中国海域煤型油气成因理论

doi:10.11743/ogg20220306

摘要/Abstract

摘要：

对中国海区及邻域14个含煤盆地组成的巨型含煤盆地带的煤型油气进行了系统分析。该巨型含煤盆地带经历了古新世、始新世、早渐新世、晚渐新世和中新世—上新世等5个成煤期，发育了三角洲、扇三角洲和潮坪-潟湖3种成煤环境。巨型含煤盆地带以煤型烃源岩为主，煤系与海相烃源岩具有“二元结构”发育模式。通过对烃源岩、凝析油、天然气样品的实验分析，发现该巨型含煤盆地带煤成烃具有“四阶段”生烃模式，并且煤型烃源岩生气极限R_o（镜质体反射率）可达到4.38 %，极大地拓展了天然气生成范围。该巨型含煤盆地带煤型烃源岩形成了凹陷边缘煤系和凹陷内部陆源海相两种油气成藏模式，在这两种成藏模式控制下，形成了多个大型煤型油气富集区。

关键词: 生烃模式, 二元结构, 成煤环境, 聚煤域, 含煤盆地带, 中国海区及邻域

Abstract:

The study systematically analyzes coaliferous petroleum in a giant coal-bearing basin belt consisting of 14 coal-bearing basins in the China Sea and its surroundings. The evolution of the giant coal-bearing basin belt spanned five periods of coal formation， that is the Paleocene， the Eocene， the Early Oligocene， the Late Oligocene and the Miocene-Pliocene， in coal-forming environments of deltas， fan deltas and tidal flat-lagoons. The coaliferous source rocks dominate in the giant basin belt， featuring a “dual structure” of coaliferous and marine source rocks development. Experimental analysis of source rock， gas condensate， and natural gas samples indicates that the coal-bearing basin belt is characterized by a “four-stage” hydrocarbon generation model， and the coal-generating limit of the coaliferous source rocks （reflectance of vitrinite R_o） can reach up to 4.38 %， greatly expanding the lower limit of natural gas generation. The coaliferous source rocks in the basin belt feature two modes of hydrocarbon accumulation， that is， accumulation of hydrocarbons from the coal measures on the margin of the sag and that from the terrigenous marine source rocks within the sag， under the guidance of which multiple large-scale coaliferous hydrocarbon enrichment zones are developed.

Key words: hydrocarbon generation mode, dual structure, coal forming environment, coal-accumulating domain, coal-bearing basin belt, China Sea and its surroundings

中图分类号:

TE122.1

张功成,陈莹,李增学,等. 中国海域煤型油气成因理论[J]. 石油与天然气地质, 2022, 43(3): 553-565. doi: 10.11743/ogg20220306 Gongcheng Zhang,Ying Chen,Zengxue Li,et al. Theory on genesis of coaliferous petroleum in the China Sea[J]. Oil & Gas Geology, 2022, 43(3): 553-565. doi: 10.11743/ogg20220306

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参考文献 47

1	邹才能，张光亚，陶士振，等.全球油气勘探领域地质特征、重大发现及非常规石油地质［J］.石油勘探与开发，2010，37（2）：129-145.
	Zou Caineng， Zhang Guangya， Tao Shizhen，et al.Geological features，major discoveries and unconventional petroleum geology in the global petroleum exploration［J］.Petroleum Explorationand Development，2010，37（2）：129-145.
2	Zhang G C， Qu H J， Zhang F L， et al. Major new discoveries of oil and gas in global deep waters and enlightenment［J］. Acta Petrolei Sinica， 2019，40（1）： 1-41.
3	Li Zengxue， Wang Dongdong， Lv Dawei， et al.The geologic settings of Chinese coal deposits［J］.International Geology Review， 2018，60（5-6）：548-578
4	Shao Longyi， Wang Xuetian， Wang Dongdong， et al. Sequence stratigraphy， paleogeography， and coal accumulation regularity of major coal‑accumulating periods in China［J］.International Journal of Coal Science & Technology， .
5	戴金星，黄士鹏，刘岩，等．中国天然气勘探开发60年的重大进展［J］.石油与天然气地质，2010，31（6）：689-698.
	Dai Jinxing， Huang Shipeng， Liu Yan， et al. Significant advancement in natural gas exploration and development in China during the past sixty years［J］.Oil & Gas Geology， 2010，31（6）：689-698.
6	戴金星.煤成气及鉴别理论研究进展［J］.科学通报，2018，63（14）：1291-1305.
	Dai Jinxing.Coal‑derived gas theory and its discrimination［J］.Chinese Science Bulletin， 2018，63（14）：1291-1305.
7	邹才能，赵群，陈建军，等.中国天然气发展态势及战略预判［J］.天然气工业，2018，38（4）：1-11
	Zou Caineng， Zhao Qun， Chen Jianjun， et al. Natural gas in China： Development trend and strategic forecast［J］.Natral Gas Industry， 2018， 38（4）：1-11
8	贾承造，庞雄奇，姜福杰.中国油气资源研究现状与发展方向［J］.石油科学通报，2016，1（1）：2-23.
	Jia Chengzao， Pang Xiongqi， Jiang Fujie. Research status and development directions of hydrocarbon resources in China［J］. Petroleum Science Bulletin， 2016，1（1）：2-23.
9	彭平安，邹艳荣，傅家谟.煤成气生成动力学研究进展［J］.石油勘探与开发，2009，36（3）：297-306.
	Peng Ping'an， Zou Yanrong， Fu Jiamo.Progress in generation kinetics studies of coal‑derived gases［J］.Petroleum Exploration And Developmen，2009，36（3）：297-306.
10	张功成，李增学，王东东，等. 中国南海海域煤地质特征［J］. 煤炭学报，2020，45（11）： 3864-3878.
	Zhang Gongcheng， Li Zengxue， Wang Dongdong，et al. Characte⁃ristics of coal geology in South China Sea［J］. Journal of China Coal Society，2020，45（11）： 3864-3878.
11	李增学，吕大炜，张功成，等. 海域区古近系含煤地层及煤层组识别方法［J］. 煤炭学报，2011，36（7），586-590.
	Li Zengxue， Zhang Gongcheng， Li Ying，et al.The Paleogene coal⁃bearing basin and coal‑measures distribution of China sea area［J］.Earth Science Frontiers，2012，19（4）：314-326.
12	张功成，李增学，何玉平，等. 琼东南盆地煤地球化学［J］.天然气地球科学，2010，21（ 5）： 693-699.
	Zhang Gongcheng， Li Zengxue， He Yuping， et al. Coal geochemistry of Qiongdongnan Basin［J］. Natural Gas Geoscience，2010，21（5）： 693-699.
13	李友川，米立军，张功成，等.南海北部深水区烃源岩形成和分布研究［J］.沉积学报，2011，29（5）：970-979.
	Li Youchuan， Mi Lijun， Zhang Gongcheng，etal.The formation and distribution of source rock for deepwater area in the northern of South China Sea［J］.Acta Sedimentological Sinica，2011，29（5）：970-979.
14	黄保家，肖贤明，董伟良.莺歌海盆地烃源岩特征及天然气生成演化模式［J］.天然气工业，2002，22（1）：26-30.
	Huang Baojia， Xiao Xianming， Dong Weiliang. Characteristics of hydrocarbon source rocks and generation & evolution model of natural gas in Yinggehai Basin［J］.Natural Gas Industry，2002，22（1）：26-30.
15	李友川，傅宁，张枝焕.南海北部深水区盆地烃源岩条件和油气源［J］.石油学报，2013，34（2）：247-254.
	Li Youchuan， Fu Ning， Zhang Zhihuan.Hydrocarbon source conditions and origins in the deepwater area in the northern South China Sea.［J］.Acta Petrolei Sinica，2013，34（2）：247-254.
16	李家彪.中国边缘海形成演化与资源效应［M］.北京：海洋出版社，2008：52-62.
	Li Jiabiao. Evolution of china’s marginal seas and its effect of natural resources［M］. Beijing：Ocean Press， 2008：52-62.
17	Zhang G C， Jia Q J， Wang W Y， et al. On tectonic framework and evolution of the South China Sea［J］. Chinese Journal of Geophysics， 2018，61（10）： 4194-4215.
18	Zhang G C， Shao L， Qiao P J， et al. Cretaceous-Palaeogene sedimentary evolution of the South China Sea region： A preliminary synthesis［J］.Geological Journal， 2019，55， 2662-2683.
19	Zhang H， Shao L， Zhang G， et al. The response of Cenozoic sedimentary evolution coupled with the formation of the South China Sea［J］.Geological Journal， 2020，56：1-22.
20	张功成，谢晓军，王万银，等.中国南海含油气盆地构造类型及勘探潜力［J］.石油学报，2013，34（4）：611-627.
	Zhang Gongcheng， Xie Xiaojun， Wang Wanyin，et al.Tectonic types of petroliferous basins and its exploration potential in the South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica，2013，34（4）：611-627.
21	Zhang G C， Feng C J， Yao X Z，et al. Petroleum geology in deepwater settings in a passive continental margin of a marginal sea： A case study from the south China Sea［J］.Acta Geologica Sinica （English Edition）， 2021，95（1）： 1-20.
22	张功成，唐武，谢晓军，等. 南海南部大陆边缘两个盆地带油气地质特征［J］. 石油勘探与开发， 2017， 44（6）： 849-859.
	Zhang Gongcheng， Tang Wu， Xie Xiaojun， et al. Petroleum geological characteristics of two basin belts in southern continental margin in South China Sea［J］. Petroleum Exploration and Development， 2017， 44（6）： 849-859.
23	Wolfart R， Cepek P， Gramann F， et al. Stratigraphy of Palawan Island， Philippines ［J］. Newsletters on Stratigraphy， 1986， 16： 19-48.
24	Lambiase J J， Crevello P D， Morley C K， et al. Sedimentology， structure and petroleum systems of the Baram Delta Province， Brunei Darusssalam and Sarawak Field trip summary［J］. Indonesian Petroleum Association， 1997，3：1019-1020.
25	张功成，李友川，刘世翔，等.“源热共控”中国海油气田“近岸油、远岸气”有序分布［J］.中国石油勘探，2014，19（5）：1-22.
	Zhang Gongcheng， Li Youchuan， Liu Shixiang，et al.“Co‑control of source rock and heat” in orderly distribution of “near‑shore oil and far‑shore gas” in China’s offshore and adjacent area［J］.China Petroleum Exploration，2014，19（5）：1-22.
26	Zhao Zhigang， Liu Shixiang， Xie Xiaojun，et al. Hydrocarbon geological characteristics and reservoir forming conditions in Wan’an Basin，South China Sea［J］.China Offshore Oil and Gas， 2016，28（4）：9-15.
27	陈莹，韩银学，边立曾，等.南海北部深水区古近系沉积体系的东西差异及对烃源岩分布的影响［J］.石油与天然气地质，2020，41（5）：1028-1037.
	Chen Ying， Han Yinxue， Bian Lizeng， et al.Difference between eastern and western Paleogene sedimentary systems in deep waters off the northern South China Sea continental margin and its effect on source rock distribution［J］.Oil & Gas Geology，2020，41（5）：1028-1037.
28	李增学，何玉平，刘海燕，等.琼东南盆地崖城组煤的沉积学特征与聚煤模式［J］.石油学报，2010，31（4）：542-547.
	Li Zengxue， He Yuping， Liu Haiyan，et al.Sedimentology characteristics and coa‑lforming models in Yacheng Formation of QiongdongnanBasin［J］.Acta Petrolei Sinica，2010，31（4）：542-547.
29	赵志刚，刘世翔，谢晓军，等.万安盆地油气地质特征及成藏条件［J］.中国海上油气，2016，28（4）：9-15.
	Zhao Zhigang， Liu Shixiang， Xie Xiaojun， et al.Hydrocarbon geo⁃logical characteristics and reservoir forming conditions in Wan'an Basin， South China Sea［J］. China Offshore Oil and Gas，2016，28（4）：9-15.
30	贺清，仝志刚，胡根成.万安盆地沉积物充填演化及其对油气藏形成的作用［J］.中国海上油气，2005，17（2）：80-83，88.
	He Qing， Tong Zhigang， Hu Gencheng.Sediment filling and its effecton hydrocarbon accumulation in Wan'an Basin［J］. China Offshore Oil and Gas，2005，17（2）：80-83，
31	谢晓军，张功成，赵志刚，等.曾母盆地油气地质条件、分布特征及有利勘探方向［J］.中国海上油气，2015，27（1）：19-26.
	Xie Xiaojun， Zhang Gongcheng， Zhao Zhigang，et al. Hydrocarbon geology，distribution and favorable exploration direction in Zengmu Basin，South China Sea［J］.China Offshore Oil and Gas，2015，27（1）：19-26.
32	杨楚鹏，姚永坚，李学杰，等.南海南部曾母盆地新生界煤系烃源岩生油条件［J］.石油学报，2010，31（6）：920-926.
	Yang Chupeng， Yao Yongjian， Li Xuejie，et al.Oil-generating potential of Cenozoic coal‑measure source rocksin Zengmu Baisn，the southern South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica， 2010，31（6）：920-926.
33	郭佳，谢晓军，刘世翔，等.南海曾母盆地新生代沉积体系特征［J］.中国石油勘探，2016，21（4）：99-107.
	Guo Jia， Xie Xiaojun， Liu Shixiang，et al.Cenozoic sedimentary systems in Zengmu Basin，South China Sea［J］.China Petroleum Exploration，2016，21（4）：99-107.
34	王登，徐耀辉，文志刚，等.曾母盆地东巴林坚坳陷烃源岩评价及油源探讨［J］. 矿物岩石地球化学通报， 2013， 32（5）： 583-590.
	Wang Deng， Xu Yaohui， Wen Zhigang， et al. Evaluation of sour⁃ce rocks and oil‑source correlation in east Balingjian depression of Zengmu Basin［J］. Bulletin of Mineralogy， Petrology and Geochemistry， 2013， 32（5）： 583-590.
35	杨楚鹏，姚永坚，李学杰，等.南海南部曾母盆地新生界煤系烃源岩生油条件［J］. 石油学报， 2010， 31（6）： 920-926.
	Yang Chupeng， Yao Yongjian， Li Xuejie， et al. Oil‑generating potential of Cenozoic coal‑measure source rocks in Zengmu Basin， the southern South China Sea［J］. Acta Petrolei Sinica， 2010， 31（6）： 920-926.
36	王登，徐耀辉，文志刚，等. 曾母盆地中部地区天然气与凝析油地球化学特征及成因［J］. 天然气地球科学， 2013， 24（6）： 1205-1213.
	Wang Deng， Xu Yaohui， Wen Zhigang， et al. Geochemical cha⁃racteristics and origin of natural gas and condensate in the central zone of Zengmu Basin［J］. Natural Gas Geosciences， 2013， 24（6）： 1205-1213.
37	刘世翔，张功成，赵志刚，等. 南海构造旋回对曾母盆地油气成藏的控制作用［J］.中国石油勘探，2016，21（2）： 37-44.
	Liu Shixiang， Zhang Gongcheng， Zhao Zhigang，et al. Control of tectonic cycle in South China Sea over hydrocarbon accumulation in the Zengmu Basin［J］. China Petroleum Exploration，2016，21（2）： 37-44.
38	刘世翔，赵志刚，谢晓军，等.文莱-沙巴盆地油气地质特征及勘探前景［J］.科学技术与工程，2018，18（4）：29-34.
	Liu Shixiang， Zhao Zhigang， Xie Xiaojun，et al.Petroleum geoology and exploration prospects of Wenlai‑Shaba Basin［J］.Science Technology and Engineering，2018，18（4）：29-34.
39	马良涛，李世熊.西北沙巴盆地油气成藏模式及勘探方向［J］. 地质力学学报，2014，20（4）：404-412.
	Ma Liangtao， Li Shixiong. Hydrocarbon accumulation model and future exploration in Northwest Saban Basin［J］.Journal of Geomechanics，2014，20（4）：404-412.
40	马良涛，王春修，牛嘉玉，等.西北沙巴盆地油气地质特征及油气成藏主控因素［J］.海洋地质前缘，2012，28（7）：36-43.
	Ma Liangtao， Wang Chunxiu， Niu Jiayu，et al. Hydrocarbon geo⁃logy in NW Sabah Basin and controlling factors on hydrocarbon accumulation［J］.Marine Geology Frontiers，2012，28（7）：36-43.
41	Zhang Gongcheng， Wang Dongdong， Zeng Qingbo， et al. The characteristics of coal‑measure source rock and gas accumulation belts in marine‑continental transitional facies fault basins： A case study of the oligocene deposits in the Qiongdongnan Basin located in the northern region of the south China Sea［J］.Energy Exploration & Exploitation， 2019，37（6）：1752-1778.
42	Zhang Gongcheng， Wang Dongdong， Lan Lei， et al. The geological characteristics of the large‑and medium‑sized gas fields in the South China Sea［J］. Acta Oceanologica Sinica，2021 （2）：1-12.
43	张功成，王琪，苗顺德，等.中国近海海陆过渡相烃源岩二元分布模式——以珠江口盆地白云凹陷为例［J］.天然气地球科学， 2014，25（9）：1299-1308.
	Zhang Gongcheng， Wang Qi， Miao Shunde，et al. The duality distribution pattern of marine‑continental transitional hydro‑ carbon source rocks：A case study from Baiyun Sag in Pearl River Mouth Basin，China offshore［J］.Natural Gas Geoscience，2014， 25（9）：1299-1308.
44	张功成，屈红军，刘世翔，等.边缘海构造旋回控制南海深水区油气成藏［J］.石油学报，2015，36（5）：533-545.
	Zhang Gongcheng， Qu Hongjun， Liu Shixiang，et al.Tectonic cycle of marginal sea controlled the hydrocarbon accumulation in deep⁃water areas of South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica，2015，36（5）：533-545.
45	张功成，米立军，吴时国，等.深水区——南海北部大陆边缘盆地油气勘探新领域［J］.石油学报，2007，28（2）：15-21.
	Zhang Gongcheng， Mi Lijun， Wu Shiguo，et al. Deepwater area：The new prospecting targets of northern continental margin of South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica，2007，28（2）：15-21.
46	张功成，杨海长，陈莹，等.白云凹陷——珠江口盆地深水区一个巨大的富生气凹陷［J］.天然气工业，2014，34（11）：11-25.
	Zhang Gongcheng， Yang Haizhang， Chen Ying，et al.The Baiyun Sag： A giant rich gas‑generation sag in the deepwater area of the Pearl River Mouth Basin［J］.Natural Gas Industry，2014，34（11）：11-25.
47	张功成.南海北部陆坡深水区构造演化及其特征［J］.石油学报， 2010，31（4）：528-533.
	Zhang Gongcheng.Tectonic evolution of deepwater area of northern continental margin in South China Sea［J］.Acta Petrolei Sinica，2010，31（4）：528-533.

[1]	宋维海, 王璞珺, 张兴洲, 蒙启安, 单玄龙, 程日辉. 松辽盆地中生代火山岩油气藏特征[J]. 石油与天然气地质, 2003, 24(1): 12-17.
[2]	郭占谦, 杨兴科. 中国含油气盆地的多种生烃机制[J]. 石油与天然气地质, 2000, 21(1): 50-52,64.