松遼盆地北部淺層次生油氣藏成藏特征

付秀麗 張順 梁江平

中國石油大慶油田公司勘探開發研究院

松遼盆地北部淺層次生油氣藏成藏特征

付秀麗 張順 梁江平

中國石油大慶油田公司勘探開發研究院

付秀麗等.松遼盆地北部淺層次生油氣藏成藏特征.天然氣工業,2010,30(4):29-34.

針對松遼盆地北部淺層次生油氣藏成藏規律比較復雜、地質特征認識不夠深入等問題,利用測井、地球化學等資料開展了次生油氣藏成藏特征的研究,詳細分析了該區淺層次生油氣藏的烴源巖條件、儲層特征、儲蓋組合特征以及成藏要素的時空配置關系。結論認為:該區晚期成藏調整的關鍵是明水期—依安期末,指出了淺層次生油氣藏有利勘探區域是大安—新站構造帶、龍虎泡背斜構造帶、葡西鼻狀構造帶;而大安新站構造上中部砂體、龍虎泡構造和葡西鼻狀構造上底部砂體則是最有利的勘探層位。

松遼盆地 北 次生油氣藏 儲蓋組合 儲層特征 砂體 有利勘探區域

松遼盆地具有豐富的油氣資源,其中大部分分布在嫩江組以下的儲集層。迄今不少學者對松遼盆地白堊系層序地層學進行了一些研究[1-5],但對淺層(上白堊統及其以上)的研究則較少。松遼盆地淺部含油氣組合的含油氣層是指上白堊統四方臺組和明水組的含油氣層,多年來,這套含油氣層只是在勘探開發主力油氣層時偶然發現的,雖然有的已經被開發利用,但整體上未進行過系統的勘探和開發。目前對淺層油氣藏和油氣顯示的分布特征還缺乏系統的了解。弄清淺層次生油氣藏的成藏特征能夠更加豐富淺層基礎地質特征的認識;淺層勘探成本低,風險小,一旦取得突破,將具有十分可觀的經濟效益,同時也可以為大慶油田尋找一個新的有利接替區。

1 淺層次生油氣藏成藏特征

1.1 烴源巖

平面上烴源巖有機質的數量分布情況與湖盆水體范圍及沉積保存環境有關系,盆地發育的不同階段以及不同的沉積相帶對應著不同的有機質分布格局。有效烴源巖及成藏因素組合控制了含油氣區的分布,松遼盆地目前已經發現8個大型油田和數十個中小型油田,絕大部分分布于中央坳陷區有利生油區內。

松遼盆地具有3套烴源巖:深部烴源巖包括侏羅系煤系和下白堊統登婁庫組二段暗色泥巖。侏羅系為斷陷湖盆沉積,分布于相互分隔的斷陷中,厚度一般為100～800m。登二段為湖相或泛湖相沉積,主要分布在大慶長垣以東地區的三肇凹陷、朝陽溝階地等。中部烴源巖指中白堊統青山口組和嫩江組一、二段中富含有機質的半深湖、深湖相黑色泥巖,主要分布于中央坳陷區,厚度大于300m。淺部烴源巖指中白堊統嫩江組四段、五段和上白堊統明水組烴源巖,主要分布于盆地西部,沉積中心在齊家—古龍凹陷、長嶺凹陷,厚度為20～100m。這為后期改造調整形成豐富的次生油氣藏奠定了強大的物質基礎。

白堊紀末期青山口組和嫩江組的烴源巖正處于高成熟期,生排烴速率較高,加上嫩江組三、四段的黑帝廟油層的存在,都為淺部油氣成藏提供了有效的油源。

1.2 儲層特征

松遼盆地北部淺層分布有多套儲層,有沿不整合面分布的也有沉積旋回轉換面附近分布的。較為重要的儲層有5套:沿著嫩江組頂部不整合分布的四方臺組底部,Ⅱ5-sSQ1湖侵體系域河流相砂巖為第一套,Ⅱ5-sSQ1中上部及其上Ⅱ5-sSQ2底部為第二套,Ⅱ5-sSQ2上部及Ⅱ5-m1SQ3底部為第三套,Ⅱ6-m1SQ1中下部湖侵體系域明水組一段砂巖、砂礫巖為第四套;Ⅱ6-m2SQ2下部砂巖為第五套(圖1)。

圖1 松遼盆地北部四方臺—明水組地層綜合柱狀圖

厚度大于40m的砂巖分布范圍廣泛,主要集中在齊家—古龍凹陷、龍虎—大安階地、長垣南部和三肇凹陷地區,最大厚度可達140m。砂巖的孔隙度范圍大致在20%～40%之間,最大孔隙度為36.07%,最小孔隙度為7.78%,平均孔隙度為26.69%,其滲透率可達數千毫達西(圖2),可為有效儲層。

1.3 蓋層特征及儲蓋組合

具備良好的蓋層是形成油氣藏的重要條件。松遼盆地已發現的油氣顯示地區上覆地層均有厚度不等的泥巖作為蓋層。

白堊紀晚期屬于湖盆的萎縮沉積時期,該時期構造活動相對較強、沉積中心多而且遷移較快、沉積速度也相對較快,一般不利于形成區域性的儲蓋組合,但是有分布穩定的局部蓋層存在。松遼盆地北部淺層發育3套有效的儲蓋組合(圖1):

四方臺組儲蓋組合:包括Ⅱ5-sSQ2中上部泥巖蓋層及其以下四方臺組地層,以Ⅱ5-sSQ2中上部泥巖蓋層起到決定作用。該層厚度最大,分布范圍廣,濱淺湖相沉積;其下為四方臺組砂巖儲層,厚度大,分布廣。

明一段下部儲蓋組合:包括Ⅱ5-m1SQ3中上部泥巖蓋層及其下的Ⅱ5-sSQ2頂部及 Ⅱ5-m1SQ3下部砂巖。明一段下部組合蓋層厚度穩定,分布范圍廣,淺湖—半深湖泥質沉積,沉積物相對較純,成巖性較好。其下伏Ⅱ5-m1SQ3湖侵體系域河流相砂巖,厚度超過10m,分布相對局限。

明一段上部儲蓋組合:包括Ⅱ6-m1SQ1中上部泥巖蓋層及其下伏的Ⅱ6-m1SQ1下部儲層。蓋層泥質也比較純,厚度雖薄但分布連續,平均厚度在40～50m,最大厚度超過80m,與其下伏Ⅱ6-m1SQ1初期沉積的辮狀河、辮狀河三角洲砂巖相匹配可形成良好的儲蓋組合。

圖2 英411井巖心綜合柱狀圖

松遼盆地在演化過程中經歷了不同的構造運動期次,不同的期次發育不同的沉積特征,在松遼盆地晚期四方臺組和明水組總體以氧化—半還原環境為主,在平面上以廣闊的泛濫平原、淺水湖泊三角洲和濱淺湖相為主,四方臺組初期發育的泛濫平原河道可以作為有效的儲集層,另外四方臺組晚期和明水初期所發育的濱淺湖泥質沉積可作為上覆蓋層,同時配合下伏的生油巖、斷裂輸導通道、有效圈閉和油氣運聚保存的空間配置關系,可以構成良好的成藏組合(圖3)。

1.4 淺層次生油氣藏的成藏要素的時空配置

斷裂輸導體系、骨架砂體輸導層和不整合面等輸導要素在三維空間內的組合、配置構成了約束流體活動和油氣運移的輸導體系[6-8];蓋層的分布范圍以及儲集層的幾何和物性特征為后期油氣的聚集成藏提供了保存的基本條件;水動力場的演化特征、地層超壓帶的分布范圍以及構造應力場的性質為油氣的運移和聚集提供了原動力(圖4)。

松遼盆地在發展過程中,經歷了不同的演化階段,每個階段都會形成不同的儲蓋組合,其中在四方臺組初期形成的分布廣泛的河道砂巖為油氣儲存和運移提供了良好的空間,四方臺組晚期和明水組初期形成的厚層泥巖對于淺層油氣成藏具有封蓋和保存作用;白堊紀末期青山口組和嫩江組的烴源巖正處于高成熟期,生排烴速率較高,再加上嫩江組三、四段的黑帝廟組油層的存在,都為淺部油氣成藏提供了有效的油源,而此時反轉構造的活動所產生的斷裂以及重新活動的老斷裂為油氣向上運移提供了有效通道,同時構造應力方向的改變所產生的“地震泵效應”以及下伏超壓地層的存在和活躍的水動力場為油氣的后期運移提供了原動力;另外由于四方臺組和明水組發育3套橫向分布廣泛且厚度不一的泥巖,這使得在后期所形成的斷裂上部由于泥巖含量的增加,斷層泥巖涂抹因子變大,砂泥巖層相對置的可能性變大,斷層的封堵性也由下向上逐漸變好,這就減少了油氣縱向穿過斷層造成散失的風險。

圖3 松遼盆地油氣成藏事件綜合圖(據方朝亮,2003、2007年修改)

圖4 松遼盆地北部成藏要素時空配置關系圖(油氣顯示、氣候、成熟度等根據高瑞祺[9])

在松遼盆地晚期各種成藏要素在時間上和空間上形成了良好的配置關系,這為油氣在淺部地層成藏提供了基本的條件。對所取四方臺組泥巖樣品進行地化實驗分析,結果表明沉積有機質豐度較低,平均有機碳含量不足0.15%,遠低于烴源巖有機碳下限(0.4%)的標準,不能將該樣品歸為烴源巖,但由于樣品過少,暫時不能判定四方臺組—明水組泥巖不具備生烴能力。另外淺層油砂樣品的族組成與下伏油源具有較高的相似性,認為淺層油氣藏主要來源于下伏油氣藏。認為淺層油氣分布與下伏油氣藏具有密切的繼承關系,油氣顯示部位一般存在于下伏油氣藏的頂部或附近地區,與油源斷裂有直接的關系。黑帝廟組工業油流井、低產油井、氣井主要分布在古龍凹陷西坡及龍虎泡階地東部一帶,這些地區斷裂多斷穿 T1、T06、T03甚至T02。而四方臺組、明水組油氣顯示也集中在這一區域,因此認為淺層油氣是沿斷層向上運移的結果。

1.5 成藏關鍵時刻

目前對松遼盆地中部含油氣系統的成藏關鍵時刻,特別是其在形成淺層次生油氣藏的成藏關鍵時刻的研究成果比較少。尤其是明水末期對淺層次生油氣藏的形成有何意義尚未見有專門的研究成果。而喜馬拉雅期構造運動對早期油氣藏的調整作用的研究則更是很少有文章提起。

斷裂在油氣成藏過程中是主導的、最活躍的因素,它可以在不同地質時期,以不同的活動形式、組合方式,溝通油源、砂體、不整合面,形成多種多樣的油氣運聚的輸導系統。但往往是最晚一期的斷裂調整控制了盆地油氣的最終成藏和分布。晚期斷裂與先期斷裂、不整合面、砂體等組成盆地內油氣晚期運移的輸導系統,可使先存油氣藏中的油氣發生逸散,同時也引發晚成油氣的充注,構成晚期油氣成藏。目前對于淺層次生油氣藏成藏關鍵時刻的斷裂輸導體系還未深入系統地研究,而這是開展油氣次生成藏研究的關鍵問題。另外根據松遼盆地北部淺層的演化史來看,在喜馬拉雅構造運動早期,即明水期—依安期末的構造運動為較強的構造反轉運動,此時盆地各二級構造單元的形態基本形成,正是這期構造運動,導致了下伏油藏的再調整,為淺層次生油氣藏成藏提供了動力基礎。

埋藏史研究結果表明,松遼盆地北部從青山口沉積開始,不同地區的埋藏史有所差異(圖5),正是這種埋藏歷史的差異是導致松遼盆地北部油氣聚集成藏的主要動力學原因之一。

明水期—依安期末為成藏調整的關鍵時刻,并且此時期構造運動所產生的斷裂輸導體系與該成藏關鍵時刻形成了良好的配置關系。

2 有利勘探方向預測

根據油源豐度、斷裂輸導、儲蓋組合、油氣顯示級別以及保存條件5項評價指標,分析了松遼盆地北部淺層的各個成藏要素在時空上的配置關系,進行了有利勘探區帶綜合評價,指出3個油氣有利成藏區帶(圖6)。其中大安—新站構造和葡西油田構造帶,其油源較好,斷裂一般發育—較發育,儲蓋組合中等—較好,油氣顯示中等—較好,圈閉較好,具有較好的成藏條件;而龍虎泡背斜構造帶,盡管在前人錄井資料中未見有油氣顯示報道,但該區帶油源比較充足,不但具有較好的輸導體系及有效蓋層,而且該構造為一個大型背斜,圈閉條件有利,保存條件好,總體仍具有良好的勘探前景。

英臺—大安、龍虎泡以及葡西構造帶等為次生油氣藏的有利區帶。除四方臺—明水組次生油氣藏的勘探領域十分廣闊外,更加接近油源的嫩江組中上部地層應是一個重要的潛在的次生油氣藏勘探目的層。由于四方臺組—明水組次生油氣藏埋藏較淺,容易遭受氧化。因此在有利油氣聚集帶尋找埋深較大、保存條件較好的構造部位,尤其是嫩江組的中上部應是下一步尋找次生油氣藏的重要目的層位。大安—新站構造區由于斷塊發育多,油水分布及含油氣性受地層、巖性、構造等多方面的影響;龍虎泡構造區和葡西鼻狀構造區斷層發育少,構造相對簡單,其含油氣性主要受構造位置的影響。從勘探有利區域來看,大安—新站構造區最好,龍虎泡構造次之,葡西鼻狀構造最差;大安—新站構造上中部砂體、龍虎泡構造和葡西鼻狀構造上底部砂體是最有利的勘探層位。

3 結束語

1)松遼盆地晚期各種成藏要素在時間上和空間上形成了良好的配置關系,這為油氣在淺部地層成藏提供了基本的條件,淺層油氣是沿斷層向上運移的結果。確定晚期成藏調整的關鍵時刻是明水期—依安期末。

2)指出了淺層次生油氣藏有利勘探區域是大安—新站構造帶、龍虎泡背斜構造帶、葡西鼻狀構造帶;而大安—新站構造上中部砂體、龍虎泡構造和葡西鼻狀構造上底部砂體是最有利的勘探層位。

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(修改回稿日期 2010-02-15 編輯 羅冬梅)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.006

Fu Xiuli,born in1982,is studying for a Ph.D degree.She is mainly engaged in research of petroleum geology.

Add:Ranghulu District,Daqing,Heilongjiang163712,P.R.China

Tel:+86-459-5508412 Mobile:+86-13836871904 E-mail:fuxiuli@petrochina.com.cn

Characteristics of hydrocarbon accumulation in the shallow secondary reservoirs in the northern Songliao Basin

Fu Xiuli,Zhang Shun,Liang Jiangping
(Ex ploration &Development Research Institute,Daqing Oilf ield Com pany,PetroChina,Daqing,Heilongjiang163712,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE4,pp.29-34,4/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

The characteristics of hydrocarbon accumulation in the shallow secondary reservoirs in the northern Songliao Basin are complex and the geologic features are insufficiently understood.To solve these problems,various data including log and geochemical data are used to study the characteristics of hydrocarbon accumulation in those secondary reservoirs.The source rocks,reservoirs, reservoir-seal combinations and the timing of hydrocarbon pooling elements are studied in detail.The Mingshui-Late Yian period is critical to the late adjustment of hydrocarbon reservoirs.The Da’an-Xinzhan,Longhupao anticlinal and Puxi nose structural zones are favorable areas for the exploration of shallow secondary hydrocarbon reservoirs.The middle sandbodies in the Da’an-Xinzhan structural zone and the lower sandbodies in the Longhupao anticlinal and Puxi nose structural zones are the favorable exploration targets.

Songliao Basin,north,secondary reservoir,reservoir-seal assemblage,reservoir feature,sandbody,source rock,favorable exploration area

book=29,ebook=342

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.04.006

付秀麗,女,1982年生,碩士研究生;從事石油地質研究工作。地址:(163712)黑龍江省大慶市讓胡路區勘探開發研究院勘探規劃室。電話:(0459)5508412,13836871904。E-mail:fuxiuli@petrochina.com.cn