孫文鐵，李忠慧，李忠誠(chéng)，樓一珊，黃玉欣

( 1.長(zhǎng)江大學(xué) 石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100； 2.中國(guó)石油吉林油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 松原 138000； 3.廣東石油化工學(xué)院 石油工程學(xué)院，廣東 茂名 525000 )

0 引言

斷陷盆地是松遼盆地南部主要的含油氣盆地類型，發(fā)育多個(gè)單斷或雙斷的箕狀凹陷，斜坡區(qū)是其主要構(gòu)造單元，也是油氣運(yùn)移的主要指向區(qū)，Cs2、Fu2等探井在斜坡區(qū)碎屑巖試氣獲得突破。碎屑巖次生氣藏成為松遼盆地南部王府、伏龍泉等多個(gè)斷陷重點(diǎn)攻關(guān)領(lǐng)域，取得較好開(kāi)發(fā)效果，形成一系列小型氣田。隨投產(chǎn)井不斷增多，多個(gè)斷陷在電性、氣測(cè)等指標(biāo)較好的前提下出現(xiàn)投產(chǎn)井少量出氣或大量出液現(xiàn)象，原因主要是對(duì)成藏主控因素及成藏模式認(rèn)識(shí)不清。

人們對(duì)次生氣藏的成藏特征及潛力進(jìn)行研究。陶士振等[1]、UNDERDOWN R等[2]、HORSTAD I[3]等分析68個(gè)中小型盆地遠(yuǎn)源—次生油氣藏型地質(zhì)特點(diǎn)、成藏條件、資源潛力、分布規(guī)律和勘探前景，從宏觀角度指出次生型油氣藏研究的重要性；周廣軍[4]、付秀麗等[5]分析斷陷型盆地油氣藏成藏特點(diǎn)及次生氣的成藏特征，認(rèn)為烴源巖、儲(chǔ)層、儲(chǔ)蓋組合特征，以及成藏要素的時(shí)空配置關(guān)系是次生氣藏形成的四要素；張偉忠等[6]研究稠油生物降解而形成的伴生型次生氣藏輸導(dǎo)模式，明確側(cè)向和垂向2種類型的輸導(dǎo)模式。

對(duì)王府?dāng)嘞莸刭|(zhì)特征的研究多集中于下部火山巖儲(chǔ)層的發(fā)育特征和成藏富集規(guī)律等方面[7-11]，對(duì)淺層碎屑巖次生氣藏的成藏主控因素和模式的研究較少。開(kāi)展王府?dāng)嘞莩刹刂骺匾蛩丶俺刹啬Ｊ窖芯?，?duì)正確認(rèn)識(shí)天然氣成藏特征、指導(dǎo)區(qū)塊效益開(kāi)發(fā)具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

王府?dāng)嘞菸挥谒蛇|盆地東南隆起區(qū)的西北部(見(jiàn)圖1)，其構(gòu)造演化經(jīng)歷斷陷期、坳陷期和萎縮期三個(gè)階段。斷陷期發(fā)育火山巖及致密砂巖地層，以火山巖相、湖泊相、扇三角洲相充填為主，形成多機(jī)構(gòu)、多期次相互疊置火山巖臺(tái)地及沉積巖建造，儲(chǔ)層巖性以粗安巖、流紋巖及火山碎屑巖為主。坳陷期以填平補(bǔ)齊為主，主要發(fā)育登婁庫(kù)組、泉頭組一段(泉一段)地層，以辮狀河、曲流河沉積為主；儲(chǔ)層巖性相對(duì)較細(xì)，以粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖為主。萎縮期，嫩江組地層遭受剝蝕，大部分地區(qū)缺失四方臺(tái)至明水組地層。

圖1 松遼盆地王府?dāng)嘞輼?gòu)造位置Fig.1 Map of Wangfu Fault Depression location in Songliao Basin

泉頭組沉積末期，王府?dāng)嘞莸撞可澈幼?、火石嶺組的烴源巖進(jìn)入大量生排烴期[12]，火山巖構(gòu)造圈閉形成于火石嶺組末期[13]，源巖生排烴期早于構(gòu)造圈閉形成期，故形成混源型原生的火山巖氣藏，成藏模式以側(cè)生側(cè)儲(chǔ)、上生下儲(chǔ)為主。王玉學(xué)等[14]、陳方文等[15]研究斷層發(fā)育特征及對(duì)油氣控制作用，認(rèn)為區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷層促進(jìn)油氣的運(yùn)移、調(diào)整。泉頭組沉積末期—青山口組沉積早期，王府?dāng)嘞菔軈^(qū)域拉張應(yīng)力影響而形成一系列近南北向的斷層，早期繼承型和中期派生型、補(bǔ)償型斷層向上未穿入泉二段蓋層，天然氣在縱向上進(jìn)行二次調(diào)整，底部的原生火山巖氣藏遭到破壞，部分氣源通過(guò)斷層及不整合面等疏導(dǎo)體系向上部有利圈閉二次聚集成藏，在泉頭組—登婁庫(kù)組碎屑巖儲(chǔ)層聚集成藏，形成次生氣藏。目前，泉一段、登婁庫(kù)組地層為該區(qū)重要的效益建產(chǎn)層位(見(jiàn)圖2)。

圖2 王府?dāng)嘞輩^(qū)域成藏模式Fig.2 Map of reservoir-forming pattern in Wangfu Fault Depression Area

2 成藏主控因素

2.1 原生氣藏

王府?dāng)嘞輼?gòu)造演化史分析(見(jiàn)圖3)顯示，全區(qū)構(gòu)造形態(tài)具有較好的繼承性?；鹗瘞X組沉積時(shí)期形成的山東屯、小城子兩個(gè)構(gòu)造帶至泉頭組沉積時(shí)期構(gòu)造形態(tài)依然存在，為有利的油氣運(yùn)移指向區(qū)。底部原生火山巖氣藏分布特征為單體控藏，氣層發(fā)育于火山巖體的頂部，低部位含氣性變差，含水特征明顯。成藏期后，受區(qū)域拉張應(yīng)力影響，早、中、晚三期斷層開(kāi)展活動(dòng)，原生氣藏遭到破壞，進(jìn)行二次調(diào)整，一部分原地調(diào)整聚集，另一部分氣源以火山巖體頂部為起點(diǎn)，通過(guò)斷層及不整合面向上運(yùn)移，在山東屯、小城子兩個(gè)構(gòu)造帶的泉一段—登婁庫(kù)組碎屑巖儲(chǔ)層聚集成藏；次生氣藏主要分布于山東屯、小城子兩個(gè)構(gòu)造帶。

圖3 王府?dāng)嘞葸^(guò)578測(cè)線構(gòu)造演化史Fig.3 Historical map of structural development of line 578 in Wangfu Fault Depression

2.2 天然氣運(yùn)移模式

武衛(wèi)峰[16]、姜振海[17]研究斷層類型與砂體運(yùn)移關(guān)系、油氣運(yùn)移聚集特征，認(rèn)為該區(qū)主要發(fā)育近源反向斷—砂垂向運(yùn)移輸導(dǎo)和遠(yuǎn)源不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移輸導(dǎo)兩種運(yùn)聚方式。距離洼槽沉積中心較遠(yuǎn)的小城子構(gòu)造帶(C9井區(qū))，主要以遠(yuǎn)源不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移輸導(dǎo)為主，底部火石嶺組火山巖臺(tái)地內(nèi)天然氣通過(guò)斷層溝通至T42(火石嶺組頂面)不整合面(見(jiàn)圖4)，氣源以不整合面為優(yōu)勢(shì)路徑向東側(cè)圈閉長(zhǎng)距離側(cè)向運(yùn)移，最終在C9井區(qū)聚集成藏且多口井投產(chǎn)效果較好。近源反向斷—砂垂向運(yùn)移輸導(dǎo)主要是天然氣以中期、晚期油源斷裂為通道先發(fā)生垂向運(yùn)移，后再沿反向斷層上盤(pán)砂體發(fā)生側(cè)向運(yùn)移，在淺層斷階、斷鼻等有利圈閉內(nèi)聚集成藏,故Cs11、Wf1井區(qū)多口井在局部構(gòu)造高點(diǎn)處含氣性較好。

鉆探結(jié)果證實(shí)，具有一定構(gòu)造幅度的斷階、斷鼻等構(gòu)造圈閉群為天然氣有利區(qū)。全區(qū)油氣有利區(qū)主要集中于工區(qū)的北部Wf1井區(qū)和北東—南西走向的小城子構(gòu)造帶上(見(jiàn)圖5)。

2.3 源巖、斷層、儲(chǔ)層及蓋層的時(shí)空匹配關(guān)系

源巖、斷層、儲(chǔ)層及蓋層的時(shí)空匹配關(guān)系對(duì)泉一段—登婁庫(kù)組碎屑巖的成藏具有較好控制作用[18-21]，氣藏的分布因源巖、斷層類型、儲(chǔ)層發(fā)育程度及蓋層分布特征而存在差異。

泉一段時(shí)期儲(chǔ)層以曲流河沉積為主，上部泥多砂少，層間蓋層發(fā)育，底部砂巖分選好；源巖二次調(diào)整期，底部的源巖以中期或晚期形成的斷層為通道向上運(yùn)移，反向斷層?xùn)|側(cè)泥巖與砂巖側(cè)向?qū)有纬捎行?cè)向封堵，導(dǎo)致油氣在斷層西側(cè)聚集成藏，同時(shí)，供烴能力的強(qiáng)弱也對(duì)含氣性具有影響，具體表現(xiàn)在氣層集中段位于下部Ⅲ—Ⅳ砂組。底部氣源向上運(yùn)移要經(jīng)歷多期次調(diào)整，克服多種未知的封堵條件，導(dǎo)致氣源不足；同時(shí)，反向斷層錯(cuò)斷使砂泥側(cè)向?qū)?，形成層間蓋層，阻擋源巖持續(xù)向上運(yùn)移，而向下部的儲(chǔ)層聚集成藏。

登婁庫(kù)組沉積時(shí)期，頂部Ⅰ砂組以辮狀河沉積為主，巖性組合具有“砂泥互層”的特點(diǎn)，層間蓋層局部發(fā)育，形成砂泥對(duì)接；同時(shí)，斷壘、斷鼻等有利圈閉與中、晚期反向斷層匹配，導(dǎo)致氣藏在局部圈閉內(nèi)聚集成藏。Ⅱ砂組儲(chǔ)層具有砂礫巖夾雜薄層泥巖的特征，層間蓋層不發(fā)育，不易形成好的遮擋條件，故測(cè)井解釋及試氣結(jié)果以氣水同層和水層為主(見(jiàn)圖6)。

圖6 王府?dāng)嘞葸^(guò)Cs7—Cs6—Cs11—Cs604—C207—Cs203—Cs2—C9—C204—C205井泉一段、登婁庫(kù)組層間蓋層及局部蓋層分布Fig.6 Distribution map of interlayer caprock and local caprock in Wangfu Fault Depression through well Cs7-Cs6-Cs11-Cs604-C207-Cs203-Cs2-C9-C204-C205 of Quan 1 Member section and Denglouku Formation

2.4 儲(chǔ)層層內(nèi)及層間非均質(zhì)性

研究區(qū)儲(chǔ)層主要發(fā)育層內(nèi)和層間兩種非均質(zhì)性類型，其發(fā)育程度直接影響儲(chǔ)層的物性條件，間接控制氣水層分布[22-25]。泉一段、登婁庫(kù)組沉積時(shí)期，受近源、強(qiáng)水體能量影響，儲(chǔ)層變化快，橫向可追蹤性差；成藏期，天然氣在儲(chǔ)層內(nèi)部選擇性充注，物性好的儲(chǔ)層率先捕獲天然氣，物性差的儲(chǔ)層難以聚集，儲(chǔ)層內(nèi)部非均質(zhì)性使氣水關(guān)系進(jìn)一步復(fù)雜。

層間非均質(zhì)性受相帶類型影響。泉一段沉積時(shí)期，河道窄，砂體橫向變化快，砂巖呈疊瓦狀分布，儲(chǔ)層連通性差，物性條件存在差異，導(dǎo)致氣水同層分布存在差異，多數(shù)含氣層呈透鏡狀分布，進(jìn)而導(dǎo)致局部區(qū)域?qū)娱g水較發(fā)育。

層內(nèi)非均質(zhì)性受儲(chǔ)層內(nèi)部沉積微相影響。泉一段、登婁庫(kù)組沉積時(shí)期，儲(chǔ)層快速堆積，導(dǎo)致有效儲(chǔ)層內(nèi)部顯示較強(qiáng)的非均質(zhì)性，受湖盆變小、水體能量變大等因素影響，儲(chǔ)層內(nèi)部存在漸變、突變等多種類型。研究區(qū)存在3種儲(chǔ)層變化模式(見(jiàn)圖7)：

圖7 王府?dāng)嘞萑N層內(nèi)非均質(zhì)性儲(chǔ)層典型特征Fig.7 Typical characteristics of inhomogeneous reservoirs in three layers of Wangfu Fault Depression

(1)向上變差型。主要發(fā)育于泉一段、登婁庫(kù)組心灘、邊灘等正韻律砂體，向上泥質(zhì)含量增加，巖性不純，物性變差；中部巖性分選好，物性好，含氣性較好，測(cè)井解釋多為氣層；底部發(fā)育小段的河床滯留沉積，巖性較粗，分選差，儲(chǔ)層致密，以干層為主。

(2)向下變差型。主要發(fā)育于登婁庫(kù)組Ⅱ—Ⅲ砂組扇三角洲前緣或平原反韻律砂體，向下巖性和物性逐漸變差，測(cè)井解釋上部為氣層，下部為氣水同層或差氣層。

(3)內(nèi)部夾層型。主要發(fā)育于登婁庫(kù)組Ⅰ砂組辮狀河道厚層砂巖夾薄層泥巖儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性偏差，氣水分異較差，以氣水同層為主，存在局部甜點(diǎn)區(qū)。

3 成藏富集模式

3.1 斷階—背斜型

該類成藏模式構(gòu)造形態(tài)為背斜構(gòu)造下、兩翼發(fā)育一系列呈階梯狀下傾的正斷層，源巖以火石嶺組頂部的不整合面為主要運(yùn)移通道，以側(cè)向運(yùn)移的方式向泉一段—登婁庫(kù)組背斜構(gòu)造運(yùn)移，優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層率先捕獲油氣聚集成藏。由于斷層未斷穿頂面泉二段蓋層且有局部的層間蓋層封擋，天然氣不能繼續(xù)向上部運(yùn)移，轉(zhuǎn)而向下傾方向兩側(cè)斷階運(yùn)移。距源較近的儲(chǔ)層含氣性較好，天然氣主要聚集于一系列斷階帶之上。Wf1、C9等井區(qū)屬于該類模式，Wf1井區(qū)處于環(huán)保區(qū)而未開(kāi)發(fā)，C9井區(qū)多口投產(chǎn)井投產(chǎn)效果較好(見(jiàn)圖8)。

圖8 王府?dāng)嘞荽紊鷼獠財(cái)嚯A—背斜型地層成藏模式Fig.8 Reservoir-forming model map of faulted-step-anticline type strata in Wangfu Fault Depression secondary gas reservoir

3.2 斷鼻—復(fù)合型

斷鼻—復(fù)合型成藏模式主要是原生氣藏形成后，受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，原生氣藏遭受破壞，源巖通過(guò)中晚期形成的斷層以垂向運(yùn)移的方式向上運(yùn)移，在泉一段底部、登婁庫(kù)組頂部一系列小型斷鼻構(gòu)造圈閉內(nèi)聚集成藏。受反向斷層控制形成的斷鼻構(gòu)造側(cè)向封堵有利、儲(chǔ)層物性好、層間蓋層發(fā)育等成藏條件限制，氣藏分布具有數(shù)量多、儲(chǔ)量規(guī)模小、局部富集的特點(diǎn)。該區(qū)Cs615、C11、Cs11、Cs35及Cs128等井區(qū)屬于該類成藏模式(見(jiàn)圖9)。

圖9 王府?dāng)嘞荽紊鷼獠財(cái)啾恰獜?fù)合型地層成藏模式Fig.9 Reservoir-forming model map of faulted-nose-complex formation in Wangfu Fault Depression secondary gas reservoir

4 結(jié)論

(1)泉頭組沉積末期—青山口組沉積早期，受區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，王府?dāng)嘞莸撞吭幕鹕綆r氣藏被破壞而形成次生碎屑巖氣藏。王府?dāng)嘞荽紊樾紟r氣藏成為目前開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域。

(2) 宏觀上，王府?dāng)嘞荽紊鷼獠氐男纬墒茉鷼獠氐男纬膳c分布、天然氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑的控制；微觀上，烴源巖、斷層、儲(chǔ)層及蓋層的時(shí)空匹配關(guān)系，以及儲(chǔ)層層間、層內(nèi)非均質(zhì)性等因素制約其是否富集。由于受多種因素影響，導(dǎo)致次生氣藏從成因到分布存在一定的多解性。

(3) 王府?dāng)嘞荽紊鷼獠刂饕植加谏綎|屯、小城子兩個(gè)構(gòu)造帶上，發(fā)育斷鼻—復(fù)合型、斷階—背斜型兩類成藏模式。其中，斷鼻—復(fù)合型成藏模式具有數(shù)量多、儲(chǔ)量規(guī)模小、局部富集的特點(diǎn)；斷階—背斜型氣藏儲(chǔ)量規(guī)模較大、富集高產(chǎn)，主要分布于WF1、C9井區(qū)。