牛居地區(qū)沙三段中深層致密砂巖氣成藏條件分析

張云生

（中國石油遼河油田分公司勘探開發(fā)研究院，遼寧 盤錦 124010）

1 概況

牛居-長灘位于遼河油田東部凹陷的北部地區(qū)，通過對成藏條件的分析可以發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的沙三段湖底扇的砂體比較發(fā)育，而且儲集性能也比較好，被成熟的烴源巖所包圍，油氣源十分充足。其次，由于受到基底古隆起以及多期斷裂活動的影響，沙三段儲層能夠形成3種類型的油氣藏：1）構(gòu)造巖性油氣藏、2）披覆構(gòu)造油氣藏、3）巖性尖滅油氣藏。目前，東部凹陷牛居長灘地區(qū)僅有4口深井揭露比較厚的沙三段地層，并且都獲得了比較好的油氣顯示，參照相關(guān)資料可知，該地區(qū)具備形成致密砂巖氣的相關(guān)條件，說明該區(qū)具有比較大的勘探潛力[1,2]。

2 致密砂巖氣藏基本條件

2.1 源巖條件優(yōu)越

在東部凹陷牛居長灘地區(qū)中，主要的生烴洼陷為牛居-長灘洼陷帶，主要的生烴層系為沙三中下亞段發(fā)育的半深湖-深湖的暗色泥巖沉積，從平面上而言，該套烴源巖在青龍臺地區(qū)的各個探井中都有鉆遇，單井的累計厚度可以達到740m。研究區(qū)位于牛青深陷帶沙三中亞段沉積時期的沉積沉降中心，目前工區(qū)內(nèi)沒有探井鉆穿該套地層（洼陷區(qū)只有牛深3井揭露沙三中地層），結(jié)合多種資料的分析可知，沙三中下亞段暗色泥巖的厚度可能會大于2000m，厚度大于200m的地層面積為400km2。

對牛深3井沙三中段泥巖的各種資料分析可知，牛青深陷帶烴源巖的有機質(zhì)豐度比較高，有機碳的含量（Toc）為1.91%-2.94%之間，平均含量為2.25%，氯仿瀝青“A”為0.1574%-0.9020%之間，平均含量為0.3364%，根據(jù)相關(guān)評價標準，該區(qū)的烴源巖已經(jīng)達到了最佳標準。通過用干酪根的H/C（0.33-0.48）和O/C（0.083-0.107）原子比來繪制Van Krevelen圖，能夠確定該區(qū)干酪根的類型主要為偏生氣的III型的源巖。從有機質(zhì)成熟度而言，巖石熱解峰頂溫度（Tmax）為443℃-457℃，平均450℃，計算成熟度Ro為0.9%-1.1%，已經(jīng)達到了成熟烴源巖的相關(guān)標準，進而可以預(yù)測更深部位的源巖可以進入了高成熟階段[1,2]。

2.2 沙三時期沉積背景分析

沙三下段：該時期為東部凹陷初陷期的沉積物，主要以填平補齊的方式在不同的構(gòu)造區(qū)域進行沉積。除了東側(cè)斜坡之外，牛居-青龍臺地區(qū)的地層厚度以及沉積環(huán)境的差異比較大，沉積作用也不同，發(fā)育了沖積扇-河流-湖泊體系，主要的沉積相類型為河流相以及淺湖相。

沙三中段：隨著水進的范圍擴大、湖泊范圍隨之擴展。在凹陷的東部區(qū)域（牛居-青龍臺地區(qū)）斷階下發(fā)育了一定范圍的深水湖盆，因為緊靠東側(cè)斷階，碎屑物從岸旁滑到水中之后，便可馬上沉入湖底，在斷階帶區(qū)域與茨榆坨潛山之間的狹槽地區(qū)會發(fā)育扇三角洲-湖底扇（濁積扇）沉積體系。

沙三上段：凹陷水退的特點更加明顯。由于這個時期的斷裂活動強度較弱，加之許多碎屑充填，使得凹陷早-中期發(fā)育的湖盆逐漸被淤填，造成湖水從而北往南退出，直至最后消失。整個凹陷以陸上環(huán)境為主，地貌特征具有北部高南部低的特征，地勢比較平坦。在地層中見有豐富的炭質(zhì)層甚至薄煤層。炭質(zhì)層以及煤層北部比較南部發(fā)育，從北往南層位有不斷變新的趨勢，并且在凹陷的短軸方向發(fā)育了沖積扇相。

2.3 發(fā)育大面積低孔滲儲層

根據(jù)深層探井揭露地層情況來看，研究區(qū)深層儲層主要為沙三段碎屑巖儲層，主要發(fā)育辮狀河三角洲-扇三角洲沉積砂體，以及湖底扇砂體。沙三早期為初始沉降期，主要以低位扇三角洲發(fā)育為特征，南部青龍臺地區(qū)、東部沈旦堡地區(qū)有所揭露。沙三中期為快速水進階段，處于深湖-半深湖的沉積環(huán)境，沉積物的沉降速度高于沉積的速度，在研究區(qū)的東側(cè)地區(qū)發(fā)育了短軸方向的扇三角洲沉積，而在研究區(qū)的西側(cè)局部區(qū)域發(fā)育了湖底扇沉積。沙三晚期為逐漸水退階段，為辮狀河三角洲-扇三角洲沉積體系，受到物源以及古地形的影響，研究區(qū)西側(cè)地區(qū)以緩坡型辮狀河三角洲沉積體為主，而東側(cè)則以陡坡型扇三角洲沉積體為主，這2種沉積體系存在范圍比較大的前緣亞相，砂巖儲層的分布面積十分大，而且在縱向上互相疊置[1,2]。

通過對牛居主體牛深2井沙三段巖石樣品全巖定量分析，表明沙三段砂巖礦物成分以石英為主，其次為斜長石。石英含量相對較高，含量為46.5-68.4%，平均為59.9%，斜長石含量為9.6-35.7%，平均為21.8%，黏土含量為5-28.1%，平均為11.76%，含有少量碳酸鹽巖。總體而言，脆性礦物的含量比較高，利于后期開發(fā)階段的壓裂改造。

沙三段碎屑巖儲集空間主要是粒間孔隙，包括原生粒間孔隙和粒間溶孔。其次還有粒內(nèi)溶孔、膠結(jié)物溶孔、裂縫孔隙等。本區(qū)碎屑巖儲層孔隙演化主要受控于沉積相帶和巖石結(jié)構(gòu)以及后期成巖作用的改造，儲層孔隙的變化表現(xiàn)為原生孔隙的逐漸減少和次生孔隙局部發(fā)育。沙三上亞段孔隙度一般7-17%，平均12.5%，滲透率一般0.5-32×10-3μm2，平均6.7×10-3μm2，為中低孔、低滲特低滲儲層。沙三中下段受壓實及成巖作用影響，孔滲條件相對較差。

2.4 構(gòu)造條件有利

沙三期是凹陷的主要伸展發(fā)育時期，該時期以區(qū)域張性應(yīng)力場為構(gòu)造背景，在多個斷裂的影響之下，盆地持續(xù)拉張以及沉降，以裂谷段的形式發(fā)育了很多深陷湖盆區(qū)，裂谷段間的傳遞區(qū)成為沉積體入湖的主要入口[1,2]。沙三期發(fā)育青龍臺、長灘洼陷。各個裂谷段主要受邊界伸展斷層的影響，沉降以及沉積中心通常緊鄰主斷層一側(cè)，每個裂谷段延伸的距離達到數(shù)十公里，寬度達到了數(shù)公里。在裂谷段期間，形成了各種各樣的傳遞帶[1,2]。

在沙三早中期階段，東部凹陷出現(xiàn)過整體下沉的現(xiàn)象，發(fā)育了大面積沙三下部大套泥巖段。然后，盆地的沉降幅度逐漸變小，附近物源區(qū)的許多水系都注入了湖盆，經(jīng)過長時間的充填，在沙三沉積的后期階段，之前發(fā)育的裂谷盆地已經(jīng)基本被填平。在沙三沉積末期階段，整個研究區(qū)都抬升，一些地區(qū)遭受了一定的剝蝕[1,2]。

在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的作用下，研究區(qū)發(fā)育了3組斷裂：1）北東向斷裂、2）東西向斷裂、3）北西向斷裂。其中，北東向的茨東斷層、營口-佟二堡斷層和牛青斷層等斷裂為研究區(qū)的主干斷裂，對研究區(qū)構(gòu)造帶的形成起到了決定性作用。晚期主干斷裂受走滑作用影響，派生出一系列東西向、北西向次級斷裂，將研究區(qū)復(fù)雜化。整體表現(xiàn)為北東-南西長條狀“V”字形斷陷，沙三段整體表現(xiàn)為北北東向長軸斷裂背斜構(gòu)造特征，其長度約為20Km，寬度約為5-9Km，具有南高北低的構(gòu)造特征。該區(qū)早期為一北東傾向的單斜，至東營期發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)，形成一北東走向背斜，整體有利于油氣保存。

3 結(jié)論

牛居地區(qū)沙三中下亞段暗色泥巖厚度大、面積廣、成熟度較高，具備致密砂巖氣生氣基本條件，且砂巖比較發(fā)育，脆性礦物的含量比較高，有利于后續(xù)致密砂巖的油氣勘探。