆地大川中須家河組主要為大面積含氣、局部構(gòu)造富氣的構(gòu)造-巖性或巖性-構(gòu)造復(fù)合氣藏。3.2烴源巖晚期快速生烴和充注強(qiáng)度為超高壓大氣田超高壓現(xiàn)象在含油氣盆地中十分普遍,超高壓可發(fā)育于任何構(gòu)造背景、任何沉積環(huán)境形成的地層中。中國(guó)主要含油氣盆地中也發(fā)育多個(gè)大型超高壓氣田,但在常規(guī)砂巖儲(chǔ)層中目前僅發(fā)現(xiàn)克拉2和東方1-1兩個(gè)超高壓大氣田。這兩個(gè)大氣田分別代表了郝芳對(duì)不同盆地超壓系統(tǒng)分類中的封隔型超壓系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)型超壓系統(tǒng)。兩者的顯著差別是前者發(fā)育良好的封閉層,后者則缺乏較好封閉層,后者的超壓是由于深部高壓流體不斷充注維持的。通過(guò)對(duì)塔里木盆地庫(kù)車坳陷構(gòu)造演化史和烴源巖生烴演化史的研究,認(rèn)為新近紀(jì)以來(lái)地層的急劇下沉,導(dǎo)致三疊系、侏羅系2套烴源巖在短短的12Ma內(nèi)迅速經(jīng)歷了Ro從1.0%到>2.5%的快速深埋熱演化過(guò)程,烴源巖在短時(shí)期內(nèi)的快速生烴強(qiáng)充注,輔以巨厚(300~1000m)新近系和古近系膏鹽巖的超強(qiáng)封蓋以及超晚期成藏(主要成藏期為5Ma以來(lái))等因素,導(dǎo)致了庫(kù)車地區(qū)超高壓的形成。由于庫(kù)車坳陷的烴源巖與白堊系、古近系、新近系儲(chǔ)層之間存在著巨厚的齊古組—舒善河組隔層,因此,斷裂是油氣垂向運(yùn)移的主要通道,克拉2超高壓大氣田的形成也得益于斷裂的溝通。庫(kù)車坳陷克拉2等超高壓大氣田主要分布于膏鹽巖、泥巖等優(yōu)質(zhì)蓋層下與斷裂相伴生的構(gòu)造或復(fù)合構(gòu)造中。烴源巖晚期快速生烴、充注強(qiáng)度大為超高壓大氣田的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ),大氣田主要分布于生氣強(qiáng)度中心附近。新生代以來(lái)強(qiáng)烈的擠壓運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致庫(kù)車坳陷自山前向盆地形成了多排與斷層相關(guān)褶皺有關(guān)的成排成帶的大型逆沖構(gòu)造帶和相關(guān)的褶皺圈閉,這些大型優(yōu)質(zhì)圈閉群與溝通油氣的斷裂、氣源、儲(chǔ)層、蓋層的良好配置,形成超高壓大氣田群。3.3柴達(dá)木盆地生物氣成藏模式生物氣來(lái)源于有機(jī)質(zhì)的厭氧降解,生物氣成藏,尤其是形成大氣田,受到溫度、氧化-還原條件、活動(dòng)孔隙空間等多方面因素限制。中國(guó)已在多處(如柴達(dá)木盆地、松遼盆地、渤海灣盆地、陸良盆地和保山盆地等)發(fā)現(xiàn)生物氣藏,且分布于年代較新的地層(如第四系、古近系、新近系、白堊系)中,但大型生物氣田目前僅分布在柴達(dá)木盆地的第四系疏松砂巖儲(chǔ)層中。自生自儲(chǔ)、近源垂向運(yùn)聚、同生圈閉控藏、接力封閉是柴達(dá)木盆地生物氣大氣田的主要成藏機(jī)制。適宜的環(huán)境(包括適合的溫度、還原環(huán)境、中性水介質(zhì)條件和一定的鹽度以及硫酸鹽和硝酸鹽含量等)、大量可溶有機(jī)質(zhì)持續(xù)高強(qiáng)度生烴、泥巖接力封閉、源-儲(chǔ)-蓋一體等是生物氣大氣田形成的關(guān)鍵地質(zhì)因素。生物氣大氣田主要賦存于保存條件良好的早期圈閉或同沉積構(gòu)造中。3.4碳酸鹽巖大氣田成藏模式中國(guó)海相碳酸鹽巖的油氣勘探經(jīng)歷了50多年,盡管在中國(guó)南方、華北和西部廣大地區(qū)都進(jìn)行了勘探,但儲(chǔ)量規(guī)模較大的氣藏主要集中在四川、塔里木和鄂爾多斯三大克拉通盆地。按儲(chǔ)層成因的差異可將碳酸鹽巖氣藏劃歸為臺(tái)緣礁灘氣藏、巖溶風(fēng)化殼氣藏、層狀白云巖氣藏、臺(tái)內(nèi)礁灘氣藏等。從已發(fā)現(xiàn)的大氣田看,以臺(tái)緣礁灘氣藏和巖溶風(fēng)化殼氣藏為主。多源多期油氣充注、混合成藏是中國(guó)碳酸鹽巖大氣田的共同成藏特征。高地溫場(chǎng)背景下的古油藏原油裂解形成的干氣藏,煤成氣與液態(tài)烴裂解氣混合形成的干氣藏,以及低地溫場(chǎng)背景下的油藏受到干氣氣侵作用形成的凝析氣藏代表了碳酸鹽巖大氣田的3類典型成藏模式。有利的沉積相帶(如臺(tái)緣帶等)、優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層(如臺(tái)緣礁灘白云石化儲(chǔ)層、巖溶風(fēng)化殼儲(chǔ)層等)和有效的輸導(dǎo)體系(如斷裂和不整合面等)是碳酸鹽巖大氣田形成的關(guān)鍵。由于碳酸鹽巖大氣田均屬于源-儲(chǔ)分離的成藏體系,因此,在有效輸導(dǎo)體系發(fā)育的前提下,海相盆地臺(tái)緣礁灘儲(chǔ)層、古隆起及斜坡區(qū)的巖溶儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)是大氣田最有利的富集區(qū)。3.5盆地形成巖相特征和油氣成藏類型中國(guó)沉積盆地火山巖油氣藏的勘探始于1957年的準(zhǔn)噶爾盆地西北緣,大致經(jīng)歷了3個(gè)階段,即偶然發(fā)現(xiàn)階段(1957—1990年)、局部勘探階段(1991—2002年)和全面勘探階段(2002年以后),迄今已在準(zhǔn)噶爾盆地、三塘湖盆地、松遼盆地、渤海灣盆地等發(fā)現(xiàn)10余個(gè)火山巖油氣藏,而目前發(fā)現(xiàn)的大氣田僅分布在松遼盆地(徐深氣田、長(zhǎng)嶺Ⅰ號(hào)氣田、松南氣田)和準(zhǔn)噶爾盆地(克拉美麗氣田)。由于火山巖自身不具備生烴潛力,有效烴源巖的發(fā)育,尤其是生烴中心控制油氣分布。因此,近源聚集,沿有效輸導(dǎo)體系的優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)集空間富集是火山巖氣藏的共同特征,烴源巖、火山巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層(主要受巖相、巖性控制)和輸導(dǎo)體系(包括斷裂和不整合面等)及其時(shí)空配置是成藏的關(guān)鍵。大氣田主要分布在有輸導(dǎo)體系溝通的爆發(fā)相、溢流相優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層分布區(qū)。不同的地質(zhì)環(huán)境形成了類型多樣的氣藏,如:中國(guó)東部斷陷盆地火山巖沿?cái)嗔殉蕳l帶狀分布,沿?cái)嗔迅卟课槐l(fā)相儲(chǔ)集層發(fā)育,形成構(gòu)造-巖性油氣藏;斜坡部位溢流相大面積分布,經(jīng)裂縫改造的儲(chǔ)集層有利,主要形成巖性油氣藏。新疆北部現(xiàn)今盆地內(nèi)以晚石炭世中酸性火山巖為主,發(fā)育于晚石炭世碰撞造山期后伸展裂谷環(huán)境,火山沿?cái)嗔阎行氖蕉嗥诖螄姲l(fā),溢流相熔巖發(fā)育、爆發(fā)相火山碎屑巖次之,大面積分布;受石炭紀(jì)末整體抬升背景控制,遭受風(fēng)化淋蝕,沿不整合面分布著大面積風(fēng)化淋濾型儲(chǔ)集層,在現(xiàn)今構(gòu)造高部位和斜坡帶形成大型地層-巖性型氣藏、火山巖內(nèi)幕氣藏以及基巖潛山型氣藏等。4四種類型的陸地勘探理論4.1狀輸導(dǎo)、近源高效聚集、大面積分布找準(zhǔn)以鄂爾多斯盆地上古生界和四川盆地須家河組為代表的大面積低滲—致密砂巖大氣田勘探理論的內(nèi)涵主要為:源-儲(chǔ)交互疊置、孔縫網(wǎng)狀輸導(dǎo)、近源高效聚集、大面積分布找高效“甜點(diǎn)”。該理論的核心是近源高效聚集,即近距離超壓充注,累積聚集效率高,聚集系數(shù)可達(dá)3%~5%,因此,在生氣強(qiáng)度>10×108m3/km2區(qū)域可以形成大氣田。這一認(rèn)識(shí)指導(dǎo)了鄂爾多斯盆地上古生界勘探由蘇里格氣田向西、向北拓展,四川盆地須家河組勘探由廣安向大川中斜坡領(lǐng)域延伸,推動(dòng)了該領(lǐng)域天然氣儲(chǔ)量的快速增長(zhǎng)。4.2臺(tái)緣礁灘和平臺(tái)積巖儲(chǔ)層以四川盆地上二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組—下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組為代表的碳酸鹽巖臺(tái)緣礁灘大氣田勘探理論的內(nèi)涵主要為:基底大斷裂控相帶、臺(tái)緣礁灘白云石化控儲(chǔ)、源巖-儲(chǔ)層-斷裂控藏、沿臺(tái)緣烴源區(qū)斷裂找礁灘。基底大斷裂控相帶是指四川盆地基底斷裂活動(dòng)控制了長(zhǎng)興組—飛仙關(guān)組下部沉積期“三隆三凹”古地理格局,古地理格局進(jìn)一步控制礁灘體發(fā)育的有利相帶。長(zhǎng)興組沉積期揚(yáng)子板塊西緣與北緣受古特提斯域拉張活動(dòng)的影響,處于拉張構(gòu)造環(huán)境。受其影響,四川盆地及鄰區(qū)NW向基底斷裂發(fā)生扭張活動(dòng),從盆地北緣向盆地內(nèi)部分別形成了城口—鄂西海槽、開(kāi)江—梁平海槽以及綿陽(yáng)—南充臺(tái)凹。飛仙關(guān)組沉積早期繼承了長(zhǎng)興組沉積期古地理格局,飛仙關(guān)組沉積中晚期進(jìn)入臺(tái)地相發(fā)育期。長(zhǎng)興組沉積期在開(kāi)江—梁平海槽兩側(cè)發(fā)育臺(tái)地邊緣礁,三期生物礁加積生長(zhǎng);龍崗臺(tái)緣帶以堤礁為主;龍崗西臺(tái)緣帶島礁-堤礁鏈狀分布,呈“雁行式”向海槽延伸;臺(tái)凹兩側(cè)臺(tái)隆帶發(fā)育點(diǎn)礁群及生屑灘。飛仙關(guān)組沉積早期臺(tái)緣鮞灘發(fā)育,厚度大,連片性強(qiáng);中晚期臺(tái)內(nèi)鮞灘發(fā)育,互層狀分布,層薄但疊合面積大。臺(tái)緣礁灘白云石化控儲(chǔ)是指臺(tái)緣帶沉積微相、白云石化及埋藏溶蝕控制了礁灘優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的發(fā)育及分布。高能環(huán)境發(fā)育的有利沉積微相是儲(chǔ)層形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ),生物礁復(fù)合體的生屑灘相、臺(tái)緣高能灘以及臺(tái)內(nèi)高能灘是礁灘儲(chǔ)層發(fā)育最有利的沉積微相。高能環(huán)境下大氣淡水溶蝕作用形成的溶蝕孔隙是礁灘儲(chǔ)層形成的關(guān)鍵,滲透回流白云石化與埋藏白云石化是白云巖儲(chǔ)層形成的有利途徑;深埋環(huán)境下TSR反應(yīng)產(chǎn)生H2S、CO2酸性流體的溶蝕作用有利于深層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層的形成。臺(tái)緣帶生物礁儲(chǔ)層以白云巖為主,孔隙度多在3%~6%;臺(tái)緣鮞灘儲(chǔ)層以殘余鮞粒白云巖和晶粒白云巖為主,孔隙度多在6%~10%。源巖-儲(chǔ)層-斷裂控藏是指烴源條件、有效儲(chǔ)層規(guī)模和斷裂/裂縫發(fā)育程度是礁灘體成藏的關(guān)鍵要素。鄰近生烴中心,天然氣富集程度高,利于形成礁灘大氣田,在川東北—川北高生烴強(qiáng)度區(qū),已發(fā)現(xiàn)了渡口河、鐵山坡、羅家寨、普光等礁灘大氣田以及規(guī)模較大的氣藏20余個(gè)。臺(tái)緣帶礁灘白云巖儲(chǔ)層厚度大、物性條件好,以中—高豐度氣藏為主,如川東北羅家寨、鐵山坡等氣藏,儲(chǔ)量豐度介于(5~15)×108m3/km2,龍崗儲(chǔ)量豐度多在(2~6)×108m3/km2。礁灘氣藏天然氣主要來(lái)源于下伏的二疊系烴源巖,在這種下生上儲(chǔ)的成藏組合條件下,斷裂溝通氣源是決定礁灘體成藏與聚集的重要條件。斷裂不僅使烴類流體從烴源巖向儲(chǔ)集層運(yùn)移充注,而且溝通多套儲(chǔ)層,使得天然氣在儲(chǔ)層與儲(chǔ)層之間運(yùn)移充注。川東北地區(qū)高陡構(gòu)造和大斷裂發(fā)育,天然氣的輸導(dǎo)條件好,氣藏充滿度高,一般為86.5%~100%,平均90%。龍崗平緩構(gòu)造帶,斷層不發(fā)育,且斷層規(guī)模小,天然氣充注成藏主要靠裂縫,因此,氣藏充滿度相對(duì)較低,飛仙關(guān)組鮞灘氣藏充滿度為48%~73%,平均58%;長(zhǎng)興組生物礁氣藏充滿度為41%~100%,平均72%。沿臺(tái)緣烴源區(qū)斷裂找礁灘是指在有斷裂/裂縫發(fā)育的烴源區(qū)域,以尋找具有構(gòu)造背景的臺(tái)緣帶礁灘體為主要目標(biāo)的勘探思路。川東北高陡構(gòu)造帶深大斷裂發(fā)育,能夠有效溝通下伏優(yōu)質(zhì)烴源巖,構(gòu)造與臺(tái)緣帶礁灘疊合發(fā)育帶在大量成油期可形成規(guī)模較大的古油藏,經(jīng)歷后期深埋,古油藏原油裂解成氣,“原地”聚集成藏,聚集效率高;晚期經(jīng)抬升期調(diào)整定型后,形成現(xiàn)今以構(gòu)造型和巖性-構(gòu)造復(fù)合型為主的大型整裝高豐度礁灘氣藏。四川盆地臺(tái)緣礁灘勘探理論指導(dǎo)了對(duì)龍崗氣田主體的評(píng)價(jià)勘探和龍崗西的突破以及該盆地的天然氣風(fēng)險(xiǎn)勘探。4.3震旦系—碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層大氣田勘探理論以四川盆地震旦系—下古生界為代表的碳酸鹽巖巖溶儲(chǔ)層大氣田勘探理論的內(nèi)涵主要為:大面積古老烴源巖、大面積古老丘灘巖溶儲(chǔ)層、大型古油藏原油裂解、繼承性古隆起找高部位。大面積古老烴源巖是指在四川盆地發(fā)育震旦系(燈影組和陡山沱組)—寒武系(筇竹寺組)古老泥質(zhì)烴源巖和泥質(zhì)碳酸鹽巖烴源巖,這些烴源巖在盆內(nèi)大面積發(fā)育(疊合面積42×104km2),生烴潛力大(大川中5.6×104km2的生氣量約417×1012m3),為大氣田形成提供充足的氣源。大面積古老丘灘巖溶儲(chǔ)層是指震旦系—下古生界藻丘和顆粒灘儲(chǔ)層大面積分布。燈影組臺(tái)緣與臺(tái)內(nèi)灘疊合發(fā)育,藻丘、顆粒白云巖大面積面狀分布,受表生巖溶作用和晚期埋藏溶蝕作用控制,