0 前言

21世纪是天然气世纪，这是国内外能源专家的普遍共识。与煤、石油等其它矿物能源相比，天然气具有热值高、利用效率高、污染小的特点，既是一种优质高效的能源，又是重要的有机化工原料。据国际权威机构预测，天然气是21世纪消费量增长最快的能源，石油和煤炭消费领域里有70%以上可以用天然气取代，天然气将是21世纪的能源主角，加快天然气工业的发展将成为不可扭转的趋势^[1]。

发现与开发大气田是快速发展天然气工业的一条重要途径。大气田的形成条件及分布规律在以往的研究中作了很多总结^[1~15]，近年来大气田的发现呈增长趋势，前陆盆地、克拉通盆地大面积岩性以及东部断陷盆地深层火山岩等领域天然气勘探取得了重大进展，有必要在前人的基础上对大气田的地质特点进行系统总结，以促进对大气田的勘探。

各国对气田储量规模的分类标准不一，根据20世纪80年代制定的《中华人民共和国天然气储量规范》，探明地质储量大于300 × 10⁸ m³为大气田。本文概略分析2001年以来发现大气田的地质特点，希望对今后的勘探有所启示。

1 近年来我国发现的大气田概述

我国在1996年之前，只有1992年发现的大气田储量在1000 × 10⁸ m³之上，每年最多发现2个大气田，1989年之前更是几年才发现一个大气田，且每个大气田的储量均在500 × 108 m³之下。自“九五”至今每年均发现大气田，2004年发现大气田最多，达6个，2007年发现5个大气田，新增探明地质储量6178 × 10⁸ m³，这是我国年天然气探明地质储量第一次突破6000 × 10⁸ m³，说明我国天然气勘探正处在快速发展时期。

按盆地统计，大气田分布在鄂尔多斯、四川、柴达木、塔里木、松辽、珠江口6个盆地，其中四川盆地大气田最多，有8个，鄂尔多斯盆地次之，有5个，柴达木盆地、塔里木盆地各3个，松辽盆地、珠江口盆地各1个(表 1)。

按深度统计(表 1)，浅层(＜2000m)、中深层(2000 ~ 3200m)、深层(＞3200m ~ 4000m)、超深层(＞4000m)均有大气田分布，但以中深层、深层为主，超深层也有较多大气田发育。

由于大气田的大量快速发现，刷新了中国大气田的多项纪录:

(1) 松辽盆地徐深气田是世界上最大的深层火山岩气田，也是我国东部陆上发现的最大气田，开辟了我国陆上“第五大气区”。

(2) 鄂尔多斯盆地苏里格气田为中国目前最大的气田，是陆相中深层大面积岩性气田的典范。

(3) 鄂尔多斯盆地靖边气田是我国首次在陆上海相碳酸盐岩地层中探明的非常规隐蔽性大型岩溶古地貌气田，它的发现突破了以往在构造发育区找气的勘探思路，拓宽了稳定地台区找气的地质认识。

(4) 塔里木盆地迪那2气田是中国目前发现的最大凝析气田，是超深层碎屑岩气田的代表。

(5) 四川盆地普光气田是四川盆地发现的最大气田，也是我国海相碳酸盐岩层系最大的气田，还是四川盆地埋藏深度最大、资源丰度最高、储层性质最好、优质储层最厚、天然气中硫化氢含量最高、天然气干燥系数最大的整装气田。

(6) 塔里木盆地塔中Ⅰ号油气田为我国第一个奥陶系礁滩相亿吨级油气田，是世界含油气盆地发现的最大生物礁储集体，入选2005年全球重大油气勘探新发现。

(7) 四川盆地洛带气田紧邻成都市三环路，是我国迄今为止发现的唯一紧邻大都市的气田。

(8) 塔里木盆地大北3气田大北3井7058 ~ 7090.88m日产天然气41108m³，突破了气田储层埋深7000m的界限^①。

① 中国地质学会，2008.2007年度中国地质科技新进展和地质找矿新成果资料汇编

2 近年来我国发现大气田地质特点 2.1 烃源岩特点 2.1.1 中国天然气勘探指导理论进入“多元论”时代

20世纪80年代末之前，中国天然气勘探的指导理论是“一元论”的油型气理论^[16]，认为天然气均由腐泥型的有机质形成，只把腐泥型地层作为气源岩，只勘探与其有关的天然气; 20世纪80年代末，确定腐殖型煤系是良好的气源岩，煤系和与之相关层系是天然气勘探的主要目标的煤成气理论在我国出现，使我国天然气勘探的指导理论从油型气的“一元论”发展为油型气和煤成气理论的“两元论”。近年来，继首先确定了世界上第一个有充分地球化学依据的无机成因烃类气田—松辽盆地昌德气藏之后，又陆续在松辽盆地徐家围子断陷发现了几个无机成因烃类气藏，使天然气勘探的指导理论真正进入油型气、煤成气和无机气的“多元论”时期。

2.1.2 有机气以煤成气为主

按照母质类型，有机气可分为油型气和煤成气两大类。煤成气在我国大气田探明储量中所占比例逐年增高，20世纪80年代以前煤成气在天然气总探明储量中所占比例一般小于10%，20世纪80年代以后煤成气比例快速增大，至2001年所占比例达到了60%以上，2005年达到70%，成为天然气中的主要类型^[17]。煤系烃源岩主要分布在C-P、T-J、K、E、N-Q; 地区上主要分布在鄂尔多斯盆地(C-P)、四川盆地(T-J)、塔里木盆地(T-J)、松辽盆地(K)、东南近海海域(E)及柴达木盆地(N-Q)。目前发现的油型气大气田主要分布在塔里木盆地(∈-O)、四川盆地(S，P₁海相)，鄂尔多斯盆地(C，O)油型气对大气田形成有少量贡献。

2.1.3 烃源岩热演化各阶段皆可形成大气田

大气田的天然气可以形成于不同的热演化阶段，既有未熟阶段的生物成因气(如柴达木盆地涩北一号、涩北二号等)，又有成熟阶段的热解气(如塔里木盆地迪那2等)和过熟阶段的裂解气(如铁山坡、罗家寨等以志留系生成的原油裂解气为主，并混有龙潭组烃源岩生成的天然气，普光气田主要捕获了龙潭组烃源岩生成的天然气，混有志留系生成的原油裂解气) ^[18]。

2.2 储层特点

近年来发现的大气田储层类型有3大类:碎屑岩储层、碳酸盐岩储层和火山岩储层，其中碎屑岩储层占主导地位，各大气区均有分布，碳酸盐岩储层次之，分布在鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和四川盆地，火山岩储层只分布在松辽盆地。

储层不仅控制气藏的富集程度，还能控制气藏的发育与否，如塔河油气田，储层发育则含油或形成油气藏，储层不发育则不含油，因此在同一残丘圈闭上高产稳产井与干井交叉分布，高产稳产井与非稳产井同时并存，油气分布不受残丘构造的控制，也不受层位的控制，而与储层的发育程度密切相关^[19]。

2.2.1 碎屑岩储层

大气田碎屑岩储层可由泥质粉砂岩－砾岩各粒级碎屑构成，泥质粉砂岩是柴达木盆地大气田最为发育的储集岩，平均孔隙度25% ~ 30%，平均渗透率(10 ~ 100) × 10^-3 μm^2[20]。

粉砂岩不仅在浅层可以构成储层，超深层也可以形成有效储层，如迪那2气田储层以粉砂岩、细砂岩为主，平均孔隙度4% ~ 10%，平均渗透率(0.1 ~ 1.5) × 10^-3 μm^2[21]。

徐深气田砾岩储层储集物性不同于砂岩储层，砂岩储层随埋深增加，物性迅速变差，一般埋深大于2900m，孔隙度低于5.5%，基本达到物性下限。砾岩储层随埋深增加物性变化不大，一般填隙物(砂质为主)含量越高，储层物性越好^[22]。

大气田碎屑岩储层物性自特低孔特低渗—特高孔特高渗皆有分布，柴达木盆地生物气储层细砂岩、鲕粒砂岩和粗粉砂岩的平均孔隙度为30% ~ 35%，平均渗透率为(300 ~ 1000)× 10^-3 μm²，细粉砂岩和含泥粉砂岩的平均孔隙度在30%左右，平均渗透率为(100 ~ 500) × 10^-3 μm^2[20]，而洛带气田主力产层遂宁组曾经长期作为区域盖层和隔层，孔隙度平均为4.74%，基质渗透率平均为0.42 × 10^-3 μm^2[23]。

2.2.2 碳酸盐岩储层

碳酸盐岩储层按成因分为潜山型和内幕型两大类，潜山型储层以风化壳溶蚀作用成因为主，内幕型则以沉积、白云石化作用、埋藏溶蚀等成因为主。前者主要分布在鄂尔多斯盆地奥陶系、塔里木盆地奥陶系，后者主要分布在四川盆地下三叠统、上二叠统和塔里木盆地奥陶系。

碳酸盐岩储层与沉积相带关系密切，按主要储层的相带分布可分为三种类型:潮上—潮间型、台地型、台地边缘型。潮上—潮间型储层主要发育在潮上—潮间带，潮间发育云坪、潮上发育含膏云坪，云岩中的石膏和硬石膏结核、盐晶等在岩溶作用下形成了大量的模孔和溶缝，储集空间发育，利于天然气的聚集，如靖边气田奥陶系; 台地型储层主要发育在开阔台地相，岩性主要为纯净灰岩，这类岩石基质基本不具储渗能力，主要储集空间以构造变形产生的构造裂缝与岩溶作用形成的孔、洞、缝为主，优质储层主要受断裂和岩溶作用强度控制，如塔河油气田奥陶系; 台地边缘型储层主要发育在台地边缘相，发育颗粒灰岩、礁灰岩等，物性较好，如塔中Ⅰ号和普光气田。普光气田的主要产层为下三叠统飞仙关组、上二叠统长兴组，其中糖状残余鲕粒白云岩储集性能最好，次为含砾屑鲕粒白云岩、残余鲕粒白云岩等，灰岩储集条件较差。

2.2.3 火山岩储层

火山岩储层仅分布在松辽盆地徐深气田，埋深2600 ~ 4800m，有利储层主要分布于4个亚相: ①喷溢相的上部亚相，岩性以气孔流纹岩为主; ②爆发相的热碎屑流亚相，岩性以含晶屑、浆屑、岩屑的熔结凝灰岩为主; ③爆发相空落亚相，为含火山弹和浮石块的集块岩、角砾岩和晶屑凝灰岩; ④火山通道相隐爆角砾岩亚相^[22]。和砾岩储层类似，火山岩储层随埋深增加物性变化不大，埋深超过4000m仍有孔隙度大于10%的储层，工业气流井的深度已达到4500m，为天然气勘探向深部探索创造了条件^[22]。

2.3 圈闭特点

2001年以来发现的大气田圈闭以构造－岩性复合型为主，只有迪那2和柴达木盆地的三个大气田受构造单一因素控制。构造—岩性气田具有分布面积大，含气层位多的特点，其储量规模通常较构造气田大，以鄂尔多斯盆地最为明显，5个气田的天然气探明储量达到了1.6 × 10¹² m^3[17]。

2.3.1 鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地各大气田均为岩性地层气藏，如苏里格气田构造形态总体为一宽缓的西倾单斜，其上发育多排低缓的鼻隆构造，鼻隆幅度只有10 ~ 20m，勘探开发实践证实鼻隆幅度对天然气聚集不起作用，砂体的横向展布以及储集物性严格控制着气藏的分布。

2.3.2 四川盆地

普光气田西侧受北东向逆冲断层控制，北侧与东侧受构造线控制，南部受相变带控制，是一受鼻状构造与相变线共同控制的构造－岩性复合型圈闭^[24]。普光气田构造高部位曾打过川岳83、84井，没有获得工业油气流，普光气田位于相对低部位，却获得高产气流，主要是沉积相的差异造成的。

2.3.3 塔里木盆地

(1) 塔河油气田

塔河油气田油气藏高度不受残丘圈闭的控制，奥陶系残丘圈闭幅度很小，一般20 ~ 50m，个别90 ~ 100m，但油气藏高度远大于残丘圈闭幅度，可达200 ~ 300m。如塔河油田王牌井S48井所在的残丘圈闭幅度仅为55m，但油气藏高度却达255m。含油气范围也不受残丘圈闭的控制，残丘圈闭面积很小，一般仅为几平方千米，而油气藏面积远大于残丘圈闭面积^[19]。

(2) 塔中Ⅰ号气田

塔中Ⅰ号气田无构造圈闭，礁滩复合体普遍含油，同一油气藏顶面高差达1000m以上，为受储层控制的岩性油气藏。塔中Ⅰ号礁滩体往南相变为棚内缓坡、棚内洼地等微相的泥质灰岩和泥晶灰岩，向北相变为斜坡—盆地相的泥岩，之上沉积了上奥陶统桑塔木组巨厚陆棚泥岩，形成巨型的岩性圈闭^[25]。

2.3.4 松辽盆地

徐深气田砾岩气藏基本为岩性气藏，营城组四段砾岩获得工业气流井均无明显构造圈闭; 火山岩气藏构造对气水分布具有一定的控制作用，但含气高度一般大于构造圈闭幅度，为岩性气藏或构造—岩性气藏。

3 存在问题

总的来说大气田研究程度较高，但仍有一些关键问题存在争议或者没有得到解决，影响了勘探的深入，包括(但不限于)以下所述:

3.1 烃源岩 3.1.1 部分大气田的气源仍不清楚

(1) 靖边气田气源是来自上古生界煤成气和石炭系海相油型气^[26]，上古生界石炭系、二叠系煤系和下古生界海相碳酸盐岩^[27]，还是中奥陶统平凉组页岩^[28]。

(2) 铁山坡、罗家寨气田究竟是油型气^[17]还是煤成气^[29]，气源为上二叠统龙潭组煤系^[29]还是以志留系生成的原油裂解气为主、混有龙潭组生成的天然气^[18]。

(3) 塔中天然气主要是来源于寒武系－下奥陶统烃源岩、有少量上奥陶统烃源岩生成的天然气补充^[30]，还是塔中东部主要聚集了高－过成熟的寒武系生成的天然气、塔中西部主要聚集了中等成熟的中—上奥陶统生成的天然气^[31]。

3.1.2 生物气源岩的评价标准

已有研究表明生物气形成并不受有机质类型、数量的控制，因此生物气源岩的评价不能沿用传统的评价方法，但是究竟什么是控制生物气的主要因素，如何评价生物气源岩，还缺乏一套有效而适用的指标。柴达木盆地自1957年发现生物气以来已历经半个世纪，但气源究竟以高碳泥岩为主还是以低碳泥岩为主，到目前仍然不清楚，大大限制了生物气的进一步勘探和拓展，更难以为同类地区开展相关性研究提供参考。

3.1.3 无机成因烃类气资源前景

目前已在松辽盆地发现无机成因烃类气田，但无机成因烃类气资源前景如何，其他地区是否有无机成因烃类气田分布及如何开展无机成因烃类气勘查十分不清楚。

3.2 储层 3.2.1 海相碳酸盐岩微相

普光气田中的开江—梁平海槽，马永生^[24]认为是碳酸盐台地中水体相对较深的台棚环境，魏国齐等^[32]、王一刚等^[33]认为仍属海槽。

川东北飞仙关组鲕粒白云岩以混合水白云石化作用为主是主流观点，但罗平等^[34]却认为鲕粒白云石化流体没有淡水注入。

塔中Ⅰ号气田储层是形成于高能台地边缘的礁滩复合体，还是一套与沉积间断面相对应的、形成于低能环境的泥晶棘屑灰岩^[35]。

3.2.2 深埋优质储层的形成和保存机制

近年的深层勘探成果表明深层可以发育优质储层，如普光气田飞仙关组在白垩纪末期埋深可达8000m^[36]，现埋深在5000m以上，但鲕粒白云岩孔隙度最大可达27.9%，最大渗透率可达1000 × 10^-3 μm²以上，其形成和保存机制及其分布的控制因素尚未完全查明。

3.2.3 低效气田中相对高渗储层的展布规律和预测方法

低效气田只有找到相对高渗储层才有经济效益，但由于相对高效储层常常只集中在沉积砂体的某一部位，甚至只是其中一小部分，并不是整个沉积砂体，对相对高效储层的预测和展布规律的研究将有别于常规砂体，成为地质工作21世纪所面临的迫切问题。

3.3 成藏 3.3.1 成藏期认识不一，主力成藏期不清

历经多期次的构造运动是中国含油气盆地的主要特点，每一期构造运动对气藏的形成都起到了重要的作用，多源、多期成藏是我国含油气盆地成藏的一个重要特点。如塔中存在多期油气运聚，包括晚加里东期油气的聚集、晚海西期古油藏油气的调整转移和直接从烃源岩生成油气的补充以及喜马拉雅期古油藏裂解天然气对早期油藏的气侵，但如何准确定量评价多来源、多期次油气对成藏的贡献还应继续努力。

3.3.2 烃源岩高－过成熟地区天然气勘探方法

我国海相烃源岩目前普遍处于高－过成熟阶段，近年提出“有机质接力成气”的新认识，认为高－过成熟阶段烃源岩仍具有较好的生气潜力、分散可溶有机质是高－过成熟阶段最主要的气源、海相烃源岩具有广阔的勘探前景，但在一些久攻不克的地区(比如南方碳酸盐岩)如何具体指导勘探仍是一个难题。