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《東北石油大學(xué)學(xué)報》2015年第六期

摘要：

基于英臺斷陷深部火山巖氣藏的烴源巖及儲層特征，分析火山巖氣藏源／儲品質(zhì)、耦合關(guān)系、輸導(dǎo)體系和氣藏特征等，研究成藏主控因素和成藏規(guī)律，預(yù)測研究區(qū)天然氣勘探有利區(qū)．結(jié)果表明，英臺斷陷火山巖氣藏存在下生上儲和側(cè)生側(cè)儲兩種類型，其中下生上儲型主要發(fā)育于大屯地區(qū)，主要以斷裂為輸導(dǎo)通道溝通沙河子組源巖，溝通源儲的斷裂控制氣藏的分布；側(cè)生側(cè)儲型主要發(fā)育于五棵樹地區(qū)，成藏的關(guān)鍵在于火山巖儲層能否在側(cè)向上與營城組二段有效烴源巖直接相連，對接面處易于氣藏的形成，且氣藏規(guī)模大、豐度高，隨著天然氣運移距離的增加，氣藏規(guī)模和豐度逐漸降低．該成果有助于認識英臺斷陷火山巖氣藏及剩余資源的分布，確定勘探有利區(qū)．

關(guān)鍵詞：

火山巖氣藏；主控因素；成藏規(guī)律；有利區(qū)預(yù)測；英臺斷陷；營城組

火山巖油氣藏被認為是偶然現(xiàn)象，并未將它看作可以大規(guī)模勘探的找油氣區(qū)域［1］，20世紀80年代以來松遼盆地深層勘探雖有發(fā)現(xiàn)，但并無實質(zhì)性突破［2］．2001年，徐深1井營城組火山巖氣藏日產(chǎn)54×104m3高產(chǎn)氣流獲得突破，開始松遼盆地深層火山巖氣藏的大規(guī)模勘探［3］，截至2014年，徐家圍子斷陷深層已提交天然氣探明地質(zhì)儲量超過3．0×1011m3［4］．隨后以徐家圍子斷陷為重點勘探區(qū)域，加快對松遼盆地的整體評價和勘探，并在長嶺、英臺、王府及德惠斷陷營城組發(fā)現(xiàn)火山巖氣藏［5］．松遼盆地南部長嶺斷陷和北部徐家圍子斷陷106m3產(chǎn)氣量工業(yè)氣井的發(fā)現(xiàn)，預(yù)示深層火山氣藏具有廣闊的開發(fā)前景．英臺斷陷作為松遼盆地南部小而肥的勘探區(qū)塊，深層烴源巖條件優(yōu)越，斷陷工業(yè)氣流井已達13口，少量氣流井2口，但是存在3口失利井（LS301、LS304和LS4井）．成功探井表明英臺斷陷具有豐富的資源潛力，3口失利井表明英臺斷陷深層天然氣的成藏受到諸多因素的控制，烴源巖及儲層特征、氣藏分布規(guī)律、剩余資源分布等因素不明朗．由于松遼盆地南部前期勘探程度低，研究大多集中于徐家圍子斷陷［6－8］及長嶺斷陷［9］兩個中部斷陷，英臺斷陷的研究成果較少［10］．為提高勘探開發(fā)效率，考慮英臺斷陷營一段火山巖氣藏?zé)N源巖、儲層特征及成藏要素等方面，討論研究區(qū)火山巖儲層的氣藏控制因素；通過研究區(qū)典型氣藏解剖，分析不同成藏類型氣藏形成的主控因素，總結(jié)該地區(qū)火山巖氣藏的成藏規(guī)律，優(yōu)選剩余資源分布的有利區(qū)帶，以指導(dǎo)該地區(qū)下一步勘探部署．

1區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地南部發(fā)育19個斷陷，斷陷總面積為3×104km2，根據(jù)斷陷分布及盆地深淺層疊合特征，將松遼盆地南部深層斷陷自西向東劃分為西部斷陷帶、中部斷陷帶和東部斷陷帶．英臺斷陷位于西部斷陷帶北部（見圖1（a）），為西斷東超的箕狀結(jié)構(gòu)，斷陷面積為1800km2，為雙斷式地塹特征，斷陷地層厚度為500～4000m，基底最大埋深為7800m．根據(jù)基底結(jié)構(gòu)、斷陷層頂面構(gòu)造特征及沙河子組地層展布特點，將英臺斷陷營城組頂面劃分為西部五棵樹斷鼻帶、中部洼槽帶、東部斷裂帶．英臺斷陷發(fā)育火石嶺組、沙河子組和營城組，西部邊界五棵樹斷鼻控制火石嶺組、沙河子組和營城組分布；東部邊界四方坨子斷裂控制火石嶺組和沙河子組分布（見圖1（b））．

2火山巖氣藏特征

2．1烴源巖特征有機質(zhì)豐度、類型和成熟度是反映烴源巖中有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、有機質(zhì)生烴能力，以及有機質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化程度的關(guān)鍵參數(shù)［11］．英臺斷陷深部主要發(fā)育營城組二段和沙河子組烴源巖，營城組一段儲層位于兩者之間，共同為中部火山巖儲層提供油氣．營城組二段和沙河子組烴源巖的有機質(zhì)豐度較高，其中沙河子組泥巖60％以上達到中等以上級別，營城組二段90％以上為中等以上級別、TOC質(zhì)量分數(shù)主要大于1．0％（見圖2（a））．研究區(qū)鏡質(zhì)組反射率數(shù)據(jù)顯示（見圖2（b）），沙河子組和營城組二段源巖主要處于高成熟—過成熟階段，烴源巖以生氣為主，為營城組一段火山巖儲層提供氣源．此外，深部的沙河子組和營城組二段烴源巖處于高成熟階段，發(fā)育少量凝析油．類型指數(shù)TI揭示（見圖2（c）），沙河子組主要以Ⅱ2型為主；營城組二段Ⅱ1型、Ⅱ2型有發(fā)育，Ⅱ2型所占比例稍高．與沙河子組烴源巖相比，營城組二段有機質(zhì)豐度更高．由于研究區(qū)源巖演化程度較高，H／C、O／C、IH、IO等指標無法真實反映烴源巖的有機質(zhì)類型，因此主要以干酪根顯微組分表征有機質(zhì)類型．沙河子組烴源巖腐泥組質(zhì)量分數(shù)為45％～76％，平均為64％，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組質(zhì)量分數(shù)為24％～55％，平均為36％；營城組二段腐泥組質(zhì)量分數(shù)為51％～77％，平均為65％，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組質(zhì)量分數(shù)為23％～49％，平均為35％（見圖3）．由圖3可見，營城組二段有機質(zhì)類型相對好于沙河子組的，生烴能力略優(yōu)于沙河子組的．

2．2儲層物性特征營城組一段火山巖主要發(fā)育四類、八種巖性，根據(jù)各類火山巖測井孔隙度數(shù)據(jù)，酸性巖物性最優(yōu)（見圖版Ⅰ（b－d）），測井孔隙度呈雙峰分布，低值在2．0％～5．0％區(qū)間，高值在9．0％～12．0％區(qū)間，均值約為7．5％；次火山巖和侵入巖次之（見圖版Ⅰ（a）），測井孔隙度分布在2．0％～10．0％區(qū)間，單峰分布，均值約為5．8％；中基性火山巖及火山沉積巖最差（見圖版Ⅰ（e－h(huán)）），單峰低值分布，測井孔隙度均值為3．0％～4．0％．因此，酸性火山巖為該地區(qū)優(yōu)勢巖性．英臺斷陷營城組一段火山巖揭示四類火山巖相、九類亞相，根據(jù)測井物性數(shù)據(jù)，爆發(fā)相和噴溢相儲層物性最好，其次為火山通道相，火山沉積相最差（見圖版Ⅱ）．同一種火山巖巖相中不同亞相儲層物性差異也較大，如噴溢相中，上部亞相物性最優(yōu)，測井孔隙度呈單峰分布，最高為20．0％，均值約為10．0％（見圖版Ⅱ（h））；中部亞相次之，呈雙峰分布，大部分測井孔隙度分布在7．0％以下，均值約為6．0％（圖版Ⅱ（g））；下部亞相物性交差，主體測井孔隙度分布在5．0％以下，均值約為4．5％（見圖版Ⅱ（f））．爆發(fā)相中，熱基浪亞相最優(yōu)，測井孔隙度呈雙峰分布，低值在5．5％～6．0％區(qū)間，高值在12．5％～13．0％區(qū)間，均值約為9．0％（見圖版Ⅱ（d））；空落亞相次之，測井孔隙度均值約為8．0％（見圖版Ⅱ（c））；熱碎屑流亞相物性最差，測井孔隙度均值約為7．0％（見圖版Ⅱ（d））．火山通道相中，次火山巖亞相儲層物性最優(yōu)，測井孔隙度均值約為6．0％（見圖版Ⅱ（a））；火山頸亞相物性差，測井孔隙度均值約為2．0％（見圖版Ⅱ（b））．火山沉積相儲層物性交叉，測井孔隙度均值約為3．0％（見圖版Ⅱ（i））．因此，噴溢相上部亞相、爆發(fā)相熱基浪亞相儲層物性最優(yōu)；其次為爆發(fā)相的空落亞相和熱碎屑流亞相、噴溢相的中部亞相、火山通道相的次火山亞相；火山通道相的火山頸亞相和火山沉積相儲層物性最差．

3火山巖氣藏主控因素

3．1下生上儲型氣藏下生上儲型油氣成藏模式在我國含油氣盆地中廣泛發(fā)育［12－14］．該類模式的最大特點是儲層上覆于烴源巖，且多數(shù)以斷裂或斷裂和不整合為油氣的輸導(dǎo)體系垂向運移．英臺斷陷下生上儲型火山巖氣藏主要分布于大屯地區(qū)，氣藏的氣源主要來源于沙河子組暗色泥巖．該套泥巖分布面積約為450km2，泥巖厚度普遍大于100m，最大厚度可達700m，有機碳豐度高，類型主要為Ⅱ2型，且多處于高成熟（部分樣品過成熟）演化階段，有利于大量成氣．根據(jù)探井分布，營城組一段火山熔巖見氣顯示的探井基本分布在沙河子組暗色泥巖范圍（見圖5），處于源巖之外的Y176井無顯示，反映氣藏分布主要受到源巖的控制．此外，在源巖分布范圍也存在一些失利井，表明除了受到源巖的控制外，儲層及溝通源儲的輸導(dǎo)體系特征也影響氣藏分布．研究區(qū)火山巖儲層廣泛發(fā)育，儲層厚度普遍大于100m，在火山機構(gòu)處儲層厚度最大可達600m，噴溢相、爆發(fā)相為優(yōu)勢相帶，確保烴類氣具備有利的聚集場所．因此，火山巖儲層是成藏過程中必不可少的條件，制約氣藏的形成和分布．然而，并非在所有火山巖儲層中發(fā)現(xiàn)烴類氣藏，部分區(qū)域的儲層中含水飽和度較高，表明儲層并非是氣藏形成差異性的關(guān)鍵．基于單井、聯(lián)井剖析結(jié)果，氣藏形成與否跟源儲溝通的斷裂有密切關(guān)系．在南部的英臺古隆起區(qū)，沙河子組暗色泥巖生成的烴類氣通過斷裂向上運移至營城組一段火山熔巖中聚集成藏（見圖6）．因此，宏觀上源、儲及溝通源儲的斷裂系統(tǒng)的分布特征控制氣藏的形成與分布，對于氣藏的富集程度，還需要考慮源巖的生烴強度、儲層的儲集性能、輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)能力及烴類氣運移的距離等．對于下生上儲型氣藏，其成藏一般規(guī)律是以生烴源巖和有效儲層為基礎(chǔ)，集中分布于源儲溝通的斷裂附近；源巖品質(zhì)好、儲集空間大、運移距離近的區(qū)域往往富集高產(chǎn)，而運移距離較遠或斷裂未溝通到源巖的儲集層往往含氣飽和度低，甚至為飽含水層，如Y176井．

3．2側(cè)生側(cè)儲型氣藏源、儲在空間上除上、下疊置外，側(cè)向?qū)右彩浅Ｒ姷囊环N接觸方式．由于地層沉積差異或強烈的構(gòu)造活動（如斷裂活動、巖漿穿刺等）促使巖性、巖相在橫向上突變，從而在盆緣、斜坡帶和陡坡帶形成側(cè)生側(cè)儲型油氣藏［13］．英臺斷陷五棵樹地區(qū)西部陡坡帶的營城組一段屬于側(cè)生側(cè)儲型氣藏．根據(jù)氣源對比和地質(zhì)特征分析結(jié)果，五棵樹地區(qū)營城組一段火山巖氣藏源于營城組二段暗色泥巖［15］，營城組二段地層處于深湖—半深湖沉積環(huán)境，暗色泥巖發(fā)育，有機質(zhì)豐度高、類型好，烴類氣側(cè)向運移至與之對接的火山巖聚集成藏（見圖7）．遠離營城組二段烴源巖的火山巖存在斷裂溝通，依然具備成藏條件，只不過與源、儲側(cè)向?qū)用嫣幍幕鹕綆r相比，其成藏概率和富集程度大幅降低［16］．根據(jù)五棵樹地區(qū)典型氣藏聯(lián)井剖面（見圖7），緊鄰烴源巖的火山巖體產(chǎn)能高（LS303、LS2井），隨著天然氣運移距離的增大，含氣飽和度明顯降低，LS201井的單井產(chǎn)能為0．455×104m3／d，而位于距離更遠的LS202井未發(fā)現(xiàn)烴類氣．因此，對于側(cè)生側(cè)儲型氣藏，源、儲側(cè)向?qū)用媸怯蜌饩奂挠欣麍鏊S著天然氣運移距離逐漸增大，氣藏富集程度逐漸降低．在五棵樹西部陡坡帶地區(qū)，控陷斷裂導(dǎo)致營城組一段火山巖體與營城組二段地層側(cè)向?qū)拥膮^(qū)域分布較為廣泛，地層對接不能代表火山巖體與營城組二段源巖有直接接觸關(guān)系．營城組二段西部陡坡帶整體發(fā)育深湖—半深湖相，烴源巖廣泛發(fā)育，在局部地區(qū)存在沖積扇，導(dǎo)致斷層面附近的營城組二段發(fā)育大套砂礫巖，源巖不甚發(fā)育，營城組一段火山巖儲層表現(xiàn)為干層或水層．對于側(cè)生側(cè)儲型火山巖氣藏，一般分布在由斷裂或古隆起引起的源、儲側(cè)向?qū)拥幕鹕綆r儲層中，隨著油氣運移距離的增大，其天然氣富集程度逐漸降低．縱觀整個英臺斷陷營城組一段地層分布特征，側(cè)生側(cè)儲型氣藏主要分布在LS2井區(qū)的火山巖體內(nèi)，但火石嶺組火山巖和沙河子組泥巖在地層分布和接觸關(guān)系上也具有類似特征，在地質(zhì)和地化方面，兩套源巖的生烴能力較強，沙河子組和火石嶺組暗色泥巖與火石嶺組火山巖側(cè)向?qū)樱傻臒N類氣側(cè)向運移至火石嶺組火山巖體聚集成藏．

4有利區(qū)預(yù)測

分析英臺斷陷火山巖氣藏特征及成藏主控因素，對于下生上儲型氣藏分布地區(qū)，LS1井區(qū)優(yōu)勢儲層相帶廣泛發(fā)育，沙河子組源巖生烴能力強，并在東部地區(qū)發(fā)育大量類似南北走向斷層，延伸長度為2～10km，平均為6km，其發(fā)育為沙河子組氣源的運移提供有力通道［17－18］；對于側(cè)生側(cè)儲型氣藏分布地區(qū)，其有利區(qū)塊成藏的關(guān)鍵在于五棵樹地區(qū)具備優(yōu)質(zhì)的營城組二段源巖和有效的火山巖儲層，以及源儲有效的側(cè)向?qū)臃绞剑瑢用娓浇幕鹕綆r體成為下一步勘探的有利方向［19］（見圖8）．

5結(jié)論

（1）英臺斷陷深部主要發(fā)育營城組二段和沙河子組兩套烴源巖．兩套烴源巖有機碳質(zhì)量分數(shù)較高，大部分達到中等以上級別，其中營城組二段的略優(yōu)于沙河子組的；有機質(zhì)類型為Ⅱ1型和Ⅱ2型，主體處于高成熟—過成熟階段，源巖品質(zhì)好，氣源充足．（2）火山巖儲層物性受到巖性和巖相的制約，酸性巖儲層物性優(yōu)于次火山巖及侵入巖的，中基性火山巖和火山沉積巖物性最差；巖相上，溢流相的上部亞相和爆發(fā)相的熱基浪亞相儲層物性最優(yōu)，其次為爆發(fā)相的空落亞相和熱碎屑流亞相、噴溢相的中部亞相，以及火山通道相的次火山亞相．（3）英臺斷陷營城組一段火山巖主要發(fā)現(xiàn)兩類氣藏：1）沙河子組供烴、營城組一段聚集的下生上儲型氣藏（大屯地區(qū)），其形成與分布受到有效源巖、優(yōu)質(zhì)儲層及溝通源儲的斷裂三者空間有效耦合的制約；2）營城組二段供烴、營城組一段聚集的側(cè)生側(cè)儲型氣藏（五棵樹地區(qū)），其形成的首要條件是營城組一段火山巖與營城組二段有效烴源巖能夠直接側(cè)向接觸，在對接面處形成高豐度的烴類氣藏，并且隨著天然氣運聚距離的增大，氣藏的富集程度和規(guī)模逐漸降低．

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作者：董亦思 黃文彪 于興河 鄧守偉 盧雙舫 孫婷婷 單位：中國地質(zhì)大學(xué)（北京）能源學(xué)院 中國石油大學(xué)（華東）非常規(guī)油氣與新能源研究院 中國石油吉林油田公司 勘探開發(fā)研究院