程 建，周卓明，段鐵軍，楊 昊，宋振響

(中國石化石油勘探開發(fā)研究院，江蘇 無錫 214126)

0 引 言

潛山在含油氣盆地的勘探中占有重要地位[1-3]。近年來，銀額盆地、河套盆地、松遼盆地等不斷在潛山獲得油氣發(fā)現(xiàn)[4-6]，證實(shí)不同盆地的基巖潛山大多有富集形成油氣藏的可能。松遼盆地南部處于華北地臺(tái)與興蒙海西期褶皺帶結(jié)合部位。梨樹斷陷是松遼盆地東南隆起區(qū)一個(gè)發(fā)育于晚侏羅世、早白堊世的西斷東超、斷坳疊置的“箕”狀斷陷盆地，其沉積和沉降中心位于斷陷的中西部。斷陷由桑樹臺(tái)洼陷帶、北部斜坡帶、中央構(gòu)造帶、東南斜坡帶及蘇家屯次洼、雙龍次洼幾個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元組成。在縱向上主要存在2個(gè)油氣富集帶：一是位于中淺部的泉頭組和登婁庫組油層組合，二是位于深部的營城組、沙河子組和火石嶺組油氣層組合。

梨樹斷陷的基底由不同時(shí)代、不同類型的復(fù)雜巖石構(gòu)成[7-11]。梨樹斷陷桑樹臺(tái)斷裂西側(cè)JG1、YG1井，中央構(gòu)造帶SN64井，雙龍次洼SN55井和金山地區(qū)J2井基巖見到良好的油氣顯示，潛山勘探逐漸得到重視。但梨樹斷陷潛山還未開展過全面、系統(tǒng)的研究，尤其是潛山油氣成藏條件、成藏主控因素與富集規(guī)律等一些關(guān)鍵問題仍未得到很好的解決[12-19]。從基巖油氣藏石油地質(zhì)條件入手，利用大量的鉆井、重磁、地震等資料，對(duì)基巖巖性分布、巖相構(gòu)成，發(fā)育期次，不同巖性基巖的儲(chǔ)集性能及其形成機(jī)制進(jìn)行研究，進(jìn)一步明確了基巖潛山發(fā)育類型、形成原因與分布特點(diǎn)，結(jié)合典型基巖油氣藏解剖與失利井分析資料，揭示基巖油氣藏的成藏規(guī)律[20-26]。

1 基本成藏條件

1.1 烴源條件

1.1.1 主力烴源巖分布特征

基巖潛山一般不發(fā)育烴源巖，主要依靠他源供烴成藏。梨樹斷陷發(fā)育火石嶺組、沙一段、沙二段和營一段4套重要的烴源層。各層系烴源巖發(fā)育、分布特征及其與基底的接觸關(guān)系存在明顯的差異?？傮w具有暗色泥巖發(fā)育層段南部層位老、北部層位新，暗色泥巖厚度中心由南向北遷移的特點(diǎn)。

與基底直接接觸的火石嶺組廣泛發(fā)育。斷陷西部和東南部暗色泥巖厚度最大超過200 m，有機(jī)碳含量為2.0%以上，類型以Ⅲ型為主，可為與之直接接觸的基底潛山提供充足的油氣源；斷陷北部火石嶺組以火山巖為主，暗色泥巖基本不發(fā)育。優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在東部斜坡帶的金山、金崗、秦家屯和雙龍地區(qū)。

沙一段暗色泥巖主要分布在深洼帶南部至金山地區(qū)。主體烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到2.0%以上，為優(yōu)質(zhì)的煤系烴源巖，具備較大的生烴潛力。七棵樹西南段基底直接與沙一段地層接觸，但沙一段暗色泥巖厚度相對(duì)較小，不足以提供該區(qū)潛山油氣藏的烴源。

沙二段為梨樹斷陷的主力烴源層，斷陷區(qū)主體暗色泥巖厚度達(dá)到200 m以上，烴源巖TOC高值區(qū)主要分布在太平莊、七棵樹、四五家子和秦家屯地區(qū)，最大值超過2.0%，有機(jī)質(zhì)類型相對(duì)較好，部分層位發(fā)育Ⅱ1甚至Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，可為與之對(duì)接的基巖潛山供烴，七棵樹地區(qū)暗色泥巖厚度為50～300 m。

營一段優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布在深洼北部、蘇家屯及雙龍地區(qū)。最大厚度超過450 m，雙龍次洼TOC最高，為0.5%～2.0%。相對(duì)高值區(qū)主要分布在金山、小城子、蘇家屯和南北2個(gè)深洼帶，TOC達(dá)1.0%以上。桑樹臺(tái)斷裂附近、東部邊緣帶七棵樹和雙龍地區(qū)之間、小城子附近區(qū)域和金山地區(qū)南部基底，與營一、二段地層直接接觸，可以為基巖潛山提供烴源。

1.1.2 油氣源對(duì)比分析

確定潛山油氣源及供烴層系是準(zhǔn)確預(yù)測(cè)潛山油氣藏分布必不可少的過程，利用有機(jī)地球化學(xué)分析方法進(jìn)行基巖潛山油氣源對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)梨樹斷陷潛山油氣具有多種油氣來源。不同的烴源層系與下伏基巖及上覆蓋層形成不同類型的儲(chǔ)蓋組合。

以JG1井為例，JG1井天然氣與金山地區(qū)其他層位天然氣具有相似的組分及碳同位素組成特征。組分分析結(jié)果顯示：JG1井天然氣組分以烴類氣體為主，含少量的非烴類氣體，主要為N2和CO2；烴類中以高含量的CH4為主，占89.45%，其次為C2H6，含量為6.57%，C3H8及其之后的長(zhǎng)鏈烷烴含量總體較低，天然氣干燥系數(shù)達(dá)92%，以高熟凝析氣為主。圖1為梨樹斷陷天然氣、烴源巖輕烴C7系列化合物三角圖。由圖1可知：斷陷主體天然氣為油型氣，主要來源于Ⅱ1、Ⅰ型干酪根母質(zhì)類型烴源巖，沙二段發(fā)育的部分母質(zhì)類型較好的烴源巖應(yīng)該為其主力烴源巖；而JG1井天然氣與東南斜坡帶金山地區(qū)天然氣一致，為典型的煤型氣。該區(qū)火石嶺組和沙一段發(fā)育的煤系泥巖具有較大的相似性。采用文獻(xiàn)[13]中煤型氣的公式，得到JG1井天然氣等效成熟度為1.78%，為源巖在高熟演化階段的產(chǎn)物，與金山地區(qū)火石嶺組烴源巖的演化程度吻合，表明JG1井天然氣主要來自于桑樹臺(tái)斷裂東側(cè)金山地區(qū)的火石嶺組源巖。采用同樣的方法對(duì)YG1、SN64、SN55、J2井進(jìn)行油氣源對(duì)比分析認(rèn)為：YG1井所在的桑北地區(qū)基底油氣主要來自蘇家屯次洼營一段優(yōu)質(zhì)烴源巖；中央構(gòu)造帶SN64井附近基底油氣主要來自小寬斷裂帶南部沙二段發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖；雙龍地區(qū)SN55井基底原油主要來自北部雙龍次洼在沙河子組和營城組發(fā)育的泥巖；J2井高含CO2氣藏為無機(jī)和有機(jī)成因的混合氣，無機(jī)氣主要來自地幔，有機(jī)氣中既有金山地區(qū)煤系泥巖的貢獻(xiàn)，也有北部新鮮洼陷沙二段優(yōu)質(zhì)烴源巖的貢獻(xiàn)。

圖1 梨樹斷陷天然氣、烴源巖輕烴C7組成對(duì)比三角圖(NC7:正庚烷，MCYC6:甲基環(huán)己烷，DMCYC5:二甲基環(huán)戊烷)

1.2 儲(chǔ)集層條件

1.2.1 基底巖性特征

梨樹斷陷共有38口鉆井鉆遇基底，巖性以變質(zhì)巖和巖漿巖為主。鋯石測(cè)年表明基巖時(shí)代跨度大：SN121井為181 Ma，SN146井為178 Ma，屬于侏羅紀(jì)侵入的花崗巖；SW8井為1 851 Ma，屬于前震旦華北板塊的結(jié)晶基底；YG1井為455 Ma，屬于晚奧陶世石英片巖。斷陷主體大部地區(qū)為淺、中變質(zhì)巖(千枚巖和片巖)，推測(cè)時(shí)代為奧陶紀(jì)。十屋及其東部地區(qū)發(fā)育石炭紀(jì)灰?guī)r和二疊系變余砂泥巖。高變質(zhì)巖(片麻巖等)分布面積較小，僅在SW8、SN55和SW31井區(qū)分布，推測(cè)為早元古代變質(zhì)結(jié)晶基底?；鹕綆r和花崗巖主要分布在盆地北部和南部，斷陷中部也有少量零星分布，推測(cè)時(shí)代主要為侏羅紀(jì)—白堊紀(jì)。

1.2.2 基巖儲(chǔ)層特征

對(duì)梨樹斷陷鉆遇基底的23口井共548個(gè)孔、滲數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。結(jié)果表明，其儲(chǔ)層孔隙度、滲透率值變化較大：孔隙度最大值為17.40%(YG1井，石英巖)，最小值為0.03%(SN55井，碎裂巖)，平均值為2.90%；滲透率最大值為93.3mD(YG1井，石英巖)，最小值為0.01 mD(SN166井，綠泥石片巖)，滲透率平均值為1.58 mD；孔隙度區(qū)間值主要集中在1.00%～6.00%，分布頻率為64.8%，而滲透率區(qū)間值主要集中在0.05～0.50 mD，分布頻率為56.1%(表1)。梨樹斷陷儲(chǔ)層屬于低孔、低滲儲(chǔ)層，孔隙度與滲透率不完全相關(guān),造成該現(xiàn)象的原因是基巖儲(chǔ)層具有裂縫-孔(洞)雙重介質(zhì)的儲(chǔ)集特征，部分地區(qū)發(fā)育裂縫儲(chǔ)層。

表1 梨樹斷陷基巖孔隙度、滲透率區(qū)間分布頻率統(tǒng)計(jì)Table 1 Frequency distribution of bedrock porosity and permeabilityintervals in the Lishu fault depression

基巖的孔隙類型為孔、洞、縫交織在一起，孔隙幾何形態(tài)十分復(fù)雜。儲(chǔ)集空間主要為溶蝕孔和裂縫，且以構(gòu)造裂隙為主。溶蝕成因的孔、縫在潛山頂部風(fēng)化殼附近較發(fā)育，YG1井石英片巖、云母石英片巖中溶蝕孔、縫發(fā)育，部分孔、縫充填原油。構(gòu)造裂隙由構(gòu)造應(yīng)力作用形成，是構(gòu)成基巖滲透能力的主要通道。YG1井位于大斷裂附近，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，上部裂縫很發(fā)育，局部井段巖塊破碎嚴(yán)重，以網(wǎng)狀縫、斜交縫為主，網(wǎng)狀縫多被石英或方解石充填和半充填。石英片巖構(gòu)造變形強(qiáng)烈，常見揉皺構(gòu)造，局部溶孔也較發(fā)育，并充填原油和瀝青。說明基巖儲(chǔ)集性能主要取決于裂縫和裂隙的發(fā)育狀況。

2 油氣藏成藏主控因素

梨樹斷陷30多口潛山探井中，由于烴源供烴不足和缺乏良好的運(yùn)移條件，大多數(shù)鉆井未見到好的油氣顯示(圖2)。通過歸納和對(duì)比分析梨樹斷陷和中東部其他斷陷盆地成藏地質(zhì)要素，認(rèn)為梨樹斷陷潛山成藏主控因素有以下3點(diǎn)。

圖2 梨樹斷陷油氣勘探成果

(1) 與主生烴區(qū)的距離及“山-源”接觸方式?jīng)Q定了油氣藏的規(guī)模。如桑北地區(qū)北部的YG1、SN7、SN166井距離主力生烴洼陷(蘇家屯次洼)近，基底油氣顯示較好；而南部的L1、SN8井距離主力生烴區(qū)較遠(yuǎn)，基底未見油氣顯示。北部斜坡帶和秦家屯地區(qū)基底未能形成油氣藏的原因?yàn)榫嚯x主生烴區(qū)太遠(yuǎn)。西部沈洋凸起緊鄰桑樹臺(tái)凹陷，基底與主力烴源巖層直接對(duì)接，斷面接觸面積大，接觸方式對(duì)供烴有利，形成基底油氣藏機(jī)率和規(guī)模大。中央構(gòu)造帶(SN64井)、七棵樹、秦家屯、太平莊和北部斜坡帶基底與烴源巖主要為間接接觸方式，主生烴區(qū)生成的油氣除通過斷層發(fā)生垂向運(yùn)移外，還要依靠不整合面、裂縫及上覆地層內(nèi)連通性較好的疏導(dǎo)體(砂體、火山巖體等)側(cè)向運(yùn)移至基底才能形成油氣藏，接觸方式對(duì)供烴相對(duì)不利，油氣規(guī)模小。

(2) 裂縫是形成基巖有效儲(chǔ)集體的關(guān)鍵條件?？傮w看來，越靠近斷裂帶，基巖裂縫越發(fā)育，如靠近小寬斷裂帶的SN55井基底裂縫發(fā)育程度高，見到了多層的裂隙含油層；而七棵樹地區(qū)SW8、SW804、TG1等井距離小寬斷裂帶相對(duì)遠(yuǎn)，受斷裂活動(dòng)影響小，基底裂縫發(fā)育程度低，顯示情況也較差。裂縫發(fā)育程度還受基底巖性的影響，如桑南地區(qū)JG1井基底花崗巖暗色礦物含量少，脆性強(qiáng)，易于形成斷層和裂縫，基巖儲(chǔ)集條件相對(duì)有利，而JG2井基底主要以斜長(zhǎng)巖和片巖為主，暗色礦物含量多，不易形成裂縫，儲(chǔ)集條件相對(duì)不利。裂縫除為油氣的有利儲(chǔ)集空間外，還是油氣發(fā)生側(cè)向運(yùn)移的重要通道。

(3)多期活動(dòng)的斷裂為基巖油氣藏形成的重要因素。桑南地區(qū)基底靠近金山次洼和桑樹臺(tái)深洼2個(gè)洼陷，深洼帶生成的油氣向SW方向運(yùn)移時(shí)與基巖裂縫開啟方向不一致，難以發(fā)生大規(guī)模的運(yùn)移；而其東南金山地區(qū)烴源巖向NW方向運(yùn)移時(shí)與裂縫開啟方向一致，油氣容易沿該方向運(yùn)移至基底成藏。此外，斷層長(zhǎng)期活動(dòng)不僅改造致密變質(zhì)巖形成裂縫性儲(chǔ)層，而且為基底油氣成藏提供了良好的油氣運(yùn)移通道。

3 潛山資源分布與有利勘探區(qū)帶

目前在梨樹斷陷共發(fā)現(xiàn)20多個(gè)潛山圈閉(圖3)，控盆斷層、不同方向的控洼斷層、反轉(zhuǎn)構(gòu)造、走滑構(gòu)造是潛山形成的主控因素。根據(jù)各個(gè)圈閉成藏地質(zhì)條件，估算梨樹斷陷基巖潛山圈閉資源量為1 123.8×108m3。整體來看，梨樹斷陷基底潛山具有一定的油氣勘探潛力。按照潛山分布及其與斷裂構(gòu)造的相關(guān)性，梨樹斷陷劃分為西部桑樹臺(tái)潛山帶、北部斜坡潛山帶、中央構(gòu)造潛山帶和東南斜坡潛山帶4個(gè)區(qū)帶。在潛山圈閉資源量計(jì)算的基礎(chǔ)上，綜合考慮前述對(duì)潛山油氣成藏條件的分析，認(rèn)為梨樹斷陷基巖潛山領(lǐng)域有利勘探區(qū)帶是西部桑樹臺(tái)潛山帶和中央構(gòu)造潛山帶。

圖3 梨樹斷陷基巖潛山圈閉分布

3.1 西部桑樹臺(tái)潛山帶

西部桑樹臺(tái)潛山帶目前已完鉆8口探井，勘探程度相對(duì)較高。北部YG1、SN7、SN166井見不同級(jí)別油氣顯示，南部JG1井獲得工業(yè)氣流。桑樹臺(tái)北部基底巖性以石英巖、石英片巖為主，層間縫發(fā)育程度中等，具備一定的油氣儲(chǔ)集空間，基底油氣主要來自蘇家屯次洼營一段烴源巖。北部圈閉更靠近蘇家屯次洼烴源巖，預(yù)測(cè)儲(chǔ)層裂縫發(fā)育，而上部登婁庫組發(fā)育大套的紅色泥巖，蓋層條件較好。

3.2 中央構(gòu)造潛山帶

中央構(gòu)造潛山帶是梨樹斷陷油氣最富集的區(qū)帶。首先，生烴條件上，除深洼帶烴源巖可以為其供烴外，小寬斷裂帶和秦家屯斷裂帶之間區(qū)域在沙二段和營一段發(fā)育的部分母質(zhì)類型較好的烴源巖也可以為其提供油氣源；其次，位于小寬-雙龍走滑斷裂之上，多期斷裂疊加，長(zhǎng)期活動(dòng)的斷裂為基底儲(chǔ)層裂縫發(fā)育提供良好的條件；再次，上部火石嶺組、沙河子組泥巖發(fā)育，封蓋條件較好，且早期形成的圈閉與晚期成藏相匹配，成藏條件較好。

4 結(jié) 論

(1) 梨樹斷陷基巖儲(chǔ)集性能及微觀特征差異較大，屬于低孔低滲型儲(chǔ)層，儲(chǔ)集條件不佳，但構(gòu)造裂縫可以改善基巖儲(chǔ)集性能。梨樹中央構(gòu)造帶構(gòu)造高部位、桑北、桑南斜坡區(qū)為有利儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)，預(yù)測(cè)平均孔隙度可達(dá)2.00%～4.00%，桑樹臺(tái)深洼區(qū)預(yù)測(cè)平均孔隙度小于2.00%。

(2) 梨樹斷陷基底油氣來源和斷陷主力油氣源一致。北部斜坡帶和秦家屯地區(qū)基底距離主生烴區(qū)太遠(yuǎn),未能形成油氣藏。基巖裂縫發(fā)育程度及開啟方向?qū)τ蜌獬刹鼐哂兄匾绊?，?dāng)油氣運(yùn)移方向與裂縫開啟方向一致時(shí)，有利于油氣運(yùn)聚形成基巖油氣藏。

(3) 采用容積法計(jì)算梨樹斷陷20多個(gè)不同類型的潛山圈閉資源量，結(jié)果為1 123.8×108m3。整體來看，梨樹斷陷基底潛山具有一定的油氣勘探潛力。西部桑樹臺(tái)潛山帶和中央構(gòu)造潛山帶勘探程度較高，是下步潛山勘探的重點(diǎn)地區(qū)。