陆相油气地质理论在中国中西部盆地的重大进展

贾承造，邹才能，杨智，朱如凯，陈竹新，张斌，姜林

（1. 中国石油天然气集团有限公司，北京 100724；2. 中国石油勘探开发研究院，北京 100083）

0 引言

中国陆相油气地质理论在世界石油地质学界和石油工业界占有重要地位，发展陆相油气地质理论是中国地质学家对地质学基础理论的重大贡献。中国油气资源以陆相为主，中国拥有陆相含油气盆地面积达310×104km2，其中油资源总量为714×108t，占陆上油资源总量的 90%；常规气资源总量为 24×1012m3，占比 60%；非常规致密砂岩气和煤层气资源总量为52×1012m3，占比40%。经过几代石油人的艰苦奋斗，中国已成为陆相油气生产大国，2017年中国生产原油1.915×108t、天然气 1 487×108m3，其中陆相油、气分别占 95%和 70%。陆相油气地质理论在中国石油工业发展中起到了关键性指导作用。

陆相油气地质理论是伴随着中国石油工业的成长而发展起来的。中国石油工业经历了从玉门油田、延长油田诞生，到东部松辽盆地、渤海湾盆地大突破，再到中西部鄂尔多斯盆地、塔里木盆地大发展的历程，陆相油气地质理论从1938年发现第1个陆相油田——玉门老君庙油田和1941年AAPG发表第1篇陆相生油论文开始[1-2]，共经历了1940年至1958年的理论提出阶段、1958年至1990年的基本形成阶段、1990年至今的发展阶段。几代石油地质学家秉承“艰苦创业、认真求实”的科学精神，不仅学习借鉴国际石油地质学界的理论技术，更从中国陆相沉积盆地和陆相油气系统实际出发，进行了深入的调查研究和杰出的理论创新，取得了重大的成果。本文系统总结了80年来数代地质学家的陆相油气地质理论研究成果，提出了 3个阶段的发展历史；系统阐述了近30年来陆相油气地质理论在中国中西部盆地的重大进展。本文所指的中西部盆地及陆相层系，主要涵盖塔里木盆地上二叠统及以上地层、四川盆地上三叠统及以上地层、鄂尔多斯盆地下二叠统及以上地层、准噶尔—吐哈—三塘湖盆地中二叠统及以上地层、柴达木盆地侏罗系及以上地层等。

陆相油气地质理论在早期提出和形成阶段主要伴随和依托中国东部盆地的油气勘探实践。近年来，中国对中西部盆地陆相油气进行了大规模勘探并取得重大突破，共发现4个储量万亿立方米级大气区和6个储量10×108t级大油区，支撑中国原油产量稳中有升，达到年产2×108t；天然气产量快速增长，年产量超过1 400×108m3。与此同时，陆相油气地质理论在中西部挤压背景下陆相盆地构造学、多类型湖盆沉积体系与砾岩/深层等特殊储集层地质、煤成烃等陆相生烃新领域、前陆冲断带与岩性地层油气藏等陆相油气富集规律、陆相非常规油气地质和陆相低渗透油气开发地质等领域都取得重大进展，大大发展和丰富了中国陆相油气地质理论，并成功指导和支持了中西部盆地的油气勘探开发。

至此，中国陆相油气地质理论已经基本完善成熟，理论体系基本形成，由5个部分组成：①陆相盆地构造理论，包括东部和中西部大地构造背景、原型盆地类型和原型盆地改造作用；②陆相盆地沉积与储集层理论，包括不同类型陆相湖盆沉积体系、碎屑岩储集层、陆相非常规储集层与深部储集层地质特征；③陆相生油理论，包括陆相湖盆干酪根生烃与油气系统理论、陆相咸化湖盆生烃理论、煤系生烃理论；④陆相油气聚集理论，包括源控论、大型坳陷盆地三角洲体系聚集理论、大型断陷盆地复式油气聚集理论、前陆冲断带油气聚集理论、陆相岩性地层油气藏理论和陆相非常规油气理论；⑤陆相砂岩油气田开发地质理论，包括特大型砂岩油田开发地质理论和低渗透—致密砂岩油气田开发地质理论。随着石油工业的发展，中国陆相油气地质理论必将在国内及全球陆相油气勘探开发中大放异彩，发挥越来越大的作用，为未来石油工业做出更大的贡献。随着科学技术的进步，应进一步推动这一理论体系的发展，预期未来陆上油气勘探开发将转向以深层和非常规为主，面临复杂的新理论难题，陆相油气地质理论将抓住新的发展机遇，进入新的发展时期。

1 陆相油气地质理论的成就

1.1 陆相油气地质理论的发展阶段

中国陆相油气地质理论主要经历了提出、形成、发展等 3个阶段，有力支撑了中国石油工业体系的诞生建立和发展壮大（见图1）。

第1阶段（20世纪40年代至1958年）：为陆相油气地质理论的提出阶段。这一时期以孙健初、潘钟祥、孙越崎、李四光、黄汲清、谢家荣、侯德封、翁文波、李德生、田在艺、邱中建等为代表的中国地质学家，通过调查陕北高原、河西走廊、四川盆地及天山南北等地区油气地质，经过长期的艰苦探索，以1938年孙健初等发现玉门老君庙油田和1941年潘钟祥在AAPG发表第1篇陆相生油文章为标志[1-2]，提出了中国陆相沉积可以生油的地质认识，为坚定中国陆相油气勘探信心、正确决策战略东移打下了坚实理论基础。

第2阶段（1958年至1990年）：为陆相油气地质理论的形成阶段。这一时期以阎敦实、邱中建、闵豫、张文昭、胡朝元、翟光明、李德生、吴崇筠、黄第藩、胡见义、戴金星、裘怿楠等为代表的一批石油专家，围绕大庆油田勘探开发、渤海湾盆地整体勘探等大量实践，以陆相生油、东部陆相盆地构造沉积、源控论、复式油气聚集区（带）、煤系生烃、陆相湖盆沉积储集层、特大型砂岩油田开发地质等为内核，基本形成了系统的中国陆相油气地质理论，不断推动和拓展了陆相新层系、新领域、新盆地的油气发现。

图1 中国陆相油气发现与地质理论发展历程

第3阶段（1990年至今），为陆相油气地质理论的发展阶段。这一时期以贾承造、戴金星、胡文瑞、龚再升、孙龙德、赵文智、金之钧、邹才能、邓运华、宋岩、王招明等为代表的新时期石油人，针对中西部盆地、沿海大陆架、非常规等陆相地层油气勘探开发，提出环青藏高原盆山体系与中西部前陆冲断带、煤成气、中低丰度岩性地层油气藏大面积成藏、近海大陆架陆相油气聚集、非常规油气地质学、低渗透—致密砂岩油气田开发等地质理论，发现了克拉 2等一批大型陆相油气田、油气区，开发了安塞、苏里格等一批低渗透—致密油气田，指引和推动了陆相层系的油气勘探开发的新征程。

1.2 陆相油气地质理论的重大成就

1.2.1 陆相生油理论

老君庙等陆相油田发现以后，1941年发表的AAPG论文指出“石油不仅来自海相地层，也能够来自淡水沉积物”，第1次正式提出“陆相生油”的观点[1]。一批石油地质先驱经过长期的实践探索，逐渐认识到中国陆相地层巨大的生油潜力[1-11]。20世纪50年代末至20世纪60年代，中国东部松辽盆地、渤海湾盆地等一批大型油气田的发现，证实陆相沉积地层能够生成大量石油并形成大油田，同时为陆相生油理论的建立积累了丰富的油气地球化学分析资料。20世纪70年代以来，系统研究了陆相烃源岩形成条件和有机质生烃机理，系统建立陆相烃源岩和油气地球化学系列指标和参数，建立了陆相干酪根生烃、煤成烃、未成熟—低成熟油、超压盆地生烃动力学等陆相重要生烃理论[12-17]。陆相生油理论是随着勘探实践逐渐发展起来的，在中国陆相地层油气勘探中发挥了重要作用，同时也进一步发展了石油地质理论。

1.2.2 中国东部陆相盆地构造沉积理论

20世纪80年代之前，是中国大地构造理论百花齐放的时代，提出了众多中国特色的大地构造学说和理论[3-4,18-21]。基于地质力学原理提出中国大陆新华夏构造体系，并指出中国东部新华夏系沉降带中蕴藏着丰富的石油资源[3]。基于板块构造理论，指出中国东部中—新生代构造体制与油气盆地的关系[22-23]。这些理论分别从构造体系、区域大地构造、板块构造的视角，探讨和阐述了陆相盆地成因机制、演化过程，指导了中国东部坳陷盆地和裂谷盆地的构造沉积特征研究及油气矿藏勘探实践[3-4,13,22,24-27]。

1.2.3 源控论

1959年大庆油田发现之后，中国石油地质学家根据松辽盆地石油自烃源岩生成后油气运移距离较短、就近聚集在生油有利区及邻近有利区带的特点，总结了松辽盆地生油区控制油气田分布的规律，1963年提出“源控论”的地质思想，强调“油气田环绕生油中心分布，并受生油区的严格控制，油气藏分布围绕生油中心呈环带状分布”[8]。在该理论的指引下，中国油气勘探始终遵循寻找主力烃源岩中心和层系、寻找生油气范围内的有利目标，后续在中国中—新生界、上古生界陆相层系中发现了一大批油气田[8-9]，“源控论”不断迸发出旺盛的生命力。

1.2.4 断陷盆地复式油气聚集区（带）理论

1960年至20世纪70年代，以渤海湾断陷盆地为重点，提出复式油气聚集区（带）理论，认为渤海湾盆地由于强烈的断块运动，断层发育，岩性、岩相变化大，地层超覆、不整合和沉积间断多，在二级构造带的背景下，广泛发育陆相层序背斜构造、断块圈闭及岩性地层圈闭，形成了不同层系、不同圈闭类型相互叠置的复式油气聚集区（带）[27-29]，丰富了陆相石油地质理论，对胜利油田乃至渤海湾盆地油气勘探具有重大意义，对陆相断陷盆地的油气勘探具有重要指导作用。

1.2.5 陆相湖盆沉积体系与储集层理论

1950年至20世纪60年代，在松辽、鄂尔多斯、准噶尔等盆地开展湖盆沉积环境和岩相古地理研究，对确定有利生储油相带、提供勘探方向发挥了重要作用。1970年至20世纪80年代，系统建立了中国陆相沉积学理论体系：①建立了坳陷型盆地大型湖盆三角洲体系及复合体模式，指出多物源、多沉积体系、相带呈环带状展布是典型的湖盆沉积模式；②建立了裂谷断陷型盆地扇三角洲沉积体系、水下扇沉积体系模式，多种类型储集砂体充填模式的建立，为复式油气聚集带理论和滚动开发思路的提出奠定了基础，湖盆深水重力流沉积开辟了陆相找油新领域；③相继研究和建立了河流沉积体系、冲积扇沉积体系、盐湖沉积体系、湖相碳酸盐岩沉积体系、含煤盆地沉积体系及充填模式[30-32]；④提出了次生孔隙成因机理的新见解和模式，发布了碎屑成岩阶段划分规范[33-34]。

1.2.6 近海大陆架油气富集理论

20世纪60年代以来，以渤海海域渤中坳陷为重点逐渐展开，提出郯庐断裂带新构造运动控渤海东部油气聚集、中国近海 2个盆地带找油找气等地质理论[35-36]，推动了中国近海油气勘探发现。

1.2.7 陆相湖盆特大型砂岩油田开发理论

针对松辽盆地大型陆相砂岩型油藏强非均质性特征，通过60多年的开发，大庆油田严格从陆相沉积相、沉积微相的地质特点出发，发展形成了“四个精细”（精细油藏描述、精细注采系统调整、精细注采结构调整、精细生产管理）为特色的水驱精细挖潜模式；集成创新了以多学科油藏精细描述、多层砂岩油田层系井网优化调整、精细分层注水等为核心的配套技术；创新研发了以聚合物驱、三元复合驱为代表的化学驱技术，并实现了大规模推广应用[37-38]。在水驱和化学驱领域持续保持国际领先地位，为实现大庆油田年产原油 5 000×104t以上连续生产27年、4 000×104t以上连续生产12年提供了重要的理论技术保障。

2 中西部盆地陆相油气地质理论发展阶段

2.1 陆相盆地油气勘探成就与前景

20世纪80年代末，随着中国东部油气勘探程度的提高，后备储量严重不足，国家决定加快中西部盆地油气勘探开发，在“稳定东部、发展西部”、“油气并举”战略方针指引下，中西部盆地陆相层系成为中国油气勘探的主要领域，以寻找大油气田为主攻方向，勘探力度明显加大，油气发现高潮迭起，后备储量迅速增加，保障了全国油气资源的可持续发展（见表1）。1990年以来，中西部陆相层系形成4个万亿立方米级大气区、6个10×108t级大油区，截至2015年底，累计提交天然气探明储量 5.75×1012m3、石油探明储量80.21×108t，分别占同期全国天然气和石油储量发现的56%和33%。

表1 20世纪90年代以后中国中西部主要陆相油气发现基本情况（数据截至2016年底）

塔里木盆地库车坳陷中新生界砂岩储集层天然气获得重大突破，1998年发现克拉2气田、2008年发现克深大气田，形成克拉苏构造带万亿立方米级大气区，直接推动和保障了西气东输工程的启动和气源供给，改变了中国天然气利用的格局。其中克拉 2气田含气面积47 km2，气柱高度达500 m，地质储量为2 840.29×108m3，可采储量2 290×108m3；2017年7月 8日，克拉2气田累计产气突破1 000×108m3，其中克拉2-7井累计产气 125×108m3，是西气东输工程的功勋气田。克深气田发现油气藏19个，天然气探明储量8 313×108m3；2016年库车坳陷天然气产量182×108m3，占塔里木盆地的77%。

鄂尔多斯盆地中北部形成苏里格、盆地东部 2个万亿立方米级大气区，上古生界致密砂岩储集层天然气连片分布，天然气探明储量6.23×1012m3（含基本探明储量3.13×1012m3），是中国最大的天然气区。鄂尔多斯盆地中南部中生界碎屑岩储集层石油规模快速发展，形成姬塬和陇东2个20×108t级、志靖—安塞和华庆2个10×108t级石油储量规模区。

准噶尔盆地早期发现了彩南、石南、陆梁、莫索湾等一批高效油田，近年来在玛湖凹陷东、西斜坡二叠系、三叠系砂砾岩储集层石油获得重大突破，至2016年盆地原油年产量连续15年保持在千万吨以上。

四川盆地中部上三叠统须家河组相继发现广安、合川、安岳等多个千亿立方米级气田，形成万亿立方米级致密砂岩气区，天然气三级储量为1.39×1012m3。

柴达木盆地柴西南第三系探明石油储量为6.2×108t，近年英雄岭构造带形成亿吨级规模储量区、扎哈泉发现多层系致密油含油区块；阿尔金山前古隆起基岩及侏罗系落实千亿立方米级天然气储量规模。

吐哈盆地台北凹陷台参 1井侏罗系三间房组获日产油35 m3，发现了鄯善油田，开启了中生界煤系石油勘探序幕；三塘湖盆地马朗、条湖凹陷以二叠系为源的油藏取得新突破，两个盆地陆相层系累计探明石油储量 5.6×108t。

未来中西部陆相层系油气勘探仍具很大潜力，一批成藏条件优越的有利区带可接续当前油气储产量水平。天然气勘探的潜力区主要分布在塔里木盆地库车坳陷北部山前带及南部斜坡、塔西南山前有利构造带、鄂尔多斯盆地南部上古生界、川中须家河组煤系、阿尔金山前以侏罗系为气源的含气层段；石油勘探的潜力区主要分布在鄂尔多斯盆地中生界延长组下组合及长7段、准噶尔盆地玛湖—盆1井西凹陷二叠系和三叠系、准噶尔盆地东部中二叠统芦草沟组、准噶尔盆地腹部中浅层侏罗系—白垩系、柴西南深层湖相碳酸盐岩等含油层系，致密油、页岩油、油页岩油、稠油等非常规石油将是重要补充或接替资源类型。

2.2 中西部陆相盆地大地构造学

通过中西部盆地中—新生界陆相层系勘探研究[39-42]，明确了中西部陆相盆地的大地构造背景和盆地构造特征，提出了中生代特提斯北缘盆地群和新生代环青藏高原盆山体系等区域构造理论认识，厘定了中西部陆相盆地原型和改造特征。

2.2.1 区域构造理论

2.2.1.1 特提斯北缘盆地群

厘定了二叠纪以来特提斯洋壳扩张消亡和欧亚大陆拼贴增生过程，划分了特提斯构造域中的沉积盆地群[39,41]。明确提出特提斯北缘盆地群概念，指出中西部盆地，包括卡拉库姆盆地、阿富汗—塔吉克盆地和塔里木盆地等，在中生代时期是处于古特提斯洋北部被动大陆边缘的沉积盆地群（见图 2），并指出特提斯北缘盆地群是世界上重要的巨型天然气聚集区，塔里木盆地作为该聚集区的一部分具有广阔的天然气勘探前景。

2.2.1.2 环青藏高原盆山体系

综合划分了中国新生代喜马拉雅运动阶段，指出中国大陆在印藏碰撞和太平洋板块俯冲双重动力体系控制下的青藏高原隆升、盆地与造山带耦合、东部拉张活动等构造变形动力学机制及其四大构造响应区域[43]。明确定义了环青藏高原盆山体系概念和区域构造内涵[40]。环青藏高原盆山体系理论的提出进一步将中国中西部古生界海相盆地和中—新生界陆相盆地群纳入到统一的大陆动力学体系中，指出盆山体系内部的含油气盆地群是中国最大的天然气富集区，蕴藏着60%以上的天然气资源。

2.2.2 原型盆地类型

中西部中—新生代陆相盆地主要受古亚洲和特提斯构造域演化的控制[39,41,44]，形成了前陆盆地和坳陷盆地为特征的沉积盆地充填。

2.2.2.1 前陆盆地

中生代以来，中西部地区分别发育中生代早期周缘前陆盆地和弧后前陆盆地以及具典型陆内构造特征的新生代晚期再生前陆盆地[39,44]等原型前陆盆地。建立了中国中西部前陆盆地“两期、三类、四种组合”的分类体系[42,44-49]，在理论上深化了中西部前陆盆地的地质内涵，全面拓展了中西部地区陆相盆地油气勘探。

图2 特提斯构造域空间分布示意图（据参考文献[44]修改）

2.2.2.2 大型坳陷盆地

受特提斯构造域演化的控制，侏罗纪—白垩纪主要发育坳陷盆地沉积[41]。侏罗纪期间，特提斯北缘盆地群主要为区域伸展背景下形成的陆内大型坳陷型盆地，发育一套区域可对比的河湖沼泽相沉积；而特提斯内带的羌塘和拉萨地区则形成海相被动大陆边缘盆地[50]。白垩纪期间，中西部陆相盆地构造沉积分异明显，塔里木和准噶尔地区仍发育大型伸展坳陷盆地[51]；酒泉和额济纳旗地区发育小型裂谷盆地群；柴达木和四川盆地则表现为挤压型坳陷盆地，发育了粗碎屑的磨拉石沉积。

2.2.3 构造改造特征

环青藏高原盆山体系具有小克拉通基底、复活造山带和前陆盆地（冲断带）群 3个基本构造单元[41]，整体经历了早期的板块构造和后期的陆内构造过程，具有明显的沉积叠置和构造改造特征。

2.2.3.1 叠合盆地

塔里木、四川、鄂尔多斯等盆地浅层为陆相前陆盆地或坳陷盆地，而深层则表现为海相克拉通盆地结构，具有明显的叠合盆地特征[47-48,52-53]。系统分析了叠合盆地概念，并进一步划分了中国叠合盆地基本类型及其结构，丰富了盆地类型和结构[54]，叠合盆地的系统分析深入揭示中西部沉积盆地的多阶段形成、演化、改造与保持的动力学过程，对油气资源勘探具有重要的指导意义。

2.2.3.2 冲断褶皱构造

环青藏高原盆山体系中，盆地与造山带之间发育10余个前陆冲断带（见图3），基本具有“纵向分层、横向分带、走向分段”的复杂地质结构特征。整体上，西区（塔西南—库车—准南）总体表现为挤压—传播变形、中区（柴西—柴北缘—酒泉）表现为推覆—增生变形、东区（川西—鄂尔多斯西缘）表现为冲断走滑—抬升变形[40]。呈现出多层次滑脱、多方向走滑和多期次冲断等构造作用，发育有斜向挤压、逆掩推覆、滑脱冲断、基底卷入等各种动力学和运动学过程，形成了挤压断层相关褶皱、走滑冲断和盐相关构造等多类构造样式[55-57]。

2.3 陆相沉积体系与沉积储集层

近年来地震、测井、遥感、物理模拟、数值模拟、纳米技术等广泛应用于沉积、储集层研究，研究尺度上包括千米、米、厘米、毫米、微米、纳米等 6级，陆相盆地沉积与储集层研究进入了新的工业化应用与发展阶段[58]，取得了重要进展。

图3 中国中西部地区新生代前陆盆地及冲断带分布示意图

2.3.1 湖盆沉积体系

一是湖盆多类型沉积体系新模式的建立与岩相古地理的恢复。结合现代沉积考察、水槽实验、不同沉积相组构特征解剖与成因模式研究，完善湖盆沉积体系模式，提出了砂质碎屑流[59]、大型浅水三角洲[60-61]、滩坝沉积体系[62]、异重流[63]、粗粒扇体[64]等沉积新模式，揭示不同类型湖盆沉积体系分布规律，为油气勘探领域目标评价提供了重要依据。

二是源—渠—汇系统研究与盆地原型分析。聚焦沉积物从源到汇全过程的驱动机制、古物源演化恢复与古水系重建[65]。研究认为中国中西部晚三叠世沉积均具有“大原盆、小今盆”的特点，如上扬子地台区须家河组沉积期，存在川西、川南 2个中心，现四川盆地及外围盆地均发育大型浅水三角洲沉积体系。华北地台区上三叠统延长组沉积期，湖盆水体浅，南陡北缓，南深北浅，向西开口，远超现今鄂尔多斯盆地的分布范围（见图4）。

三是“混源”细粒沉积模式的建立与富有机质页岩分布预测。黑色页岩中有机质分布具强非均质性、旋回性发育、分段富集等特征，淡水、咸水、碱湖盆地均有分布[58,61,66]。

2.3.2 碎屑岩储集层

一是深化研究了不同环境成岩演化序列与孔隙发育规律，建立了淡水—半咸水、盐湖碱性水介质、酸性水介质碎屑岩储集层成岩模式[34]；二是储集层非均质性评价研究，系统研究了岩性、岩相与成岩作用对储集层非均质性的影响作用，如沉积相带、杂基含量、成岩作用是玛湖凹陷百口泉组砾岩储集层的主控因素；三是成岩作用数值模拟与成岩相定量评价研究取得新进展[34]，建立了岩心成岩相与测井、地震属性的联系，进而预测有利储集层发育带[67]。

2.3.3 非常规储集层

随着石油工业的发展与勘探进程的不断深化，非常规油气正成为重要的勘探开发领域[68]。与常规砂岩储集层相比，非常规致密储集层具有孔喉尺寸小、非均质性强、孔隙结构复杂的特征，微纳米孔喉系统是非常规储集层的主要特征，孔隙类型包括原生粒间孔、晶间孔、粒间溶蚀孔、粒内孔及有机质孔[69]。应用场发射扫描电镜、纳米CT等分析技术，系统表征了页岩、致密砂岩、混积岩储集层三维孔隙结构，发现了具有工业价值的纳米孔隙，论证了陆相页岩气、页岩油与致密油充注孔喉直径下限，大大拓展了非常规油气的资源潜力[70]。

图4 华北地台区中上三叠统长6—长7段沉积相图

2.3.4 深部储集层

深部储集层所处的热、构造、流体地质环境显著不同于浅层。在中国东部渤海湾盆地埋深大于3 500 m的深层发育异常孔隙带认识的基础上[71]，针对塔里木盆地库车坳陷、准噶尔盆地等深层碎屑岩储集层，开展储集层形成的盆地动力学背景、成岩作用与成岩序列、储集空间类型及成因、储集层评价与预测等研究[72]；提出深层碎屑岩储集层在长期浅埋、晚期快速深埋背景下利于孔隙保持，溶蚀与裂缝作用改善了储集层物性[61,73]，揭示了早期超压和油气充注对深层砂岩储集层孔隙的保护作用，大大延深了油气勘探的深度[74]。

2.4 陆相生烃

20世纪90年代以来，陆相生烃主要在煤成烃、陆相咸化湖盆烃源岩生烃演化、烃源岩排烃机理和页岩油资源评价等方面取得重要进展[75-76]，为中西部盆地煤系地层天然气规模勘探、咸化湖盆油气的坚持勘探、非常规石油的持续探索提供了资源依据。

2.4.1 煤成烃地质理论

20世纪80年代至90年代基本形成了煤成烃地球化学理论[75-78]，研究表明，煤系烃源岩既可以生油，也可以生气，但以生气为主[12]。20世纪 90年代末以来，发展完善了煤成气（烃）模式、煤成气的富集规律、气藏类型、天然气聚集带和聚集域等，提出了中国大气田定量和半定量主控因素，如大气田常发育于生气强度大于20×108m3/km2的生气中心及其周缘，气源岩熟化速率大于 0.05%/Ma区、成藏期晚于距今 65 Ma、有效盖层和有利储集层发育等利于大气田发现，对指导中西部天然气大发现有重要贡献[12,75]。另外，建立了天然气成因鉴别图版，从碳同位素、轻烃和生物标志物 3方面综合研制了鉴别煤成气和油型气的判识指标和鉴别图版，以及δ13C-Ro关系式[79]。煤成气理论的形成和发展，开辟了天然气勘探新领域，为中西部盆地煤系地层大规模天然气勘探提供了资源基础。

2.4.2 陆相咸化湖盆烃源岩生烃理论

咸化湖盆烃源岩是重要的陆相油气来源，20世纪末在“未成熟—低成熟油”研究中受到关注[80]。21世纪以来随着柴西、准噶尔西北缘等地区油气勘探获得新突破，作为主力油源的咸化湖盆烃源岩受到关注，主要取得 2方面进展：①咸化湖盆可以发育优质烃源岩，如新井烃源岩研究发现存在较高丰度优质烃源岩，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，为优质倾油型有机质，提升了咸化湖盆油气资源潜力[81]，如发现准噶尔盆地二叠系风城组古老碱湖优质烃源岩这一陆相生油新的端元类型，具有独特的“双峰式”高效生油规律，为中国盐湖盆地规模勘探提供了资源依据[82]；②咸化湖相烃源岩具有多个生油气阶段，建立了咸化湖盆烃源岩多阶段生烃模式（见图 5），如发现咸化湖相烃源岩中的可溶有机质和不溶有机质（干酪根）均具有较强的生油潜力，前者可在较低演化阶段形成未成熟—低成熟油，后者生烃过程与其他类型干酪根相近，如咸化湖相有机质可在未成熟阶段形成生物气，并在柴达木盆地第四系形成了工业聚集。基于这些认识，重新认识了柴达木盆地西部古近系、准噶尔盆地西北缘风城组咸化湖相烃源岩生烃机理，为重新评价咸化湖盆油气潜力奠定了理论基础。

图5 咸化湖盆烃源岩多阶段生烃模式图

2.4.3 烃源岩排烃机理与页岩油潜力评价

国外排烃机理与效率研究几乎与生烃动力学研究同步，至20世纪90年代以来，已经初步建立了烃源岩排烃效率图版，作为常规油气资源评价的重要参数[83-84]。21世纪以来，非常规页岩油气快速发展，排烃机理和效率研究更加深入，开始较多关注烃源岩内残留烃基本特征和可采性[85]。地球化学分析表明，高TOC值层段的泥岩和砂岩夹层中的烃类组分差异明显，指示油气排驱及在烃源岩层间横向运移[68]。通过排烃机理研究，重新评价了鄂尔多斯、准噶尔、三塘湖、四川等盆地陆相页岩油资源，指出中国陆相页岩油在湖盆中心连续聚集，初步预测可采页岩油资源量为（30～60）×108t[68,86]。

2.5 陆相油气富集规律

中国中西部盆地陆相层系分布面积大、勘探程度低、油气资源丰富。开辟这一油气战略接替领域的关键是对重点大盆地、重点层系油气成藏富集条件的研判和优选。20世纪90年代以来，以塔里木盆地为代表的中西部盆地油气勘探的不断深入和大量第一手地震、钻井资料的获得，使陆相含油气层系成藏条件和分布规律逐渐清晰，形成了一整套中西部盆地陆相油气富集规律的地质认识，有效指导了前陆冲断带、岩性地层油气藏、非常规油气等 3大领域油气的规模快速发现（见图6）。

①主要发育上古生界—中生界煤系和中新生界湖相泥岩2类陆相烃源层系，指出了重点盆地平面油气系统分布和纵向有利储盖组合，明确了勘探主攻方向。如库车坳陷为三叠系—侏罗系煤系烃源岩，纵向发育白垩系—古近系砂岩储集层与古近系膏盐层储盖组合，鄂尔多斯盆地上古生界煤系地层和中生界湖相泥岩 2套大型含油气系统，四川盆地中部须家河组煤系大面积三明治结构的有利源储组合，北疆二叠系、侏罗系2套主要含油气系统，柴达木盆地平面错落分布的侏罗系、第三系、第四系等3套油气系统[87]。

②前陆冲断带是中西部前陆盆地陆相油气富集的主要构造单元，断层相关褶皱理论、超高压大气田形成理论等有效指导了库车坳陷、塔西南、阿尔金山前等天然气勘探发现。烃源岩与储盖组合、构造特征及保存条件是油气成藏的主控因素，冲断带盖层、储集层与通源断裂时空配置控制了天然气分布的分带、分段特征和富集规律[42,44]。

③岩性地层油气藏是中西部盆地斜坡—坳陷区油气聚集的主要类型，中低丰度岩性地层油气藏大面积成藏地质理论[88]有效推动了中西部陆相层系油气勘探由勘探构造油气藏向勘探岩性地层油气藏的重大转变，大大拓展了油气勘探领域，取得了鄂尔多斯盆地上古生界三角洲平原—前缘砂岩天然气、延长组三角洲前缘、砂质碎屑流砂岩石油及准噶尔盆地环玛湖三角洲前缘砂砾岩石油、川中须家河组三角洲平原—前缘砂岩天然气等一系列重大发现。

④非常规油气是中西部盆地陆相层系油气勘探的重要新领域，中高煤阶煤层气地质理论支持了中国煤层气产业的建立与发展[89]；连续型油气聚集、纳米级孔喉系统、“甜点区（段）”、常规-非常规油气“有序聚集”、“人工油气藏”等新理论新认识[68,86]，推动了鄂尔多斯盆地长 7段、准噶尔盆地芦草沟组、三塘湖盆地条湖组、柴西南第三系、四川盆地侏罗系等非常规油气资源工业试验和有效动用。

图6 中国中西部主要盆地陆相油气资源、储量与油气田（包括常规油气及非常规致密油气、页岩气、煤层气）

2.6 陆相低渗透—致密砂岩油气田开发理论

近20多年，围绕中西部盆地形成了以鄂尔多斯盆地为代表的低渗透油气田（致密油气）开发理论技术系列[90]，成功地开发了安塞、苏里格等油气田，对低渗透油气资源开发的渗透率下限从50.0×10-3μm2降低到 0.3×10-3μm2。长庆油田 2017年生产原油 2 372×104t、天然气369×108m3，连续第5年实现油气当量5 000×104t以上稳产。

①鄂尔多斯盆地低渗透石油有效开发技术。针对三叠系延长组低渗透油藏储集层地质特点，通过超前注水保持较高的地层压力，建立较高的驱替压力系统，降低了因地层压力下降造成的渗透率伤害，提高了最终采收率，先后实现了安塞、靖安、西峰、姬塬等低渗透油田的成功开发。

②鄂尔多斯盆地致密气勘探开发技术。发展了地质与地震相结合的富集区优选和井位部署技术，井网优化提高采收率技术，多层、多段压裂提高单井产量技术，快速钻井和井下节流为核心的低成本钻采工艺技术，实现了鄂尔多斯盆地上古生界致密气的大规模效益开发。

3 结语

中国陆相油气地质理论体系从20世纪40年代至今，经历了提出、形成、发展3个阶段，由5个部分组成：①陆相盆地构造理论，包括东部和中西部大地构造背景、原型盆地类型和原型盆地改造作用；②陆相盆地沉积与储集层理论，包括不同类型陆相湖盆沉积体系、碎屑岩储集层、陆相非常规储集层与深部储集层地质特征；③陆相生油理论，包括陆相湖盆干酪根生烃与油气系统理论、陆相咸化湖盆生烃理论、煤系生烃理论；④陆相油气聚集理论，包括源控论、大型坳陷盆地三角洲体系聚集理论、大型断陷盆地复式油气聚集理论、前陆冲断带油气聚集理论、陆相岩性地层油气藏理论和陆相非常规油气理论；⑤陆相砂岩油气田开发地质理论，包括特大型砂岩油田开发地质理论和低渗透—致密砂岩油气田开发地质理论。

在1940—1990年的理论提出和形成阶段，取得了陆相生油、东部陆相盆地构造沉积、源控论、坳陷盆地大型三角洲体系油气聚集、断陷盆地复式油气聚集区（带）、陆相湖盆沉积体系与储集层、煤系成烃、陆相湖盆特大型砂岩油田开发、近海大陆架陆相油气聚集等重大理论成就，形成了中国陆相油气地质理论的基本核心。

在1990—现今的理论发展阶段，中西部陆相盆地石油天然气地质取得 4个方面的重大成果：在沉积盆地构造学方面，提出特提斯北缘盆地群与环青藏高原盆山体系区域构造理论，厘定前陆、大型坳陷等原型盆地类型及叠合盆地、冲断褶皱等构造改造特征；沉积储集层方面，湖盆沉积体系、碎屑岩储集层、非常规储集层和深部储集层研究取得重要进展；陆相生烃方面，在煤成烃、陆相咸化湖盆烃源岩生烃、烃源岩排烃机理及页岩油评价方面取得重要进展；陆相油气富集规律方面，明确 2类主力烃源层系和前陆冲断带构造、斜坡—坳陷区岩性地层、非常规致密储集层等3大领域成藏规律。这些成果发展了早期理论，补充和完善了中西部陆相油气地质，形成了基本成熟的中国陆相油气地质理论。

中国陆相油气地质理论是石油地质学基础理论的重要组成部分，在世界石油地质界具有重大影响，并对陆相油气勘探开发起到了关键性指导作用，发展陆相油气地质理论是中国地质学家对地质学理论的重大贡献，预期未来陆相油气地质理论将在非常规和深层油气地质新领域取得新的进展。