戴金星

中國石油勘探開發(fā)研究院, 北京 100083

0 前言

世界不同國家和不同學(xué)者,對大氣田的劃分沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),氣田大小的涵義也不盡相同,有的指面積大小,有的指儲量多少,有的指經(jīng)濟(jì)效益的高低。有的國家把在天然氣工業(yè)發(fā)展史上有重要意義的氣田也稱大氣田[1]。但總的來說,世界上通常都是以儲量的多少來劃分大氣田[2]。

關(guān)于大氣田儲量起始值,由于儲量類型不同,同一國家同一規(guī)范,隨時間不同而異,如中國1997年制定的《天然氣儲量規(guī)范》中,地質(zhì)儲量>300×108m3的氣田為大氣田。2004年以可采儲量為基礎(chǔ)制定的《石油天然氣規(guī)范》中,可采儲量>250×108m3的氣田為大氣田,可采儲量>2 500×108m3的氣田為特大型氣田[3]。同一學(xué)者不同時期提出大氣田儲量起始值也不一致,例如哈爾布特M.T.1968年認(rèn)為可采儲量為283×108m3(1×1012ft3)的氣田屬于大氣田,而1970年和2001年他把可采儲量分別為 991×108m3(3.5×1012ft3)和>860×108m3(3×1012ft3)的氣田列入大氣田[1]。西方學(xué)者一般把可采儲量>860×108m3的氣田稱為大(型)氣田。中國和俄羅斯把地質(zhì)儲量>300×108m3的氣田稱為大(型)氣田。一些學(xué)者把大氣田以儲量多少又進(jìn)行了分類:王庭斌[3]將地質(zhì)儲量>300×108m3的氣田定為大型氣田,地質(zhì)儲量>3 000×108m3的氣田定為特大型氣田;康竹林等人[4]把地質(zhì)儲量≥300×108m3的氣田稱為大型氣田,把地質(zhì)儲量≥3 000×108m3的氣田稱為特大型氣田;Еременко А Н[5]將地質(zhì)儲量為300×108～5 000×108m3的氣田稱為大型氣田,地質(zhì)儲量>5 000×108m3的氣田稱為特大型氣田;Нестреров И И等人[6]將地質(zhì)儲量1 000×108～7 500×108m3的氣田稱為大型氣田,7 500×108～ 50 000×108m3的氣田稱為特大型氣田,>50 000×108m3的氣田稱為超大型氣田。中國眾多學(xué)者均把地質(zhì)儲量>300×108m3氣田的稱為大氣田[1,3-4],本文也以此標(biāo)準(zhǔn)確定大氣田。

勘探開發(fā)和研究大氣田是快速發(fā)展一個國家天然氣工業(yè)的主要途徑,國內(nèi)外有不少實(shí)例。1949年,中國天然氣地質(zhì)儲量僅有3.85×108m3,年產(chǎn)氣量0.11×108m3[7],是天然氣極貧的國家。中國20世紀(jì)50—70年代僅發(fā)現(xiàn)2個大氣田(臥龍河和威遠(yuǎn)),還是個貧氣國。1983年中國開始第1個天然氣科技攻關(guān)項(xiàng)目(煤成氣開發(fā)研究),注重天然氣和大氣田研究及勘探開發(fā),使中國大氣田發(fā)現(xiàn)數(shù)量隨之陡升:20世紀(jì)80年代3個大氣田,20世紀(jì)90年代11個大氣田，21世紀(jì)10年代22個大氣田,21世紀(jì)20年代30個大氣田。這些大氣田開發(fā),使中國從貧氣國邁向產(chǎn)氣大國,2005年中國年產(chǎn)氣493.2×108m3,成為世界第11位產(chǎn)氣大國,2021年中國年產(chǎn)氣2 075.8×108m3,成為世界第4位的產(chǎn)氣大國[8]。蘇聯(lián)在20世紀(jì)50年代初天然氣儲量不足2 230×108m3,年產(chǎn)氣57×108m3,是個貧氣國,1960—1990年由于發(fā)現(xiàn)40多個大氣田,天然氣儲量達(dá)453 069×108m3,年產(chǎn)氣從453×108m3增長到8 150×108m3,使其由貧氣國躍為當(dāng)時世界第1位產(chǎn)氣大國[9]。非洲莫桑比克目前還是貧氣國,年產(chǎn)量很低,自2010—2013年在魯伍馬盆地共發(fā)現(xiàn)6個特大型氣田,共探明可采儲量35 736×108m3[10],現(xiàn)正準(zhǔn)備投入開發(fā),故不久的將來也是個產(chǎn)氣大國。

至2020年底中國共發(fā)現(xiàn)氣田286個,其中大氣田77個。在這些大氣田中,先后有年產(chǎn)量超過100×108m3的克拉2氣田、克拉蘇氣田、蘇里格氣田和安岳氣田。此4個大氣田對中國成為產(chǎn)氣大國并躋身為世界第4產(chǎn)氣大國起了重要作用。

1 克拉2氣田

1.1 氣田地質(zhì)概況

氣田位于塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇—依奇克里構(gòu)造帶中西部克拉2斷背斜構(gòu)造中,構(gòu)造縱向上可分為古近系鹽上與鹽下兩個構(gòu)造層。構(gòu)造由東西兩個高點(diǎn)組成,東西長約18.5 km,南北寬4 km。古近系底砂巖—白堊系氣藏頂界兩個局部高度海拔均為-2 467.7 m,最大閉合度425 m,最大閉合面積41.7 km2，見圖1-a)、1-b)、1-c)[1]。氣田發(fā)現(xiàn)井為克拉2井,1998年1月20日在3 499.87～3 534.66 m獲得日產(chǎn)氣量27.7×104m3,氣層主要在古近系底砂巖—白堊系巴什基奇克組砂巖,次為古近系蘇維依組下部膏泥巖段所夾白云巖，見圖1-d)。地層壓力系數(shù)古近系為2.22～2.26,主要?dú)鈱影褪不婵私M為1.94～2.09,均屬超高壓系統(tǒng)。2000年探明氣田含氣面積48.10 km2,探明地質(zhì)儲量2 840.29×108m3,地質(zhì)儲量豐度為59×108m3/km2,是中國儲量豐度最高的大氣田。

氣田發(fā)育地層有新近系庫車組、康村組雜色泥巖、吉迪克組雜色泥巖、時夾粉砂巖。古近系蘇維伊組厚層狀褐色泥巖與薄層狀粉砂巖互層。庫姆格列木群,自上而下分為5個巖性段:泥巖段、膏鹽巖段、白云巖段、膏泥巖段和砂礫巖段。庫車坳陷蓋層主要為膏鹽巖,為一套優(yōu)質(zhì)蓋層[1,11],克拉蘇構(gòu)造帶和克拉2氣田區(qū)主要蓋層為庫姆格列木群的膏鹽巖。下白堊統(tǒng)巴什基奇克組為棕色厚—巨厚狀砂巖夾粉砂巖和泥巖,砂巖平均孔隙度12.8%,平均滲透率51.46×10-3μm2,為優(yōu)質(zhì)儲集層,是克拉2氣田主力氣藏。下白堊統(tǒng)巴西蓋組上部為褐色泥巖,下部以褐色厚層一塊狀細(xì)砂巖為主,局部含泥礫與泥巖。砂巖平均孔隙度9.9%,平均滲透率0.78×10-3μm2,為差儲集層。下白堊統(tǒng)舒善河組為褐色泥巖夾褐色粉砂巖，見圖1-d)。

氣田未鉆及烴源巖。許多學(xué)者[12-14]研究庫車坳陷深層有三疊系、侏羅系沼澤相和湖相兩類烴源巖,即上三疊統(tǒng)塔里奇克組(TOC±0.5%～1.5%)、侏羅系克孜勒努爾組(TOC±0.5%～6%)和陽霞組(TOC±0.5%～6%)為煤系烴源巖;上三疊統(tǒng)黃山街組(TOC±0.06%～1.5%)和中侏羅統(tǒng)恰克馬克組(TOC±0.5%～2%)為湖相烴源巖。烴源巖遍布整個庫車坳陷,具有北厚南薄的分布趨勢,北部露頭區(qū)侏羅系烴源巖厚度250～600 m。在沉積中心,兩套烴源巖的Ro在1.5%～3.5%。庫車組末期(2 Ma)以來,隨著埋深急劇增加,庫車坳陷主力烴源巖(煤系烴源巖)快速成熟,庫車主體凹陷中心區(qū)生氣強(qiáng)度都在100×108m3/km2以上[1],克拉2氣田位于主體凹陷中心區(qū),故氣源充沛,利于形成高儲量豐度、高產(chǎn)的大氣田。

1.2 天然氣組分、烷烴氣碳同位素及其成因

研究氣田產(chǎn)出天然氣的組分及相關(guān)組分的同位素[15-18],對天然氣經(jīng)濟(jì)評價和氣源研究有重要意義,見表1?？死?氣田烴類氣含量很高,非烴氣主要是CO2和N2且含量很低,CO2為0～1.33%,N2為0.56%～1.55%,不含H2S氣體,故是優(yōu)質(zhì)天然氣。烴類氣含量97.21%～98.82%,平均98.21%。重?zé)N氣含量很低,幾乎沒有C4H10,僅C2H6和C3H8。C2H6含量0.31%～0.91%,平均為0.51%；C3H8含量為0～1.00%,平均為0.22%；CH4含量為96.86%～98.29%,平均為97.52%,為干氣。組分這些特征說明氣田天然氣是高～過成熟度烴源巖的產(chǎn)物。

由表1可見:δ13C1為-26.2‰～-31.1‰,平均為-27.5‰;δ13C2為-16.8‰～-19.4‰,平均為-18.3‰;δ13C3為-18.5‰～-25.1‰,平均為-19.8‰。δ13C4為-19.1‰～-25.6‰,平均為-21.3‰。烷烴氣碳同位素平均值排列序列為δ13C1<δ13C2>δ13C3>δ13C4,即烷烴氣的碳同位素發(fā)生了倒轉(zhuǎn)。碳同位素倒轉(zhuǎn)有5種原因[19]:1)有機(jī)烷烴氣和無機(jī)烷烴氣的混合;2)煤成氣和油型氣的混合;3)同型不同源氣或同源不同期氣的混合;4)烷烴氣某一或某些組分被細(xì)菌氧化導(dǎo)致該剩余組分的碳同位素變重,致使碳同位素倒轉(zhuǎn);5)地溫增高(>100 ℃)導(dǎo)致碳同位素發(fā)生倒轉(zhuǎn)。在克拉2井發(fā)現(xiàn)有3期流體包裹體:第Ⅰ期形成時古溫度105～110 ℃、第Ⅱ期形成時古溫度130～136 ℃、第Ⅲ期形成時古溫度163～169 ℃,最高為181 ℃[20]。圖2[21]說明氣田烷烴氣均為煤成氣,故原因2)不存在。前人研究庫車坳陷烷烴氣均為有機(jī)成因,故原因1)也不存在。由此可見,克拉2氣田烷烴氣碳同位素倒轉(zhuǎn)與上述原因3)、5)有關(guān)。關(guān)于克拉2氣田氣的類型,從圖2明顯可見屬于煤成氣;從表1可見,δ13C2值為-16.8‰～-19.4‰,平均為-18.3‰,也就是δ13C2很重,具有煤成氣的典型特征,中國學(xué)者認(rèn)為δ13C2值是鑒別煤成氣和油型氣的重要指標(biāo)。張士亞等人[22]指出，煤成氣的δ13C2值一般重于-29‰,油型氣的δ13C2值一般輕于-29‰；王世謙[23]也認(rèn)為δ13C2值>-29‰為煤成氣;戴金星[24]指出:煤成氣的δ13C2值基本上重于-28.0‰,油型氣的δ13C2值基本上輕于-28.5‰,介于-28.0‰～-28.5‰為兩類氣共存區(qū),且以煤成氣為主。從圖2和δ13C2值鑒別指標(biāo)可見克拉2氣田的天然氣為煤成氣。

圖2 δ13C1-δ13C2-δ13C3鑒別圖版Fig.2 Distinguishing plot of δ13C1-δ13C2-δ13C3

1.3 氣田在推動天然氣工業(yè)發(fā)展上的重要作用

由于克拉2氣田儲量豐度是中國各氣田中最高(59×108m3/km2),所以具有推動天然氣工業(yè)發(fā)展的得天獨(dú)厚優(yōu)良條件。該氣田是塔里木盆地探明儲量大于1 000×108m3的第1個大氣田,是推動西氣東輸管道建造源頭氣田,是中國目前單體儲量最大、豐度最高、最整裝的優(yōu)質(zhì)氣田,是中國單個氣田平均單井產(chǎn)量最高的氣田,目前氣田共有23口采氣井,合計(jì)產(chǎn)氣量為1 650×104m3/d。以1個家庭日用氣量0.5 m3計(jì),氣田1口高產(chǎn)井的日產(chǎn)量,可滿足300萬戶家庭1天的用氣需求[25]。目前，克拉2氣田是單井累產(chǎn)氣百億立方米以上最多的氣田,也是中國第1個年產(chǎn)氣達(dá)100×108m3以上的氣田,2007—2009年年產(chǎn)氣量均超111×108m3,占中國年產(chǎn)氣量的約14.2%,見表2～3。

表2 克拉2氣田累產(chǎn)氣百億立方米以上井一覽表Tab.2 Wells with cumulative gas production of more than 10 billion cubic meters in the Kela 2 gas field

表3 中國年產(chǎn)百億立方米大氣田產(chǎn)出年份表Tab.3 Production years of giant gas fields with annual output of 10 billion cubic meters in China

2 克拉蘇氣田

2.1 氣田地質(zhì)概況

氣田位于塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶東部的克深區(qū)帶,克深區(qū)帶東西長260 km,南北寬15～30 km[26],由于氣田位于克深區(qū),故也稱克深大氣田,見圖3-a)。氣田的鹽層上、下的構(gòu)造樣式不同,即“鹽上頂蓬,鹽下沖斷疊瓦”的構(gòu)造模式[27]。氣田東西長為50 km,南北寬約20 km[28],鹽下沖斷疊瓦構(gòu)造成排成帶,為氣田儲氣提供了良好圈閉構(gòu)造,見圖3-b)、3-c)、3-d)。氣田發(fā)現(xiàn)井為克深2井,于2008年8月在鹽下白堊系巴什基奇克組6 573～6 697 m獲日產(chǎn)氣為46.6×104m3。氣田目前已有13個氣藏投入試采或開發(fā)[29]。巴什基奇克組地層壓力系數(shù)為1.80～1.89,屬超高壓系統(tǒng)。2020年底共探明含氣面積515.70 km2,探明天然氣地質(zhì)儲量8 266.48×108m3。

克拉蘇氣田近鄰北東面的克拉2氣田,故兩氣田的地層名稱、巖性和烴源巖都相同,在此不再累述,見圖3-e)。但兩大氣田也有不同,如主要?dú)獠厣疃?、孔隙度、滲透率,圈閉構(gòu)造數(shù)?？死?氣田巴什基奇克組埋深比克拉蘇氣田淺3 000 m左右,孔隙度和滲透率高,為優(yōu)質(zhì)儲集層；而克拉蘇氣田的孔隙度和滲透率低,一般分別為1.5%～5.5%和0.01×10-3～0.1×10-3μm2，為低孔裂縫性致密砂巖[26]?？死?氣田為整體單一斷背斜圈閉,而克拉蘇氣田則由多個疊瓦狀斷背斜圈閉組成,見圖3-b)、3-c)。

a)庫車坳陷構(gòu)造圖 b)克拉蘇沖斷疊瓦狀構(gòu)造剖面圖 c)氣田平面圖 d)氣田剖面圖 e)地層綜合柱狀圖a)Structral map of Kuqa Depression b)Imbricated structural profile of Kelasu thrust c)Plane figure of gas field d)Profile of gas fieldm e)Comprehensive stratigraphic histogram圖3 克拉蘇氣田地質(zhì)綜合圖Fig.3 Geological comprehensive map of Kelasu gas field

2.2 天然氣組分、烷烴氣碳同位素及其成因

從表4可見,克拉蘇氣田天然氣組分中烷烴氣含量很高,非烷烴氣主要是CO2和N2且含量一般低,CO2為0.03%～2.50%,N2為0.17%～14.91%,不含H2S氣體,故為優(yōu)質(zhì)天然氣。烴類氣含量為85.10%～近100%,平均97.92%。重?zé)N氣含量低,幾乎沒有C4H10。C2H6含量0.21%～1.86%,平均為0.68%;C3H8含量0.01%～0.23%,平均為0.05%;CH4含量為83.90%～99.69%,平均為97.22%,屬于干氣。組分這些特征說明氣田天然氣是高～過成熟度烴源巖的產(chǎn)物。

由表4可見:氣田δ13C1為-24.4‰～-30.0‰,平均值為-26.7‰;δ13C2為-14.6‰～-19.0‰,平均值為-16.4‰;δ13C3為-15.7‰～-19.2‰,平均值為-17.5‰;δ13C4值僅有1個為-28.2‰。烷烴氣碳同位素(平均)值排列序列為δ13C1<δ13C2>δ13C3>δ13C4而倒轉(zhuǎn)。烷烴氣碳同位素倒轉(zhuǎn)有5種原因[19]。由圖2可見克拉蘇氣田的烷烴氣均為煤成氣;表4中沒有δ13C1>δ13C2>δ13C3負(fù)碳同位素系列說明氣田烷烴氣為有機(jī)成因、且表4中烷烴氣組分不具有受細(xì)菌氧化特征,以上諸點(diǎn)說明克拉蘇氣田碳同位素倒轉(zhuǎn)不是有機(jī)烷烴氣和無機(jī)烷烴氣混合;煤成氣和油型氣混合以及烷烴氣某組分受細(xì)菌氧化變重導(dǎo)致倒轉(zhuǎn),而和克拉2氣田相同是由不同期烷烴氣混合和高溫兩種原因致使發(fā)生倒轉(zhuǎn)。由圖2和δ13C2值均重于煤成氣-28.5‰～-28‰特征,說明克拉蘇氣田的天然氣為煤成氣。

2.3 氣田在推動天然氣工業(yè)發(fā)展上的重要作用

克拉蘇氣田是中國第1個探明超深大氣田,其發(fā)現(xiàn)推動了中國超深層天然氣勘探開發(fā),意義重大。該氣田是中國第3個年產(chǎn)超百億立方米的煤成大氣田,說明煤成氣在中國天然氣工業(yè)上具有重要作用。該氣田2020年產(chǎn)氣115.57×108m3;由于與蘇里格氣田及安岳氣田同年均產(chǎn)氣量在百億立方米以上(表3),推動中國2021年產(chǎn)氣2 075.8×108m3,使中國年產(chǎn)氣上2 000×108m3臺階,成為世界第4產(chǎn)氣大國,為“雙碳”目標(biāo)實(shí)施起了重大推進(jìn)作用。

3 蘇里格氣田

3.1 氣田地質(zhì)概況

氣田位于鄂爾多斯盆地中北部,主要在伊陜斜坡,部分在伊盟隆起及天環(huán)坳陷,其行政區(qū)域在內(nèi)蒙古自治區(qū)和陜西省境內(nèi)。蘇里格氣田天然氣大面積連續(xù)分布[1],氣藏分布在從東向西緩傾斜(地層傾角小于1°)斜坡上,見圖4。氣田發(fā)現(xiàn)井為蘇6井,在2000年于石盒子組獲日產(chǎn)量120×104m3的高產(chǎn)氣流,成為蘇里格氣田功勛井。2000年底探明氣田含氣面積16 422.2 km2,探明總地質(zhì)儲量20 665.55×108m3,累計(jì)產(chǎn)氣2 463×108m3,是中國迄今發(fā)現(xiàn)探明儲量最大、年產(chǎn)量最高、累計(jì)產(chǎn)氣最多的大氣田。

蘇里格氣田上古生界河流—三角洲相致密砂巖大面積疊置發(fā)育,形成多套含氣層系,主要?dú)鈱訛槎B系下石盒子組盒8段及山西組山1段,其次為山2段和下古生界馬五碳酸鹽巖氣層[1]。上古氣含氣層段為石英砂巖、巖屑砂巖,孔隙度小于8%的約占61.3%,滲透率小于0.5×10-3μm2的約占82.9%,為一套低孔、低滲致密砂巖。上石盒子組泥巖厚度為60～120 m,是上古生界諸氣藏的區(qū)域性蓋層。盆地太原組的潮坪泥質(zhì)巖、山西組三角洲平原泥質(zhì)巖和下石盒子組的河漫灘泥質(zhì)巖構(gòu)成上古生界諸氣藏良好的直接蓋層。

氣田的主要?dú)庠磶r為煤系中煤和暗色泥巖。煤層累計(jì)厚度6～12 m,有機(jī)碳含量>70%;暗色泥巖厚度為50～80 m,有機(jī)碳含量為2.0%～3.0%,氣源巖Ro為1.5%～2.5%、處于高～過成熟階段,生氣強(qiáng)度>20×108m3/km2的烴源巖分布占總面積的約75%,具有優(yōu)越的生氣條件,為大氣田的形成提供有利的充沛氣源。

3.2 天然氣組分和烷烴氣碳同位素及其成因

從表5可見:蘇里格氣田的天然氣的組分中烷烴氣含量高,非烷烴氣主要為CO2和N2且一般低,CO2為0～2.42%,N2為0～8.06%。不含H2S氣體,故為優(yōu)質(zhì)天然氣。烷烴氣含量為91.18%～99.04%,平均為97.50%。重?zé)N氣齊全,為1.58%～10.19%,平均為5.33%,因此天然氣基本為濕氣。C2H6含量為1.40%～7.07%,平均為4.00%;C3H8含量為0.15%～3.02%,平均為0.88%;C4H10含量0.03%～3.21%,平均為0.45%;CH4含量為88.34%～96.37%,平均為92.17%。

圖4 蘇里格氣田地質(zhì)綜合圖Fig.4 Geological comprehensive map of Sulige gas field

3.3 氣田在推動天然氣工業(yè)發(fā)展上的重要作用

蘇里格氣田是中國迄今探明儲量最大、年產(chǎn)氣量最高和累產(chǎn)氣最多的大氣田;是中國年產(chǎn)氣百億立方米以上最高的大氣田,2020年產(chǎn)氣274.71×108m3(表3),占當(dāng)年全國產(chǎn)氣量的14.2%;是中國年產(chǎn)氣百億立方米以上年份最長的大氣田,從2010—2020年長達(dá)10年(表3),預(yù)測今后還可連續(xù)年產(chǎn)百億立方米以上15年,成為長壽的年產(chǎn)百億立方米以上的大氣田。

4 安岳氣田

4.1 氣田地質(zhì)概況

氣田位于四川盆地中部繼承性發(fā)育的川中古隆起核部,見圖5-a)。川中古隆起在上震旦統(tǒng)燈影組沉積期已具雛形[34]。氣田有3個層系氣藏:須二氣藏(T3x2)、龍王廟組氣藏(∈1l)和燈影組(燈四段和燈二段)氣藏(Z2dn),其中龍王廟組為主力氣藏,見圖5-a)、5-b)、5-c)、5-d)。2020年底共探明含氣面積2 724.74 km2,探明天然氣地質(zhì)儲量12 626.47×108m3。氣田2015年第1次年產(chǎn)超百億立方米,2020年年產(chǎn)氣量達(dá)132.55×108m3,成為中國年產(chǎn)超百億立方米達(dá)5年的大氣田(表3)。

龍王廟組和燈影組(燈四段和燈二段)氣藏為碳酸鹽巖裂縫—孔隙(洞)型儲集層,平均孔隙度分別為4.28%、3.22%和3.35%,平均滲透率分別為0.966×10-3μm2、0.593×10-3μm2和1.160×10-3μm2；龍王廟組氣藏的烴源巖筇竹寺組頁巖，厚度100 m以上,TOC平均值1.95%。燈二段和燈四段氣藏的烴源巖為燈三段泥巖、陡山沱組泥巖及燈影組泥質(zhì)碳酸鹽巖,其厚度分別為5～30 m、10～30 m 和100～400 m,TOC平均值分別為1.19%、2.91%和0.61%。龍王廟組氣藏蓋層為高臺組—洗象池組致密碳酸鹽巖。燈影組氣藏蓋層為筇竹寺組頁巖[34],見圖5-d)。

a)安岳氣田位置 b)燈影組、龍王廟組、須家河組氣藏分布圖 c)龍王廟組氣藏橫剖面圖 d)地層綜合柱狀圖a)Location of Anyue gas field b)Distribution map of gas reservoirs from Dengying,Longwangmiao and Xujiahe formations Cross section of Longwangmiao Formation gas reservoirs d)Comprehensive stratigraphic histogram圖5 安岳氣田地質(zhì)綜合圖Fig.5 Geological comprehensive map of Anyue gas field

須二段氣藏儲集層以中粒、細(xì)—中粒長石砂巖為主。儲集層單層厚度1～12 m,層數(shù)2～11層,累計(jì)厚度2～60 m,巖心實(shí)測單井孔隙度在6.4%～9.2%,平均孔隙度為7.8%,砂巖滲透率在0.1×10-3～23×10-3μm2，各井平均滲透率為0.4×10-3μm2，儲集層滲透率較低。須二氣藏直接蓋層為須三段的厚度泥質(zhì)巖，區(qū)域蓋層為須四段—須六段大套砂巖和巨厚侏羅系,蓋層條件好。須一、須三和須五段烴源巖有機(jī)質(zhì)TOC平均值分別為2.03%、2.07%和1.77%。須二段和須四段部分烴源巖有機(jī)質(zhì)較高,TOC平均達(dá)4.28%和3.36%[1],屬煤系腐殖型干酪根,為須二氣藏形成提供了良好的條件。

4.2 天然氣組分和烷烴氣碳同位素及其成因

從表6可見:安岳氣田3個氣藏的組分及其含量各不相同。龍王廟氣藏烷烴氣中幾乎無C3H8和C4H10，CH4含量為95.16%～97.35%,平均為95.99%；C2H6含量為0.13%～0.27%,平均為0.15%；CO2含量為1.65%～3.93%,平均為2.44%；N2含量為0.28%～2.35%,平均為0.79%。燈影組氣藏也以CH4和C2H6為主,CH4含量為82.65%～94.61%,平均為90.25%；C2H6含量為0.03%～0.04%，平均為0.04%；CO2含量為4.14%～14.19%,平均為7.43%；N2含量為0.70%～4.56%,平均為1.62%。須二氣藏CH4含量為81.64%～87.20%,平均為84.63%；C2H6含量為7.59%～9.11%,平均為8.36%；C3H8含量為2.38%～3.60%,平均為3.00%；C4H10含量為1.00%～1.94%,平均為1.44%。由上可見須二氣藏為濕氣，須二氣藏CO2含量為0.07%～0.87%,平均為0.41%；N2含量為0.45%～1.30%,平均為0.82%。綜合對比以上相關(guān)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)龍王廟組氣藏、燈影組氣藏和須二氣藏的CH4含量平均值和CO2含量的平均值各氣藏是不同的,這說明該3個氣藏的烴源巖或氣源各不相同。

由表6可見:龍王廟組δ13C1為-32.1‰～-34.7‰,平均為-33.0‰;δ13C2為-32.4‰～-35.3‰,平均為-33.6‰,烷烴氣碳同位素主要發(fā)生倒轉(zhuǎn),即δ13C1>δ13C2的占2/3。燈影組δ13C1為-32.3‰～-33.6‰,平均為-32.9‰;δ13C2為-27.3‰～-29.1‰,平均為-28.1‰,烷烴氣碳同位素正常,即δ13C1<δ13C2。須二氣藏δ13C1為-41.2‰～-43.2‰,平均為-41.9‰;δ13C2為-26.7‰～-28.5‰,平均為-27.4‰;δ13C3為-23.7‰～-25.4‰,平均為-24.4‰;δ3C4為-24.5‰～-26.2‰,平均為-25.5‰,烷烴氣碳同位素δ13C3>δ13C4發(fā)生了倒轉(zhuǎn)。綜合對比以上烷烴氣碳同位素相關(guān)數(shù)值,發(fā)現(xiàn)龍王廟組氣藏、燈影組氣藏和須二氣藏的δ13C2值各不同,即平均值分別為-33.6‰、-28.1‰和-27.4‰,因烷烴氣倒轉(zhuǎn)與否和形式不同,即龍王廟組氣藏δ13C1>δ13C2發(fā)生倒轉(zhuǎn)占2/3;燈影組氣藏δ13C1<δ13C2未發(fā)生倒轉(zhuǎn),須二氣藏δ13C3>δ13C4倒轉(zhuǎn)。這說明該3個氣藏的氣源巖或氣源各不相同。

根據(jù)龍王廟組氣藏δ13C2平均值為-33.6‰,具有典型油型氣特征,又根據(jù)CH4平均值為95.99%的干氣,因此應(yīng)為油型裂解氣,魏國齊等人[34]也認(rèn)為龍王廟組天然氣是來自寒武系筇竹寺組源巖原油裂解氣。燈影組氣藏δ13C2平均值為-28.1‰,處于-28.0‰～-28.5‰ 的油型氣和煤成氣區(qū)間值內(nèi),而該氣藏重?zé)N氣中僅有C2H6含量為0.03%～0.04%,與克拉2氣田C2H6含量0.31%～0.91%,克拉蘇氣田C2H6含量0.21%～1.86%相近,說明這3個氣田天然氣均為干氣。由表1和表4可見,克拉2氣田δ13C2平均值為-18.3‰,克拉蘇氣田δ13C2平均值-16.4‰。所以根據(jù)燈影組δ13C2平均值-28.1‰就將其歸入煤成氣不妥,因比克拉2氣田和克拉蘇氣田δ13C2平均值輕10‰～11‰,故燈影組天然氣應(yīng)為油型裂解氣,魏國齊等人[35]研究認(rèn)為燈影組天然氣來源于震旦系和寒武系烴源巖的原油裂解氣。須二氣藏δ13C2平均值為-27.4‰而具有典型煤成氣的特征,42年前作者就指出中壩氣田的須二氣藏是煤成氣[36],之后眾名學(xué)者研究得出相同結(jié)論[1,3,22,37]。

4.3 氣田在推動天然氣工業(yè)發(fā)展上的重要作用

安岳氣田是中國第1個以碳酸鹽巖儲集層為主探明儲量超1×1012m3的大氣田,其氣源巖為海相腐泥型源巖,其發(fā)現(xiàn)說明海相碳酸鹽巖中有尋找大氣田并能產(chǎn)大氣量的良好前景。安岳氣田主要?dú)獠責(zé)粲敖M和龍王廟組及它們氣源巖是中國年代最老層系,其啟示了在寒武系和震旦系尋找與開發(fā)天然氣的前景值得重視,有待加強(qiáng),由此可以發(fā)現(xiàn)更多氣田。

5 結(jié)論

1)中國年產(chǎn)百億立方米以上大氣田按達(dá)目標(biāo)年份次序排列為克拉2氣田、蘇里格氣田、安岳氣田和克拉蘇氣田。克拉2氣田是中國第1個年產(chǎn)超百億立方米(2007年111.34×108m3)的大氣田;蘇里格氣田2010年產(chǎn)氣104.75×108m3,是中國迄今年產(chǎn)氣百億立方米以上長達(dá)10年,年產(chǎn)量最高(274.71×108m3)的大氣田;安岳氣田是唯一一個儲集層以碳酸鹽巖為主年產(chǎn)達(dá)百億立方米以上的大氣田；克拉蘇氣田是中國4個大氣田中唯一的儲集層深度大于6 000 m超深層大氣田。

2)根據(jù)原始儲量豐度、儲量多少和儲集層性質(zhì),中國4個年產(chǎn)百億立方米以上的氣田可分為兩類。一類是克拉2氣田,原始儲量豐度高(59.04×108m3/km2)、孔隙度高(12.8%)、滲透率高(51.46×10-3μm2)和原始儲量少(2 840.29×108m3);二類是克拉蘇氣田、蘇里格氣田和安岳氣田,原始儲量豐度低,3個氣田分別為16.02×108m3/km2、1.26×108m3/km2和4.63×108m3/km2；孔隙度低,3個氣田分別為1.5%～5.5%、<8%為主和3.22%～4.25%；滲透率低,3個氣田分別為0.01×10-3～0.1×10-3μm2、<0.5×10-3μm2和0.593×10-3～1.160×10-3μm2；原始儲量大，3個氣田分別為8 266.48×108m3、20 665.55×108m3和12 626.47×108m3。由上數(shù)據(jù)綜合對比,一類克拉2氣田原始儲量豐度分別是二類克拉蘇氣田、蘇里格氣田和安岳氣田的3.7倍、46.9倍和12.8倍;一類克拉2氣田是優(yōu)質(zhì)儲集層,而二類克拉蘇氣田、蘇里格氣田和安岳氣田為致密儲集層;二類克拉蘇氣田、蘇里格氣田和安岳氣田的原始儲量分別是一類克拉2氣田的2.9倍,7.3倍和4.4倍。以上3個不同特征,決定了一類的克拉2氣田成為中國年產(chǎn)百億立方米以上的第一個大氣田,而由于原始儲量少,故連續(xù)年產(chǎn)百億立方米以上年份則短;與其相對的二類的3個大氣田則年產(chǎn)氣百萬億立方米以上年份較遲,而由于原始儲量大則連續(xù)年產(chǎn)氣百億立方米以上的年份則長。

3)克拉2氣田、克拉蘇氣田、蘇里格氣田和安岳氣田這4個年產(chǎn)百億立方米以上大氣田,在推動中國天然氣工業(yè)發(fā)展上具有重大意義。在2020年中國年產(chǎn)氣1 925×108m3,4個大氣田當(dāng)年總產(chǎn)氣為589.94×108m3,占該年全國總產(chǎn)氣量的30.6%,而使中國成為世界第5個年產(chǎn)氣量達(dá)2 000×108m3級的產(chǎn)氣大國。

致謝:魏國齊教授、朱光有教授、龔德瑜高工、洪峰高工和張延玲高工在編圖和成文上給予幫助,深表感謝。