摘 要:以油气区(盆地群)为单元,基于“源热共控论”,分析了中国大陆及海域油气田纵向成烃规律。结果表明,我国油气田的油气成烃模式非常有序:①东南部海域油气区包括东海和南海的盆地,纵向上呈单相成烃模式,源热共控生油或者生气,其中近岸带以油为主,远岸带以气为主;②东部油气区包括渤海湾盆地—松辽盆地—江汉盆地带、北黄海—南黄海盆地,成烃呈“上油下气”双层模式;③中部油气区包括鄂尔多斯盆地—四川盆地 楚雄盆地带,成烃呈“上油下气”双层模式;④西部油气区包括准噶尔盆地、塔里木盆地、吐哈盆地和柴达木盆地等,成烃呈“三明治”式多层模式。结论认为:①“源热共控”中国油气勘探的重大领域;②找油领域为东南海域的近岸带,东部油气区的上部层系,中部油气区的上部层系,西部油气区的奥陶系、二叠系和古近系;③找气领域为东南海域的远岸带,东部油气区的中深层,中部油气区中深层,西部油气区的寒武系、石炭系、侏罗系和第四系等多个层系;④呈现出油田下面找气田、气田底下找油田、油田外面找气田、气田外面找油田的格局;⑤我国油气勘探领域依然广阔。
关键词:中国 陆地 海域 油气田 烃源岩 热 有序性 源热共控论 勘探领域
Analysis of the regular distribution of oil and gas fields in China based on the theory of hydrocarbon generation controlled by source rocks and geothermal heat
Abstract:Taking a hydrocarbon zone or a basin group as a unit,this paper,based on the theory of hydrocarbon generation controlled by source rocks and geothermal heat,analyzed the vertical hydrocarbon generation rule of China continental and offshore oil and gas fields.The following results demonstrated the regularity of hydrocarbon generation modes in various oil and gas fields in China.First,the hydrocarbon generation zones of southeastern China offshore area,including the East and South China Sea basins.Were dominated by single hydrocarbon generation mode,which displays as either single oil generation in the near shore or single gas generation in the offshore controlled by both source rocks and heat.Second,the eastern hydrocarbon generation areas,including the Bohai Bay,Songliao,Jianghan basins and the North and South Yellow Sea basins,were dominated by two-layer hydrocarbon generation mode,which performs as“upper oil and lower gas”.Third,the central hydrocarbon generation areas,including the Ordos,Sichuan and Chuxiong basins,were also dominated by the”upper oil and lower gas”two layer hydrocarbon generation mode.In the Ordos Basin,gas was mainly generated in the Triassic,and oil was predominantly generated in the Paleozoic.In the Sichuan Basin,oil was discovered in the J urassic,and gas was mostly discovered in the Sinian and Triassic.Fourth,the western llydrocarbon generation areas were dominated by the”sandwich”multi-layer mode,such as the Junggar,Tarim,Qaidam basins.In summary,the theory of hydrocarbon generation controlled by source rocks and heat will be widely applied to oil and gas exploration all over China.Oil targets should be focused on the near shore area in the southeast China sea,the upper strata in the eastern and middle hydrocarbon zones,and the Ordovician,Permian and Paleogene strata in the western hydrocarbon zone,while gas targets should be focused on the off shore area in the southeast China sea,the Cambrian,Carboniferous,Jurassic,and Quaternary strata in the western hydrocarbon zone.A pattern of exploring gas fields under or outside oil fields and oil fields under or outside gas fields is presented.Therefore,there is still a great prospect for oil and gas exploration in China.
Keywords:China,continent,offshore,oil and gas field,hydrocarbon source rock,geothermal heat,regularity,theory of hydrocarbon generation controlled by source rocks and heat,exploration areas
中国及毗邻区域的大地构造呈“三横四竖”格局(图1)。“三横”指的是北部的天山—阴山造山带、中央的昆仑山—祁连山—秦岭—大别山造山带和南部的南岭造山带。“四竖”指的是西部的贺兰山—龙门山—横断山造山带、中部的大兴安岭太行山—武夷山造山带、东部的辽东—朝鲜半岛—东南沿海造山带和海域的钓鱼岛隆起带—台湾造山带—菲律宾岛弧带—婆罗洲隆起带。“三横”自北而南分别形成于海西期末、印支期和海西期,后期又发生了多旋回活动,代表了重大的板块拼贴事件和再造山作用。陆上的“三竖”是后印支期以来中国板块在板内变形的结果,海上的“一竖”是始新世晚期以来太平洋板块与亚洲大陆相互作用的结果。
在“三横四竖”的棋盘格局中,为构造 热体制不同的沉积盆地群。处于东南沿海的东海海域盆地和南海海域盆地(东海盆地、台西盆地、台西南盆地、珠江几盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地、琼东南盆地、中建南盆地、万安盆地、曾母盆地和文莱沙巴盆地等)基底主要为年轻的岛弧褶皱带,盆地为大陆边缘盆地,现今大地热流和地温梯度高 特高,属于热盆和超热盆。夹持在大兴安岭—太行山—武夷山板内造山带与辽东—胶东—东南沿海造山带之间的沉积盆地,包括了在古老结晶基底上的多期盆地(渤海湾盆地、南华北盆地、苏北南黄海盆地、江汉盆地)及在海西褶皱带上发育的断陷 坳陷盆地(松辽盆地、南襄盆地等),现今大地热流和地温梯度高,属于热盆。处于贺兰山—龙门山—横断山与太行山—武夷山造山带之间沉积盆地,包括在古老结晶基底上的多期盆地(鄂尔多斯盆地、四川盆地),现今大地热流和地温梯度中等,属于温盆。贺兰山—龙门山—横断山以西的、我国陆上的沉积盆地,包括了在古老结晶基底上的多期盆地(塔里木盆地)及在褶皱带上发育的多期盆地(准噶尔盆地、吐哈盆地和柴达木盆地等),现今大地热流和地温梯度低,属于冷盆。
中国不同盆地群的盆地在纵向上有不同的油气(包括常规油气和非常规油气)成烃样式(表1)。如鄂尔多斯盆地油气田呈“下气(古生界)上油(三叠系—侏罗系)”格局、松辽盆地油气田呈“下气(下白垩统)上油(上白垩统)”格局,其他盆地也呈现出油气田在空间上有序分布的特征(表1)。但以油气区(盆地群)为单元,进而讨论中国海陆总体油气田分布规律的研究并不多见,而进一步归纳全国油气田空间分布模式、揭示其成因,准确把握油气田分布规律,对于指导油气领域勘探有着极其重要的意义。
“源热共控论”[1-2]认为潜在烃源岩是油气形成的内因,热是油气形成的外因,内因和外因缺一不可,二者相互耦合作用控制了含油气区内油气生成与否、生烃量规模大小、相态(石油或天然气)类型与区域分布模式;而且源热因素共同控制J,油气区油田、气田和油气田在空间分布上的有序性。作者拟以“源热共控论”为基础,分析中国大陆及海域油气田纵向成烃规律。
1 “源热共控"中国东南海域及其邻区单模式成烃
中国东南沿海油气区指东海海域和南海海域油气区。油气区内盆地的基底是印支、燕山期造山带,盆地属于边缘海盆地,结构呈断陷—坳陷,充填的主要地层为新生界(局部有中生代残留盆地)。盆地的烃源岩时代相对单一,主要发育一套古近纪—新近纪地层[2-13],在不同盆地生油气性质不同,从油气田分布看,可以分成近岸原油带和远岸天然气带(图1、表2)。
1.1 近岸带盆地(或坳陷)
近岸带盆地包括珠江口盆地北部坳陷带、北部湾盆地、湄公盆地、曾母盆地南部东巴林坚坳陷和文莱沙巴盆地南部带等(图1)。以上诸盆地烃源岩包括中深湖相泥岩、海陆过渡相煤系地层和海相泥岩[2-14]。上述地区处于热盆背景,烃源岩上覆层厚度中等,烃源岩主要处于油窗范围,以形成石油为主,是巨型石油生成区。
1.1.1珠江口盆地北部坳陷带
珠江口盆地北部坳陷带(图2、3)处于南海北部大陆边缘陆架上,盆地基底是燕山期岛弧带,盆地形成经历古近纪断陷、新近纪坳陷与新构造期3个阶段。其中始新统文昌组沉积末期盆地受到强烈改造,地层遭受较大规模剥蚀。盆地二级构造单元有珠一坳陷和珠三坳陷等。三级构造单元包括10多个凹陷和凸起。凹陷是潜在的生烃单元,但都比较破碎,多数凹陷被次级凸起进一步分隔成多个洼陷。洼陷才是最基本的生烃单元,多数洼陷呈“肉(古近系)厚皮(新近系)薄”特征。烃源岩为始新统文昌组中深湖相泥岩、渐新统恩平组湖沼相煤系地层[3],部分凹陷可能残留有中生代海相—海陆过渡相烃源岩。该区域地温梯度及大地热流值分别为36.6±6.0℃/km和66.1±8mW/m2[15],属于热盆。始新统文昌组中深湖相泥岩烃源岩有机碳含量介于0.50%~4.88%,平均为1.22%,以偏腐泥混合型干酪根为主,埋藏深度处在生油窗范围,主要生油,是主力生油岩;恩平组因埋藏浅、热演化程度低在珠一坳陷生成少量石油,在珠三坳陷生成部分天然气。因此主力烃源岩为始新统文昌组,比较单一,决定了以油为主的纵向分布特征[3]。已发现的生油洼陷有惠州26洼、陆丰l3洼、番禺4洼、恩平l7洼、珠三坳陷文昌B洼等。纵向上石油分布在基底组合、始新统文昌组—恩平组下组合、渐新统珠海组—下中新统珠江组中组合、中上新统粤海组—万山组上组合。珠江口盆地北部新构造活动剧烈,石油晚期运移活跃,目前发现的石油主要集中在中组合,其他组合是下一步的油气勘探方向。
珠江口盆地北部坳陷带油气勘探始于20世纪70年代,80年代发现了一批骨干油田,90年代以来发现速率趋缓,截至目前北部坳陷带及其邻区累计发现数十个油气田及含油气构造,发现三级油气地质储餐超过10×108t,其中石油占90%以上,天然气不足10%。从1996起至今该区连续多年保持年产石油1000×104t以上。理论分析和勘探实践均显示:珠江口盆地北部坳陷带及其邻区是油区。
1.1.2北部湾盆地
北部湾盆地处于南海北部大陆架西段,盆地经历古近纪断陷、新近纪与第四纪坳陷、新构造活动阶段,二级构造单元呈三坳两隆,即北部坳陷、企西隆起、中部坳陷、南部隆起和南部坳陷,三级构造单元包括l0多个凹陷和凸起[2,14](图4、5)。上述凹陷被次凸等进一步分隔成多个洼陷,多数洼陷呈“肉(古近系)厚皮(新近系)薄”的地层特征,洼陷是油气生成的基本单元。烃源岩为始新统流沙港组中深湖相泥岩,其有机质类型以腐泥型和偏腐泥混合型为主,有机质丰度高[3],属于好烃源岩,比较单一,但在各洼陷分布差异甚大。北部湾盆地地温梯度较高,为32.9±7.1℃/km,大地热流值为65.7±8.9mW/m2,属于热盆。流二段烃源岩R。介于0.2%~l.2%,热演化程度为低熟成熟阶段,以生油为主[2-3]。因此受源热共控,北部湾盆地部分凹陷成为富油凹陷,已证实的富油凹陷有涠西南凹陷(由3个洼陷组成)、福山凹陷和乌石凹陷东洼。纵向上石油分布于石炭系古潜山组合、古新统长流组—始新统流沙港组下组合、渐新统涠洲组中组合、新近系下洋组—角尾组上组合。北部湾盆地自新近纪以来,绝大多数区域新构造运动微弱[2,14],石油近距离或源内聚集,目前北部湾盆地发现的石油主要集中在中、下组合。
北部湾盆地石油勘探始于20世纪70年代,大规模始于80年代以后,古近系断裂复杂,油田均呈复式油气藏。截至目前,该盆地累计发现l0多个油田,探明石油地质储量数亿吨,还没有发现独立的商业气藏,是一个油型盆地。
1.1.3湄公盆地
湄公盆地位于南海西部大陆架区南端。该盆地基底为侏罗—白垩纪花岗岩、花岗闪长岩和石英闪长岩,盆地经历渐新世—早中新世断陷期、中中新世走滑—反转期及晚中新世以来的区域坳陷期,沉积盖层由渐新统—第四系组成,地层最厚达10km。盆地包括6个二级构造单元:西部坳陷、中部隆起、东北坳陷、东南坳陷、东北隆起和东部隆起等。该盆地主力烃源岩为渐新统中深湖相泥岩,厚度介于l00~600m,TOC介于0.8%~l.6%,有机质类型以腐泥型 混合型干酪根为主[4]。该盆地地温梯度为31.3~34.1℃/km,大地热流值普遍较高,基底中酸性深成侵入岩的放射性衰变在局部地区增加r其大地热流值和地温梯度。烃源岩生烃门限为2000~3000m,烃源岩热演化处于成熟期。湄公盆地受源热共控作用主要生油,石油资源十分丰富。
湄公盆地油气勘探始于20世纪70年代,目前至少已发现了10个油田,其中主要有白虎、曙光、黑狮、龙、金枪鱼等油田,该盆地属于油型盆地。
1.1.4曾母盆地东巴林坚坳陷
曾母盆地位于南海南部大陆边缘西段,盆地基底是前渐新统变质岩,渐新世以来受到持续挤压形成多期三角洲盆地。盆地分为8个二级构造单元,即东巴林坚坳陷、南康台地、西巴林坚隆起、塔陶垒堑、拉奈隆起、索康坳陷、康西坳陷和西部斜坡[2,13]。位于东南部的东巴林坚坳陷,上渐新统下部海岸平原相煤系地层为良好的烃源岩,有机质类型以混合型干酪根为主。钻井揭示的泥岩厚度为数十米,煤层厚度大于l0m。煤层有机碳含量介于40%~80%,S2值(产烃率)为40~194kg/t,HI值(氢指数)为388~406mg/g,具有好的生烃潜力[5-8]。东巴林坚坳陷烃源岩埋藏浅,但平均大地热流值达97mW/m2,地温梯度为33~68.4℃/km,属于超热盆,烃源岩热演化程度达成熟—高成熟阶段,以生油为主。
曾母盆地油气勘探始于20世纪70年代,至今在东巴林坚坳陷已找到近l0×108t原油,天然气较少,属于生油坳陷。
1.1.5文莱—沙巴盆地
文莱—沙巴盆地位于南海南部大陆边缘东段,是南沙地块向巽他地块俯冲所形成的弧前盆地。盆地东部(文莱区)的基底为已经褶皱变形的晚渐新世—早中新世梅利甘组—麦粒瑙组—坦布龙组的三角洲平原—深水页岩地层;盆地西部(沙巴区)的基底为褶皱的晚始新世—早中新世克罗克组深海复理石。盆地沉积盖层为早中新世或中中新世 第四纪地层,盆地内新生界最大厚度为l2km。
文莱—沙巴盆地主要烃源岩为中新统海陆过渡相煤系地层。烃源岩总有机碳含量与生烃潜力指数变化范围较大,分别为0.15%~90.00%和0.1~60.0mg/g,生烃潜力从差到很好,有机质类型以混合型腐殖型干酪根为主[6-9]。南部东区(古俯冲带)为总著低热流背景,地温梯度为18.2~32.5℃/km。烃源岩热演化程度以低熟—成熟阶段为主。烃源岩受热作用使其主要处于生油窗。
文莱—沙巴盆地油气勘探始于l8世纪末—19世纪初,至今,该盆地已累计发现油气田上百个,油田主要分布在该盆地中南部。
1.2 远岸带盆地(或坳陷)
远岸带盆地包括东海盆地、台两盆地、台西南盆地、珠江口盆地南部坳陷带、琼东南盆地、莺歌海盆地、中建南盆地、万安盆地、曾母盆地康西坳陷和文莱—沙巴盆地中北部等(图1)。
1.2.1东海盆地
东海盆地位于东海陆架区,基底是燕山期陆缘花岗岩带,新生代历经裂陷期、坳陷期及新构造期3大构造阶段。其中裂陷期为古新世—始新世,坳陷期为渐新世—中新世,上新世—第四纪为新构造期。东海盆地以新生代沉积地层为主,从古新统至第四系均有发育。该盆地经历了5次主要构造改造作用,特别显著的是发生过多期正反转(图6、7)。东海贫地呈二坳二隆构造格局。西部坳陷带(长江坳陷、台北坳陷)、中央隆起带(虎皮礁隆起、海礁隆起、渔山东隆起)、东部坳陷带(福江凹陷、西湖凹陷、钓北凹陷)和东部隆起带(钓鱼岛隆褶带,即陆架外缘隆起)。东海盆地形成于太平洋板块俯冲导致的弧后扩张作用;随着俯冲带的不断东撤,盆地内部呈由西向东逐渐变新的构造迁移特征,沉积—沉降中心逐渐东移,形成了凹陷之间构造—沉积演化的差异。古新世裂陷主要发生在东海盆地的西部坳陷带,始新世—渐新世裂陷主要发生在其东部坳陷带。
东海盆地古新统发育湖相泥岩、海陆过渡相煤系地层和海相泥岩;始新统发育海陆过渡相煤系地层和海湾相泥岩。煤系地层是主力烃源岩,包括煤层、碳质泥岩和暗色泥岩3个种类。目前在16口探井中钻遇始新统平湖组煤层,平均每口井钻遇煤层厚度为16.9m,单层厚度多在0.3~1.2m,最大累计厚度为50.6m;煤层加碳质泥岩最大累积厚度达75.8m;暗色泥岩累计厚度介于200~1800m。平湖组暗色泥岩有机质丰度中等偏高,有机碳含量最高可达1.97%;煤层有机碳含量最高可达57.07%,具有较高的有机质丰度,有机质类型主要为偏腐殖混合型—腐殖型,煤系烃源岩中含有一定量的富氢显微组分[3,14]。三角洲平原和海岸平原为煤系烃源岩发育的有利环境。西湖凹陷西、北部为煤系烃源岩发育的有利部位[18]。
东海盆地及其邻区地温梯度介于25~43.5℃/km,平均为32.7℃/km。盆地地温梯度分布呈现北低南高的特征,热流在平面上呈现东高西低趋势。在此热体制影响下,东海盆地西部的椒江凹陷月桂峰组底界烃源岩大部分均已成熟,R。>0.7%,进入生油窗;次凹大部分烃源岩已进入湿气窗,R。>1.3%;深部部分烃源岩已进入干气窗,R。>2.0%。相对而言,东海盆地的东部坳陷带,有机质成熟度则相对较高,如西湖凹陷的平湖组底部烃源岩大部分已进入干气窗,R。>2.0%[18-19]。受源热共控的作用,该盆地主要生气。东海盆地发育基底储盖组合,中生界储盖组合、古新统、始新统、渐新统、中新统储盖组合,其中始新统、渐新统为主力成藏组合。该盆地发生过多幕构造反转,反转背斜是主力圈闭类型。
东海盆地油气地质调查始于20世纪70年代,80年代发现平湖油气田。截至目前,该盆地在西湖凹陷和丽水凹陷发现了一批气田,证实该盆地为富气盆地。
1.2.2珠江口盆地白云凹陷
珠江口盆地位于南海北部大陆边缘东段,白云凹陷位于珠江口盆地南部坳陷带珠二坳陷内,凹陷基底是燕山期岛弧带,凹陷内新生代地层发育。白云凹陷演化历经了古近纪裂陷期,早、中中新世坳陷期和晚中新世以来的新构造期[20]。白云凹陷发育始新统文昌组中深湖相泥岩、下渐新统恩平组海陆过渡相煤系地层与海湾相泥岩、上渐新统珠海组海相泥岩共计3套烃源岩(图8)。恩平组海陆过渡相煤系地层海湾相泥岩是主力烃源岩,其中暗色泥岩总有机碳含量介于1.0%~l.5%,展布规模大,烃源岩母质类型多为偏腐殖混合型及腐殖型。恩平组煤系烃源岩主要发育在凹陷北部斜坡区域,展布范围超过5000km2,煤层发育,在PY33-1-1井恩平组有煤20层,累计厚度为22.98m[18]。文昌组中深湖相烃源岩有机碳含量介于0.50%~4.88%,平均为1.22%,以偏腐泥混合型十酪根为主。白云凹陷位于洋陆过渡区,地温梯度及大地热流值分别高达4.5℃/100m和77.5mW/m2[15],属于超热盆。白云凹陷恩平组底部烃源岩现今成熟度在凹陷中心部位R。为0.5%~2.0%,主凹最深处尺。达到2.0%,在凹陷边缘部位R。介于0.5%~0.7%;有机质热演化多处在成熟~高熟凝析油及生气阶段,其烃类产物以大量天然气及少量轻质油及凝析油为主;主洼以生气为主,周边的卫星洼陷埋藏浅,以生油为主。此外,文昌组烃源岩在白云凹陷斜坡带现今R。为2.1%,表明文昌组烃源岩也已经达到生气阶段。白云凹陷及其邻区发育渐新统储盖组合和新近系储盖组合,油气勘探都有重要发现;目前的油气勘探发现多在珠江组;预测主力储盖组合为恩平组与珠海组。
白云凹陷及其周边油气勘探始于20世纪70年代末,2002年取得首批商业性发现,2006年以来在深水区取得里程碑式发现。迄今为止,白云凹陷及其周边发现的主要是气田与含气构造(流花29-1、流花34-2、荔湾3-1等)。由此可认为白云凹陷是以生气为主的富烃凹陷。
1.2.3琼东南盆地
琼东南盆地位于南海北部大陆边缘西段,基底主体是燕山期岛弧带,其中夹持有元古代结晶地块。盆地构造演化经历了古近纪断陷、新近纪坳陷、新构造运动等3个阶段。盆地结构呈断陷—坳陷式,分为北部坳陷、中部隆起和南部坳陷(图9)。断陷期的始新统为陆相湖盆沉积,渐新统崖城组为半封闭海湾及浅海沉积,陵水组则主要为滨、浅海沉积。裂后充填期沉积的新近系和第四系主要为陆表海和陆架陆坡沉积。琼东南盆地发育3套烃源岩,即始新统湖相泥岩、下渐新统崖城组海陆过渡相煤系地层以及上渐新统陵水组浅海—半深海相泥岩(图10)。盆地主力烃源岩是早渐新世沉积的崖城组,该组自下而上分为3段:崖三段沉积相主体是辫状河三角洲;崖二段沉积相以渴湖为主;崖一段主要是潮坪沉积。上述3段地层均发育煤系地层和海相泥岩[14,18]。煤系地层主要发育在半地堑的缓坡带辫状河三角洲和潮坪,其次是陡坡带扇三角洲和潮坪环境,暗色泥岩主要发育在深洼漕的渴湖环境。目前已有10多口钻井钻遇煤层,三角洲平原和潮坪为有利的煤系发育环境,煤层具有层数多、厚度薄、横向分布不稳定的特点。单井最多解释煤层35层,其中崖三段l2层、崖二段7层、崖一段l6层,各段平均解释煤层数:崖三段l0层、崖二段4层、崖一段9层。煤层TOC介于32.37%~81.30%,暗色泥岩TOC为0.24%~5.25%,有机质类型以混合型—腐殖型为主[3]。如YCl3-1-2井崖城组TOC介于l%~4%,部分碳质泥岩和煤的TOC介于20%~40%;YC21-1-4井崖城组暗色泥岩TOC在1%左右。琼东南盆地属于高热盆地,地温梯度介于25.2~60.8℃/km,平均为36.6~39.1℃/km[15]。崖城组烃源岩沉积期后,受盆地多期拉张作用的影响,凹陷始终处于超过70mW/m2的热状态下,且烃源岩埋藏普遍较深,热演化程度达到高熟—过熟阶段。如乐东—陵水凹陷烃源岩R。主体超过2.0%,源热条件决定了该凹陷内以生气为主的特征。该盆地发育基底、占近系、新近系共计3个储盖组合,目前除基底外均已有重要油气发现。
琼东南盆地勘探起始于20世纪70年代末期,发现了一批气田和含气构造(崖城l3-1、崖城21-1、陵水22-1等),预测琼东南盆地为一个以产气为主的气型盆地。
1.2.4莺歌海盆地
莺歌海盆地位于南海北部大陆边缘和西部大陆边缘的接合部(图1、11、12),盆地基底为印支褶皱带,新生代受走滑—伸展作用形成北西走向的深大、高温盆地,内部分为莺东斜坡、莺中坳陷和莺西斜坡。莺中坳陷古近系分北部、中部和南部3个凹陷,新近纪—第四纪为同一大型凹陷,在坳陷中央新近系底辟构造非常发育(图11、12)。盆地黄流组泥岩有机碳含量介于0.39%~2.60%,平均值为l.06%;梅山组厚层泥岩有机碳含量介于0.44%~3.17%,平均值为l.45%;有机质类型均以偏腐殖混合型、腐殖型为主[12]。推测盆地主力烃源岩为中中新统梅山组,同时基于钻孔地温数据和岩石热物性参数认为,该盆地具有高温热盆的热状态属性,中央坳陷区地温梯度大于50.0℃/km(平均地温梯度45.0℃/km)。根据d13C1值分析研究,浅层天然气的R。值普遍在1.2%以上,说明烃源岩达到了高成熟—过成熟演化阶段。受源热共控作用,莺歌海盆地主要形成天然气。天然气分布在底辟带浅层常温常压领域的上新统莺歌海组背斜构造中,在高温高压的上中新统黄流组也有重大发现。
莺歌海盆地油气勘探始于20世纪50年代,经过多年来持续不懈地勘探,在莺中凹陷中央背斜带的背斜和岩性圈闭获得了一批重要发现,其中东方l-l气田和东方l3气田(包括东方l3-1和东方13-12)都是千亿立方米级别的大气田。勘探与研究成果均显示莺歌海盆地是一个气型盆地。
1.2.5万安盆地中央坳陷
万安盆地位于南海西部大陆边缘南段,基底是印支褶皱系。万安盆地经历渐新世—早中新世伸展期、中中新世走滑扭动、上新世—第四纪区域坳陷期。万安盆地由l0个二级构造单元组成,包括西部坳陷、西南斜坡、西北断阶、北部坳陷、北部隆起、中部坳陷、中部隆起、南部坳陷、东部隆起和东部坳陷等[22]。万安盆地有渐新统、下中新统以及中中新统共计3套烃源岩,其中渐新统与下中新统为主力烃源岩。渐新统烃源岩岩性以碳质泥岩与泥岩为主。TOC>1%,主体在1%~l0%之间,有机质类型以混合型—腐殖型干酪根为主;下中新统烃源岩岩性以泥岩为主,TOC≈1%,局部介于l%~l0%,有机质类型以混合型腐殖型干酪根为主。区域内大地热流值为24.22~121.00mW/m2,平均值71.90mW/m2。渐新统烃源岩R。主要介于1.3%~2.5%,热演化程度处于高熟—过成熟阶段;下中新统烃源岩R。主体分布于0.7%~2.1%,处于成熟—高熟阶段。综合分析源热条件后认为,下中新统与渐新统烃源岩有机质丰富、成熟度高,成为盆地最主要的烃源岩,以生气为主。万安盆地生储盖成藏组合包括基底、渐新统、中新统和上新统等。
万安盆地勘探起始于20世纪70年代,截至目前,累计发现油气田近30个,以气田为主,属于气型盆地。
1.2.6曾母盆地康西坳陷
曾母盆地位于南海南部大陆边缘西段,康西坳陷位于该盆地北部,属于深大凹陷,最深部位新生界厚度可达l5km,烃源岩为渐新统、下中新统、中中新统煤系—海相泥岩。其中渐新统—下中新统烃源岩为海陆过渡相含煤页岩,总有机碳含量为0.69%~0.93%,有机质类型为混合型腐殖型干酪根,并且往坳陷中心有机质丰度增高、类型变好,具有中—好的生气能力。煤层含有25%的蜡质腐殖化合物,为生油气干酪根。中新统海相泥岩烃源岩有机质类型为混合型—腐殖型干酪根,并已进入生烃门限[9,24]。康西坳陷处于陆架和陆坡区,地温梯度高、大地热流值高,烃源岩埋藏深,受热作用强,烃源岩热演化程度高,处于过成熟阶段,主要生气,是巨型天然气分布区。
截至目前,康西坳陷及其邻区累计发现天然气储量数万亿立方米,累计发现油气田上百个,探明油气储量很大,其中天然气储量占其油气总储量的85%。
2 “源热共控"中国东部“上油下气"双成烃模式
我国陆地区东部油气区包括东北吉黑中新生代裂谷区(主要包括松辽盆地、海拉尔盆地、二连盆地、大杨树盆地、三江盆地等,主要形成于晚侏罗世—白垩纪;仅依兰—伊通地堑系形成于古近纪)、渤海湾盆地(主要包括下辽河坳陷、辽东湾坳陷、渤中坳陷、济阳坳陷、黄骅坳陷、冀中坳陷、临清坳陷、埕宁隆起、沧县隆起、内黄隆起等,主体形成于古近纪)、南华北盆地、南襄盆地、江汉盆地、北黄海盆地和苏北—南黄海盆地等(图1)。这些盆地基底为克拉通基底或海西—印支褶皱区。盆地成盆期及其期次不同、各期盆地原型也不同,经历的改造作用差异巨大,多为残叠瓮地,即多期原型盆地的残余叠合在一起,烃源岩发育程度不同(表3)。受区域热流场和埋藏作用的综合控制,烃源岩经受不同的热作用,导致下部层系烃源岩以生气为主,上部层系烃源岩以生油为主,形成“下气上油”两类成烃模式。如松辽盆地白垩系下部生成天然气、白垩系上部生成巨量石油,呈现出下生气、上生油的格局;渤海湾盆地前新生代残余盆地生成天然气、古近系盆地生成巨量石油,也呈现出“下气上油”的特点。
2.1 松辽盆地
松辽盆地基底的主体是古生界变质岩,其中下古生界属深变质岩,上古生界变质浅,有无前寒武系古老结晶地块目前尚存争议。松辽盆地晚中生代呈现出断陷—坳陷—反转3个演化阶段,断陷期和坳陷—反转期盆地构造格局迥异(图13、14)。下部上侏罗统—下白垩统断陷群是东北亚裂陷群的一部分,断陷群分为4个北北向断陷带,充填有沙河子组、火石岭组和营城组火山岩—煤系—湖沼泥岩地层。松辽盆地上白垩统坳陷分布范围比现今展布区域大很多,向西到大兴安岭、向东到三江地区。下部断陷群的形成受区域性裂陷的控制,可能属于主动裂谷,在超大型地幔隆起背景上的断陷群;上部坳陷层为区域热衰减形成。在松辽盆地裂陷和坳陷过程中发生过多期正反转,反转强度自东向西减弱且盆地东南部受到强烈改造[37]。
松辽盆地在断陷期和坳陷期各发育一类烃源岩。断陷期为湖沼 湖相烃源岩,分布在各个断陷里[35,38],主力烃源岩为沙河子组湖沼泥岩,该泥岩有机碳含量大多超过l.0%,煤层有机碳含量平均为29%,有机质类型以腐殖型为主,少部分为腐泥型和混合型[28]。有机质类型的多样性,反映了烃源岩沉积环境和母源输入的复杂性[39]。松辽盆地的现今平均地热梯度约为3.8℃/100m,含油区平均地热梯度为4.2℃/l00m[40],地质历史时期更高。受热演化程度控制,深埋介于3000~5000m的断陷期烃源岩演化程度高,均已达高成熟—过成熟阶段,处于生气窗。如深层的徐家围子断陷、乾安断陷等,钻探已发现数千亿立方米的天然气。
松辽盆地坳陷期呈湖广水深的统一巨型坳陷,烃源岩是中深湖相泥岩,受海侵和岩石圈深层热液影响,发育超级优良的烃源岩,有机质类型属于腐泥型干酪根,丰度颇高,甚至呈有机质富集层,分布面积数万平方千米。受深层地幔柱“火炉”效应影响,烃源岩受热作用强,大都处于生油窗。
松辽盆地油气勘探始于l955年,l959年在坳陷区钻探取得重大突破——发现了大庆油田,2000年以后于深层断陷发现徐深气田。迄今为止,该盆地内已发现了众多油气田,呈现上油田、下气田格局,上部为巨型的大庆油田等油田,下部为徐深气田等大气出。
2.2 渤海湾盆地
渤海湾盆地是大型叠合盆地(图15、16)。其变质基底是太古代—早元古代结晶岩。盆地经历了长达18亿年漫长的形成、改造和叠加历史。主要盆地原型有中晚元古代燕辽裂陷槽、寒武—奥陶纪大华北海相碳酸盐岩克拉通、石炭—二叠纪大华北海陆过渡相碎屑岩克拉通、侏罗—白垩纪区域隆起之小型断陷群、古近纪—第四纪裂陷盆地。现今属于渤海湾盆地的各原型盆地是不同盆地的残余叠加在一起的,在叠加的过程中,后期构造作用对前期盆地有不同程度的改造。如燕辽裂陷槽主要发生在华北克拉通东北缘,盆地形成后期其不同部位受到过不同程度改造,最强烈的部分已发生陆内造山作用。寒武—奥陶纪盆地原型是华北早古生代克拉通的一部分,在志留纪—泥盆纪—早石炭世长达2亿年间整体遭受抬升剥蚀,印支—燕山—喜马拉雅期被断裂作用和差异沉降作用等改造得支离破碎。石炭—二叠纪克拉通盆地原型在印支—燕山—喜马拉雅期也被断裂作用和差异沉降作用等改造得支离破碎,且剥蚀程度很高。侏罗—白孚纪断陷发育于隆起的背景上,多属于小型断陷。占近纪断陷群是在地幔柱隆升的深部背景下形成的盆地,断陷规模不一、空间上有序分布。上述原型盆地当中,新生代盆地是最主要的盆地,石炭—二叠系克拉通残余盆地是前新生代残余盆地中最重要组成部分。
渤海湾盆地具有叠合盆地的成油气特征,受源热共控的作用,形成下、上两套不同类型的生烃灶。
古生界盆地发育下古生界海相烃源岩和石炭—二叠系海陆过渡相烃源岩[31-35],经历了多期强烈的热作用和深埋作用,主要生气。如黄骅坳陷千米桥气田,其烃源岩就是处于过成熟阶段的奥陶系海相泥岩,该期烃源岩在渤海湾盆地渤中凹陷也有钻遇;冀中坳陷苏桥气田及临清坳陷东濮凹陷的文留气田,其烃源岩主要是处于高熟阶段的石炭—二叠系煤系地层。
渤海湾盆地新生界发育古近系孔店组—沙四段,沙三段,沙一、二段,东下段中深湖相烃源岩[29-30]。由于地幔柱的“火炉”效应,渤海湾盆地为典型的热盆,烃源岩绝大多数处于成熟阶段,局部低熟,主要生油。
渤海湾盆地油气勘探大规模始于20世纪50年代;60-80年代是陆地区油田发现的高潮期,先后发现了胜利油田、大港油田、华北油田、辽河油田、中原油田;20世纪80年代以来,渤海海域接连发现一批大油田。渤海湾盆地目前已发现数百个油田及一批中小气田;原油储量累计上百亿吨,天然气储量累计约2000×108m3,主要是溶解气;石油主要形成于新生界,气层气主要形成于古生界;呈现出原油非常富、天然气相对少的格局。
3 “源热共控"中国中部“上油下气"双成烃模式
中国中部包括鄂尔多斯盆地和四川盆地等(图1)。这些盆地基底为克拉通古老基底。盆地经历多期成盆,各期盆地原型不同,经历的改造作用差异巨大,为残叠盆地,发育多套烃源岩(表4)。受区域热流场和埋藏史综合影响,烃源岩经受了不同的热作用,导致下部层系烃源岩以生气为主,上部层系烃源岩以生油为主,形成“下气上油”的成烃模式。
3.1 鄂尔多斯盆地
鄂尔多斯盆地基底为太古界—早元古界结晶岩系。中晚元古代、早古生代、晚古生代和中生代为主要成盆期,各期盆地原型差异巨大,并不限于现今的盆地范围,现存的盆地是各原型盆地的残余部分的叠合(图17、18)。从地质年代上划分,中、晚元古代盆地原型为晋、冀、陕裂陷槽;从区域位置上划分,裂陷槽位于华北克拉通西段,北东走向;且鄂尔多斯裂陷槽的演化与秦祁昆洋有关。早古生代海相克拉通、晚古生代海陆过渡相克拉通与渤海湾盆地同期的盆地原型为同一个华北克拉通的不同部位,只是西段鄂尔多斯盆地古生界除了边缘受到喜马拉雅旋回改造外,内部以持续、稳定、整体沉降深埋为主,很少发生断裂、褶皱变形;鄂尔多斯盆地北部与阴山隆起相邻,石炭—二叠纪因北部阴山持续隆起,山前形成向盆地推进的大型煤系三角洲。中生代为鄂尔多斯盆地重要原型盆地形成期;三叠纪因南部秦岭强烈向北挤压、北部内蒙地轴阻挡、东北部渤海湾盆地抬升,在华北克拉通西南缘形成与秦岭平行的大型轴向走向北西西向的坳陷,东达郑州以东。侏罗纪时期,因六盘山—贺兰山向东推挤、吕梁山隆升、北部阴山阻挡、南部秦岭造山等一系列构造事件,形成陆内坳陷。白垩纪原型坳陷限于盆地西缘、贺兰山东缘呈南北走向。新生代鄂尔多斯盆地周缘断陷,盆地西北部为河套断陷群,盆地东南部为汾渭地堑群,盆地主体部位萎缩消亡。现今的鄂尔多斯盆地为多个原型盆地残余的叠加。主要的改造事件有早、晚古生代之间长达2亿年的整体抬升剥蚀,三叠纪末期的切割剥蚀,燕山运动导致盆地东缘吕梁隆起形成,喜马拉雅运动的块断作用导致河套、汾渭地堑系形成并使鄂尔多斯盆地从区域中隔离出来呈现出高原地貌。
鄂尔多斯盆地中晚元古代 早古生代发育海相烃源岩,晚古生代为海陆过渡相煤系烃源岩[43-46],三叠纪为陆相中深湖相烃源岩[43-45]。奥陶纪和石炭—二叠纪两套烃源岩是占生界主力烃源岩,埋深大,受热作用强,生成天然气。上三叠统中深湖相泥岩烃源岩以生油为主。
中奥陶统(平凉组)烃源岩主要分布于鄂尔多斯盆地西缘及南缘的平凉—陇县—宝鸡一带,属深水斜坡相暗色泥岩沉积物;在西缘带宽度介于20~50km,在南缘带宽度介于10~15km,暗色泥岩平均厚度介于80~100m,最厚达200m,泥灰岩厚约60m,由北往南厚度逐渐增大,TOC一般介于0.5%~l.0%,最高可达2.17%,除西缘部分地区外,烃源岩热演化程度基本上属于高—过成熟阶段[44,47]。石炭—二叠系煤系烃源岩广泛发育,沉积环境早期为障壁海岸潮坪—潟湖泥炭与潮控三角洲泥炭成煤,晚期为曲流河泛滥平原—浅水三角洲平原成煤;晚古生代煤总厚度最厚达40m,暗色泥岩总厚度介于40~500m;生烃母质为腐殖型干酪根;煤TOC介于70%~85%,泥岩TOC介于2%~3%;气田分布于R。介于1.2%~2.4%的地区;生烃中心位于生气强度大于20×108m2/km2的地区,占现今总盆地面积的55.2%[44,46]。
上三叠统延长组深湖相烃源岩,分布于盆地南部,其中存在有机质富集层段,TOC介于0.22%~36.75%,有机质类型以腐泥型—混合型干酪根为主。有机质成熟度指标R。介于0.43%~l.15%[43-44],表明热作用控制延长组湖相烃源岩演化进入低熟—成熟阶段,烃源岩总体处于生油状态。
鄂尔多斯盆地l907年钻第一口井,迄今已发现数百个油气田,油田主要分布在上部地层,气田则分布于深层。油田储量数十亿吨,气田储量数万亿立方米。源热共控鄂尔多斯盆地“下气上油”的格局,下部天然气生成量巨大,上部石油生成量亦巨大。
3.2 四川盆地
四川盆地的基底是晚元古代结晶岩系,沉积盖层从震旦系到第四系都有发育(图19、20)。四川盆地也是不同期残余盆地的叠合体。震旦纪原型盆地是扬子克拉通上的裂陷槽群。古生代到中三叠世为残余克拉通。晚三叠世为前陆—克拉通复合盆地,其西侧龙门山、北侧南秦岭造山带向盆地内推覆,西、北缘形成前渊凹陷,向东南过渡为克拉通。侏罗纪—现今为陆相坳陷盆地。燕山期中、下扬子地台受濒太平洋构造域活动影响,强烈挤压隆升,发生克拉通内部的造山作用,四川盆地的“盆地”形态形成。新近纪以来,台湾岛向西推覆挤压、青藏高原向东推挤,秦岭造山带复合,上扬子四面受挤,盆地抬升消亡。四川盆地发育了震旦纪、志留纪、石炭—二叠纪、三叠纪和侏罗纪多套烃源岩[48-58]。
四川盆地震旦系、志留系为海相腐泥型烃源岩,石炭—二叠—三叠系为海陆过渡相煤系—海相烃源岩,地层埋藏深,热演化程度高,主要生气[49-58]。此外,在盆地西南区,受中二叠世峨眉山地幔柱的影响,中二叠统及其下伏海相烃源岩曾经历异常高的大地古热流(超过70mW/m2)及抬升剥蚀,且后期未再经历更深埋藏或更高热流,即该区上占生界及下古生界烃源岩在中二叠世达到了最高古地温或最高成熟度,R。介于2.1%~3.8%,处于过成熟阶段,在此期间大量生成天然气[52,53]。上三叠统须家河组一段、三段和五段煤系烃源岩分布于整个盆地前陆区域,泥质烃源岩厚度自东向西逐渐增厚,在坳陷中心厚度可达l400m;煤层普遍发育,厚度一般为2~10m,但在坳陷部位最厚,累计厚度可逾25m;泥岩有机碳含量多集中在0.5%~6.5%,绝大部分样品大于l.0%,平均值为2.43%;须家河组烃源岩大部分是在侏罗纪开始成熟生烃,R。介于0.6%~l.5%,以生气为主[49,58]。四川盆地侏罗系烃源岩为湖相泥岩,热演化程度适中,烃源岩处于油窗[48]。因此源热共控四川盆地下部前侏罗系生气,上部侏罗系生油,呈“下气上油”的成烃格局(图19、20)。
四川盆地油气勘探已有数千年,是我国古代唯一大规模开发天然气的盆地。近代油气勘探始于20世纪30年代,大规模油气发现于20世纪50年代以来,迄今已发现数百个气田,气田储量达数万亿立方米。油田主要分布在侏罗系,油田储量不足1×108t,但勘探潜力很大,可与鄂尔多斯盆地延长组媲美[48]。
4 “源热共控"中国西部“三明治式"多层成烃模式
中国西部造山带与盆地呈近东西向或北西西向分布,自北而南为北疆盆地群(包括准噶尔盆地、吐哈盆地、三塘湖盆地等)、天山山间盆地群(伊犁盆地、焉耆盆地等)、塔里木盆地、昆仑山—阿尔金山间盆地、柴达木盆地和羌塘盆地等(图1)。这些盆地基底为克拉通基底或褶皱区。盆地经历多期成盆,发育多套烃源岩。受区域热流场和埋藏史综合效应的作用,烃源岩经受了不同的热作用,生烃作用呈“三明治式”多层结构。但不同区域盆地演化历史不同,形成各具特色的成烃组合(表5)。
4.1 准噶尔盆地四层式成烃组合
准噶尔盆地是在哈萨克斯坦板块基础上发育起来的沉积盆地(图21、22),基底是前石炭系。盆地在石炭纪一第四纪期间多期成盆,也多期被改造。石炭纪“盆地”原型推测为夹持于阿尔泰古生代造山带与北天山造山带之间的残留洋盆。二叠纪为多个裂陷槽构成的复合盆地,西部为玛湖裂陷槽、东南为博格达裂陷槽,二叠纪末周缘造山带复活,前渊盆地发育。中生代为坳陷盆地。新生代北天山强烈活动,形成昌吉石河子山前坳陷。因此,准噶尔盆地是经历复杂演化历史的复合—叠合盆地。
准噶尔盆地内多期烃源岩发育,主要有石炭系残余洋盆海相烃源岩、二叠系湖相烃源岩、侏罗系煤系烃源岩和古近系湖相烃源岩[63-69]。石炭系烃源岩主要位于五彩湾凹陷,受热作用强,热演化程度高,主要生成天然气,是克拉美丽大气田的唯一气源[68-69]。二叠系烃源岩分布于盆地中央坳陷和东部隆起,从西北缘玛湖坳陷、陆南凹陷到准东梧桐窝子坳陷都有分布,其残余有机碳含量平均为1.26%,氯仿沥青“A”含量平均为0.1493%,总烃含量平均为0.0820%,S1+S2平均为0.73mg/g,有机质类型多为腐泥型混合型干酪根,R。值介于0.85%~l.16%,处于成熟 高成熟阶段;是一套很好的烃源岩,以生油为主[64,66]。侏罗纪早中期煤系—湖沼相烃源岩在盆地内广覆式发育,烃源岩有机质丰度变化较大,有机质类型以偏腐泥混合型—偏腐殖混合型干酪根为主,但仅在盆地南缘昌吉—石河子坳陷埋藏深、受热强,以生气、轻质油为主[64,66]。古近纪湖相烃源岩仅分布于盆地西南缘,只在受热强的盆地西南部达到生油条件[63]。
准噶尔盆地在新中国成立前仅发现了独山子油田。至今已发现数十个油气田,成烃类型在纵向上呈4层结构。石炭系主要生气、二叠系主要生油、侏罗系主要生气、古近系主要生油。
4.2 塔里木盆地四层式成烃组合
塔里木板块结晶基底形成于8亿年前的塔里木运动。沉积盖层经历震旦纪—泥盆纪(早震旦世早奥陶世区域伸展、中晚奥陶世—泥盆纪区域挤压)、石炭—二叠纪(石炭纪区域坳陷、二叠纪区域伸展裂陷)、中新生代(三叠纪—古近纪区域前渊、新近纪—第四纪陆内挤压坳陷)3大构造旋回,形成典型的多旋回叠合盆地,每一构造旋回往往存在多个不同性质的坳陷在横向上复合,旋回内部及旋回之间发生不同程度的改造作用。因此盆地沉积体是多个残余原型盆地叠加后的产物(图23、24)。
下、中寒武统分布于台盆区的满加尔凹陷、阿瓦提凹陷等。其中下寒武统玉尔吐斯组盆地相一溻湖相泥页岩厚度小于200m,台内凹陷及蒸发溻湖相烃源岩TOC为0.50%~21.96%,盆地及陆棚相烃源岩TOC介于0.5%~5.0%[74-77]。中下奥陶统黑土凹组分布范围较下 中寒武统深水陆棚 盆地相烃源岩的分布范围有所缩小,页岩属陆棚盆地相,厚度小于200m,TOC介于0.0l%~7.62%;中上奥陶统萨尔干组深水陆棚相页岩在盆地西部阿瓦提凹陷及塘古孜巴斯凹陷发育,厚度小于50m;烃源岩在阿瓦提凹陷埋深具有西深东浅的特征,西部最大埋深可超过10000m,东部满西2井附近埋深在6500m左右;在塘古孜巴斯凹陷,烃源岩埋深在5000m左右;盆地中部塔中至塔北之间阿满过渡带的台地内凹陷烃源岩,厚度小于150m;盆地东部塔东盆地相区(却尔却克组)烃源岩,为一套纯暗色泥岩,厚度小于150m;中上奥陶统萨尔干组盆地 陆棚相及台内凹陷相页岩厚度小于l50m,TOC介于0.01%~l2.82%[74-77]。
塔里木盆地库车坳陷发育3套湖沼相煤系烃源岩,分别为晚三叠世塔里奇克组、早侏罗世阳霞组、中侏罗世克孜勒努尔组,3个泛沼期内经历了浅湖—淤浅沼泽化浅湖—进一步淤浅为湖成沼泽的频繁演替旋回,期间经历了3次短暂海侵[71-72,86]。库车坳陷侏罗系煤层最厚可达50m,泥岩厚度介于500~1000m,三叠系煤层厚达几十米,烃源岩总厚度可达800m;生烃母质为腐殖型干酪根;煤层TOC介于55%~70%,S1+S2介于20~70mg/g,最高可达100mg/g,碳质泥岩TOC超过8%,S1+S2为35mg/g以上,泥岩TOC为1%~4%,S1+S2为l~6mg/g;库车坳陷烃源岩主要生气阶段R。介于0.83%~2.00%,生气高峰阶段R。介于0.8%~l.6%;库车坳陷主体凹陷生气强度超过20×l08m3/km2,凹陷沉降中心生气强度介于60×108~80×108m3/km2[71-72,86]。
塔里木盆地台盆区(满加尔凹陷、阿瓦提凹陷等)寒武系埋藏深,热演化程度高,以生成天然气和凝析油为主。奥陶系海相烃源岩,埋藏虽深,但盆地地温梯度低,烃源岩演化程度不甚高,以生成石油和凝析油为主。中生代三叠系—中下侏罗统烃源岩系煤系地层,深埋于山前前渊坳陷,受热作用强,主要生成天然气。新生代湖相烃源岩主要位于盆地西南部,埋藏作用以及较低的地温梯度使烃源岩演化程度不高,处于生油窗内。
综上所述,塔里木盆地油气田分布在纵向上呈“底气(寒武系)下油(奥陶系)中气(三叠—侏罗系)上油(新生界)”的成烃格局。盆地寒武系—奥陶系主要生油气坳陷是满加尔坳陷,因烃源岩所经受热作用不同,前者生气后者生油。中生代陆相叠合盆地主力烃源岩为三叠系—中下侏罗统煤系地层,位于库车等山前前渊,虽地温梯度低,但因埋藏厚度巨大,烃源岩受热作用强,热演化程度高,主要生成天然气。新生代盆地主要位于昆仑山前,以生油为主。
4.3 柴达木盆地三层式成烃组合
柴达木地块夹持于阿尔金山、祁连山、昆仑山造山带之间(图25),其基底是前震旦纪结晶岩系和古生代褶皱岩系[81-82,87]。中新生代期间,该地块受到昆仑造山带以南的多期板块碰撞事件的影响,发生多期盆地形成与改造事件。三叠纪时期,羌塘地体沿龙木错—玉树缝合带与欧亚大陆拼贴,中昆仑弧形成了广泛的碰撞造山带,除在柴达木盆地东部的香日德农场等地外,三叠系沉积普遍缺失。因此柴达木盆地主要形成于印支运动以后,其盆地演化大致经历了侏罗纪—白垩纪断坳、古近纪—新近纪断坳和第四纪坳陷等3个演化阶段。侏罗纪—白垩纪断坳主要分布于盆地北部,盆地在区域上属于坳陷,局部为断陷;古近纪—新近纪断坳主体分布于盆地西部;第四纪坳陷主体位于盆地东部。断(坳)陷沉积中心有自北(侏罗纪)、向西(第三纪)、再向东南(第四纪)迁移的特征,反映了周缘阿尔金造山带、昆仑造山带、祁连造山带的综合作用效应(图26)。
柴达木盆地主要烃源岩为中下侏罗统烃源岩、古近系湖相烃源岩和第四系湖沼相烃源岩[78-85]。其中中下侏罗统烃源岩以暗色泥岩为主,分布面积约l×104km2;有机质类型以腐殖型和含腐泥腐殖型干酪根为主,源岩有机碳含量一般介于1.65%~8.26%,平均为3.00%;氯仿沥青“A”含量一般介于1000~2000mg/L,总烃含量平均达1l58mg/L;热演化程度方面,R。一般在2.0%左右,处于高成熟阶段[84]。古近系湖相烃源岩分布面积约l×104km2,有机质类型以含腐殖腐泥型和含腐泥腐殖型干酪根为主,烃源岩有机碳含量一般介于0.23%~l.54%,平均为0.88%,氯仿沥青“A”含量一般介于400~1200mg/L;R。介于0.5%~1.0%,表明烃源岩已处于成熟阶段[81-83]。第网系湖沼相烃源岩分布面积约2×104km2;有机质类型以腐殖型和腐泥—腐殖型干酪根为主,烃源岩有机碳含量一般介于0.15%~0.46%,平均为0.30%,氯仿沥青“A”含量一般为100~200mg/L;R。一般介于0.22%~0.47%,处于未成熟阶段[78-80]。
柴达木盆地油气分布呈“三明治式”多层结构。下层早中侏罗世煤系—湖沼型烃源岩分布在盆地北缘,以生气为主;中层为渐新统、中新统、上新统湖相烃源岩,以生油为主;上层第四系富含有机质的湖沼烃源岩主要生气。
5 结束语
油气形成是复杂的,油气田分布是有规律的,油气田分布规律是受主要因素控制的。油气田的形成包括生成和运聚两个过程,首要条件在于生成,油气田主要分布在成烃岩系的内部或附近。在断裂不发育区域,油气聚集在成烃岩系内部或其上下,呈现源内成藏和近距离成藏的特点;在断裂发育区域,油气以成烃中心为核心,辐射状分布,长距离、近距离、源内成藏都有发生。属于源内或近距离成藏的典型事例有:中部油气区鄂尔多斯盆地下生气(古生界)上生油(上三叠统),油气田分布也呈下聚气(古生界)上聚油(上三叠统侏罗系)格局;四川盆地生聚特征与鄂尔多斯盆地类似;东部油气区的松辽盆地,天然气生成于早白垩世断陷,主要也聚集于下白垩统当中,石油主要生成于晚白垩世坳陷层序,也主要聚集于上白垩统;西部油气区柴达木盆地的第四系等。长距离、近距离、源内成藏都有发生的区域如:我国东南海域油气区油气主要生成于古近系、聚集于新近系和古近系,个别聚集在前第三系;渤海湾盆地石油主要生成于古近系断陷,石油主要聚集的层系虽然从太古界一新近系,但空间上都在古近系断陷的附近;西部油气区准噶尔盆地成烃层系呈多层式,油气运聚也呈多层式,在平面上受生烃灶的控制。因此,搞清了成烃层系的分布规律,基本上也就掌握了油气田的分布规律。
前人从盆地的构造、沉积、烃源岩倾油倾气性等单因素对成烃问题做了大量探索,在勘探中起到了重要的促进作用,但结果往往还不能令人完全满意。如构造类型相同的盆地油气类型差距是巨大的,如渤海湾盆地与南华北盆地都是古近纪—新近纪伸展盆地,但前者已找到逾百亿吨的石油,而后者甚至一个小油田也都还没有找到。沉积特征相似的盆地其油气差距更为显著,新疆伊犁盆地和吐哈盆地都是侏罗系煤系地层为主的盆地,前者尚未发现一个油气藏,而后者已发现数亿吨油气储量。烃源岩倾油气性也很难解释烃源岩生油气性,如珠江口盆地渐新统恩平组煤系烃源岩,在珠一坳陷主要生少量石油,在珠二坳陷主要生成天然气,而在珠三坳陷既生油也生气。
笔者认为对于油气成藏,构造、沉积等是间接的控制因素,烃源岩和热才是最直接的控制因素,二者耦合决定能否形成生烃灶,成为什么类型的生烃灶(油、气、油气)以及多大规模的生烃灶。对于叠合盆地来说,多个原型盆地发育多套烃源岩,不同烃源岩受到不同的热作用,形成了不同的油气分布模式。这些模式的认知对于进一步的油气勘探又具有重要的指导作用。
我国东南海域油气区存在近岸石油聚集带、远岸天然气聚集带两大领域,各绵延数千千米。自20世纪70年代以来,近海近岸带进行了高强度勘探,发现了大量石油,建成渤海,珠江口东、西部,北部湾3个石油聚集区;远岸带在西湖、白云、崖城、莺歌海建成4个气区。但近岸带勘探程度高,远岸带勘探程度低,远岸带是近期天然气储量可能快速增长的领域。
我国陆上东部和中部油气区的松辽盆地、渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地均呈“上盆油、下盆气”的油气分布总体格局,浅层石油勘探程度高,深层天然气勘探程度低。天然气勘探是其未来的主体领域,特别是四川、鄂尔多斯盆地属于古老克拉通上的沉积盆地,深层发育多套烃源岩,勘探领域非常广阔。
我国西部油气区的准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地等多层成烃。近期勘探展现了纵向“没底”、横向“没边”的勘探领域。石炭系残余洋盆形成的克拉美丽气田显示盆地“基底”也有巨大勘探潜力;塔里木盆地在深达8000m的地下发现石油,极大地拓展了常规找油领域。准噶尔盆地西北缘“再向西”连续发现3个大油田,又一次拓广了找油的宽度,展现了玛湖二叠系富生油凹陷巨大的生烃潜力,应验了富烃凹陷找油无极限的认识。盆地东部梧桐窝子超大型致密油藏的发现,展现了一个巨大的非常规油气勘探场面,揭开了全新的勘探领域。
在上述四大油气区当中,除了前已述及的盆地,尚有一批勘探新区。我国海域远岸带的深水区油气勘探潜力可观。东部油气区的东北裂谷区松辽盆地外围盆地、南华北盆地元古界—古生界、秦岭山间盆地、东南隆起区中新生代断陷都有找油气潜力。中部油气区的渭河盆地、楚雄盆地深层有找气潜力。西部油气区的河西走廊、阿尔泰山山间盆地、天山山间盆地、昆仑—祁连—秦岭山间盆地、羌塘盆地等也有找油气潜力。这砦盆地只要源热耦合适当,一定能找到相当规模的油气聚集。
总之,我国油气的成烃组合具有从东南海域油气区的单层成烃、东中部油气区的双层成烃到西部油气区的多层成烃模式,呈有序增加的特点。我国成油的重大领域包括:东南海域的近岸带,东部油气区的上部层系,中部油气区的上部层系,西部油气区的奥陶系、二叠系和古近系;成气的重大领域包括:东南海域的远岸带,东部油气区的中深层,中部油气区的中深层,西部油气区的寒武系、石炭系、侏罗系和第四系等多个层系。整体呈现为油田下面找气田、气田底下找油田、油田外而找气田、气田外面找油田的格局。结论认为,我国油气勘探领域依然广阔。
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本文作者:张功成 金莉 兰蕾 赵钊
作者单位:中海油研究总院
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