松南腰英臺深層氣田地質(zhì)地球化學特征與成藏過程

王亞琳

摘 要：松南腰英臺深層氣田位于長嶺凹陷斷陷層達爾罕斷凸帶腰英臺構(gòu)造—火山巖復合圈閉之中，儲層主要是下白堊統(tǒng)營城組火山巖和登婁庫組、泉頭組碎屑巖。天然氣以甲烷為主，平均在70%左右;個別井CO2和N2含量較高，屬于有機、無機混源氣藏。利用δ13C1值進行天然氣的成熟度Ro研究發(fā)現(xiàn)，天然氣的Ro值介于1.80%-2.17%之間，整體屬于高—過成熟烴源巖生成的天然氣。通過對斷陷層烴源巖生烴過程的研究，發(fā)現(xiàn)下白堊統(tǒng)沙河子組、營城組烴源巖具有生烴時間早、構(gòu)造—火山巖復合圈閉形成時間晚的特點。因此，具有早期生烴不成藏、晚期和二次生烴成藏的地質(zhì)特征，這與氣田中的天然氣成熟度研究結(jié)果一致。鑒于此，疊合盆地深層烴源巖成藏過程及其與圈閉形成期的匹配關(guān)系是研究過程中的重要內(nèi)容，也引起了研究人員的高度重視。

關(guān)鍵詞：地化特征;地質(zhì)特征;成藏過程;腰英臺深層氣田;松遼盆地

中圖分類號：P618.130

文獻標識碼：A

一、成藏地質(zhì)背景

松遼盆地南部斷陷層主要發(fā)育上侏羅統(tǒng)火石嶺組、下白堊統(tǒng)沙河子組、營城組、登婁庫組，累計厚度達到5000m。其中烴源巖主要為火石嶺組、沙河子組、營城組湖相泥巖和煤層，烴源巖具有分布范圍廣（可達盆地而積的60% 以上）、厚度大 （200m～1200m）、有機質(zhì)豐度較高（TOC 均l.45% ）的特點;有機質(zhì)類型以Ⅱ—Ⅲ型為主，屬中等—好的烴源巖;烴源巖演化程度高，大部處于高成熟階段，部分處于過成熟階段，以生成天然氣為主。

松遼盆地處于活動大陸邊緣，地殼厚度小，深大斷裂活動強烈致使盆地斷陷期發(fā)生多期次火山活動，在縱向上造成多期火山巖的疊置，形成斷陷層重要的火山巖儲層。這些火山巖體與上覆蓋層有機結(jié)合，可以成為深部天然氣聚集的有效儲集體。

二、氣田地質(zhì)特征

1.圈閉特征

腰英臺深層氣藏位于達爾罕低凸起帶的腰英臺構(gòu)造—火山巖復合圈閉，低凸起帶的該類圈閉可以獲得東、西兩個次凹烴源巖生成的天然氣;同時腰英臺構(gòu)造—火山巖復合圈閉位于達爾罕斷裂上升盤，受下降盤泥巖的整體側(cè)向封堵，而形成大型斷鼻—火山巖復合氣藏。從該氣藏營城組頂面構(gòu)造圖來看，東部為一條近南北走向、斷距在500m～1000 m 的達爾罕深大基底斷裂切割，整體呈現(xiàn)中部高、向南、北、西三個方向逐漸減低的半背斜形態(tài);圈閉高點埋深3500m，構(gòu)造閉合線埋深3850m，閉合高度300m。根據(jù)長深1井、腰深1井鉆井揭示：氣頂埋深3539m，氣底埋深3809m，氣柱高度170m。

在長嶺斷陷，受營城組沉積末期構(gòu)造運動影響，盆地進入斷陷萎縮期，僅在箕狀斷陷中心接受登婁庫組一、二段粗碎屑建造，登三、四段水體規(guī)模大大擴大，大范圍接受河流—淺湖—半深湖相沉積建造。這些沉積物由火山巖體側(cè)翼逐漸向鼻狀構(gòu)造高點超覆尖滅，形成大量超覆尖滅圈閉。由此，在該帶廣泛發(fā)育鼻狀構(gòu)造—巖性、鼻狀構(gòu)造—超覆尖滅復合圈閉。在該斷壘帶上僅發(fā)育登三、四段河流—淺湖相的泥巖夾砂巖。由此，在該斷壘帶上，營城組火成巖之上直接披蓋著大套泥巖夾砂巖，形成了良好的儲蓋組合。

斷壘帶上發(fā)育了婁庫組三、四段與泉頭組二、四段等多套巨厚的泥巖段，各套泥巖段厚度達100m～400m。斷壘帶發(fā)育的大型反向斷層構(gòu)造樣式，使營城組中上部火成巖儲集體及登婁庫組、泉頭組中的砂巖、砂礫巖儲集體，獲得了上部泥巖發(fā)育段的側(cè)向封堵，形成了營城組中上部、登婁庫組及泉頭組一、三段的有效圈閉。

2.儲層特征

斷陷期主要發(fā)育火石嶺期和營城期兩大期次的火山活動，構(gòu)成斷陷層系的特殊巖性儲集體。營城期火山巖以流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r及流紋巖為主;火石嶺期火山巖以安山巖、玄武巖為主。形成裂縫-孔洞型儲層，且其儲集物性與壓實怍用無關(guān)?；鹕綆r儲層巨厚（30m～300m）孔隙度（基質(zhì)孔隙+孔洞+裂隙）平均可達8%，最高可達18%。

斷陷期發(fā)育的扇三角洲及大型水下扇砂體，構(gòu)成深層的主要碎屑巖儲集體，成藏巖性為細、中、粗砂巖及砂礫巖。碎屑巖儲層原生孔隙隨壓實作用增強而降低，次生孔隙和裂隙隨成巖作用增強而增大。埋深小于2000m的儲層孔隙度為15%～28%;埋深介于2000m～3500m的儲層孔隙度一般小于13%，平均為10%;埋深大3500m的儲層孔隙度介于4%～9%之間。整體具有低孔、低滲的特點，但可以成為天然氣的有效儲層。

三、天然氣地球化學特征

勘探實踐表明，松遼盆地存在有機、無機兩種氣源，長嶺凹陷斷陷層系作為松遼盆地的一部分，已發(fā)現(xiàn)的氣藏也具有有機、無機天然氣混源的特征，只是不同的氣藏表現(xiàn)為不同的氣源優(yōu)勢。

1.天然氣組分特征

研究區(qū)天然氣以甲烷為主，平均在70%左右，個別井含量較低（CS1-2井甲烷含量僅18.56%）;乙烷含量的差別比較大，YS1井營城組氣層中含有高達17.56%的C2H6，其他井如YP1井營城組氣層中含有1.16%的C2H6;說明烴類氣體含量雖然略低，但總體來講干燥系數(shù)較高，達到95%以上。

天然氣中大都含有一定量的非烴氣，主要是N2與CO2，含量相對較高（見下表），CO2含量介于30%～80%之間：如CS1-2井登婁庫組天然氣中含有較多的CO2，含量高達77.81%。而營城組天然氣中N2含量主要介于4%～5%之間。

2.天然氣成熟度研究

天然氣的成熟度可以利用δ13C1值與成熟度Ro的關(guān)系進行研究。徐永昌等（1979年）根據(jù)四川、松遼、鄂爾多斯盆地天然氣特征提出了δ13C1與Ro的關(guān)系方程：

δ13C1=21.72lgRo-43.31（油型氣）

δ13C1=40.49lgRo-34.00（煤型氣）

考慮到研究區(qū)營城組及沙河子組烴源巖以Ⅲ型干酪根為主，可以選用煤型氣的公式，在已知δ13C1的前提下，可以計算天然氣的成熟度Ro值，進而推知烴源巖的成熟度。

通過計算得到不同地區(qū)天然氣的成熟度Ro值：YS1井登婁庫組3466m～3495m井段天然氣的成熟度Ro值為2.12%～2.17%，營城組天然氣成熟度Ro值為1.81%～2.07%;CS1井營城組3753m～3747m井段天然氣成熟度Ro值為1.88%～2.14%。整體屬于過成熟烴源巖生成的天然氣。

四、天然氣成藏過程

烴源巖的生烴演化過程與圈閉的匹配關(guān)系控制了油氣的成藏，而烴源巖的生烴演化主要受溫度、壓力、時間等因素的控制。而在實際的研究過程中，往往僅考慮溫度的影響，因此，通常將烴源巖埋深與成熟度的關(guān)系研究作為烴源巖演化作用研究的主要的手段。

徐春華等（2010年）根據(jù)對長嶺油氣田現(xiàn)今埋深（h）與鏡質(zhì)體反射率RO關(guān)系研究，建立了斷陷期和坳陷期古埋深（H）與RO關(guān)系方程：

拗陷期：H1=2745lnRo+3304

單位：m 公式1

斷陷期：H2=1365lnRo+1644

單位：m 公式2

利用擬合出的關(guān)系公式1、2，分別計算了不同埋深對應(yīng)的鏡質(zhì)體反射率RO值，用以研究烴源巖生烴過程。

斷陷層共發(fā)育火石嶺組、沙河子組和營城組等三套烴源巖，前兩者探井鉆遇較少，研究程度較低。本次研究選擇鉆遇較多的營城組底為目的層，再現(xiàn)研究區(qū)斷陷層烴源巖的生烴演化過程。利用公式1、2，以200m為間距，計算了不同深度相應(yīng)的鏡質(zhì)體反射率Ro（見下表）。

可以看出，斷陷期：在營城組沉積末期，沙河子組烴源巖埋深在1000m～1700m之間，對應(yīng)的鏡質(zhì)體反射率RO介于0.6%～1.0%之間，處于成熟階段早期;營城組烴源巖埋深介于0～1100m，RO達到0.3%～0.7%，處于低成熟階段，生成少量的油氣。登婁庫組沉積末期（含剝蝕掉的1300m地層），沙河子組烴源巖埋深介于3400m～4100m，RO達到3.6%以上，基本喪失生氣能力;營城組地層埋深介于2400m～3400m，RO達到1.6%～3.6%，也進入高成熟-過成熟階段，以生成干氣為主。此后受燕山運動的影響整體抬升，生氣作用停止，而以排、聚氣作用為主。

拗陷期：依次接受了上白堊統(tǒng)泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組等地層，隨著上覆地層的不斷加厚，對斷拗轉(zhuǎn)換期的剝蝕量進行沉積補償，根據(jù)公式1，求得拗陷期再次埋深超過4450m時，RO可以重新達到或超過1.6%。長嶺凹陷營城組部分烴源巖埋深大于4450m，有部分營城組烴源巖進入二次生烴演化階段;腰英臺深層圈閉在這一時期大量捕獲高-過成熟天然氣，形成千億方級的大型天然氣田。

（1）營城組火山巖在登婁庫組沉積之后，形成有效的儲蓋組合，構(gòu)成火山巖-構(gòu)造圈閉，登婁庫組和泉頭組碎屑巖形成超覆尖滅和構(gòu)造圈閉。

（2）氣藏具有有機、無機混源的特征，只是不同的井和同一井的不同的層段表現(xiàn)為不同的氣源優(yōu)勢。

（3）烴源巖具有生烴時間早、圈閉形成時間晚的特點，因而具有早期生烴不成藏、晚期和二次生烴成藏的特征。

鑒于此，疊合盆地深層烴源巖成藏過程及其與圈閉形成期的匹配關(guān)系是研究過程中的重要內(nèi)容，也引起研究人員的高度重視。

參考文獻：

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