松南腰英臺深層氣田地質地球化學特征與成藏過程

王亞琳

摘 要：松南腰英臺深層氣田位于長嶺凹陷斷陷層達爾罕斷凸帶腰英臺構造—火山巖復合圈閉之中，儲層主要是下白堊統營城組火山巖和登婁庫組、泉頭組碎屑巖。天然氣以甲烷為主，平均在70%左右;個別井CO2和N2含量較高，屬于有機、無機混源氣藏。利用δ13C1值進行天然氣的成熟度Ro研究發現，天然氣的Ro值介于1.80%-2.17%之間，整體屬于高—過成熟烴源巖生成的天然氣。通過對斷陷層烴源巖生烴過程的研究，發現下白堊統沙河子組、營城組烴源巖具有生烴時間早、構造—火山巖復合圈閉形成時間晚的特點。因此，具有早期生烴不成藏、晚期和二次生烴成藏的地質特征，這與氣田中的天然氣成熟度研究結果一致。鑒于此，疊合盆地深層烴源巖成藏過程及其與圈閉形成期的匹配關系是研究過程中的重要內容，也引起了研究人員的高度重視。

關鍵詞：地化特征;地質特征;成藏過程;腰英臺深層氣田;松遼盆地

中圖分類號：P618.130

文獻標識碼：A

一、成藏地質背景

松遼盆地南部斷陷層主要發育上侏羅統火石嶺組、下白堊統沙河子組、營城組、登婁庫組，累計厚度達到5000m。其中烴源巖主要為火石嶺組、沙河子組、營城組湖相泥巖和煤層，烴源巖具有分布范圍廣（可達盆地而積的60% 以上）、厚度大 （200m～1200m）、有機質豐度較高（TOC 均l.45% ）的特點;有機質類型以Ⅱ—Ⅲ型為主，屬中等—好的烴源巖;烴源巖演化程度高，大部處于高成熟階段，部分處于過成熟階段，以生成天然氣為主。

松遼盆地處于活動大陸邊緣，地殼厚度小，深大斷裂活動強烈致使盆地斷陷期發生多期次火山活動，在縱向上造成多期火山巖的疊置，形成斷陷層重要的火山巖儲層。這些火山巖體與上覆蓋層有機結合，可以成為深部天然氣聚集的有效儲集體。

二、氣田地質特征

1.圈閉特征

腰英臺深層氣藏位于達爾罕低凸起帶的腰英臺構造—火山巖復合圈閉，低凸起帶的該類圈閉可以獲得東、西兩個次凹烴源巖生成的天然氣;同時腰英臺構造—火山巖復合圈閉位于達爾罕斷裂上升盤，受下降盤泥巖的整體側向封堵，而形成大型斷鼻—火山巖復合氣藏。從該氣藏營城組頂面構造圖來看，東部為一條近南北走向、斷距在500m～1000 m 的達爾罕深大基底斷裂切割，整體呈現中部高、向南、北、西三個方向逐漸減低的半背斜形態;圈閉高點埋深3500m，構造閉合線埋深3850m，閉合高度300m。根據長深1井、腰深1井鉆井揭示：氣頂埋深3539m，氣底埋深3809m，氣柱高度170m。

在長嶺斷陷，受營城組沉積末期構造運動影響，盆地進入斷陷萎縮期，僅在箕狀斷陷中心接受登婁庫組一、二段粗碎屑建造，登三、四段水體規模大大擴大，大范圍接受河流—淺湖—半深湖相沉積建造。這些沉積物由火山巖體側翼逐漸向鼻狀構造高點超覆尖滅，形成大量超覆尖滅圈閉。由此，在該帶廣泛發育鼻狀構造—巖性、鼻狀構造—超覆尖滅復合圈閉。在該斷壘帶上僅發育登三、四段河流—淺湖相的泥巖夾砂巖。由此，在該斷壘帶上，營城組火成巖之上直接披蓋著大套泥巖夾砂巖，形成了良好的儲蓋組合。

斷壘帶上發育了婁庫組三、四段與泉頭組二、四段等多套巨厚的泥巖段，各套泥巖段厚度達100m～400m。斷壘帶發育的大型反向斷層構造樣式，使營城組中上部火成巖儲集體及登婁庫組、泉頭組中的砂巖、砂礫巖儲集體，獲得了上部泥巖發育段的側向封堵，形成了營城組中上部、登婁庫組及泉頭組一、三段的有效圈閉。

2.儲層特征

斷陷期主要發育火石嶺期和營城期兩大期次的火山活動，構成斷陷層系的特殊巖性儲集體。營城期火山巖以流紋質熔結凝灰巖及流紋巖為主;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，且其儲集物性與壓實怍用無關。火山巖儲層巨厚（30m～300m）孔隙度（基質孔隙+孔洞+裂隙）平均可達8%，最高可達18%。

斷陷期發育的扇三角洲及大型水下扇砂體，構成深層的主要碎屑巖儲集體，成藏巖性為細、中、粗砂巖及砂礫巖。碎屑巖儲層原生孔隙隨壓實作用增強而降低，次生孔隙和裂隙隨成巖作用增強而增大。埋深小于2000m的儲層孔隙度為15%～28%;埋深介于2000m～3500m的儲層孔隙度一般小于13%，平均為10%;埋深大3500m的儲層孔隙度介于4%～9%之間。整體具有低孔、低滲的特點，但可以成為天然氣的有效儲層。

三、天然氣地球化學特征

勘探實踐表明，松遼盆地存在有機、無機兩種氣源，長嶺凹陷斷陷層系作為松遼盆地的一部分，已發現的氣藏也具有有機、無機天然氣混源的特征，只是不同的氣藏表現為不同的氣源優勢。

1.天然氣組分特征

研究區天然氣以甲烷為主，平均在70%左右，個別井含量較低（CS1-2井甲烷含量僅18.56%）;乙烷含量的差別比較大，YS1井營城組氣層中含有高達17.56%的C2H6，其他井如YP1井營城組氣層中含有1.16%的C2H6;說明烴類氣體含量雖然略低，但總體來講干燥系數較高，達到95%以上。

天然氣中大都含有一定量的非烴氣，主要是N2與CO2，含量相對較高（見下表），CO2含量介于30%～80%之間：如CS1-2井登婁庫組天然氣中含有較多的CO2，含量高達77.81%。而營城組天然氣中N2含量主要介于4%～5%之間。

2.天然氣成熟度研究

天然氣的成熟度可以利用δ13C1值與成熟度Ro的關系進行研究。徐永昌等（1979年）根據四川、松遼、鄂爾多斯盆地天然氣特征提出了δ13C1與Ro的關系方程：

δ13C1=21.72lgRo-43.31（油型氣）

δ13C1=40.49lgRo-34.00（煤型氣）

考慮到研究區營城組及沙河子組烴源巖以Ⅲ型干酪根為主，可以選用煤型氣的公式，在已知δ13C1的前提下，可以計算天然氣的成熟度Ro值，進而推知烴源巖的成熟度。

通過計算得到不同地區天然氣的成熟度Ro值：YS1井登婁庫組3466m～3495m井段天然氣的成熟度Ro值為2.12%～2.17%，營城組天然氣成熟度Ro值為1.81%～2.07%;CS1井營城組3753m～3747m井段天然氣成熟度Ro值為1.88%～2.14%。整體屬于過成熟烴源巖生成的天然氣。

四、天然氣成藏過程

烴源巖的生烴演化過程與圈閉的匹配關系控制了油氣的成藏，而烴源巖的生烴演化主要受溫度、壓力、時間等因素的控制。而在實際的研究過程中，往往僅考慮溫度的影響，因此，通常將烴源巖埋深與成熟度的關系研究作為烴源巖演化作用研究的主要的手段。

徐春華等（2010年）根據對長嶺油氣田現今埋深（h）與鏡質體反射率RO關系研究，建立了斷陷期和坳陷期古埋深（H）與RO關系方程：

拗陷期：H1=2745lnRo+3304

單位：m 公式1

斷陷期：H2=1365lnRo+1644

單位：m 公式2

利用擬合出的關系公式1、2，分別計算了不同埋深對應的鏡質體反射率RO值，用以研究烴源巖生烴過程。

斷陷層共發育火石嶺組、沙河子組和營城組等三套烴源巖，前兩者探井鉆遇較少，研究程度較低。本次研究選擇鉆遇較多的營城組底為目的層，再現研究區斷陷層烴源巖的生烴演化過程。利用公式1、2，以200m為間距，計算了不同深度相應的鏡質體反射率Ro（見下表）。

可以看出，斷陷期：在營城組沉積末期，沙河子組烴源巖埋深在1000m～1700m之間，對應的鏡質體反射率RO介于0.6%～1.0%之間，處于成熟階段早期;營城組烴源巖埋深介于0～1100m，RO達到0.3%～0.7%，處于低成熟階段，生成少量的油氣。登婁庫組沉積末期（含剝蝕掉的1300m地層），沙河子組烴源巖埋深介于3400m～4100m，RO達到3.6%以上，基本喪失生氣能力;營城組地層埋深介于2400m～3400m，RO達到1.6%～3.6%，也進入高成熟-過成熟階段，以生成干氣為主。此后受燕山運動的影響整體抬升，生氣作用停止，而以排、聚氣作用為主。

拗陷期：依次接受了上白堊統泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組等地層，隨著上覆地層的不斷加厚，對斷拗轉換期的剝蝕量進行沉積補償，根據公式1，求得拗陷期再次埋深超過4450m時，RO可以重新達到或超過1.6%。長嶺凹陷營城組部分烴源巖埋深大于4450m，有部分營城組烴源巖進入二次生烴演化階段;腰英臺深層圈閉在這一時期大量捕獲高-過成熟天然氣，形成千億方級的大型天然氣田。

（1）營城組火山巖在登婁庫組沉積之后，形成有效的儲蓋組合，構成火山巖-構造圈閉，登婁庫組和泉頭組碎屑巖形成超覆尖滅和構造圈閉。

（2）氣藏具有有機、無機混源的特征，只是不同的井和同一井的不同的層段表現為不同的氣源優勢。

（3）烴源巖具有生烴時間早、圈閉形成時間晚的特點，因而具有早期生烴不成藏、晚期和二次生烴成藏的特征。

鑒于此，疊合盆地深層烴源巖成藏過程及其與圈閉形成期的匹配關系是研究過程中的重要內容，也引起研究人員的高度重視。

參考文獻：

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