中國大氣田的地質(zhì)和地球化學(xué)若干特征

戴金星，于 聰，黃士鵬，龔德瑜，吳 偉，房忱琛，劉 丹

（中國石油勘探開發(fā)研究院）

中國大氣田的地質(zhì)和地球化學(xué)若干特征

戴金星，于 聰，黃士鵬，龔德瑜，吳 偉，房忱琛，劉 丹

（中國石油勘探開發(fā)研究院）

通過地質(zhì)、地球化學(xué)等分析，對中國大氣田的地質(zhì)和地球化學(xué)若干特征進(jìn)行了總結(jié)。截至2011年底，中國共發(fā)現(xiàn)48個大氣田，探明地質(zhì)總儲量占全國天然氣探明儲量的81.5%。中國大氣田的主要地質(zhì)和地球化學(xué)特征有：①天然氣組分以烷烴氣為主，甲烷平均含量88.22%，乙烷、丙烷和丁烷平均含量分別為3.31%、0.97%和0.49%；②大氣田天然氣類型以煤成氣為主，48個大氣田中有27個為煤成氣田；③儲集層的層系和巖類多，其中二疊系和三疊系發(fā)現(xiàn)的儲量最多；主要儲存在砂巖、碳酸鹽巖和火山巖中，砂巖中的儲量最高；④致密砂巖大氣田起舉足輕重作用，48個大氣田中有16個為致密砂巖大氣田；⑤“晚期成藏”和“超晚期成藏”，晚期成藏有利于天然氣的保存從而有利于發(fā)現(xiàn)大氣田；⑥氣藏類型多，有構(gòu)造、巖性和地層3類。圖12表4參72

中國；大氣田；地質(zhì)特征；地球化學(xué)特征；煤成氣；油型氣

1 中國大氣田概況

截至2011年底，中國共發(fā)現(xiàn)地質(zhì)儲量逾300×108m3的大氣田48個（見圖1），總探明地質(zhì)儲量67 945.9×108m3，占全國天然氣總探明儲量的81.5%。2011年，48個大氣田產(chǎn)氣733.16×108m3，占全國產(chǎn)氣量的71.5%。全國儲量最大和年產(chǎn)氣量最多的氣田——蘇里格氣田，其儲量和產(chǎn)量分別占全國的15.3%和13.0%。由此可見，大氣田在中國天然氣工業(yè)中起舉足輕重作用，因此，研究大氣田的地質(zhì)和地球化學(xué)特征意義重大，這將進(jìn)一步促進(jìn)中國大氣田的勘探和開發(fā)。

2 地球化學(xué)特征

2.1 氣組分

本文的烷烴氣僅包括甲烷、乙烷、丙烷和丁烷（C1—4），即不包括戊烷。根據(jù)中國9個盆地48個大氣田1 025個氣樣組分分析結(jié)果（截至2011年底）編制了中國大氣田氣組分含量柱狀圖，由圖2可見，中國大氣田的氣組分以烷烴氣為主，甲烷平均含量為88.22%，乙烷、丙烷和丁烷平均含量分別為3.31%、0.97%和0.49%，非烴組分含量中CO2、N2和H2S的平均含量分別為3.58%、2.94%和5.13%。H2S幾乎存在于所有碳酸鹽巖儲集層中[1]，但由于中國發(fā)現(xiàn)碳酸鹽巖大氣田不多，所以大氣田中含H2S天然氣田不多。普光氣田普光3井H2S含量為49.66%，是中國大氣田中含H2S最高的井。分析圖2中烷烴氣各組分含量可見以下兩個規(guī)律：①烷烴氣隨其分子中碳數(shù)的增加，組分平均含量依次下降；②烷烴氣最高含量也呈現(xiàn)出相似特征，即CH4到C4H10的最高含量也依次遞減。

圖1 中國大氣田分布示意圖（截至2011年）

圖2 中國大氣田氣組分含量柱狀圖（括號內(nèi)數(shù)字為氣樣數(shù)）

中國大氣田1 025個氣樣C1—4、N2和CO2含量三角圖（見圖3）表明：大氣田中絕大部分井（1 002口）烷烴氣含量大于70%，僅鶯瓊盆地東方1-1氣田5口井CO2含量約為60%～80%、松遼盆地長嶺1號氣田CO2含量為16.5%～98.7%。東方1-1氣田δ13CCO2值為-3.4‰～-2.8‰，R/Ra值為0.07～0.14，為典型殼源型無機(jī)成因CO2，但與之共生烷烴氣具有正碳同位素系列，為有機(jī)成因；長嶺1氣田δ13CCO2值為-7.5‰～-5.3‰，R/Ra值為1.9～4.6，為幔源無機(jī)成因CO2[2]，與之共生烷烴氣多數(shù)具有負(fù)碳同位素系列，為無機(jī)成因，但也有少量井具煤成氣碳同位素組成特征。

2.2 氣源

大氣田的氣源系指占?xì)饨M分絕大部分的烷烴氣的類型[3]。戴金星等[4]最近研究了中國儲量1 000×108m3以上20個大氣田烷烴氣的成因類型，根據(jù)氣田氣組分和δ13C1、δ13C2和δ13C3數(shù)據(jù)，用δ13C1-δ13C2-δ13C3鑒別圖[4]和δ13C1-C1/C2+3鑒別圖[2,5]確定了烷烴氣的氣源（見圖4、圖5），發(fā)現(xiàn)：中國大氣田氣源類型多且以煤成氣為主，14個氣田（蘇里格、大牛地、榆林、子洲、烏審旗、合川、廣安、安岳、元壩、新場、克拉2、迪那2、東方1-1和克拉美麗）烷烴氣主要為煤成氣；2個氣田（塔中1和大天池）的烷烴氣為油型氣，1個氣田為生物氣型烷烴氣（臺南），另外還有3個氣田（靖邊、普光、徐深）為混合氣型烷烴氣[4]。

中國48個大氣田除上述20個大氣田外，其他28個氣田烷烴氣類型基本與上述20個大氣田相似：根據(jù)圖6及其他學(xué)者研究結(jié)果[6-11]確定，28個大氣田中有13個屬煤成氣型烷烴氣（八角場、洛帶、邛西、英買7、大北、大北1、柯克亞、神木、米脂、崖13-1、樂東22-1、春曉和瑪河），7個為油型氣型烷烴氣（和田河、塔河、威遠(yuǎn)、渡口河、鐵山坡、羅家寨和臥龍河），2個生物氣型烷烴氣（澀北1號和澀北2號），6個混合型烷烴氣（番禺30-1、荔灣3-1、磨溪、松南、長嶺1號、龍深）（見圖1）。

圖3 中國大氣田C1—4-N2-CO2三角圖

圖4 應(yīng)用δ13C1-δ13C2-δ13C3圖鑒別中國儲量1 000×108m3以上大氣田烷烴氣類型（據(jù)文獻(xiàn)[4]補(bǔ)充）

圖5 應(yīng)用δ13C1-C1/C2+3圖鑒別中國儲量1 000×108m3以上大氣田烷烴氣類型（圖版轉(zhuǎn)引自文獻(xiàn)[5]）

關(guān)于混合型烷烴氣大氣田中煤成氣、油型氣和無機(jī)氣的比例，不同研究者持不同觀點(diǎn)。

（1）煤成氣為主、油型氣為輔靖邊型混合烷烴氣。鄂爾多斯盆地靖邊氣田的主要儲集層為經(jīng)歷1.4×108a巖溶的古喀斯特碳酸鹽巖（奧陶系馬家溝組）[12-15]。關(guān)于馬家溝組氣藏氣源認(rèn)識不一，主要有以下觀點(diǎn)：①馬家溝組本身為氣源巖，以儲集自生自儲油型氣為主、上覆石炭-二疊系煤成氣為輔[12-13]。陳安定認(rèn)為馬家溝組約75%的氣源為奧陶系油型氣[12]。戴金星等[14]對馬家溝組449個樣品進(jìn)行了TOC測定，夏新宇[15]對馬家溝組702個樣品進(jìn)行了TOC測定，得到TOC平均值分別為0.240%及0.198%，故馬家溝組碳酸鹽巖不是氣源巖，不可能作為油型氣的氣源。②馬家溝組天然氣以煤成氣為主油型氣為輔[14,16-18]。一般煤成氣δ13C2值大于-28‰（或-28.5‰），油型氣δ13C2值小于-29‰[19]。由表1可見，產(chǎn)自奧陶系的天然氣樣品中，2/3以上樣品δ13C2值大于-28.5‰，為煤成氣源特征，來自石炭-二疊系煤系；1/3樣品δ13C2值小于-29‰，為油型氣，來自石炭-二疊系灰?guī)r烴源巖，該灰?guī)r在靖邊氣田最厚約40 m，向氣田外減薄而尖滅，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2型，TOC平均值為0.59%。石炭-二疊系煤系和灰?guī)r氣源巖生成的天然氣通過古巖溶風(fēng)化殼和溶溝向下方和側(cè)向運(yùn)移到馬家溝組中成藏[20]，勘探證實(shí)了此觀點(diǎn)。

圖6 中國大氣田儲集層、氣源巖和天然氣類型（截至2011年）

表1 鄂爾多斯盆地靖邊氣田烷烴氣δ13C1—δ13C4值[14]

（2）油型氣為主、煤成氣為輔普光型混合烷烴氣。普光氣田發(fā)育飛仙關(guān)組和長興組兩個富含H2S的生物礁白云巖氣藏。由于儲集層中發(fā)現(xiàn)許多瀝青，故烷烴氣被認(rèn)為是石油裂解形成的油型氣。一些學(xué)者在研究該氣田的TSR（硫酸鹽熱化學(xué)還原反應(yīng)）作用后認(rèn)為，烷烴氣碳同位素組成隨著TSR作用增強(qiáng)而變重[21-23]。在普光氣田，TSR作用對甲烷碳同位素的影響不是很明顯；而乙烷碳同位素受TSR影響較明顯，當(dāng)H2S含量高于10%時，δ13C2值顯著變大[23]。此結(jié)論與四川盆地中壩氣田和西加拿大盆地許多含H2S氣田δ13C2值沒有變大的事實(shí)相矛盾（見表2）。表2中前8個氣樣H2S含量為3.56%～16.20%，其δ13C1—3值均具有δ13C1＜δ13C2＜δ13C3的正常序列，δ13C2值并未增大，這說明，無論氣樣H2S含量是否大于10%，TSR作用均不能使其δ13C2值變大。表2中后5個氣樣H2S含量為3.1%～29.5%，δ13C1—3值均表現(xiàn)為δ13C1＞δ13C2，δ13C2值變小。故筆者認(rèn)為TSR作用與δ13C值變化沒有必然聯(lián)系。Barbala等[24]研究了西加拿大盆地54個氣樣（H2S含量從小于0.01%變化至29.50%）的δ13C值，亦得出了相同結(jié)論。因此普光氣田δ13C2值“變大”并非TSR作用導(dǎo)致，而與氣源巖固有性質(zhì)有關(guān)。同時，δ13C2值“變大”的錯誤解釋還掩蓋了該氣田存在煤成氣氣源的事實(shí)：由表3可見，PG-2井P2ch天然氣δ13C1值為-30.1‰，δ13C2值為-27.7‰，PG-2井P2l天然氣δ13C1值為-30.6‰，δ13C2值為-25.2‰，其δ13C2值明顯大于-28‰，具有煤成氣特征，應(yīng)為煤成氣。表3中其他井則主要具有油型氣特征，因此可以認(rèn)為普光氣田烷烴氣是油型氣為主煤成氣為輔的混合氣，δ13C1-δ13C2-δ13C3圖版鑒別證實(shí)了此結(jié)論（見圖4），這也與馬永生等的觀點(diǎn)一致[25]。

表2 四川盆地和西加拿大盆地天然氣H2S含量和δ13C1—δ13C4值

表3 四川盆地普光氣田天然氣地球化學(xué)數(shù)據(jù)

（3）無機(jī)烷烴氣為主、煤成氣為輔徐深型混合烷烴氣。松遼盆地徐家圍子斷陷徐深大氣田（曾稱慶深大氣田）儲集層為下白堊統(tǒng)營城組火山巖。徐深大氣田由眾多較小的營城組氣藏（田）群組成，主要有汪家屯、升平、興城和豐樂氣藏（田）（見圖7）。眾多學(xué)者[2,27-30]研究指出，這些營城組烷烴氣為無機(jī)成因，混有煤成氣，但關(guān)于兩者的相對比例則有不同觀點(diǎn)。有人認(rèn)為徐深氣田以煤成氣為主，但有無機(jī)烷烴氣的摻入而成混合氣[28-29]；也有人認(rèn)為以無機(jī)烷烴氣為主，有部分煤成烷烴氣相混[2]。筆者認(rèn)為徐深大氣田是無機(jī)烷烴氣為主、煤成氣為輔的混合氣，理由如下。

①負(fù)碳同位素系列占優(yōu)勢，說明無機(jī)烷烴氣為主。從圖8和表4可見：該大氣田烷烴氣碳同位素主要是負(fù)碳同位素系列（δ13C1＞δ13C2＞δ13C3＞δ13C4），在39個氣樣中有23個為負(fù)碳同位素系列，占總數(shù)的59.0%；具有正碳同位素系列（δ13C1＜δ13C2＜δ13C3＜δ13C4）的氣樣僅有4個，占總數(shù)的10.3%；碳同位素倒轉(zhuǎn)的氣樣有12個，占總數(shù)的30.7%。負(fù)碳同位素系列一般是無機(jī)成因氣的特征[2,27,31-34]，負(fù)碳同位素系列烷烴氣在俄羅斯克拉半島巖漿巖包裹體、北大西洋Lost City大洋中脊和澳大利亞Muchison炭質(zhì)隕石中均有發(fā)現(xiàn)[33,35-36]。有機(jī)成因烷烴氣既可是煤成氣，也可是油型氣。表4中呈正碳同位素系列特征的4口井（Shs1井、Shs2井[29]、Shs6井[31]、Ws1井[29]），其δ13C2值為-24.7‰、-22.7‰、-23.3‰和-25.3‰，按油型氣、煤成氣判別標(biāo)準(zhǔn)[19]，這4口井烷烴氣均屬煤成氣。綜上所述，徐深大氣田的無機(jī)成因烷烴氣占59%，煤成烷烴氣僅占10.3%，而碳同位素倒轉(zhuǎn)的烷烴氣占30.7%，故由此得出結(jié)論，徐深大氣田的烷烴氣以無機(jī)成因烷烴氣為主，煤成氣為輔[4]。

②幔源氦含量多，證實(shí)深源無機(jī)烷烴氣的存在。一般認(rèn)為地殼氦R/Ra值為0.01～0.10[37]，Jenden等[38]指出R/Ra值大于0.1時指示有幔源氦存在。由表4可見，徐深氣田天然氣R/Ra值為0.8～1.9，說明其中含有10.3%～21.6%的幔源氦。戴金星指出當(dāng)R/Ra值大于0.5、δ13C1-δ13C2值大于0時，烷烴氣才是無機(jī)成因[39]。表4中有R/Ra數(shù)據(jù)的井其δ13C1-δ13C2值均大于0，說明這些井烷烴氣多是無機(jī)成因。

③升平氣藏和汪家屯氣藏部分氣井汞含量極高（Shsg2井，Hg含量為4.05×106ng/m3；Shs2-25井，Hg含量為3.50×106ng/m3；Ws1井，Hg含量為3.37×106ng/m3）。以往認(rèn)為世界上汞含量最高的天然氣為德國Woostorove氣田赤底統(tǒng)天然氣，其Hg含量為3.00×106ng/m3[1,40]，后來在德國北部發(fā)現(xiàn)Hg含量可高達(dá)4.35× 106ng/m3的天然氣[41]（見圖9）。高、極高含汞天然氣中汞的成因主要有兩種：其一，地殼深部無機(jī)來源汞常在深斷裂帶活化期間，形成沿斷裂帶延伸的汞暈或單個汞暈環(huán)，或在斷裂帶相關(guān)的圈閉中形成高含汞氣田或油氣田，此為地球排汞氣作用，汞與地幔氦具有相關(guān)關(guān)系[42-44]。劉全有最近指出，塔里木盆地汞含量最高的KS102井和高含汞的AK1井不僅汞含量高，同時也是該盆地天然氣R值（3He/4He）最高者，有幔源氦蹤跡，表現(xiàn)了天然氣高含汞與地幔氦的相關(guān)性，高含量的汞和一些幔源氦通過南天山和昆侖山深大斷裂運(yùn)移到地殼[45]。其二，根據(jù)美國和中國一些煤巖中汞含量的統(tǒng)計，李劍等認(rèn)為煤巖以其自身的汞就可形成汞含量為6 550～14 077 670 ng/m3的天然氣，并指出松遼盆地天然氣中的汞不可能為幔源成因[46]。由表4可見，Shs2-25井汞含量極高，為3.50×106ng/m3，R/Ra值為1.7，即含有20.7%幔源氦，表明高含汞氣具有幔源成因標(biāo)志，同時烷烴氣具有負(fù)碳同位素系列，也證明為無機(jī)成因。

圖7 小氣藏群組成徐深大氣田示意圖

圖8 徐深氣田δ13C1—δ13C4連線對比圖

3 地質(zhì)特征

3.1 儲集層

3.1.1 儲集層層系

威遠(yuǎn)大氣田為“中國最古老的氣藏”，儲集層為震旦系燈影組[48]；中國還在“最年輕”的第四系中發(fā)現(xiàn)儲量分別達(dá)1 062×108m3、990×108m3和826×108m3的臺南、澀北1號和澀北2號3個大氣田，在極“年輕”地層中發(fā)現(xiàn)儲量如此大的氣田，在世界上獨(dú)一無二。張子樞[49]曾指出世界上有114個大氣田，但未在第四系中發(fā)現(xiàn)大氣田。由圖6可見，截至2011年，除寒武系、志留系和泥盆系外，其他各層系均發(fā)現(xiàn)了大氣田。另外最近在四川盆地川中地區(qū)寒武系龍王廟組發(fā)現(xiàn)大氣田，在蜀南地區(qū)志留系龍馬溪組頁巖中打出高產(chǎn)頁巖氣井，均預(yù)示寒武系和志留系也可形成大氣田。因此，中國在古生界、中生界和新生界的各層系中均有發(fā)現(xiàn)大氣田的潛力。圖6還顯示，二疊系和三疊系是中國發(fā)現(xiàn)大氣田最多的層系，分別有12個和14個大氣田。各儲集層不僅發(fā)現(xiàn)大氣田數(shù)目有別，同時探明天然氣儲量也不一。由圖10可見：中國大氣田發(fā)現(xiàn)儲量最多的儲集層是二疊系和三疊系，探明儲量分別為23 642.7×108m3和14 314.7×108m3，分別占大氣田儲量的34.8%和21.1%。二疊系和三疊系發(fā)現(xiàn)大氣田數(shù)量及其探明儲量分別居全國第1、第2，與這兩個層系中發(fā)育煤系氣源巖有關(guān)，如鄂爾多斯盆地二疊系山西組和太原組煤系氣源巖[14,50-51]；四川盆地三疊系須家河組煤系氣源巖[8,50-52]。根據(jù)對世界儲量大于500×108m3的306個氣田的統(tǒng)計，白堊系儲量最大，占37.4%，第2位為石炭-二疊系，占26.3%[49]，也與兩層系中發(fā)育煤系氣源巖有關(guān)。

表4 松遼盆地徐深氣田天然氣地球化學(xué)數(shù)據(jù)

圖9 世界煤成氣[47]、油型氣和無機(jī)氣中汞含量對比

圖10 中國大氣田不同時代儲集層探明儲量及所占比例

3.1.2 儲集層巖類

中國大氣田儲集層巖類多，在砂巖、碳酸鹽巖和火山巖3大巖類中均有發(fā)現(xiàn)。砂巖中天然氣儲量達(dá)44 744.02×108m3，碳酸鹽巖中儲量為18 422.13×108m3，火山巖中儲量為4 779.75×108m3，分別占全國大氣田總儲量的65.9%、27.1%和7.0%。雖然砂巖中儲量為碳酸鹽巖的2.4倍，但中國未來在碳酸鹽巖中發(fā)現(xiàn)大氣田的潛力不容忽視。中國火山巖大氣田主要儲集層系為下白堊統(tǒng)和石炭系（見圖6）。松遼盆地徐深、長嶺1—松南和龍深氣田在下白堊統(tǒng)營城組近火山口或火山口附近流紋巖、流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)天然氣。在徐深大氣田所在徐家圍子斷陷，據(jù)不完全統(tǒng)計，已發(fā)現(xiàn)95個火山巖氣藏。在準(zhǔn)噶爾盆地克拉美麗大氣田，天然氣主要聚集在英安巖、玄武巖和流紋巖中[53]。

截至1990年，世界114個大氣田中，砂巖中天然氣儲量占62.7%，碳酸鹽巖中儲量占37.3%[48]，未發(fā)現(xiàn)火山巖大氣田。但1990年后世界發(fā)現(xiàn)了火山巖大氣田，如在澳大利亞Browse盆地溶流玄武巖中發(fā)現(xiàn)儲量為3 877×108m3的Scott Reef油氣田；在納來比亞Orange盆地玄武巖中探明儲量為849×108m3的Kudu大氣田；在美國Monroe Uplift盆地凝灰?guī)r中探明儲量為399×108m3的Richland氣田[54]。以此類推，在中國東部和西部火山巖發(fā)育的沉積盆地，還有繼續(xù)發(fā)現(xiàn)火山巖大氣田的潛力。

3.1.3 致密砂巖大氣田作用

致密砂巖大氣田作用舉足輕重。截至2011年底，中國共發(fā)現(xiàn)48個大氣田，其中16個致密砂巖大氣田，共探明天然氣儲量32 032.51×108m3，占全國大氣田儲量（67 945.9×108m3）的47.1%，占全國天然氣總儲量（83 418×108m3）的38.4%。2011年16個致密砂巖大氣田共產(chǎn)氣267.99×108m3，為當(dāng)年全國大氣田產(chǎn)氣量的36.6%，全國產(chǎn)氣量的26.1%。

3.2 成藏期及時間

中國大部分大氣田具有“晚期成藏”或“超晚期成藏”特征。由圖11可見，除鄂爾多斯盆地大氣田成藏期在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)外，中國其他大氣田最晚一期成藏均為新生代的古近紀(jì)、新近紀(jì)和第四紀(jì)。根據(jù)大氣田生氣高峰、儲集層和氣源巖的關(guān)系，中國氣田成藏歷程可歸納為[55-56]：①超晚期（新近紀(jì)—第四紀(jì)）生烴成藏型，如鶯瓊盆地崖13-1氣田主要成藏期為第四紀(jì)，自距今5.2 Ma至今，現(xiàn)今仍處于聚氣階段[57]；塔里木盆地庫車坳陷克拉2氣田天然氣的主要充注期為距今1～3 Ma[58]。②晚期（古近紀(jì)—新近紀(jì)）生烴成藏型，如準(zhǔn)噶爾盆地南緣的主要?dú)庠磶r為侏羅系煤系，天然氣成藏的主要時期為新近紀(jì)。③早期（中生代為主）生烴聚集、晚期（新近紀(jì)—第四紀(jì)）定型成藏型，如四川盆地川西坳陷的上三疊統(tǒng)煤系主要生氣期為晚侏羅世—早白堊世，但后經(jīng)喜馬拉雅運(yùn)動多期改造，定型于新近紀(jì)—第四紀(jì)（新場氣田）。④早期（中生代為主）生烴成藏型，如鄂爾多斯盆地為穩(wěn)定的克拉通盆地，后期的構(gòu)造運(yùn)動較為微弱，盆地內(nèi)主要大氣田的成藏期為侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)。前人對蘇里格氣田的充注和成藏期認(rèn)識有所不同，但都認(rèn)為距今156～168 Ma或154～190 Ma為主要充注期，距今143～148 Ma或96～137 Ma是主要成藏期[59-62]。

中國盆地具有多旋回性（多次褶皺、多次圈閉形成、多次抬升間斷和沉降、多期構(gòu)造斷裂、多期巖漿活動、多套生儲蓋組合和多次成藏等），導(dǎo)致早期形成的大氣田遭到破壞，只有晚期成藏才有利于天然氣保存而形成大氣田[63]。而鄂爾多斯盆地的大氣田卻為早期生烴成藏型，這是由于鄂爾多斯盆地是中國最穩(wěn)定的沉積盆地之一，盆地內(nèi)部地層傾角小于1°，后期的多旋回性十分微弱，早期形成的致密砂巖儲集層為石炭-二疊系煤系生成的天然氣提供了良好的儲集場所。

3.3 氣藏類型

天然氣藏的分類對于認(rèn)識各類天然氣藏的形成和分布特征、指導(dǎo)天然氣的勘探和開發(fā)意義重大。許多石油地質(zhì)學(xué)家依據(jù)不同的劃分標(biāo)準(zhǔn)對油氣藏進(jìn)行了分類[64-68]，并以“油氣藏”統(tǒng)一論述，把氣藏置于從屬地位，依附于油藏，并未根據(jù)氣藏的特殊性單獨(dú)進(jìn)行分類。直到近來才出現(xiàn)了對氣藏的專門分類[69-72]，如司徒愈旺[69]將天然氣藏分為構(gòu)造圈閉氣藏、巖性圈閉氣藏和地層圈閉氣藏3大類8小類；戴金星和戚厚發(fā)[70]將天然氣藏歸納為構(gòu)造氣藏、巖性氣藏和古風(fēng)化殼氣藏3類7型和若干式。本文依照科學(xué)性和實(shí)用性原則，以圈閉的成因為主要分類依據(jù)，將天然氣藏劃分為構(gòu)造、巖性、地層3個大類，在各大類中按圈閉形成的主導(dǎo)因素進(jìn)一步細(xì)分為若干亞類（見圖12），可見中國大氣田氣藏類型較多。

3.3.1 構(gòu)造氣藏

①背斜氣藏：在構(gòu)造運(yùn)動作用下，地層發(fā)生彎曲，形成向周圍傾伏的背斜，稱為背斜圈閉。中國柴達(dá)木盆地臺南、澀北1、澀北2及四川盆地威遠(yuǎn)等氣藏為典型的背斜氣藏。②斷背斜氣藏：斷背斜是指明顯受斷層切割或由斷層作用形成的背斜，這類氣藏在塔里木盆地庫車坳陷較為常見，如克拉2氣田，四川盆地臥龍河氣田也屬于此類氣藏。③底辟拱升背斜氣藏：底辟拱升背斜圈閉是塑性地層如泥巖、鹽巖或石膏層在不均勻重力負(fù)荷或水平應(yīng)力條件下蠕動抬升，使上覆地層發(fā)生變形形成的背斜圈閉，鶯歌海盆地東方1-1氣藏和樂東22-1氣藏即屬于此類氣藏。

3.3.2 巖性氣藏

①生物礁型氣藏和鮞灘型氣藏，這兩類氣藏在近年中國海相碳酸鹽巖油氣勘探中取得了重要發(fā)現(xiàn)，普光氣藏為典型代表。②火山巖型氣藏：儲集體主要是具有一定孔隙度和滲透性的火山巖，這類氣藏在中國準(zhǔn)噶爾盆地和松遼盆地取得了重要發(fā)現(xiàn)，如克拉美麗氣田、徐深氣田等。③致密型氣藏：致密型氣藏主要指致密砂巖氣藏，其儲集層覆壓滲透率低于0.1×10-3μm2，是一類低孔、低滲氣藏，這類氣藏在中國鄂爾多斯盆地石炭-二疊系、四川盆地三疊系須家河組等煤系中廣為發(fā)現(xiàn)，如蘇里格、大牛地、廣安、合川等氣藏。

圖12 中國天然氣藏分類圖

3.3.3 地層氣藏

這類氣藏以鄂爾多斯盆地靖邊氣田為典型代表，其奧陶系頂部經(jīng)歷了長達(dá)1.4×108a的風(fēng)化剝蝕，形成風(fēng)化殼和古巖溶體系，為天然氣提供了有利儲集空間，上部或側(cè)向被致密白云巖或石炭系泥巖封堵而形成圈閉。

4 結(jié)論

中國大氣田的主要地質(zhì)和地球化學(xué)特征為：①天然氣組分以烷烴氣為主，根據(jù)1 025個氣樣統(tǒng)計，甲烷平均含量達(dá)88.22%，乙烷、丙烷和丁烷平均含量分別為3.31%、0.97%和0.49%；②天然氣類型以煤成氣為主，全國儲量最大和年產(chǎn)氣量最多的氣田——蘇里格氣田就為典型煤成氣田；③儲集層的層系和類型較多，中國古生界、中生界和新生界各層系均有發(fā)現(xiàn)大氣田的潛力；大氣田主要儲存在砂巖、碳酸鹽巖和火山巖中；④致密砂巖大氣田起舉足輕重作用，截至2011年致密砂巖大氣田的探明儲量和產(chǎn)氣量分別占全國的47.1%和26.1%；⑤“晚期成藏”和“超晚期成藏”，除鄂爾多斯盆地大氣田成藏期在侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)外，所有大氣田最晚期成藏均在新生代；⑥氣藏類型多，即有構(gòu)造、巖性和地層3類。

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Geological and geochemical characteristics of large gas fields in China

Dai Jinxing, Yu Cong, Huang Shipeng, Gong Deyu, Wu Wei, Fang Chenchen, Liu Dan
(PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Beijing 100083, China)

Based on a comprehensive analysis, the geological and geochemical characteristics of large gas fields in China were summarized in this paper. By the end of 2011, altogether 48 large gas fields had been discovered in China, with their proven reserves accounting for 81.5% of the total proven gas reserves in China. The main geological and geochemical characteristics of large gas fields in China are as follows: (1) Alkane gases are the main components of natural gas, with an average methane content of 88.22%, and the average contents of ethane, propane and butane of 3.31%, 0.97% and 0.49%, respectively; (2) The natural gases in 27 of the 48 large gas fields are coal-derived gases which indicates coal-derived gas is the major genetic type of natural gas in China; (3) Reservoirs are in multiple strata, but natural gas is mostly produced from the Permian and Triassic; Sandstones, carbonates and volcanics are the main reservoirs, of which the sandstones have the most reserves; (4) There are 16 tight gas fields in the 48 large gas fields, suggesting the crucial importance of this type of reservoirs in China; (5) Most of these large gas fields were formed at late or very late stages, suggesting late reservoir formation is favorable for gas preservation; (6) Multiple reservoir types are identified, including structural, lithologic and stratigraphic reservoirs.

China; large gas field; geological characteristics; geochemical characteristics; coal-derived gas; oil-type gas

TE122.1

A

戴金星（1935-），男，浙江溫州人，中國科學(xué)院院士，國際歐亞科學(xué)院院士，中國石油勘探開發(fā)研究院教授級高級工程師，從事天然氣勘探與研究工作。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路20號，中國石油勘探開發(fā)研究院院部，郵政編碼：100083。E-mail：djx@petrochina.com.cn

2013-09-05

2013-11-04

（編輯 黃昌武 繪圖 劉方方）

1000-0747(2014)01-0001-13

10.11698/PED.2014.01.01

國家重大科技專項“重點(diǎn)氣區(qū)天然氣氣源對比”（2008ZX05007-003-01-2）