天然气基础地质理论研究新进展与勘探领域
李剑1,2, 王晓波1,2, 魏国齐1,2, 杨威1,2, 谢增业1,2, 李志生1,2, 国建英1,2, 王义凤1,2, 马卫1,2, 李君1,2, 郝爱胜1,2
1. 中国石油勘探开发研究院
2. 中国石油天然气集团有限公司天然气成藏与开发重点实验室
通讯作者:王晓波,1982年生,高级工程师,博士;主要从事天然气地质与地球化学、实验技术开发及应用等方面的研究工作。地址:(065007)河北省廊坊市广阳区万庄44号信箱。ORCID: 0000-0001-5039-5547。E-mail: wangxb69@petrochina.com.cn

作者简介:李剑,1966年生,教授级高级工程师,博士;主要从事油气地质综合研究工作。地址:(065007)河北省廊坊市广阳区万庄44号信箱。ORCID: 0000-0001-5104-3041。E-mail: lijian69@petrochina.com.cn

摘要

随着天然气勘探向深层、超深层、非常规等领域拓展,勘探对象日趋复杂,需要不断完善现有的天然气基础地质理论,以指导勘探和发现更多的大气田。为此,“十二五”以来,在开展天然气基础地质理论研究的基础上,分析探讨了今后大气田勘探的重点领域。结果表明:①“十二五”以来完善了有机质全过程生烃理论,丰富和发展了干酪根热降解生烃、有机质接力成气等有机质生烃地质理论;②建立了多元天然气成因鉴别新方法、不同类型封盖层定量评价方法、低生烃强度区致密砂岩气成藏理论、古老碳酸盐岩大气田成藏理论,丰富和发展了天然气生成、天然气成因鉴别和天然气成藏等基础地质理论,有效指导了近年来我国重点盆地大气田的勘探突破和重大发现。结论认为:①古老碳酸盐岩、致密砂岩、前陆区、页岩、火山岩等是今后大气田勘探的主要领域;②克拉通和前陆盆地仍是大气田勘探的重点领域,古隆起、平缓斜坡、冲断带是大气田的主要富集区带;③古老层系、深层领域是未来天然气勘探的重点方向;④海相盆地原油裂解气、致密砂岩气和页岩气是未来天然气储量、产量增长的重要接替资源。

关键词: 天然气; 基础地质理论; 新进展; 勘探领域; 古老碳酸盐岩; 致密砂岩; 克拉通; 前陆盆地; 大气田
New progress in basic natural gas geological theories and future exploration targets in China
Li Jian1,2, Wang Xiaobo1,2, Wei Guoqi1,2, Yang Wei1,2, Xie Zengye1,2, Li Zhisheng1,2, Guo Jianying1,2, Wang Yifeng1,2, Ma Wei1,2, Li Jun1,2, Hao Aisheng1,2
1. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development, Langfang, Hebei 065007, China;
2. CNPC Key Laboratory of Gas Reservoir Formation and Development, Langfang, Hebei 065007, China;
Abstract

As natural gas exploration expands to deep, ultra-deep and unconventional areas, more and more complex exploration targets are encountered. In this circumstance, it is necessary to improve the existing basic natural gas geological theories for guiding the exploration and discovery of more giant gas fields. In this paper, the researches on basic natural gas geological theories since the beginning of the 12th Five-Year Plan were engaged, and then the key exploration target zones were analyzed. Some results were obtained. First, the theory of whole-process hydrocarbon generation of organic matter has been improved and the geologic theories of organic matter hydrocarbon generation (e.g. the thermal evolution model of kerogen degradation and hydrocarbon generation and the successive gas generation of organic matter) have been developed. Second, multi-element natural gas genesis identification method, quantitative evaluation method for different types of seals/caprocks, tight sandstone gas accumulation theory for low hydrocarbon generation intensity region, and hydrocarbon accumulation theory for large-size ancient carbonate rock gas field have been established, and the geological theories of gas generation, genesis identification and hydrocarbon accumulation have been developed to provide the effective guidance for the exploration breakthrough and discovery of large-size gas fields in the key basins of China recently. Four conclusions were reached. First, ancient carbonate rocks, tight sandstone, foreland region, shale and volcanic rocks are primary exploration targets for discovering giant gas fields. Second, craton and foreland basins are still the key exploration areas, and paleo-uplift, gentle slope and thrust belt are the main enrichment zones. Third, ancient series of strata and deep formations are critical gas exploration targets in the future. Fourth, oil cracking gas in marine basins, tight sandstone gas and shale gas are the important replacement resources for future gas reserves and production growth.

Keyword: Natural gas; Basic geological theory; New progress; Exploration domain; Ancient carbonate rock; Tight sandstone; Craton; Foreland basin; Giant gas field

天然气是绿色能源, 产生相同热量燃烧生成污染物的量远低于石油和煤炭。2016年我国天然气在能源消费结构中的比例仅为6.4%, 远低于25%的世界平均水平。经过国家多轮天然气科技攻关和国家科技重大专项研究, 在天然气生成、成因鉴别、成藏等天然气基础理论研究方面取得了丰硕成果[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12], 有效指导了我国主要含气盆地天然气勘探的重大发现和储量的快速增长, 对于推动我国天然气工业的快速发展起到了重要作用。“ 十二五” 以来, 我国天然气勘探在常规碳酸盐岩气藏、致密砂岩气藏、页岩气藏等领域取得了重大进展, 发现了安岳、克深、涪陵、长宁等气田[13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22], 有力支撑了国内天然气储量、产量快速增长。天然气科技攻关在大气田发现和储量快速增长中发挥了重要作用, 煤成气和原油裂解气大型气田储量占天然气探明储量增长的90%以上, 目前已形成了4个万亿立方米级规模的大气区、5个5 000亿立方米规模的中型气区, 发展势头非常迅猛。截至 2016 年底, 我国累计探明天然气地质储量约11.7× 1012 m3, 其中大气田天然气探明储量约占83.4%, “ 十二五” 期间天然气储量年均增长超过7 000× 108 m3 [23]。随着国民经济的持续快速发展, 国内天然气供需矛盾更加突出, 能源缺口日益扩大, 2017 年中国天然气消费量约2 400× 108 m3、产量约1 470× 108 m3, 天然气供需缺口超过900× 108 m3, 因而必须加快天然气勘探步伐以适应经济社会的发展。然而, 随着天然气勘探向深层、超深层、深水、非常规等领域不断拓展, 勘探对象日益复杂化, 现有天然气地质理论已无法满足当前天然气勘探的需要, 需要不断完善现有天然气基础地质理论, 以指导天然气勘探和发现更多大气田。因此, 开展天然气基础地质理论研究, 分析和探讨今后大气田发现的重点领域, 对于完善发展现有的天然气基础地质理论、保障“ 十三五” 期间我国天然气勘探持续、快速、高效发展具有重要意义; 对构建清洁低碳安全高效的能源体系、保护生态环境具有十分重要的现实意义。

1 天然气基础地质理论新进展
1.1 有机质全过程生烃地质理论

蒂索(Tissot)干酪根晚期降解生烃演化模式在油气勘探中起着重要的指导作用, 但随着勘探向深层、超深层、非常规领域的拓展, 蒂索理论和传统天然气地质理论不能够解决我国天然气勘探中遇到的诸多问题, 如排烃效率(滞留烃)演化、高演化裂解气量、生烃门限、天然气保存下限以及深层、复杂气源判识(干酪根与原油裂解气、聚集型和分散型裂解气鉴别等)。赵文智等[3, 4, 9]建立了沉积有机质的接力成气模式, 指出沉积有机质接力成气的过程包括生物气、未成熟过渡带气、干酪根降解气及液态烃裂解气, 指出了液态烃在高— 过成熟阶段裂解成气与干酪根降解成气在时机和贡献上构成接力, 海相烃源岩热演化和生烃历史比以往认定的时间更长、资源总量更大, 并且揭示了分散液态烃的成藏地位[12]。为进一步完善有机质生烃理论, 在经典的蒂索干酪根热降解生烃和有机质接力成气模式基础上, “ 十二五” 期间, 利用半开放体系的生排烃模拟实验与封闭体系的黄金管生烃模拟实验, 对烃源岩全过程生烃演化特征、排烃效率与滞留烃量、高— 过成熟阶段天然气来源及甲烷同系物裂解温度等问题开展了深入探讨, 建立了有机质全过程生烃模式。

1.1.1 腐泥型有机质全过程生烃模式

①求取了烃源岩不同演化阶段的滞留烃量, 建立了滞留烃定量评价模型, 明确高— 过成熟阶段还有约20%的滞留烃, 并计算了重点盆地主要烃源岩不同时期滞留烃量和滞留烃裂解气量, 有效指导了深层海相天然气的勘探。②利用高压釜体系、黄金管高温高压封闭体系, 开展了腐泥型(青白口系下马岭组页岩)干酪根、原油天然气生成模拟实验, 通过对腐泥型烃源岩全过程排烃效率的研究, 进一步明确了液态烃中滞留烃、源外液态烃及其裂解气的相对比例(生油高峰期排烃效率介于40%~60%), 对于开展页岩油气资源评价以及高演化地区裂解气资源评价具有重要意义。③明确了高— 过成熟海相有机质中干酪根和原油裂解气量及主生气期。原油裂解气约占总量的75%~80%, 主裂解气期镜质体反射率(Ro)介于1.6%~3.2%; 干酪根直接降解的气量介于20%~25%, 主生气期Ro介于1.3%~2.5%; 高— 过成熟海相有机质中原油裂解气量是干酪根直接生气量的3~4倍, 明确高— 过成熟阶段的海相地层以寻找原油裂解气(包括聚集型和分散型)为主, 为原油裂解气和干酪根裂解气资源潜力评价和勘探选区提供了依据。④首次确定天然气保存下限Ro约为5%, 深层Ro不高于5%都具有勘探前景。针对前人多研究C5+重烃的演化趋势, 本次利用黄金管高温高压封闭体系系统研究了重烃气的主裂解期, 认为丁烷主裂解期 Ro介于1.8%~2.3%; 丙烷主裂解期Ro介于2.0%~2.5%; 乙烷主裂解期Ro介于2.5%~3.5%; 甲烷起始裂解Ro约为5.0%, 深层Ro不超过5.0%的特高演化阶段仍然具有勘探前景(图1)。

图1 腐泥型有机质全过程生烃模式图

1.1.2 煤系烃源岩全过程生气模式

“ 十一五” 期间, 以煤为原型建立了煤系烃源岩的双增模式, 认为煤系烃源岩生气能力较以往增加约20%以上, 煤系烃源岩的生气下限由Ro为2.5%增加到了5.0%~5.5%, 重新认识了煤系烃源岩的生气潜力与资源贡献[7, 10]。煤系烃源岩除了煤, 还包括碳质泥岩和煤系泥岩, 由于生烃母质及有机质富集程度的差异, 后两者的生烃特征不一定符合双增模式, 通过进一步研究, 精细刻画不同煤系烃源岩的生气特征与生气潜力, 明确碳质泥岩与煤系泥岩生气能力, 完善了煤系源岩全过程生气模式。“ 十二五” 期间, 通过系统开展高温高压模拟实验, 建立并完善了煤系烃源岩全过程生气模式。不同类型煤系烃源岩的生气机理存在差异, 生气能力:煤> 碳质泥岩> 煤系泥岩。碳质泥岩与泥岩生气下限Ro约为4.5%, 煤的生气下限Ro约为5.0%。应用新建的煤系源岩全过程生气模式, 计算了全国主要高— 过成熟煤系地层高— 过成熟阶段的生气量, 比第三次全国油气资源评价增加约16%, 有效指导高演化煤系天然气勘探。Ro> 2.5%的过成熟阶段煤系烃源岩资源量增加约5.74× 1012 m3(增加约10.3%), 其中Ro介于2.5%~3.0%阶段的资源贡献率约为80%。

有机质全过程生烃理论发展和完善了蒂索干酪根生烃、有机质接力成气和煤成气理论等有机质生烃基础地质理论, 具有重要的理论意义; 同时也指出高— 过成熟阶段的海相地层以寻找原油裂解气(包括聚集型和分散型)为主, 分散液态烃(包括源内和源外)裂解气也是深层、超深层天然气的重要来源, 明确了中国海相天然气勘探方向, 扩大了海相油气资源的潜力, 深化了重点盆地资源总量的认识, 对深层碳酸盐岩和高演化煤系领域的天然气和非常规天然气资源预测及勘探目标优选意义重大。

1.2 多元天然气成因鉴别方法

“ 十二五” 以来, 新建了多元天然气成因鉴别新指标及图版[24], 丰富了天然气成因鉴别指标体系, 有效支持了深层、高演化、复杂气藏成因和来源研究, 完善了天然气成因鉴别理论。①针对前人建立干酪根降解气和原油裂解气鉴别的ln (C1/C2)— ln (C2/C3) 图版, 干酪根类型代表性不够(混合型、腐殖型)、不同升温速率和高演化阶段对比值影响的因素考虑不够等问题[25, 26], 通过对源于下马岭组的原油、原始干酪根和残余干酪根进行了黄金管模拟实验, 并且考虑不同温度的演化特点, 新建了考虑腐泥型有机质不同演化阶段的干酪根降解气与原油裂解气鉴别指标及图版(图2), 认为川中高石梯— 磨溪地区古老层系震旦系、寒武系天然气以原油裂解气为主。②针对前期研究只考虑单一介质影响, 没有考虑温度、压力变化的影响, 通过考虑蒙脱石、碳酸盐岩、砂岩等多种介质影响, 以及高压、多温度点等条件, 开展了原油裂解模拟实验, 建立了判识高演化阶段聚集型和分散型液态烃裂解气鉴别指标与图版(图3), 指出了川中高石梯— 磨溪地区震旦系、寒武系天然气为聚集型液态烃裂解气。③在烃源岩和储层中沥青含量检测、沥青形成及演化实验模拟、烃源岩生烃高峰期与构造匹配研究的基础上, 新建不同类型裂解气藏的定量判识指标[16], 预测不同类型气藏分布。继承性聚集型裂解气的沥青含量大于1%, 主要分布在继承性古隆起, 基本在原古油藏范围内聚集成藏, 例如高石梯— 磨溪地区上震旦统灯影组、下寒武统龙王庙组气藏; 调整性聚集型裂解气的沥青含量大于1%, 主要为聚集于古隆起原高部位, 油裂解气后期调整分布于背斜或斜坡, 如资阳、威远地区灯影组气藏; 半聚半散型裂解气的沥青含量介于0.5%~1.0%, 主要分布于古斜坡上的今构造、异地运移成藏, 例如荷深1井灯影组气藏; 分散型裂解气的沥青含量小于0.5%, 主要分布于古斜坡或古构造低部位, 异地运移成藏, 如自深1井、宫深1井灯影组气藏。④建立了N2和CO2有机无机成因、稀有气体壳幔源成因、稀有气体与非烃气体联合判识煤成气和油型气判识指标及图版[24], 探讨并完善了天然气汞含量判识煤成气、油型气指标的界限值, 发展了现有的天然气成因判识指标体系。

图2 腐泥型有机质不同演化阶段干酪根降解气与原油裂解气判识图版[24]

图3 高演化聚集型和分散型液态烃裂解气判识图[24]

1.3 不同类型封盖层定量评价方法

“ 十一五” 期间, 在对碳酸盐岩、常规砂岩、致密砂岩、疏松砂岩和火山岩等类型大气田盖层解剖的基础上, 综合盖层宏观和微观定性、半定量评价参数, 初步建立了不同类型气藏盖层定量评价参数体系[7]。“ 十二五” 期间, 建立并完善了区域盖层多因素定量评价方法, 建立了直接盖层盖储排替压力差评价新方法[23], 并应用多因素综合定量评价方法评价致密砂岩、碳酸盐岩、常规砂岩、火山岩和疏松砂岩等气藏的盖层封气条件。“ 十二五” 以来, 通过5类大气田、7项盖层参数、3 000余项数据分析, 建立了致密砂岩、古老碳酸盐岩、火山岩、常规砂岩和疏松砂岩等不同类型大气田盖层评价标准(表1), 为开展大气田盖层定量化评价提供了必要的技术支持。

表1 我国不同类型大气田盖层评价参数下限值统计表

在此基础上, 重点对四川盆地安岳气田盖层封闭能力进行综合评价:安岳气田灯影组气藏与龙王庙组气藏的物性封闭能力总体相近; 超压封闭作用使龙王庙组气藏规模远大于灯影组气藏; 龙王庙组气藏天然气扩散的速率相对较低, 其扩散损失要比灯影组组气藏小。安岳气田上覆超压层与区域性膏盐岩(中下三叠统)共同作用[27]是安岳气田能持续高效封闭并得以完好保存的关键。

1.4 低生烃强度区致密砂岩气成藏理论

“ 十一五” “ 十二五” 期间, 建立了大面积致密砂岩气成藏理论, 认为源储交互叠置、孔缝网状输导、近源高效聚集、先致密后成藏、非浮力作用、大面积成藏是大面积致密砂岩气成藏的关键, 并在致密砂岩气富集规律方面提出了创新性认识, 认为生气强度大于10× 108 m3/km2的区域就可以形成大气田[7, 28, 29, 30]。但随着勘探向生烃强度较低区域拓展, 发现气水关系复杂, 如鄂尔多斯盆地苏里格气田西侧单井日产气量最高为40× 104 m3, 亦存在单井日产水最高40 m3, 水井比例约占30%。揭示出生烃强度较低区域成藏机制复杂, 与以高生烃强度区为核心建立的致密砂岩气成藏机制差异较大, 需要进一步深化成藏研究。“ 十三五” 期间, 通过大量成藏模拟、微观孔喉分析、测井解释、典型成藏解剖等基础工作, 提出低生烃强度区致密砂岩气成藏机制与分布规律, 明确了低生烃强度区成藏机制与气水分布关系, 创新提出低生烃强度区致密砂岩气成藏机理。①通过开展二维成藏模拟和气驱水实验, 研究低生烃强度区成藏机制:当充气量不足时, 天然气对水的驱动能力较弱, 难以整体驱水; 充注不足时含气饱和度低, 充足时含气饱和度增大, 物性差样品整体含气较低。因此, 低生烃强度区成藏主要受生烃驱动力、储层物性控制。②利用多种实验模拟结合微观孔隙水特征分析, 建立了物性、微观孔隙和含气饱和度定量关系, 明确了低生烃强度区气水分布控制因素。实验模拟结合地质分析, 将地层水产状划分出自由水、毛细管水和吸附水; 物性好的砂体, 自由水含量高, 如果天然气充注不足, 含气饱和度低, 产气量低, 产水量高; 物性差的砂体, 自由水含量低, 气主要填入剩余空隙, 气饱和度低, 产气量低, 产水量也低。通过对鄂尔多斯盆地天环坳陷北段90多口井中二叠统石盒子组8段的沉积微相、成岩相、测试等分析, 物性较好砂体主河道产气, 侧翼产水; 物性较差砂体呈整体低饱和度含气。研究成果很好地解释了气水分布规律:物性较好砂体高部位富集, 侧翼产水, 物性相对较差砂体整体为低饱和度含气, 产水量较低。因此, 提出低生烃强度区天然气呈片状分布, 物性较好砂体高部位富集天然气, 物性相对较差砂体整体含气饱和度低。低生烃强度区致密气成藏机制与分布规律认识, 深化和发展了煤成致密砂岩气藏成藏理论, 有效指导勘探领域的拓展, 对下一步勘探具有重要借鉴意义。

1.5 古老碳酸盐岩大气田成藏理论

“ 十二五” 期间, 基于四川盆地震旦纪— 早寒武世克拉通内裂陷和桐湾期高石梯— 磨溪古隆起两项地质研究新进展, 提出了“ 古克拉通内裂陷” “ 古老继承性隆起” “ 古老丘滩体储层” “ 古老烃源灶(原油原位裂解为主)” “ 古今持续封闭” 为主控因素的古老碳酸盐岩成藏规律认识, 发展完善了以大型古油藏原位裂解为核心的古老碳酸盐岩大气田成藏理论[13, 14, 15, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36], 有效指导了四川盆地震旦系— 寒武系特大型气田的发现。①提出震旦纪— 早寒武世南北向绵竹— 长宁克拉通内裂陷[31, 32], 发现了克拉通内裂陷控制寒武系烃源岩的发育中心, 新发现能够形成大气田的中国最古老烃源灶, 包括震旦系陡山沱组页岩、灯影组泥岩和寒武系筇竹寺组页岩3套烃源灶[15, 33], 克拉通内裂陷控制烃源岩生烃中心, 该生烃中心奠定了资源基础, 明确了勘探潜力。②提出四川盆地发育桐湾期“ 高石梯— 磨溪” 继承性古隆起, 桐湾期古隆起的构造格局对大气田形成起决定性控制作用[15, 34]。③大面积发育的古岩溶储层为大气田形成提供广阔的储集空间。克拉通内裂陷控制了灯影组台地边缘丘滩体及规模优质储层的发育; 桐湾期高石梯— 磨溪古隆起控制龙王庙组大面积颗粒滩沉积及优质储层的形成, 龙王庙组多期台内滩加积, 受3期岩溶作用影响, 孔洞型、孔隙型和孔洞— 裂缝型等类型储层广泛分布[34]。④天然气地球化学及成藏综合研究显示川中地区震旦系、寒武系天然气主要为聚集型古油藏原位裂解气(图3), 气源综合对比研究表明川中地区震旦系灯影组天然气主要来源于震旦系和寒武系烃源岩, 寒武系龙王庙组天然气主要来源于寒武系烃源岩[35, 36]。⑤晚三叠世(原油大量裂解)开始, 中二叠统— 中三叠统地层已经形成超压, 并一直保存至今; 中三叠统雷口坡组— 下三叠统嘉陵江组膏盐岩厚200~300 m、中寒武统高台组膏盐岩约76 m, 上覆巨厚的膏盐岩盖层岩石突破压力大、扩散系数小, 具有极强封闭能力。灯影组气藏、龙王庙组气藏上覆地层的继承性超压与膏盐岩共同作用[27]、古今持续封闭为大气田的形成提供了保障。

“ 五古” 成藏要素的有效配置实现天然气高丰度聚集, 发展完善了以大型古油藏原位裂解为核心的古老碳酸盐岩大气田成藏理论, 引领了我国储集层时代最古老、热演化程度最高、单体储量规模最大的海相碳酸盐岩特大型气田的发现[13, 14, 15, 31, 32, 33, 34, 35, 36], 经济和社会效益显著, 对于3大盆地古老碳酸盐岩天然气勘探具有重要指导意义。

2 天然气勘探领域

通过对含气盆地成藏条件研究及典型大气田的气藏解剖, 从盆地类型、勘探层系、天然气成因类型以及资源类型等方面深入研究了大气田形成的主控因素与分布规律, 分析了未来大气田勘探的重点领域。①盆地类型上, 克拉通和前陆盆地仍是今后大气田勘探的重点领域, 也是全球范围内最为重要的勘探领域。克拉通和前陆盆地古隆起、平缓斜坡、冲断带是主要富集区带。②勘探层系上, 古老层系和深层剩余资源丰富, 近期连续获得重大发现, 是未来发展的重点方向。③天然气成因类型上, 当前发现的大气田以陆相或海陆过渡相煤成气为主, 未来除煤成气外, 海相盆地原油裂解气亦将成为天然气储量增长的重要领域。④资源类型上, 致密砂岩气和页岩气是未来储量、产量增长的重要资源, 资源规模大。鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地上三叠统须家河组是致密砂岩气主要勘探领域, 南方页岩是页岩气勘探主要领域。

2.1 深层古老碳酸盐岩领域

中国海相碳酸盐岩天然气主要分布在我国中西部的四川、塔里木和鄂尔多斯等克拉通盆地, 目前已发现大气田以台缘礁滩和岩溶风化壳气藏为主。有利沉积相带、优质储层和有效的输导体系是碳酸盐岩大气田形成的关键[28]。台缘礁滩储层、古隆起及斜坡区的岩溶储层发育区是海相盆地碳酸盐大气田分布的最有利富集区。长期继承性发育古隆起控制沉积(沿古隆起易发育高能带礁滩体)、储层(不整合发育, 易形成多期岩溶等优质储层)和成藏(古隆起长期发育, 是油气运聚的指向区)是碳酸盐岩大气田勘探的重要领域。有利勘探领域包括四川盆地的乐山— 龙女寺与泸州古隆起、塔里木盆地的塔中与和田古隆起、鄂尔多斯盆地的中央隆起等, 有利勘探面积20.1× 104 km2, 天然气资源量约11.8× 1012m3

2.2 致密砂岩领域

克拉通盆地的上部层系的大型平缓斜坡构造易发育致密砂岩气藏。克拉通大型平缓斜坡构造控制沉积(发育缓坡型陆相沉积体系、大型三角洲砂体连片分布)、源岩(煤系烃源岩广覆式分布、长期持续供烃)和成藏(源储交互叠置、大面积成藏)是致密砂岩大气田勘探的重要领域[28]。克拉通大型平缓斜坡构造有利勘探领域包括鄂尔多斯盆地上古生界、四川盆地须家河组、吐哈盆地侏罗系、塔里木盆地侏罗系等, 有利勘探面积24.4× 104 km2, 天然气资源量约15.9× 1012 m3

2.3 前陆盆地领域

前陆盆地形成于挤压构造环境中与断层相关褶皱有关的圈闭构造带。前陆冲断带控制大型圈闭(大型叠覆背斜构造提供了良好的圈闭条件)、大型三角洲控制砂体(砂体大面积分布)、源岩和断裂控制供烃(紧邻生气中心、断裂发育、具有良好气源条件)是前陆盆地大气田勘探重要领域[28]。前陆盆地有利勘探领域包括塔里木盆地库车坳陷与塔西南坳陷、鄂尔多斯盆地西缘、准噶尔盆地南缘和柴达木盆地北缘等, 有利勘探面积19.9× 104 km2, 天然气资源量约10.9× 1012 m3

2.4 火山岩领域

目前, 我国已在松辽、准噶尔等盆地发现了多个火山岩大气田。由于火山岩自身不具备生烃潜力, 发育有效的烃源岩、有利的输导体系及优质的火山岩储层对于火山岩天然气成藏至关重要。因此, 烃源岩、优质火山岩储层(爆发相、溢流相)和输导体系及其时空配置是火山岩气藏成藏的关键[28, 37]。目前火山岩天然气勘探主要有利区包括松辽盆地的徐家围子和长岭断陷, 以及准噶尔盆地的陆东— 五彩湾地区, 勘探面积约1.78× 104 km2, 深层天然气资源量为2.28× 1012 m3

2.5 页岩气领域

近年来, 中国已在四川盆地上奥陶统五峰组— 下志留统龙马溪组发现了全球最古老、热演化程度高、地层超压、具有万亿立方米储量规模的大型页岩气区, 包括威远、长宁、焦石坝3个页岩气田及富顺— 永川、彭水2个页岩气产气区, 探明页岩气地质储量约7 640× 108 m3, 累计生产页岩气超过90× 108 m3, 成为全球第3个实现页岩气规模生产的国家[16, 17, 18, 22, 38]。中国页岩气潜力巨大, 可采资源量约为 12.85× 1012 m3; 其中, 四川盆地五峰组— 龙马溪组是最现实的页岩气勘探开发层系, 目前已落实Ⅰ — Ⅲ 类页岩气有利区面积约5.16× 104 km2, 页岩气可采资源量约5.30× 1012 m3[16, 17]。预计2020 年中国页岩气产能有望达到(200~300)× 108 m3, 有望在四川盆地常规加非常规天然气产量一起建成“ 西南大庆” [17, 18, 39]

3 结论

1)完善了有机质全过程生烃理论, 丰富和发展了干酪根降解生烃热演化模式、有机质接力成气等有机质生烃地质理论。

2)建立了多元天然气成因鉴别新方法, 丰富和完善了天然气成因鉴别方法指标体系; 建立了不同类型封盖层定量评价方法、低生烃强度区致密砂岩天然气成藏理论、古老碳酸盐岩大气田成藏理论, 丰富和发展了天然气成藏地质理论。

3)古老碳酸盐岩、致密砂岩气、前陆区、页岩气、火山岩等领域是今后大气田勘探的主要领域。①克拉通和前陆盆地仍是大气田勘探的重点领域, 也是全球范围内最为重要的勘探领域; 古隆起、平缓斜坡、冲断带是天然气主要富集区带。②古老层系和深层剩余资源丰富, 是未来发展的重点方向。③成因类型上以煤成气为主, 海相盆地原油裂解气亦将成为未来天然气储量增长的重要领域。④资源类型上致密砂岩气和页岩气是未来储产量增长的重要资源、资源规模大。

The authors have declared that no competing interests exist.

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