松遼盆地北部淺層氣分布、成藏控制因素及有利勘探方向分析

王曉波，李 劍，王東良，李志生，陳?ài)`發(fā)，張 英，李 謹(jǐn)，王義鳳，王 蓉

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2.中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北 廊坊 065007； 3.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司 天然氣成藏與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 廊坊 065007； 4.中國(guó)石油化工股份有限公司 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083）

0 引言

天然氣按埋藏深度通常可分為淺層氣、中深層氣、深層氣和超深層氣，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBn 270-1988《天然氣儲(chǔ)量規(guī)范》，淺層氣藏埋藏深度一般小于1 500m.淺層氣具有埋深較淺、勘探開(kāi)發(fā)成本低、投資少、見(jiàn)效快、風(fēng)險(xiǎn)小等優(yōu)勢(shì)，受到人們的重視.

埋深小于1 500m的淺層氣氣田數(shù)量約占世界天然氣田總數(shù)的20%，儲(chǔ)量約占世界天然氣總儲(chǔ)量的23%.世界上許多國(guó)家發(fā)現(xiàn)具有工業(yè)價(jià)值的淺層氣藏，其中俄羅斯西伯利亞盆地、中國(guó)柴達(dá)木盆地、波蘭喀爾巴阡山前緣、意大利北部波河盆地、日本新泄、北美庫(kù)克灣、墨西哥灣，以及北美大平原的阿爾伯達(dá)和密執(zhí)安盆地等是最重要的淺層氣田區(qū)[1］.目前，北美地區(qū)包括淺層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣勘探活躍，并且成為天然氣儲(chǔ)量及產(chǎn)量快速增長(zhǎng)的重要領(lǐng)域[2-3］.人們從淺層氣成因分類和鑒別、氣藏分類、資源前景和潛力、勘探開(kāi)發(fā)建議和注意問(wèn)題等角度對(duì)淺層氣進(jìn)行研究，目前中國(guó)已發(fā)現(xiàn)的淺層氣大氣田主要分布于柴達(dá)木盆地[4-5］，且以生物成因氣為主.

近年來(lái)，以松遼盆地北部天然氣為主要內(nèi)容開(kāi)展研究[6-22］：云金表等認(rèn)為長(zhǎng)期活動(dòng)的深斷裂帶、深部熱流底辟、良好蓋層是松遼盆地南部CO2氣藏的成藏條件，并給出CO2氣藏成藏模式及有利勘探方向[6］；付廣等認(rèn)為松遼盆地北部天然氣成藏與分布主要受氣源巖與蓋層時(shí)空配置關(guān)系和斷層因素控制[7］；付廣等從蓋層厚度和空間分布、封閉能力及與源巖配置關(guān)系等方面，分析松遼盆地北部深層和中下部組合天然氣蓋層，認(rèn)為中下部天然氣富集好于深層[8］；付廣等指出蓋源匹配關(guān)系和長(zhǎng)期活動(dòng)晚期反轉(zhuǎn)斷裂是松遼盆地北部扶楊油層深層氣藏成藏與分布的主控因素，徐家圍子凹陷南部、古龍凹陷南部、齊家凹陷局部地區(qū)和林甸凹陷南部為有利區(qū)[9］；付曉飛等認(rèn)為松遼盆地北部深層蓋層不連續(xù)分布特征決定天然氣只能局部分布，登二段的泥巖蓋層同源巖匹配關(guān)系好于泉一、二段的[10］；孫英杰等分析松遼盆地北部源巖和蓋層時(shí)空匹配關(guān)系及其對(duì)天然氣聚集與分布的控制作用，認(rèn)為扶楊油層的天然氣富集程度大慶長(zhǎng)垣以東地區(qū)好于以西地區(qū)，薩爾圖、葡萄花、高臺(tái)子和黑帝廟油層的天然氣富集程度大慶長(zhǎng)垣以西地區(qū)好于以東地區(qū)[11］；張順等分析松遼盆地新生界第四系和第三系大安組生物氣聚集及成藏條件，根據(jù)蓋層、第四系和第三系大安組氣源巖的分布特征，認(rèn)為大慶長(zhǎng)垣以西及南部大安、北部林甸一帶是形成生物氣藏的有利地區(qū)[12］；王占國(guó)等認(rèn)為大慶長(zhǎng)垣以西地區(qū)黑帝廟油層油氣成藏主要受烴源巖、砂體與構(gòu)造、斷層因素控制[13］；湯慧等認(rèn)為西部斜坡區(qū)天然氣成因類型有原油伴生氣、原油菌解氣和原生生物氣，西斜坡區(qū)具有原油伴生氣遠(yuǎn)距離運(yùn)聚和生物氣近距離聚集成藏模式[14］；王雪等對(duì)松遼盆地北部西部斜坡區(qū)、長(zhǎng)垣—古龍、朝長(zhǎng)—王府地區(qū)分布的生物氣進(jìn)行地化特征對(duì)比，明確各自組分和同位素特征及其成因類型[15］；王民等以松遼盆地北部淺層生物氣源巖為例，對(duì)多套烴源巖天然氣擴(kuò)散散失量進(jìn)行定量評(píng)價(jià)[16］；李迪等認(rèn)為大慶長(zhǎng)垣南部黑帝廟油層淺層氣分布主要受沉積微相控制[17］；胡望水等認(rèn)為松遼盆地南部淺層天然氣為甲烷型生物成因氣，生物氣氣源層具強(qiáng)—較強(qiáng)的還原環(huán)境、較高的有機(jī)質(zhì)豐度、較好的有機(jī)質(zhì)類型，持續(xù)沉降、快速沉積作用和有利的沉積環(huán)境是生物氣形成的重要地質(zhì)條件，良好的儲(chǔ)蓋條件有利于淺層氣的聚集和保存[18］；沙子萱將大慶長(zhǎng)垣南部地區(qū)黑帝廟油層天然氣分為生物氣和油型氣，主要受源斷裂和圈閉類型控制，由源斷裂控制的斷背斜圈閉是天然氣富集的有利場(chǎng)所[19］；黃桂雄分析中石化松北探區(qū)薩爾圖、葡萄花、高臺(tái)子油層油氣成藏條件，認(rèn)為哈爾濱東和呼蘭附近應(yīng)是成藏的有利區(qū)[20］；邢翔等對(duì)松遼盆地東南緣西丁家地區(qū)深層層系營(yíng)城組沉積相進(jìn)行分析，為下一步深層勘探開(kāi)發(fā)及資源評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)[21］.

現(xiàn)有研究主要以松遼盆地北部或局部地區(qū)的涉及中深層天然氣、油氣成藏及有利區(qū)預(yù)測(cè)等為主，近年來(lái)，深層火山巖、致密碎屑巖領(lǐng)域天然氣勘探取得重大突破[22-23］，深層及深層天然氣研究頗多，針對(duì)淺層及淺層氣的討論相對(duì)較少，而對(duì)松遼盆地北部的淺層氣分布、不同類型淺層氣成藏控制因素及其差異性，以及不同成因類型淺層氣有利勘探方向等缺乏針對(duì)性的研究.因此，筆者以松遼盆地北部為研究對(duì)象，分析淺層氣分布規(guī)律、不同成因類型淺層氣成藏控制因素及其差異性，探討不同類型淺層氣有利勘探方向，對(duì)松遼盆地北部淺層氣勘探具有指導(dǎo)作用.

1 地質(zhì)概況

松遼盆地位于中國(guó)東北部，總面積約為26×104km2，構(gòu)造上地處西伯利亞、太平洋和中朝三大板塊交界處，屬于天山—興蒙地槽褶皺帶（見(jiàn)圖1），是世界上已發(fā)現(xiàn)特大油田、油氣資源最豐富的陸相含油氣盆地.松遼盆地是一個(gè)在古生代褶皺基底上發(fā)育的以中、新生代為主的復(fù)合型沉積盆地，具有斷拗雙重結(jié)構(gòu)，中、新生代碎屑沉積巖最大厚度逾萬(wàn)米.盆地構(gòu)造演化主要受深部地幔物質(zhì)熱動(dòng)力變化和太平洋板塊活動(dòng)的影響，大致經(jīng)歷隆起、斷陷、拗陷、抬升階段：

（1）盆地基底由上古生界石炭—二疊系變質(zhì)巖和不同期次的花崗巖組成，三疊紀(jì)—早侏羅世，地幔物質(zhì)上涌引起地殼大范圍隆起，盆地整體呈上升隆起狀態(tài)；

（2）中侏羅世—早白堊世早期，盆地中部莫霍面拱起使異常地幔作用進(jìn)一步加劇，造成更大規(guī)模的拉張，斷裂活動(dòng)頻繁，產(chǎn)生以北北東向?yàn)橹鞯膹埿詳嗔褞?，并伴隨火山噴發(fā)，盆地進(jìn)入斷陷發(fā)育階段；

（3）早白堊世晚期—晚白堊世嫩江期，大范圍熱張裂引起地殼大面積塌陷，形成統(tǒng)一的湖盆，并在青山口組合嫩江期湖盆發(fā)育達(dá)到全盛，盆地進(jìn)入陸內(nèi)拗陷發(fā)育階段；

（4）晚白堊世嫩江組沉積后，喜山運(yùn)動(dòng)時(shí)期地殼抬升加劇，受擠壓應(yīng)力作用盆地開(kāi)始抬升，湖盆明顯收縮，松遼盆地進(jìn)入褶皺萎縮期.

松遼盆地北部主要指松花江以北、嫩江以東地區(qū)，面積約為12×104km2，可以劃分為中央拗陷、西部斜坡、東北隆起、東南隆起、北部?jī)A沒(méi)區(qū)等5個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元（見(jiàn)圖1），主要發(fā)育上侏羅統(tǒng)火石嶺組（J3h），白堊系沙河子組（K1sh）、營(yíng)城子組（K1yc）、登婁庫(kù)組（K1d）、泉頭組（K1q），青山口組（K2qn）、姚家組（K2y）、嫩江組（K2n）、四方臺(tái)組（K2s）、明水組（K2m），古近系（E）、新近系（N）和第四系（Q）等地層；淺層主要烴源巖包括嫩江組、青山口組巨厚的泥質(zhì)烴源巖及沙河子組煤系烴源巖；主要儲(chǔ)層包括黑帝廟（H，k2n3-K2n5）、薩爾圖（S，k2n1、k2y2＋3）、高臺(tái)子（G，K2qn2＋3）、扶余（F，k1q3）和楊大城子油層（Y，k1q4）等.

圖1 松遼盆地區(qū)域大地構(gòu)造背景及構(gòu)造單元分區(qū)（據(jù)高瑞祺等，1997年，修改）Fig.1 The regional tectonics background and structural unit division of northern Songliao basin（According to GAO Ruiqi et al.，1997，modified）

2 淺層氣分布規(guī)律

2.1 平面分布

統(tǒng)計(jì)分析松遼盆地北部埋深小于1 500m的淺層氣田（藏）或含氣區(qū)塊發(fā)現(xiàn)，松遼盆地北部淺層氣資源豐富，平面分布廣泛，目前已發(fā)現(xiàn)包括平洋、阿拉新、二站、江橋、富拉爾基、敖南、葡北、喇嘛甸、朝陽(yáng)溝、新站、三站、四站、五站、長(zhǎng)春嶺、太平莊氣田等25個(gè)淺層氣田（藏）或淺層氣含氣區(qū)塊.此外，松遼盆地淺層氣顯示廣泛，松遼盆地已開(kāi)發(fā)的油田，在淺部地層的鉆井過(guò)程中普遍發(fā)現(xiàn)有不同程度的天然氣顯示[8］.松遼盆地北部淺層氣平面上主要分布在西部斜坡區(qū)泰康隆起帶，中央凹陷區(qū)的齊家—古龍凹陷、大慶長(zhǎng)垣、朝陽(yáng)溝階地和三肇凹陷東北部及東南隆起區(qū)長(zhǎng)春嶺背斜帶等地（見(jiàn)表1）.

2.2 縱向組合及分布

由于存在不同構(gòu)造單元接受沉積和剝蝕的差異，松遼盆地北部淺層氣縱向發(fā)育層系較多.中央拗陷區(qū)淺層氣層位相對(duì)較新，以嫩江組（K2n）為主；東南隆起區(qū)剝蝕嚴(yán)重，淺層氣層位相對(duì)較老，達(dá)到泉頭組（K1q）；西部斜坡區(qū)的淺層氣層位介于兩者之間，以姚家組（K2y）和青山口組（K1qn）為主.松遼盆地北部淺層氣縱向上存在上、中、下3套淺層氣組合（見(jiàn)圖2）：（1）上部淺層氣組合以黑帝廟油層（H，K2n3-K2n5）和明水組（K2m）為儲(chǔ)集層，黑帝廟油層（H，K2n3-K2n5）和明水組（K2m）泥巖既是烴源巖又是直接蓋層；（2）中部淺層氣組合以薩爾圖油層（S，K2n1、K2y2＋3）、葡萄花油層（P，K2y1）、高臺(tái)子油層（G，K2qn2＋3）為儲(chǔ)集層，青山口組（K2qn）和嫩一、二段（K2n1、K2n1）泥巖為主要烴源巖，嫩江組（K2n）泥巖既是直接蓋層又是區(qū)域蓋層；（3）下部淺層氣組合以扶余（F，K1q4）、楊大城子油層（Y，K1q3）為儲(chǔ)集層，泉一、二段（K1q1，K1q2）及下部泥巖為主要烴源巖，青山口組（K2qn）及上覆嫩一、二段（K2n1、K2n2）泥巖分別作為直接蓋層和區(qū)域蓋層.

表1 松遼盆地北部主要淺層氣田（藏）或淺層含氣區(qū)塊Table1 Main shallow gas fields（reservoirs）or areas in northern Songliao basin

松遼盆地北部淺層氣縱向分布特征：

（1）西部斜坡區(qū)淺層氣以中部組合為主，主力層位為薩爾圖（S）和高臺(tái)子油層（G），如阿拉新、二站和平洋氣田等.

雙重差分法的使用具有一定的前提條件，它要求政策變量與因變量變動(dòng)不相關(guān)，亦即在政策實(shí)施前實(shí)施地區(qū)與未實(shí)施地區(qū)的發(fā)展軌跡須是平行的（共同趨勢(shì)假定），否則會(huì)造成選擇偏誤問(wèn)題，導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果有偏誤且偏向未知（Besley & Case，2000）。為滿足這一假定，可以采用傾向得分匹配法（Propensity Score Matching，PSM）與雙重差分法相結(jié)合來(lái)提高估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性（Heckman，Ichimura & Todd，1998）。

（2）中央拗陷區(qū)存在3套淺層氣組合，上部淺層氣組合以黑帝廟油層（H）為主，主要分布在大慶長(zhǎng)垣和齊家—古龍凹陷南部地區(qū)，如敖南、葡北、新站和龍南等；中部淺層氣組合以薩爾圖（S）和葡萄花油層（P）為主，主要分布在大慶長(zhǎng)垣和齊家—古龍凹陷北部地區(qū)及朝陽(yáng)溝階地，如敖古拉、他拉哈、新店、喇嘛甸、薩爾圖和朝陽(yáng)溝等；下部淺層氣組合以扶余、楊大城子油層（F，Y）為主，主要分布在三肇凹陷東北部分地區(qū)，如宋站、羊草氣田等.

（3）東南隆起區(qū)淺層氣主要分布在長(zhǎng)春嶺背斜和賓縣—王府凹陷，存在中、下部組合，中部組合以葡萄花油層（P）為主，如四站氣田；下部組合以扶余、楊大城子油層（F，Y）為主，如三站、五站和長(zhǎng)春嶺等（見(jiàn)表1和圖2）.

2.3 試氣產(chǎn)量分布

由松遼盆地北部淺層氣試氣產(chǎn)量頻率分布圖（見(jiàn)圖3）可以看出，淺層氣測(cè)試產(chǎn)量較高，在統(tǒng)計(jì)112口井的185層試氣數(shù)據(jù)中，淺層氣試氣產(chǎn)量分布范圍較寬，其中7%的淺層氣試氣產(chǎn)量高于10×105m3／d，56%的淺層氣試氣產(chǎn)量在（1～10）×105m3／d之間，17%的淺層氣試氣產(chǎn)量在1 500～5 000m3／d之間，僅15%的淺層氣試氣產(chǎn)量小于1 500m3／d.由松遼盆地北部淺層氣試氣產(chǎn)量與深度關(guān)系圖（見(jiàn)圖4）可以看出，淺層氣試氣產(chǎn)量相對(duì)較高的層位埋深主要分布在600～800m之間，并且總體上黑帝廟（H）和薩爾圖油層（S）淺層氣試氣產(chǎn)量相對(duì)最高，而扶余和楊大城子（F、Y）試氣產(chǎn)量相對(duì)較低.

圖2 松遼盆地北部淺層氣縱向分布特征及淺層氣組合劃分Fig.2 Longitude distribution of shallow gas and its combination division in northern Songliao basin

圖3 松遼盆地北部淺層氣試氣產(chǎn)量頻率分布Fig.3 Frequency distribution of gas testing productionof shallow gas in northern Songliao basin

圖4 松遼盆地北部淺層氣試氣產(chǎn)量與深度關(guān)系Fig.4 Relationship between gas testing production of shallow gas and depth in northern Songliao basin

3 成藏控制因素

3.1 淺層氣組分、碳同位素分布特征

3.1.1 組分

由松遼盆地北部淺層氣甲烷含量（體積分?jǐn)?shù)）頻數(shù)分布圖（見(jiàn)圖5）可以看出，淺層氣中甲烷含量相對(duì)較高，主頻在90%～100%之間.其中明水組淺層氣甲烷含量普遍較高，全部在90%～100%之間；黑帝廟油層的淺層氣甲烷含量較高，主頻在95%～100%之間；扶余、楊大城子油層淺層氣甲烷含量相對(duì)較高，大部分在90%～100%之間；薩爾圖油層、葡萄花油層、高臺(tái)子油層的淺層氣甲烷含量分布范圍較寬且相對(duì)均勻，主要分布在75%～100%之間.

圖5 松遼盆地北部淺層氣甲烷含量頻數(shù)分布Fig.5 Frequency distribution of methane content of shallow gas in northern Songliao basin

3.1.2 干燥系數(shù)

由松遼盆地北部淺層氣干燥系數(shù)C1／C1＋頻數(shù)分布圖（見(jiàn)圖6）可以看出，淺層氣干燥系數(shù)較大，主頻集中在0.98～1.00之間.其中明水組淺層氣干燥系數(shù)最高，大于0.99；黑帝廟油層淺層氣干燥系數(shù)相對(duì)較高，主頻集中在0.98～1.00之間，次主頻在0.85～0.90之間；扶余、楊大城子油層淺層氣干燥系數(shù)相對(duì)較高，主要在0.97～1.00之間；薩爾圖、葡萄花和高臺(tái)子油層淺層氣干燥系數(shù)整體相對(duì)較低，大部分小于0.80.

3.1.3 甲烷碳同位素

松遼盆地北部淺層氣甲烷碳同位素分布范圍較寬，大多分布在-60‰～-30‰之間（見(jiàn)圖7）.明水組天然氣甲烷碳同位素全部大于-50‰；黑帝廟油層淺層氣甲烷碳同位素主要在-55‰～-45‰之間；薩爾圖、葡萄花和高臺(tái)子油層淺層氣甲烷碳同位素相對(duì)于扶楊油層明顯偏輕，主頻在-60‰～-45‰之間；扶余油層和楊大城子油層淺層氣甲烷碳同位素主頻在-35‰～-30‰之間，次主頻在-50‰～-45‰之間.

圖6 松遼盆地北部淺層氣干燥系數(shù)頻數(shù)分布Fig.6 Frequency distribution of dry coefficient of shallow gas in northern Songliao basin

3.2 淺層氣成因類型

在淺層氣地球化學(xué)特征分析的基礎(chǔ)上，考慮淺層氣形成的地質(zhì)條件，結(jié)合不同成因類型天然氣鑒別方法：（1）生物氣以較輕的碳同位素組成，富集甲烷、幾乎不含液態(tài)烴而區(qū)別于其他來(lái)源天然氣，甲烷碳同位素一般小于-55‰，乙烷及以上重?zé)N組分含量較低（一般小于0.5%）[1］；（2）低熟氣甲烷碳同位素一般大于-48‰，干燥系數(shù)一般分布在0.70～0.99，天然氣的源巖成熟度Ro一般在0.25%～0.60%之間；（3）油型氣甲烷碳同位素主要分布于-55‰～-30‰，乙烷碳同位素一般小于-28‰；（4）煤成氣甲烷碳同位素δ13C1主要分布于-43‰～-10‰，乙烷碳同位素δ13C2一般大于-28‰，對(duì)松遼盆地北部淺層氣開(kāi)展天然氣成因綜合判識(shí).

圖7 松遼盆地北部淺層氣甲烷碳同位素頻數(shù)分布Fig.7 Frequency distribution of methane carbon isotope of shallow gas in northern Songliao basin

松遼盆地北部淺層氣可分為生物氣（Ⅰ）、低熟氣（Ⅱ）、油型氣（Ⅲ）和煤成氣（Ⅳ）（見(jiàn)圖8）：

（1）江橋、平洋、林甸、阿拉新、紅崗（部分）、大安、敖南（部分）、四站（部分）及葡萄花（大部分）等地區(qū)或氣田的淺層氣，主要分布于西部斜坡區(qū)泰康隆起帶薩爾圖和高臺(tái)子油層（S，G），以及中央拗陷區(qū)黑帝廟油層（H）和明水組（K2m），甲烷碳同位素δ13C1小于-55‰，主要來(lái)源于西部斜坡區(qū)降解原油和部分嫩一、二段和青山口組未熟烴源巖，以及中央拗陷區(qū)嫩江組、明水組及以上層位的未熟烴源，為典型生物氣；

（2）新站、敖南（大部分）、四站（部分）、紅崗（部分）、龍南（部分）、葡萄花（部分）等地區(qū)淺層氣，主要分布于中央拗陷區(qū)齊家—古龍凹陷、大慶長(zhǎng)垣和朝陽(yáng)溝階地，δ13C1主要分布于-55‰～-48‰，干燥系數(shù)分布于0.8～1.0，主要來(lái)自中央拗陷區(qū)淺層嫩江組烴源巖（Ro為0.4%～0.7%）演化階段下，由生物和低溫?zé)岽呋餐饔眯纬傻牡褪鞖猓?/p>

（3）敖古拉、敖包塔、龍南（部分）及新站（部分）等地區(qū)淺層氣，主要分布于中央拗陷齊家—古龍凹陷、大慶長(zhǎng)垣和龍虎泡階地，甲烷碳同位素δ13C1主要介于-48‰～-43‰之間，且干燥系數(shù)顯著降低，主要來(lái)自齊家—古龍凹陷青山口、嫩江組的成熟腐泥型烴源巖的典型油型氣；

（4）三站、五站、長(zhǎng)春嶺、太平莊、宋站等地區(qū)淺層氣，主要分布于東南隆起區(qū)及中央拗陷三肇凹陷部分地區(qū)，甲烷碳同位素δ13C1主要分布在-40‰～-28‰，干燥系數(shù)普遍較高，主要來(lái)自鶯山、王府等深層斷陷高—過(guò)成熟的沙河子組煤系烴源巖的高—過(guò)成熟階段煤成氣.

圖8 松遼盆地北部淺層氣成因類型綜合判識(shí)Fig.8 The comprehensive genetic type identification of shallow gas in northern Songliao basin

各層系中：明水組（K2m）主要分布于中央拗陷區(qū)，受嫩江組、明水組及以上層位未熟—低熟烴源巖控制，淺層氣以生物氣和低熟氣為主；扶余、楊大城子油層（F、Y）主要分布于東南隆起帶，受深層斷陷高—過(guò)成熟的沙河子組煤系烴源巖控制，淺層氣以煤成氣為主；黑帝廟油層（H）、薩爾圖油層（S）、葡萄花油層（P）主要分布于中央拗陷區(qū)，受中央拗陷區(qū)淺層嫩三、四、五段及以上層位未熟—低熟烴源巖控制，淺層氣以生物氣、低熟氣為主，同時(shí)埋深相對(duì)較深的部分嫩一、二段和青山口組腐泥型烴源巖達(dá)到成熟階段，相對(duì)較深部位縱向上也疊置大量油型氣；高臺(tái)子油層（G）和薩爾圖油層（S）在西部斜坡區(qū)十分發(fā)育，受西部斜坡區(qū)降解原油和嫩一、二段和青山口組未熟烴源巖及部分成熟烴源巖控制，淺層氣以生物氣為主、油型氣為輔.

3.3 不同類型淺層氣成藏

（1）氣源類型及分布控制不同類型淺層氣藏的形成和分布.①淺層熱成因氣分布受成熟源巖分布控制.淺層熱成因氣主要包括油型氣和煤成氣，其中，淺層熱成因油型氣分布受拗陷期青山口組和嫩江組的青一段和嫩一、二段泥巖、富含有機(jī)質(zhì)的深湖—半深湖相泥巖的成熟源巖分布范圍控制，主要分布于齊家—古龍凹陷及大慶長(zhǎng)垣地區(qū)，如喇嘛甸、敖古拉、龍南、白音諾勒等氣田；淺層熱成因煤成氣分布受高過(guò)成熟的深層斷陷侏羅系沙河子組煤系烴源巖分布控制，主要分布于松遼盆地北部的東部地區(qū)的徐家圍子、鶯山、王府等地區(qū)，如宋站、三站、五站、長(zhǎng)春嶺等氣田.②松遼盆地北部淺層生物氣包括源巖降解生物氣和原油降解生物氣，前者為原生型，后者為次生型.低熟氣與未熟源巖降解生物氣在生烴演化階段具有連續(xù)性，主要受青一段和嫩一、二段泥巖及以上層位的未熟—低熟烴源巖分布控制，沿齊家—古龍凹陷和三肇凹陷成熟生烴中心周邊呈環(huán)狀分布或分布于盆地邊緣[24］，如大慶長(zhǎng)垣南部敖南、葡北和新站（黑帝廟油層）等含氣區(qū)塊或氣田，朝陽(yáng)溝階地的朝陽(yáng)溝含氣區(qū)塊（葡萄花油層）等.原油降解次生生物氣的分布受降解原油分布及其降解程度控制，常與降解原油相伴生分布在稠油油藏的上方或上傾方[25-26］，如西部斜坡區(qū)的富拉爾基、江橋、平洋、阿拉新和二站等氣田.

（2）圈閉及圈閉類型是控制淺層氣成藏的關(guān)鍵，直接影響淺層氣的富集.松遼盆地北部廣泛發(fā)育的背斜、斷背斜、構(gòu)造—巖性、巖性上傾尖滅、透鏡體、斷層遮擋、地層不整合等類型的圈閉，為淺層氣富集成藏提供有利場(chǎng)所[25］.以淺層生物氣和低熟氣為主的葡萄花和葡西構(gòu)造區(qū)以斷層—巖性圈閉氣藏為主；敖包塔構(gòu)造區(qū)以構(gòu)造—巖性圈閉氣藏為主；二站氣田為背斜圈閉氣藏；阿拉新氣田為構(gòu)造—巖性圈閉氣藏；江橋氣藏為地層不整合圈閉氣藏；富拉爾基氣藏為河道砂透鏡體圈閉氣藏.以淺層熱成因油型氣的敖古拉、龍南氣田為斷鼻圈閉氣藏，白音諾勒、喇嘛甸、二站等氣田主要為背斜圈閉氣藏；以淺層熱成因煤成氣為主的三站、五站、長(zhǎng)春嶺氣田主要為斷塊圈閉氣藏.可見(jiàn)，淺層生物氣和低熟氣成藏主要受巖性相關(guān)圈閉控制；淺層熱成因氣成藏主要受與斷層相關(guān)的圈閉控制.

（3）蓋層對(duì)于天然氣氣藏，特別是對(duì)于埋藏相對(duì)較淺、成巖演化程度較低的淺層氣成藏及保存至關(guān)重要，其封閉能力直接影響淺層氣富集的數(shù)量，其空間展布的大小控制淺層氣在空間上的分布[27］.松遼盆地存在青山口組和嫩江組兩大套區(qū)域性泥巖蓋層.青山口組泥巖厚度大（一般大于300m），沉積速率（青一段為193.58m／Ma，青二、三段為50.01m／Ma）快，以及在礦物轉(zhuǎn)化脫水、水熱增壓和有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化等作用下，普遍欠壓實(shí)具有超壓，青一段泥巖在古龍凹陷中心處最大超壓可達(dá)到12MPa，在三肇凹陷中心處最大超壓可達(dá)到10MPa[28-29］.嫩一段泥巖最大厚度高于110m，嫩二段泥巖最大厚度高于240m，全盆地分布穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的毛細(xì)管封閉能力，同時(shí)具有壓力和烴濃度封閉能力[30］；嫩二段淺層氣藏上部有厚50～110m的嫩三段黑色泥巖作蓋層，全盆地穩(wěn)定分布，為良好區(qū)域蓋層；嫩三段上部淺層氣藏上部為厚25～30m的較純泥巖，盆地內(nèi)穩(wěn)定分布，明水組一段淺層氣藏的上部為厚20～25m的黑色泥巖，盆地內(nèi)穩(wěn)定分布，是區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)層[18］.

（4）斷層對(duì)淺層氣富集成藏具有影響[7，9，13］，斷層既可以作為淺層氣運(yùn)移的通道，也可以成為淺層氣聚集的遮擋物，控制淺層氣形成、分布及保存.通過(guò)斷層與圈閉溝通，深部熱成因天然氣可以在淺層聚集成藏，如東南隆起區(qū)沙河子組—營(yíng)城組源巖生成排出的深層天然氣，沿著斷層向上運(yùn)移至扶余、楊大城子油層中，在一系列斷層—巖性或斷塊圈閉中聚集成藏形成汪家屯、五站、長(zhǎng)春嶺、羊草、宋站、三站等淺層氣田；淺層生物氣和低熟氣也可以通過(guò)斷層運(yùn)移至臨近圈閉聚集成藏，如松遼盆地北部大慶長(zhǎng)垣南部的新站氣田、敖南區(qū)塊、葡北區(qū)塊黑帝廟油層形成構(gòu)造—巖性和斷層—巖性等類型淺層氣藏.

松遼盆地北部淺層生物氣和低熟氣與淺層熱成因氣（油型氣和煤成氣）在主要成藏控制因素上存在差異：淺層生物氣和低熟氣成藏主要受青一段和嫩一、二段泥巖及以上層位的未熟—低熟烴源巖或降解原油的分布和降解程度、巖性相關(guān)圈閉及蓋層等因素控制；淺層熱成因油型氣和煤成氣分別受青一段和嫩一、二段成熟腐泥型烴源巖分布或深層斷陷侏羅系煤系成熟烴源巖、斷層相關(guān)圈閉、蓋層和斷層等因素控制.

4 勘探方向及前景分析

通過(guò)淺層氣平面和縱向分布特征研究，結(jié)合淺層氣成因類型判識(shí)，對(duì)松遼盆地北部不同成因類型淺層氣有利勘探方向進(jìn)行分析，認(rèn)為：（1）西部斜坡區(qū)中部組合薩爾圖油層（S）、高臺(tái)子油層（G），中央拗陷區(qū)上部組合的黑帝廟油層及以上層位（H，K2m），朝陽(yáng)溝階地中部組合葡萄花油層（P）是與生物作用相關(guān)淺層氣（生物氣、低熟氣）的有利勘探方向；（2）中央拗陷區(qū)中部組合葡萄花和薩爾圖油層（P、S）是淺層油型氣的有利勘探方向；（3）東南隆起區(qū)和中央拗陷三肇凹陷部分地區(qū)下部組合扶余、楊大城子油層（F、Y）是淺層煤成氣的有利勘探方向.

（1）分析試氣產(chǎn)量，松遼盆地北部淺層氣試氣產(chǎn)量及淺層氣成因類型密切相關(guān)，生物作用相關(guān)的淺層氣比熱成因作用相關(guān)的淺層氣具有更高的試氣產(chǎn)量.黑帝廟油層（H）和薩爾圖油層（S）的淺層生物氣、低熟氣試氣產(chǎn)量最高；扶余、楊大城子油層（F、Y）的淺層熱成因煤成氣試氣產(chǎn)量相對(duì)較低；薩爾圖（S）和葡萄花油層（P）的淺層熱成因油型氣試氣產(chǎn)量介于兩者之間.（2）分析氣源條件，松遼盆地北部熱成因作用相關(guān)的淺層氣主要為中深部熱成因天然氣通過(guò)構(gòu)造調(diào)整運(yùn)移到淺層聚集形成，與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和斷裂密切相關(guān)，受到氣源供給的限制，儲(chǔ)量規(guī)模和分布范圍相對(duì)較小；松遼盆地北部大面積分布、縱向發(fā)育層系眾多、廣泛分布的未熟—低熟烴源巖及西部斜坡區(qū)稠油為生物作用相關(guān)的淺層生物氣、低熟氣生成提供連續(xù)且充足的氣源[25-26］.因此，生物作用相關(guān)的淺層氣（生物氣、低熟氣）比熱成因相關(guān)的淺層氣（油型氣、煤成氣）具有更為廣闊的資源和勘探前景.

5 結(jié)論

（1）松遼盆地北部淺層氣顯示豐富，分布廣泛，平面上主要分布在西部斜坡區(qū)泰康隆起帶，中央凹陷區(qū)齊家—古龍凹陷、大慶長(zhǎng)垣、朝陽(yáng)溝階地和三肇凹陷東北部，以及東南隆起區(qū)長(zhǎng)春嶺背斜帶等地；縱向上分布于黑帝廟油層（H）和明水組（K2m）上部淺層氣組合，薩爾圖油層（S）、葡萄花油層（P）、高臺(tái)子油層（G）的中部淺層氣組合，扶余、楊大城子油層（F、Y）下部淺層氣組合；淺層氣試氣日產(chǎn)量主要分布在（1～10）×104m3／d之間，高產(chǎn)層埋深主要分布于600～800m.

（2）松遼盆地北部淺層氣甲烷含量高、主頻分布在90%～100%之間，甲烷碳同位素分布范圍較寬、主頻分布在-60‰～-30‰之間，干燥系數(shù)主要分布在0.98～1.00之間；按成因可劃分為生物氣（Ⅰ）、低熟氣（Ⅱ）、油型氣（Ⅲ）和煤成氣（Ⅳ）4種類型；各層系淺層氣中，K2m受淺層嫩江組、明水組及以上層位未熟—低熟烴源巖控制，以生物氣和低熟氣為主；F、Y受深層斷陷高—過(guò)成熟的沙河子組煤系烴源巖控制，以煤成氣為主；H、S、P（中央拗陷區(qū)）受淺層大面積嫩三、四、五段及以上層位未熟—低熟烴源巖及部分嫩一、二段和青山口組成熟烴源巖控制，淺層氣以生物氣、低熟氣為主，且縱向上也疊置大量油型氣；G、S（西部斜坡區(qū)）受降解原油和嫩一、二段和青山口組未熟烴源巖及部分成熟烴源巖控制，淺層氣以生物氣為主、油型氣為輔；生物作用相關(guān)淺層氣成藏主要受未熟—低熟烴源巖或降解原油的分布、巖性和構(gòu)造相關(guān)圈閉及蓋層控制，熱成因相關(guān)的淺層氣成藏主要受腐泥型或煤系成熟氣源巖、構(gòu)造和斷層遮擋相關(guān)圈閉、蓋層和斷層控制.

（3）松遼盆地北部西部斜坡區(qū)中部組合薩爾圖油層（S）、高臺(tái)子油層（G），中央拗陷區(qū)上部組合黑帝廟油層及以上層位（H，K2m），朝陽(yáng)溝階地中部組合葡萄花油層（P）是與生物作用相關(guān)淺層氣（生物氣、低熟氣）的有利勘探方向；中央拗陷區(qū)中部組合葡萄花和薩爾圖油層（P、S）是淺層油型氣的有利勘探方向；東南隆起區(qū)和中央拗陷三肇凹陷部分地區(qū)下部組合扶余、楊大城子油層（F、Y）是淺層煤成氣的有利勘探方向；生物作用相關(guān)淺層氣（生物氣、低熟氣）比熱成因相關(guān)淺層氣（油型氣、煤成氣）具有更為廣闊的資源和勘探前景.

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