徐家围子断陷天然气分布规律及其主控因素.pdf

6 第 2 7卷 第 1期 大庆石油地质 与开发P ． G ． 0 。 D ． D ． 2 0 0 8年 2月 文章编号1 0 0 0 3 7 5 4 2 0 0 8 0 1 - 0 0 0 6 - 0 4 徐 家 围子断 陷天然气 分布规律 及 其 主 控因 素 王贵文 ，惠 山。 ，付 广4 1 ．中国地质 大学 能源学院 ，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 ．大庆油 田有限责任公司 勘探 开发研究 院，黑龙江 大庆1 6 3 7 1 2 ； 3 ．大庆石油管理局 国际工程公 司 ，黑龙 江 大庆1 6 3 4 5 3 ；4 ．大庆石油学院 地球科学学院 ，黑龙江 大庆1 6 3 3 1 8 摘要通过徐 家围子断陷天然气的分布特征分析 ，得到天然气在剖面上主要分布在登二段之 下，具有 “ 一 源多层” 的分布特征。在 平面上 ，主要 分布在 气源 区内或其 附近 ，具体部位 受古 中央隆起 和徐 西、宋西断裂带的控制 。通过天然气成藏条件与天然气分布关 系研 究，得到徐 家围子断陷天然气分布 主要受沙河子组源岩分布、宋西和徐 西两条断裂带活动及其分布、古中央隆起和登二段优质盖层的共 同控制。在此基础上 ，对徐 家围子断陷天然气有利勘探 区进行 了预测 ，认为宋西和徐西断裂带可继续 拓展勘探领域 ，榆 西断展带、宋站低凸起、丰乐低凸起和安达次坳应为新的勘探领域。 关 键词徐 家围子断陷；天然气 ；分布规律 ；主控因素；古隆起 ；断裂带 中图分类号 T E1 21 文献标 识码 A Ga s d i s t r i b u t i o n r u l e s a n d ma i n c o n t r o l l i n g f a c t o r s i n Xu j i a w e i z i R i f t W ANG Gu i we n ， HUI S h a n ， FU Gu a n g 4 1 ． E n e r g y I n s t i t u t e ， C h i n a U n i v e s i t y o f G e o s c i e n c e s ， B e n g 1 0 0 0 8 3，Chi na ；2 ． E x p l o r a t i o n a n d D e v e lo p m e n t R e s e a r c h I nst i t u t e ofD a q i n g O i l d C o m p a n y L t d ． ， D a q i n g 1 6 3 7 1 2 ，C h i na ；3 ． I n t e r n a t io nal E n g i nee r i n g C o m p a n y of Da q i n g Pe t r o l e u m Ad mi nis t r a t ion Bu r e au， Da q i n g 1 6 3 4 5 3， Ch i na ；4．Ge o s c i e n c e s I nst i t u t e， D a q i n g P e t r o l e u m l nsi t u t e ， D a q i n g 1 6 3 3 1 8 ， C h i na A b s t r a c t B y t h e a n a l y s i s o n n a t u r a l g a s d i s t r i b u t i o n f e a t u r e s i n X u j i a w e i z i R i ft，w e k n o w t h a t n a t u r al g a s l o c a t e d i n s e c t i o n ma i n l y d i s t r i b u t e s i n l o we r p a r t o f De n g I I me mb e r wi t h t h e c h a r a c t e ris t i c s o f“o n e s o u r c e，mu l t i l a y e r s”． I n p l a n e ， n a t u al g a s ma i n l y d i s t r i b u t e s i n g a s s o u r c e are a o r a d j a c e n t are a ， b u t c o r r e c t d i s t r i b t i o n l o c a t i o n i s c o n t ro l l e d b y p a l a e o c e n t e r u p r i fi，Xu x i a n d S o n g x i f a u l t i n g b e l t s ．Ba s e d o n t h e a n aly s i s o n r e l a t i o ns hi ps b e t we e n n a t u r al f o r me d r e s e r v o i r c o n d i t i o n and i t s d i s t r i b u t i o n ，n a t u r al g a s l o c a t e d i n X u j i a w e i z i R i f t i s m a i n l y c o n t r o l l e d b y s o u r c e r o c k d i s t r i b u t i o n o f S h a h e z i F o rm a t i o n，a c t i v i t y an d d i s t rib u t i o n o f S o n g x i a n d Xu x i f a u l t i n g b e l t s，pala e o c e n t e r u p r i ft a n d fin e c o v e r o f D e n g I I m e m b e r ．A c c o r d i n g t o t h i s ，p o t e n t i al e x p l o r a t i o n a r e a s i n X u j i a w e i z i a r e p r e d i c t e d ．S o n g x i a n d X u x i f a u l t i n g b e l t s c a n c o n t i nu e t o e x p l o r e，o f wh i c h Yux i f a u l t e x t e n s i o n b e l t ，S o n g z h an l o w b u mp，F e n g l e b u mp a n d s u b s a g o f An d a ar e n e w e x p l o r a t i o n are a s ． Ke y w o r d s X u j i a w e i z i R i ft；n a t u r al g a s ；d i s t ri b u t i o n r u l e ；ma i n c o n t r o l l i n g f a c t o r ；p a l a e o ri ft；f a u l t i n g b e l t 徐家围子地区是松辽盆地北部深层天然气勘探的 重点地区，在构造上是由徐西 、宋西两条边界断裂控 制形成 的箕状断陷，由宋站低隆起和丰乐低隆起将其 分割成南北 3个 局部断 陷 安达次坳 、杏 山次坳和 薄荷 台次坳 。截 至 目前 ，该 区深 层共 完成 探井 9 O 余 口，其 中 2 0余 口探井获得 了工业气流 ，发现 了汪 家屯 、升平 、昌德 、肇州西 、徐深 1等含气区。该 区 深层天然气主要储集于基岩风化壳 、下 白垩统营城组 火 山岩和登娄库组及泉一 、二段砂砾岩中，且 以登二 段以下地层居多。天然气主要来源于徐家围子断陷的 沙河子组煤系源岩 ，其次还有少量的天然气可能来源 于火石岭组 、营城组 、登娄库组和泉一 、二段的暗色 基金项 目国家 “ 9 7 3 ”重点基 础研究项 目 2 0 0 1 C B 2 0 9 1 0 4 资助。 收稿 日期 2 0 0 7 - 0 9 ． 1 1 作者简 介王贵文 1 9 6 6一，男 ，黑龙 江兰西人 ，在读博士 ，高级工程师 ，从事石油地 质研究 。 维普资讯 2 0 0 8年 2月 王贵文等 徐家围子断陷天然气分布规律及其主控 因素 ． 7 泥岩 。天然气主要分布在古 中央隆起 、徐西伸展断裂 带 、升平一兴城构造带和宋西断裂带上 ，围绕着徐家 围子断陷呈半环状分布。本文将通过该区深层天然气 分布的主控因素剖析预测天然 气分布 的有利勘探 区， 为该 区深层天然气 的下一步勘探提供依据。 1 天然气分布规律 1 ． 1 剖面分布规律 1 天然气分布具有 “ 一源多层” 的特征 徐家围子断陷天然气 主要来 自沙河 子组煤 系源 岩。气源对比表明 ，沙河子组源岩生成排出的天然气 可在不同层位聚集成藏 图 1 。从基岩风 化壳储集 层至泉一 、二段砂岩储集层皆有沙河子组源岩生成排 出的天然气。这些层位分布的天然气除基岩风化壳气 藏是徐家围子断陷沙河子组源岩生成排出的天然气是 沿不整合面侧向运移至古中央隆起之上的风化壳圈闭 中聚集形成之外，其余各层位皆是通过断裂输导垂向 运移至与断裂相关的圈闭中聚集形成的。 气藏实 例 升平 、汪家屯气藏 昌德 、升平 、汪家屯气藏 徐深1 、肇深1 0 、昌德东 汪9 o 3 、达深1 、达深2 、 汪深 1 气藏 昌德 、汪家屯 、升平气藏 图l徐家圈子断陷沙河子组源岩天然气纵向分布层位图 Fi g ． 1 V e rt i c al di s t r i b u t i on l ay e rs o f g a s f ro m Kl s h s o u r c e r o c k i n X u j i a w e i z i r i f t 2 天然气主要分布在登二段以下 由表 1可以看 出，徐家围子断陷深层 目前发现的 天然气藏除 昌德 、升平 、汪家屯 、卫深 5井天然气分 布在登三、四段和泉一、二段外，其余气藏皆分布在 登二段以下的基岩 、营城组火 山岩和登一段 的砂砾岩 中，尤其是营城组火山岩中分布的天然气更为丰富。 表 1 徐家围子断陷气藏产气层位分布 T a b l e 1 Ga s p r o d u c i n g h o r i z o n d i s t r i b u t i o n i n X u j i a w e i z i 1 ． 2 平面分布规律 1 天然气分布在徐家围子断陷内部及附近 由图2看出， 徐家 围子断陷 目前 已发现 的气藏均 分布在徐家围子 断陷内部及边部 ， 围绕徐 家围子断陷 呈半环状分布在其西侧， 它们明显受断陷分布的控制。 图2徐家圈子地区深层源岩生气强度与气藏分布关系 Fi g．2 Re l at i o n b e t we en g as ge n e r at i on i nt en s i t y o f of so u rc e r o c k a nd d i s t ri b ut i o n of g as re s e rv oi r s X u j i a w e i z i a r e a 2 天然气分布的具体部位是在古 中央隆起 和 宋西 、徐西断裂带上 由图 3可以看出，徐家围子断陷 目前已发现的昌 德 、肇州西气藏分布在古 中央隆起带上 ，昌德东 、肇 深 9 、徐深 1 井 气藏分布在徐西 断裂带上 ，汪家屯、 升平气藏分布在宋西断裂带上 ，它们明显受中央古隆 起 、宋西和徐西断裂带的控制。 2 天然气分布的主控因素 2 ． 1 沙河子组源岩分布控制天然气的分布范围 源岩是气藏形 成 的物 质基础⋯ 。该 区深层气源 岩主要发育于徐家围子断陷内的沙河子组内，其次在 火石岭组 ，营城组 、登娄库组 和泉头组一 、二段也发 育一定量的暗色泥岩。钻井揭示 ，徐家围子断陷沙河 子组源岩最大厚度可达 8 0 0 m以上 ，主要分布在杏山 次坳和安达次坳中，薄荷台次坳沙河子组源岩厚度也 可达到 4 0 0 m 以上。地化指标研究表明，徐家围子断 陷沙河 子组源岩 有机 质丰 富，有 机碳 为 0 ． 1 1 8 ％ ～ 维普资讯 8 大庆石油地质与开发P ． G ． 0 ． D ． D ． 第2 7卷第 1 期 图3徐家围子地区深层天然气有利勘探区预涎 Fi g ． 3 P re d i c t i on o f g a s f av o ra bl e e x pl o ra t i on ar e a s o f d e e p s t r a t a i n X u j i a w e i z i a r e a 4 ． 5 3 ％ ，平均 为 1 ． 5 2 ％ ，氯仿 沥青 “ A” 为 0 ． 0 0 2 2 ％ ～ 0 ． 0 8 2 6 ％ ，平均为 0 ． 0 2 1 ％。有机质类 型以 Ⅲ 型干酪根为主，其次为 Ⅱ 型干酪根 。有机质演化 目 前 已经达到了过成熟 阶段 R 。 为 I ． 7 ％ ～3 ． 5 6 ％ ，平 均为 2 ． 6 2 ％ 。由此可以看出 ，沙河子组源岩应是有 利的生气源岩。 由图 2可以看 出， 徐家 围子断陷沙河子组气源岩 排气强度最高可达 1 8 01 0 m ／ k m Ma ， 主要分 布在杏山次坳中， 安达次坳 中沙河子组源岩排气强度 也可达到 1 2 01 0 。 m ／ k m Ma 。按照 中国大 、 中 型气 田形成所需要的源岩最低排气强度标准 大于 2 01 0 。 m ／ k in ， 徐家围子断陷深层沙河子组源岩天 然气生成量丰富 ， 有形成大中型气 田的物质条件 ， 这可 能是在该区能找到徐深 1 井大气 田、 肇深 8井区块 、 汪 家屯东和 昌德 中型气田的根本原 因。由图 2还可以看 出， 该区目前已发现的气藏均分布在徐家围子断陷高 排气 区的内部或边部 ， 表 明这些气藏有充足的天然气 源供给 ， 有利于天然气的富集。换句话说 ， 该区深层 天 然气成藏与分布明显受到气源供给条件的控制。 2 ． 2 宋西、徐西断裂带控制着天然气 空间分布的具 体部位 该 区深层 的主要气源岩是沙河子组发育的暗色泥 岩 ，而储气层除基岩风化壳位于其侧 向外 ，其余各储 气层均位于其上方 ，它们与沙河子组气源岩之间均有 一 定的泥岩层相隔。沙河子组气源岩生成排出的天然 气要进入上覆 这些储气层 中，只能依靠该 区发育 的 T 或 T 4 至 T 或 T 断裂作为沟通沙河子组气源岩与 储气层之间的桥梁 ，使天然气在上覆不同储气层中聚 集 ，形成 “ 一源多层” 现象。宋西和徐西 断裂带在 该区除可作为运移的桥梁外 ，还可 以为天然气的聚集 成藏提供遮挡条件。具体表现在以下 3个方面。 1 宋西和徐西断裂带空间延伸层位控制 了天 然气垂 向运聚层位 宋西和徐西断裂带作为该 区沙河子组气源岩生成 排出天然气向上覆储集层 中运移的输导通道 ，其在空 间上的延伸层位应控制 着天然气 向上运移 的最 大距 离 ，在一定程度上也就决定 了天然气在空间上运聚成 藏的范围 J 。宋西和徐西 两条 断裂带在平 面上 向上 延伸层位明显存在差异性 ，表现在升平一汪家屯和昌 德两个地区。由图 1 可 以看 出，宋西和徐西断裂带从 下至上仅断穿 T 4 ，而未断穿 T ，沙河子组气源岩生 成排出的天然气沿断裂只能向上运移至登娄库组储气 层 ，而不能运移到达泉头组储气层 中，故其含气层位 较少 ，仅为登娄库组 。而宋西和徐西断裂带不仅断穿 了 T 4 ，甚至断穿了 T 。沙河子组气源岩生成排出的 天然气沿断裂不仅可以运移至登娄库组 ，还可 以运移 至泉头组储气层 ，故其含气层位较多 ，从登娄库组至 泉头组皆有分布。这说明宋西和徐西断裂带在空间上 的延伸层位控制着该区深层天然气在垂向上的运聚层 位。 2 宋西和徐西 断裂带遮挡控 制着天然气 的平 面分布 当宋西和徐西断裂带停止活动后 ，由于受断移地 层砂地 比值 、断层活动泥岩涂抹作用和后期成岩改造 作用等影响 ，宋西和徐西断裂带在侧向上开始形成封 闭 ，成为天然气聚集的遮挡物 。 。受该区深层宋西 和徐西断裂带的遮挡 ，在该区深层主要可形成 3种类 型的圈闭第一种为断块圈闭，如升深 1 一升深 2登 娄库组气藏 、宋 3井泉一 、二段气藏 ；第二种是断裂 遮挡圈闭 ，如卫 深 5 0 1营城组 火山岩气藏 ，升深 1 、 升深 2井登 娄库组气藏 ，徐 深 1井营城组 火 山岩气 藏 ；第三种是断层一 岩性圈闭，如肇深 5井断层一 岩性 气藏。这些气藏均沿宋西和徐西断裂带分布。这充分 说明了宋西和徐西断裂带遮挡控制着天然气的平 面分 布。 2 ． 3 古中央隆起也控 制着天然气平面分布 的具体部 位 古中央隆起位于徐家围子断陷的西侧，它不仅是 维普资讯 2 0 0 8年 2月 王贵文等 徐家围子断陷天然气分布规律及其主控 因素 9 徐家围子断陷沙河子组源岩生成排出天然气运移的运 移指向 ，还可以为天然气的聚集提供 以下有利场所 1 古隆起上的基岩风化壳圈闭 古中央隆起 由于长期暴露于地表 ，遭受风化剥蚀 及地下水的淋滤作用。孔隙 、裂缝发育 ，被后来的泥 质沉积物覆盖便形成了基岩风化壳圈闭，它是徐家围 子断陷沙河子组源岩生成排出的天然气沿不整合面侧 向运移聚集的有利场所 。例如 ，该区深层已发现的昌 德 、汪家屯和肇州西基岩风化壳气藏皆属于此类型。 2 古中央隆起东侧的地层超覆 圈闭 受沉积水动力条件的影响，在古中央隆起东侧形 成 了地层超覆圈闭 ，它们是徐家围子断陷沙河子组源 岩生成排出天然气侧向运移聚集的有利场所 ，与天然 气藏形成有着密切关 系，如卫深 5井登娄库组地层超 覆气藏应属于此类型。 3 古中央隆起之上各种类型的构造圈闭 受沉积压实作用以及断裂活动的影响 ，在古隆起 之上发育有背斜 、构造一 岩性 、岩性一 构造 、断块 、断 鼻 、断层遮挡 、断层一 岩性等 圈闭，它们是徐家围子 断陷沙河子组源岩生成排出天然气通过断裂向上运移 成藏的有利场所。例如 ，该 区深层汪家屯构造登娄库 组 ，泉一段 和泉二段 断块气藏 ，薄荷 台构造登娄库 组 三站泉二段断鼻气藏 ，昌德登娄库组、升平构造 登娄库组断背斜气藏 ，昌五构造岩性 一断层气藏皆属 于此类型。 2 ． 4 优质的登二段泥岩盖层造成其下天然气的富集 该 区深层天然气的封盖层 主要是登二段和泉一 、 二段发育的泥岩 ， 这 两套盖层不仅厚度 大 登二段泥 岩累积厚度最大可达 2 5 0 m， 泉一 、 二段泥岩累积厚度 为 1 2 0～ 5 8 0 m 、 全区分布 ， 而且具有较强 的毛细管封 闭能力 ] 。登二段泥岩盖层排替压力为 2～1 4 M P a ， 泉一 、 二段泥岩排替压力为 3～1 2 MP a ， 但由于这两套 盖层形成于不 同的环境 ， 登二段 为一套湖泊一 三角洲相 沉积 ， 而泉一 、 二段 为河流相沉积 ， 其对天然气封闭能 力仍存在差异 ， 主要表现在 以下 2个方面 1 登二段泥岩盖层除可对游离相和水溶相天然 气形成封闭外 ，还可对扩散相天然气形成封闭 油气钻探结果表 明，徐家围子断陷登二段为一套 暗色泥岩沉 积 ，而泉一 、二段则 为一 套红色泥 岩沉 积。前者有机质丰 富，有机碳平均 为 0 ． 7 4 ％ ，氯仿 沥青 “ A” 平均为 5 61 0 ～m g ，有机质类 型 以Ⅲ 型干酪根为主，少量为 Ⅱ 型 ，有机质演化 已达到高 一 过成熟阶段 ，具有一定的生气能力 ，而后者则不具 生烃能力 。由文献 [ 3 ]可知，该 区登二段泥岩盖层 应具有替代浓度封闭能力 ，可对扩散相天然气形成封 闭作用 ，而泉一 、二段泥岩盖层则无浓度封闭作用 ， 不能对扩散相天然气形成封闭作用。 2 登二段泥 岩盖层封闭性 形成 时期早 ，更有 利于天然气的富集 由图4可 以看出 ，该区沙河子组源岩于营城组沉 积末期开始向外排气 ，在泉头组沉积末期达到第一次 高峰 ，在明水组沉积末期达到第 二次高峰。登二段和 泉一 、二段约在登三段沉积末期和泉一 、二段沉积末 期开始形成封闭能 力 J 。由此 不难看 出，该 区深 层 登二段和泉一 、二段两套盖层封闭能力形成时期均早 于沙河子组气源岩的大量排气期 ，对于封闭沙河子组 气源岩排出的大量游离相天然气应该是有效的，但 由 于登二段泥岩盖层封闭性形成时期早于泉一 、二段泥 岩盖层 ，且距 沙河子组源岩距离更进 ，更利于捕集沙 河子组源岩生成排出的天然气。 1 4 01 3 01 2 01 1 01 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 地质年龄／ Ma 图 4徐家围子地区 源岩捧气史与盖层封闭形成时期匹配关系 F i g ． 4 Mat c h re l a ti o n b et w ee n e xpl us i on g a s h i s t o r y o f s o u r c e r o c k a n d f o r m a t i o n p e r i o d o f c a p r o c k s e a k i n X u j i a w e i z i a r e a 以上 2个原因可能就是该区深层 目前登二段泥岩 盖层之下已发现的天然气藏多于泉一 、二段泥岩盖层 之下的天然气藏重要原因之一 。 3 天然气有利勘探区预测 由天然气分布的主控 因素叠合研究得到该 区深层 天然气 的有利勘探 区如图 3所示。由图 3可 以看出 ， 该 区深层天然气勘探 的有 利 区主要分布在 宋西 断裂 带 、 徐西断裂带 、 榆西断展构造带 、 宋站低隆起 和丰乐 低隆起以及安达次坳 内， 宋西断裂带和徐西断裂带 目 前均 已获得工业气流 ， 可以继续拓展勘探领域 ， 榆西断 展构造带 、 宋站低隆起 、 丰乐低隆起和安达次坳应为新 的勘探领域 ， 是下一步天然气勘探的重点地区。 4 结论 1 徐家 围子断陷天然气在剖 面上主要分布在 登二段之下 ，具有 “ 一源 多层” 的分布特 征；在平 面上主要分布在气源区内或附近 ，具体部位受古隆起 合断裂带控制 。 下转第 1 7页 维普资讯 2 0 0 8年 2月 舒萍等 徐深气田火山岩储层的裂缝特征研究 1 7 主 孝 釜 在 较 致 密 的 流 纹 岩 和 凝 灰 岩 中 ， 具 有 多 摹 朔 件 楷 性 。 ⋯ ⋯ ⋯ 一 ’⋯⋯ ⋯。 ⋯⋯ [ 1 ]赵澄林 ， 刘孟慧 ，胡爱梅 ，等 ．特殊 油气储层 [ M]．北京 石 油 l O 3 一l 0 6． J 2 0 0 4 2 3 5 藏地震 识 别技 术 []．大庆石 油 地质 与 开发 ， ， 竺 澄 三 春 爽 辽 河 盆 地 火 山 岩 与 油 气 [ M ] 北 编 辑 宋 玉 梅 京 石油工业出版社 ，1 9 9 9 ． ⋯ ～ ’⋯一 和 登 二 段 优 质 盖 层 的 共 同 控 制 。 昱 I 3 1．断 层 封 闭 研 究 Ⅲ 北 石 油 工 业 出 版 ⋯主 地 气 源 特 征 与 资 源 M ] ． ] ’ ， ， 块 群 油 气 藏 形 成 机 制 和 船 ⋯ 矿 业 兰 版 兰 2 0⋯0 0 , 9． 5 -1⋯3 8 ．⋯ 一 ～⋯⋯ 一 ’ 业 出 ⋯ ． , 1⋯9 9 8 ,⋯ 16 -10 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