松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層油氣富集規(guī)律

沈武顯 ，樊太亮 ，王宏語(yǔ) ，宮雪，侯偉 ，王進(jìn)財(cái)

(1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京，100083；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100083；3. 中石化 東北石油局勘探開(kāi)發(fā)研究院，吉林 長(zhǎng)春，130062)

現(xiàn)已在松遼盆地南部的長(zhǎng)嶺地區(qū)斷陷層和坳陷層發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流，目前，該區(qū)內(nèi)可供鉆探的構(gòu)造圈閉很少。松遼盆地南部存在大量的巖性地層油氣藏，因此，巖性地層圈閉已成為下一步重點(diǎn)的勘探目標(biāo)。要準(zhǔn)確尋找?guī)r性地層圈閉，減少勘探風(fēng)險(xiǎn)，必須查明區(qū)域油氣富集規(guī)律，優(yōu)選有利勘探區(qū)帶。目前于同沉積地幅度構(gòu)造帶、階地和區(qū)域性砂巖上傾尖滅帶中找到了一批由巖性構(gòu)造復(fù)合型油氣藏組成的大中型油氣田。周荔青等[1-6]在分析松南巖性油氣藏形成條件的基礎(chǔ)上，對(duì)已發(fā)現(xiàn)的巖性圈閉類型及分布特征進(jìn)行總結(jié)，共發(fā)現(xiàn)6種巖性地層油氣藏類型，并認(rèn)為油氣成藏主要受烴源巖、有利儲(chǔ)集相帶和運(yùn)移通道條件3種因素控制；不同的構(gòu)造巖相帶具有不同的巖性油藏成藏組合模式，依據(jù)構(gòu)造巖相控油因素，將松南長(zhǎng)嶺地區(qū)巖性油藏劃分為6種成藏組合模式。

1 層序地層及沉積演化特征

長(zhǎng)嶺凹陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)南部，總面積約為7 000 km2，東與東南隆起區(qū)相接，南與西南隆起區(qū)毗鄰，西與西部斜坡區(qū)過(guò)渡，整體呈三面隆起向北延伸的“U”型凹陷。松南長(zhǎng)嶺凹陷的中央?yún)^(qū)由大情字至腰英臺(tái)低伏隆起帶將其進(jìn)一步細(xì)分為乾安次凹、黑帝廟次凹，北部乾安次凹在青山口期至嫩江末期一直是沉降中心，南部黑帝廟次凹是受明水組末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響形成的構(gòu)造次凹[7]。松南長(zhǎng)嶺凹陷構(gòu)造演化史與松遼盆地有相似之處，又受派生局部應(yīng)力場(chǎng)演化控制而具有一些自身的特點(diǎn)，其構(gòu)造及演化特征總體表現(xiàn)為早期裂谷、中期坳陷和晚期褶皺等特點(diǎn)(圖1)。

圖1 松南長(zhǎng)嶺地區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.1 Division of structural unit in Changling region of southern Songliao Basin

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)地層層序中的三級(jí)層序識(shí)別主要是以松遼盆地全區(qū)的層序格架劃分方案為基礎(chǔ)[4-10]，進(jìn)而利用鉆/測(cè)井、巖芯和高分辨率三維地震資料進(jìn)行四級(jí)層序的劃分與對(duì)比，在松南長(zhǎng)嶺地區(qū)青山口組—姚家組中劃分出5個(gè)三級(jí)層序，命名為SQ1～SQ5，進(jìn)一步細(xì)分出8個(gè)四級(jí)層序，命名為SC1～SC8，以此建立了松南長(zhǎng)嶺地區(qū)高精度層序地層格架，且與砂層組有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系(圖2)。松南長(zhǎng)嶺地區(qū)各層序厚度整體上由東向西、由北向南呈逐漸減小的趨勢(shì)，多數(shù)地區(qū)各層序發(fā)育齊全，而在西部和南部的局部邊緣部位，三級(jí)層序SQ2 (青二段)部分被剝蝕。

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)泉四段至嫩一段地層縱向上為多種沉積體系交互疊置，沉積相自下而上具有曲流河—三角洲—濱淺湖—三角洲—濱淺湖—半深湖的演化序列，反映出2次大的湖平面變化旋回。泉四段沉積期主要以曲流河沉積為主，沉積了較厚的粗砂巖和中砂巖。在青一段沉積期早期，隨著基準(zhǔn)面上升，湖盆開(kāi)始擴(kuò)張，河流相向三角洲相轉(zhuǎn)變，松遼湖盆出現(xiàn)首次大湖侵；在青一段沉積期中期，主要為三角洲和濱淺湖沉積，此時(shí)，松南長(zhǎng)嶺地區(qū)西南部主要為三角洲前緣環(huán)境，東北部為三角洲前緣—淺湖環(huán)境；在青一段沉積期末期，基準(zhǔn)面快速上升，使得松遼湖盆達(dá)到第1次鼎盛期；在青二段沉積期，基準(zhǔn)面開(kāi)始下降，湖退開(kāi)始，西南部從三角洲前緣亞相漸變?yōu)槿侵奁皆瓉喯啵瑬|北部從湖泊相過(guò)渡到三角洲相；在青三段—姚家組沉積期，隨著基準(zhǔn)面緩慢上升，主要發(fā)育濱淺湖沉積，三角洲前緣退至西南部；在嫩一段沉積期，基準(zhǔn)面加速上升，湖域面積擴(kuò)大，沉積體系以半深湖相為主，局部有淺湖相，松遼湖盆第2次大范圍湖侵開(kāi)始。

2 油氣藏成藏條件分析

2.1 烴源巖發(fā)育條件

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷期源巖由青山口組、嫩江組暗色泥巖構(gòu)成，嫩江組暗色泥巖全區(qū)分布穩(wěn)定，青山口組暗色泥巖品質(zhì)及生烴潛力由北往南逐步變?nèi)?。嫩江組暗色泥巖有機(jī)碳含量為1.8%～3.5%，青一段和青二、三段有機(jī)碳含量分別為1.16%～2.68%和1.06%～1.84%?？傮w評(píng)價(jià)青一段、嫩一段為較好烴源巖，母源為浮游生物及菌藻類，有機(jī)質(zhì)類型多為Ⅰ型，成熟度處于生油窗范圍，以生油為主；青二、三段和嫩江組二、三段生源為浮游生物、菌藻類和陸源高等植物的混合來(lái)源，有機(jī)質(zhì)類型Ⅰ～Ⅲ型均有分布，屬于一般的烴源巖。

圖2 長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層層序地層綜合分析圖Fig.2 Combination analysis of depression period sequence stratigraphy in Changling Region

2.2 儲(chǔ)集層條件

坳陷層內(nèi)儲(chǔ)集砂巖以不穩(wěn)定的長(zhǎng)石為主，顆粒粒徑較小，總體分選磨圓較差，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較低，處于早成巖階段的晚期；儲(chǔ)層孔隙受壓實(shí)、壓溶等成巖作用影響較大。通過(guò)各沉積微相砂體的物性資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：河口壩、水下分流河道及席狀砂的物性較好，為該區(qū)有利的儲(chǔ)層類型，砂巖孔隙度為8.28%～15.78%，滲透率為(0.26～10.75)×10-3μm2，油層的含油飽和度中等，為37.38%～64.10%，整體表現(xiàn)為孔隙度小、連通性較差的中低孔～特低孔滲儲(chǔ)層特征。

2.3 蓋層條件

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)青一段泥質(zhì)巖蓋層主要形成于半深湖淺湖環(huán)境，質(zhì)較純，厚度大，幾乎分布于整個(gè)松遼盆地，具有較強(qiáng)的封蓋能力，是下伏扶余油層和揚(yáng)大城子油層最好的區(qū)域性蓋層。嫩一、二段泥巖在松遼盆地南部地區(qū)廣泛分布，形成于半深湖環(huán)境，質(zhì)純、厚度大，以泥巖微孔結(jié)構(gòu)分析屬Ⅰ類蓋層，對(duì)區(qū)域性封蓋姚家組的油氣具有重要意義。濱淺湖、前三角州亞相、三角州平原和泛濫平原亞相等沉積環(huán)境，由于水體較淺，水動(dòng)力強(qiáng)，沉積的泥巖純度低，分布范圍小，穩(wěn)定性弱，只能形成局部蓋層，青二、三段泥巖蓋層就屬于這種類型的局部蓋層。

2.4 疏導(dǎo)運(yùn)移條件

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層內(nèi)油氣的疏導(dǎo)運(yùn)移通道主要為斷層和砂體疏導(dǎo)。斷層在開(kāi)啟時(shí)期是良好的垂向運(yùn)移通道，在明末擠壓反轉(zhuǎn)構(gòu)造作用之后，部分?jǐn)鄬右蜷]合而形成封堵條件；在區(qū)域不整合欠發(fā)育情況下，砂體也為良好的橫向運(yùn)移通道。松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層砂體呈現(xiàn)互層頻率高、單層厚度小、橫向連續(xù)性較好的特點(diǎn)，在無(wú)構(gòu)造圈閉和泥巖遮擋的情況下，往往可以作為流體的輸導(dǎo)通道。斷層圈閉疏導(dǎo)主要為斷層疏導(dǎo)，巖性圈閉疏導(dǎo)主要為砂體疏導(dǎo)，斷層-巖性復(fù)合圈閉的疏導(dǎo)通道有砂體疏導(dǎo)、斷層疏導(dǎo)或斷層-砂體復(fù)合輸導(dǎo)。

2.5 生儲(chǔ)蓋組合特征

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)青山口組—嫩江組時(shí)期發(fā)育三角洲-湖泊沉積體系，形成了多套廣泛分布的砂巖儲(chǔ)集體，而青山口組和嫩江組沉積期是坳陷層 2次大的水進(jìn)期，發(fā)育多套較厚的烴源巖，同時(shí)也是區(qū)域性蓋層發(fā)育時(shí)期，2套區(qū)域性蓋層將青山口組至嫩江組自然地劃分為上、中、下3套有成因聯(lián)系的油氣成藏組合(圖2)。

泉四段至青一段的SQ1層序?yàn)橄虏拷M合，SQ1層序水泛面附近(青一段)的大套黑色泥巖形成了良好的生油層和蓋層；SQ1底部泉四段河道砂形成了上生下儲(chǔ)的組合特征；青一段三角洲前緣水下分流河道砂、河口壩砂體為較好的儲(chǔ)集體，在青一段形成了自生自儲(chǔ)自蓋的成藏組合特征。

中部成藏組合為青二段至姚家組，包括SQ2～SQ4 3個(gè)三級(jí)層序，在區(qū)域上為薩爾圖和葡萄花油層以及部分高臺(tái)子油層。生油層主要為下部青一段烴源巖，蓋層是互層的厚層泥巖和上覆嫩一段暗色泥巖；SQ2下部以三角洲前緣和平原沉積為特征，發(fā)育水下分流河道和河口壩砂體，砂體單層厚度較大，為坳陷層優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層集中發(fā)育段，是典型的下生上儲(chǔ)、互層泥巖或上覆泥巖為蓋層的成藏組合特征；SQ3以三角洲前緣的水下分流河道砂體、河口壩為主；層序SQ4則為廢棄分流河道后經(jīng)波浪改造而形成的濱湖砂壩砂體(如DB18井)；不同類型砂體與上部SQ5的烴源巖構(gòu)成上生下儲(chǔ)的組合特征。

上部成藏組合為嫩江組。嫩一、二段全盆地廣布和穩(wěn)定發(fā)育的大套厚層泥巖提供烴源和蓋層，可形成自生自儲(chǔ)型成藏組合特征。

鉆井與地震層序分析結(jié)果表明：松南長(zhǎng)嶺地區(qū)成藏組合受區(qū)域沉積背景影響較大，下部成藏組合條件最好，中部組合封蓋層條件好，儲(chǔ)層條件較好，上部組合較差。結(jié)合圈閉構(gòu)造特征，在東部三維區(qū)內(nèi)，3個(gè)組合都可作為勘探目標(biāo)，在長(zhǎng)嶺中部和西部地區(qū)，應(yīng)以下部和中部組合為勘探重點(diǎn)。

3 油氣藏富集規(guī)律分析

3.1 層序旋回控制油氣富集部位

(1)二級(jí)層序水泛面控制了烴源巖及區(qū)域蓋層展布。青山口組一段和嫩江組一、二段為2次大的湖侵水泛面，發(fā)育了厚層的暗色泥巖，既可以作為烴源巖層，又可作為良好蓋層。根據(jù)“源控論”觀點(diǎn)，水泛面附近是油氣聚集的有利場(chǎng)所，尤其發(fā)育自生自儲(chǔ)的巖性油氣藏。青山口組一段頂部為二級(jí)層序的水泛面，該水泛面之上的青二段和之下的青一段、泉四段頂部是本區(qū)的主要含油層位，可形成下部成藏組合。

(2)三級(jí)層序界面控制砂層組的發(fā)育。在層序發(fā)育初期，湖盆水體較淺、攜砂水流入湖的水動(dòng)力較強(qiáng)，是河道與河口壩砂體發(fā)育的強(qiáng)盛時(shí)期，這一時(shí)期發(fā)育的儲(chǔ)集砂體物性更好，沿層序界面發(fā)育的砂層組對(duì)油氣的運(yùn)聚與儲(chǔ)集起重要作用，是油氣聚集中的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集砂體。

(3)四級(jí)層序控制砂體儲(chǔ)集性能。四級(jí)層序中的上升半旋回的含油性優(yōu)于下降半旋回的含油性(圖2)，這是由于基準(zhǔn)面上升和下降對(duì)砂體的成因影響較大。在基準(zhǔn)面上升期，易于發(fā)育水下分流河道及其側(cè)緣沉積，其砂體儲(chǔ)集性較好，而基準(zhǔn)面下降期多為三角洲-湖泊沉積，其砂體不夠發(fā)育，儲(chǔ)集性不如前者好。

(4)同一層序內(nèi)不同砂體含油性不同。區(qū)域油氣顯示砂體含油多見(jiàn)于層序界面處，但已探明地質(zhì)儲(chǔ)量的砂層組均位于層序水泛面附近(圖2)，表明層序轉(zhuǎn)換面處砂體巖體粒徑最大、含油性差，而在層序轉(zhuǎn)換面向湖泛面過(guò)渡處，巖體粒徑較小且易于儲(chǔ)油，多為油氣聚集區(qū)。

3.2 沉積相控制儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)帶

3.2.1 沉積相控制儲(chǔ)層砂體類型

在泉四段—姚家組沉積期，物源主要來(lái)自盆地西部的通榆水系和西南部的保康水系。物源沉積體系以湖泊相、三角洲相為主，而呈條帶狀分布的三角洲平原分流河道和三角洲前緣水下分流河道、河口壩、席狀砂以及濱淺湖灘壩等砂體為主要的儲(chǔ)集層。

3.2.2 沉積微相控制儲(chǔ)層物性

儲(chǔ)層物性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：儲(chǔ)層分選磨圓較差，結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度均較低，表現(xiàn)為孔隙度小、連通性較差的低孔～特低滲特征，其中，河口壩、分流河道、席狀砂微相物性較好，水下分流河道微相次之，遠(yuǎn)砂壩物性最差(圖3)。

3.2.3 沉積微相影響儲(chǔ)層含油氣性

含油氣性統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：存在油氣顯示的沉積微相類型有分流河道、水下分流河道、河口壩、灘壩等砂體。經(jīng)分析認(rèn)為：河口壩和灘壩微相油氣顯示最好，為飽含油或油浸；水下分流河道微相次之，多為油浸，少量為油斑和油跡；席狀砂微相雖物性較好，但側(cè)向封堵條件不夠，油氣顯示最差，多數(shù)是油斑、油跡。

3.2.4 沉積相控制有利儲(chǔ)集區(qū)帶

經(jīng)過(guò)分析各層序沉積微相的含油氣性縱向和橫向特征發(fā)現(xiàn)：有利油氣儲(chǔ)集區(qū)呈環(huán)帶狀分布于三角洲前緣與濱淺湖的交互帶。該區(qū)水下分流河道和河口壩微相中的油氣顯示較多，且含油氣性較好，為有利儲(chǔ)集相帶；而席狀砂微相油氣顯示不多，含油氣性也較差；灘壩微相雖含量小，但含油氣級(jí)別較高，應(yīng)予以重視。因此，沉積相帶控制有利儲(chǔ)集區(qū)帶，間接控制油氣富集部位。

圖3 各沉積微相儲(chǔ)層孔隙度-滲透率分布直方圖Fig.3 Sagporosity-permeability distribution of sedimentary microfacies reservoir

3.3 斷裂帶和有利油氣聚集區(qū)緊密相聯(lián)

斷裂在油氣藏形成過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，開(kāi)啟的斷層可作為良好的油氣運(yùn)移通道，以溝通烴源巖和儲(chǔ)層；構(gòu)造擠壓反轉(zhuǎn)后封閉的斷層可作為良好的封堵條件，形成斷層或斷層-巖性復(fù)合圈閉。松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層斷裂帶可分為3類(圖4)：第1類為繼承性發(fā)育的基底斷裂，在坳陷層斷距小，斷面傾角大，但延伸距離長(zhǎng)；第2類是發(fā)育于坳陷層內(nèi)部且貫穿青山口組—嫩江組的斷裂，其大部分為斷距小、傾角大的正斷層，但在東部地區(qū)，由于構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用，部分?jǐn)鄬幼兂赡鏀鄬?；?類為發(fā)育于青山口組—嫩江組內(nèi)部的微小斷層，斷距小，延伸距離短。第1類和第2類斷裂對(duì)油氣輸導(dǎo)運(yùn)移、圈閉形成與分布有著重大意義，其中，第1類斷裂不僅控制了深部斷陷層構(gòu)造格局、淺部坳陷層沉積體系的發(fā)育與展布以及蓋層的構(gòu)造變形，而且對(duì)盆地油氣的運(yùn)移、聚集和保存發(fā)揮著更加重要的作用，因此，繼承性發(fā)育的斷裂帶周圍是有利油氣的聚集區(qū)帶。第3類斷層對(duì)砂體橫向連通性影響較大，而對(duì)油氣成藏的影響較小。

3.4 油氣富集與地層形態(tài)和圈閉類型的關(guān)系

松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層各層序整體上呈現(xiàn)“南高北低、西高東低”和“北厚南薄、東厚西薄”的展布形態(tài)。油氣富集與地層展布形態(tài)、圈閉發(fā)育類型關(guān)系密切，不同構(gòu)造區(qū)帶具有不同的油氣成藏模式(圖4)。

圖4 松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層地層展布形態(tài)與油氣聚集關(guān)系模式圖(AB位置見(jiàn)圖1)Fig.4 Strata form and hydrocarbon accumulation model of depression period in Changling region of southern Songliao Basin

西部斜坡與斷階帶地區(qū)靠近物源，以三角洲平原分流河道砂和三角洲前緣水下分流河道砂為主，砂泥互層頻率小，但砂體單層厚度較大，連通性好，既是好的儲(chǔ)層，又是良好的油氣運(yùn)移通道。砂體以下傾尖滅為主，向西南的上傾方向連通性較好，順向斷階不易形成油氣聚集帶，但于西掉斷層上升盤(pán)，若存在低幅度構(gòu)造圈閉，則可形成構(gòu)造型油氣藏；若該斷裂延伸較深，則也可形成構(gòu)造-巖性油氣藏。在西部斜坡斷裂帶欠發(fā)育區(qū)，仍有形成分流河道透鏡狀巖性油氣藏的可能，有待加密地震資料檢測(cè)，進(jìn)行沉積微相及巖性圈閉預(yù)測(cè)。

中部平緩地帶一般由斷層組合形成的較小斷塊和低幅度穹隆構(gòu)造油氣藏，在所字井地區(qū)帶已得到證實(shí)；巖性油氣藏主要以透鏡狀分布，小而散，主要分布在三角洲前緣外端的河口壩、遠(yuǎn)砂壩以及淺湖砂壩等微相環(huán)境中，需對(duì)地震測(cè)網(wǎng)加密。

東部地區(qū)距離物源較遠(yuǎn)，砂巖粒徑較小，單砂體厚度小，砂泥互層頻率高，向東北方向形成了一系列巖性尖滅帶。由于構(gòu)造反轉(zhuǎn)作用，一方面使得原本下傾尖滅砂巖轉(zhuǎn)而上傾尖滅，形成數(shù)量眾多、厚度較小、面積較小的巖性油氣藏帶；另一方面，造成東掉斷層上升盤(pán)的構(gòu)造圈閉幅度增大，砂體被斷層切割形成遮擋與構(gòu)造圈閉匹配形成構(gòu)造-巖性復(fù)合油氣藏，這類油氣藏在腰英臺(tái)地區(qū)已得到證實(shí)。

4 結(jié)論

(1)松南長(zhǎng)嶺地區(qū)青山口組—姚家組劃分為 5個(gè)三級(jí)層序、8個(gè)四級(jí)層序，建立了區(qū)內(nèi)高精度層序地層格架，且與砂層組具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其地層縱向上表現(xiàn)為兩期正常三角洲與湖泊沉積體系交互疊置的演化序列，反映出2次大的湖平面變化旋回。

(2)將松南長(zhǎng)嶺地區(qū)泉四段—嫩江組沉積期 2次大的湖侵將坳陷層劃分為上、中、下3套有成因聯(lián)系的油氣成藏條件組合，成藏組合在縱向上受三級(jí)層序影響程度較大。泉四段—青二段的下部組合具上生下儲(chǔ)、自生自儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)等組合類型，成藏條件最好；青三段至姚家組的中部組合關(guān)鍵在于儲(chǔ)層與油源之間的通道；嫩江組的上部組合相對(duì)較差。結(jié)合圈閉構(gòu)造特征，在東部三維區(qū)內(nèi)，3個(gè)組合都可作為勘探目標(biāo)，而中、西部地區(qū)應(yīng)以下、中部組合為勘探重點(diǎn)。

(3)松南長(zhǎng)嶺地區(qū)坳陷層油氣富集規(guī)律為：層序旋回控制油氣富集部位，主力含油層位靠近成熟烴源巖；沉積相控制儲(chǔ)層發(fā)育區(qū)帶，三角洲前緣與濱淺湖交互帶的水下分流河道和河口壩微相其物性較好，油氣顯示較多，含油氣性也較好，為有利儲(chǔ)集相帶；基底斷裂帶和有利油氣聚集區(qū)緊密相聯(lián)，含油氣帶主要受繼承性發(fā)育的基底斷裂控制與影響；油氣富集與地層展布形態(tài)、圈閉類型密切相關(guān)，西部斜坡區(qū)在西掉斷層的上升盤(pán)，可形成低幅度構(gòu)造和構(gòu)造-巖性油氣藏，中部平緩區(qū)發(fā)育低幅度構(gòu)造圈閉，東部構(gòu)造反轉(zhuǎn)區(qū)發(fā)育三角洲前緣砂巖反轉(zhuǎn)上傾尖滅的巖性和構(gòu)造-巖性復(fù)合型圈閉。

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