海相碳酸鹽巖大中型油氣田成藏體系及分布特征

王大鵬，陸紅梅，陳小亮，陶崇智，孟祥軍，牛新杰，白國(guó)平

[1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；　2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；　4.中國(guó)石油 大慶油田分公司 鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163413；　5.中國(guó)石油 華北油田分公司，河北 任丘 062552]

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海相碳酸鹽巖大中型油氣田成藏體系及分布特征

王大鵬1,2，陸紅梅3，陳小亮1,2，陶崇智3，孟祥軍4，牛新杰5，白國(guó)平1,2

[1.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；2.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；3.中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083；4.中國(guó)石油 大慶油田分公司 鉆探工程公司鉆井三公司，黑龍江 大慶 163413；5.中國(guó)石油 華北油田分公司，河北 任丘 062552]

基于全球53個(gè)海相碳酸鹽巖含油氣盆地199個(gè)大中型油氣田的最新資料，根據(jù)油氣成藏體系理論的分析原則，將成藏體系的“源-位”分類(lèi)方案應(yīng)用于海相碳酸鹽巖大中型油氣田，統(tǒng)計(jì)分析了這些油氣田中單源一位、單源二位、單源三位、二源二位、二源三位和三源三位6類(lèi)成藏體系類(lèi)型油氣田的分布和儲(chǔ)量特征，厘定海相碳酸鹽巖盆地油氣富集的主要成藏體系類(lèi)型，揭示其對(duì)海相碳酸鹽巖盆地油氣富集的控制作用。結(jié)果表明，海相碳酸鹽巖大中型油氣田中最主要、最普遍的成藏體系類(lèi)型為單源三位，這類(lèi)成藏體系富集的油氣儲(chǔ)量最多，其次為單源二位和二源三位，而歸屬于其它成藏體系類(lèi)型的油氣田儲(chǔ)量不大,個(gè)數(shù)亦相對(duì)較少,分布也較為分散。單源二位是最優(yōu)越的成藏體系，具有規(guī)模性的成藏效應(yīng)，但后期需較好的保存條件。此外，單源一位更多地表現(xiàn)為非常規(guī)性質(zhì)，成藏體系的三大要素集于同一套巖層，但這種成藏體系在海相碳酸鹽巖層系中發(fā)現(xiàn)的最少。

油氣分布；油氣成藏體系；海相碳酸鹽巖；含油氣盆地

海相碳酸鹽巖層系一直是全球油氣勘探的重要領(lǐng)域，進(jìn)入21世紀(jì)，海相碳酸鹽巖大油氣田仍是全球新增儲(chǔ)量的主要領(lǐng)域[1]。目前，我國(guó)的塔里木盆地、四川盆地和鄂爾多斯盆地等海相碳酸鹽巖層系內(nèi)都已發(fā)現(xiàn)了多個(gè)大中型油氣田[大中型油氣田指探明和控制(2P)可采儲(chǔ)量超過(guò)6.8106t油當(dāng)量的油氣田]，表明我國(guó)海相碳酸鹽巖盆地有著良好的勘探前景。油氣成藏體系是地下油氣成藏的自然體系，包括形成油氣藏的一切必要元素(要素)，如烴源巖(含烴/流體)、輸導(dǎo)體系和圈閉以及這些要素之間有效的配置結(jié)構(gòu)[2]。油氣成藏體系是針對(duì)中國(guó)疊合盆地的油氣系統(tǒng)研究提出的，是含油氣系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，同樣適用于海相碳酸鹽巖盆地油氣田[3-10]。但不同學(xué)者對(duì)成藏體系有不同的理解，其本質(zhì)和內(nèi)涵與本文中的成藏體系有所差異[11-14]。本文的研究目的為：基于IHS[15]和USGS[16-17]全球53個(gè)海相碳酸鹽巖盆地199大中型油氣田成藏體系的研究和統(tǒng)計(jì)分析，探討海相碳酸鹽巖層系油氣成藏體系“源—位”結(jié)構(gòu)類(lèi)型，定量表征不同類(lèi)型成藏體系的宏觀分布特征，并簡(jiǎn)析海相碳酸鹽巖層系油氣富集和分布規(guī)律。

1　全球海相碳酸鹽巖層系油氣分布

1.1油氣資源概況

全球共有389個(gè)發(fā)現(xiàn)商業(yè)油氣田的含油氣盆地，其中在208個(gè)盆地內(nèi)的海相碳酸鹽巖層系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了油氣田(藏)。截至2013年底，全球已發(fā)現(xiàn)的石油、天然氣和凝析油2P可采儲(chǔ)量分別為3 534108t，3271012m3和224108t，折合成油當(dāng)量為6 383108t。其中海相碳酸鹽巖層系的石油、天然氣和凝析油2P可采儲(chǔ)量分別為1 296108t，1201012m3和122108t，折合成油當(dāng)量為2 382108t。海相碳酸鹽巖層系石油、天然氣和凝析油的可采儲(chǔ)量分別占全球已發(fā)現(xiàn)油氣總量的36.7%，36.7%和54.5%，按油當(dāng)量計(jì)算，占總量的37.3%。油氣主要富集于中東、前蘇聯(lián)、北美和亞太四個(gè)油氣區(qū)(表1)。

表1　全球海相碳酸鹽巖油氣2P可采儲(chǔ)量(據(jù)文獻(xiàn)[15-17])

注：1 245 m3天然氣相當(dāng)于1 t石油。

1.2盆地分布

在全球208個(gè)海相碳酸鹽巖含油氣盆地中，119個(gè)盆地油氣2P可采儲(chǔ)量超過(guò)了6.8106t油當(dāng)量，其中最富集的三大盆地為阿拉伯盆地(1 386108t油當(dāng)量)、扎格羅斯盆地(362108t油當(dāng)量)和濱里海盆地(91108t油當(dāng)量)，合計(jì)占全球海相碳酸鹽巖油氣2P總可采儲(chǔ)量的77.3%。在阿拉伯盆地，發(fā)現(xiàn)了目前世界最大的超巨型氣田和油田，即諾斯(North)氣田和蓋瓦爾(Ghawar)油田。

為了分析全球海相碳酸鹽巖層系油氣田發(fā)育的盆地類(lèi)型，基于海相油氣勘探實(shí)踐分析油氣聚集的需要，根據(jù)Mann等的含油氣盆地分類(lèi)方案[18]，本文將海相碳酸鹽巖含油氣盆地劃分為7種類(lèi)型：被動(dòng)陸緣盆地、大陸裂谷盆地、前陸盆地、克拉通盆地、弧前盆地、弧后盆地和走滑盆地。52個(gè)海相碳酸鹽巖含油氣盆地劃歸為被動(dòng)陸緣盆地，67個(gè)劃歸為前陸盆地，48個(gè)劃歸為裂谷盆地，這三類(lèi)盆地是海相碳酸鹽巖層系油氣最富集的盆地類(lèi)型，它們分別聚集了全球海相碳酸鹽巖油氣2P總可采儲(chǔ)量的68.1%、22.9%和7.5%。克拉通盆地(15個(gè))、弧后盆地(5個(gè))、走滑盆地(9個(gè))和弧前盆地(12個(gè))內(nèi)發(fā)現(xiàn)的油氣2P可采儲(chǔ)量?jī)H占全球總量的1.5%(圖1)。

2　油氣成藏體系概念及結(jié)構(gòu)分類(lèi)

2.1油氣成藏體系概念及劃分

針對(duì)中國(guó)含油氣盆地多期成盆、多期改造、烴源巖多期生排烴和多期成藏等特殊性，含油系統(tǒng)的概念難以應(yīng)用，金之鈞等提出了油氣成藏體系的概念及其分類(lèi)原則[2,4]。成藏體系是地表以下油氣成藏的自然體系，包括形成油氣藏的一切必要元素(要素)，如烴源巖(含烴/流體)、輸導(dǎo)體系和圈閉以及這些要素之間有效的配置結(jié)構(gòu)。根據(jù)油氣成藏體系的定義，它由烴源巖、輸導(dǎo)體系和圈閉三大要素匹配組合構(gòu)成，將三個(gè)要素的屬性特征以“元”來(lái)表征,將系統(tǒng)所產(chǎn)生的功能效應(yīng)以“體”來(lái)表征。如果同時(shí)將元素的匹配與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征以“位”來(lái)表征，那么這種對(duì)油氣成藏體系的屬性特征和功能效應(yīng)的“三元一體”研究就具體表現(xiàn)為“源位匹配”的思維方法，從而可以從結(jié)構(gòu)特征上將油氣成藏體系劃分為不同的類(lèi)型。

圖1　不同盆地類(lèi)型海相碳酸鹽巖油氣2P可采儲(chǔ)量分布Fig.1　Proved plus probable recoverable oil and gas reserves of marine carbonates with basin types in the world

2.2油氣成藏體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)

在油氣成藏體系研究中，烴源巖是物質(zhì)基礎(chǔ)，其產(chǎn)生的流體油氣是三大要素聯(lián)系的紐帶，也是成藏體系研究的核心內(nèi)容。油氣田中油氣的分布體現(xiàn)了成藏體系的動(dòng)態(tài)演化及三大要素在地質(zhì)歷史過(guò)程中相互配置。根據(jù)烴源巖存在和發(fā)育情況，油氣成藏體系可以有單源型和多源型，其中多源又可分為二源和三源及其以上等類(lèi)型。同時(shí)考慮到三大要素以不同方式的匹配組合關(guān)系，油氣成藏體系又有一位、二位和三位的特征，最終可以將油氣成藏體系劃分為單源一位、單源二位、單源三位、二源二位、二源三位和三源三位6類(lèi)成藏體系[2](圖2)。

一位類(lèi)型宏觀總體上反映油氣成藏體系中源儲(chǔ)一體的性質(zhì)，烴源巖產(chǎn)生的油氣未經(jīng)過(guò)輸導(dǎo)體系運(yùn)移直接儲(chǔ)集于儲(chǔ)集層中，只有單源一位成藏體系一種類(lèi)型，油氣藏類(lèi)型更多表現(xiàn)為非常規(guī)性質(zhì)，如頁(yè)巖氣成藏體系、致密油成藏體系等。二位類(lèi)型反應(yīng)油氣成藏體系中源儲(chǔ)相連相通的特征，烴源巖與圈閉在空間上彼此上下疊合或水平相鄰，烴源巖與上覆或下伏的儲(chǔ)集層緊密相鄰，具體可劃分為新生古儲(chǔ)和古生新儲(chǔ)兩種類(lèi)型。三位類(lèi)型反應(yīng)油氣成藏體系中三大元素空間上相互獨(dú)立，功能上相互匹配，烴源巖產(chǎn)生的油氣經(jīng)過(guò)輸導(dǎo)體系的運(yùn)移最終儲(chǔ)集在圈閉之中。

3　全球海相碳酸鹽巖盆地油氣田成藏體系分布特征

本研究統(tǒng)計(jì)分析了全球53個(gè)海相碳酸鹽巖含油氣盆地199個(gè)大中型油氣田的成藏體系結(jié)構(gòu)類(lèi)型(圖3)，結(jié)果表明最普遍的成藏體系類(lèi)型是單源三位，123個(gè)油氣田歸屬于這種成藏體系，儲(chǔ)量也最大，占到大中型油氣田總可采油氣儲(chǔ)量的51.7%。其次是單源二位和二源三位，油氣田個(gè)數(shù)分別為41個(gè)和22個(gè)，儲(chǔ)量占到總量的37.4%和8.4%(圖4)。

圖2　油氣成藏體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)(據(jù)文獻(xiàn)[2],修改)Fig.2　Structure classification of petroleum accumulation systems

3.1單源型

3.1.1單源一位

由于海相碳酸鹽巖盆地沉積中心往往不是沉降中心，其中表現(xiàn)為非常規(guī)性質(zhì)特征的單源一位成藏體系的油氣田很少，必須具備比較穩(wěn)定的構(gòu)造沉積環(huán)境和成藏條件，具有自生自?xún)?chǔ)特征。位于威利斯頓盆地蒙大拿州東北部Elm Coulee油田的烴源巖和儲(chǔ)集層都發(fā)育于泥盆系—下石炭統(tǒng)Bakken組，烴源巖為沉積于缺氧條件、干酪根以無(wú)定形為主、富含有機(jī)質(zhì)的上段頁(yè)巖。中段主要由形成于快速海退環(huán)境的粉砂質(zhì)白云巖組成，構(gòu)成了儲(chǔ)集層，其埋深2 593～3 203 m，厚3.1～12.2 m，孔隙度為3.0%～9.0%，平均滲透率為0.04×10-3μm2[19]。Bakken組的油氣藏沒(méi)有明顯的油水界面，異常壓力普遍存在，地質(zhì)儲(chǔ)量大，采收率低，低孔低滲特征明顯，屬連續(xù)型致密油藏[20]，由于源儲(chǔ)一體，故將Elm Coulee油田劃分為單源一位成藏體系(圖5a)[21-23]。

3.1.2單源二位

按個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)，歸屬于單源二位成藏體系的油氣田主要分布于中東的阿拉伯盆地、阿曼盆地和北美的二疊盆地與墨西哥灣盆地。其中，阿拉伯盆地內(nèi)該類(lèi)型的油氣田最多，個(gè)數(shù)達(dá)14個(gè)。不過(guò)按儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)，最富集的盆地是阿拉伯盆地和巴拉望盆地，其油氣儲(chǔ)量分別占單源二位成藏體系油氣總儲(chǔ)量的86.0%和9.7%。其次是二疊盆地、阿曼盆地和墨西哥灣盆地(圖3)。單源二位成藏體系的油氣田的儲(chǔ)集層主要為灘壩顆粒灰?guī)r和生物礁，圈閉類(lèi)型以構(gòu)造圈閉和地層圈閉為主。源儲(chǔ)關(guān)系上，單源二位以古生新儲(chǔ)為主，新生古儲(chǔ)的油氣田個(gè)數(shù)較少。二疊盆地的Puckett氣田是新生古儲(chǔ)單源二位成藏體系的一個(gè)典型實(shí)例代表。其烴源巖是中奧陶統(tǒng)辛普森組沉積于海侵條件下的陸相黑色頁(yè)巖，儲(chǔ)集層是緊鄰烴源層之下的下奧陶統(tǒng)的Ellenburger組白云巖[24](圖5b)。單源二位成藏體系的油氣田多分布于生烴灶內(nèi)，以垂向運(yùn)移為主。單源二位成藏體系油氣田的烴源巖一般發(fā)育于內(nèi)陸架厭氧環(huán)境，儲(chǔ)集層由生物礁復(fù)合體或高能的灘壩相組成。

圖3　全球典型海相碳酸鹽巖盆地油氣成藏體系結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)量分布Fig.3　Petroleum accumulation system and reserve distribution map of marine carbonates of dominant petroliferous basins in the world

圖4　不同油氣成藏體系結(jié)構(gòu)個(gè)數(shù)和儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量百分比Fig.4　Numbers and reserve proportions of different petroleum accumulation systems

3.1.3單源三位

單源三位成藏體系內(nèi)的烴源巖、輸導(dǎo)體系和圈閉三要素之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系(圖2)，這類(lèi)成藏體系分布最廣泛，儲(chǔ)量亦最多。區(qū)域上，發(fā)育這類(lèi)成藏體系的油氣田主要分布于北美、中東、歐洲和前蘇聯(lián)，油氣田個(gè)數(shù)分別為42,25,21和15個(gè)。油氣儲(chǔ)量最富集的盆地是墨西哥灣盆地、扎格羅斯盆地、阿曼盆地、提曼—伯朝拉盆地和濱里海盆地，分別占單源三位成藏體系油氣總可采儲(chǔ)量的29.8%，24.2%，22.5%，7.2%和5.3%。盆地類(lèi)型上，油氣田主要分布在前陸盆地(54個(gè))、裂谷盆地(32個(gè))和被動(dòng)陸緣盆地(27個(gè))。油氣儲(chǔ)量上，最富集的盆地類(lèi)型是被動(dòng)陸緣盆地、前陸盆地和裂谷盆地，分別占單源三位成藏體系油氣總可采儲(chǔ)量的59.0%,34.0%和6.6%，其它類(lèi)型盆地儲(chǔ)量不足0.5%(圖6)。中東地區(qū)扎格羅斯盆地的Gachsaran油田是單源三位成藏體系的典型實(shí)例代表，其烴源巖為下白堊統(tǒng)Kazhdumi組，油氣通過(guò)裂縫垂向運(yùn)移至漸新統(tǒng)—中新統(tǒng)Asmari組灰?guī)r儲(chǔ)集層中聚集成藏[25-27](圖5c)。

圖5　單源型油氣成藏體系典型油氣田Fig.5　Typical fields of one source petroleum accumulation systemsa.單源一位，威利斯頓盆地Elm Coulee油田(據(jù)文獻(xiàn)[21,22],修改)；b.單源二位，二疊盆地Puckett氣田(據(jù)文獻(xiàn)[24],修改)；c.單源三位，扎格羅斯盆地Gachsaran油田(據(jù)文獻(xiàn)[25],修改)

圖6　單源三位成藏體系對(duì)應(yīng)的盆地類(lèi)型和儲(chǔ)量占總儲(chǔ)量百分比Fig.6　Numbers and reserve proportions of one source-three elements petroleum accumulation system in different basins

前陸盆地內(nèi)歸屬于單源三位成藏體系的油氣田個(gè)數(shù)最多，但就儲(chǔ)量而言，被動(dòng)陸緣盆地優(yōu)勢(shì)明顯，后者的油氣儲(chǔ)量占到了油氣總儲(chǔ)量一半以上(圖6)。筆者認(rèn)為這可能與碰撞構(gòu)造背景下的前陸盆地更有利于油氣的聚集成藏有關(guān)。烴源巖生成的油氣通過(guò)斷裂與不整合等輸導(dǎo)體系，垂向、側(cè)向運(yùn)移至有效圈閉中聚集成藏。而被動(dòng)陸緣盆地內(nèi)的油氣田，個(gè)數(shù)少但儲(chǔ)量規(guī)模大，這些大油氣田的形成與保存受控于盆內(nèi)優(yōu)質(zhì)烴源巖的時(shí)空展布和蒸發(fā)巖區(qū)域蓋層。

3.2多源型

3.2.1二源二位

海相碳酸鹽巖盆地中，歸屬于二源二位成藏體系的油氣田只有5個(gè)，主要分布在提曼-伯朝拉盆地、佩拉杰盆地和扎格羅斯盆地。這類(lèi)成藏體系油氣田的主要特征是盆地發(fā)育兩套有效烴源巖，其生成的油氣直接聚集在與烴源層相鄰的圈閉中，如佩拉杰盆地的Ragusa油氣田(圖7)，其烴源巖是上三疊統(tǒng)海相Noto組泥灰?guī)r和下侏羅統(tǒng)Streppenosa組內(nèi)陸架頁(yè)巖，儲(chǔ)集層為下伏于烴源層之下的中-下三疊統(tǒng)Gela組白云巖[28-29]。

圖7　二源二位成藏體系類(lèi)型的Ragusa油氣田(據(jù)文獻(xiàn)[28],修改)Fig.7　Ragusa field of two sources-two elements petroleum accumulation system in Pelagian Basin(modified based on reference[28])

3.2.2二源三位

歸屬于二源三位油氣成藏體系的油氣田有22個(gè)，其中11個(gè)分布于亞太地區(qū)(圖3)。就油氣儲(chǔ)量而言，主要分布在前蘇聯(lián)和北非地區(qū)，歸因于這些地區(qū)的油氣儲(chǔ)量規(guī)模比較大。濱里海盆地和錫爾特盆地是油氣最富集的盆地，不過(guò)油氣田個(gè)數(shù)僅為2個(gè)，前者的儲(chǔ)集層是生物礁，后者是灘壩顆粒灰?guī)r[30]。歸屬于這類(lèi)成藏體系的油氣田的油氣源自?xún)商子行N源巖，經(jīng)過(guò)輸導(dǎo)體系(裂縫、斷層和不整合)運(yùn)移聚集在圈閉中。如濱里海盆地Astrakhan氣田(圖8)，其烴源巖是上石炭統(tǒng)和下二疊統(tǒng)的深水盆地相泥巖，儲(chǔ)集層是上石炭統(tǒng)巴什基爾階臺(tái)地邊緣生物礁灰?guī)r，平均孔隙度為9.0%，基質(zhì)滲透率為2.0×10-3μm2，烴源巖生成的油氣經(jīng)裂縫和不整合運(yùn)移，聚集在下二疊統(tǒng)阿丁斯克階泥巖蓋層之下的構(gòu)造圈閉內(nèi)[31]，微裂縫的發(fā)育改善了儲(chǔ)層的產(chǎn)能，可日產(chǎn)氣39.6×104m3。

3.2.3三源三位

歸屬于三源三位成藏體系的油氣田有7個(gè)，這些油氣田主要分布于阿納達(dá)科盆地和阿拉伯盆地，其次是密歇根盆地、扎格羅斯盆地和塔里木盆地(圖3)。如阿納達(dá)科盆地的Panhandle氣田(圖9)，其油氣源自3套有效的烴源巖，分別是奧陶系碳酸鹽巖、上泥盆統(tǒng)-下石炭統(tǒng)底部Woodford組頁(yè)巖和上石炭統(tǒng)頁(yè)巖，其中最主要烴源巖為Woodford組頁(yè)巖，平均總有機(jī)碳含量(TOC)為2.7%～5.5%。儲(chǔ)集層是下二疊統(tǒng)Wolfcampian組生物礁灰?guī)r，輸導(dǎo)體系為邊界斷層和石炭系-二疊系的沖積扇砂體[33]。

4　討論

盆地的形成及其構(gòu)造演化歷史與盆地內(nèi)的油氣藏形成關(guān)系密切[34-35]。不同類(lèi)型的盆地演化控制了盆地內(nèi)烴源巖、儲(chǔ)集層分布的差異性和油氣資源的富集程度[36-37]。雖然海相碳酸鹽巖大中型油氣田在被動(dòng)陸緣盆地中的個(gè)數(shù)不是最多，但其儲(chǔ)量最大(圖1)。在海相碳酸鹽巖大中型油氣田中，最普遍的成藏體系類(lèi)型是單源三位成藏體系，而單源二位是最優(yōu)越的成藏體系，具有規(guī)模性的成藏效應(yīng)，但需較好的保存條件。在被動(dòng)陸緣盆地中，歸屬于單源三位成藏體系的油氣田的儲(chǔ)量最大(圖6)，這種特征與伸展構(gòu)造環(huán)境有利于優(yōu)質(zhì)烴源巖、有效儲(chǔ)集層、良好蓋層的形成及生儲(chǔ)蓋的有效配置密切相關(guān)[38]。前陸盆地中，歸屬于單源三位成藏體系的油氣田個(gè)數(shù)最多，但儲(chǔ)量位居第二位，反映出碰撞構(gòu)造背景下，可以導(dǎo)致多個(gè)擠壓背斜圈閉的形成，同時(shí)擠壓前成藏的油氣田亦可發(fā)生進(jìn)一步的調(diào)整改造。

筆者認(rèn)為，海相碳酸鹽巖盆地油氣成藏體系的分布不僅與成藏期原型盆地的關(guān)系密切[39]，而且還與油氣藏形成后的調(diào)整與改造密切相關(guān)。這不僅僅是因?yàn)樵团璧乜刂屏藷N源巖發(fā)育分布的范圍、有效儲(chǔ)集層的展布和圈閉條件的形成，更是因?yàn)橛蜌獠匦纬珊螅璧氐臉?gòu)造沉積演化會(huì)對(duì)油氣的運(yùn)移和聚集產(chǎn)生重要影響,從而控制海相碳酸鹽巖層系油氣在時(shí)空上的分布與富集。

圖8　二源三位成藏體系類(lèi)型的濱里海盆地Astrakhan氣田(據(jù)文獻(xiàn)[32],修改)Fig.8　Astrakhan gas field of two sources-three elements petroleum accumulation system in North Caspian Basin (modified based on reference[32])

圖9　三源三位成藏體系類(lèi)型的阿納達(dá)科盆地Panhandle氣田(據(jù)文獻(xiàn)[33],修改)Fig.9　Panhandle gas field of three sources-three elements petroleum accumulation system in Anadarko Basin (modified based on reference[33])

對(duì)于只有一套烴源巖的油氣田，可以采用單源型油氣成藏體系的分析方法，含油氣系統(tǒng)的理論思想同樣適用。而針對(duì)像我國(guó)塔里木這樣古老的海相碳酸鹽巖疊合盆地，盆地經(jīng)歷了多旋回的構(gòu)造演化、多期的油氣充注以及油氣藏的調(diào)整、破壞和改造作用，油氣成藏體系的方法則是一種更有效的研究手段[40]。

5　結(jié)論

1) 海相碳酸鹽巖層系的油氣田(藏)發(fā)現(xiàn)于全球208個(gè)盆地，其石油、天然氣和凝析油2P可采儲(chǔ)量分別為1 296108t，1201012m3和122108t，分別占全球已發(fā)現(xiàn)油氣總可采儲(chǔ)量的36.7%，36.7%和54.5%，按油當(dāng)量計(jì)算，占總量的37.3%。被動(dòng)陸緣盆地和前陸盆地是全球海相碳酸鹽巖油氣最富集的盆地類(lèi)型；其次為裂谷盆地，其油氣2P可采儲(chǔ)量分別占全球總量的68.1%，22.9%和7.5%。

2) 全球53個(gè)海相碳酸鹽巖盆地199個(gè)大中型油氣田歸屬于6類(lèi)成藏體系類(lèi)型，分別是單源一位、單源二位、單源三位、二源二位、二源三位和三源三位。其中，最普遍的成藏體系類(lèi)型是單源三位，油氣田個(gè)數(shù)達(dá)121個(gè)，儲(chǔ)量也最大，占到大中型油氣田總可采儲(chǔ)量的51.6%；其次是單源二位和二源三位，油氣田個(gè)數(shù)分別為41個(gè)和22個(gè)，儲(chǔ)量占到總量的37.4%和8.4%。

3) 盆地的類(lèi)型及其構(gòu)造演化控制了海相碳酸鹽巖層系油氣成藏體系的分布規(guī)律。被動(dòng)陸緣盆地易于大型-特大型海相碳酸鹽巖油氣田的形成，這些油氣田多歸屬于單源三位成藏體系。前陸盆地內(nèi)的海相碳酸鹽巖油氣田規(guī)模不如被動(dòng)陸緣盆地大，但個(gè)數(shù)最多，成藏體系亦以單源三位為主。

[1]Bai Guoping,Xu Yan.Giant fields retain to dominance in reserves growth [J].Oil and Gas Journal,2014,112(2):44-51.

[2]金之鈞,張一偉,王捷,等.油氣成藏機(jī)理與分布規(guī)律[M].北京:地質(zhì)出版社,2003:73-94.

Jin Zhijun,Zhang Yiwei,Wang Jie,et al.The accumulation mechanism and distribution regularity of oil and gas[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2003:73-94.

[3]龐雄奇,金之鈞,姜振學(xué),等.疊合盆地油氣資源評(píng)價(jià)問(wèn)題及其研究意義[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2002,29(1):9-13.

Pang Xiongqi,Jin Zhijun,Jiang Zhenxue,et al.Evaluation of hydrocarbon resources of superimposed basin and its significance [J].Petroleum Exploration and Development,2002,29(1):9-13.

[4]金之鈞,王清晨.中國(guó)典型疊合盆地與油氣成藏研究新進(jìn)展——以塔里木盆地為例[J].中國(guó)科學(xué)：D輯,地球科學(xué),2004,34(S1):1-12.

Jin Zhijun,Wang Qingchen.The research advances on typical superi-mposed basins and their hydrocarbon migration and accumulation:a case study of Tarim basin [J].China Science(Series D),2004,34(S1):1-12.

[5]金之鈞.中國(guó)典型疊合盆地與油氣成藏研究新進(jìn)展(之一)——疊合盆地劃分與研究方法[J].石油與天然氣地質(zhì),2005,26(5):553-562.

Jin Zhijun.New advancement in research of China’s typical superimposed basins and reservoiring(Part I):classification and research methods of superimposed basins [J].Oil & Gas Geology,2005,26(5):553-562.

[6]高小康,胡文瑄,曹劍,等.準(zhǔn)噶爾盆地莫索灣—莫北地區(qū)油氣運(yùn)移方向和成藏體系[J].石油與天然氣地質(zhì),2007,28(2):250-256.

Gao Xiaokang,Hu Wenxuan,Cao Jian,et al.Study of hydrocarbon migration accumulation in the Mosuowan-Mobei area in Junggar basin [J].Oil & Gas Geology,2007,28(2):250-256.

[7]黃金柱.油氣成藏體系概述及研究方法[J].油氣地質(zhì)與采收率,2008,15(2):40-47.

Huang Jinzhu.Concept and research methods of petroleum accumulation system [J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2008,15(2):40-47.

[8]金之鈞.典型疊合盆地油氣成藏體系研究思路與方法——以準(zhǔn)噶爾盆地中部地區(qū)油氣藏為例[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,17(2):161-169.

Jin Zhijun.Methods in studying petroleum accumulation systems in a superimposed basin:a case study of petroleum reservoirs in the central Junggar basin[J].Geological Journal of China Universities,2011,17(2):161-169.

[9]Jin Zhijun.Formation and accumulation of oil and gas in marine carbonate sequences in Chinese sedimentary basins [J].Science China Earth Sciences,2012,55(3):368-385.

[10]陶崇智,白國(guó)平,王大鵬,等.塔里木盆地與威利斯頓盆地古生界海相碳酸鹽巖油氣成藏特征對(duì)比[J].石油與天然氣地質(zhì),2013,34(4):431-440.

Tao Chongzhi,Bai Guoping,Wang Dapeng,et al.A comparison of hydrocarbon accumulation characteristics of the Paleozoic marine carbonates in Tarim Basin and Williston Basin [J].Oil & Gas Geology,2013,34(4):431-440.

[11]張善文,王永詩(shī),石砥石,等.網(wǎng)毯式油氣成藏體系——以濟(jì)陽(yáng)坳陷新近系為例[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2003,30(1):1-10.

Zhang Shanwen,Wang Yongshi,Shi Dishi,et al.Meshwork-carpet type oil and gas pool-forming system-Taking Neogene of Jiyang depression as an example [J].Petroleum Exploration and Development,2003,30(1):1-10.

[12]姜素華,李濤,姜雨.東營(yíng)凹陷網(wǎng)毯式油氣成藏體系油氣運(yùn)聚探討[J].中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,31(5):1-6.

Jiang Suhua,Li Tao,Jiang Yu.Discussion on petroleum migrating and accumulating of meshwork-carpet type oil and gas pool-forming system in Dongying depression [J].Journal of China University of Petroleum,(Nature Science Edition),2007,31(5):1-6.

[13]徐懷民,徐朝暉,張善文,等.中國(guó)東部陸相盆地的層次結(jié)構(gòu)、油氣成藏體系與隱蔽油氣藏特征——以濟(jì)陽(yáng)坳陷為例[J].中國(guó)科學(xué)(D輯),2008,38(S1):129-137.

Xu Huaimin,Xu Zhaohui,Zhang Shanwen,et al.Layer structure,petroleum accumulation system and characteristic of subtle reservoir of continental basins in eastern China:Taking Jiyang depression for example[J].China Science(Series D),2008,38(S1):129-137.

[14]胡宗全,尹偉,伍新和,等.中國(guó)中西部四大盆地碎屑巖油氣成藏體系及其分布規(guī)律[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(4):561-570.

Hu Zongquan,Yin Wei,Wu Xinhe,et al.Petroleum accumulation systems of clastic strata and their distribution in the four large-sized basins in central-western China [J].Oil & Gas Geology,2012,33(4):561-570.

[15]IHS Energy Group.International petroleum exploration and production database [DB/OL].[2015-01-05].http://www.ihs.com/products/oil-gas-information/data-access/geophysical-surveys/index.aspx.

[16]Gautier D L,Dolton G L,Takahashi K I,et al.1995 National assessment of United States oil and gas resources-Result,methodology,and supporting data[EB/CD].Denver:U.S.Geological Survey,2000.

[17]U.S.Geological Survey World Energy Assessment Team.U.S.Geological Survey World Petroleum Assessment 2000-Description and results [EB/CD].Denver:U.S.Geological Survey,2000.

[18]Mann P,Gahagan L,Gordon M B.Tectonic setting of the world’s giant oil and gas fields[C]//Halbouty M T.AAPG Memoir No.78:Giant oil and gas fields of the decade 1990-1999.Tulsa:AAPG,2003:15-105.

[19]Sonnenberg S A,Pramudito A.Petroleum geology of the giant Elm Coulee field,Williston Basin [J].AAPG Bulletin,2009,93(9):1127-1153.

[20]Nordeng S H.The Bakken petroleum system:An example of a continu-ous petroleum accumulation [J].North Dakota Department of Mineral Resources Newsletter,2009,36(1):19-22.

[21]Kuhn P P,Primio R D,Horfield B.Bulk composition and phase behavior of petroleum sourced by the Bakken Formation of the Williston Basin[J].Geological Society,London,Petroleum Geology Conference series,2010,7:1065-1077.

[22]Webster R L.Petroleum source rocks and stratigraphy of the Bakken Formation in North Dakota[C]// Woodward J,Meissner F F,Clayton J L,et al.Hydrocarbon source rocks of the greater Rocky Mountain region.Symposium of the Rocky Mountain Association of Geologists,1984:57-81.

[23]Eidsnes H V.Structural and stratigraphic factors influencing hydrocarbon accumulations in the Bakken Petroleum System in the Elm Coulee field,Williston Basin,Montana [D].Colorado:Colorado school of mines,2014.

[24]Loucks R G,Anderson J H.Depositional facies,diagenetic terranes,and porosity development in lower Ordovician Ellenburger dolomite,Puckett Field,West Texas[C]//Roehl P O,Choquette P W,eds.Carbonate Petroleum Reservoirs.New York:Springer-Verlag,1985:19-37.

[25]James G A,Wynd J G.Stratigraphic nomenclature of Iranian Oil Consortium agreement area [J].AAPG Bulletin,1965,49(12):2182-2245.

[26]張震,李浩武,段宏臻,等.扎格羅斯盆地新生界Asmari-Gachsaran成藏組合地質(zhì)特征及成藏模式[J].石油與天然氣地質(zhì),2012,33(2):190-199.

Zhang Zhen,Li Haowu,Duan Hongzhen,et al.Geological characteristics and hydrocarbon accumulation model of the Cenozoic Asmari-Gachsaran play,Zagros Basin [J].Oil & Gas Geology,2012,33(2):190-199.

[27]Kosari E,Gharehcheloo S,Kadkhodaieilkhchi A,et al.Fracture chara-cterization by fusion of geophysical and geomechanical data:a case study from the Asmari reservoir,the Central Zagros fold-thrust belt [J].Journal of Geophysics & Engineering,2015,12(1):130-143.

[28]Kafka F T,Kirkbridge R K.The Ragusa oil field,Sicily [C]// Proceedings of 5th World Petroleum Congress.New York,1959:61-85.

[29]Vercellino J,Rigo F P.Geology and exploration of Sicily and adjacent areas [C]// Halbouty M T,ed.Geology of Giant Petroleum Fields.Tulsa:AAPG Memoir No.14,1968:388-398.

[30]Abdunaser L M,Bylinkin G.Washing processes and fluid variations-phase equilibria to petroleum geochemistry [J].Oil & Gas Journal,2003,101(1):32-38.

[31]Anissimov L,Bylinkin G.Washing processes and fluid variations-phase equilibria to petroleum geochemistry [J].Oil & Gas Journal,2003,101(1):32-38.

[32]Review of the petroleum geology of the western part of the Sirt Basin,Libya [J].Journal of African Earth Sciences,2015,111:76-91.

[33]Sorenson R P.A dynamic model for the Permian Panhandle and Hugoton fields,western Anadarko basin [J].AAPG Bulletin,2005,89(7):921-938.

[34]賈東,武龍,閆兵,等.全球大型油氣田的盆地類(lèi)型與分布規(guī)律[J].高校地質(zhì)學(xué)報(bào),2011,17(2):170-184.

Jia Dong,Wu Long,Yan Bin,et al.Basin types and distribution of the global giant and gas fields [J].Geological Journal of China Universities,2011,17(4):170-184.

[35]Mann P,Horn M,and Cross I.Tectonic setting of 79 giant oil and gas fields discovered from 2000-2007:Implications for future discovered trends[C]//AAPG Annual Convention,Long Beach,California,2007.

[36]吳因業(yè),鄒才能,胡素云,等.全球前陸盆地層序沉積學(xué)新進(jìn)展[J].石油與天然氣地質(zhì),2011,32(4):605-614.

Wu Yinye,Zou Caineng,Hu Suyun,et al.New advances in sedimentology and sequence stratigraphy of foreland basin [J].Oil & Gas Geology,2011,32(4):605-614.

[37]Klemme H D.Petroleum basins-classifications and characteristics[J].Journal of Petroleum Geology,1980,3(2):187-207.

[38]谷志東,汪澤成,胡素云,等.全球海相碳酸鹽巖巨型油氣田發(fā)育的構(gòu)造環(huán)境及勘探啟示[J].天然氣地球科學(xué),2012,23(1):106-118.

Gu Zhidong,Wang Zecheng,Hu Suyun,et al.Tectonic settings of the global marine carbonate giant fields and exploration significance [J].Natural Gas Geoscience,2012,23(1):106-118.

[39]溫志新,童曉光,張光亞,等.全球板塊構(gòu)造演化過(guò)程中五大成盆期原型盆地的形成、改造及疊加過(guò)程[J].地學(xué)前緣,2014,21(3):26-37.

Wen Zhixing,Tong Xiaoguang,Zhang Guangya,et al.The transformation and stacking process of prototype basin in five global plate tectonic evolution stages[J].Earth Science Frontiers,2014,21(3):26-37.

[40]金之鈞.中國(guó)海相碳酸鹽巖層系油氣勘探特殊性問(wèn)題[J].地學(xué)前緣,2005,12(3):15-22.

Jin Zhijun.Particularity of petroleum exploration on marine carbonate strata in China sedimentary basins [J].Earth Science Frontiers,2005,12(3):15-22.

(編輯董立)

Petroleum accumulation systems and distribution of medium to large marine carbonate fields

Wang Dapeng1,2,Lu Hongmei3,Chen Xiaoliang1,2,Tao Chongzhi3,Meng Xiangjun4,Niu Xinjie5,Bai Guoping1,2

[1.StateKeyLaboratoryofPetroleumResourcesandProspecting,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China;2.CollegeofGeosciences,ChinaUniversityofPetroleum(Beijing),Beijing102249,China;3.PetroleumExploration&ProductionResearchInstitute,SINOPEC,Beijing100083,China;4.No.3DrillingCompanyofDaqingDrillingEngineeringCompany,PetroChinaDaqingOilfieldCompany,Daqing,Heilongjiang163413,China；5.PetroChinaHuabeiOilfieldCompany,Renqiu,Hebei062552,China]

A classification of petroleum accumulation systems (PAS) of marine carbonate fields was attempted by using the latest data of 199 medium to large marine carbonate fields from 53 petroliferous basins around the world and a “source-element” classification scheme.The result shows that PAS of the fields can be categorized into six types: one source-one element,one source-two elements,one source-three elements,two sources-two elements,two sources-three elements and three sources-three elements.The distribution patterns and characteristics of petroleum reserves for each of the 6 types of PAS were investigated and the dominate types with high hydrocarbon richness in marine carbonate petroliferous basins were identified,and their controls on hydrocarbon enrichment were revealed.Statistical analytical results show that one source-three elements PAS not only hosts the largest share of petroleum reserves but also occurs the most widely.It is followed by one source -two elements and two sources-three elements PAS.For other types of PAS,both the reserves and the numbers of occurrence are relatively small.One source-two element PAS is the most promising among all the types but it requires more favorable later preserving conditions.One-source-one element PAS presents itself mostly as unconventional reservoirs but is rarely found in marine carbonate rocks.

oil and gas distribution,petroleum accumulation system,marine carbonate,petroliferous basin

2014-12-17;

2016-01-11。

王大鵬(1984—)，男，博士研究生，油氣地質(zhì)。E-mail:kongshi41118@126.com。

簡(jiǎn)介：白國(guó)平(1963—)，男，教授、博士生導(dǎo)師，油氣地質(zhì)。E-mail:baigp@cup.edu.cn。

國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2011ZX05031-001-010HZ)。

0253-9985(2016)03-0363-09

10.11743/ogg20160308

TE122.3

A