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松辽盆地南部深层天然气分布规律

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盆地 南部 深层 天然气 分布 规律
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2009年6月 第28卷第3期 大庆石油地质与开发 009 8 0.3969/J.000—3754.2009.03.001 松辽盆地南部深层天然气分布规律 侯启军 邵明礼 李晶秋 李国艳 门吉华 (1.吉林油田分公司,吉林松原138001;2.吉林油田分公司勘探开发研究院,吉林松原138001) 摘要:针对火山岩及碎屑岩气藏的地质特点,从区域构造演化、火山岩及碎屑岩储层特点、烃源岩、气水分布 特征等方面剖析松辽盆地南部深层天然气藏的成藏机制和规律,认为松辽盆地南部深层天然气资源丰富,具备 形成大型气田的条件。通过对松辽盆地南部深层天然气藏成藏条件的综合分析指出:深层近洼构造背景下大型 火山岩机构有利相带是大、中型天然气藏富集区带;断陷缓坡带大型火山机构有利相带是混合气和烃类气的主 要富集区带;控陷断裂的陡坡带大型火山岩体与深大断裂的有机配置是富集区带;断、坳转换期低渗透 碎屑岩体大面积含气,可形成超大面积低渗透、低丰度的大型烃类天然气田。 关键词:松辽盆地南部;深层天然气藏;成藏条件;天然气分布规律 中图分类号:献标识码:A 文章编号:009)03N uo.i—1.i~38001,.i~38001。at of of in of t is is in of in of of in in of O2 n of in of 稿日期:2009金项目:国家“973”项目(助。 作者简介:侯启军,男,1966年生,博士,教授级高级工程师,从事油田科研与管理工作。 E—OB.2· 大庆石油地质与开发 2009焦 松辽盆地南部划分为西部斜坡、中央坳陷、东 南隆起、西南隆起4个一级构造单元。勘探40年 来一直以东南隆起为重点,围绕着中浅层构造和次 生油气藏开展工作,深层勘探始终没有大的突破。 2001年,在松辽盆地北部徐家围子断陷徐深1井 于营城组火山岩获得重大突破的启示下,松南深层 勘探由东部的王府一德惠断陷调整到西部的长岭断 陷,由断陷边缘调整到断陷腹部,由上部的泉头组 一、二段和登娄库组致密砂岩储层调整到下部的营 城组火山岩、砂砾岩储层。现已发现了多种成因类 型、多种圈闭类型天然气藏。随着勘探工作的深入 成纯的藏,有的形成以烃类为主的天然气 藏,有的形成了混源气藏,对火山岩成藏条件认识 不清¨ ,对天然气分布的主控因素等认识不够清 楚。因此,期望通过研究松南深层天然气分布规律 探索下一步的勘探方向。 1松辽盆地南部断陷期为4个超层序 和3套含油气系统 松辽盆地南部断陷期层序可划分为火石岭组、 沙河子组、营城组和登娄库组4个超层序,地层的 展开,相关的地质问题也应运而生:有的火山岩形 岩性特征及层序见图1。 士I } 层 厚度 岩性 年龄 地震 {坍平面变化 生储盖组合 界 系 组 段 代号 /m 性特征 接触关系 构造幕 深 浅 层序旋回 生射层 E —— } 中上部大段 99.6 l ^ 泉 段 K 岩夹砂岩 头 V 组 —— 部砂岩变 段 跚 粗夹薄层泥岩 上超 白 登 0 大段粉细 12.0 一T 一 燕山三幕 Ⅳ× ■珊 砂岩夹博 局部削截 l Ⅲ ^ 娄 l 层泥岩, 由 库 豳 具砂包泥 组 l 0酉 特征 30.0 。L 上超 燕 0 ●一 削截 上部发育火山 营 曩曩■ 熔岩、火山碎 城 K:yc i 矗翻 屑岩、中部发 生 系 豳 育大段流纹岩 组 和凝灰岩 2 860 瞳 上超、 _ 下超 沙 0 目蛐 中上部发育大段 136.4 Ⅱ× ·I· .1. .1· .I. 削截 X ·1. ●● 屏 河 i ■脚 块状暗色泥岩夹 子 K·层粉细砂岩, 组 豳 下部发育粉砂岩 1 900 薄层,底部发育 上超、 砂砾岩 144.5 - 下超 侏 火 O | 上部大段火山 局部削截 罗 石 K:h l 熔岩,中下部 系 ●夸 上超 燕山一幕 组 1 600 发育火山碎屑岩 156.0 截 基底 一 图 of in .1下部自源含油气系统 以营城组顶部异常压力界面或不整和面为顶 界,包括营城组、沙河子组和火石岭组。以营城 组、沙河子组暗色泥岩为主要烃源岩,综合评价为 中一好烃源岩。储集层主要为营城组、沙河子组扇 三角洲相砂体,物性相对较差。封盖层为营城组、 沙河子组湖相泥岩。油气运移方式为通过断层或砂 泥岩交互对接进入储层,形成自生自储油气藏。 1.2中部混源含油气系统 以登娄库组顶不整合面为顶界,仅包括登娄库 组地层。该系统以下部沙河子组、营城组及自身登 娄库组暗色泥岩作为烃源岩,以登娄库组河流相、 三角洲及扇三角洲砂体为储层,以自身泥岩夹层为 盖层。油气运移方式是通过断层或砂岩体对接进入 储层,形成下生上储或自生自储油气藏。 1.3上部它源含油气系统 以泉三段顶部异常压力面为顶界,包括泉三 段、泉二段、泉一段地层。该系统以沙河子组、营 城组和登娄库组暗色泥岩为烃源岩,以泉三段、泉 二段、泉一段河流相、三角洲相砂体为储层,除青 一段为区城盖层外,泉二、三段为局部盖层,泉一 段泥岩夹层为直接盖层。 第28卷第3期 侯启军等:松辽盆地南部深层天然气分布规律 ·3· 2长岭断陷具备形成大中型气田的地 质条件 2.1具备形成大中型气田的资源 长岭断陷为西断、东超的单断箕状断陷,较大的 凹陷是南部次洼和北部次洼。发育营城组、沙河子 组、火石岭组3套烃源岩,其中沙河子组烃源岩为主 要源岩。预测沙河子组断陷分布面积为7 480 地层残余厚度为400~1 600 城组断陷分布面 积为1 1469 地层残余厚度为300~2 300 预测营城组暗色泥岩厚度100~350 m,沙河子组暗 色泥岩厚度为100~1 000 m,火石岭组暗色泥岩厚 度为100~400 m。研究表明,登娄库组沉积末期进 入第一个生气高峰,形成南、北两个生烃中心,生气 强度为5 000×10。~18 000×10。m / 长岭断陷所有源岩层现今累计生气量为 137.23×10 主力源岩层依次为:K.J d,分别占总生气量的73%、 12%、8%和7%。此外断陷煤层生气量只有11.3 ×10 m ,占总生气量的8.2%。煤层只对火石岭 组天然气成藏有重要贡献,但泥质烃源岩生烃占有 绝对主导地位。长岭断陷天然气运聚系数为1%~ 1.5%,计算长岭断陷深层天然气资源量为1.14× 10 ~1.71×10 m 。 2.2深层断陷的储集层 登娄库组辫状河砂体和营城组广泛发育的火山 岩体提供了有效的储集空间。长岭断陷登娄库组沉 积时期处于断坳转换阶段,物源来自南部长春一怀 德水系,发育心滩、辫状河道等砂体,以辫状河沉 积为主。利用反演技术对登娄库组进行储层预测, 2 m,11砂组砂岩厚度为 16~36 m,6 m,岩厚度为18~28 m。砂体横向上连通性差,纵 向上叠加连片。储层岩性以粉、细砂岩为主,局部 含砾,岩石类型多为细中粒岩屑长石或长石岩屑砂 岩。岩心分析孑%~7.1%,渗透率为 0.08×10。~7.3×10。 m ,为低一孔低渗储集层。 营城组火成岩总面积为1 1 000 基性岩主 要分布在断陷南部,·向北部逐渐减少。中性岩主要 分布在断陷的北部,向南部逐渐减少。酸性岩主要 分布在断陷中部黑帝庙、哈尔金、乾安、新庙北东 向一带,向西北、东南部逐渐减少。长岭断陷火山 岩具有多期次喷发特征,这种多旋回喷发同样受断 裂和构造运动序次双重因素控制。 2.3深层断陷的圈闭类型 深层断陷经历了5期改造作用,局部构造数量 多、圈闭类型多样。晚侏罗一早白垩世断陷主要遭 受了5期重要的改造作用。营城期末的挤压改造作 用在长岭断陷构造运动较弱。除导致营城组大面积 遭受剥蚀外,主要构造形迹为一系列轴迹左阶雁列的中小型背斜。嫩江组末、明水组末、老第 三纪末松辽盆地普遍发生挤压褶皱作用,形成了众 多的褶皱形迹。褶皱样式为侏罗山式褶皱组合,发 育背斜陡、向斜缓、背斜窄、向斜宽的隔档式褶皱,意 味着褶皱的逆冲成因。在晚期构造变动过程中,深 层各控陷断裂的局部区段复活,发生反转作用,形成 了一系列反转构造。深层构造发育的圈闭数量多、 幅度大、面积小,类型丰富,除背斜、断背斜、断块、岩 性等圈闭外,还发育古潜山、火山岩体、地层超覆、不 整合等特殊类型的圈闭。 2.4深层断陷的生储盖组合 储盖配置关系好,形成3套生储盖组合。长岭 断陷发育3种类型的盖层,分别是区域盖层、局部 盖层和直接盖层。青山口组、嫩江组泥岩发育,区 域分布稳定,作为良好的区域盖层。泉头组二段泥 岩大面积发育,厚度大,作为良好的局部盖层。邻 区双坨子构造泉二段泥地比为60%~70%,单层 厚度为10~15 域上分布稳定,是双坨子构 造深层天然气富集高产的主控因素。营城组火山岩 发育,累计厚度为300~800 m。由于火山岩侧向 相带变化快,既是良好的储集体,也是侧向封堵的 盖层。另外,登娄库组层间泥岩发育,也可作为良 好的层问盖层。 3大中型天然气藏的富集区 长岭断陷为松辽盆地南部面积最大、埋藏最 深、资源最丰富的断陷。断陷期沙河子组以湖沼相 沉积为主,为生成油气提供了充足的气源。火石 岭、营城时火山喷发,发育多个大型火山机构为天 然气聚集提供了储集空间,多期次拉张和挤压构造 运动改造使长岭断陷发育了隆洼相间的构造格局, 具备形成大型天然气藏的条件 J。松辽盆地南部 深层近洼构造背景下大型火山岩机构有利相带是大 中型天然气藏富集区。 3.1断陷缓坡带大型火山机构 断陷缓坡带大型火山机构有利相带是混合气和 烃类气的主要富集区带。在缓坡带低部位长岭1号 ·4· 大庆石油地质与开发 2009拄 火山岩体的长深1井于营城组火山岩获得日产46 X 10 m 的高产气流,天然气是以烃类气为主的混 合气,提交控制、预测天然气地质储量为1 095× 10 m 。部署在缓坡带高部位大老爷府火山岩的老 深1井于营城组火山岩获得少量气流,天然气是以 甲烷为主的烃类气,预测天然气资源量为200 X 10 m 。断陷缓坡带具有优越的成藏条件,是烃类 气和混合气的富集区。在控陷断裂的缓坡带上, 烃类气分异作用明显,平面上烃类气主要富 集在缓坡带的高部位,混合气主要富集在缓坡带的 低部位,且有沟通幔源气的深大断裂,纵向上上部 为烃类气,下部为混合气。 断陷缓坡带的下倾部位,深部地层发育完整, 自火石岭组一营城组均有分布。火石岭组沉积稳 定,厚度均一,沙河子组呈楔状分布,在缓坡带的 上倾部位缺失沙河子组,残存部分营城组地层。缓 坡带主要发育古构造、断鼻构造、反转构造、大型 火山岩体及上倾方向形成地层圈闭等5种类型的圈 闭。缓坡带上断裂较发育,多数断裂断至基底,没 有断穿上地壳,只有极少数断层断穿上地壳,沟通 深层幔源气(如哈尔金断裂)。缓坡带上主要发育 火山碎屑岩和火山熔岩两种类型的储层。火山碎屑 岩包括火山角砾岩、凝灰岩和含角砾凝灰岩,火山 熔岩包括中基性安山岩、玄武岩,中酸性英安岩和 酸性流纹岩、原地溶蚀角砾岩。原地溶蚀角砾岩物 性最好,孔隙度为8%一24%,渗透率为0.5×10。 ~2.0×10。I.其次为流纹岩和火山角砾岩,孔 隙度为3%~10%,渗透率为0.1 X 10。~1.0 X 10 较差的是凝灰岩、英安岩、安山岩和玄武 岩,孔隙度3%一5%,渗透率为0.01×10。~0.05 X 10。 m 。缓坡带气源主要来自两个方向:一是 来自沙河子组以侧向运移为主的烃类气,二是以垂 向运移为主的幔源。经包裹体等研究证明, 混合气藏烃类气先于注入 。 3.2控陷断裂的陡坡带大型火山岩体 、 控陷断裂的陡坡带大型火山岩体与深大断裂的 有机配置是富集区带。控陷断裂的陡坡带 的前神字井、神北、黑帝庙和北四号火山岩体分别 获得流或见到显示,预测资源量超过3 000 X 10 m ,控陷断裂的陡坡带是集区。 控陷断裂陡坡带的下倾部位,深部地层发育完 整,火石岭组一营城组均有分布。上倾部位往往是 古隆起,缺失火石岭组一沙河子组,残留营城组及其 以上地层。控陷断裂陡坡带附近主要发育反转构 造一断背斜圈闭、大型火山岩体——岩性圈闭。该 区断裂较发育,多数为纵向向上断至青山口组,向下 延伸地壳深部,沟通幔源气的深大断裂,近北东走 向,延伸长度为0 距为150~400 m。 控陷断裂附近火山岩发育,主要是火山碎屑岩 和火山熔岩两种类型。火山碎屑岩为火山角砾岩和 凝灰岩,储层物性较好,孔隙度为3%~6%,渗透率 小于0.1×10。恤m 。火山熔岩以中酸陛和中基性火 山岩为主,岩性为英安岩、安山岩和玄武岩。火山岩 具孔隙和裂缝双重介质,储层物性相对较差,孔隙度 2%一5%,渗透率小于0.1 X 10。 m ,为特低孔、特 低渗储集层。自深部高含液资源库, 沿断裂运移到上覆地层中 J,在浅层聚集成藏,形 成深源浅储式配置关系。 松辽盆地南部发现的同位素6乃C。为一 4.63%D~一8.90%o,氦同位素 5 X 10 一2.94 X 10 。R/,为典型的幔源气 。 新近纪以来,岩浆活动的热液中释放部分 深大断裂向上运移,在上覆盖层的圈闭内聚集成 藏,因此岩浆热液成为高含资源库 。 迄今为止,松辽盆地南部已发现6个深层藏。万金塔和刁家两个藏分布于东部断 陷带德惠断陷,黑帝庙、前神字井、神北和大老爷 府北四号4个藏分布于中部断陷带长岭断 陷。长期活动的基底断裂是寻找藏的有利 地区 。驯。 4烃类天然气富集区 松辽盆地南部断坳转换期低渗透碎屑岩与输导 体系的有机配置,可形成超大面积低渗透、低丰度 的大型烃类天然气田。松辽盆地南部断坳转换期主 要指登娄库组沉积时期,构造活动较弱,盆地整体 下沉,发育了辫状河、扇三角洲和冲积扇等储集 体。储层物性为中孔中渗一低孔低渗储集层,孔隙 度为3%一7%,渗透率为0.1 x 10 ~1.0×10。 m 。在长岭断陷中部凸起带长岭1号构造部署的 长深1.3井和长深103井,地层测试于登娄库组获 得4.4×10 ~13×10 m /一步说 明低渗透储层的含气性,天然气分布主要受岩性控 制,具有区域连片含气的趋势。 4.1登娄库组天然气成藏条件 登娄库组断裂主要是断陷期发育的登娄库组继 承性同生断层,一般延伸至青山口组,在天然气运 聚成藏中起到主导作用。而坳陷沉积时形成的断裂 第28卷第3期 侯启军等:松辽盆地南部深层天然气分布规律 ·5· 一般向上延伸至泉头组,向下延伸至营城组,极少 数断至沙河子组,该种类型的断裂在天然气运聚成 藏中起辅助作用。 登娄库组发育反转构造的断背斜或断鼻圈闭、 继承性背斜圈闭及岩性或地层圈闭。沉积初期仍以 扇三角洲和冲积扇为主,沉积中晚期主要以河流相 和河流三角洲相为主,近物源的砂砾岩、砾岩储层 和远物源的粉细砂岩,砂体纵向上叠加连片,单砂 层厚度最大为30~45 m,一般为0 m,砂地 比为45%~60%。纵横交错的砂体为天然气聚集 提供了良好的储集空间。坳陷边部储层埋藏浅,储 层物性好,孔隙度为10%~15%,渗透率为3 X 10~~8×10一 m ,为中孔中渗储集层;坳陷中部 登娄库组储层埋藏较深,成岩作用较强,储层物性 较差,储层孔隙度为3%~10%,渗透率为0.1× 10一~3×10。 m ,为低孔低渗储集层。下伏地层 营城组和沙河子组烃源岩发育,为良好的生烃层。 上覆地层泉头组泥岩发育,泥地比为45%~70%, 为良好的局部盖层。 4.2登娄库组天然气成藏规律 东部斜坡带相对高部位的双坨子构造、伏龙泉 构造和大老爷府构造均发现登娄库组气藏,含气井 段为1 500~2 300 m,日产气1 000~32 260 m , 日产水1—31 m 。天然气分布受岩性和构造双重 控制,气藏类型为构造.岩性气藏。东部斜坡带的 下倾方向相对较低部位的中部凸起带有6口井在登 娄库组见到较好的气显示。哈尔金构造5口井、前 神字井构造00~3 550 m。 在同一构造的探井,含气井段和饱满程度受储层的 发育程度和物性好坏影响较大,如位于构造高部位 的长深1井、长深1 2井含气性较位于构造较低部 位的长深1深1.1井差。长深1.3井、长 深1。1井登娄库组位于辫状河主河道,砂岩发育, 含气井段为3 142~3 147 m,含气饱和度为60%~ 65%,长深1井、长深1.2井不在登娄库组辫状主 河道,砂体相对不发育,含气井段为3 110~3 130 m,含气饱和度仅为30%~50%;在不同构造部位 的探井,天然气富集的砂组不同,长深1区块天然 气主要分布于组,长深2区块天然气主要 分布于Ⅳ、外,同一砂组的砂岩井间岩 性变化快,含气性变化大。 综合分析认为,长岭断陷登娄库组具有区域含 气特征。东部斜坡带上部埋藏浅、物性较好的储 层,试气结果多为气水同层;东部斜坡带下倾方向 埋藏深、物性差的储层,综合解释和试气结果均为 干层或纯气层,天然气分布具有气水倒置的特点, 整体上天然气分布主要受岩性控制,气藏类型为岩 性气藏。长岭断陷控陷断裂陡坡带(西部斜坡带) 是集区,而缓坡带(东部斜坡带和中部凸 起带)则是烃类气和混合气主要富集区。 5结 论 (1)松辽盆地南部烃类天然气主要是有机成 因,无机成因的幔源气。 (2)长岭断陷资源丰富,登娄库组辫状河砂体 和营城组广泛发育的火山岩体提供了有效的储集空 间,深层断陷经历了五期改造,局部构造数量多,圈 闭类型多样,具备形成大、中气田的地质条件。 (3)在松南深层近洼构造背景下,大型火山 岩机构有利相带是大、中型天然气藏富集区,断陷 缓坡带大型火山机构有利相带是混合气和烃类气的 主要富集区带,控陷断裂的陡坡带中大型火山岩体 与深大断裂的有机配置是富集区带。 (4)松辽盆地南部断、坳转换期低渗透碎屑 岩与输导体系的有机配置,可形成超大面积低渗 透、低丰度的大型烃类天然气田。 参考文献: [1]邵明礼,门吉华,魏志平.松辽盆地南部因类型及富集 条件初探[J].大庆石油地质与开发,2000,19(4):1[2]邓玉胜,王蕴,朱桂生,等.松辽盆地南部长岭断陷火成岩 特征及其对油气藏的控制[J].中国石油勘探,2003,8 (3):31[3]米敬奎,张水昌,陶士振,等.松辽盆地南部长岭断陷成因与成藏期研究[J].天然气地球科学,2008,19(4): 452[4]杨会东,姚萍,张旭,等.松辽盆地南部无机成因藏 机制研究[J].天然气地球科学,2008,19(5):634[5]郭占谦,杨步增,李星军,等.松辽盆地无机成因气藏模式 [J].天然气工业,2000,20(6):30[6]霍秋立,付丽,王雪.松辽盆地北部J].大庆石油地质与开发,2004,23(4):14. 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