王庭斌，董 立，張亞雄

(中國石化 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

依據(jù)1997年制定的《石油天然氣儲量規(guī)范》，天然氣儲量大于300×108m3為大氣田。近十幾年來，我國天然氣勘探取得很大進展。至2011年底，已發(fā)現(xiàn)48個大氣田，其中蘇里格、靖邊、普光、大牛地等氣田探明的天然氣地質(zhì)儲量大于3 000×108m3，蘇里格氣田高達12 725×108m3。為了進一步認識氣田的經(jīng)濟價值，2004年以可采儲量為基礎(chǔ)制定了新的《石油天然氣儲量規(guī)范》，將可采儲量大于250×108m3定為大氣田，可采儲量大于2 500×108m3定為特大氣田。

為了既對應(yīng)于1997年制定的《石油天然氣儲量規(guī)范》，也與2004年新《石油天然氣儲量規(guī)范》基本接軌，本文將探明儲量(300～3 000)×108m3者定為大型氣田，將探明儲量大于3 000×108m3者定為特大型氣田。

迄今為止，在四川、鄂爾多斯、珠江口、鶯歌海、松遼、柴達木等多個盆地(坳陷)不僅發(fā)現(xiàn)了煤成大氣田，也發(fā)現(xiàn)了以含煤巖系為主、與海相或湖相地層共源的大氣田(表1)，其成藏條件與煤成氣田具有共性而難以區(qū)分，形成條件也受制于含煤盆地的發(fā)展演化，受控于富煤成氣凹陷，與煤成氣的形成機理密切相關(guān)。因此，本文將其統(tǒng)稱為與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田，論述其分布特征。

1 與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田是中國天然氣儲產(chǎn)量的主體

至2011年底，中國發(fā)現(xiàn)并探明了48個大氣田，雖然僅為我國氣田總數(shù)的1.2%，但擁有全國天然氣儲量的87.93%(表1)，說明了發(fā)現(xiàn)更多的大型、特大型氣田是中國天然氣發(fā)展的主體。

48個大氣田中，僅有5個是特大型氣田，卻擁有全國天然氣儲量的38.1%。5個特大型氣田中，有4個是與煤成氣相關(guān)，其儲量為全國天然氣儲量的33.43%；43個大氣田中，有40個與煤成氣相關(guān)，其儲量為全國天然氣儲量的48.0%。

中國現(xiàn)有400個氣田，有超過45%的氣田主要為煤成氣或以煤成氣為主，即全國有超過45%的氣田和超過80%的大氣田其主要氣源為含煤巖系，或以含煤巖系為主與湖相、海相地層共源，說明了含煤巖系是中國最重要的氣源巖，與煤成氣相關(guān)的的大型、特大型氣田是中國天然氣儲量的主體。

戴金星(2010年)統(tǒng)計了1998年以來全國天然氣儲、產(chǎn)量增長情況，也進一步說明了煤成大氣田的發(fā)現(xiàn)對全國天然氣儲、產(chǎn)量增長的主宰作用。

2010年，全國產(chǎn)出的天然氣有三分之二以上是煤成氣，煤成氣年增長率明顯高于天然氣年增長率(圖1)[1]。僅克拉2煤成氣田2009年產(chǎn)氣量就占全國總產(chǎn)氣量的13.08%，蘇里格、靖邊和榆林等氣田2009年產(chǎn)氣量分別占全國總產(chǎn)氣量的9.19%，6.42%和5.79%。

以上統(tǒng)計資料充分地說明了煤成大氣田對中國天然氣工業(yè)發(fā)展的重要作用。因此，重點研究與煤成氣相關(guān)大型、特大型氣田的分布特征，對我國天然氣勘探發(fā)展有啟示意義。

表1 中國大型、特大型氣田(儲量>300×108 m3)概況Table 1 Large and giant gas fields in China(with gas reserves larger than 300×108 m3)

注：儲量資料來自《國土資源部2011年油氣礦產(chǎn)儲量報告》，具體儲量數(shù)字為約數(shù)。

* 方括號內(nèi)為[大氣田個數(shù)，總儲量/(108m3),占全國氣層氣儲量比例]。

圖1 1999—2009年中國煤成氣儲量與天然氣儲量增長趨勢及比例[1]Fig.1 Comparison of reserve growth of coal-related gas and natural gas in China from 1999 to 2009

2 與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田的分布特征

2.1 分布在為數(shù)不多的大、中型含煤盆地

我國是世界上含煤巖系最發(fā)達的國家之一，有400余個含煤盆地，發(fā)育有四大聚煤期、十個聚煤階段，含煤巖系時代和地域分布很廣?？碧匠晒砻?，與煤成氣相關(guān)的氣田僅分布在14個大、中型含煤盆地，大型氣田只發(fā)現(xiàn)在鄂爾多斯、四川、塔里木、準噶爾、柴達木、松遼、鶯瓊、珠江口、東海9個含煤盆地，發(fā)現(xiàn)特大型氣田的盆地更少。9個主要含煤盆地擁有與煤成氣相關(guān)氣田總儲量的90%以上(表2)，說明了只有為數(shù)不多的含煤盆地才具有轉(zhuǎn)化成為含煤-含氣(油)盆地的地質(zhì)條件[2-3]，只有少數(shù)大、中型含煤盆地才具有形成與煤成氣相關(guān)大型、特大型氣田的地質(zhì)條件。

2.2 有7套含煤巖系，形成5個含煤成氣區(qū)

2.2.1 7套含煤巖系

上石炭統(tǒng)-下二疊統(tǒng)(C2-P1)含煤巖系為源巖的氣田在全國煤成氣儲量中比例最高，占43.42%；其他依次為上二疊統(tǒng)(P3，14.82%)、中-下侏羅統(tǒng)(J1-2，12.88%)、上三疊統(tǒng)(T3，12.19%)、古近系-新近系(E-N，6.86%)、上侏羅統(tǒng)-下白堊統(tǒng)(J3-K1，5.25%)和新近系-第四系(N-Q，4.58%)(表3)。

7套含煤巖系氣源主要分布在不同的含煤成氣區(qū)。C2-P1含煤巖系主要分布在華北區(qū)及部分西北區(qū)，J1-2含煤巖系是西北區(qū)最重要的氣源巖，P3和T3含煤巖系是南方區(qū)重要的氣源巖，J3-K1含煤巖系氣源巖主要分布在東北區(qū)，E-N含煤巖系氣源巖是海域區(qū)最主要的氣源巖，N-Q含煤巖系主要分布在柴達木盆地三湖區(qū)。

多數(shù)含煤巖系與湖相、海相烴源巖共源或夾有湖相、海相烴源巖。地化資料表明，P3，E-N和N-Q含煤巖系都部分與湖相或海相烴源巖共源；C2-P1，J1-2和T3含煤巖系可能含有少量湖相或海相烴源成分。

表2 中國主要含煤盆地與煤成氣相關(guān)氣田探明儲量Table 2 Coal-bearing basins and proven gas reserves of coal-related gas fields in China

注：數(shù)據(jù)源自《國土資源部2011年度石油天然氣儲量報告》，儲量為約數(shù)。

表3 中國五大含煤成氣區(qū)與七套含煤巖系氣源相關(guān)儲量及特大型、大型氣田儲量比例Table 3 Gas reserves related to five major coal-related gas areas and seven sets of coal-bearingsequences and the percentage of large and giant gas fields in China

注：數(shù)據(jù)源自《國土資源部2011年全國各油氣田油氣礦產(chǎn)探明儲量表》，儲量為約數(shù)。

2.2.2 5個含煤成氣區(qū)

1) 西北含煤成氣區(qū)

該區(qū)包括塔里木、準噶爾、吐哈、柴達木盆地以及造山帶內(nèi)的一批中、小型含煤盆地(三塘湖、焉耆和伊犁盆地等)。特點是：

① 含煤盆地類型多，以類前陸型含煤盆地前景最好；

② C2-P1，J1-2和N-Q三套含煤巖系氣源中，以J1-2源巖分布最廣，煤成氣資源最豐富，形成了區(qū)內(nèi)以克拉2氣田為代表的煤成氣聚集帶；

③ 受制于相鄰造山帶的重新活動，在晚期(喜馬拉雅期)強烈沉降和快速堆積，氣田具有中、低地溫場及晚期、超晚期成藏特點。

2) 華北含煤成氣區(qū)

該區(qū)以鄂爾多斯盆地為主，包括渤海灣盆地及河淮盆地(南華北盆地)。特點是：

① 煤成氣源單一，C2-P1含煤巖系是區(qū)內(nèi)煤成氣最主要的氣源巖。

② 由于C2-P1含煤巖系沉積后期發(fā)展演化歷史的差異，形成了原生型(鄂爾多斯盆地)與二次生烴型(渤海灣盆地及河淮盆地)兩種不同成藏歷程的煤成氣藏。

③ 鄂爾多斯盆地煤成氣前景最好，發(fā)現(xiàn)了多個特大型、大型煤成氣田，儲量約為全國煤成氣總儲量的40.52%，但以巖性圈閉及地層-巖性圈閉氣田為主，以致密儲層為主，儲量大但豐度低。“二次生氣型”僅分布于渤海灣盆地，分布在C2-P1含煤巖系早期演化程度低的喜馬拉雅期強烈沉降(坳陷)區(qū)。

3) 南方含煤成氣區(qū)

該區(qū)以四川盆地為主，包括秦嶺以南、龍門山以東的廣大地區(qū)，是中國第二大含煤成氣區(qū)，也是我國第二大天然氣區(qū)，氣田數(shù)量最多。特點是：

① P3和T3含煤巖系是四川盆地重要的氣源，構(gòu)成的含氣系統(tǒng)約占盆地天然氣總儲量的80%。

② T3含煤巖系為主要氣源的陸相含氣系統(tǒng)主要分布在川西區(qū)和川中區(qū)；P3含煤巖系與海相地層共源的含氣系統(tǒng)廣泛分布于全盆，但以大川中區(qū)及川東北區(qū)為主。

③ 四川盆地雖發(fā)現(xiàn)了一批與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田，但是由于復(fù)雜的構(gòu)造地質(zhì)條件，有近百個以小型和特小型為主的氣田廣布于盆地不同構(gòu)造單元。

④ 氣藏普遍具有早聚、晚藏特點，即氣藏形成歷程較長，最終定型于燕山晚期—喜馬拉雅早期的四川運動。

4) 東北含煤成氣區(qū)

該區(qū)以松遼盆地深部為主，包括二連盆地群及海拉爾盆地等。特點是：

① 以K1含煤巖系為主要氣源(在二連及海拉爾盆地發(fā)育有J3含煤巖系氣源)，主要發(fā)育于盆地深部的眾多小型斷陷；

② 在松遼盆地深部，主要儲集層為含煤巖系內(nèi)的火山巖系及致密砂巖，形成深部含煤成氣系統(tǒng)；

③ 近期勘探成果表明，具有斷-坳雙層結(jié)構(gòu)的深部含煤斷陷都具有從含煤盆地轉(zhuǎn)化成為含氣(油)盆地的地質(zhì)條件，可以形成煤成氣田。

5) 海域含煤成氣區(qū)

該區(qū)即戴金星的“亞洲東緣煤成氣聚集域的中段”[4]，包括東海陸架盆地、臺西盆地及南海北部的珠江口盆地、鶯瓊盆地和南海諸盆地。特點是：

① 廣泛發(fā)育新生代含煤巖系，E含煤巖系為主要氣源巖；

② 含煤巖系的沉積環(huán)境以濱海、海灣湖沼及近海湖沼環(huán)境為主，有機質(zhì)豐富；

③ 受喜馬拉雅期西太平洋構(gòu)造域及新特提斯構(gòu)造域綜合構(gòu)造動力機制的影響，普遍具有“三快一熱”(快速沉降、沉積、埋藏與高地溫場)的構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境，有利于晚期、超晚期快速成藏，形成與煤成氣相關(guān)的大型氣田，在東海陸架盆地西湖凹陷和瓊東南等盆地都含有比較豐富的煤成凝析油或煤成輕質(zhì)原油。

2.3 不同類型含煤-含氣(油)盆地主要聚集區(qū)及聚集特點不同

在中國7類主要含煤盆地中，有5類主要含煤盆地(克拉通內(nèi)坳陷型、類前陸型、陸內(nèi)坳陷型、陸緣斷陷型、陸內(nèi)裂(斷)陷型)都發(fā)現(xiàn)了與煤成氣相關(guān)的大型氣田，但各具有不同的特點(表4)。

克拉通內(nèi)坳陷型含煤盆地發(fā)現(xiàn)大型煤成氣田數(shù)量和探明的儲量最多(約為大型氣田儲量的56%)，目前所發(fā)現(xiàn)特大型氣田均屬此類盆地；其次為類前陸型及陸內(nèi)坳陷型含煤盆地，探明儲量在與煤成氣相關(guān)的大型氣田總儲量中的比例分別為15%和14%；陸緣斷陷型及陸內(nèi)斷陷型含煤盆地所占的比例相對較小。

2.3.1 克拉通內(nèi)坳陷型含煤盆地

該類盆地主要發(fā)育在晚古生代，大型、特大型氣田僅分布于鄂爾多斯盆地和四川盆地。鄂爾多斯盆地是目前煤成氣儲量最大的盆地，石炭紀-二疊紀含煤巖系是最主要氣源，氣田數(shù)雖不多，但儲量普遍較大，以大型巖性圈閉為主，成藏期早，但儲量豐度較低。四川盆地氣田數(shù)最多，由晚二疊世含煤巖系與二疊紀、志留紀海相層系共源，氣田以構(gòu)造、構(gòu)造-巖性圈閉為主，具有早聚、晚藏特點。

雖然兩個盆地氣田特征有差異，但都具有演化早、演化程度較高的特點，已進入高-過成熟熱演化階段，所產(chǎn)天然氣均屬干氣，丙烷以上重烴含量甚微，儲集條件總體偏差，以致密-超致密儲層為主。

2.3.2 類前陸型含煤盆地

該類盆地發(fā)育于中、西部的中、新生代，面積相對較小，但資源豐度大，成藏條件受相鄰造山帶重新活動強度的制約，具有晚期、超晚期成藏的特點。在庫車坳陷，大型氣田全部位于坳陷北側(cè)由逆沖斷層形成的推覆背斜，主成藏期為5 Ma，甚至更晚，形成了克拉2等大型煤成氣聚集帶。

2.3.3 陸內(nèi)坳陷型含煤盆地

該類盆地發(fā)育于四川盆地川中區(qū)和柴達木盆地三湖區(qū)，因烴源及主成藏期時代差距很大，成藏地質(zhì)特征不同。

2.3.4 海域新生代陸緣斷陷型含煤盆地

該類盆地儲量豐度總體較高，以構(gòu)造類圈閉氣田居多，普遍具有“高地溫場、快速沉降和快速生烴、成藏”的特點。

2.3.5 陸內(nèi)裂(斷)陷型含煤盆地

該類盆地發(fā)育于東部，含煤盆地小而眾多，在松遼盆地形成深部煤成氣系統(tǒng)，氣田主要由火山機構(gòu)及致密儲層構(gòu)成，非均質(zhì)性強，一些氣田含無機成因二氧化碳氣，在盆地北部還混有少量油型氣及無機成因甲烷氣。

表4 中國主要盆地類型及與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田儲量特征Table 4 Major basin types in China and gas reserves of large and giant coal-relatedgas fields

注：1)表中數(shù)據(jù)為累計儲量/(108m3)[氣田個數(shù),平均儲量豐度/(108m3·km-2)]。

2)小計中數(shù)據(jù)為探明儲量/(108m3)(大型及特大型氣田個數(shù)，占全國氣層氣儲量百分比)。

3)川東的臥龍河和大池干井氣田未統(tǒng)計在內(nèi)。

2.4 兩種類型富煤成氣凹陷的氣藏特征不同

富煤成烴凹陷是盆地煤成氣資源的主體，據(jù)生、儲、運、聚特征，分為廣覆式及深凹式。廣覆式富煤成氣凹陷主要分布在克拉通內(nèi)坳陷型及陸內(nèi)坳陷型含煤盆地，深凹式富煤成氣凹陷主要分布在類前陸型、陸內(nèi)裂(斷)陷型及陸緣斷陷型含煤盆地。

鄂爾多斯盆地石炭紀-二疊紀、四川盆地川中區(qū)晚三疊世和晚二疊世含煤巖系是比較典型的廣覆式富煤成氣凹陷[5-6]。這類盆地氣源巖生氣強度雖不高，為(20～50)×108m3/km2,構(gòu)造不發(fā)育，但生、儲層分布廣，并大面積接觸，有利于在較大范圍內(nèi)形成與含煤巖系相關(guān)的大型和特大型氣田，氣田儲量和面積相對較大，但儲量豐度相對偏低(圖2)。

圖2 鄂爾多斯盆地大型、特大型氣田與石炭-二疊系富煤成氣凹陷分布[6]Fig.2 Correlation of distribution of large and giant gas fields to the distribution of Carboniferous-Permian coal-bearing depressions in Ordos Basin[6]

塔里木盆地庫車坳陷早-中侏羅世、四川盆地川西坳陷晚三疊世、東海陸架盆地西湖凹陷以及柴達木盆地三湖區(qū)是比較典型的深凹式富煤成氣凹陷。庫車坳陷生氣強度高達120×108m3/km2,氣田儲量豐度總體較大(圖3)[7-8]；柴達木盆地三湖區(qū)由第四紀七個泉組及新近紀獅子溝組濱湖沼澤相炭質(zhì)泥巖和湖相暗色泥質(zhì)巖為氣源，在坳陷中心氣源巖厚度大于2 000 m，澀北一號、澀北二號和臺南大氣田都具有儲量豐度較高的特點。

2.5 氣田主要分布在富煤成氣凹陷及其周緣適時的古隆起及斜坡

在四川盆地，位于晚二疊世龍?zhí)睹合蹈幻撼蓺獍枷輧?nèi)的瀘州-開江古隆起，是上二疊統(tǒng)龍?zhí)睹合蹬c海相地層共源眾多氣田的主要分布區(qū)。川西坳陷是晚三疊世富煤成氣凹陷的主體，所形成的氣田多儲聚在3個古隆起(古構(gòu)造帶)及斜坡區(qū)(圖4)。中壩煤成氣田受制于印支期形成的古背斜，而不受控于喜馬拉雅期改造后的背斜[9]。鄂爾多斯盆地的大型、特大型煤成氣田都分布在中央隆起東側(cè)，東海陸架盆地西湖凹陷的煤成氣田主要聚集在長期發(fā)育的西部斜坡區(qū)及中央隆起構(gòu)造帶[10]，瓊東南盆地崖13-1大氣田為早期形成的披覆背斜[11]，庫車坳陷煤成氣主要聚集在近造山帶一側(cè)長期發(fā)育的斜坡沖斷帶[6]，這些都表明了富煤成氣凹陷及其周緣適時的古隆起、斜坡區(qū)及古構(gòu)造是氣田的主要分布區(qū)。這一特點在成藏期較早的克拉通內(nèi)坳陷型含煤盆地尤為突出。

2.6 有兩類儲-蓋組合，致密儲層比例較大

中國大型、特大型煤成氣田儲集層巖石類型以陸源碎屑巖為主，也有碳酸鹽巖儲層(四川盆地)，還有火山巖儲層(松遼盆地、準噶爾盆地)。據(jù)儲層與含煤巖系的關(guān)系可劃分為含煤巖系內(nèi)與含煤巖系外兩類儲-蓋組合。

圖3 塔里木盆地庫車類前陸盆地富煤成氣凹陷生氣強度示意圖[8]Fig.3 Gas generation intensity of coal-bearing depreesions in Kuqa para-foreland basin,Tarim Basin[8]

圖4 四川盆地西部上三疊統(tǒng)-侏羅系煤成氣富集帶與古隆起帶間關(guān)系示意圖Fig.4 Relationship between coal-related gas erichment belts and paleo-uplifts in the Upper Triassic-Jurrassic of western Sichuan Basin

2.6.1 含煤巖系內(nèi)儲-蓋組合

含煤巖系內(nèi)儲-蓋組合主要分布在鄂爾多斯盆地石炭紀-二疊紀、四川盆地晚三疊世、松遼盆地早白堊世和準噶爾盆地石炭紀含煤巖系，以及一些盆地深部的含煤巖系，是這些盆地大型、特大型氣田重要的儲-蓋組合型式。主要儲集層是夾在泥質(zhì)巖中的砂巖及火山巖，生、儲、蓋層具“三明治式”結(jié)構(gòu)，以致密儲層為主，相對高孔、滲儲層呈透體狀、星點狀散布于致密儲層之中(圖5)。

因為具有多儲-蓋組合和生、儲層大面積直接接觸、充注特點，彌補了儲層孔、滲條件的不足，為在鄂爾多斯和四川盆地含煤巖系中形成大型、特大型煤成氣田提供了有利的地質(zhì)條件。但是，含煤巖系內(nèi)儲-蓋組合非均質(zhì)性較強，氣、水分異作用較弱，氣-水關(guān)系比較復(fù)雜[13-14]。川中區(qū)廣安氣田主力氣層——須家河組六段，砂體表面上呈大面積展布，實為多期河道砂疊置，形成了6個儲集層與非儲集層，分別為氣層、氣-水同層和含氣水層(圖6)[15]；廣安氣田須家河組四段氣藏有28個相對獨立的儲集單元，它們相互獨立，有各自的壓力系統(tǒng)[13]。

2.6.2 含煤巖系外儲-蓋組合

含煤巖系外儲-蓋組合指主要儲集層位于含煤巖系外，儲層巖性有碎屑巖、也有碳酸鹽巖，物性總體較好，厚度較大，在其他有利地質(zhì)構(gòu)造條件配合下，易于形成儲量豐度較高的大型氣田。

庫車盆地克拉2氣田主要儲集層為侏羅紀含煤巖系之上的白堊系巴什基奇克組與古近系底部砂礫巖優(yōu)質(zhì)儲集層[16]，其上有古近紀巨厚膏鹽巖的優(yōu)質(zhì)封蓋以及由逆沖斷層形成的背斜構(gòu)造，氣田的充滿度達到97%，儲量豐度高達59.05×108m3/km2(圖7)。

四川盆地普光背斜構(gòu)造在龍?zhí)督M含煤巖系之上的長興組及飛仙關(guān)組碳酸鹽巖礁灘體中發(fā)育有巨厚的次生溶蝕孔隙型儲集層，其上覆有巨厚膏鹽巖及超壓封蓋層等有利的地質(zhì)條件，氣田的充滿度近于100%，儲量豐度高達29.72×108m3/km2，并形成高產(chǎn)(表5)[18]。

圖5 鄂爾多斯盆地蘇里格氣田下石盒子組盒8段氣層非均質(zhì)性示意圖[12]Fig.5 Diagram showing the heterogenesis of the gas-bearing layer of the 8th member of the Shihezi Formation in Sulige gas field,Ordos Basin[12]

圖6 四川盆地川中區(qū)廣安氣田105井須家河組六段氣、水分布[13]Fig.6 Distribution of water and gas in the 6th member of the Xujiahe Formation in well 105 in Guangan gas field,central Sichuan Basin[13]

瓊東南盆地崖13-1披覆背斜，在崖城組含煤巖系之上的陵水組為優(yōu)質(zhì)儲層，儲層厚度平均為100 m，孔隙度一般為10%～20%，平均值為14.1%，形成了中國海上最大的氣田，充滿度為78%，儲量豐度為17.94×108m3/km2。

鄂爾多斯盆地靖邊特大型氣田以含煤巖系氣源巖下方的奧陶系針孔狀白云巖儲層為主，儲層雖為次生溶蝕孔隙，但孔隙度小，比較致密，致使儲量雖大，但儲量豐度偏低。四川盆地由晚二疊世含煤巖系與海相地層共源的其他礁灘相氣田也多為致密儲層，說明了常規(guī)儲層分布范圍相對較小，致密儲層比例較大。

圖7 庫車盆地克拉201井巴什基奇克組超短期基準面旋回與儲層物性關(guān)系[17]Fig.7 Relatinship between short-term base level cycle and reservoir properties in Bashijiqike Formation in well Kela-201,Kuqa depression[17]

井號儲層厚度/m儲層物性飛仙關(guān)組長興組孔隙度/%滲透率/(10-3 μm2)層位測試氣量(無阻流量)/(104 m3)普光1261.77.503.4飛一段75.20普光2358.851.48.8045長興組118.3010.36245長興組105.607.5019飛二段28.205.505飛三段30.60普光4233.98.7073.6飛一段90.36普光5231.5124.87.85446～640長興組121.33普光6263.0148.29.21103～298飛一段、飛二段663.257.22飛一段、飛二段35.977.37182～300長興組113.50

注：數(shù)據(jù)據(jù)馬永生等(2007)簡化。

2.7 氣田類型多與巖性圈閉有關(guān)

中國與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田有巖性、構(gòu)造、構(gòu)造-巖性、地層-巖性及構(gòu)造-火山機構(gòu)等多種圈閉類型。但是，以常規(guī)儲層為主的構(gòu)造類氣田僅分布在海域陸緣斷陷型盆地及中、西部部分類前陸盆地(表6)。鄂爾多斯盆地的3個特大型氣田均以致密的大巖性體為主要圈閉類型；松遼盆地深部下白堊統(tǒng)及準噶爾盆地東北部石炭系是以火山機構(gòu)為主要圈閉類型的大型氣田；在四川盆地，雖然有眾多構(gòu)造、構(gòu)造-巖性類氣田，但目前只有普光氣田是中-高孔、滲常規(guī)儲層，其他氣田以中-低孔、滲致密儲層為主，氣田產(chǎn)能大小與裂縫發(fā)育程度密切相關(guān)。

2.8 儲量豐度差異大

儲量豐度是衡量天然氣充注、儲聚能力及氣源豐度的重要指標之一。2004年的《石油天然氣儲量規(guī)范》將儲量豐度(單位：108m3/km2)分為高(儲量≥8)、中(2.5≤儲量<8)、低(0.8≤儲量<2.5)和特低(儲量<0.8)4級。為便于討論，本文將儲量豐度≥20×108m3/km2增定為特高級儲量豐度。

表6 中國與煤成氣相關(guān)的不同圈閉類型特大型、大型氣田儲量及儲量豐度統(tǒng)計Table 6 Statistics of reserves and reserve abundance of large and giant gas fields of different coal-related gas trap types in China

2.8.1 盆地間及盆地內(nèi)儲量豐度差異大

據(jù)統(tǒng)計(表7)：1)與煤成氣相關(guān)大型、特大型氣田的儲量豐度最大為克拉2氣田(59.05×108m3/km2)，最小為米脂氣田(0.75×108m3/km2)，差兩個數(shù)量級。2)儲量豐度總體不高。43個與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田中，有19個為低、特低儲量豐度，只有13個為高儲量豐度。3)盆地間差異較大。雖然多數(shù)盆地(坳陷)氣田儲量豐度的平均值為高儲量豐度，在庫車坳陷、柴達木盆地三湖區(qū)屬特高儲量豐度，但是鄂爾多斯盆地、四川盆地川中區(qū)和鶯歌海盆地屬低儲量豐度。4)富煤成氣凹陷內(nèi)，儲量豐度差別也很大。川西坳陷新場氣田儲量豐度為12.69×108m3/km2，洛帶氣田僅為2.0×108m3/km2；庫車坳陷儲量豐度從59.05×108m3/km2(克拉2)至6.87×108m3/km2(英邁7)不等。

表7 中國主要盆地或構(gòu)造單元與煤成氣相關(guān)的大型、特大型氣田儲量豐度統(tǒng)計Table 7 Statistics of reserves and reserve abundance of large and giant coal-related gas fields in major basins or structural units in China

2.8.2 不同圈閉類型氣田儲量豐度差異大

巖性圈閉類氣田儲量與儲量豐度不成正比尤為突出，構(gòu)造類、構(gòu)造-巖性類氣田以及成藏期晚和定型期晚的氣田儲量豐度相對較高。

鄂爾多斯盆地煤成氣田為大型巖性圈閉和地層-巖性圈閉，平均儲量高達4 260×108m3，是所有盆地(坳陷)中平均儲量最高者；但是，其儲量豐度最小，平均值僅為1.30×108m3/km2；四川盆地川中區(qū)4個以上三疊統(tǒng)含煤巖系為氣源的大型氣田，平均儲量高達1 251×108m3，儲量豐度也相對較低，平均值為3.17×108m3/km2。這些都顯示了在克拉通內(nèi)坳陷型和部分陸內(nèi)坳陷型含煤盆地，因為演化程度較高及以巖性圈閉為主，因而氣田儲量普遍與儲量豐度極端不成比例。

儲量豐度較高的氣田主要分布在類前陸型、陸緣斷陷型、陸內(nèi)裂(斷)陷型含煤盆地及部分陸內(nèi)坳陷型含煤盆地。這些盆地(坳陷)普遍具有成藏期晚和定型期晚的特點。例如，主成藏期為新近紀—第四紀的克拉2氣田，以及最終定型期為古近紀的普光氣田，均是儲量豐度最高的特大型氣田，儲量豐度分別為59.05×108m3/km2和28.80×108m3/km2；氣藏最終定型期為喜馬拉雅期的克拉美麗、新場和迪那2氣田的儲量豐度也相對較高，分別為16.03×108，12.69×108和13.98×108m3/km2；春曉氣田和崖13-1氣田，主成藏期為新近紀和新近紀—第四紀，均屬于高儲量豐度氣田。

2.9 含煤巖系沉積后構(gòu)造地質(zhì)的演化特點直接影響氣田分布及儲、聚特征

對中國原型含煤盆地沉積后的構(gòu)造演化與煤成氣田關(guān)系的統(tǒng)計(表8)表明，后期構(gòu)造演化歷史的復(fù)雜程度直接影響了煤成氣前景。

表8 中國不同類型含煤盆地成藏期盆地演化特征與特大型、大型煤成氣田的關(guān)系Table 8 Relationship between evlotion features of various coal-bearing basins and large and giant coal-related gas fields

2.9.1 克拉通內(nèi)坳陷型含煤盆地

克拉通內(nèi)坳陷型含煤盆地是中國最古老的、分布面積最大的含煤盆地。含煤沉積期間構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定、也比較相近，但是后期構(gòu)造發(fā)展演化歷史的差異導(dǎo)致勘探前景和形成的氣田特征不同。

大華北區(qū)晚石炭世—早二疊世含煤巖系，因沉積后構(gòu)造演化歷史的分異，煤成氣前景截然不同。西部的鄂爾多斯盆地長期保持了穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，是中國重要的含煤-含氣盆地，形成了多個大型、特大型煤成氣田；東部的渤海灣盆地區(qū)新生代強烈沉降的東濮、冀中和濟陽坳(凹)陷，以“二次生氣”作用為主形成一批中、小型煤成氣田；而南部的南華北區(qū)，后期以抬升為主，保存條件差，目前僅在倪丘集斷陷發(fā)現(xiàn)殘留的小型煤成油藏。

四川盆地晚三疊世以后，受制于周邊構(gòu)造帶活動強度影響，川東北區(qū)、川中區(qū)及川東區(qū)構(gòu)造演化歷史和受力強度不同，直接影響了以龍?zhí)睹合蹬c海相地層為氣源的大氣田的特征，決定了陸相含煤成氣系統(tǒng)不同的保存條件。

川東北區(qū)，晚三疊世以后從克拉通內(nèi)坳陷型轉(zhuǎn)變成為大巴山前緣的類前陸型盆地，中侏羅統(tǒng)上沙溪廟組厚度超過3 000 m，遂寧組、蓬萊鎮(zhèn)組厚達2 000 m，加速了龍?zhí)睹合蹬c海相地層有機質(zhì)的演化歷程，促進了龍?zhí)睹合抵系拈L興組、飛仙關(guān)組礁灘相碳酸鹽巖儲層的深埋巖溶作用，使普光等大氣田的儲集條件有明顯改善(圖8)[19-20]。

川中區(qū)，晚三疊世以后為陸內(nèi)坳陷發(fā)育階段，基本延續(xù)了含煤巖系沉積時期的穩(wěn)定構(gòu)造格局，上覆沉積層厚度相對較小(上三疊統(tǒng)—侏羅系厚度僅為川東北地區(qū)的2/3)，燕山晚期—喜馬拉雅期構(gòu)造運動強度較弱，形成的構(gòu)造面積雖大、但幅度低，長興組及飛仙關(guān)組礁灘相碳酸鹽巖深埋溶蝕作用強度較弱，磨溪氣田儲集條件和儲量豐度明顯差于普光氣田[20]。陸相含煤成氣系統(tǒng)也因構(gòu)造幅度小、成巖作用經(jīng)歷復(fù)雜，致使形成的大型氣田均以致密儲層為主，儲量豐度較低。

川東區(qū)，三疊紀以后開江-瀘州古隆起仍繼續(xù)存在，但燕山晚期—喜馬拉雅期的四川運動強度較大，形成以隔擋式箱狀褶皺為主的高陡構(gòu)造帶，只在側(cè)翼及向斜中的低背斜、潛伏背斜以及高陡構(gòu)造上的部分高點，保存了由龍?zhí)睹合蹬c其他海相地層共源的氣田(例如臥龍河氣田嘉陵江組五段氣藏)。在高陡構(gòu)造上，三疊系及其以上地層多已暴露，陸相含煤成氣系統(tǒng)被嚴重破壞，大量散失。

2.9.2 類前陸型含煤盆地

類前陸型含煤盆地發(fā)現(xiàn)的大型煤成氣田數(shù)量及儲量，僅次于克拉通內(nèi)坳陷型含煤盆地，是重要的煤成氣聚集類型。因為發(fā)展演化歷史的不同，氣田的運聚成藏特點不同。

庫車坳陷類前陸盆地主要發(fā)育于新近紀，早、中侏羅世含煤巖系在新近紀才被迅速深埋，有機質(zhì)快速演化至高成熟-過成熟階段，在近5 Ma以來(甚至可能在2 Ma以來)快速充注成藏[21]，形成多個大型煤成氣田。

川西坳陷類前陸盆地發(fā)育時期長，從晚三疊世須家河中期延續(xù)至早白堊世，晚三疊世含煤巖系厚度由東向西，向龍門山前緣急驟增厚(從1 200 m增至4 000 m以上)，有機質(zhì)演化高峰期在西側(cè)(龍門山前緣)為晚三疊世末期，東部(坳陷本部)為侏羅紀晚期，加之經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動，區(qū)內(nèi)氣田經(jīng)歷了早期(晚三疊世—早白堊世)運聚和燕山晚期(晚白堊世)—喜馬拉雅早期(古近紀)—四川運動的多期改造和晚期定型[22]。

準噶爾盆地東北緣經(jīng)歷了噴發(fā)(早石炭世—晚石炭世早期)—裂陷(晚石炭世—晚二疊世)—熱沉降(Mz?)—前陸沉降(古近紀—第四紀)演化階段，克拉美麗煤成氣田也具有早期(侏羅紀—白堊紀)成藏和晚期(喜馬拉雅期)改造、定型的特點[23]。

2.9.3 陸緣斷陷型與陸內(nèi)裂(斷)陷型含煤盆地

陸緣斷陷型與陸內(nèi)裂(斷)陷型含煤盆地雖都具有早期為斷陷、晚期為坳陷的雙層結(jié)構(gòu)，煤成氣源巖主要發(fā)育于早期的斷陷或斷-坳轉(zhuǎn)換階段，有機質(zhì)生烴高峰期及主成藏期以坳陷期演化階段為主，但是成藏歷程也因為后期的構(gòu)造-沉降歷史及地溫場演化歷史的不同而具有不同特點。瓊東南盆地崖13-1氣田因為新近紀—第四紀劇烈沉降，在超晚期(新近紀晚期—第四紀)快速成藏。東海陸架盆地平湖油氣田因為平湖組含煤巖系沉積后的高地溫場而快速生烴，其主成藏期相對較早，為新近紀早期(中新世龍井運動)。

2.9.4 陸內(nèi)坳陷型含煤盆地

川中區(qū)中生代與柴達木盆地三湖區(qū)均屬陸內(nèi)坳陷型含煤盆地，但演化歷史不同，儲量豐度截然不同。柴達木盆地生物氣田形成于第四紀，雖封蓋能力遠差于川中區(qū)，但現(xiàn)今仍處于持續(xù)大量供氣階段，儲量豐度明顯高于川中區(qū)。

2.10 具多期成藏特征，形成4種成藏模式

2.10.1 3個主要成藏期

中國與煤成氣相關(guān)氣田的主成藏期可歸納為中生代、古近紀和新近紀—第四紀3個主要時期(表9)。

主成藏期為中生代的氣田，主要分布在鄂爾多斯盆地、四川盆地及松遼盆地深部；主成藏期為古近紀的氣田，主要分布在準噶爾盆地和吐哈盆地；主成藏期為新近紀-第四紀的氣田，主要分布在庫車坳陷、塔西南坳陷類前陸型含煤盆地以及海域陸緣斷陷型含煤盆地。

主成藏期為中生代的氣田，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，成藏歷程有一期、兩期和多期之分。鄂爾多斯盆地、松遼盆地深部以一期成藏為主。四川盆地由上二疊統(tǒng)煤系與海相地層共源的氣田經(jīng)歷了兩期成藏歷程。第一期(晚三疊世—侏羅紀)以油為主，主要聚集在古隆起區(qū)，但尚未成藏；第二期(晚白堊世—新生代)形成現(xiàn)今氣藏，經(jīng)過(白堊紀)深埋藏，原油裂解為氣，晚白堊世—新生代的四川運動形成了眾多背斜構(gòu)造，形成的裂解氣向背斜構(gòu)造運聚成藏[24]。川西新場氣田因為侏羅紀—新生代經(jīng)歷了多次構(gòu)造運動，使深部煤成氣沿構(gòu)造裂縫多次向上運聚，有更多期的成藏歷程，眾多氣藏縱向跨度很大(圖9)[21]。這些具有兩期和多期成藏歷程的氣田都屬于早聚、晚藏[即早期(中生代)聚集和晚期(新生代)定型成藏][21-22]。

表9 中國含煤盆地(坳陷)主要氣源巖及主要成藏期統(tǒng)計Table 9 Statistics of major gas source rocks and reservoiring periods in coal-bearing basins(depressions)in China

注：主要源巖時代；為主成藏期；為生烴成藏持續(xù)時間。

圖9 新場氣田氣藏縱向分布Fig.9 Vertical distribution of gas reservoirs in Xingchang gas field,Sichuan Basin

主成藏期為古近紀和新近紀—第四紀的氣田，雖然也有多期充注[25]，但充注過程基本連續(xù)，不存在明顯間斷，或間斷時間很短，與中生代氣田的多期成藏特征完全不同。

2.10.2 4種成藏模式

與其他成因類型天然氣一樣，現(xiàn)今的煤成氣田(藏)都經(jīng)歷了復(fù)雜的聚集與保存過程，可歸結(jié)為4種成藏模式，分布在不同盆地(區(qū)帶)。

1) 超晚期(新近紀上新世—第四紀全新世)生聚型

這種成藏模式的主要特點是：從生烴至成藏是在新近紀—第四紀很短時間內(nèi)快速完成，現(xiàn)今仍處于聚集量遠大于散失量，與晚近時期(新近紀晚期—全新世)以來喜馬拉雅構(gòu)造運動的發(fā)展演化密切相關(guān)，主要形成兩類不同成因的氣藏：其一，為近期急速增溫、快速熱降解作用形成的氣藏，主要分布在鶯-瓊含煤盆地以及西部的庫車坳陷等喜馬拉雅晚期(新近紀以來)構(gòu)造運動活躍的類前陸型含煤盆地；其二，為生物化學(xué)作用形成的氣藏，主要分布在柴達木盆地三湖區(qū)陸內(nèi)坳陷。

2) 晚生晚聚(新生代)型

這種成藏模式的主要特點是：生烴成藏于新生代，具有成藏期晚、成藏期較短和成藏速度較快的特點。它與超晚期(新近紀上新世—第四紀全新世)生烴成藏型一樣都受制于喜馬拉雅構(gòu)造運動的影響；不同點是與喜馬拉雅早、中期(古近紀—新近紀中新世)構(gòu)造運動發(fā)展演化特點相關(guān)，主要成藏期為喜馬拉雅早、中期(古近紀—新近紀中新世)，其生烴成藏速度相對稍慢、持續(xù)時間相對較長。有3類構(gòu)造發(fā)展歷史不同的含煤盆地屬于此類氣田：其一，為海域含氣區(qū)的陸緣斷陷型含煤盆地，因快速升溫形成的氣藏，如東海陸架盆地西湖凹陷的煤成氣田；其二，為西部的部分類前陸型含煤盆地，在古近紀—新近紀急劇沉降、升溫形成的氣田，如準噶爾盆地南緣及吐哈盆地的煤成氣(油)田；其三，為東部以古生代含煤巖系“二次生烴”形成的氣藏，如文留、朱家墩煤成氣田。

3) 早(中生代)生聚、晚(新生代)定型

這種成藏模式的主要特點是：含煤巖系源巖時代較老(晚古生代、中生代)，生烴時間較早(中生代為主)，但氣藏最后定型的時間很晚(主要在古近紀—新近紀)，天然氣從生烴至成藏、定型，經(jīng)歷了比較長的地質(zhì)時期，地質(zhì)經(jīng)歷相對比較復(fù)雜。此類氣藏主要分布在四川盆地、松遼盆地深部及準噶爾盆地北緣等含煤盆地，以四川盆地分布最廣。

4) 早生早聚(中生代晚期)型

這種成藏模式的主要特點是：分布在地質(zhì)環(huán)境極其穩(wěn)定的盆地(地區(qū))，主要生烴成藏過程在中生代基本完成，其后的構(gòu)造運動對基本格局沒有改變，目前已處于聚集量小于散失量的氣藏晚期演化階段。鄂爾多斯盆地的蘇里格、靖邊、大牛地等氣田以及四川盆地川中區(qū)的安岳、合川等氣田是這類氣藏的實例。

4種成藏模式都發(fā)現(xiàn)了大型煤成氣田，但特點不同。超晚期生聚型及晚生晚聚型最有利于形成儲量豐度較高的大型氣田；早生早聚型氣田的儲量最大，但儲量豐度偏低。

3 啟示

3.1 與油型氣田的差異

與煤成氣相關(guān)大型、特大型氣田的成藏歷程與油型氣田有許多共性，但有其特點[26]。

1) 沉積環(huán)境的差異：含煤巖系主要發(fā)育于盆地發(fā)展早期及晚期，當處于沉積與沉降速率基本保持平衡、“相對穩(wěn)定”的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境，又具有潮濕氣候、盆地地勢比較平坦的自然地理條件，最有利于含煤巖系沉積，形成優(yōu)質(zhì)含煤巖系，為含煤盆地轉(zhuǎn)化成為含氣(油)盆地提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)。因為此時構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境并不穩(wěn)定，物源相對豐富，巖石組成比較復(fù)雜，夾有多層砂巖，一些盆地還有巖漿活動，為形成含煤巖系內(nèi)儲-蓋組合創(chuàng)造了有利條件，成為一些盆地大煤成氣田特有的“三明治”式生-儲-蓋組合。

2) 對沉積后構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境要求的差異：因為含煤巖系有機質(zhì)以生氣為主，是“全天候”氣源巖，煤成氣以甲烷為主，煤成氣組成較油型氣更單一，更易運移，擴散能力更強，對儲聚及輸導(dǎo)條件要求較低，可以儲聚在超致密儲集層中形成大型、特大型煤成氣田(藏)，但對保存條件要求更高，形成大型和特大型氣田所需要聚集的氣量比油型氣藏更大，晚期、超晚期成藏、定型的成藏特點更為突出。

瓊東南盆地崖13-1構(gòu)造，地史上所聚集的氣量為現(xiàn)今氣田儲量的3.3倍[11]。鄂爾多斯盆地劉家莊氣田，曾經(jīng)是一個儲量近500×108m3的大型氣田，因無氣源供應(yīng)和保存條件差，現(xiàn)今氣田探明儲量僅1.9×108m3[22]。松遼盆地昌德氣田僅擴散損失的氣量就高達205.47×108m3，是現(xiàn)今氣田儲量的1.8倍以上[27]。以上說明了含煤巖系沉積后構(gòu)造地質(zhì)環(huán)境的演化特點對氣藏能否被保存十分重要。氣田形成與運聚成藏、保存的時間越長，形成大型和特大型氣田所需要聚集的氣量越大。生氣高峰期及成藏期越晚、越快，充注能力越強、越高效，越有利于含煤盆地轉(zhuǎn)化成為含氣(油)盆地，越有利于形成與煤成氣相關(guān)的大型氣田[9,26-28]，從而使晚期、超晚期成藏、定型有利于形成大型和特大型氣田的特點較油型氣藏更為突出。

3.2 勘探開發(fā)尚有難度

與煤成氣相關(guān)大型、特大型氣田中由于致密儲層和巖性圈閉比例大，增加了勘探開發(fā)難度。雖然煤成氣源豐富，但是致密儲層及巖性圈閉在特大型氣田中所占比例較大，儲量豐度總體偏低，儲量與儲量豐度間不完全成正比，再加上盆地間及盆地內(nèi)氣田儲量豐度變化大等事實，致使與含煤巖系相關(guān)大型氣田技術(shù)可采儲量和經(jīng)濟可采儲量總體較低。據(jù)統(tǒng)計，全國與煤成氣相關(guān)大型氣田的技術(shù)可采儲量/地質(zhì)儲量之比僅為45%；4個特大型氣田的技術(shù)可采儲量/地質(zhì)儲量和經(jīng)濟可采儲量/地質(zhì)儲量之比，只有普光氣田較高，分別為70%和63%，大牛地氣田僅有48%和26%；40個與煤成氣相關(guān)的大型氣田中，只有14個技術(shù)可采儲量/地質(zhì)儲量之比大于60%，經(jīng)濟可采儲量/地質(zhì)儲量之比大于60%的氣田更少，還有極少數(shù)氣田的經(jīng)濟可采儲量/地質(zhì)儲量之比小于25%，說明了與煤成氣相關(guān)大型、特大型氣田的勘探與開發(fā)還有較多難點有待攻克。

3.3 氣田分布特征

雖然目前所發(fā)現(xiàn)的特大型氣田很少，僅分布在鄂爾多斯盆地和四川盆地，但是庫車坳陷的克拉2氣田和四川盆地新場、合川、元壩等氣田的儲量已達2 000×108m3以上，特別是克拉2氣田可采儲量高達2 188×108m3，采儲比高達77%，為全國之冠。相信不久的將來，中國一定會發(fā)現(xiàn)更多與含煤巖系相關(guān)的特大型氣田(表3)。

為確保21世紀中國天然氣儲、產(chǎn)量繼續(xù)保持快速增長，不僅要繼續(xù)堅持在大、中型含煤盆地中以找尋大型、特大型煤成氣田為主的主導(dǎo)思想，還要進一步開展對致密儲層改造工藝的攻關(guān)研究，找尋“甜點”，提高產(chǎn)能和經(jīng)濟效率。

總結(jié)大型、特大型煤成氣田的分布特征，以類前陸型、克拉通內(nèi)坳陷型及陸緣斷陷型含煤-含氣(油)盆地勘探前景最好。最有利于形成高效大型氣田的領(lǐng)域是：具有高充注條件、具有晚期、超晚期成藏條件和保存條件的富煤成氣凹陷及其周緣的古隆起及斜坡區(qū)，發(fā)育“三明治式”結(jié)構(gòu)的含煤巖系，異常高壓封蓋層及膏鹽層之下的不整合、斷裂、火山機構(gòu)和碳酸鹽巖礁灘體，以及新生代以來強烈沉陷區(qū)的含煤巖系。

現(xiàn)今取得重大進展的鄂爾多斯盆地，四川盆地中部、西部和東北部，塔里木盆地北部(庫車坳陷)，東海盆地西湖凹陷，鶯瓊盆地，柴達木盆地北部和三湖區(qū)，準噶爾盆地北部及南部，松遼盆地深部及南海北部深水區(qū)等含煤盆地(凹陷)，均具有上述有利的地質(zhì)條件，仍然是勘探發(fā)現(xiàn)與煤成氣相關(guān)大氣田最有希望的地區(qū)[6,29-30)。

參 考 文 獻

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