全球碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田分布特征及其控制因素

熊加貝，何登發(fā)

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）海相儲層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

0 引言

碳酸鹽巖油氣田的形成經(jīng)歷了復(fù)雜的成巖作用，具有分布區(qū)域廣、厚度均一穩(wěn)定、儲集物性好的特點(diǎn)。隨著勘探理論的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，碳酸鹽巖大油氣田可采油氣儲量的占比逐漸增大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2012 年底，全球共發(fā)現(xiàn)了321 個(gè)碳酸鹽巖油氣田，其儲量達(dá)2 450 萬億t 油當(dāng)量，占全球油氣田總儲量的56%［1-3］。碳酸鹽巖儲層本身的復(fù)雜性以及地層后期經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，國內(nèi)外眾多學(xué)者從不同角度對構(gòu)造型碳酸鹽巖大油氣田的分布規(guī)律展開過廣泛的研究［4-6］。金之鈞等［7］認(rèn)為構(gòu)造型碳酸鹽巖大油氣田主要沿?cái)嗔褞?、不整合面、生物礁發(fā)育帶、裂縫帶及有效烴源巖分布；汪澤成等［8］進(jìn)一步認(rèn)為因受到順層巖溶作用及層間巖溶作用的影響，碳酸鹽巖大油氣田大多發(fā)育在大型古隆起及其斜坡帶。而前人僅僅將碳酸鹽巖地層-巖性型大油氣田劃分出來，并未涉及碳酸鹽巖地層-巖性型油氣田的分布特征及規(guī)律，從而也未探討形成此規(guī)律的控制因素。

近些年隨著對地層、巖性型油氣田勘探力度的加大，地質(zhì)學(xué)家對碳酸鹽巖地層-巖性油氣田的研究熱情越發(fā)濃厚，其油氣資源將是國內(nèi)外的勘探重點(diǎn)［9-10］。本文利用C& C 碳酸鹽巖油藏?cái)?shù)據(jù)、IHS 油氣藏?cái)?shù)據(jù)等相關(guān)資料為基礎(chǔ)，根據(jù)對碳酸鹽巖大油氣的分類標(biāo)準(zhǔn)（構(gòu)造型、地層型、巖性型、復(fù)合型）為基礎(chǔ)，整理分析出全球范圍內(nèi)存在的94 個(gè)碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田，對其烴源巖、儲集層、蓋層和圈閉成藏組合在時(shí)空上的分布特征進(jìn)行系統(tǒng)分析，并探討出地層-巖性型大油氣田的富集規(guī)律，在此規(guī)律基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論分布的控制因素，豐富碳酸鹽巖油氣藏的類型，以期對碳酸鹽巖地層-巖性型油氣勘探有所啟示［11-12］。

1 碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田分布

1.1 地理分布

碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田主要分布于北半球，多聚集于中東波斯灣盆地、濱里海盆地、錫爾特盆地、墨西哥灣盆地、美國二疊盆地和四川盆地、鄂爾多斯盆地以及塔里木盆地等。分布于北美含油氣域的碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的數(shù)量占比為59.57%。僅有5 個(gè)油氣田分布于南半球，并且均位于印度尼西亞的蘇門答臘和爪哇油氣區(qū)（圖1）。

1.2 層系分布

碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田除了寒武系之外的各個(gè)層系均有分布。就數(shù)量而言，泥盆系的個(gè)數(shù)最多，94 個(gè)碳酸鹽巖地層-巖性大油氣中，泥盆系碳酸鹽巖儲層的油氣田有21 個(gè)，其數(shù)量占比為22%（表1，圖1），這些油氣田主要分布于北美的加拿大、阿納達(dá)科盆地和濱里海盆地等地區(qū)。其次是石炭系碳酸鹽巖儲層，油氣田數(shù)目為20 個(gè)，占比為21%，且石炭系碳酸鹽巖儲層中的油氣儲量占比最大，這主要?dú)w因于濱里海盆地眾多的大油氣田均以石炭系碳酸鹽巖為主力儲集層（圖2），其中包括Karachaganak 氣田以及Kashagan 油田，威林斯頓、阿納達(dá)科盆地發(fā)育石炭系儲層的油田也較多。再次，發(fā)育白堊系碳酸鹽巖儲層的油氣田有12 個(gè)，主要位于墨西哥灣、巴倫西亞灣等地區(qū)。碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田中油氣資源主要分布于奧陶系、石炭系、白堊系、古近系和新近系。

圖2 全球碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田可采油氣資源層系分布圖（n=94）Fig.2 Strata distribution of recoverable resources of global giant carbonate stratigraphic-lithologic oil and gas fields

1.3 碳酸鹽巖儲層規(guī)模

碳酸鹽巖油氣田儲層規(guī)?？梢酝ㄟ^所含油氣資源儲量的大小來反映［3］。碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的儲量分布區(qū)間較廣，大多數(shù)油氣田儲量都在12.6 百萬t 油當(dāng)量以上［13］?？傮w來看，碳酸鹽巖地層-巖性油氣田的最終可采儲量值（指占全球94 個(gè)碳酸鹽巖地層-巖性油氣田的可采儲量）主要分布在以下3 個(gè)區(qū)間：（12.6～42）百萬t 油當(dāng)量、（140～420）百萬t 油當(dāng)量、大于1 400 百萬t 油當(dāng)量（圖3）。

圖3 全球碳酸鹽巖地層-巖性油氣田最終可采儲量規(guī)模分布示意圖（n=94）Fig.3 Ultimate recoverable reserves of global giant carbonate stratigraphic-lithologic oil and gas fields

2 碳酸鹽巖地層-巖性油氣田儲層巖石特征及埋深分布

碳酸鹽巖儲層的巖石類型主要包括白云巖和灰?guī)r，其中灰?guī)r又可以細(xì)分成粒屑灰?guī)r、礁灰?guī)r等。碳酸鹽巖儲層埋深從幾十米至7 000 多米均有分布，且集中分布于1 000～4 000 m，大約90%的油氣田的儲層埋深小于4 000 m，其中小于1 000 m 的約占7%，僅有10%的油氣田的儲層埋深超過4 000 m。其中較淺的，如美國阿納達(dá)科盆地的Hugoton 氣田，埋深約為800 m，可采儲量多達(dá)5.32 億t 油當(dāng)量。所處地區(qū)不同，該地區(qū)的主力儲集層埋深也會有所差異。北美地區(qū)埋深為1 500～2 000 m；中東地區(qū)埋深為2 000～2 500 m。亞太地區(qū)埋藏最深，主要埋深大于4 000 m，其中塔里木盆地和四川盆地碳酸鹽巖地層-巖性油氣田儲集層頂部埋深普遍大于5 000 m。

從趨勢上來看，埋藏較深的多為白云巖儲層，而發(fā)育白云巖儲層的油氣田個(gè)數(shù)相比于灰?guī)r儲層個(gè)數(shù)較少、儲量規(guī)模也較小（圖4）。并且隨著埋深的增加，儲層物性會發(fā)生相應(yīng)的變化，機(jī)械壓實(shí)、化學(xué)壓實(shí)及膠結(jié)作用等破壞性作用會使孔隙度下降，而白云巖化作用、斷裂作用等則對孔隙度產(chǎn)生建設(shè)性作用［14］。

圖4 全球碳酸鹽巖地層-巖性油氣田不同巖石類型的儲層埋深（n=94）Fig.4 Buried depth of reservoirs with different lithologies in global giant carbonate stratigraphic-lithologic oil and gas fields

3 碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田圈閉類型

全球發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽巖油氣田數(shù)量眾多，但由于研究角度的不同，目前尚未有明確統(tǒng)一的碳酸鹽巖油氣藏類型劃分方案。朱光有等［15］從油氣藏演化角度將碳酸鹽巖油氣藏分為原生型油氣藏和改造型油氣藏；還有其他學(xué)者結(jié)合其所在研究區(qū)碳酸鹽巖油氣藏特點(diǎn)劃分適合本地區(qū)的分類，如鄂爾多斯盆地奧陶系古地貌油氣藏，塔河奧陶系古風(fēng)化殼型油氣藏。本文結(jié)合不同的分類方案將碳酸鹽巖圈閉分為構(gòu)造型、地層型、巖性型和復(fù)合型四大類，充分考慮儲集體類型，將受沉積相或受成巖相控制的巖性型圈閉進(jìn)一步分為生物礁圈閉（34 個(gè)）、顆粒灘圈閉（11 個(gè)）、成巖圈閉（12 個(gè)），與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切或者受地層不整合控制的地層型圈閉分為不整合與風(fēng)化殼型圈閉（37 個(gè)）。

3.1 生物礁類

礁是由造礁生物、附礁生物在原地營造的、具有抗浪格架的有機(jī)碳酸鹽巖建造，外部形態(tài)常呈凸鏡狀或丘狀，并高于四周沉積物［8，16-17］。生物礁的形成往往需要有利的氣候背景，如長期穩(wěn)定的海侵或海退。在滿足穩(wěn)定的氣候條件下，生物礁油氣藏常在臺地邊緣或凹陷邊緣上成群、成帶分布，一個(gè)地區(qū)如果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)礁型油氣藏，常?？稍谂R近發(fā)現(xiàn)多個(gè)類似的油氣藏［18-19］。如：美國二疊盆地的石炭—二疊紀(jì)馬蹄形礁；俄羅斯地臺上的伏爾加—烏拉爾前緣凹陷內(nèi)，由生物礁體含油氣構(gòu)成的油氣田有23 個(gè)；濱里海盆地生物礁，其中Astrakhan 油田和Karacha‐ganak 油田是20 世紀(jì)80—90 年代發(fā)現(xiàn)的礁相和淺灘相碳酸鹽巖油氣田，其儲層位于泥盆系、石炭系和下二疊統(tǒng)，其中Karachaganak 油田的油柱高度達(dá)1 650 m，儲量達(dá)25.4 億t［圖5（a）—（b）］。在生物礁的分類中，需特別指出微生物碳酸鹽巖圈閉，盡管它大多是屬于生物作用類碳酸鹽巖中的粘結(jié)巖類，與生物礁巖石類別有差別，但考慮微生物碳酸鹽巖圈閉與生物礁具有相似的生長特征，經(jīng)常與后生造礁動(dòng)物共生而形成多種生物。并且其形成環(huán)境較生物礁圈閉更為苛刻，通常與重大生物事件、海平面變化等因素有關(guān)，因此本文中將微生物碳酸鹽巖圈閉劃為生物礁圈閉中敘述。如巴西桑托斯盆地BV 組湖相碳酸鹽巖儲層，它主要屬于微生物碳酸鹽巖，沉積期與生物礁圈閉類似都會優(yōu)先選擇在水下微古地貌的高部位沉積，多受到古地貌的控制［20］。

3.2 顆粒灘類

顆粒灘是指由內(nèi)碎屑、鮞灘和生物碎屑等顆粒組成，受到能量較高的水流作用沉積在碳酸鹽巖臺地或斜坡上的呈隆起形態(tài)的碳酸鹽巖沉積體。謝增業(yè)等［21］根據(jù)顆粒成分將顆粒灘劃分為：藻球粒灘、內(nèi)碎屑灘、鮞粒灘和生物碎屑灘4 種。在水動(dòng)力強(qiáng)的沉積環(huán)境下發(fā)育的顆粒灘圈閉通常來說規(guī)模較大，物性條件好。如四川盆地下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組鮞灘氣藏發(fā)育在臺緣帶，主要以鮞粒白云巖儲層為主，儲層厚度達(dá)30～110 m，在開江—梁平海槽臺緣帶，相繼發(fā)現(xiàn)了羅家寨、滄浪鋪等一批鮞灘大氣田［圖5（c）—（d）］；塔里木盆地鷹山組沉積時(shí)期，在臺緣帶和靠近臺緣內(nèi)側(cè)的開闊臺地上發(fā)育內(nèi)碎屑、鮞粒和生物碎屑，局限臺地上零散分布為數(shù)不多的顆粒灘。

3.3 成巖圈閉

成巖圈閉是指由局部白云石化作用形成白云巖儲層被致密灰?guī)r所圍限或由差異溶蝕作用形成高孔滲性儲集層的圈閉［22］，通常與沉積相橫向的變化有很大關(guān)系［23］。白云石化作用形成的白云巖儲層發(fā)育區(qū)常常有油氣顯示，而相鄰的致密灰?guī)r中不含氣。如在鄂爾多斯盆地中央古隆起的東部，奧陶系馬五5內(nèi)部發(fā)育的藻屑灘在經(jīng)歷后期混合水白云石化作用后形成“晶間孔發(fā)育且物性好”的白云巖儲集層，其上覆有上古生界煤系烴源巖的豐富供給，周圍則被純灰?guī)r所遮擋［圖5（e）—（f）］［24］；四川盆地雷口坡組、嘉陵江組普遍存在局部白云巖圈閉；美國西部Delaware 盆地西北陸棚以及威利斯頓盆地奧陶系Red Water 組的白云巖儲層都是發(fā)育在潮上帶到潮下帶的白云巖。

3.4 不整合與風(fēng)化殼類

在某一地質(zhì)歷史時(shí)期，地殼運(yùn)動(dòng)使得碳酸鹽巖儲集層上升并受到強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕，其四周又被不滲透地層所覆蓋或超覆，形成的一系列潛伏剝蝕突起也就是不整合與風(fēng)化殼類圈閉。

儲集層抬升受到地表大氣淡水溶蝕作用的影響，地層中普遍發(fā)育溶蝕縫洞儲集體，這類儲集體的形成往往與不整合面、古風(fēng)化殼有密切關(guān)系［25-26］。因此，可將與不整合面、古風(fēng)化殼有密切關(guān)系的巖溶儲集體圈閉歸為地層圈閉。如位于阿爾伯塔盆地Harmattan East 油氣田［圖5（g）—（h）］是典型的碳酸鹽巖地層型油氣藏，產(chǎn)層位于Elkton 段中，頂部受到后密西西比系不整合的封蓋，側(cè)向被進(jìn)入到Elkton 段中的下白堊統(tǒng)河道泥質(zhì)沉積物圍限。后期受白云巖化和淋濾作用疊加影響，儲層的主要儲集空間類型是晶間孔、顆粒鑄?？缀腿芪g孔隙。產(chǎn)油面積達(dá)50.9 km2，產(chǎn)氣面積達(dá)218.6 km2。

圖5 世界典型碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田剖面圖Fig.5 Typical profiles of global giant carbonate stratigraphic-lithologic oil and gas fields

4 控制碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田分布的主要因素

前人從不同角度對碳酸鹽巖大油氣田分布特征進(jìn)行了大量研究，這些研究大多是基于構(gòu)造型油氣藏和復(fù)合型油氣藏進(jìn)行。本文則著重研究碳酸鹽巖地層-巖性油氣田［27-28］。通過上文對碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田分布特征及地質(zhì)條件的描述，認(rèn)為大型油氣田的分布受到多種因素的控制［4］。從大油田的分布特征上分析認(rèn)為碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的地理和垂向分布格局在很大程度上取決于碳酸鹽巖儲層的空間展布，而碳酸鹽巖儲層的空間展布又受控于早期一系列的沉積作用及其演化進(jìn)程以及晚期的建設(shè)性或破壞性成巖作用［29］。

任何一個(gè)油氣田的形成都離不開三大要素：有效的生烴環(huán)境、儲集空間和有利的生儲蓋配置［30］。碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田亦是如此，并且還與區(qū)域大地構(gòu)造背景、地層時(shí)代也有著密切關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，沉積環(huán)境控制了烴源巖的生成與分布，影響了碳酸鹽巖地層-巖性油氣田的儲層發(fā)育從而決定了其地域分布；區(qū)域不整合面控制了碳酸鹽巖地層-巖性油氣田的儲層規(guī)模及油氣富集程度；沉積成巖作用控制碳酸鹽巖地層-巖性油氣田的儲集性能；有利的生儲配置配置是碳酸鹽巖地層-巖性油氣田形成的關(guān)鍵［31-32］。

4.1 構(gòu)造演化及古緯度、古氣候等沉積環(huán)境共同控制烴源巖的生成和碳酸鹽巖的發(fā)育

烴源巖是大油氣田形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的烴源巖主要發(fā)育在5 套地層，分別是泥盆系、石炭系、二疊系、侏羅系、古近系—新近系。烴源巖在這些層系中集中分布，一系列諸如構(gòu)造的、氣候的及水文的等有利因素促成了這5套地層烴源巖的高度集中性。

在地質(zhì)歷史時(shí)期，碳酸鹽巖的分布受古緯度的控制，主要發(fā)育在南北緯30°之間的熱帶和亞熱帶。因?yàn)橹械途暥?、溫和潮濕的氣候是生物生存和有機(jī)質(zhì)沉積最為舒適的環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)了烴源巖的發(fā)育［33］。

寒武紀(jì)，西伯利亞板塊位于赤道附近，此時(shí)阿拉伯板塊距離赤道有一定距離［圖6（a）］；早古生代，西伯利亞板塊逐漸向北漂移，阿拉伯板塊向南漂移并呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，晚奧陶世（約距今445 Ma）板代，西伯利亞板塊逐漸向北漂移，阿拉伯板塊向南漂移并呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，晚奧陶世（約距今445 Ma）板塊到達(dá)其最南處［圖6（b）］，此時(shí)敘利亞及土耳其等地發(fā)育冰川沉積，較少有大油氣田的分布，而古勞亞大陸、澳大利亞地區(qū)都位于赤道附近的溫暖淺海帶，有利于碳酸鹽巖的發(fā)育，因此亞太—中國和中亞—俄羅斯地區(qū)廣泛分布著碳酸鹽巖大油氣田；晚二疊世—三疊紀(jì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，古勞亞大陸向北漂移到高緯度帶，阿拉伯板塊此后一直處于低緯度帶［圖6（b）］形成了上侏羅統(tǒng)、中白堊統(tǒng)碳酸鹽巖產(chǎn)層，與上二疊統(tǒng)的Khuff 組構(gòu)成了該地區(qū)大油氣田的主力產(chǎn)層。

圖6 西伯利亞板塊及阿拉伯板塊古位置變遷圖Fig.6 Paleoposition changes of Siberian plate and Arabian plate

對比全球碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田烴源巖發(fā)育的主要時(shí)代與全球氣候的變化（圖7）可知，烴源巖主要形成于間冰期溫暖氣候。對應(yīng)海平面變化，烴源巖沉積以海侵期為主。志留紀(jì)氣候溫暖，海平面較高，CO2含量大幅下降，同時(shí)氧含量有所上升，有利于生物的發(fā)育，促進(jìn)了烴源巖的形成。泥盆系存在多次缺氧事件，通過古氣候模擬發(fā)現(xiàn)全球多個(gè)地區(qū)發(fā)育有涌升流，二者疊加都有利于Ⅰ，Ⅱ型烴源巖的發(fā)育（圖8）。賓夕法尼亞系—下二疊統(tǒng)，全球氣候寒冷，伴隨大幅度的海退，但此時(shí)全球森林和沼澤廣泛發(fā)育，如岡瓦納古陸上主要發(fā)育蕨類植物、西伯利亞板塊出現(xiàn)針葉樹，使得該時(shí)期的烴源巖主要為Ⅱ型干酪根（圖8），以生氣為主。晚二疊世到三疊紀(jì)，潘基亞大陸聚合，這個(gè)超大陸的形成造成了海平面下降，氣候變冷，不利于烴源巖的形成，使得三疊紀(jì)成為烴源巖發(fā)育很少的時(shí)期。晚侏羅世，全球氣候溫暖，海平面上升，浮游植物大量繁殖，海侵為沉積物沉積提供了足夠的空間。侏羅紀(jì)晚期到白堊紀(jì)早期，存在一個(gè)短暫的冰期，對該階段整體溫暖氣候影響不大。此時(shí)，潘基亞大陸裂解，海洋逐漸形成，火山活動(dòng)強(qiáng)烈使大氣中的CO2含量增加，形成白堊紀(jì)的溫室效應(yīng)，為海相沉積物的發(fā)育提供了有利條件，到白堊紀(jì)末期，烴源巖類型以Ⅰ，Ⅱ型為主，所產(chǎn)油氣比例較高［34］。

圖7 全球碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田主要烴源巖分布與大氣成分及氣候和海平面變化對應(yīng)關(guān)系示意圖（據(jù)文獻(xiàn)［3］修改）Fig.7 Schematic diagram showing the corresponding relationship among the stratigraphic distribution of main source rocks and atmospheric composition，climate and sea level changes in global giant carbonate stratigraphic-lithologic oil and gas fields

圖8 全球碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田主要層段不同類型烴源巖所產(chǎn)油氣的比例示意圖Fig.8 Proportion of oil and gas produced by different types of source rocks in main intervals of global giant carbonate stratigraphic-lithologic oil and gas fields

總體而言，溫暖的沉積環(huán)境有利于生物的生長和有機(jī)質(zhì)的形成，氣候等變化引起的海侵可以減少陸源物質(zhì)的輸入。局限、閉塞的沉積環(huán)境（不會受到潮汐和風(fēng)暴等動(dòng)蕩環(huán)境的影響）有利于有機(jī)質(zhì)的保存，這些因素的疊加更有益于碳酸鹽巖優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育與保存［35-36］。

4.2 沉積成巖作用控制碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的儲集性能

原特提斯洋、古特提斯洋和新特提斯洋的開啟和閉合促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育，為碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的形成奠定了有利的物質(zhì)基礎(chǔ)。碳酸鹽巖地層-巖性大油氣藏中普遍發(fā)育白云巖類儲集體，是由于原生儲層早期成巖作用過程中遭受淡水淋濾而形成次生孔隙或與淡水發(fā)生混合作用而形成的。這類儲層多分布在四川盆地東部、珠江口盆地、鄂爾多斯盆地和塔里木盆地。

沉積作用主要控制早期原生孔隙的發(fā)育，從而影響了生物礁圈閉及顆粒灘圈閉的形成。后續(xù)白云巖化作用、巖溶作用順利進(jìn)行的前提條件是原生孔隙必須存在。如塔河油田在加里東中期即下奧陶統(tǒng)沉積期末發(fā)生隆升使下奧陶統(tǒng)頂部遭受暴露剝蝕，原始儲集空間主要以粒間溶孔、晶間孔為主，對儲集性能貢獻(xiàn)不大，后期劇烈的構(gòu)造抬升及長期暴露風(fēng)化、海平面上升，使得溶蝕孔洞和裂縫增多，極大地改善了儲集性能［15，24］，同一時(shí)期鄂爾多斯盆地也經(jīng)歷了長期的暴露和巖溶作用，形成了十分發(fā)育的、經(jīng)過溶解作用增大的孔洞孔隙、角礫孔隙。國外的情況也有許多實(shí)例：沙特阿拉伯、阿聯(lián)酋的上侏羅統(tǒng)Arab 組和Ghawar 油田儲層為鮞粒、團(tuán)粒淺灘沉積，孔隙類型為原生粒間孔隙或顆粒被溶解而形成粒間孔隙、內(nèi)膜孔隙、孔洞。在哈薩克斯坦濱里海盆地的Karachaganak 生物礁油田中絕大多數(shù)孔隙為次生的淋濾孔洞和內(nèi)膜孔隙，都是地層反復(fù)出露遭受淡水淋濾而成。全球絕大多數(shù)的碳酸鹽巖地層-巖性油氣田儲層都是在地表或近地表的成巖過程中，受到大氣作用的影響如雨水淋濾作用的改造，而成為良好的儲層。因此成巖作用被認(rèn)為是影響碳酸鹽巖地層-巖性儲層形成尤為重要的因素，而其中白云巖化作用和古巖溶作用最為重要。

4.3 生儲蓋組合的密切配合是碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田形成的關(guān)鍵

碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的形成不僅需要生油層、儲集層和蓋層，而且還需要他們在時(shí)空上有相當(dāng)好的匹配組合。

中亞的阿姆河盆地發(fā)育多套儲蓋組合（侏羅系儲蓋組合、白堊系儲蓋組合、古近系—新近系儲蓋組合），上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田多為生物礁油氣田，生物礁在平面上連片構(gòu)成了有利的儲集相帶，而生物礁上覆的上侏羅統(tǒng)蒸發(fā)巖為一套有效的蓋層。以Kokdumalak 油氣田為例［圖9（a）］，儲層為卡洛夫階—牛津階Kugitang 組的一套碳酸鹽巖，這套碳酸鹽巖在整個(gè)盆地中均有分布，平均厚度占到礁體地層總厚度的86%，最大孔隙度為24%，平均為4.8%～9.1%，具有高孔隙度和高裂縫密度的特征。蓋層為基末利階—堤塘階蒸發(fā)巖，這套地層可分為上下2 個(gè)鹽層。由于牛津期構(gòu)造活動(dòng)引起的古地形起伏，在礁體的頂部和礁后的陸架區(qū)該鹽層很薄或缺失，而在牛津期的深水沉積區(qū)突然增厚；上部的鹽層變化較小，在盆地中部地區(qū)有幾百米厚，向盆地邊緣逐漸減薄。兩個(gè)鹽層疊加封蓋的作用使得上侏羅統(tǒng)碳酸鹽巖具有產(chǎn)油氣遠(yuǎn)景［37］。西加拿大盆地主要發(fā)育有3 套儲蓋組合（泥盆系儲蓋組合、二疊系儲蓋組合、白堊系儲蓋組合），Rainbow 油田儲層為中泥盆統(tǒng)吉維特階Keg River 上段和Muskeg 組以及Rainbow 組骨質(zhì)粒屑碳酸鹽巖，為斜坡礁灘相沉積，蓋層為同一層系Muskeg 組上部蒸發(fā)巖［圖9（b）］［38］。中東地區(qū)發(fā)育多套儲蓋組合（上古生界儲蓋組合、侏羅系儲蓋組合、白堊系儲蓋組合和古近系、新近系儲蓋組合），扎格羅斯盆地主要以上古生界儲蓋組合為主，烴源巖為志留系Gahkum 組頁巖，儲層為上二疊統(tǒng)Khuff 組碳酸鹽巖，蓋層為下三疊統(tǒng)Sudair組頁巖和三疊系蒸發(fā)巖系。阿拉伯地區(qū)烴源巖為下志留統(tǒng)Qusaiba 熱頁巖，儲層與蓋層同樣分別為二疊系Khuff 組碳酸鹽巖和下三疊統(tǒng)Sudair 組頁巖。

圖9 世界典型碳酸鹽巖地層-巖性油氣田儲蓋配置剖面圖（據(jù)文獻(xiàn)［10］修改）Fig.9 Profiles of reservoir-cap assembalge of global typical carbonate stratigraphiclithologic oil and gas fields

蒸發(fā)巖常常作為有效的區(qū)域蓋層，如俄羅斯Ishimbay 油田、加拿大Zama 油田、Rainbow 油田中形成的礁復(fù)合體地層圈閉多是由蒸發(fā)巖進(jìn)行有效封蓋［39］。

4.4 成藏因素在時(shí)空上的有機(jī)結(jié)合

地質(zhì)結(jié)構(gòu)、烴源巖分布及其熱成熟演化、儲蓋組合等特征決定了碳酸鹽巖地層-巖性油氣藏的成藏模式和油氣藏類型也具有多樣性，有自生自儲、下生上儲和復(fù)合交叉等多種模式；按照油氣藏形成機(jī)理，地層-巖性油氣藏可分為原生型油氣藏、次生調(diào)整型油氣藏［40］。

阿姆河盆地查爾朱階地上侏羅統(tǒng)卡洛夫階—牛津階生物礁圈閉屬于“自生自儲”型成藏組合。盆地格局呈隆起與坳陷相間，因而油氣局部運(yùn)移方向是由坳陷（低勢區(qū)）向鄰近的隆起（高勢區(qū)）做相對簡單的垂向和側(cè)向運(yùn)移即可在隆起內(nèi)聚集成藏（圖10）。（1）由于盆地形成后未發(fā)生大的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，該套烴源巖所生成的石油和天然氣只經(jīng)過1 次運(yùn)移過程。烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度雖然不高，但正處于生油高峰期，與儲集體之間的距離相對較短，生成的油氣大多聚集在本統(tǒng)生物礁成因圈閉中，與圈閉形成時(shí)間匹配，可以稱為“源內(nèi)油氣短距離垂、側(cè)向運(yùn)聚”成藏模式。（2）對于圈閉變動(dòng)大，早期充注的烴類難以保存的生物礁型，存在來自不同烴源巖油氣的多期充注。如川東北普光氣田表現(xiàn)為志留系與二疊系烴源巖的混源充注，在燕山晚期—喜山期圈閉發(fā)生調(diào)整定型，表現(xiàn)為圈閉定型晚，多源多期充注的特點(diǎn)。生物礁圈閉的有效性受到構(gòu)造活動(dòng)的影響，特別是油氣調(diào)整的最后一期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著圈閉的定型。在構(gòu)造穩(wěn)定的地區(qū)，生物礁巖性圈閉未受到強(qiáng)烈改造，生物礁的礁后微相為可滲透層，不具有側(cè)向封堵條件，僅上部鹽巖具有封堵性。油氣的充注期次多為單源單期，運(yùn)移距離較近。而在構(gòu)造活動(dòng)密集區(qū)，生物礁圈閉受構(gòu)造影響使生物礁巖性體與背斜構(gòu)造相互疊置，油氣發(fā)生混合充注比較常見，為多源多期充注成藏。以鄂爾多斯盆地靖邊氣田為例的風(fēng)化殼型氣藏，由于石炭系內(nèi)部存在異常壓力且石炭系與奧陶系存在直接的供烴窗口，使石炭系—二疊系生成的煤系氣向下運(yùn)聚在奧陶系風(fēng)化殼中，為“上生下儲、側(cè)生旁儲”兩種成藏組合［41］。

圖10 阿姆河盆地SW-NE 走向侏羅系含油氣系統(tǒng)剖面圖（據(jù)文獻(xiàn)［10，42］修改）Fig.10 Profile of Jurassic petroleum system with SW-NE strike in Amu Darya Basin

5 結(jié)論

（1）世界各個(gè)盆地碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田的分布受控于碳酸鹽巖的分布，主要集中分布于北半球的中東波斯灣盆地、濱里海盆地、錫爾特盆地、墨西哥灣盆地、美國二疊盆地和中國的四川盆地、鄂爾多斯盆地以及塔里木盆地的石炭系、古近系和新近系。

（2）有利的生儲蓋配置是碳酸鹽巖地層-巖性大油氣田形成的重要保證。具備這些基本的成藏要素后，圈閉穩(wěn)定則是構(gòu)成油氣藏形成的另一重要前提，只有當(dāng)圈閉穩(wěn)定之后，注入的油氣才能有效進(jìn)行穩(wěn)定的聚集。古氣候、古緯度以及海平面的上升控制了烴源巖的生成和碳酸鹽巖的發(fā)育，穩(wěn)定的水體環(huán)境使有機(jī)質(zhì)得到良好的保存。沉積作用及后期的成巖作用則使碳酸鹽巖儲層受到不同程度的建設(shè)性改善，控制了碳酸鹽巖的儲層性能和儲集規(guī)模。

（3）圈閉定型時(shí)間與烴源巖的生、排烴時(shí)間的匹配是油氣成藏的關(guān)鍵。在構(gòu)造相對穩(wěn)定的部位，碳酸鹽巖地層-巖性油氣藏多以單源單期充注成藏為主，對于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期次多，圈閉演化過程復(fù)雜多以多源多期充注成藏為主。因此，重視分析多源巖、多期次油氣成藏的烴源條件，圈閉定型時(shí)間與烴源巖的生、排烴時(shí)間的匹配關(guān)系是研究碳酸鹽巖地層-巖性油氣田分布控制因素不可忽視的方面。