吉林省雙陽(yáng)盆地油氣地質(zhì)條件研究

梁本營(yíng)，劉玉梅，周新桂,李世臻，董清水,4，劉衛(wèi)彬，張文浩

1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061；2.吉林大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130012；3.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 油氣資源調(diào)查中心，北京 100083;4.吉林大學(xué) 吉林省油頁(yè)巖及共生能源礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130061

0 引言

雙陽(yáng)盆地位于吉林省長(zhǎng)春市東南郊的雙陽(yáng)地區(qū),總體呈北東向近橢圓形展布，南北長(zhǎng)20 km，東西寬17 km，面積約340 km2(圖1)。雙陽(yáng)盆地主要以找煤為主，油氣地質(zhì)研究薄弱。近年中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心和吉林油田在該區(qū)開(kāi)展了系列地質(zhì)調(diào)查工作，目前區(qū)內(nèi)已完成5條測(cè)線的地震及100 km2的三維重磁電勘探。特別是油氣資源調(diào)查中心在雙陽(yáng)佟家鄉(xiāng)西側(cè)2 km處實(shí)施了雙陽(yáng)盆地第一口地質(zhì)參數(shù)井—雙參1井，為揭示雙陽(yáng)盆地地層結(jié)構(gòu)及其油氣資源前景創(chuàng)造了條件。本文以雙參1井鉆探成果及巖芯樣品測(cè)試資料為基礎(chǔ)，綜合野外地質(zhì)調(diào)查與前人勘探成果，對(duì)雙陽(yáng)盆地地層-構(gòu)造格架及其油氣地質(zhì)條件進(jìn)行了綜合分析，以便為該區(qū)今后油氣勘探提供地質(zhì)依據(jù)。

1.下石炭統(tǒng);2.中石炭統(tǒng);3.上石炭統(tǒng);4.二疊系;5.上三疊統(tǒng)大醬缸組;6.下侏羅統(tǒng)小蜂蜜頂子組;7.下侏羅統(tǒng)板石頂子組;8.下侏羅統(tǒng)太陽(yáng)嶺組;9.下白堊統(tǒng)安民組;10.下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組;11.下白堊統(tǒng)金家屯組;12.下白堊統(tǒng)泉頭組;13.第四系;14.花崗巖;15.玄武巖;16.正長(zhǎng)斑巖;17.正斷層;18.逆斷層;19.地震剖面與鉆井;20.流面產(chǎn)狀;21.地層產(chǎn)狀;22.倒轉(zhuǎn)地層產(chǎn)狀.圖1 雙陽(yáng)盆地地質(zhì)圖[1]Fig.1 Geological map of Shuangyang Basin

1 地層-構(gòu)造格架

雙陽(yáng)盆地地處松遼盆地外圍東南緣,大地構(gòu)造位置處于松嫩地塊與華北板塊的東部交匯帶[1-4]，緊鄰于伊舒地塹中段的東側(cè)。其構(gòu)造特征復(fù)雜，巖漿活動(dòng)較多。盆內(nèi)主要充填有白堊紀(jì)與第四紀(jì)沉積，盆地周邊主要出露有石炭系、二疊系、三疊系及侏羅系等地層，盆地的外緣則分布有海西期花崗巖和燕山期的玄武巖和正長(zhǎng)斑巖。

綜合前人鉆探成果及地震剖面解釋可知(圖1)，雙陽(yáng)盆地總體為一下斷上坳的白堊紀(jì)復(fù)合型盆地。斷陷期自下而上充填有與松遼盆地深層相似的下白堊統(tǒng)安民組(K1a)、長(zhǎng)安組(K1ch)及金家屯組(K1j)(表1)，盆地的沉積主要受控于東部的F7斷裂，形成了東厚西薄的地層分布格局(圖2)，并造成了F7斷裂的上盤(pán)地層厚度明顯大于下盤(pán)。其中，安民組以安山巖、安山玄武巖溢流相火山建造為主，夾陸源碎屑巖及湖沼相建造；長(zhǎng)安組以含礫砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，夾煤層，主要為湖沼相沉積建造；金家屯組以安山巖、安山質(zhì)火山碎屑巖、凝灰質(zhì)砂巖為主，為噴發(fā)相的火山巖-火山碎屑巖建造。至雙陽(yáng)盆地坳陷期，自下而上發(fā)育了下白堊統(tǒng)泉頭組(K1q)和上白堊統(tǒng)放馬嶺組(K2f)，其中泉頭組主要為紅色砂巖、粉砂巖及泥巖，為濱淺湖相沉積；放馬嶺組主要為灰色砂巖、砂礫巖，為沖積扇相沉積建造。地層整體呈層狀展布，地層厚度中心分別位于東西兩側(cè)，中部為具同沉積性質(zhì)的次級(jí)隆起，地層厚度相對(duì)較薄，盆地整體呈一不對(duì)稱復(fù)向斜構(gòu)造。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)及野外地質(zhì)調(diào)查分析，雙陽(yáng)盆地可識(shí)別的基底地層主要為古生代的石炭系和二疊系，中生代的三疊系和侏羅系(表1)[3,4]。其中，石炭系主要發(fā)育下石炭統(tǒng)鹿圈屯組(C1l)、中石炭統(tǒng)磨盤(pán)山組(C2m)和上石炭統(tǒng)石咀子組(C3s)，這三套地層主要是以厚層灰?guī)r為主的淺海沉積，并廣泛分布于基底深部。二疊系主要發(fā)育下二疊統(tǒng)大河深組(P1d)與中二疊統(tǒng)范家屯組(P2f)；其中，大河深組為凝灰?guī)r、安山巖夾流紋巖的火山巖-火山碎屑巖建造，分布在盆地中南部基底；范家屯組為黑色、灰色粉砂巖、泥巖、灰?guī)r夾粗砂巖，含煤，為濱淺海沉積，分布在盆地東南部基底。三疊系主要發(fā)育上三疊統(tǒng)大醬缸組(T3d)，其巖性主要為灰色中細(xì)砂巖及黑色泥巖，含煤層，為湖沼沉積；僅分布在盆地西南部的石溪和東南部的八面石等地。侏羅系主要為下侏羅統(tǒng)小蜂蜜頂子組(J1x)、板石頂子組(J1b)及中侏羅統(tǒng)太陽(yáng)嶺組(J2t)，為中細(xì)粒含煤碎屑巖的湖沼相建造；其中小蜂蜜頂子組僅分布在盆地西南邊緣二道村附近，板石頂子組和太陽(yáng)嶺組主要分布在盆地的東南部地區(qū)。

表1 雙陽(yáng)盆地地層簡(jiǎn)表

在盆地基底中，主要發(fā)育向盆地中心傾斜的系列正斷層(圖2)，并派生了大量反向小斷層。按其走向主要可分為近SN向和NE向兩組，此外在盆地的南部周緣還發(fā)育有部分逆斷層?？傮w形成了基底地層和構(gòu)造復(fù)雜的中生代斷坳復(fù)合型復(fù)向斜盆地。

2 油氣地質(zhì)條件

2.1 烴源巖發(fā)育特征

綜合煤田鉆探、野外地質(zhì)調(diào)查及雙參1井資料分析表明，雙陽(yáng)盆地發(fā)育3套可能烴源巖[5]，分別為基底的中二疊統(tǒng)范家屯組海相暗色泥巖、上三疊統(tǒng)大醬缸組湖相暗色泥巖及盆內(nèi)的下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組湖沼相暗色泥巖(圖3a、3b、3c)。

2.1.1 暗色泥巖發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)中二疊統(tǒng)范家屯組暗色泥巖主要為雙參1井所揭示，其暗色泥巖厚度可達(dá)290 m(圖4)，煤層厚2 m。上三疊統(tǒng)大醬缸組暗色泥巖主要見(jiàn)于雙陽(yáng)盆地外圍的八面石勘探區(qū)343孔、87-3孔等，其暗色泥巖厚度可達(dá)225.1 m，平均厚度約116 m。下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組主要見(jiàn)于盆地西南二道勘探區(qū)的188孔、101孔等，其暗色泥巖累厚在18～33.5 m，單層暗色泥巖厚度為6.5～12.41 m；此外，據(jù)雙參1井揭示的長(zhǎng)安組暗色泥巖累厚可達(dá)46.5 m，單層厚度可達(dá)16 m，煤層累厚可達(dá)11 m(圖4)。

a. 雙參1井范家屯組暗色泥巖；b.雙陽(yáng)大醬缸組深灰色泥巖；c.雙參1井長(zhǎng)安組暗色泥巖.圖3 雙陽(yáng)盆地主要目的層暗色泥巖特征Fig.3 Characteristics of dark mudstones in main target layers of Shuangyang Basin

圖4 雙參1井綜合分析柱狀圖Fig.4 Comprehensive analysis histogram of Well Shuangcan 1

2.1.2 烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征

通過(guò)研究區(qū)23塊暗色泥巖樣品的有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試分析，并參照烴源巖評(píng)價(jià)規(guī)范SY/T5737-1995，對(duì)雙陽(yáng)盆地中二疊統(tǒng)范家屯組、上三疊統(tǒng)大醬缸組和下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組暗色泥巖進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

(1)有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度測(cè)試分析表明(圖4、5、6)，范家屯組7個(gè)暗色泥巖TOC分布在0.68%～3.64%，平均1.64%；其中43%樣品的TOC處于好烴源巖區(qū)間，29%樣品的TOC分布于最好烴源巖區(qū)間；其生烴潛力(S1+S2)分布在0.12～0.26 mg/g，為差烴源巖。大醬缸組建組剖面8個(gè)暗色泥巖的TOC值分布在0.36%～0.99%，其中有50%的樣品為差烴源巖，25%的樣品分布在中等烴源巖區(qū)間。長(zhǎng)安組8個(gè)暗色泥巖的TOC在2.06%～8.75%，平均3.59%，為最好烴源巖；其生烴潛力分布在3.01～18.14 mg/g，38%的樣品分布在6～20 mg/g好烴源巖區(qū)間，62%的樣品分布在2～6 mg/g中等烴源巖區(qū)間。

(2)有機(jī)質(zhì)類型

本次有機(jī)質(zhì)類型判斷是通過(guò)元素分析、巖石熱解氫指數(shù)及族組分分析等方法進(jìn)行。范家屯組7個(gè)樣品氫指數(shù)ⅠH分布在3.85～23.69，據(jù)鄔立言有機(jī)質(zhì)類型劃分模式圖投點(diǎn)可知[6,7]：范家屯組有機(jī)質(zhì)類型應(yīng)為Ⅲ型干酪根；長(zhǎng)安組8個(gè)樣品氫指數(shù)ⅠH分布在144.63～290.22，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型干酪根為主，約占樣品總數(shù)的63%(圖7)。

大醬缸組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)演化程度較高，利用元素分析方法難以判斷其有機(jī)質(zhì)類型，故本次利用族組分測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)其有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行了分析。據(jù)其氯仿瀝青“A”的飽和烴含量在20%～47%之間，并以20%～33.33%為主；芳烴含量在5.88%～25%之間，并以5.88%～20%為主；“非烴+瀝青質(zhì)”含量在33.34%～58.33%之間，并以33.34%～40%為主(表2)，可以初步確定大醬缸組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)類型應(yīng)以Ⅱ2型干酪根為主。

表2 大醬缸組暗色泥巖族組分?jǐn)?shù)據(jù)表

圖5 雙陽(yáng)盆地主要目的層暗色泥巖TOC對(duì)比圖Fig.5 TOC contrast figure of dark mudstones in main target layers of Shuangyang Basin

圖6 主要目的層暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度分布圖Fig.6 Organic matter abundance distribution of dark mudstones in main target layers

圖7 主要目的層暗色泥巖ⅠH-Tmax有機(jī)質(zhì)類型投點(diǎn)圖Fig.7 ⅠH-Tmax organic type cast of dark mudstones in main target layers

(3)有機(jī)質(zhì)成熟度

巖石熱解最高峰溫(Tmax)與鏡質(zhì)體反射率(Ro)測(cè)試表明：研究區(qū)中二疊統(tǒng)范家屯組7塊暗色泥巖巖石熱解最高峰溫Tmax分布于427℃～440℃，43%的樣品分布于435℃～440℃低成熟階段，57%的樣品處于未成熟階段(圖8)。這一Tmax測(cè)試結(jié)果，與其上覆三疊系大醬缸組、白堊系長(zhǎng)安組的有機(jī)質(zhì)均已成熟或過(guò)成熟相比，明顯偏低。據(jù)反復(fù)測(cè)試與綜合對(duì)比分析推測(cè)，這一低異常特征，可能與該區(qū)范家屯組海相烴源巖中存在運(yùn)移或滯留瀝青的影響有關(guān)，導(dǎo)致該海相烴源巖熱解峰前移，致使Tmax偏低[8-11]。綜合其上覆三疊系大醬缸組、白堊系長(zhǎng)安組的有機(jī)質(zhì)成熟度特征判斷，區(qū)內(nèi)范家屯組的有機(jī)質(zhì)成熟度應(yīng)在成熟階段以上。另外，大醬缸組7個(gè)樣品的鏡質(zhì)體反射率(Ro)分布在3.6%～4.0%范圍，平均3.8%，反映其有機(jī)質(zhì)演化已進(jìn)入過(guò)成熟階段。長(zhǎng)安組8塊樣品暗色泥巖巖石熱解Tmax分布于441℃～446℃(圖8)，反映其有機(jī)質(zhì)演化在成熟階段。

圖8 主要目的層暗色泥巖Tmax分布直方圖Fig.8 Tmax distribution of dark mudstones in main target layers

綜上可見(jiàn)，雙陽(yáng)盆地下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力好，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型干酪根為主，有機(jī)質(zhì)演化處于成熟階段，各項(xiàng)參數(shù)都處于好-最好烴源巖范圍，是盆地內(nèi)有利烴源巖層位。雙陽(yáng)盆地基底的中二疊統(tǒng)范家屯組暗色泥巖，有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)演化處于成熟階段以上，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型干酪根為主，以生氣為主；盆地基底局部可能發(fā)育的大醬缸組暗色泥巖，有機(jī)質(zhì)豐度低，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型為主，有機(jī)質(zhì)演化已進(jìn)入過(guò)成熟，屬于差烴源巖。

2.2 儲(chǔ)集層發(fā)育特征

研究區(qū)內(nèi)儲(chǔ)集層發(fā)育碎屑巖和火山巖兩類，其中碎屑巖儲(chǔ)層以砂巖為主，主要分布在下二疊統(tǒng)大河深組、中二疊統(tǒng)范家屯組和下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組的扇三角洲砂體中；火山巖儲(chǔ)層主要為火山碎屑巖和熔巖，主要分布于下白堊統(tǒng)安民組和金家屯組中。

據(jù)雙參1井33個(gè)范家屯組、大河深組和長(zhǎng)安組儲(chǔ)層物性測(cè)試結(jié)果顯示：范家屯組砂巖孔隙度在0.72%～2.28%之間，平均孔隙度0.82%，屬于超低孔儲(chǔ)層(圖9)；大河深組砂巖孔隙度0.43%～1.31%，平均孔隙度1.35%，也是超低孔儲(chǔ)層；長(zhǎng)安組砂巖孔隙度分布在0.70%～9.35%，其中80%的樣品孔隙度<5%；20%的樣品孔隙度分布于5%～10%，屬于超低-特低孔儲(chǔ)層。范家屯組平均滲透率0.02×10-3μm2、大河深組平均滲透率0.02×10-3μm2，長(zhǎng)安組平均滲透率0.01×10-3μm2，均屬于非常規(guī)致密儲(chǔ)集層。

圖9 雙陽(yáng)盆地儲(chǔ)集層孔隙度直方圖Fig.9 Porosity distribution of reservoirs in Shuangyang Basin

同時(shí)，雙陽(yáng)盆地下白堊統(tǒng)的安民組、金家屯組還發(fā)育2套中酸性火山建造，厚度分別可達(dá)190 m和90 m，其層位分別與鄰區(qū)松遼盆地深層的火石嶺組、營(yíng)城組相當(dāng)?；谌酉拗疲敬螣o(wú)法對(duì)其儲(chǔ)層物性進(jìn)行具體評(píng)價(jià)。但近年松遼盆地深層火石嶺組、營(yíng)城組大量火山巖-火山碎屑巖油藏的發(fā)現(xiàn)證明[12-15]，火山建造具有一定的儲(chǔ)集性能，是油氣聚集的較有利場(chǎng)所。由此類比分析可以推斷，該區(qū)安民組、金家屯組中酸性火山建造應(yīng)具有一定的儲(chǔ)集性能，是本區(qū)有希望的儲(chǔ)集體。

3 生儲(chǔ)蓋組合與油氣勘探前景

雙陽(yáng)盆地長(zhǎng)安組湖沼相暗色泥巖和范家屯組海相暗色泥巖分布廣且厚度穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)含量高且具有一定的生烴潛力，可以提供較為充足的油氣來(lái)源。其與區(qū)內(nèi)發(fā)育的扇三角洲非常規(guī)致密儲(chǔ)集層砂體及火山建造儲(chǔ)集體可以形成三種生儲(chǔ)蓋組合型式(圖10)。

圖10 雙陽(yáng)盆地生儲(chǔ)蓋組合特征圖Fig.10 Feature of source-reservoir-cap assemblages in Shuangyang Basin

其中，長(zhǎng)安組烴源巖與其底部、頂部及內(nèi)部的扇三角洲砂巖-非常規(guī)致密儲(chǔ)集層，可以形成自生自儲(chǔ)的生儲(chǔ)蓋組合。同時(shí)，長(zhǎng)安組烴源巖與其上覆的金家屯組火山建造儲(chǔ)集體可以形成下生上儲(chǔ)型生儲(chǔ)蓋組合；還可與其下伏的下白堊統(tǒng)安民組火山建造儲(chǔ)集體形成上生下儲(chǔ)的生儲(chǔ)蓋組合。此外，呈角度不整合接觸的下白堊統(tǒng)安民組火山建造儲(chǔ)集體與下伏中二疊統(tǒng)范家屯組氣源巖也構(gòu)成了下生上儲(chǔ)的生儲(chǔ)蓋組合。

結(jié)合SY11-3327測(cè)線地震剖面解釋圖可以看出(圖2)，雙陽(yáng)盆地是一具中隆的復(fù)向斜構(gòu)造盆地。盆地中部的次級(jí)隆起與上述生儲(chǔ)蓋組合相構(gòu)架，形成了較為有利的油氣聚集區(qū)帶。本區(qū)鉆探的雙參1井即位于盆地中部次級(jí)隆起的翼部，其1 184.16 m揭示的長(zhǎng)安組深灰色泥巖中的方解石脈可見(jiàn)亮黃色熒光顯示，滴照為亮白色，展示了一定的勘探前景。

4 結(jié)論

(1)雙陽(yáng)盆地是一下斷上坳且具中隆的中生代東厚西薄的地層格局；坳陷期充填的白堊系呈近層狀展布，但中部為同沉積次級(jí)隆起，地層相對(duì)較薄，整體呈不對(duì)稱復(fù)向斜構(gòu)造。

(2)下白堊統(tǒng)長(zhǎng)安組湖相暗色泥巖分布廣且厚度穩(wěn)定，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型干酪根為主，有機(jī)質(zhì)演化處于成熟階段，生烴潛力好，是盆內(nèi)有利烴源巖層位。同時(shí)，分布廣泛的盆地基底中二疊統(tǒng)范家屯組海相暗色泥巖也具備一定的生氣能力。

(3)長(zhǎng)安組發(fā)育扇三角洲非常規(guī)致密儲(chǔ)集層砂體，下白堊統(tǒng)安民組、金家屯組中酸性火山建造也具有一定的儲(chǔ)集性能，與長(zhǎng)安組和范家屯組烴源巖形成了自生自儲(chǔ)、上生下儲(chǔ)、下生上儲(chǔ)等有利生儲(chǔ)蓋組合。

(4)盆地中部的次級(jí)隆起與下白堊統(tǒng)及中二疊統(tǒng)的生儲(chǔ)蓋組合相構(gòu)架，形成了較為有利的中部油氣聚集區(qū)帶，具有一定的勘探前景。