董亦思， 黃文彪， 于興河， 鄧守偉， 盧雙舫， 孫婷婷

( 1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580； 3. 中國(guó)石油吉林油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 松原 136200 )

?

英臺(tái)斷陷火山巖氣藏特征及有利區(qū)預(yù)測(cè)

董亦思1， 黃文彪2， 于興河1， 鄧守偉3， 盧雙舫2， 孫婷婷1

( 1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院，北京 100083； 2. 中國(guó)石油大學(xué)(華東) 非常規(guī)油氣與新能源研究院，山東 青島 266580； 3. 中國(guó)石油吉林油田公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 松原 136200 )

基于英臺(tái)斷陷深部火山巖氣藏的烴源巖及儲(chǔ)層特征，分析火山巖氣藏源/儲(chǔ)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(cè)研究區(qū)天然氣勘探有利區(qū).結(jié)果表明，英臺(tái)斷陷火山巖氣藏存在下生上儲(chǔ)和側(cè)生側(cè)儲(chǔ)兩種類(lèi)型，其中下生上儲(chǔ)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(chǔ)的斷裂控制氣藏的分布；側(cè)生側(cè)儲(chǔ)型主要發(fā)育于五棵樹(shù)地區(qū)，成藏的關(guān)鍵在于火山巖儲(chǔ)層能否在側(cè)向上與營(yíng)城組二段有效烴源巖直接相連，對(duì)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(yùn)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(rèn)識(shí)英臺(tái)斷陷火山巖氣藏及剩余資源的分布，確定勘探有利區(qū).

火山巖氣藏； 主控因素； 成藏規(guī)律； 有利區(qū)預(yù)測(cè)； 英臺(tái)斷陷； 營(yíng)城組

0 引言

火山巖油氣藏被認(rèn)為是偶然現(xiàn)象，并未將它看作可以大規(guī)?？碧降恼矣蜌鈪^(qū)域[1]，20世紀(jì)80年代以來(lái)松遼盆地深層勘探雖有發(fā)現(xiàn)，但并無(wú)實(shí)質(zhì)性突破[2].2001年，徐深1井營(yíng)城組火山巖氣藏日產(chǎn)54×104m3高產(chǎn)氣流獲得突破，開(kāi)始松遼盆地深層火山巖氣藏的大規(guī)?？碧絒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(chǔ)量超過(guò)3.0×1011m3[4].隨后以徐家圍子斷陷為重點(diǎn)勘探區(qū)域，加快對(duì)松遼盆地的整體評(píng)價(jià)和勘探，并在長(zhǎng)嶺、英臺(tái)、王府及德惠斷陷營(yíng)城組發(fā)現(xiàn)火山巖氣藏[5].松遼盆地南部長(zhǎng)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(kāi)發(fā)前景.英臺(tái)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(dá)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(tái)斷陷具有豐富的資源潛力，3口失利井表明英臺(tái)斷陷深層天然氣的成藏受到諸多因素的控制，烴源巖及儲(chǔ)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(zhǎng)嶺斷陷[9]兩個(gè)中部斷陷，英臺(tái)斷陷的研究成果較少[10].為提高勘探開(kāi)發(fā)效率，考慮英臺(tái)斷陷營(yíng)一段火山巖氣藏?zé)N源巖、儲(chǔ)層特征及成藏要素等方面，討論研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層的氣藏控制因素；通過(guò)研究區(qū)典型氣藏解剖，分析不同成藏類(lèi)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(gè)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(tái)斷陷位于西部斷陷帶北部(見(jiàn)圖1(a))，為西斷東超的箕狀結(jié)構(gòu)，斷陷面積為1 800 km2，為雙斷式地塹特征，斷陷地層厚度為500～4 000 m，基底最大埋深為7 800 m.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(diǎn)，將英臺(tái)斷陷營(yíng)城組頂面劃分為西部五棵樹(shù)斷鼻帶、中部洼槽帶、東部斷裂帶.英臺(tái)斷陷發(fā)育火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組，西部邊界五棵樹(shù)斷鼻控制火石嶺組、沙河子組和營(yíng)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(jiàn)圖1(b)).

圖1 英臺(tái)斷陷構(gòu)造位置及區(qū)劃

2 火山巖氣藏特征

2.1 烴源巖特征

有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型和成熟度是反映烴源巖中有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、有機(jī)質(zhì)生烴能力，以及有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化程度的關(guān)鍵參數(shù)[11].英臺(tái)斷陷深部主要發(fā)育營(yíng)城組二段和沙河子組烴源巖，營(yíng)城組一段儲(chǔ)層位于兩者之間，共同為中部火山巖儲(chǔ)層提供油氣.

營(yíng)城組二段和沙河子組烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度較高，其中沙河子組泥巖60%以上達(dá)到中等以上級(jí)別，營(yíng)城組二段90%以上為中等以上級(jí)別、TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要大于1.0%(見(jiàn)圖2(a)).研究區(qū)鏡質(zhì)組反射率數(shù)據(jù)顯示(見(jiàn)圖2(b))，沙河子組和營(yíng)城組二段源巖主要處于高成熟—過(guò)成熟階段，烴源巖以生氣為主，為營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層提供氣源.此外，深部的沙河子組和營(yíng)城組二段烴源巖處于高成熟階段，發(fā)育少量凝析油.類(lèi)型指數(shù)TI揭示(見(jiàn)圖2(c))，沙河子組主要以Ⅱ2型為主；營(yíng)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(yíng)城組二段有機(jī)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(biāo)無(wú)法真實(shí)反映烴源巖的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型，因此主要以干酪根顯微組分表征有機(jī)質(zhì)類(lèi)型.沙河子組烴源巖腐泥組質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%～76%，平均為64%，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%～55%，平均為36%；營(yíng)城組二段腐泥組質(zhì)量分?jǐn)?shù)為51%～77%，平均為65%，鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)為23%～49%，平均為35%(見(jiàn)圖3).由圖3可見(jiàn)，營(yíng)城組二段有機(jī)質(zhì)類(lèi)型相對(duì)好于沙河子組的，生烴能力略?xún)?yōu)于沙河子組的.

圖2 英臺(tái)斷陷深層烴源巖特征

圖3 英臺(tái)斷陷深層烴源巖干酪根顯微組分

2.2 儲(chǔ)層物性特征

營(yíng)城組一段火山巖主要發(fā)育四類(lèi)、八種巖性，根據(jù)各類(lèi)火山巖測(cè)井孔隙度數(shù)據(jù)，酸性巖物性最優(yōu)(見(jiàn)圖版Ⅰ(b-d))，測(cè)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(jiàn)圖版Ⅰ(a))，測(cè)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(jiàn)圖版Ⅰ(e-h))，單峰低值分布，測(cè)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(shì)巖性.

圖版Ⅰ 英臺(tái)斷陷營(yíng)城組一段火山巖巖性測(cè)井孔隙度頻數(shù)

英臺(tái)斷陷營(yíng)城組一段火山巖揭示四類(lèi)火山巖相、九類(lèi)亞相，根據(jù)測(cè)井物性數(shù)據(jù)，爆發(fā)相和噴溢相儲(chǔ)層物性最好，其次為火山通道相，火山沉積相最差(見(jiàn)圖版Ⅱ).同一種火山巖巖相中不同亞相儲(chǔ)層物性差異也較大，如噴溢相中，上部亞相物性最優(yōu)，測(cè)井孔隙度呈單峰分布，最高為20.0%，均值約為10.0%(見(jiàn)圖版Ⅱ(h))；中部亞相次之，呈雙峰分布，大部分測(cè)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(cè)井孔隙度分布在5.0%以下，均值約為4.5%(見(jiàn)圖版Ⅱ(f)).爆發(fā)相中，熱基浪亞相最優(yōu)，測(cè)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(jiàn)圖版Ⅱ(d))；空落亞相次之，測(cè)井孔隙度均值約為8.0%(見(jiàn)圖版Ⅱ(c))；熱碎屑流亞相物性最差，測(cè)井孔隙度均值約為7.0%(見(jiàn)圖版Ⅱ(d)).火山通道相中，次火山巖亞相儲(chǔ)層物性最優(yōu)，測(cè)井孔隙度均值約為6.0%(見(jiàn)圖版Ⅱ(a))；火山頸亞相物性差，測(cè)井孔隙度均值約為2.0%(見(jiàn)圖版Ⅱ(b)).火山沉積相儲(chǔ)層物性交叉，測(cè)井孔隙度均值約為3.0%(見(jiàn)圖版Ⅱ(i)).因此，噴溢相上部亞相、爆發(fā)相熱基浪亞相儲(chǔ)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(chǔ)層物性最差.

圖版Ⅱ 英臺(tái)斷陷營(yíng)城組一段火山巖各種巖相測(cè)井孔隙度頻數(shù)

根據(jù)營(yíng)城組一段地震屬性(見(jiàn)圖4(a))和單井相、地震反射特征，營(yíng)城組一段主要發(fā)育火山相和火山沉積相，火山相可以分為遠(yuǎn)火山口相、近火山口相和火山沉積相(見(jiàn)圖4(b)).

3 火山巖氣藏主控因素

3.1 下生上儲(chǔ)型氣藏

下生上儲(chǔ)型油氣成藏模式在我國(guó)含油氣盆地中廣泛發(fā)育[12-14].該類(lèi)模式的最大特點(diǎn)是儲(chǔ)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(yùn)移.英臺(tái)斷陷下生上儲(chǔ)型火山巖氣藏主要分

圖4 英臺(tái)斷陷營(yíng)城組一段地震屬性及平面沉積相

圖5 英臺(tái)斷陷沙河子組源巖分布

布于大屯地區(qū)，氣藏的氣源主要來(lái)源于沙河子組暗色泥巖.該套泥巖分布面積約為450 km2，泥巖厚度普遍大于100 m，最大厚度可達(dá)700 m，有機(jī)碳豐度高，類(lèi)型主要為Ⅱ2型，且多處于高成熟(部分樣品過(guò)成熟)演化階段，有利于大量成氣.根據(jù)探井分布，營(yíng)城組一段火山熔巖見(jiàn)氣顯示的探井基本分布在沙河子組暗色泥巖范圍(見(jiàn)圖5)，處于源巖之外的Y176井無(wú)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(chǔ)層及溝通源儲(chǔ)的輸導(dǎo)體系特征也影響氣藏分布.

研究區(qū)火山巖儲(chǔ)層廣泛發(fā)育，儲(chǔ)層厚度普遍大于100 m，在火山機(jī)構(gòu)處儲(chǔ)層厚度最大可達(dá)600 m，噴溢相、爆發(fā)相為優(yōu)勢(shì)相帶，確保烴類(lèi)氣具備有利的聚集場(chǎng)所.因此，火山巖儲(chǔ)層是成藏過(guò)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(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)烴類(lèi)氣藏，部分區(qū)域的儲(chǔ)層中含水飽和度較高，表明儲(chǔ)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(chǔ)溝通的斷裂有密切關(guān)系.在南部的英臺(tái)古隆起區(qū)，沙河子組暗色泥巖生成的烴類(lèi)氣通過(guò)斷裂向上運(yùn)移至營(yíng)城組一段火山熔巖中聚集成藏(見(jiàn)圖6).因此，宏觀上源、儲(chǔ)及溝通源儲(chǔ)的斷裂系統(tǒng)的分布特征控制氣藏的形成與分布，對(duì)于氣藏的富集程度，還需要考慮源巖的生烴強(qiáng)度、儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能、輸導(dǎo)體系的輸導(dǎo)能力及烴類(lèi)氣運(yùn)移的距離等.對(duì)于下生上儲(chǔ)型氣藏，其成藏一般規(guī)律是以生烴源巖和有效儲(chǔ)層為基礎(chǔ)，集中分布于源儲(chǔ)溝通的斷裂附近；源巖品質(zhì)好、儲(chǔ)集空間大、運(yùn)移距離近的區(qū)域往往富集高產(chǎn)，而運(yùn)移距離較遠(yuǎn)或斷裂未溝通到源巖的儲(chǔ)集層往往含氣飽和度低，甚至為飽含水層，如Y176井.

圖6 大屯地區(qū)火山巖氣藏聯(lián)井剖面

3.2 側(cè)生側(cè)儲(chǔ)型氣藏

源、儲(chǔ)在空間上除上、下疊置外，側(cè)向?qū)右彩浅Ｒ?jiàn)的一種接觸方式.由于地層沉積差異或強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)(如斷裂活動(dòng)、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(chǔ)型油氣藏[13].英臺(tái)斷陷五棵樹(shù)地區(qū)西部陡坡帶的營(yíng)城組一段屬于側(cè)生側(cè)儲(chǔ)型氣藏.根據(jù)氣源對(duì)比和地質(zhì)特征分析結(jié)果，五棵樹(shù)地區(qū)營(yíng)城組一段火山巖氣藏源于營(yíng)城組二段暗色泥巖[15]，營(yíng)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(jī)質(zhì)豐度高、類(lèi)型好，烴類(lèi)氣側(cè)向運(yùn)移至與之對(duì)接的火山巖聚集成藏(見(jiàn)圖7).

圖7 五棵樹(shù)地區(qū)火山巖氣藏聯(lián)井剖面

遠(yuǎn)離營(yíng)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(guò)與源、儲(chǔ)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(shù)地區(qū)典型氣藏聯(lián)井剖面(見(jiàn)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(yùn)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(yuǎn)的LS202井未發(fā)現(xiàn)烴類(lèi)氣.因此，對(duì)于側(cè)生側(cè)儲(chǔ)型氣藏，源、儲(chǔ)側(cè)向?qū)用媸怯蜌饩奂挠欣麍?chǎng)所，隨著天然氣運(yùn)移距離逐漸增大，氣藏富集程度逐漸降低.

在五棵樹(shù)西部陡坡帶地區(qū),控陷斷裂導(dǎo)致?tīng)I(yíng)城組一段火山巖體與營(yíng)城組二段地層側(cè)向?qū)拥膮^(qū)域分布較為廣泛，地層對(duì)接不能代表火山巖體與營(yíng)城組二段源巖有直接接觸關(guān)系.營(yíng)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(yíng)城組二段發(fā)育大套

圖8 英臺(tái)斷陷營(yíng)城組一段有利區(qū)分布

砂礫巖，源巖不甚發(fā)育，營(yíng)城組一段火山巖儲(chǔ)層表現(xiàn)為干層或水層.

對(duì)于側(cè)生側(cè)儲(chǔ)型火山巖氣藏，一般分布在由斷裂或古隆起引起的源、儲(chǔ)側(cè)向?qū)拥幕鹕綆r儲(chǔ)層中，隨著油氣運(yùn)移距離的增大，其天然氣富集程度逐漸降低.縱觀整個(gè)英臺(tái)斷陷營(yíng)城組一段地層分布特征，側(cè)生側(cè)儲(chǔ)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(lèi)似特征，在地質(zhì)和地化方面，兩套源巖的生烴能力較強(qiáng)，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)?，生成的烴類(lèi)氣側(cè)向運(yùn)移至火石嶺組火山巖體聚集成藏.

4 有利區(qū)預(yù)測(cè)

分析英臺(tái)斷陷火山巖氣藏特征及成藏主控因素，對(duì)于下生上儲(chǔ)型氣藏分布地區(qū)，LS1井區(qū)優(yōu)勢(shì)儲(chǔ)層相帶廣泛發(fā)育，沙河子組源巖生烴能力強(qiáng)，并在東部地區(qū)發(fā)育大量類(lèi)似南北走向斷層，延伸長(zhǎng)度為2～10 km，平均為6 km，其發(fā)育為沙河子組氣源的運(yùn)移提供有力通道[17-18]；對(duì)于側(cè)生側(cè)儲(chǔ)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(shù)地區(qū)具備優(yōu)質(zhì)的營(yíng)城組二段源巖和有效的火山巖儲(chǔ)層，以及源儲(chǔ)有效的側(cè)向?qū)臃绞剑瑢?duì)接面附近的火山巖體成為下一步勘探的有利方向[19](見(jiàn)圖8).

5 結(jié)論

(1)英臺(tái)斷陷深部主要發(fā)育營(yíng)城組二段和沙河子組兩套烴源巖.兩套烴源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，大部分達(dá)到中等以上級(jí)別，其中營(yíng)城組二段的略?xún)?yōu)于沙河子組的；有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為Ⅱ1型和Ⅱ2型，主體處于高成熟—過(guò)成熟階段，源巖品質(zhì)好，氣源充足.

(2)火山巖儲(chǔ)層物性受到巖性和巖相的制約，酸性巖儲(chǔ)層物性?xún)?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(chǔ)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(tái)斷陷營(yíng)城組一段火山巖主要發(fā)現(xiàn)兩類(lèi)氣藏：1)沙河子組供烴、營(yíng)城組一段聚集的下生上儲(chǔ)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(chǔ)層及溝通源儲(chǔ)的斷裂三者空間有效耦合的制約；2)營(yíng)城組二段供烴、營(yíng)城組一段聚集的側(cè)生側(cè)儲(chǔ)型氣藏(五棵樹(shù)地區(qū))，其形成的首要條件是營(yíng)城組一段火山巖與營(yíng)城組二段有效烴源巖能夠直接側(cè)向接觸，在對(duì)接面處形成高豐度的烴類(lèi)氣藏，并且隨著天然氣運(yùn)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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2015-06-08；編輯：任志平

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40972101)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目(27R1421002A)

董亦思 (1989-)，女，博士研究生，主要從事石油地質(zhì)及油氣成藏方面的研究.

TE122.2

A

2095-4107(2015)06-0030-08

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.06.004