梨樹斷陷蘇家屯地區火石嶺組火山巖氣藏富集規律研究

王云坤 史安平

[摘要] 梨樹斷陷內中-基性火山巖不同程度分布，在蘇家屯地區火山巖勘探中發現了良好工業顯示，該火山巖氣藏位于火石嶺組，主要受巖性和構造控制，鄰近沙河子組和營城組生烴中心，儲集空間包括原生孔隙、次生孔隙和微裂縫，后期溶蝕作用大大促進了火山巖次生溶蝕孔隙和溶蝕縫的形成，有效溝通了儲集層，形成了以孔-縫聯合的優質儲集空間，源儲側向對接，在登末油氣充注時期聚集形成的油氣主要富集在火石嶺組頂部風化殼儲層內。除蘇家屯地區外，在北部斜坡帶的八屋-十屋和孤家子地區的火山巖同樣具有相似成藏有利條件，是未來火山巖領域進一步勘探的有利方向。

[關鍵詞] 蘇家屯地區 火石嶺組 中-基性火山巖 風化殼 四源控藏 有利方向

0 引言

20世紀80年代以來，全球的石油天然氣勘探已經逐步由單一砂巖領域擴展到了火山巖以及頁巖油氣等多領域，碎屑巖不再是唯一的油氣富集單元。石油和天然氣作為支持生活的重要能源，資源量巨大、潛力豐富，隨著油氣勘探的逐步深入，勘探難度日益加大、勘探對象日益復雜，為了擴展油氣增儲陣地，需要我們轉變思路和加強對火山巖油氣藏的勘探。目前，我們已經在松遼盆地長嶺斷陷的火山巖勘探中取得了重要商業發現和規模上產，給與了我們重要的啟發和十足的信心，但是在松遼盆地梨樹斷陷的火山巖勘探卻顯得不夠理想，因此本文旨在通過結合前人的研究資料基礎上，結合火山巖巖性、巖相的儲層特征，分析斷陷內的火山巖成藏條件和富集規律，最后提出下一步梨樹斷陷火山巖勘探的有利方向，為下一步部署提供參考意見。

1 區域概況

晚侏羅紀到早白堊紀時期火山大規模噴發，在松遼盆地南部斷陷中-基性火山巖廣泛發育，其中在梨樹斷陷勘探進程中發現了中-基性火山巖的存在，火山巖主要位于該斷陷內火石嶺組時期沉積的地層內。從火石嶺組早期開始，梨樹斷陷內全區大范圍沉積中-基性火山巖。火石嶺組中期，斷陷南部地區水體變深，沉積深湖-半深湖相暗色泥巖，覆蓋在火山巖地層之上，而斷陷北部地區火山巖繼續沉積，由于構造持續抬升，火山巖開始處于暴露環境。火石嶺組末期，斷陷南部地區水體變淺，發育扇三角洲及沼澤相煤系地層，而斷陷北部地區火山巖仍在抬升且繼續處于暴露環境，遭受風化淋濾和溶蝕作用大多形成風化殼儲層。

梨樹斷陷在火石嶺組時期受北西-南東向張應力作用，在南部發育4條控洼斷裂，控制著梨南、金山、桑樹臺、秦家屯及金崗5個次級箕狀斷陷，火石嶺組火山巖地層沉積主要受構造演化和控洼斷裂控制。從平面分布上看，火山巖主要集中在北部地區的北部斜坡帶和蘇家屯次凹，北部火山巖分布范圍廣、縱向疊置連片分布，發育多個厚度中心（北坡最厚1800m、桑樹臺最厚1000m），而南部火山巖由于在火石嶺組中末期時開始出現湖相-半深湖相、扇三角洲及沼澤相地層，因此火山巖發育較薄，局部發育，僅分布在東部斜坡帶和金山南部地區。

早期勘探中對火石嶺組火山巖這一類儲層認識尚不明確，但隨著勘探的逐步深入，在梨樹斷陷內火山巖地層測試中發現了良好油氣顯示，位于八屋-十屋地區的SN165井、SN66井測試日產氣達到1.5萬方以上，在蘇家屯次凹火石嶺組火山巖測試中獲得了重要發現，蘇家1井測試獲得5.7萬方高產氣流，是目前為止梨樹斷陷內測試產量最高的探井，除此以外，蘇201井和蘇家11井分別測試獲得日產氣3.1萬方和1.9萬方，十屋30井和蘇家10井分別測試獲得日產油3.1方和1.4方，在蘇家屯次凹內獲得了多口工業油氣流井。

2 烴源巖特征

蘇家屯洼陷帶在沙一段沉積時期扇三角洲相發育，到了沙二段沉積早期，以半深湖-深湖相發育為特征，水域面積擴大，泥巖開始不斷沉積，烴源巖厚度由中心向洼陷邊逐漸緣減薄，最大厚度>200m，埋深在3000～3500m，TOC范圍在0.55%～1.67%，平均1.10%，干酪根類型以Ⅱ2和Ⅲ型為主，偏向于腐植型，S1+S2值為0.13～0.47，平均0.23，Tmax在450-520℃之間，Ro為1.06%～2.23%，平均1.80%，主要處于高成熟-過熟階段，以生成天然氣為主，從生烴能力劃分上洼陷帶屬于二級強度區，生烴強度介于500×104t/km2～1000×104t/km2（圖2-1）。

到了營城組沉積時期，湖盆范圍進一步擴大，營一段烴源巖逐漸擴展在蘇家屯全區分布，埋深在2050～3350m，厚度在200m左右，TOC范圍在0.15%～4.43%，平均為1.56%，營一段烴源巖干酪根類型以Ⅰ和Ⅱ1型為主，偏向于腐泥型，S1+S2值為0～1.86，平均0.35，Tmax在450-520℃之間，Ro值介于0.74%～2.19%（東部斷階帶Ro普遍低于1.00%，中部洼陷帶Ro范圍集中分布在1.8%～2.3%），主要處于高成熟-過熟階段，東部斷階帶偏向于石油的生成和聚集，中部洼陷帶偏向于以生氣為主，從生烴能力劃分上洼陷帶屬于一級強度區，生烴強度>1000×104t/km2（圖2-2）。

通過對比，營一段烴源巖各項指標明顯優于沙二下烴源巖，生烴能力更強，但營一段烴源巖主要是生成石油運移到上部砂體成藏，而沙二下烴源巖主要是生成天然氣，向火石嶺組、營城組等儲層中聚集成藏。

3 儲集層特征

梨樹斷陷發育的中-基性火山巖，巖性主要以安山巖、凝灰巖和火山角礫巖為主，厚度150-500m，局部發育流紋巖、玄武巖等，儲層物性好的火山巖巖性主要為安山巖、流紋巖和火山角礫巖。在蘇家屯地區火石嶺組火山巖也符合梨樹斷陷火山巖巖性特征，安山巖主要由中性斜長石、角閃石、黑云母和輝石等組分構成，流紋巖主要由堿性長石、石英、酸性斜長石、黑云母和角閃石等構成，火山角礫巖主要由火山角礫以及其他巖類巖屑組成，而玄武巖主要由基性斜長石、輝石以及橄欖石構成。由于中性斜長石、黑云母等礦物成分容易受到烴源巖排烴期酸性流體的改造發育次生的溶蝕孔隙和裂縫，使得中-基性火山巖易于形成優質的儲層。

西部斷階帶火山巖巖性以安山巖為主，以蘇家1井為例，孔隙度范圍在5%～14%，滲透率范圍在0.01mD～0.04mD，溶蝕現象嚴重，儲集空間以原生孔隙和次生溶蝕孔隙為主，同時發育微裂隙（圖3-1、圖3-2）。

東部斷階帶上的火山巖同樣以灰綠色安山巖為主，以蘇201井取心為例，孔隙度范圍在0.5%～8.8%，平均為4.7%，水平滲透率范圍在0.01mD～0.07mD，平均為0.035mD，根據薄片觀察揭示，次生溶蝕孔極為發育，同時伴生有高角度縫（圖3-3、圖3-4），進一步證實了該地區火山巖曾遭受風化淋濾作用，在火石嶺組火山巖頂部形成了以灰綠色安山巖風化殼為主的有效儲層，測井顯示在火石嶺組頂部安山巖GR值低、DEN值高、LLD值高、氣測顯示值高，進一步證實為有利氣層。

梨樹斷陷北部斜坡帶SN167井區發育的火山巖以噴溢相的灰色、灰綠色安山巖為主，夾有少量爆發相的安山質角礫巖及凝灰角礫巖，發育溶蝕孔隙及裂縫（圖3-5）。

對梨樹斷陷火山巖發育巖性及演化特征分析，其儲集空間類型包括了原生儲集空間和次生儲集空間。火山巖的巖性和巖相主要控制了原生孔隙、原生裂縫的發育，在梨樹探區已收獲的火山巖巖心多以安山巖、火山角礫巖為主，發育原生氣孔、晶間孔、收縮孔、礫間裂縫和冷凝收縮縫。而風化淋濾、排烴期酸性流體注入和后期斷裂活動是該區火山巖次生孔隙和次生裂縫形成的重要因素，使火山巖進一步形成孔-縫復合型的有效儲集空間，其中長期暴露、風化淋濾作用控制了次生孔、縫的形成，使火山巖頂部形成風化殼儲層;酸性流體溶蝕也控制次生孔、縫的形成，當儲層與烴源巖對接時，源巖生烴排出的酸性流體注入儲層，使長石等礦物溶蝕形成孔隙，使顆粒間形成溶蝕裂縫，改造了火山巖儲集空間;斷裂活動、應力釋放能控制次生裂縫的形成，在火山巖高部位和鄰近斷層的區域構造縫更發育。

4 油氣富集規律

蘇家屯次凹具備“四源控藏”模式中的各項要素，一是發育了成藏期鼻狀古構造背景，二是形成了以火山巖為主的有效儲層，三是臨近烴源巖具備持續供烴有利條件，四是后期發育良好的泥巖蓋層為油氣聚集提供了較好的保存條件，這幾種控藏因素的逐一落實和緊密聯系，使得火山巖油氣藏得到了真正的成藏和保存。

該地區火石嶺組時期火山巖廣泛發育，構造穩定，沙河子組時期開始在中部洼陷帶發育深湖-半深湖相沉積環境，四周受構造運動影響逐漸抬升隆起，在東西兩側形成構造位置較高的斷階帶，其中東部斷階帶受到曲家屯斷層控制，其構造高部位為中央洼陷帶烴源巖成藏期油氣運移的主要匯聚區。東部斷階帶由于構造位置高，出露地表的火山巖地層遭受風化淋濾作用，儲層得到進一步改造，形成了以次生孔隙和微裂縫為主的風化殼儲層，儲層物性條件更好，根據巖心和電測錄井資料證實，在蘇201井的火山巖頂部發育風化殼儲層。因此發育風化殼儲層是油氣能夠成藏聚集的關鍵因素。

供烴條件有利是該地區火山巖能夠有效成藏的必要條件，中部洼陷帶沙二段、營一段烴源巖資源量大、生烴強度大、成熟度高，距離西部斷階帶和東部斷階帶火石嶺組火山巖儲層近，近源充注條件更好，同時在火石嶺-營城組沉積時期形成的同沉積斷層錯動，有助于火山巖與烴源巖側向對接（圖4-1、圖4-2），形成了油氣向構造高部位有效運移的直接通道。該地區主要排烴期從泉頭組時期開始至嫩江組末期結束，晚于火石嶺組火山巖有利儲層油氣充注時期，烴源巖-儲層時空匹配關系良好。同時保存條件決定了蘇家屯地區油氣的有效富集，在火石嶺組火山巖儲層上部發育一套厚度在20-70m的沙河子組穩定泥巖，為油氣藏的保存提供了直接蓋層。

梨樹斷陷除蘇家屯地區外，在北部斜坡帶和東部斜坡帶也發育火石嶺組火山巖，其中北部斜坡帶火山巖地層也經歷了風化淋濾作用，和蘇家屯次凹的火山巖儲層特征相似。北部斜坡帶鄰近桑樹臺洼陷帶生烴中心，主要發育沙二下和營一段兩套烴源巖，沙二下烴源巖TOC介于0.21%～5.55%，平均為1.68%，S1+S2介于0.08～9.04，平均為1.11，Ro介于1.04%～2.31%，平均為1.24%;營一段烴源巖TOC介于0.14%～2.37%，平均為0.64%，S1+S2介于0.03～0.51，平均為0.17，Ro介于0.83%～1.90%，平均為1.15%，對比分析得出沙二下烴源巖為優質烴源巖，也是北部斜坡帶的主力供烴層系，有機質豐度高，生烴能力更強。而同沉積斷層為油氣運移提供了良好疏導條件，而梨樹斷陷在后期構造發育穩定，全區的厚層泥巖為火山巖內油氣聚集提供了良好的油氣遮擋，因此北部斜坡帶火山巖同樣具備“四源控藏”的各項關鍵要素。通過優選排隊，認為在梨樹北部斜坡帶的八屋-十屋地區中高位火山巖和孤家子地區高位火山巖為下步有利的火山巖勘探方向（圖5-1）。

5.1 北部斜坡帶八屋-十屋地區高位火山巖

早期勘探對八屋-十屋地區火石嶺組地層測試中有SN165、SN66等井獲得工業氣流，為繼續擴大火山巖增儲陣地，在SN165-SN167井區識別刻畫出多個火山機構，具有縱向疊置、連片分布的特點，主要以噴溢相為主，爆發相發育范圍相對較小。優選出SN167井區內1個最為有利的的火石嶺組高位火山巖圈閉，面積21.4km2，圈閉資源量118×108m3。該圈閉位于油氣運移指向區，火山巖上部受風化淋濾作用，發育風化殼儲層，與沙二段烴源巖側向對接，后期構造穩定，上部受沙一段底部泥巖直接封蓋，油氣保存條件好，是梨樹斷陷未來火山巖有效增儲的重要陣地。

5.2 北部斜坡帶八屋-十屋地區中位火山巖

在SN165-SN167井區西南部又識別刻畫出了一個中部位火山機構，距離桑樹臺生烴洼陷更近，火山巖儲層與深洼帶沙二段烴源巖直接對接供烴，該圈閉所處的鼻狀構造背景的前端指向桑樹臺洼陷帶，為油氣長期運移指向區，后期構造穩定，保存條件良好，圈閉面積39.8km2，圈閉資源量159×108m3，該圈閉將是梨樹斷陷火山巖勘探重要目標之一。

5.3 北部斜坡帶孤家子地區高位火山巖

孤家子地區位于北部斜坡帶構造高部位，發育優質火山巖儲層，鄰近南部桑樹臺生烴洼陷，源-儲側向對接關系十分有利，后期構造發育穩定，有穩定的泥巖區域蓋層提供遮擋。通過構造和地震精細解釋，在孤家子地區識別刻畫出1個有利的火石嶺組火山巖圈閉，面積7.4km2，圈閉資源量40×108m3，若圈閉勘探取得成果，將進一步帶動梨樹斷陷火山巖的勘探進程。

6 結論

1）梨樹斷陷同長嶺斷陷南部地區沉積特征一致，火石嶺組時期同樣廣泛發育中-基性火山巖，巖性以安山巖、凝灰巖和火山角礫巖為主，巖相以爆發相和噴溢相為有利相帶，該類型火山巖機構具有縱向疊置、連片分布的特征。

2）中-基性火山巖受到風化淋濾作用和酸性流體溶蝕作用，發育以次生溶蝕孔隙和微裂縫為主的風化殼儲層，物性條件更好，該類型火山巖同樣能夠成為重要的油氣富集儲集空間。

3）梨樹斷陷火山巖儲層同樣具備“四源控藏”各項關鍵要素，對于探索同沉積時期不同區帶的火山巖目標和總結火山巖油氣成藏富集規律具有很好的指導作用。

參考文獻

[1] 李忠博，楊秀輝，洪雪.松遼盆地梨樹斷陷油氣資源潛力及儲量增長趨勢預測[J].甘肅科技，2016，32（11）：44-46.

[2] 林霖.三塘湖盆地哈爾加烏組火山巖致密油藏富集規律研究[J].石油地質與工程，1673-8217（2017）06-0007-05

作者簡介：王云坤，男，1993年8月出生，本科學歷，助理工程師，2016年畢業于西南石油大學資源勘查工程專業，現主要從事油氣藏開發工作。

（中國石化東北油氣分公司勘探開發研究院，吉林長春 130062）