趙澤輝，徐淑娟，姜曉華，林暢松，程宏崗，崔俊峰，賈麗（. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）海洋學(xué)院；. 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院）

松遼盆地深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)及致密砂礫巖氣勘探

趙澤輝1, 2，徐淑娟2，姜曉華2，林暢松1，程宏崗2，崔俊峰2，賈麗2
（1. 中國地質(zhì)大學(xué)（北京）海洋學(xué)院；2. 中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院）

摘要：基于全盆地野外露頭、鉆井、地震資料及地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)，研究了松遼盆地深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、斷陷基本地質(zhì)規(guī)律、沙河子組致密氣成藏地質(zhì)條件及下步勘探方向。通過系統(tǒng)對比分析，明確盆地深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為下斷上坳的雙層結(jié)構(gòu)，斷陷期以斷裂或地層超覆與隆（凸）起為界、由?。ㄍ梗┢鹣嗷ラg隔的斷陷獨(dú)立發(fā)育。與斷陷形成演化相關(guān)的斷裂可分為區(qū)域深大斷裂、基底控陷斷裂和洼內(nèi)次級斷裂3類，闡明了3類斷裂在斷陷群形成演化中的作用。結(jié)合區(qū)域構(gòu)造和盆地演化特征分析，明確致密砂礫巖氣、火山巖和基巖潛山等3大勘探領(lǐng)域，沙河子組致密砂礫巖氣是目前最具勘探前景的戰(zhàn)略新領(lǐng)域。在沙河子組基本石油地質(zhì)特征分析基礎(chǔ)上，提出砂礫巖是沙河子組碎屑巖儲集層優(yōu)勢巖類，母巖成分、沉積結(jié)構(gòu)、沉積相帶及成巖作用是砂礫巖有利儲集層主控因素。沙河子組氣藏屬典型自生自儲型，發(fā)育巖性和構(gòu)造兩種氣藏類型，陡緩兩帶有利沉積相帶控制儲集層展布、巖性圈閉形成及氣藏規(guī)模，斷陷內(nèi)部次級斷裂控制構(gòu)造圈閉的形成及天然氣的富集。通過綜合評價優(yōu)選出7個沙河子組致密砂礫巖氣勘探最為現(xiàn)實(shí)的斷陷。圖8參

18關(guān)鍵詞：松遼盆地；深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)；白堊系；沙河子組；致密砂礫巖氣；勘探前景

0　引言

松遼盆地是中國東部大型疊合含油氣盆地，總面積達(dá)26×104km2，發(fā)育下部上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)斷陷層系和上部上白堊統(tǒng)坳陷層系雙層地質(zhì)結(jié)構(gòu)[1]。深層自下到上發(fā)育上侏羅統(tǒng)火石嶺組，下白堊統(tǒng)沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組一段—二段[1]，其中沙河子組是主力烴源巖層，最新預(yù)測天然氣資源量約為4.2×1012m3。截至2014年，探明天然氣地質(zhì)儲量約4 000×108m3[2]，探明率不足10%，勘探程度低，勘探潛力大。自2002年徐深1井和2005年長深1井在營城組火山巖相繼獲高產(chǎn)氣流后，火山巖一直作為深層天然氣主要勘探領(lǐng)域，氣藏探明地質(zhì)儲量占深層天然氣總探明儲量約80%。

對于深層火山巖[3-6]和碎屑巖[7-12]氣藏形成條件和富集規(guī)律，前人做了大量研究。隨著油氣勘探和研究程度的不斷深入，面臨的地質(zhì)問題也愈加凸顯：①火山巖勘探領(lǐng)域的戰(zhàn)略接替不明；②深層不同層系的碎屑巖中見到油氣顯示或是獲得低產(chǎn)，但未實(shí)現(xiàn)規(guī)模性突破，勘探重點(diǎn)層系和方向不明；③深層發(fā)育斷陷多，勘探程度和研究程度不均衡，下步勘探接替斷陷不明確等等。為解決以上關(guān)鍵地質(zhì)問題，本文從全盆地出發(fā)，基于全區(qū)地震資料解釋、鉆井資料分析、野外露頭觀察、巖心和鏡下觀察、烴源巖和儲集層分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，從深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)、斷裂特征、斷陷發(fā)育和沉積演化特征、勘探領(lǐng)域等基本面入手，通過系統(tǒng)對比研究，明確深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征、斷陷基本地質(zhì)規(guī)律、沙河子組致密氣成藏地質(zhì)條件及下步勘探方向，為深層天然氣勘探部署提供依據(jù)。

1　深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)與斷陷發(fā)育規(guī)律

最新研究表明，松遼盆地深層是由30多個相互獨(dú)立的斷陷組成的斷陷群[2]（見圖1）。地質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為下斷（火石嶺組—營城組）上坳（登婁庫組—泉二段）的雙層結(jié)構(gòu)，斷陷期以斷裂或地層超覆與?。ㄍ梗┢馂榻?、由?。ㄍ梗┢鹣嗷ラg隔的斷陷獨(dú)立發(fā)育（見圖2）。斷陷內(nèi)深層地層發(fā)育齊全，火山巖分布廣泛（見圖1、圖2）。從地質(zhì)剖面來看（見圖2），深層斷裂發(fā)育，除了邊部的基底控陷斷裂外，斷陷內(nèi)部也發(fā)育洼內(nèi)次級斷裂，大部分為基底卷入，少數(shù)斷開登婁庫組。此外，中淺層斷裂也非常發(fā)育，以斷開泉頭組為特征，絕大多數(shù)未切斷登婁庫組。本文主要討論深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)和斷陷的發(fā)育規(guī)律，因此重點(diǎn)介紹與斷陷形成演化相關(guān)的各類斷裂特征。

1.1斷裂的分類和發(fā)育特征

按照斷裂活動的時間、切割深度及活動規(guī)模，分為區(qū)域深大斷裂、基底控陷斷裂和洼內(nèi)次級斷裂。

1.1.1區(qū)域深大斷裂

以切割深部地殼或地幔為特征，活動于古生代晚期，以北北東、北北西和近東西向展布為主（見圖1）。前人指出盆地邊緣斷裂活動要早于盆內(nèi)斷裂[1]，而盆內(nèi)區(qū)域深大斷裂活動時間大致在中生代早期，以北北東向斷裂活動最早，后期受到北西—北北西向斷裂的切割作用，平面上呈北西向雁列式錯斷。

1.1.2基底控陷斷裂

切割盆地基底，發(fā)育在斷陷邊緣（見圖1、圖2）。該類斷裂具有以下特征：①均為正斷層；②斷開層位大多數(shù)從T5（基底頂面）到T4（營城組頂面）；③走向以北東—北北東向（如長嶺斷陷的乾安斷裂）和北西—北北西向（如徐家圍子徐西斷裂）為主，也發(fā)育南北—北北東向斷裂，如王府?dāng)嘞莞鲾嗔选?/p>

1.1.3洼內(nèi)次級斷裂

與基底控陷斷裂在同一構(gòu)造應(yīng)力場下派生形成，發(fā)育在斷陷內(nèi)部，為正斷層（見圖1、圖2）；斷開層位大多數(shù)也從T5（基底頂面）到T4（營城組頂面）；走向與基底控陷斷裂基本平行，發(fā)育規(guī)模較小。

1.2斷陷分布特征

總體來看，整個斷陷群主要呈北北東向展布。以區(qū)域深大斷裂為界，從西向東可分成4個北北東向斷陷帶（見圖1）：西部斷陷帶，位于盆地西部，包括梅里斯斷陷、小林克斷陷以及西部斜坡帶上的小斷陷；中西部斷陷帶，自南向北包括長嶺斷陷、古龍斷陷和林甸斷陷等；中東部斷陷帶，自南向北依次是王府?dāng)嘞?、增盛斷陷、徐家圍子斷陷、鶯山—雙城斷陷、綏化斷陷等；東南斷陷帶，主要包括梨樹、德惠和榆樹斷陷等。

1.3斷陷的發(fā)育規(guī)律

深層斷陷的形成演化及展布規(guī)律與3類斷裂密切相關(guān)，具體表現(xiàn)如下。

①北北東向區(qū)域深大斷裂控制了同向基底控陷斷裂的形成、深層斷陷整體走向及成帶分布。早中生代時期，受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動的作用，盆地內(nèi)4條北北東向深大斷裂開始活動[1]，受其影響盆地發(fā)育多組同向基底控陷斷裂。如受依安—通榆深大斷裂和大慶—長嶺深大斷裂的作用，發(fā)育了北北東向的大安斷裂、乾安斷裂和林甸斷陷的魚東斷裂等（見圖1）。此外，受北北東向深大斷裂的控制，深層斷陷群整體走向以北北東向?yàn)橹鳌?組北北東向深大斷裂活動共同控制了深層斷陷群的成帶分布。在中央隆起帶兩側(cè)的大慶—長嶺深大斷裂和北安—任民鎮(zhèn)—王府深大斷裂的活動致使盆地分成東西兩帶。黑河—嫩江—開魯深大斷裂和依安—通榆深大斷裂共同作用控制了西部斷陷帶的形成，依安—通榆深大斷裂和大慶—長嶺深大斷裂共同作用控制了中西部斷陷帶的分布，北安—任民鎮(zhèn)—王府深大斷裂和鐵力—哈爾濱—農(nóng)安深大斷裂控制了中東部斷陷帶的形成，鐵力—哈爾濱—農(nóng)安深大斷裂和佳木斯—依蘭深大斷裂為東南斷陷群的形成奠定了基礎(chǔ)。

圖1　松遼盆地深層斷裂和斷陷分布圖（斷裂資料來自文獻(xiàn)[1, 13]）

圖2　松遼盆地地質(zhì)結(jié)構(gòu)東西向大剖面（剖面位置見圖1）

②北北西向區(qū)域深大斷裂控制了同向基底控陷斷裂的發(fā)育及局部斷陷走向。北北西向深大斷裂活動時間稍晚于北北東向深大斷裂，受其活動的影響，除控制了北北西向基底控陷斷裂的形成外，也控制了局部斷陷（洼槽）的走向。如盆地南部受阿爾山—通榆深大斷裂的影響，長嶺斷陷的西南次洼黑帝廟基底控陷斷裂以北北西向展布，與長嶺斷陷總體發(fā)育北北東向斷裂相異（見圖1）。

③兩組區(qū)域深大斷裂共同作用控制了早期斷陷群分布格局、后期調(diào)整改造。如上所述，兩組區(qū)域深大斷裂控制了同向基底控陷斷裂的發(fā)育，由此不但控制了斷陷群的整體走向，共同作用也控制了斷陷群總體格局（見圖1）：北北東向區(qū)域深大斷裂控制了北北東向斷陷的展布，如梨樹斷陷、德惠斷陷等；北北西向區(qū)域深大斷裂控制了北北西向斷陷展布，如徐家圍子斷陷、英臺斷陷等。另外，受北北西向深大斷裂活動的影響，早先形成的北北東向斷陷雛形被改造調(diào)整，導(dǎo)致走向發(fā)生扭曲轉(zhuǎn)向如鶯山斷陷等，或是斷陷以北北西向錯斷式排列如徐家圍子斷陷等。

④基底控陷斷裂控制了斷陷的結(jié)構(gòu)規(guī)模、沙河子組沉積及火山巖分布。首先，斷裂伸展量控制了斷陷規(guī)模：不同斷陷中的控陷斷裂發(fā)育程度不同，斷裂的伸展量有明顯差異，形成的斷陷規(guī)模和地層厚度不同。如徐家圍子斷陷沙河子組沉積期斷裂伸展量大，水平伸展量可達(dá)5.03 km，斷陷面積大，近3 700 km2；而雙城斷陷控陷斷裂的水平伸展量小，不到2 km，斷陷面積小，約1 200 km2。此外，由于沙河子組沉積期是深層斷陷形成最為強(qiáng)烈的時期，斷裂活動對沙河子組沉積的控制作用更為明顯。通?？拷卓叵輸嗔烟幊练e厚度大，向緩坡帶逐漸變薄，在隆起帶幾乎未接受沉積，總體呈楔形特征（見圖2、圖3）。

深層火山巖基本沿?cái)嗔殉柿严妒絿姲l(fā)[4]。區(qū)域深大斷裂由于切割到地幔或是下地殼，溝通了來自幔－殼源的巖漿，作為通道致使巖漿上涌運(yùn)聚到地殼淺層。控陷斷裂則溝通淺部巖漿房致使巖漿沿裂隙噴發(fā)，如徐家圍子斷陷，火山機(jī)構(gòu)呈串珠狀沿北北西和北北東向斷裂展布（見圖1）。

⑤洼內(nèi)次級斷裂控制了斷階構(gòu)造帶形成。斷陷內(nèi)洼內(nèi)次級斷裂的活動造成斷塊差異沉降，形成構(gòu)造斷階帶。這種斷階帶既可發(fā)育在斷陷的陡坡帶，也可以發(fā)育在緩坡帶，既可有基底卷入也可無基底卷入。通常單個斷階帶或多個斷階帶組合可形成陡帶斷階、緩帶斷階等[14]，都是油氣勘探重要的構(gòu)造樣式，如徐家圍子斷陷徐中斷裂附近的斷階構(gòu)造帶（見圖2）。

2　斷陷構(gòu)造沉積演化與主要勘探領(lǐng)域

2.1構(gòu)造演化階段及特點(diǎn)

對于東部地區(qū)斷陷的演化，前人大致劃分為3～4個演化階段[1]：初始張裂階段、強(qiáng)烈伸展階段、衰弱余動階段或晚期消亡階段。本次結(jié)合區(qū)域構(gòu)造特征和松遼盆地整體演化特征將深層斷陷形成演化主要分為斷陷初始期、斷陷強(qiáng)盛期、斷陷萎縮期及斷拗轉(zhuǎn)換期4個階段。

2.1.1斷陷初始期

斷陷初始期即火石嶺組沉積時期。區(qū)域上松遼盆地呈現(xiàn)北東東向大規(guī)模的伸展作用和強(qiáng)烈的火山活動，形成了一套火山巖與碎屑巖并存的臺地式沉積[2]。整體沉積不受基底控陷斷裂控制，單個斷陷內(nèi)地層厚度變化小，但整體表現(xiàn)為東南隆起地層沉積厚度大、向西北變薄的特征，如東南隆起帶的德惠斷陷、王府?dāng)嘞莼鹗瘞X組地層厚度明顯大于中東部的孤店斷陷和中西部帶的大安斷陷（見圖3）。

圖3　松遼盆地地震剖面圖（剖面位置見圖1）

2.1.2斷陷強(qiáng)盛期

沙河子組沉積期，基底控陷斷裂活動強(qiáng)烈，是斷陷湖盆發(fā)育的鼎盛時期。沙河子組以湖相碎屑沉積為主，陡緩兩帶以粗碎屑巖沉積為特征，湖盆中心以厚層暗色泥巖為主，局部發(fā)育多套煤層，偶夾有少量火山巖或凝灰?guī)r（見圖2）。

2.1.3斷陷萎縮期

營城組沉積期，斷裂繼續(xù)活動，斷陷繼續(xù)裂陷并接受沉積，但與沙河子組沉積期相比，基底控陷斷裂活動變?nèi)?，表現(xiàn)為營城組沉積明顯不再受基底控陷斷裂控制，斷陷進(jìn)入相對萎縮期（見圖2、圖3）。但全區(qū)大范圍火山巖活動明顯，基本每個斷陷都有廣泛的酸性火山巖發(fā)育，最厚超過1 000 m，如徐家圍子、長嶺斷陷等[2]。

2.1.4斷拗轉(zhuǎn)換期

營城組沉積末期—登婁庫組沉積早期，由于營城組沉積期大規(guī)模的火山噴發(fā)，能量散失產(chǎn)生熱沉降，由此松遼地區(qū)進(jìn)入了斷—拗轉(zhuǎn)換過渡時期。雖然登婁庫組局部仍受到控陷斷裂的影響，但沉積范圍和地層展布已明顯表現(xiàn)為坳陷盆地的樣式：地層超覆在基底控陷斷裂之上（見圖2、圖3）。在盆地中的低洼部位沉積厚，最厚超過4 000 m，在高部位無沉積。

2.2主要勘探領(lǐng)域

深層天然氣勘探領(lǐng)域與斷陷的演化密不可分，目前天然氣勘探已經(jīng)證實(shí)致密砂礫巖氣、火山巖和基巖潛山為主要勘探領(lǐng)域[15]。

2.2.1致密砂礫巖氣

勘探揭示目前深層自上到下不同層段的碎屑巖都見到了油氣顯示，通過各層段成藏條件對比分析認(rèn)為沙河子組致密砂礫巖氣具備廣闊勘探前景。理由如下：①沙河子組分布范圍大，在深層每個斷陷均有分布；②沙河子組沉積期是深層斷陷發(fā)育鼎盛時期，烴源巖分布最廣；③烴源巖和砂礫巖縱向上多層疊置，具備形成自生自儲致密砂礫巖氣的有利條件。徐家圍子宋深9H和徐探1井在致密砂礫巖中接連獲得突破，揭示出沙河子組是下步最具勘探潛力的重要層系。

2.2.2火山巖

自2002年徐深1井和2005年長深1井在營城組火山巖獲得高產(chǎn)天然氣后，火山巖一直作為深層天然氣勘探的主要領(lǐng)域[1]。斷陷形成演化中的伸展拉張作用致使松遼盆地在火石嶺組沉積期和營城組沉積期發(fā)生兩期大規(guī)模的火山作用。兩期火山巖在斷陷內(nèi)和沙河子組烴源巖具備良好的配置關(guān)系，形成下生上儲和側(cè)生側(cè)儲（上生下儲）類型的氣藏[2,16]，已發(fā)現(xiàn)巖性、巖性-構(gòu)造和構(gòu)造-巖性3種火山巖氣藏類型。

2.2.3基巖潛山

松遼盆地深層斷陷群在古生代褶皺基底上發(fā)育而成。隨著區(qū)域深大斷裂、基底控陷斷裂和洼內(nèi)次級斷裂的共同作用，形成了典型的斷陷間隆起和斷陷內(nèi)洼中隆正向構(gòu)造帶，與洼內(nèi)沙河子組烴源巖具備有利的配置條件，是洼內(nèi)側(cè)向運(yùn)聚的有利區(qū)帶，斷陷期形成隆起帶（洼中隆）是基巖潛山勘探的有利方向。基巖勘探在徐家圍子西部隆起帶及松南地區(qū)獲得一些成效，但還未實(shí)現(xiàn)規(guī)模性突破。

3個領(lǐng)域?qū)Ρ葋砜?，沙河子組致密砂礫巖氣是松遼盆地深層下步勘探最為現(xiàn)實(shí)的領(lǐng)域，也是繼火山巖后勘探戰(zhàn)略接替的新領(lǐng)域。

3　沙河子組基本石油地質(zhì)特征與勘探方向

3.1基本石油地質(zhì)特征

3.1.1烴源巖

沙河子組沉積期控陷斷裂活動強(qiáng)烈，伸展量大，形成的湖盆大而深，因此發(fā)育大套半深湖—深湖相黑色、灰黑色泥巖，同時也發(fā)育煤層，均可作為優(yōu)質(zhì)的烴源巖。目前勘探證實(shí)沙河子組烴源巖在全區(qū)均有分布（見圖4），烴源巖面積一般占斷陷面積的60%～70%，個別斷陷可占85%以上，總面積超過4.0×104km2。沙河子組暗色泥巖厚度大，一般為300～600 m，最厚超過1 000 m。煤層在徐家圍子、雙城和德惠等多個斷陷均有鉆遇，主要發(fā)育于扇三角洲平原沼澤相和湖泊淤淺沼澤相中，單層厚度一般為1～5 m，鉆遇煤層累計(jì)厚度可達(dá)103 m，如徐家圍子斷陷宋深3井區(qū)。

沙河子組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高。依據(jù)徐家圍子、長嶺、英臺、鶯山、王府、德惠、梨樹和孤店8個主要斷陷數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，烴源巖有機(jī)碳含量大于0.5%的樣品達(dá)到樣品總數(shù)的41%以上（見圖4）。以徐家圍子斷陷為例，623個樣品有機(jī)碳含量為0.06%～14.63%，其中有機(jī)碳含量大于0.5%的樣品占總數(shù)的81.2%，生烴潛力平均值為0.52～4.08 mg/g，達(dá)到中等—好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ—Ⅲ型。

3.1.2沉積特征及有利相帶

松遼盆地深層斷陷具有典型箕狀斷陷所發(fā)育的3大類型沉積體系[17]（見圖5）：陡坡帶沉積體系、緩坡帶沉積體系和洼槽帶沉積體系。陡坡帶沉積體系以發(fā)育沖積扇沉積和扇三角洲沉積為特征，緩坡帶沉積體系以發(fā)育辮狀河沉積和辮狀河三角洲沉積為特征，而洼槽帶沉積體系以半深湖—深湖沉積為主，局部水下扇發(fā)育。

已有的研究及鉆井揭示沙河子組砂礫巖具備源儲縱向疊置的特征，尤其在斷陷陡緩兩帶最為發(fā)育，以沙二段、沙三段最為典型。這種縱向疊置、砂泥互層組合是勘探有利層段，如徐家圍子斷陷沙河子組致密砂礫巖氣獲得低產(chǎn)的宋深1井及剛獲得新突破的徐探1井：宋深1井沙河子組總厚度為329 m，出氣段揭示沙三段、沙四段兩套暗色泥巖和砂（礫）巖互層組合；徐探1井鉆遇沙河子組地層總厚度為875 m，出氣段揭示沙二段、沙三段、沙四段，共有兩套暗色泥巖和砂（礫）巖互層組合。

對徐家圍子斷陷21口鉆遇沙河子組探井按沉積相進(jìn)行儲集層物性研究，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，緩坡帶辮狀河三角洲前緣和陡坡帶的扇三角洲前緣相帶砂體物性最好，砂礫巖平均孔隙度超過5.0%，砂巖平均孔隙度超過4.0%；其次是三角洲平原相帶，辮狀河三角洲平原相帶砂體孔隙度大于3.5%，扇三角洲平原相帶物性稍差；濱淺湖相帶砂體物性相比更差，平均孔隙度基本在3.0%左右。

3.2砂礫巖有利儲集層主控因素

圖4　松遼盆地沙河子組烴源巖分布特征（直方圖為有機(jī)碳含量分布頻率圖）

深層碎屑巖儲集層主要以砂巖和砂礫巖為主[18]，通過對全區(qū)1 000多個樣品點(diǎn)物性統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)砂礫巖是深層碎屑巖儲集層優(yōu)勢巖類。據(jù)圖6，深度大于3 800 m的砂巖孔隙度基本都低于1%，滲透率絕大部分都小于0.1×10-3μm2。但砂礫巖在3 800 m以深仍發(fā)育有效儲集層，尤其徐探1井深度近4 000 m的砂礫巖平均孔隙度仍達(dá)8.7%，長深10井深度4 900 m左右的砂礫巖孔隙度達(dá)5.0%。由此可見，松遼盆地深層砂礫巖作為儲集層較砂巖有明顯的優(yōu)勢，究其原因，認(rèn)為有二：①砂礫巖由于顆粒支撐結(jié)構(gòu)（尤其火山巖顆粒）發(fā)育欠壓實(shí)空間，原始孔隙得以保存；②砂礫巖發(fā)育有別于砂巖的有效裂縫和貼礫縫，一方面連通內(nèi)外能有效溝通孔隙，另一方面也可作為有效的儲集空間，改善了砂礫巖儲集層物性。

圖5　沙河子組沉積演化及發(fā)育模式圖

圖6　砂巖和砂礫巖儲集層物性對比圖

依據(jù)40多口鉆遇沙河子組探井取心資料的觀察和分析，沙河子組砂礫巖礫石成分復(fù)雜，包括巖漿巖、變質(zhì)巖和沉積巖，但以巖漿巖和變質(zhì)巖礫石為主，含量可高達(dá)87%。砂礫巖多為短物源形成，成分、結(jié)構(gòu)成熟度低，分選中或差，磨圓度為次圓，物源主要來自斷陷間隆起區(qū)。

由于埋深壓實(shí)作用的影響，沙河子組砂礫巖儲集層整體致密：孔隙度為0.4%～10.7%，其中孔隙度為3%～6%的樣品可占70%；滲透率為（0.01～11.20）× 10-3μm2，滲透率小于0.1×10-3μm2的樣品占72%，總體表現(xiàn)為低孔低滲的特征。砂礫巖儲集層孔隙類型主要為原生粒間孔（見圖7a）及溶蝕孔（見圖7b、7c），裂縫主要為貼礫縫（見圖7d）和構(gòu)造縫（見圖7e）。

通過對沙河子組砂礫巖儲集層的系統(tǒng)研究認(rèn)為砂礫巖有利儲集層受控于母巖成分、結(jié)構(gòu)、沉積相帶及成巖作用等因素，具體表現(xiàn)為：①富含長石的酸性火山巖礫石孔隙發(fā)育，如宋深2井酸性火山巖礫石溶蝕孔隙發(fā)育（見圖7c）。②顆粒支撐結(jié)構(gòu)的砂礫巖物性好于雜基支撐結(jié)構(gòu)（見圖7f、7g），主要因?yàn)轭w粒支撐結(jié)構(gòu)可以保持良好的原生礫間孔隙，從而發(fā)育欠壓實(shí)空間，提高砂礫巖儲集層物性。③緩坡帶辮狀河三角洲前緣和陡坡帶扇三角洲前緣是有利相帶。三角洲前緣鄰近生烴洼槽，是源、儲疊置發(fā)育最廣泛的區(qū)帶；另外與斷陷邊部相比，砂礫巖的磨圓、分選也較好，儲集層更為均質(zhì)。④濁沸石化能促進(jìn)長石溶蝕改善儲集層物性，如條紋長石等在濁沸石化后更容易被溶蝕形成溶蝕孔隙（見圖7h）。

3.3氣藏類型與分布規(guī)律

3.3.1氣藏類型及特征

沙河子組氣藏屬于典型自生自儲類型。通過對徐家圍子斷陷40多口沙河子組油氣顯示井對比分析發(fā)現(xiàn)，目前揭示的沙河子組氣藏類型以巖性氣藏為主（見圖8）。該類氣藏多發(fā)育于陡坡帶扇三角洲前緣和緩坡帶辮狀河三角洲前緣，如徐家圍子斷陷西部陡坡帶的宋深1和東部緩坡帶的徐探1氣藏。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明氣層單層厚度主要分布在5～20 m，平均10.3 m；累計(jì)厚度主要為20～50 m，平均33.5 m。雖然單個氣藏規(guī)模較小，一般小于10 km2，但縱向上多個氣藏疊置，橫向上多藏連片，具備形成大規(guī)模巖性氣田的條件。盆地發(fā)育的另一種氣藏類型為構(gòu)造氣藏，該類氣藏以斷鼻圈閉為主，發(fā)育統(tǒng)一的氣水界面，主要發(fā)育在有洼內(nèi)次級斷層控制的斷階構(gòu)造帶內(nèi)，是下步勘探值得重視的氣藏類型。

3.3.2氣藏富集規(guī)律

基于以上沙河子組沉積相、砂礫巖儲集層特征及主控因素等系列研究，認(rèn)為沙河子組砂礫巖氣藏受“源”、“相”控制：沙河子組自身為深層主力烴源巖層，暗色泥巖發(fā)育，生烴指標(biāo)好；陡緩兩帶發(fā)育的有利相帶控制了儲集層的發(fā)育區(qū)帶和巖性圈閉的形成，斷陷內(nèi)部次級斷裂控制了斷階構(gòu)造帶及構(gòu)造圈閉的形成。

巖性氣藏的富集主要受斷陷內(nèi)陡、緩兩帶三角洲沉積體系中砂礫巖儲集物性的控制，天然氣可在物性好的“甜點(diǎn)區(qū)”聚集成藏。不同相帶的砂礫巖儲集物性差異大：如前所述前緣相帶砂礫巖物性最好，平原相物性次之，前三角洲相物性差。多套砂體縱向疊置，橫向可大面積連片（見圖8），控制了氣藏的發(fā)育規(guī)模。

構(gòu)造氣藏多發(fā)育在斷陷內(nèi)部單個或多個斷階構(gòu)造帶上。洼內(nèi)次級斷裂控制斷陷內(nèi)斷階構(gòu)造帶及構(gòu)造圈閉的形成，斷階帶發(fā)育的階梯狀次級斷裂對油氣運(yùn)移起到了輸導(dǎo)作用，二者共同作用控制了氣藏的富集。

3.4有利斷陷與勘探方向

據(jù)上述分析，深層沙河子組具備形成致密砂礫巖氣藏的有利條件。最新勘探成果揭示位于徐家圍子斷陷東部緩坡帶的徐探1和位于西部陡坡帶的宋深9H井在沙河子組致密砂礫巖氣勘探中皆獲得突破，對深層其他30多個斷陷沙河子組致密砂礫巖氣勘探具有借鑒意義。本次選擇勘探程度較高的徐家圍子斷陷為刻度區(qū)，建立沙河子組致密砂礫巖氣勘探的評價標(biāo)準(zhǔn)，并對各斷陷進(jìn)行優(yōu)選排隊(duì)，明確下步勘探方向。

3.4.1斷陷綜合評價標(biāo)準(zhǔn)及評價結(jié)果

通常，典型的箕狀斷陷一般都由靠近控陷斷裂的陡坡帶、洼槽帶和緩坡帶組成，砂礫巖普遍發(fā)育在陡緩兩帶的三角洲相帶。砂礫巖有利相帶分布與斷陷的寬度具有一定量化關(guān)系，為了明確這種量化關(guān)系，優(yōu)選已經(jīng)獲得突破的徐家圍子斷陷安達(dá)地區(qū)為試驗(yàn)區(qū)。該區(qū)東西寬約20 km，面積約632 km2，勘探程度相對較高，鉆遇沙河子組探井28口，其中鉆穿8口，見氣層井20口。選取過達(dá)深401井到宋深3井東西向連井剖面作為標(biāo)尺，該剖面沉積相帶發(fā)育完整。通過對陡、緩兩帶各沉積相帶的展布范圍進(jìn)行量化統(tǒng)計(jì)：在陡坡帶，扇三角洲前緣有利相帶的總寬度為1.0～2.0 km，占斷陷寬度的總比例為5%～10%；在緩坡帶，辮狀河三角洲前緣有利相帶的總寬度為3.0～5.0 km，占斷陷寬度的總比例為15%～25%，陡緩兩帶砂礫巖有利面積比例最高可達(dá)35%。

綜合優(yōu)選斷陷沙河子組面積、厚度、生氣強(qiáng)度、埋深及有利相帶面積5項(xiàng)指標(biāo)為評價參數(shù)（對應(yīng)參數(shù)依次為P1、P2、P3、P4、P5）[1]，根據(jù)各斷陷具體情況，按照0～1對每個斷陷進(jìn)行賦值，將5項(xiàng)參數(shù)數(shù)值相乘對全盆地26個主要斷陷進(jìn)行排隊(duì)。通過以上分析計(jì)算，將斷陷劃分為3大類。

圖7　砂礫巖鏡下和巖心照片

Ⅰ類斷陷7個：徐家圍子、長嶺和梨樹斷陷（其中徐家圍子斷陷和梨樹斷陷沙河子組勘探已獲突破）。該類斷陷沙河子組面積大，埋深適中，生氣強(qiáng)度高，有利相帶面積大，成藏條件好。德惠、王府、鶯山和英臺斷陷已有少數(shù)井揭示深層沙河子組含氣條件較好，沙河子組面積相對較大，生氣強(qiáng)度和有利相帶面積較大，勘探前景好。

圖8　松遼盆地徐家圍子斷陷沙河子組氣藏成藏模式圖

Ⅱ類斷陷6個：大安、古龍、林甸、孤店、雙遼和雙城斷陷，該類斷陷深層探井少，沙河子組面積、埋深、生氣強(qiáng)度及有利相帶面積均相對較小，具備一定的勘探前景。

Ⅲ類斷陷13個：包括榆樹東、綏化等斷陷。該類斷陷勘探程度低，斷陷結(jié)構(gòu)尚待進(jìn)一步落實(shí)，部分?jǐn)嘞萆澈幼咏M面積在500 km2以下，埋深較淺，生氣強(qiáng)度及有利相帶面積小，勘探前景小。

3.4.2勘探方向

綜上所述，斷陷湖盆陡緩兩帶是致密氣富集的有利區(qū)帶，基于以上評價結(jié)果，優(yōu)選了Ⅰ類7個重點(diǎn)斷陷（徐家圍子、長嶺、梨樹、德惠、王府、鶯山、英臺）作為致密氣勘探最為現(xiàn)實(shí)斷陷。初步評價的沙河子組砂礫巖有利面積總為5 559.5 km2：陡坡帶的分布面積約為2 397.2 km2，緩坡帶的分布面積約為3 162.3 km2，沙河子組圈閉資源量約為1.2×1012m3。

4　結(jié)論

松遼盆地深層是由30多個斷陷組成的斷陷群，總體走向呈北北東向，局部斷陷北北西向展布。地質(zhì)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為下斷上坳的雙層結(jié)構(gòu)，斷陷期以斷裂或地層超覆與?。ㄍ梗┢馂榻纭⒂陕。ㄍ梗┢鹣嗷ラg隔的斷陷獨(dú)立發(fā)育。與斷陷形成演化相關(guān)的斷裂可分為區(qū)域深大斷裂、基底控陷斷裂和洼內(nèi)次級斷裂3類：其中北北東向區(qū)域深大斷裂控制了同向基底控陷斷裂的形成、深層斷陷整體走向及成帶分布；北北西向區(qū)域深大斷裂控制了同向基底控陷斷裂的發(fā)育及局部斷陷走向；兩組區(qū)域深大斷裂共同作用控制了早期斷陷群分布格局、后期調(diào)整改造；基底控陷斷裂控制了斷陷的結(jié)構(gòu)規(guī)模、沙河子組沉積及火山巖分布；洼內(nèi)次級斷裂控制了斷階構(gòu)造帶形成。

斷陷經(jīng)歷斷陷初始期、斷陷強(qiáng)盛期、斷陷萎縮期及斷拗轉(zhuǎn)換期4個主要構(gòu)造演化階段，揭示了致密砂礫巖氣、火山巖和基巖潛山等3大勘探領(lǐng)域，沙河子組致密砂礫巖氣是下步勘探最具前景戰(zhàn)略新領(lǐng)域。沙河子組砂礫巖是碎屑巖儲集層的優(yōu)勢巖類，陡坡扇三角洲前緣和緩坡辮狀河三角洲前緣為有利相帶；儲集層總體表現(xiàn)為低孔低滲特征，母巖成分、結(jié)構(gòu)、沉積相帶及成巖作用是砂礫巖有利儲集層主控因素。沙河子組氣藏屬于典型自生自儲類型，發(fā)育巖性和構(gòu)造兩種類型氣藏：陡緩兩帶發(fā)育的有利相帶控制了儲集層的發(fā)育區(qū)帶和巖性圈閉的形成，斷陷內(nèi)部次級斷裂控制了斷階構(gòu)造帶及構(gòu)造圈閉的形成。

綜合優(yōu)選斷陷沙河子組面積、厚度、生氣強(qiáng)度、埋深以及有利相帶面積為評價參數(shù)，對全盆地26個主要斷陷進(jìn)行斷陷排隊(duì)，將斷陷劃分為3大類，優(yōu)選徐家圍子等7個斷陷為沙河子組致密砂礫巖氣勘探最現(xiàn)實(shí)的斷陷，預(yù)測有利面積約5 559.5 km2，預(yù)測資源量約為1.2×1012m3。

致謝：感謝中國石油勘探開發(fā)研究院周海民教授和廊坊分院魏國齊教授對本文提出的建設(shè)性建議和寶貴意見！對大慶油田、吉林油田領(lǐng)導(dǎo)和專家的幫助和支持，在此深表謝意！

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聯(lián)系作者：林暢松（1958-），男，廣東遂溪人，博士，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授，主要從事沉積盆地分析研究。地址：北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）海洋學(xué)院，郵政編碼：100083。E-mail: lincs@ cugb.edu.cn

（編輯張朝軍王大銳）

Deep strata geologic structure and tight conglomerate gas exploration in Songliao Basin, East China

ZHAO Zehui1,2, XU Shujuan2, JIANG Xiaohua2, LIN Changsong1, CHENG Honggang2, CUI Junfeng2, JIA Li2
(1. School of Ocean Sciences, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development - Langfang, Langfang 065007, China)

Abstract:The geologic structure of deep formations, basic geologic pattern of fault depressions, geologic conditions of Shahezi Formation tight gas reservoir, and the exploration direction in the next step in the Songliao Basin are examined based on a comprehensive and comparative analysis of the outcrop, drilling, seismic and geochemical data. Systematic comparison analysis shows that the geologic structure of deep formations in the basin is characterized by a double-layer structure with fault depression in the lower layer and depression in the upper layer. In the deep fault depression (DFD) stage, fault depressions bounded by faults or onlaps and uplifts, developed independently. The faults related to the formation and evolution of the fault depressions can be divided into regional major faults, basement depression controlling faults and secondary faults in subsags, and their actions in the evolution of the fault depression groups are presented in the paper. Based on analysis of regional tectonics and basin evolution features, three exploration fields, tight conglomerate gas, volcanic rocks and basement buried hills are pointed out, and it is concluded the tight conglomerate gas in the Shahezi Formation is currently a new strategic field with the most promising exploration prospect. Based on comprehensive analysis of basic oil geologic features of Shahezi Formation, it is proposed that conglomerate is the main category of clastic reservoir in Shahezi Fromation, and parent rock composition, sedimentary structure and facies, and diagenesis are the main factors affecting the distribution of conglomerate reservoirs. Furthermore, the gas reservoirs in Shahezi Formation, all source and reservoir in one, include two types, lithologic and structural types. Favorable sedimentary facies belts in the gentle slope and steep slope control the distribution of the reservoirs, formation of lithologic traps and gas reservoir scale; while secondary faults in side fault depressions control the formation of structural traps and enrichment of natural gas. Finally, seven fault depressions in Shahezi Formation with the most promising prospect of tight gas have been sorted out through comprehensive evaluation.

Key words:Songliao Basin; deep geologic structure; Cretaceous; Shahezi Formation; tight conglomerate gas; exploration prospect

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40772075）；國家重大科技專項(xiàng)（2011ZX05007）

中圖分類號：TE121.1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-0747(2016)01-0012-12

DOI:10.11698/PED.2016.01.02

第一作者簡介：趙澤輝（1975-），男，河北滄州人，博士，中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院高級工程師，主要從事構(gòu)造地質(zhì)和天然氣勘探方面研究。地址：河北省廊坊市萬莊44號信箱，中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院，郵政編碼: 065007。E-mail: zehuizhao@sina.com

收稿日期：2015-03-05修回日期：2015-11-19