松辽盆地深层天然气成藏条件与勘探方向.pdf

天然气工业 2 0 0 9 年 9 月 松辽盆地深层天然气成藏条件与勘探方 向 焦贵浩 罗 霞 印长海 宋立 中。 赵泽辉 王志宏 曾富英 1 ． 中国石油勘探开发研究院廊坊分院 2 ． 中国石油大庆油田公 司勘探 开发研究 院 3 ． 中国石油吉林油 田公 司勘探开发研究院 焦贵浩等． 松辽盆地深层天然气成藏条件与勘探方 向． 天然气工业 ， 2 0 0 9 ， 2 9 9 2 8 3 1 ． 摘 要 松辽盆地 深层 天然气勘探 除徐家 围子、 长 岭和英 台断 陷外 ， 其他 断陷 的勘 探效果 尚不 明显。依 据大 量的地震、 野 外露 头、 岩 心观察 、 分析化验等资料， 对松辽 盆地深 层断 陷结构、 烃源岩 、 火 山岩 储层 等天然 气成 藏条 件进行系统研究后认为 该 区深层天然气分布受断 陷、 火 山岩 、 断裂与不整合 面控制 ； 深层主要 断陷期为沙河 子期， 由 3 4个大小不一 、 相 互独立 的断陷组成断 陷群 ， 天然气在各 断陷 中自成含 气系统， 主 要分布于早 盛继承型 断陷 中； 烃源岩严格分布于各断陷 中， 烃源岩最好 的区域位于断 陷中部， 地震反射特征为 席状平行结构 ， 成层 性、 连续 性好 ； 火 山岩储层形成受岩相、 岩性 、 顶面构造 、 喷发旋 回等控制； 以次级洼 陷为评价单元对 断陷进行 了评 价， 提 出成藏条 件好 的中小型断陷具有较大勘探 潜力 的新认 识， 指 出双城 莺 山 、 林旬等为有利 的接替断 陷。 关键词 松辽盆地 深层 天然气 断陷结构 烃源岩 火 山岩储层 富集规律 勘探方 向 DOI 1 0 ． 3 7 8 7 ／ i ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 0 9 ． 0 9 ． 0 0 7 松辽盆地是一个断 、 坳双重结构 的大型叠合盆 地 ， 形成 了 中浅层和 深层 两 套 含 油气 系统 n ] 。深 层 主要为含气组合， 主要分布在下 白垩统泉头组二段 以下 的地 层 中 ， 天 然 气 探 明储 量 已超 过 3 0 0 0 1 0 m 。 ，主要 储 集 体 为 下 自垩 统 营 城 组 火 山 岩 图 1 。 随着 盆 地深 层 天 然气 勘 探 的深 入 ， 许 多 学 者 对深 层 火山岩储层及天然气成藏条件产生了浓厚 的兴趣 ， 对 深层 勘探热 点断 陷如徐 家 围子 和长 岭 断 陷 中火 山 岩储层 特征[ 3 ] 、 形 成 主控 因素 及 断 陷 内天然 气 含气 系统 。 等方 面进 行 了大 量 的研 究 工 作 。笔 者着 眼 于全盆 地 ， 整 体 、 系统 地对 深层 天 然气 成 藏条 件 及勘 探 方 向进 行研 究 。 l 深层 断陷分布 与演化 1 ． 1深层断 陷形成 与发 育特征 松 辽盆 地 断 陷期 地 层 包 括 下 白垩 统 火石 岭 组 、 沙河子 组和 营城组 3套地 层 。 火 石 岭 和 营 城 期 是 盆 地 火 山岩 发 育 的 主 要 时 期 ， 沙河 子期 为强 烈断陷发育时期 ， 以构造沉降 为 主 ， 为湖相 泥 岩 的主 要 发 育 时期 。在 地 震 剖 面上 的 总 体反射 特征 表现 为在 弱反 射背 景 上频 繁分 布 中高 2 2 四砂岩口幡盼害圃娓礁 圆耋 武岩 3 Ei 主 口砾 岩■ 一 ∞ 岩 厢蠲玄 武安 L L 睹 尽 盔习 安山 岩 衄 一 盈黼 团 E 墨圈业 成岩_辗岩 吕燥屠E 口音睬 砂 岩 E ZI 3 T8 0 0 T1 0 0 0 T1 2 0 0 T1 4 O O T1 6 G 0 图 1 深 层地 层发 育特征 图 频 、 中强振幅、 较连续反射 ， 该层序多超覆尖灭 于下 伏 地层 上 。因 此 ， 松 辽 深 层 断 陷 主要 指 沙 河 子 期 形 成 的断陷 ， 根据所使用的资料程度 ， 不同学者识别 的 断陷个 数不 同_ 1 ’ 。笔者依 据地 震 资料 ， 逐 一 识别 出 深 层 断陷 3 4个 图 2 ， 最 大 的 断 陷 面 积 超 过 6 0 0 0 k m ， 最小 的不 足 1 0 0 k m ， 面 积大 于 1 0 0 0 k m。 的断 陷有 1 6个 ， 沙河子 组最 厚达 2 0 0 0 m， 一般 为 3 0 0 ～ 1 0 0 0 m。 断 陷 主 要 以 NNE向 展 布 ， 按 照 断 陷 形 成 *本文受国家油 气重大专项“ 中国大型气田形成 条件 、 富集 规律及 目标评价” 项 目 2 0 0 8 Z X 0 5 0 o 7 下属“ 松辽盆 地大型天 然气富集规律 、 目标评价与勘探配套技术” 课题 编号 2 o 0 8 z x o 5 0 0 7 0 0 6 的资助 。 作者简介 焦贵浩 ， 1 9 5 2 年生 ， 教授 ； 主要从事油气地质综合评价工作 。地址 0 6 5 0 0 7 河北省廊坊 市万庄 4 4号信箱天然 气地质所。电话 O L O 6 9 2 1 3 3 9 7 。E ma i l j g h 6 9 p e t r o c h i n a ． c o rn． 1 2 1 -1 2 8 第 2 9 卷第 9 期 天然气工业 图 2深层断陷 、 演化模 式与烃源岩分布 图 的结 构 类 型 主 要 分 为箕 状 和地 堑 两 种 类 型 ， 其 中 以 箕状 断 陷 占优 图 2 。 1 ． 2深层 断 陷后 期演化 特 征 ． 深 层 断陷按 受 后期 改造 程 度 的强 弱 存 在 3种 演 化模式 ， 即早盛 继 承型 、 过渡 型 和早 盛晚 衰型 图 2 ①早盛 继 承型 断 陷地层 发 育齐 全 ， 厚 度 大 ， 后 期改 造 弱 ， 天 然气 保 存 条 件 好 ， 典 型 断 陷 有 林 甸 、 古 龙 、 长 岭 、 孤 店 、 徐家 围子 等 ； ② 过 渡 型 断 陷 地 层 发 育 较 齐 全 ， 厚 度 较大 ， 但 后 期 改 造 强 ， 有 层 位 强 烈 的剥 蚀 或 褶皱 ， 天然 气 保 存 条 件 相 对 较 差 ， 典 型 断 陷 有 双 城 、 王府 、 德惠、 梨树等 ； ③早盛晚衰型断陷地层发育 不 齐 全 ， 断 陷 后 期 一 直 处 于 隆 升 状 态 ， 地 层 沉 积 厚 度 薄 ， 并 有 层 位 缺 失 ， 这 类 断 陷 中 烃 源 岩 成 熟 度 均 不 高 ， 典型 断 陷有 梅 里 斯 、 富 裕 、 北 安 等 。不 同类 型 的 断 陷 中天 然 气 富集 特 征 不 同 ， 早 盛 继 承 型 断 陷 中天 然气 最 富集 ， 聚集 了深 层 9 5 的天然 气探 明储 量 。 2 深层 烃源岩及 火 山岩储 层发育特征 2 ． 1深层 烃源 岩发 育特 征 盆地深 层 发育 火石 岭组 一 段 、 沙河 子组 、 营城 组 二 段 烃源 岩 ， 但 以 沙河 子 组 为 主 ， 有 机 质 丰 度 较 高 ， 成熟度高 ， 有 机质类型 以腐殖 型为主 。由于钻遇 沙河子组的单井主要分布在徐家 围子断陷和德惠两 个 断 陷 中 ， 且 主要 钻 至断 陷边 部 ， 为 深 层烃 源 岩 预 测 带来 了一 定难 度 。 通过对深层 6 9口单井系统分析 ， 划分了深层烃 源岩 系 1 5 类 地震 响应 特 征 ， 归纳 出烃 源 岩 6种 不 同 赋存 形 式 的地 震 响应 特 征 。即厚 层 砂 岩 与厚 层 泥 岩 叠合 型 ； 厚层 砂岩 夹 薄层 泥岩 型 ； 中厚 砂 岩 与 中厚 泥 岩互 层 型 ； 厚 层 泥岩夹 薄 层砂 岩 型 ； 薄 层 泥岩 与 薄 层 砂岩互层型及煤系烃源岩。综合分析表明断陷 中部 席 状 平行 结构 、 成 层性 、 连续性 好 的地 震 相烃 源 岩 较 为落 实 ， 主要 为深 湖半 深 湖 、 湖 沼 相 ， 暗 色 泥 岩 厚 度 大 ， 暗地 比高 4 5 ～7 0 ， 如三 深 1 、 达 深 1井 。预 测沙 河子 烃 源 岩 的最 大 厚 度 超 过 9 0 0 m， 主 要 分 布 区 间为 3 0 0 5 0 0 m 图 2 。沙河 子 组烃 源 岩均 分 布 于断 陷 内 ， 由于 每个 断陷 由多个 次 级 洼 陷组 成 ， 烃 源 岩分 布受 次级 洼 陷控 制 ， 围绕 主 沉 降沉 积 中心 分 布 。 成 因法 和类 比法 预测 深 层天 然气 资源 量约 为 3 ． 9 2 1 0 m。 。烃 源岩 的生 烃能力 决定 了资源 潜力 ， 烃 源岩 质量对资源潜力起到重要作用 ， 烃源岩发育 的中小型 断陷 中也具 有 较大 天 然 气 资 源潜 力 。如 孤 店 断 陷烃 源岩 面积3 5 9 k m ， 与邻 近地 区对 比显 示 ， 营城 组 与沙 河子组 发育烃 源岩 ， 预测 资源量约 为1 5 5 0 1 0 。 m3 。 2 ． 2火 山岩 储 层发 育特 征 火 山 岩储 层 主要 发 育 于 营 城 组 时 期 ， 火 山岩 主 要沿断裂分布 ， 岩石类型、 储集 空间类型多样 ] ， 优 质火 山 岩储 层 同时 具 有 孔 隙 发 育 、 裂 缝 发 育 及 连 通 性好 等特 征 。 火 山岩储 层 形成 受 多 因素 的控 制 。火 山岩 相 控 制 了 储层 原 生孔 隙 和原 生 裂 缝 ， 是 好 储 层 形 成 的 基 础 ， 爆发 相 为 火 山 岩 相 最 有 利 的相 带 。对 9 7 9块 火 山岩 样 品 的孔 隙度 进行 统 计 显 示 爆 发相 优 于 溢 流 相 ； 爆发 相 中角 砾岩 的物 性最 好 ， 凝灰 岩次 之 图 3 。 流 纹岩 为溢 流 相 中最好 的储 集 岩类 。不但 原 生 气 孔最 为 发 育 ， 而 且 次 生 孔 隙也 最 为 发育 。从 玄 武 岩 到 流纹岩 ， 由于岩 浆 的黏 度 随酸 度 增 大 而增 大 ， 气 孔 更 为发育 。另外 ， 从安 山岩 到流 纹 岩 ， 随 着 岩浆 酸 度越 大 ， 碱 性长 石增 多 ， 长 石溶蚀 孔 隙也越 为 发育 。 溢流相 火 山岩 顶部 为 有利 的储 集 区带 。通 常对 于溢流相火 山岩体 ， 气孔 的发育和岩浆的厚度具有 一 定 的 关 系 。S a h a g i a n等l_ 1 。 _ 通 过 对 玄 武 岩 气 孔 多 年研究指出 当火 山岩厚度大于 3 m， 气孔具有聚顶 现 象 。 盆 地 南 部 营城 煤 矿 附 近 发 育 一 套 厚 约 1 0 0 m 2 9 天然气工业 2 0 0 9 年 9 月 8 O 鐾 4 o O 3 0 鑫 2 o l O O 哩 壮2 0 40 集块岩 器 露 】 ． 。 ． ． 2 一 孔隙皮 ％ f a 1 溢流拥 孔隙度 f ％ b 爆发相 图 3不 同岩相、 岩性火 山岩子 L 隙度分布图 的流纹 岩 ， 具 有 明 显 的气 孔 聚 顶 现 象 ， 而 万 l 7井 玄 武岩 的岩心气 孔发 育也 具有这 样 的规律 。 火 山岩喷发期 次多 少 和多岩 性 的互 层 叠 置也 控 制火 山岩物 性好 坏 。通 过对 松辽 盆 地探 井 资料 的统 计发 现 ， 中基 性火 山岩 是 否发 育 有 利储 层 还 与 多 旋 回喷 发 、 多 岩性 互 层 叠 置 有 关 。喷 发 期 次 和 旋 回愈 多 ， 岩 性互层 叠 置 愈 频 繁 ， 火 山 岩 的 物性 愈 好 ， 如 达 深 3井等 。相 比较 而言 ， 单 一 厚 层 火 山岩 储 层 相 对 不发 育 ， 如 德深 7井等 。 3 成藏主控 因素及深层天然气勘探方向 3 ． 1火 山岩气藏 类型 深 层 天 然气 以烃 类气 体 为 主 ， 天 然气 中 甲烷 含 量分 布在 1 ． 8 4 ～ 2 0 ． O O 和 6 O ． 。 0 ～9 6 ． 6 0 ％两 个 区间 内 ， 但 主要 分布在 8 0 ． O 0 ～9 6 ． ∞ L 。 以沙 河 子组 为 主力 生 气 层 ， 深 层 发育 两 大 含 气 系统 下部含 气 系 统 ， 以泉 头 组 一 、 二 段 泥 岩 为 区 域 盖层 ， 登娄库 组 、 营城 组 、 沙 河 子 组 及 火 石 岭 组 和 基 底组 为储层 ； 上部 含气 系统 ， 以青 山 口泥 岩 为 区域 盖 层 ， 泉头组 三 、 四段 砂岩 为储 层 。前 者 主要 以原 生 气 藏为主， 深层天然气主要分布于该含气系统 中； 而后 者主要 以次生气藏为主， 主要分 布于受 白垩纪末一 古近纪 改造作 用强烈 的 断陷 中 。下部 含气 系统 发 育 3套含气组 合 ， 以营 城 组火 山岩 为储 集 层 、 营 城 组 火 山岩及 登二段 泥岩为 盖层 的储 盖 组合 为 主要 含 气组 合， 勘探 潜力 大， 已发现 的气藏有徐 家围子断 陷兴 城 、 升平气田、 长岭断陷长岭 1 号气田等。 3O 火山岩气藏类型受火 山岩体、 断层及 区域构造 的多 重控 制 ， 火 山岩 内部 及 不 同火 山岩 间强 的分 割 性决定了火山岩气藏总体类型以岩性气藏为主。火 山岩总是与断层相伴生 ， 因此气藏类型也受断层及 区域构造的控制。总体来说 ， 火山岩气藏类型有 4 大类 6小类 ， 分别是火山岩断鼻 断背斜 岩性复合 气藏 ； 火 山岩岩性气藏 ； 火山岩低幅背斜 地层超覆 岩性复 合 气藏 ； 火 山 岩构 造 气 藏 。 断鼻 断 背斜 岩 性 复 合 气 藏分 布 最 广 ， 徐 家 围子 断 陷 已发 现 的大 部 分气藏 均属 此类 ， 如升 平和 兴城 气 田， 气藏 一侧 为断 层封堵 ， 另一 侧 由火 山岩 自身封堵 图 4 。 2 蔓 4 5 6 图 4 深层天然气成藏模式图 3 ． 2火 山岩气藏 成藏 主控 因素 由于 深层断 陷具 有相 互独 立 ， 分 割性 强 的特 征 。 因此 ， 每个 断 陷 便 构 成 了一 个 独 立 的含 气 系统 。 三 大因素 断陷、 火山岩及断裂 控制了气藏的形成__ 1 。 五大因素控制了气藏的富集 烃源岩是根本 ； 有利储 层是基础 ； 后期改造 、 保存条件是关键 ； 高产靠裂缝 ； 构造 是背 景 图 4 。 断陷 控制 了深层 烃源 岩 的发 育 。火 山岩 本 身 的 独立性 、 互不连通性等特殊性导致了火 山岩气藏横 向主要 以近 距 离运 移 为 主 ， 有 效 的 烃 源岩 范 围 就 是 火 山岩气 藏含气 系统 边界 。断裂控 制 了断 陷发 育 的 规模 ， 断 裂控制 了火 山岩 的分 布 ， 断裂 还 有 助于 火 山 岩储 层 的后 期 改造 ， 断裂 活 动 强 度 控制 了火 山 岩气 藏 富集 度 ， 早 盛 继 承 型 断 陷 中天 然 气 最 富集 。火 山 岩作为一类特殊的储层类型对深层气藏的分布起到 了重要 的作 用 ① 由于火 山岩 受压 实 作 用影 响 较小 ， 火山岩储 层孔 隙度 随着 深度 的增 加在 缓慢 降低 ； ②受火 山岩储层 形 成 控 制 因素 的影 响 ， 火 山岩 气 藏 一 般分 布在 近火 山 口爆 发 相 、 溢流 相 流纹 岩 、 多旋 回 溢流 相顶 面 ； ③ 受 火 山喷 发具 有 多期 性 与 火 山 岩 之 间分割性强的特点的控制， 火山岩气藏 以岩性气藏 为主 ， 气水关系复杂 ， 气水分布受火 山岩体控制。不 同火 山岩之 间气 藏互不 连通 ， 纵 向上 多套 气层 叠 置 ， 平面上呈串珠状分布的特点 图 4 。 第 2 9 卷第 9 期 天然气工业 3 ． 3深 层天 然气 勘探 方 向 松 辽盆 地 深 层 断 陷 由于 所处 构 造 位 置 的不 同 ， 地 质结构 的多样性 ， 后 期改 造 的差 异 ， 它 们 分 别 具有 不同的构造特征及油气成藏条件 。每一断陷又由多 个 次级 洼 陷 组 成 ， 不 同次 级 洼 陷 中烃 源 岩发 育 质 量 差异 很大 。因此 ， 以 次 级 洼 陷 为 评 价 单 元 进 行 断 陷 评价 更 能客 观地评 价 深层 断 陷 。以徐 西 凹陷 和 哈尔 金 凹陷 为刻 度 区 ， 根据 盆 地 深 层 天 然 气 成 藏 条件 的 研究， 以次级洼 陷供烃能力 、 储 集体 发育程度 、 盖层 封 闭 能力 、 断 陷 后期 改造 程 度 及 凹陷 中二 氧 化 碳 的 发 育 程度 等 为 凹 陷评 价 基 本 内容 ， 对 深 层 断 陷进 行 了评价 ， 评价 结果 见 图 5 。 图 5 松辽盆地深层断陷综合评价 图 从评价结果来看 ， 现实勘探领域是徐家 围子、 长 岭和英 台断陷， 天然气资源量达 2 ． 1 4 1 4 1 0 ”m。 ， 主要为 I类 ； 林 甸 、 双 城 西 、 孤 店 、 伏 龙 泉 、 德 惠 、 王 府 、 梨树和古龙断陷为重要接替断陷， 断陷内主要为 Ⅱ 类， 天然气资源量达 i ． 3 2 7 1 1 0 m。 。具有一 定勘探 潜 力 的断 陷有 中和 、 莺 山 南 部 、 任 民镇 、 榆 树、 榆树东 、 双辽 、 双城 东等 断陷 ， 天然气 资源 量为 3 1 2 7 1 0 。 m。 。 具有远景资源的断陷主要分布 于断 陷边 缘 ， 源岩 成熟 度较 低 。从 断 陷 评 价来 看 ， I类 评 价单元主要分布在继承型断陷中， 而 Ⅱ 类评价单元 主要分布在大型断陷及成藏条件较好 的中小型断陷 中 ， Ⅱ 类评 价单 元 主要 分布 在 中小 型 断 陷 中 ， 因 此 ， 在重 视 大 型 断 陷勘 探 的 同时 ， 重 视 中小 型 断 陷 的 勘 探 ， 成 藏 条 件好 的 中小型 断 陷具有 较 大 的勘 探潜 力 。 4 结 论 深层发育 3 4个相互独立的断陷 ， 天然气资源量 3 ． 9 2 1 0 m。 ， 勘 探 潜 力 大 。天 然 气 成 藏 受 断 陷 规 模 、 火山岩发育程度及断裂与不整合面控制， 以下部 含气系统为主 ； 成藏条件好的中小 型断陷将是深层 天然气勘探重要 的接替领域 。 参 考 文 献 [ 1 ]赵文智 ， 李建 中， 邹 才能 ， 等． 松辽盆地深层基本地质特 征 与勘探方 向[ G ] ／ ／ 松辽盆地深层 天然气 勘探研 讨会报 告 集． 北京 石油工业 出版社 ， 2 0 0 5 ． [ 2 ]李树青 ， 王英 民， 李 志军 ， 等． 松辽盆地北部浅层层序地层 划分与油气特征 [ J ] ． 西南石 油 大学学 报 ， 2 0 0 7 ， 2 9 增刊 1 1 2 1 5 ． [ 3 ]刘 成林 ， 金 惠 ， 刘人和 ， 等． 松辽 盆地深层天然气 区带评价 和资源预测 [ J ] ． 西南 石油 大学学报 ， 2 0 0 8 ， 3 0 1 3 0 3 2 ． [ 4 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