松遼盆地長嶺斷陷南部天然氣成藏與富集特征

謝 忱，胡純心

（1.中國地質大學能源學院，北京100083； 2.中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司，吉林長春130062）

松遼盆地長嶺斷陷南部天然氣成藏與富集特征

謝 忱1，胡純心2

（1.中國地質大學能源學院，北京100083； 2.中國石油化工股份有限公司東北油氣分公司，吉林長春130062）

松遼盆地長嶺斷陷南部發(fā)育有營城組、沙河子組和火石嶺組3套烴源巖，其中沙河子組泥巖有機質豐度高，為區(qū)內主力烴源巖。沙河子組主要分布在分割性較強的獨立次凹中，生烴凹陷控制了天然氣藏的分布，生烴潛力的大小控制了氣藏的充滿度。該區(qū)天然氣具有多期充注成藏特點，后期存在二氧化碳氣體的充注。天然氣的有利富集帶位于鄰近生烴凹陷的前排構造和巖性圈閉發(fā)育帶。

油氣成藏；油氣富集；烴源巖；天然氣；長嶺斷陷；松遼盆地

松遼盆地是我國東部最大的含油氣盆地，近十年來，天然氣勘探取得了重大成果，有望建成我國第五大天然氣區(qū)。2002年，在北部徐家圍子深部斷陷層取得了天然氣勘探的重大突破，相繼發(fā)現了汪家屯、升平、昌德、興城等多個氣田，證實了松遼盆地北部斷陷層天然氣的勘探潛力[1]。2006年以來，在長嶺斷陷南部深層也取得了天然氣勘探的巨大成果，相繼在腰英臺深層構造上的長深1井和腰深1井營城組火山巖中分別獲日產46× 104和30×104m3的高產工業(yè)氣流，在長嶺斷陷的查干花次凹的腰深2、腰深3井營城組火山巖中也獲得高產氣流，已探明松南氣田天然氣地質儲量大于1 200×108m3，展示了長嶺斷陷南部深層具有良好的天然氣勘探前景。根據近期研究成果和勘探成果，長嶺斷陷南部天然氣的成藏與富集具有以下五個特征。

1 沙河子組烴源巖是本區(qū)的主力烴源巖

長嶺斷陷自下而上發(fā)育火石嶺組、沙河子組及營城組3套烴源巖，巖性主要為湖沼相泥巖及含煤泥巖。由于長嶺斷陷斷陷期火山活動頻繁，火山活動間歇期湖沼相泥巖發(fā)育。火石嶺期及營城期火山活動強烈，而沙河子期火山活動相對較弱，沉積了一套湖沼相烴源巖，是本區(qū)斷陷層主力烴源巖[2]。

沙河子組在區(qū)域上以灰黑色泥巖為主，夾有大量的火山巖噴發(fā)的沼澤相含煤地層建造[3]。長嶺斷陷揭示的沙河子地層較少，僅在查干花次凹有少量鉆井揭示。TS6井、SS1井、YS2井揭示的沙河子組地層特征為：深灰色、灰黑色泥巖、泥質粉砂巖夾灰白色細砂巖、粉砂巖及少量煤。地震反射特征為一套反射能量較強、低頻，連續(xù)性較差的反射特征（圖1）。地震解釋表明其分布較廣泛，與上、下地層呈整合接觸。

沙河子組烴源巖有機質豐度較高，有機碳含量一般大于1.6%，有機質類型以ⅡB和Ⅲ型為主，熱演化程度較高，普遍進入生氣高峰階段（表1）。總體評價為好烴源巖。

圖1 長嶺斷陷查干花次凹地震反射特征剖面Fig.1 Seismic reflection Profile of the Chaganhua subsag in the Changling fault dePression

2 生烴凹陷控制氣藏分布

沙河子組烴源巖主要發(fā)育在分割性較強的次凹中，在斷凸帶烴源巖不甚發(fā)育，生烴凹陷控制著天然氣藏的分布[4]。

表1 長嶺斷陷沙河子組烴源巖地化統(tǒng)計Table 1 Geochem ical parameters of source rocks in the Shahezi Formation of the Changling fault depression

長嶺斷陷南部沙河子組地層展布受斷陷控制，主要分布在長嶺牧場、前神子井和查干花次凹中，其中以前神子井次凹沙河子地層厚度最大，達1 500 m，分布面積則以長嶺牧場次凹面積最大，達2 000 km2（圖2）。

圖2 長嶺斷陷南部沙河子組地層厚度與氣藏分布疊合圖Fig.2 Overlay chart showing bed thickness and reservoir distribution in the Sahezi Formation of the southern Changling fault dePression

按生烴凹陷控制氣藏的規(guī)律進行勘探，在長嶺斷陷深層陸續(xù)發(fā)現了一批天然氣藏和含氣構造。這些氣藏和含氣構造均沿沙河子組生烴凹陷分布，其中松南氣田沿沙河子組地層厚度最大的前神子井次凹上傾端分布，長嶺氣田及其北部含氣構造則處于長嶺牧場次凹的東、南上傾端，而查干花次凹控制了雙坨子氣田及其北部松南氣田腰深2、腰深3井區(qū)。

3 具有多期充注成藏特點

研究表明，長嶺斷陷天然氣具有多期成藏的特點，隨著烴源巖熱演化的不同階段，生成的烴類物質分多期進入儲層[5]，后期隨著新構造的活動，幔源的二氧化碳氣體注入儲層，形成混合氣藏[6]。

利用包裹體巖相及均一溫度，結合長嶺斷陷查干花次凹腰深2井單井埋深與熱演化史曲線（圖3），分析天然氣充注成藏時期可能存在3期，第一個成藏期主要發(fā)生在包裹體均一溫度為109.8℃，其下伏烴源巖進入中成熟期，生成油及早期氣態(tài)烴，即姚家組沉積晚期開始；第二期也是主成藏期，包裹體平均均一溫度為124℃，即嫩江組期（約75 Ma）全面進入主成藏期，其下伏烴源巖已經進入高成熟期；第三成藏期石英顆粒裂紋含溶解氣包裹體均一溫度為154.7℃，其下伏烴源巖已進入過成熟期，生成干氣。

圖3 長嶺斷陷查干花次凹腰深2井單井埋深與熱演化史Fig.3 Burial dePth and thermal evolution history of the single well Yaosheng-2 in the Chagahua subsag of the Changling fault dePression

鉆孔巖屑樣品的流體包裹體研究表明[6]，在石英脈中發(fā)現的碳質包裹體主要成分是CO2，而未發(fā)現CH4包裹體。這就清楚表明該區(qū)中生代火山巖儲層的CO2和CH4氣藏很可能不是同期注入的，而是兩種成分的天然氣先后注入的產物。CO2包裹體的均一溫度為150～180℃，代表的成藏期次較晚，屬新生代的產物[7]。

4 沉積和構造作用共同控制天然氣富集

沙河子組主力烴源巖沉積后，隨著埋深的加大，于泉頭—姚家期開始成熟，向上部營城組火山巖儲集層運移充注[8]，優(yōu)先充注鄰近烴源巖的早期火山機構，早期火山機構充滿后，依次向上部火山機構儲層充注。生烴凹陷控制了營城組各火山機構的烴類氣體充滿度。鄰近烴源巖早期火山機構烴類氣體充滿度高，而離烴源巖相對較遠的晚期火山機構的充滿度低。生烴凹陷的生烴能力的大小也控制著氣藏的充滿度，鄰近前神子井次凹的松南氣田腰深1井區(qū)氣藏充滿度較高，而查干花次凹的腰深2井、腰深3井區(qū)氣藏充滿度相對較低。

新構造活躍地區(qū)，新生代幔源的CO2向上充注火山機構[9]，鄰近烴源的早期火山機構，由于烴類氣體充滿度高，CO2氣體不易進入充注，該類機構氣藏以烴類氣藏為主。而離烴源巖相對較遠的晚期火山機構，由于烴類氣體的充滿度低，CO2向上充注該火山機構，造成該氣藏以CO2氣體為主（圖4）。遠離新構造活動的地區(qū)，后期幔源的CO2氣體的充注微弱。

圖4 長嶺斷陷南部天然氣藏多期成藏模式Fig.4 Mode chart showing themultistage accumulation of gas in the southern Changling fault dePression

5 生烴凹陷上傾方向是天然氣有利富集帶

長嶺斷陷南部天然氣有利富集帶主要發(fā)育在鄰近生烴凹陷上傾方向的前排構造帶和巖性圈閉帶，主要有達爾罕斷凸帶和巖性圈閉帶[10]。

5.1 達爾罕斷凸帶

達爾罕斷凸帶位于長嶺牧場次凹的上傾方向，該帶的南端已發(fā)現長嶺氣田。在鄰近烴源巖的前排發(fā)育了后五井、孤家、黒坨子、東巨堡等營城組火山巖巖性圈閉，測算的圈閉資源量達600× 108m3。同帶上的龍深1井已試獲低產氣流，其上傾方向的第二排圈閉DB11營城組火山機構也鉆探試獲低產氣流，證實了長嶺牧場次凹的生烴潛力。

5.2 生烴凹陷上方的巖性圈閉帶

查干花次凹北部上方發(fā)育5個獨立的火山巖圈閉，該類圈閉緊鄰烴源，具有優(yōu)先捕獲油氣優(yōu)勢，已測算的圈閉資源量近500×108m3。在長嶺牧場上傾方向發(fā)育有系列火山巖巖性圈閉，其營城組火山巖巖性圈閉面積大，其中的褚家窯營城組火山巖巖性圈閉面積達50 km2，測算的圈閉資源量近300×108m3。說明天然氣勘探前景大，但目前尚未突破工業(yè)氣流關，還需進一步研究和勘探。

1 羅靜蘭，林潼，楊知盛，等.松遼盆地升平氣田營城組火山巖巖相及其儲集性能控制因素分析[J].石油與天然氣地質，2008，29（6）：748～757

2 謝曉安，周卓明.松遼盆地深層天然氣勘探實踐與勘探領域[J].石油與天然氣地質，2008，29（1）：113～119

3 王云龍，金光植，李中英，等.松遼盆地南部深層油氣聚集帶特征及成藏規(guī)律[J]，大慶石油地質與開發(fā)，2004，23（4）：5～6

4 趙志魁，趙占銀，曹躍，等.吉林探區(qū)深層天然氣勘探前景[J].中國石油勘探，2003，8（3）：6～12

5 李晶秋，苗宏偉李立立，等.松遼盆地南部長嶺斷陷深層碎屑巖天然氣成藏特征及主控因素[J].中國石油勘探，2009，4（8）：34～39

6 米敬奎，張水昌，王曉梅，等.松遼盆地高含CO2氣藏儲層包裹體氣體的地球化學特征[J].石油與天然氣地質，2009，30（1）：68～73

7 王穎，李錫瑞，曹躍，等.松遼盆地南部長嶺斷陷二氧化碳成藏期次[J].中國石油勘探，2009，4（8）：34～39

8 徐穎新，尚華，李秀珍，等.火山巖地震解釋技術在松遼盆地長嶺斷陷深層天然氣勘探中的應用[J].石油地球物理勘探，2008，43（增刊1）：63～69

9 魯雪松，王兆宏，魏立春，等.松遼盆地二氧化碳成因判識與分布規(guī)律[J].石油與天然氣地質，2009，30（1）：97～101

10 陳波，黃發(fā)木，夏永濤，等.松遼盆地深層斷陷發(fā)育特征與油氣富集[J].石油與天然氣地質，2008，29（4）：428～432

（編輯 高 巖）

Gas accumulations and distribution features in the south of the Changling fault depression in the Songliao Basin

Xie Chen1and Hu Chunxin2
（1.School of Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China；2.SINOPEC Northeast Oil and Gas Company，Jilin，Changchun 130062，China）

Three sets of source rocks，namely the Yingcheng Formation，Shahezi Formation，and Huoshiling Formation，occur in the south of the Changling fault dePression in the Songliao Basin.Among them，the Shahezi Formation shale with high TOC is considered to be themajor source rocks in the area.It ismainly distributed in indePendent sub-sag being strongly comPartmentalized.The hydrocarbon kitchen controls the distribution of gas reservoirs and the hydrocarbon-generation Potential controls the fullness of gas reservoirs.Gas reservoirs in the area feature in multi-stage hydrocarbon charging and late carbon dioxide charging.It is suggested that the front row structures and lithological traPs near the hydrocarbon kitchen are the Potential targets for gas exPloration.

hydrocarbon accumulation，hydrocarbon distribution，source rock，natural gas，Changling fault dePression，Songliao Basin

TE122.1

A

0253-9985（2010）03-0381-05

2010-04-19。

謝忱（1989—），男，石油地質。