中国海相碳酸盐岩油气田的现状和若干特征

６海相油气地质革５崔年ｌ２捌中国海相碳酸盐岩油气田的现状和若千特征夏新宇。

陶士振戴金星（中国石油天然气集团公司石油勘探开发科学研究院）摘要截止１９９８年底，中国天然气探明储量有４０．７％存在于碳蘸盐岩地层，共有７十碳酸盐岩大气田；而与碳酸盐岩储层以爰海相烃耀岩有关的原油探明储量不到７％。

中国碳酸盐岩生烃问题长期以来是碳陵盐岩油气勘探中的一个关键｜可题，日前初步认为中国碳酸盐岩中的工业性油气田多数不是自生自储的，而需要外部存在有机质丰度较高的烃琢岩。

烃源岩的有机质质量和数量均受沉积环境的影响，多数情况下陆表海碳酸盐岩中烃源岩不发育。

除了南海的第三系，中国海相碳酸盐岩储层普遍时代古老、物性差、非均质性强，储层的发育取啦于后期改造作用。

岩溶作用对碳唛盐岩储层的形成意义十舟重要．不整合面之下是碳酸盐岩油气蘸形成的有利层段。

主题词碳酸盐岩海相地层油气田沉积环境油气青源评价油气藏类型烃源岩评价综述１中国海相碳酸盐岩油气田的分布碳酸盐岩气田的勘探与开发在中国有很长的历史，例如四川盆地的自流井气田早在公元２８０年至１３００年就已经开采三叠系碳酸盐岩地层中的天然气。

在２０世纪８０年代之前，中国绝大部分的天然气田和探明储量集中在四川盆地的碳酸盐岩地层。

到１９９８年全国碳酸盐岩地层中的气层气占全部气层气探明储量的４０．７％ｏ，这些天然气的储层主要包括鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩古风化壳，塔里木盆地石炭系和奥陶系的碳酸盐岩，以及四川盆地的上元古界一三叠系碳酸盐岩（图１）。

其中四川盆地碳酸盐岩天然气藏分布的层位最为广泛，包括上震旦统、奥陶系、上石炭统、下二叠统、上二叠统、中三叠统和下三叠统；其储量也最大，约占全国碳酸盐岩气层气探明储量的７０％。

截止１９９９年底，我国已经发现了１６个大气田（在我国把探明储量达到３００×１０８ｍ３的气田称为大气田），其中７个是碳酸盐岩大气田，它们分别是四川盆地的威远气田、五百梯气田、卧龙河气田、沙坪场气田和磨溪气田，鄂尔多斯盆地的长庆气田和塔里木盆地的和田河气田（图２）。

其中长庆气田、和田河气田的部分气层位于砂岩储层，但是大部分的储量仍集中在碳酸盐岩地层中，并且这部分的储量也达到了大型气田的标准。

图Ｌ中国天然气探明储量在不同储层中的分布与气田相比，中国海相碳酸盐岩油田勘探与发现的时间要晚。

几十年来中国的原油勘探主要在陆相盆地进行，直到７０年代中期才在渤海湾盆地中上元古界一下古生界的碳酸盐岩古潜山中发现了任丘油田。

不过其中的原油在发现时就证明是湖相烃源・夏新宇高级工程师。

１９９７年于中国科学院兰州地质研究所获博士学位，现从事天然气地质研究。

通讯地址：１０００８３北京市学院路９１０信箱；电话：（叭０）６２。

９７３８０ｏ车文中的储量赍料均来自国家格委历年的探明储量公报。

］＿；ｊ—ｊ曩嚣馐夏新宇等：中国ｊ卑相碳酸盐岩油气田的现状和若干特征７岩生成的。

１９８４年开始陆续在塔里木盆地发现了海相烃源岩生成的油气，其储层既有海相碳酸盐岩，也有海相碎屑岩和陆相碎屑岩。

１９８７年在璩江口盆地发现了流花１１—１生物礁油田，海相碳酸盐岩储层的时代为晚第三纪早中新世，这是中国仅有的一例时代较新的海相碳酸盐岩储层。

任丘油田和流花１１一ｌ油田是目前仅有发现的两个探明储量达到亿吨级的海相碳酸盐岩大油田。

目前无论是海相烃源岩生成的原油，还是以海相碳酸盐岩为储层的原油，在中国全部探明原油储量中所占的比重都并不大。

在中国１９９８年全部原油探明储量中，渤海湾盆地的“新生古储”式油田的储量不超过４．９％（其中一部分油田包括了第三系的储量）；塔里木盆地海相烃源岩生成的、储集于海相碳酸盐岩、海相砂岩和陆相砂岩中的探明储量只占全国储量的１．２％；而上述流花１１一ｌ油田的储量仅占全国总探明储量的０．８％。

也就是说，中国全部探明原油储量中至多有７％与海相地层有关，这与天然气储量的分布情况大不相同。

造成这种状况的原因，一是许多地区与碳酸盐岩相邻的烃源岩其时代一般也比较老，即使存在腐泥型烃源岩，有机质的成熟度也已经很高，产物主要是天然气而不是石油；二是许多地区古老碳酸盐岩的孔隙度和渗透率比较差，难以达到油藏储层的要求。

圈２中国大型碳酸盐岩油气田的分布①任丘油田；＠赢花１ｌ一１油田２碳酸盐岩生烃评价与烃源岩对比中国海相碳酸盐岩在生烃方面的重要特征是有机质含量低（丁ＤＣ平均一般在０．２％左右）、热演化程度较高（由各种指标折算出的等效镜质组反射率一般在１．５％以上），碳酸盐岩生烃问题长期以来都是中国碳酸盐岩油气勘探中的一个关键问题。

有机碳丰度这样低的碳酸盐岩能否形成工业性的油气田，多年来的研究总体上持肯定的结论。

除了个别研究者曾提出碳酸盐岩烃源岩的剩余有机碳应大于０．３％～０．５％…，其他研究者均认为高一过成熟碳酸盐岩的有机碳达到０．１％就可看作烃源岩１２“１；８０年代以来，塔里木盆地和鄂尔多斯盆地陆续在碳酸盐岩地层中探明油气田，在这两个盆地的研究中，８海相油气地质２０００年第５卷第１—２期碳酸盐岩有机碳丰度下限曾被一压再压，直至低到Ｏ．０５％甚至更低”Ｊ。

直到最近，随着贤料的积累和研究程度的深人，人们开始怀疑上述指标是否台适。

最近的研究逐渐认识到，碳酸盐岩烃源岩的有机碳丰度下限和碎屑岩没有根本差别．都应该是０．５％左右【６ｊ。

笔者研究表明，中国碳酸盐岩有机碳丰度较低并非是大量生烃造成的。

以往～些研究通过生烃模拟实验来确定碳酸盐岩有机碳丰度下限和“原始有机碳恢复系数”，往往采用有机碳含量较高的泥灰岩甚至油页岩样品（或者用这些样品制成的人造灰岩），这些样品不能代表纯碳酸盐岩的原始生烃能力，并且实验中的碳酸盐岩排烃率远远高于地质实际，这是导致“有机碳低到０．０５％的碳酸盐岩也是烃源岩”这种不恰当认识的重要原因。

实际上，中国贫有机质的碳酸盐岩沉积于氧化性强、保存条件劣的陆表海环境，有机质原始降解率最多能达到约１５０ｍｇ儋（甲烷／有机碳），有机碳恢复系数最大不过１．３，而不是原来认为的２．Ｏ～３．Ｏ。

这样的碳酸盐岩不可能作为工业性油气田的主要烃源岩【７￣…。

与此对应的是，人们对于碳酸盐岩油气田烃源岩对比的认识也在发生转变，尤其是气源对比。

四川盆地的碳酸盐岩气藏发现得最早，最初很少进行专门的气源研究，当时普遍认为这里的天然气是碳酸盐岩自生自储的。

后来的研究则认为四川盆地震旦系碳酸盐岩气藏的气源主要来自寒武系泥页岩¨…．中上三叠统碳酸盐岩气藏的气源岩主要是上二叠统煤系…Ｊ，８０年代大规模勘探和开发的石炭系碳酸盐岩气藏的气源是志留系泥页岩【１２Ｊ。

鄂尔多斯盆地的奥陶系碳酸盐岩是中国最大气田——长庆气田的主要产层，自发现之后，对其气源岩一直存在不同认识，有人认为主要烃源岩是石炭系一二叠系煤系Ｌ”“５１；有人认为是奥陶系碳酸盐岩¨””Ｊ。

结合鄂尔多斯盆地奥陶系气藏的地质地球化学背景．对已有研究的各种证据及相应解释重新推敲，笔者认为其主要气潦是石炭系一二叠系煤系，并有石炭系海相烃源岩的少量贡献【１９・∞】。

塔里木盆地原油大部分是海相烃源岩生成的，目前烃源岩已确定是有机碳丰度较高的中下寒武统和中上奥陶统的泥页岩和泥质碳酸盐岩。

２“，而不是贫有机质的海相碳酸盐岩和海相泥岩。

塔里术盆地碳酸盐岩大气田——和田河气田的发现时间较晚（１９９８年），这时在塔里木盆地的生烃研究中已经认识到贫有机质的碳酸盐岩不可能形成大油气田，研究表明其气源为寒武系有机质丰度较高的泥岩和泥质碳酸盐岩。

目前，越来越多的证据表明低有机质丰度碳酸盐岩中的太油气田不会是自生自储的，外部烃源岩的存在是该类碳酸盐岩油气藏形成的首要条件。

３沉积环境与烃源岩分布的关系烃潦岩中有机质的数量与质量取决于有机质母质类型、有机质的输入量、沉积速度以及保存条件，这些因素深受沉积环境的影响，沉积环境的作用在最近碳酸盐岩生烃的研究中又重新得到重视。

上述几个因素对烃源岩的影响包括：（１）一般而言。

好的烃源岩的有机质母质应当来自低等生物；（２）有机质输八量高无疑是有利于增加烃源岩的有机碳含量，并且，过剩的有机质有利于水体底部保持缺氧，维持有机质富氢贫氧的性质，因此有机质成烃降解率较高的烃源岩一般也具有较高的有机质输入量，即较高的ｍＣ。

（３）沉积速度过快会“稀释”有机质，造成岩层ＴＤｃ较低，并且有可能使得底水不那么缺氧，进而影响有机质的质量（造成富氧贫氢）；但过慢的沉积速度意昧着成岩速度较慢，对有机质的保存也不太有利，除非底水非常缺氧。

所以良好的有机相一般要求不快但也不太慢的沉积速度。

（４）保存条件是影响烃源岩发育程度的非常关键的因素，并且也受前几个因素的影响。

仅就沉积环境而言，保存条件并不完垒取决于水体深度。

因为气候（表现在于湿程度、是否发育风暴）和水体局限程度的影响也极为重要。

需要指出的是水体深度并非是决定有机质保存条件的唯一因素。

保存条件主要取决于水底的含氧量，水底的含氧量主要取决于底层水的扰动程度，部分程度上受有机质的输入量的影响。

先考虑生物量的因素，如果底层水不很通畅，有机质的输入量较大时底层水中的氧会很快消耗殆尽，这时大量有机质能够保存下来，并且有机质性质也最优，容易形成好的烃源岩，这就是所谓“生产力模式”。

一般来说，较浅的水体之中生物更繁盛，因此，如果底层水比较缺氧，则较浅的水体反而更容易发育烃源岩。

再考虑；‘夏新字等：中国海相碳酸盐岩油气田的现状和若干特征９底层水的流通程度，这时浅水环境一般不如较深水的环境。

只有当水体比较局限、没有潮汐和波浪的影响、没有风暴的搅动、没有动物的扰动，并且还必须保证水体不会反复蒸干，才有利于浅水环境沉积的有机质得到保存。

深水和较深水环境中也并非都有利于有机质的保存，如果存在富氧的密度流和底流（这在发育极地冰川的时代是很普遍的现象），深水环境也可能发育红色页岩，成为最差的有机相。

因此，即使是在深水和较深水环境下，水体局限也是发育烃源岩的必要条件。

总之，气候和水体的局限程度也是直接或间接影响烃源岩发育的重要因素。

最近的研究认识到，塔里木盆地上寒武统一下奥陶统∞以及鄂尔多斯盆地寒武系和下奥陶统的碳酸盐岩形成于陆表海环境，晚寒武世～早奥陶世处于全球性的轻碳期，浅水台地的有机质产率下降（或者海水氧化程度增加，有机质分解率增加），只有深水盆地非常特殊的环境与狭窄的区域才会有碳的富集而成为烃源岩。

此外，鄂尔多斯盆地奥陶系陆表海碳酸盐岩的沉积期处于风暴发育的气候带ｏ，水体动荡氧化，不利于有机质的保存。

目前这两个盆地的上述层位均不处在陆表海碳酸盐岩中ＴＤＣ较高的层段。

目前陆表海环境发育碳酸盐岩烃源岩（平均ｎ。

ｃ＞０．５％）的情况并不多见，仅发育在气候适宜、生物量大、保存条件较好的塔里木盆地中下寒武统部分地区、石炭系部分层段和鄂尔多斯盆地石炭系部分层段。