孫立東 孫國慶 楊步增 趙福海 李 晶 李廣偉 徐 妍

1.中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院 2.中國石油大慶油田有限責任公司勘探事業(yè)部

0 引言

松遼盆地深層發(fā)育多個斷陷群，天然氣勘探已經(jīng)取得了良好的效果[1-4]。該盆地深層斷陷間發(fā)育中央古隆起，是否具備形成大規(guī)模氣藏的地質(zhì)條件關(guān)系到大慶油田油氣資源能否有序接替，也是近期油氣勘探工作的重點?？碧綄嵺`表明，中央古隆起帶油氣成藏條件復(fù)雜[5-6]，儲層特征、成藏規(guī)律等方面認識的不足制約了該區(qū)油氣勘探的進程。近年來，通過加大地震資料攻關(guān)處理、中央古隆起帶氣藏地質(zhì)資料再認識及區(qū)域地質(zhì)研究，總結(jié)了該區(qū)古潛山氣藏的成藏條件，優(yōu)選有利勘探目標鉆探，取得了LT2井和LP1井的重大發(fā)現(xiàn)，展現(xiàn)出中央古隆起帶良好的油氣資源前景。為此，筆者利用三維地震、實驗測試等資料，結(jié)合新鉆探井開展新一輪成藏條件評價研究，總結(jié)中央古隆起帶勘探實踐所取得的認識，提出天然氣成藏模式，以期為新區(qū)勘探提供技術(shù)支持，同時也為松遼盆地古潛山的持續(xù)探索提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

松遼盆地位于我國東北部的一個大型中新生代陸相盆地，晚二疊世—早侏羅世松遼盆地經(jīng)歷了漫長的碰撞造山后的剝蝕夷平、填平補齊過程，遭受強烈剝蝕；早侏羅世地貌基本準平原化；早白堊世時期受太平洋板塊自東向西的俯沖作用，盆地中部形成了近南北向具潛山性質(zhì)的隆起帶[7-9]，即中央古隆起帶（圖1）。

中央古隆起帶位于徐家圍子斷陷和古龍斷陷之間，東、西部均以控陷斷裂為界，近南北向展布，南北高中部低，南部寬緩、北部狹窄，東西寬介于9～34 km、南北長為110 km；東、西兩側(cè)斷陷內(nèi)部沙河子組主要以湖泊相沉積為主，發(fā)育多套暗色泥巖，為區(qū)內(nèi)重要的烴源巖層系[2]，中央古隆起帶主體部分為石炭系、二疊系，并受侏羅紀—白堊紀多期火山侵入作用，巖性復(fù)雜，形成了多種巖性的儲層，之上覆蓋的下白堊統(tǒng)登婁庫組主要以三角洲相帶沉積為主，泥巖普遍發(fā)育，為區(qū)域性蓋層（圖2）。

2 天然氣成藏條件

2.1 緊鄰徐家圍子生烴洼槽，氣源充足

中央古隆起帶是長期繼承性發(fā)育的古隆起，隆起帶兩側(cè)生烴凹陷烴源巖生氣強度大，可為中央古隆起帶提供氣源。其中，東部徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)沙河子組烴源巖生烴強度大，距離近，供烴窗口大，是主要的烴源巖。徐家圍子斷陷沙河子組發(fā)育暗色泥巖和煤層兩類烴源巖，干酪根類型以腐殖型為主[10-13]。暗色泥巖全區(qū)發(fā)育，厚度普遍超過200 m，最大厚度為1 100 m；總有機碳含量（TOC）平均值為1.57%；氯仿瀝青“A”含量平均值為0.049 0%；鏡質(zhì)體反射率平均值為2.89%。煤層局部發(fā)育，一般厚度介于10～30 m，最大厚度為150 m；煤層TOC平均值為43.66%，氯仿瀝青“A”含量平均值為0.230 7%。烴源巖有機質(zhì)豐度較高，已達高—過成熟階段，為好烴源巖。臨近中央古隆起帶主要發(fā)育兩個生烴中心，其中，北部的安達凹陷沙河子組生氣強度大于20×108m3/km2的分布面積為610 km2；南部的徐西凹陷沙河子組生氣強度大于20×108m3/km2的分布面積為950 km2，為中央古隆起帶氣藏的形成提供了充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。已鉆探井氣源對比結(jié)果表明，沙河子組烴源巖可為二疊系基巖儲層、登婁庫組砂巖儲層、自身的致密砂礫巖儲層提供充足氣源[14-16]，生成的油氣側(cè)向運移，可在中央古隆起聚集成藏。

利用連片三維地震資料解釋沙河子組頂?shù)捉缗c隆起帶的超覆范圍及接觸關(guān)系，結(jié)果表明，徐家圍子斷陷沙河子組西邊界全區(qū)超覆在隆起帶東翼斜坡上，烴源巖與基巖儲層近距離或者直接接觸。中央古隆起帶東側(cè)沙河子組烴源巖供烴窗介于750～3 200 m，其中最大供烴窗在升平凸起，最小供烴窗在肇州凸起，可為基巖風(fēng)化殼、基巖內(nèi)幕和登婁庫組砂巖供給充足氣源。

2.2 發(fā)育多個具有良好油氣圈閉的大型構(gòu)造

晚二疊世以來，受南東—北西方向強烈擠壓和早白堊世東西向持續(xù)拉張聯(lián)合作用影響，松遼盆地斷陷之間形成了南北走向條帶狀隆起帶[12-14]，由南至北依次發(fā)育6個大型背斜構(gòu)造（圖3），按照內(nèi)幕地質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分為疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造和相對穩(wěn)定塊體兩種類型。不同地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征差異較大，且相間分布。永樂凸起、肇州凸起為相對穩(wěn)定的塊體，以花崗巖整體塊體為主，發(fā)育高角度斷層；昌德凸起發(fā)育南東—北西向疊瓦狀逆沖推覆構(gòu)造，平面上呈雁列式分布；衛(wèi)星凸起為穩(wěn)定塊體，南北向?qū)_，內(nèi)部無推覆體構(gòu)造變化，發(fā)育花狀、Y字形斷裂；汪家屯凸起發(fā)育單沖型前展式疊瓦狀推覆構(gòu)造，滑脫面傾角比較平緩；升平凸起以穩(wěn)定塊體為主，發(fā)育高角度花狀逆沖斷裂。疊瓦狀推覆構(gòu)造的推覆體在不同時間切片上傾角不同，在平面上位置存在遷移，滑脫面的傾角比較平緩?；鶐r內(nèi)幕主要以疊瓦狀推覆構(gòu)造為主，普遍發(fā)育高角度、花狀和Y字形斷裂，疊瓦狀推覆構(gòu)造存在的層狀或似層狀及高角度、花狀和Y字形斷裂伴生的大量裂縫，為基巖內(nèi)幕油氣提供儲集空間。

圖1 松遼盆地中央古隆起帶區(qū)域構(gòu)造圖

2.3 大面積發(fā)育厚層風(fēng)化殼形成規(guī)模儲層

中央古隆起帶儲層物性較差，儲層致密，巖心孔隙度介于0.10%～4.80%，平均值為0.87%，滲透率介于0.004～14.390 mD，總體上屬于低孔隙度、特低滲透率儲層。根據(jù)儲層孔隙結(jié)構(gòu)和發(fā)育位置將中央古隆起帶基巖儲層劃分為風(fēng)化殼孔隙—裂縫型、風(fēng)化殼裂縫型、內(nèi)幕裂縫—孔洞型、內(nèi)幕裂縫型4種類型儲層（表1），其中大面積分布的風(fēng)化殼孔隙—裂縫型儲層是基巖的主要儲層，平面分布穩(wěn)定。

圖2 松遼盆地中央古隆起帶地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖

圖3 松遼盆地中央古隆起帶地震解釋剖面圖

基巖風(fēng)化殼是指出露地表的基巖經(jīng)過淡水淋濾風(fēng)化形成的產(chǎn)物[15]，發(fā)育風(fēng)化堆積層、充填氧化層和原生裂縫層3層結(jié)構(gòu)。中央古隆起帶儲層厚度介于60～325 m，巖心特征表現(xiàn)為頂部巖石整體疏松、碎裂，隨著深度增加，巖心較完整，基本無破碎，裂縫充填泥質(zhì)與紅褐色含鐵物質(zhì)；電阻率測井曲線呈鋸齒臺階狀逐漸升高；地震剖面特征表現(xiàn)為連續(xù)、空白弱反射的特征。通過20口井巖心觀察、570塊薄片鑒定、錄井、測井等資料分析，中央古隆起帶發(fā)育花崗巖、變質(zhì)礫巖、碎裂花崗巖、千枚巖等多種巖石類型，其中花崗巖風(fēng)化殼物性好，縱向上具有（似）層狀分布特點，平面上具有北部淺變質(zhì)巖、南部花崗巖分布特征。統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)花崗巖見氣層數(shù)多，顯示級別高，千枚巖和糜棱巖只見差氣層，說明花崗巖風(fēng)化殼具有較好的儲集能力。

2.4 廣泛發(fā)育的泥巖形成區(qū)域性蓋層

中央古隆起帶登婁庫組發(fā)育河流相—濱淺湖相砂泥巖，登二段和登三段泥巖普遍發(fā)育，泥巖厚度大，厚度介于80～200 m，分布穩(wěn)定；泥巖排替壓力介于6.4～7.2 MPa，封蓋性能好，可成為基巖天然氣成藏的區(qū)域蓋層，蓋層無明顯斷裂，有利于風(fēng)化殼儲層天然氣的保存。

2.5 深大斷裂溝通氣源，輸導(dǎo)條件好

中央古隆起帶的天然氣成藏為新生古儲型組合模式[16]，徐家圍子斷陷沙河子組泥巖為烴源巖灶，與側(cè)向的中央古隆起帶形成一個含油氣系統(tǒng)[17]。典型氣藏解剖表明斷裂及其輸導(dǎo)系統(tǒng)在中央古隆起帶天然氣運聚成藏過程中起著極為重要、必不可少的關(guān)鍵作用。受早白堊世持續(xù)拉張作用的影響，中央古隆起帶內(nèi)部形成一系列與徐家圍子斷陷大型控陷斷裂伴生低的角度滑脫斷層，并且收斂于控陷斷裂之下，直接溝通烴源巖層，為天然氣側(cè)向運移聚集提供了有效通道，形成了良好的“源巖—斷裂—圈閉—儲層”空間匹配關(guān)系，白堊系生成的天然氣沿氣源斷裂運移到中央古隆起帶聚集成藏，形成了披覆型、基巖風(fēng)化殼型、內(nèi)幕裂縫型3種成藏模式，如圖4所示。

表1 松遼盆地中央古隆起帶儲層類型特征表

圖4 松遼盆地中央古隆起帶成藏模式圖

3 中央古隆起帶勘探實踐

3.1 構(gòu)造控制下大面積風(fēng)化殼、內(nèi)幕成藏模式的建立是勘探發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)

中央古隆起帶具有形成側(cè)生側(cè)儲巖性氣藏的有利成藏條件，氣源主要來自東側(cè)徐家圍子斷陷沙河子組暗色泥巖[18]，烴源巖生氣高峰距今105～90 Ma，為泉頭組—青山口組沉積時期[19-20]。受晚古生代陸塊拼貼擠壓隆升于早白堊拉張裂陷的疊合作用，形成了長期繼承性古隆起，直到登婁庫組沉積時（距今108 Ma）開始被碎屑巖沉積覆蓋，中央古隆起帶期間經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運動改造和長期的風(fēng)化剝蝕，發(fā)育受不整合面、斷層控制的斷塊圈閉及基巖內(nèi)幕受斷裂控制的單斜或背斜式斷塊圈閉；已發(fā)現(xiàn)的氣藏為構(gòu)造背景下的層狀或塊狀氣藏，風(fēng)化殼和內(nèi)幕均可成藏，沙河子組烴源巖與隆起帶對接發(fā)育，具有風(fēng)化殼、內(nèi)幕兩種成藏模式；上覆的登婁庫組泥巖為區(qū)域蓋層，基巖內(nèi)幕致密層為局部蓋層。因此，松遼盆地北部中央古隆起帶具備良好的生儲蓋匹配組合。依據(jù)具有大構(gòu)造背景、臨近富烴凹陷、斷裂和儲層發(fā)育、具有良好保存條件等原則，綜合評價松遼盆地北部中央古隆起帶發(fā)育汪家屯、昌德、肇州等3個有利勘探區(qū)帶，分布面積為315 km2。

3.2 三維地震疊前處理與儲層預(yù)測技術(shù)是水平井設(shè)計的關(guān)鍵

中央古隆起帶基巖與上覆蓋層之間存在較大的巖性物性差異，強烈的屏蔽作用使得該區(qū)儲層預(yù)測難度大，如何有效預(yù)測儲層展布是水平井設(shè)計的關(guān)鍵。針對有利目標區(qū)，通過疊前時間偏移處理提高了地層的成像精度和分辨率，開展基底巖性—電性—地震關(guān)系、巖石物理分析，建立風(fēng)化殼巖性、有效儲層預(yù)測方法，提高目標識別的精準度，形成了風(fēng)化殼儲層預(yù)測技術(shù)，即聯(lián)合應(yīng)用地震屬性技術(shù)、測井約束反演技術(shù)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)儲層參數(shù)預(yù)測技術(shù)對風(fēng)化殼儲層進行預(yù)測。

3.3 水平井＋大規(guī)模體積壓裂技術(shù)是大面積致密儲層天然氣產(chǎn)能突破的關(guān)鍵

中央古隆起帶具有巖性復(fù)雜、儲層致密、氣藏壓力低的特征，針對性的定向井鉆探和增產(chǎn)改造措施、大幅度增加單井產(chǎn)量是中央古隆起帶效益勘探的關(guān)鍵。LP1井完鉆井深為4 523 m，水平段長1 623 m，巖性主要為碎裂花崗巖、花崗巖及花崗質(zhì)閃長巖，綜合解釋氣層累計厚度為727.4 m（38層，垂厚為104.07 m）。針對致密儲層，重點從“密集切割、暫堵轉(zhuǎn)向、有效支撐、施工規(guī)模與參數(shù)”等4個方面優(yōu)化設(shè)計，解決了有效滲流距離短、裂縫形態(tài)單一、支撐體積小的難題，實現(xiàn)了提產(chǎn)提效。LP1井全井壓裂25段52簇，加入液量為42 593 m3、砂量為2 256 m3，施工最高排量為16 m3/min，壓后日產(chǎn)天然氣量為11.5×104m3，實現(xiàn)了基巖儲層天然氣產(chǎn)能的突破。因此認為，水平井體積壓裂開發(fā)方式是實現(xiàn)中央古隆起帶大面積致密儲層天然氣儲量有效動用的有效路徑。

4 結(jié)論

1）中央古隆起帶是以大型推覆構(gòu)造為主體的多期活動的古隆起，自北向南形成了6個凸起；中央古隆起帶與東側(cè)徐家圍子斷陷沙河子組泥巖直接接觸，源儲匹配關(guān)系優(yōu)越，供烴窗口大，可為基巖風(fēng)化殼和內(nèi)幕提供充足氣源。

2）中央古隆起帶基巖儲層識別出風(fēng)化殼孔隙—裂縫型、風(fēng)化殼裂縫型、內(nèi)幕裂縫—孔洞型、內(nèi)幕裂縫型4類儲層，風(fēng)化殼儲層是重要的勘探目的層，巖性、風(fēng)化淋濾及斷裂為成儲主控因素。

3）中央古隆起帶整體含氣，具有“近源聚集、不整合或斷層疏導(dǎo)、構(gòu)造高點富集”的成藏規(guī)律和披覆型、基巖風(fēng)化殼型、內(nèi)幕裂縫型等3種成藏模式。綜合評價優(yōu)選汪家屯、昌德、肇州為有利勘探區(qū)帶，分布面積為315 km2，是下一步隆起帶天然氣勘探的重點領(lǐng)域。