松遼盆地南部深層系生烴潛力分析

松遼盆地南部深層系生烴潛力分析

松遼盆地南部約13.14km2。夜間，在區(qū)域運(yùn)動的作用下，侏羅紀(jì)-早白堊世形成了一系列分離和斷裂。所有缺陷通常規(guī)模較小。單個凹陷面積為300.7000km2，凹陷層厚度為1000.6000m。松南的主要斷陷為長嶺、十屋、德惠和王府-鶯山斷陷(圖1)。斷陷盆地的結(jié)構(gòu)可劃分為3個構(gòu)造亞層:斷陷構(gòu)造亞層、斷坳轉(zhuǎn)化構(gòu)造亞層和坳陷構(gòu)造亞層。本文深層系特指斷陷構(gòu)造亞層-斷坳轉(zhuǎn)化構(gòu)造亞層及坳陷亞層的底部,由晚侏羅世火石嶺組(J3h)、早白堊世沙河子組(K1sh)、營城組(K1yc)、登婁庫組(K1d)及泉頭組(K1q)組成。1地質(zhì)基礎(chǔ)1.1盆地有機(jī)質(zhì)類型松遼盆地南部深層主要烴源巖為營城組、沙河子組及火石嶺組湖相泥巖及煤層,烴源巖具有分布范圍廣(可達(dá)盆地面積的60%以上)、厚度大(200~1200m)、有機(jī)質(zhì)豐度較高(TOC平均1.45%)的特點(diǎn),有機(jī)質(zhì)類型以ⅡB-ⅢA型為主,屬中等-好的烴源巖(圖2)。烴源巖演化大部處于高成熟階段,部分處于過成熟、成熟階段,以生成天然氣為主。1.2構(gòu)造成排成帶分布由于太平洋板塊對歐亞大陸的俯沖,使得在嫩江期末松遼盆地發(fā)生了大規(guī)模的反轉(zhuǎn),沿早期的控盆斷裂和走滑斷裂形成了一系列的褶皺,構(gòu)造成排成帶分布。1.3儲層及儲集體松遼盆地斷陷期主要發(fā)育火石嶺期和營城期兩大期次的火山活動,構(gòu)成深層系的特殊巖性儲集體營城期火山巖以流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r及流紋巖為主,火石嶺期火山巖以安山巖、玄武巖為主,形成裂縫-孔洞型儲層,且其儲層物性與壓實(shí)作用相關(guān)度極低,火山巖儲層巨厚(30~300m),孔隙度(基質(zhì)孔隙+孔洞+裂隙)平均可達(dá)8%、最高可達(dá)18%。松遼盆地斷陷期扇三角洲及大型水下扇砂體發(fā)育,構(gòu)成深層的主要碎屑巖儲集體。成藏巖性為細(xì)、中、粗砂巖及砂礫巖,原生孔隙隨壓實(shí)作用增強(qiáng)而降低,次生孔隙和裂隙隨成巖作用增強(qiáng)而增大。埋深小于2000m范圍內(nèi),孔隙度為15%~28%;埋深2000~3500m,孔隙度一般小于13%,平均為10%;埋深大于3500m,孔隙度處于4%~9%之間。2原油油藏的主要因素2.1盆地構(gòu)造及充填序列松遼盆地南部深層系天然氣以營城組、沙河子組及火石嶺組湖相泥巖及煤層為主力烴源巖,烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、空間分布及演化程度、斷陷類型及構(gòu)造格局在平面上制約了天然氣富集的區(qū)帶,油氣分布嚴(yán)格受斷陷展布的控制,高生烴強(qiáng)度區(qū)與油氣的富集區(qū)高度吻合,各斷陷自成獨(dú)立的含油氣系統(tǒng)。斷陷盆地的構(gòu)造格架對其充填序列影響極大,以松遼盆地南部的十屋斷陷和長嶺斷陷最為典型。十屋斷陷為單斷箕狀盆地,強(qiáng)烈伸展運(yùn)動導(dǎo)致斷陷期沉降巨大、快速充填、沉積巨厚,烴源巖廣泛分布,暗色泥巖厚度大于1000m,火山巖僅發(fā)育于火石嶺組(圖3)。長嶺斷陷為不顯著的雙斷地塹盆地,斷陷期存在多個沉降中心且面積相對較小,由于坳陷亞層沉降、沉積巨大,斷陷亞層更多體現(xiàn)為改造凹陷而非建造凹陷特征(圖4)。發(fā)育的深大斷裂導(dǎo)致火山巖建造發(fā)育(營城組、沙河子組、火石嶺組火山巖廣泛發(fā)育)而建造期沉積充填不足,從而造成烴源巖發(fā)育橫向不均衡。向東部斷陷亞層加厚,烴源條件優(yōu)于中、西部(十屋與長嶺斷陷亞層地震反射特征的差異可作為其佐證)。上述盆地構(gòu)架及充填序列的差異最終將導(dǎo)致油氣相對富集程度的差異(表1)。長嶺斷陷整體烴源條件差于十屋斷陷,資源豐度的差異可作為最有力的詮釋(十屋16.37×104t/km2、長嶺11.86×104t/km2油當(dāng)量)。2.2動作用下的透氣性盆地模擬結(jié)果表明,斷陷亞層烴源巖在地溫場和構(gòu)造運(yùn)動作用下存在兩次生氣高峰,分別為登婁庫期和嫩江期(圖5)。登婁庫期由于成藏期早、逸散期長、絕對生氣量小,對深層天然氣而言最終成藏貢獻(xiàn)小于嫩江期。2.3復(fù)合式油氣聚集帶松遼盆地構(gòu)造型圈閉于登婁庫組沉積末期形成雛形并得以繼承,嫩江組沉積末期盆地強(qiáng)烈回返使其加強(qiáng)并定型,配合深部層系的第二次生氣高峰而形成了多個復(fù)式油氣聚集帶并聚集了主要的油氣資源。松遼盆地南部的復(fù)式油氣聚集帶主要由3類構(gòu)造組成:伸展型構(gòu)造帶、反轉(zhuǎn)型構(gòu)造帶和走滑型構(gòu)造帶。它們富集了松遼盆地南部主要的油氣資源,形成了五個油氣聚集帶,其成藏特點(diǎn)是近源(及次近源)、圈閉規(guī)模大及處于有利的儲集相帶。1走滑型構(gòu)造群中央構(gòu)造帶是十屋斷陷內(nèi)規(guī)模最大的褶皺構(gòu)造群,由孤家子、后五家戶、四五家子、八屋油氣田構(gòu)成,為走滑型構(gòu)造帶,處于高生烴強(qiáng)度區(qū),聚集了十屋斷陷大部分油氣資源。210東側(cè)秦家屯滑動結(jié)構(gòu)的復(fù)合區(qū)秦家屯走滑型構(gòu)造帶是僅次于中央構(gòu)造帶的褶皺構(gòu)造,處于中等生烴強(qiáng)度區(qū),形成了較大規(guī)模的油氣聚集。3油氣成藏帶該構(gòu)造帶是在古斜坡背景下形成的超覆尖滅帶,為伸展型構(gòu)造帶,緊鄰生烴凹陷,部分處于中等生烴強(qiáng)度區(qū),發(fā)育構(gòu)造-巖性圈閉及地層型隱伏圈閉,是油氣的有利聚集區(qū)。4東嶺復(fù)合油氣收集帶該構(gòu)造帶處于長嶺斷陷的東南部,為反轉(zhuǎn)型構(gòu)造帶,西臨生烴凹陷,東臨松遼盆地中央古隆起,油氣聚集規(guī)?？捎^。5油氣聚集帶的層序地層特征該構(gòu)造帶處于長嶺斷陷中部,夾于乾安、長嶺兩個生烴深陷區(qū)之間,天然氣地質(zhì)條件優(yōu)越,可由營城組火山巖體及登婁庫組、泉頭組一段砂巖-砂礫巖構(gòu)成復(fù)式油氣聚集。上述5個復(fù)式油氣聚集帶的特征是:1)富集層位為泉頭組、登婁庫組次生油氣藏和營城組、火石嶺組、志留-泥盆系基巖原生油氣藏;2)油氣藏類型包括構(gòu)造型、構(gòu)造-巖性-地層復(fù)合型和基巖型;3)儲層類型包括碎屑巖(砂巖-礫巖)、火山巖(流紋巖、安山巖、玄武巖、凝灰?guī)r)和變質(zhì)巖(英安質(zhì)蝕變巖、綠泥石化角閃巖);4)儲集空間類型有孔隙型、裂縫型和孔洞型;5)成藏組合有自生自儲式(營城組、沙河子組油氣藏)、下生上儲式(泉頭組、登婁庫組油氣藏)和上生下儲式(火石嶺組、基巖油氣藏)。上述5個復(fù)式油氣聚集帶同一構(gòu)造帶內(nèi)圈閉由深至淺均存在油氣差異賦存的規(guī)律(氣—油氣共存—油);其成因:一是階梯式排列的圈閉在流體重力作用下造成差異性聚集;其二是廣布其內(nèi)的烴源巖經(jīng)歷的熱史不同造成差異性演化。最為典型的為十屋斷陷中央構(gòu)造帶(孤家子、后五家戶氣田—八屋、四五家子油氣田—太平莊、雙龍油田),十屋斷陷北坡的皮家-王家地區(qū)及東坡的艾家-秦家屯地區(qū)、長嶺斷陷東坡的東嶺地區(qū)該特征亦很明顯?？v向上主干斷裂控制了油氣分布的層位,而沉積相帶控制了油氣的富集程度。橫向上兩構(gòu)造帶間的相對平緩區(qū)也可形成聚集,有可能形成油氣層大規(guī)模疊加連片。十屋斷陷北部斜坡東段——中央構(gòu)造帶的東段、長嶺斷陷東坡的東嶺構(gòu)造帶東部已在勘探中顯現(xiàn)出油氣連片趨勢。2.4有利的沉積相帶和成藏相帶的組合提供了足夠的儲存空間1烴源巖相對好,成藏條件優(yōu)越深湖-半深湖相暗色泥巖與水下扇、扇三角洲水下分流河道砂體、火山巖縫洞儲集體互層復(fù)合匹配,烴源巖對基巖披覆,成藏條件有利:①近源、自生自儲;②儲層橫向相對穩(wěn)定;③蓋層質(zhì)優(yōu)面廣;④位于斷陷中、深部,后期構(gòu)造運(yùn)動改造輕微,保存條件優(yōu)越;⑤無須嚴(yán)格受控于構(gòu)造圈閉,地層-巖性圈閉廣泛發(fā)育。該套儲蓋組合天然氣顯示層系多、分布廣,是儲量最為豐富的成藏組合(圖6)。2儲藏及氣藏特征淺水湖-河流相紅色泥巖與河流、扇三角洲、三角洲體系砂體互層復(fù)合匹配,天然氣成藏條件較為有利:①以營城組、沙河子組氣源為主,少量登婁庫組自生氣源,主要為下生上儲式成藏組合的次生氣藏;②水體振蕩頻繁,儲蓋層橫向變化大;③成藏受控于大的褶皺背景,依附于T3(登婁庫組頂面)不整合面及廣泛發(fā)育的斷層(斷至營城組、沙河子組);④構(gòu)造運(yùn)動改造較深部組合趨強(qiáng),氣層橫向變化大,以褶皺構(gòu)造背景下的斷塊氣藏為主,儲層為常規(guī)-偏致密,氣柱高度有限,一般十幾米,最高不超過30m,地層水礦化度低,氯離子濃度為千分之幾,具有次生或殘余氣藏特征。該套儲蓋組合資源前景雖遜于深部儲蓋組合,但該層系物性較好,投產(chǎn)比高,是勘探開發(fā)主力含氣層系之一(圖6)。3氣藏成藏模式河流-淺湖相紅色泥巖與河流、三角洲體系砂體互層匹配,其成藏條件是:①深生淺儲,遠(yuǎn)源成藏;②受控于大的褶皺構(gòu)造背景,依附中部成藏組合,為次生氣藏;③儲蓋層橫向變化大;④后期構(gòu)造運(yùn)動改造作用更為強(qiáng)烈,氣藏面積小,氣柱高度更低,埋深淺,受斷塊、孤立砂體復(fù)合控制。該套儲蓋組合資源前景有限,是勘探中、深部層系時兼顧的層系(圖6)。2.5微超壓泥巖的地區(qū)蓋層和無蒸發(fā)地層的地層氣藏區(qū)內(nèi)發(fā)育多期斷裂系統(tǒng),部分?jǐn)嗔牙^承性活動。在嫩江組沉積末期盆地受擠壓回返之前,以區(qū)域走滑作用為主,斷裂具有開啟性質(zhì)。嫩江組沉積末期的擠壓作用使斷裂系統(tǒng)復(fù)雜化,主干斷裂貫穿基底-淺層,次級斷裂依附于主干斷裂向下收斂、向上發(fā)散呈現(xiàn)花狀構(gòu)造特征,既為天然氣的運(yùn)移提供了良好通道,也使原生氣藏遭到一定程度的破壞,致使油氣層縱向上從數(shù)百至4500m延綿分布。這是松南次生氣藏極其發(fā)育的主要原因。松遼深層系的區(qū)域性蓋層為青山口組(K2qn),為區(qū)域性的油氣成藏提供了基本的保存條件。其以下泥巖類蓋層均不具廣域的穩(wěn)定性,只能作為局部或鄰接蓋層。泉頭組三段普遍存在的微超壓泥巖(壓力系數(shù)>1.1)對油氣的局部富集和保存起到了關(guān)鍵作用。松遼盆地南部天然氣的主要聚集層位位于泉頭組一段及以下地層中,缺乏臨近烴源巖的區(qū)域性蓋層使天然氣的保存條件不理想,即使是青山口組區(qū)域性蓋層在十屋斷陷中央隆起帶仍有一定面積的缺失,因此難以形成大范圍的高壓氣藏。后五家戶氣田地表見天然氣苗是保存條件不甚理想的直接佐證。另外,泥巖的封蓋能力較蒸發(fā)巖差距甚大,無蒸發(fā)巖系作為區(qū)域性蓋層也導(dǎo)致松遼深層天然氣保存條件不甚理想。由于長嶺斷陷青山口組沉積穩(wěn)定且未被剝蝕,其保存條件好于十屋斷陷。從地溫場特征分析,松遼盆地位于莫霍面隆起部位,具有高熱流值(2.2~2.9HFU)和高地溫場特征(地溫梯度每百米3.2~6.2℃)。高地溫場使斷陷層烴源巖迅速成熟(圖4)。早期形成的油氣藏因埋藏較淺極易遭氧化而破壞,使早期氣藏不可避免地發(fā)生聚少散多的結(jié)局。另外,早期形成的油藏可經(jīng)二次裂解作用氣化并發(fā)生逸散,而重質(zhì)組分瀝青化(SN22等井),從而導(dǎo)致氣藏壓力降低。3低碳氧基因氣體的形成松遼盆地深層系斷陷期火山活動頻繁,從晚侏羅世火石嶺組—下白堊世營城組均發(fā)育火山巖建造,地幔氣體通過火山通道既可在深層系獨(dú)立形成聚集也可與有機(jī)成因的天然氣混合后共聚一處。松遼盆地南部德惠斷陷萬金塔CO2氣田是本區(qū)最早得到證實(shí)的幔源無機(jī)成因CO2氣田,δ13CCO2為-4.04‰~-8.83‰,CO2含量為57.97%~99.77%,其中混合有含量不等的有機(jī)成因甲烷(δ13CCH4為-38.66‰~-45.37‰)。北部徐家圍子斷陷昌德氣田是近年證實(shí)的另一個幔源無機(jī)成因的CO2氣田,δ13CCO2為-4.04‰~-8.83‰,CO2含量為84.00‰~88.38%。另外,松遼盆地孤店、乾安地區(qū)也有無機(jī)成因CO2發(fā)現(xiàn),δ13CCO2為-3.73‰~-8.44‰,CO2含量為80.73%~81.05%,混合的有機(jī)成因甲烷δ13CCH4為-43.97‰。長嶺斷陷南部前七號地區(qū)SN308井營城組火山巖中錄井發(fā)現(xiàn)多層CO2含氣層,推測為幔源。長嶺斷陷的哈爾金構(gòu)造、十屋斷陷的后五家戶構(gòu)造也發(fā)現(xiàn)了高含CO2(含量達(dá)20%)的天然氣藏,可能來源為生氣過程中的伴生CO2、幔源CO2或古生代碳酸鹽巖熱解CO2。松遼盆地內(nèi)是否有無機(jī)甲烷氣藏,還有待更多資料證實(shí)。盆北部芳深1、芳深2井發(fā)現(xiàn)的天然氣δ13CCH4分別為-16.7‰和-18.7‰,是最接近無機(jī)成因碳同位素含量的甲烷,其成因目前劃歸煤成甲烷。松遼盆地北部所揭示的古生代石炭-二疊系頁巖仍未發(fā)生區(qū)域變質(zhì)作用,有機(jī)碳含量為0.25%~3.50%(圖7),高頻值為1.50%,瀝青“A”含量為0.003%~0.024%(圖8),高頻值為0.007%,為潛在的烴源巖,是值得高度重視的勘探領(lǐng)域。4油氣分布規(guī)律4.1泉頭組一方油氣藏縱向上油氣分布層位多,跨越井段長,具有跨越式多期成藏的特點(diǎn)。從泉頭組四段到基巖都發(fā)現(xiàn)油氣藏分布,縱向上跨越井段數(shù)千米(十屋梨深1井200~4380m)。泉頭組四段油氣藏見于后五家戶氣田和四五家子油氣田;泉三段氣藏見于長嶺油氣田(東嶺構(gòu)造);泉頭組二段油氣藏見于后五家戶、農(nóng)安、萬金塔、四五家子、伏龍泉、小合隆等構(gòu)造(圖9)。泉頭組一段、登婁庫組及營城組為主要含油氣層,其油氣藏全區(qū)均有發(fā)現(xiàn);沙河子組油氣藏主要分布于后五家戶-四五家子-農(nóng)安構(gòu)造帶以及艾家-秦家屯-小合隆構(gòu)造帶上;火石嶺組油氣藏分布于八屋氣田、四五家子油氣田、太平莊油田及長嶺油氣田,油氣層巖性為火山巖(流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r-流紋巖,長嶺SN180井)、玄武巖(長嶺SN116井)和安山巖(十屋SN65,SN66井);基巖油氣藏見于十屋斷的西丁家構(gòu)造、太平莊構(gòu)造、雙龍構(gòu)造、農(nóng)安構(gòu)造農(nóng)101井區(qū)、扶余古隆起及楊大城子斜坡帶,含油氣巖性為變質(zhì)巖(片麻巖,十屋SN7井)、角閃巖(十屋SN55井)及花崗巖(長嶺SN188井)。4.2大老爺府含油氣區(qū)已發(fā)現(xiàn)的油氣藏帶狀分布特征明顯。從目前的勘探成果看,已發(fā)現(xiàn)的油氣藏集中分布于斷陷內(nèi)幾條呈NNE走向的斷裂構(gòu)造帶上,自西而東為:①東嶺-雙坨子-伏龍泉-大老爺府含油氣區(qū),發(fā)現(xiàn)有泉頭組的次生天然氣藏和登婁庫組、營城組、沙河子組以