松南長嶺斷陷東部深層天然氣勘探潛力分析＊

張 祎，趙德力，肖永軍，張 璽，4

（1.中國海洋大學(xué)，山東青島266100；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；3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營257015；4.吉林大學(xué)，吉林長春130012）

松南長嶺斷陷東部深層天然氣勘探潛力分析＊

張 祎1，趙德力2，肖永軍3，張 璽2，4

（1.中國海洋大學(xué)，山東青島266100；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；3.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司，山東東營257015；4.吉林大學(xué)，吉林長春130012）

松遼盆地南部長嶺斷陷為古生界變質(zhì)基底上發(fā)育的箕狀斷陷，沙河子組發(fā)育厚度較大的深湖相黒色泥巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，熱演化程度高，生烴強(qiáng)度大，具備很好的天然氣資源基礎(chǔ)。斷陷期發(fā)育2套火山巖，其中營城組爆發(fā)相、溢流相火山巖大面積分布，巖性以酸性流紋巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖等為主，孔洞發(fā)育，儲(chǔ)集物性較好。長嶺斷陷東部發(fā)育2個(gè)大型古隆起，斷裂發(fā)育，天然氣運(yùn)聚條件較好，目前已發(fā)現(xiàn)3個(gè)氣藏3個(gè)含氣構(gòu)造，是尋找大型天然氣藏的最有利地區(qū)。

長嶺斷陷；天然氣；酸性火山巖；大型古隆起；有利區(qū)帶

松遼盆地是我國東部最大的含油氣盆地，具有斷坳雙層結(jié)構(gòu)。長嶺斷陷位于松遼盆地中央斷陷區(qū)南部（見圖1），是在二疊系、三疊系變質(zhì)基底基礎(chǔ)上發(fā)育的［1］?？傮w表現(xiàn)為西斷東超箕狀斷陷，基底最大埋深超過9 000 m。其中斷陷層地層廣泛發(fā)育，并具有良好的生烴能力，油氣資源量6.07×108t油當(dāng)量，具有形成大中型油氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)［2］。2005年以后在斷陷東北部鉆探的長深1井、腰深1井在營城組的火山巖中相繼獲得日產(chǎn)氣超過30×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，腰深2井也獲得日產(chǎn)氣超過20×104m3高產(chǎn)工業(yè)氣流，充分展示了深層天然氣勘探的良好前景［3］。前期研究認(rèn)為，只要酸性火山巖發(fā)育的圈閉就可以形成天然氣藏，但近年來多口火山巖探井相繼失利，表明火山巖成藏的復(fù)雜性。本文將從烴源巖－儲(chǔ)集條件－輸導(dǎo)條件－聚集條件的配置關(guān)系出發(fā)，分析火山巖成藏控制因素，指出成藏有利區(qū)帶，指導(dǎo)下一步勘探。積厚度大于900 m。營城組沉積早期為湖盆擴(kuò)張期，以砂泥巖沉積為主，晚期大面積火山噴發(fā)，酸性火山巖發(fā)育，最大沉積厚度大于1 200 m。登婁庫組沉積時(shí)期為斷坳轉(zhuǎn)換期，早期表現(xiàn)為充填式沉積，中、晚期逐漸過渡為坳陷式沉積，主要發(fā)育的是一套河流三角洲相—濱淺湖相紫褐色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰白色細(xì)砂巖互層沉積，最大沉積厚度大于1 300 m［4］。

圖1 長嶺斷陷構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location of Changling fault depression

1 區(qū)域地層沉積特征

長嶺斷陷自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營城組和登婁庫組（見圖2）。

火石嶺組、沙河子組為斷陷早期充填沉積，地震反射特征為一套反射能量不穩(wěn)定、低頻，連續(xù)性較差的反射。

火石嶺組最大沉積厚度大于1 000 m，主要為一套碎屑巖與火山巖地層，下部發(fā)育深灰色泥巖夾煤線，上部為玄武巖、安山巖夾灰黑色泥巖；沙河子組主要為深湖、半深湖相的暗色泥巖，是區(qū)內(nèi)主力烴源層，最大沉

圖2 長嶺斷陷層地層綜合柱狀圖Fig.2 Formation columnar section of Changling fault depression

圖3 長嶺斷陷構(gòu)造區(qū)劃圖Fig.3 Tectonic zoning map of Changling fault depression

2 長嶺斷陷東部構(gòu)造特征

長嶺斷陷劃分為3個(gè)次凹，3個(gè)構(gòu)造帶：長嶺深凹、乾安次凹、查干花次凹、達(dá)爾罕斷凸帶、蘇公坨斷階帶和龍鳳山斷階帶，總體表現(xiàn)為西斷東超箕狀斷陷，同時(shí)受深大斷裂的控制，形成了次級(jí)凹陷和凹中隆的構(gòu)造格局。

由于受達(dá)爾罕斷裂和的龍鳳斷裂雙重控制，長嶺斷陷東部在腰英臺(tái)地區(qū)表現(xiàn)為箕狀斷陷格局；中部的達(dá)爾罕和前進(jìn)地區(qū)，則呈現(xiàn)出塹壘相間的格局；隨著斷裂活動(dòng)的減弱，南部的東嶺地區(qū)，表現(xiàn)為1個(gè)單斜的形態(tài)。東西向呈現(xiàn)“兩凹一凸一斜坡”的構(gòu)造展布特征：長嶺深凹、達(dá)爾罕斷凸、查干花次凹和前進(jìn)斜坡（見圖3），南北向表現(xiàn)為腰英臺(tái)、達(dá)爾罕、前進(jìn)、雙龍4個(gè)鼻狀構(gòu)造帶。因此長嶺東部地區(qū)整體具有“東西分帶、南北成塊”的構(gòu)造格局［5］。

3 區(qū)內(nèi)主要發(fā)育2種類型儲(chǔ)層，酸性火山巖儲(chǔ)集條件最有利

已鉆探井揭示營城組火山巖類型較多，基性、中酸性都發(fā)育，長嶺斷陷東部主要以爆發(fā)相的凝灰?guī)r和溢流相的流紋巖為主?；鹕綆r儲(chǔ)層層位主要分布于營城組和火石嶺組，其中以營城組火山巖最為發(fā)育，火山巖體與沉積地層交互發(fā)育，縱向疊置、橫向交叉，從火石嶺組到營城組，火山巖由中基性到酸性變化規(guī)律，自西而東火山巖從中性至酸性變化規(guī)律。平面上，深大斷裂對(duì)火山巖的發(fā)育和分布具有明顯的控制作用，火山巖主要沿深大斷裂呈帶狀分布。

從儲(chǔ)集空間類型來看，主要可分為原生儲(chǔ)集空間和次生空間2種類型。原生儲(chǔ)集空間主要為原生氣孔和原生裂縫（如原生收縮縫等），次生儲(chǔ)集空間包括次生孔隙（溶蝕孔隙等）和次生裂縫（構(gòu)造縫等）。次生孔隙主要包括長石內(nèi)溶孔、粒間溶孔、粒間孔隙、漿屑基質(zhì)超微孔等。裂縫類型主要為高導(dǎo)縫、微裂縫和高阻縫3種類型，裂縫的大量發(fā)育可以起到溝通孔隙的作用，增強(qiáng)了儲(chǔ)層的滲透性，成為流體在火山巖中運(yùn)移的主要通道。

火山巖儲(chǔ)層非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙度最大為25%，最小0.44%，平均5.8%；滲透率最大為73.72×10－3μm2，最小0.1×10－3μm2，平均1.1×10－3μm2。其中流紋巖儲(chǔ)層孔隙度最大可達(dá)25%，滲透率6.08×10－3μm2；凝灰?guī)r儲(chǔ)層孔隙度最大可達(dá)21.35%，滲透率73.72×10－3μm2?；鹕娇冢鹕娇诮聪嘟M由丘狀外形、內(nèi)部雜亂的熔巖和角礫（集塊）熔巖構(gòu)成，儲(chǔ)集條件最為有利，多屬高孔高滲Ⅰ類儲(chǔ)層；遠(yuǎn)源相組由層狀火山碎屑巖、沉火山碎屑巖和平緩層狀熔巖構(gòu)成，多屬中孔中滲Ⅲ類儲(chǔ)層和中孔低滲、低孔低滲Ⅳ類儲(chǔ)層，儲(chǔ)集條件較差。

達(dá)爾罕斷凸帶上營城組為大套連續(xù)流紋巖夾凝灰?guī)r，厚度大于300～800 m，其中多口井獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流。查干花次凹營城組火山巖為兩套，中間夾200～300 m碎屑巖，火山巖巖性也主要為流紋巖和凝灰?guī)r，部分火山角礫巖、花崗斑巖，其中2口井獲高產(chǎn)工業(yè)氣流，多口井見良好氣測(cè)異常顯示。

凝灰?guī)r和流紋巖的儲(chǔ)集空間類型比較多，以溶孔和氣孔為主，裂縫比較發(fā)育，孔隙度最大可以達(dá)到20%以上，一般6%～10%。

碎屑巖儲(chǔ)層主要發(fā)育于營城、登婁庫組，巖性以砂巖和砂礫巖為主，總體儲(chǔ)層物性較差，孔隙度一般小于10%，儲(chǔ)層非均質(zhì)性較強(qiáng)。

已鉆探井碎屑巖物性統(tǒng)計(jì)表明，隨著深度的增加儲(chǔ)集物性逐漸變差，在3 300～3 900 m的深度范圍內(nèi)，存在1個(gè)次生孔隙發(fā)育帶，孔隙度可以達(dá)到10%～15%，但非均質(zhì)性較強(qiáng)，孔滲分布范圍分散。薄片鑒定表明，次生孔隙主要是由水溶解和風(fēng)化淋濾等溶解作用形成的。次生孔隙使深層儲(chǔ)層物性得到明顯改善，大大增加了儲(chǔ)氣能力，腰英臺(tái)地區(qū)登婁庫組井深達(dá)3 500 m的碎屑巖中試氣獲得工業(yè)氣流。

4 長嶺斷陷東北部酸性火山巖大面積分布是尋找大型天然氣藏最有利地區(qū)

（1）臨近生烴凹陷，具備雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)

位于查干花次凹主生烴中心，西部緊鄰長嶺深凹，北部靠近乾安次凹，多源供烴。長嶺深凹和乾安次凹目前沒有探井鉆達(dá)沙河子組，但地震資料反映斷陷層面積和厚度都比較大，沙河子組存在厚度較大的湖相泥巖反射特征，應(yīng)該存在優(yōu)質(zhì)氣源巖。地震－地質(zhì)聯(lián)合分析認(rèn)為，查干花次凹沙河子組暗色泥巖面積可達(dá)874 km2，厚度最大可達(dá)400 m，多口井鉆揭沙河子組厚層湖相黑色泥巖，主要為斷陷穩(wěn)定發(fā)展期的半深湖—深湖相沉積，有機(jī)碳含量1.66%～2.80%，Ro＞1.2%，具備較強(qiáng)的生烴能力。計(jì)算生烴強(qiáng)度為（200～1 400）×104t／km2，資源豐度可達(dá)（5～20）×104t／km2，具備形成大中型天然氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)。預(yù)測(cè)長嶺東部深層天然氣區(qū)帶資源量超過3 000億方。

（2）大型古隆起和斜坡背景，是油氣運(yùn)移的長期指向區(qū)

受達(dá)爾罕斷裂控制，腰英臺(tái)－達(dá)爾罕－雙龍為1個(gè)長期繼承性發(fā)育的大型古隆起，該隆起帶上火石嶺組火山巖和營城組火山巖非常發(fā)育，雙龍地區(qū)營城組碎屑巖發(fā)育，該隆起帶接受長嶺深凹和查干花次凹雙向供源，是油氣聚集成藏最有利的區(qū)帶，目前已發(fā)現(xiàn)腰英臺(tái)氣藏、達(dá)爾罕含氣構(gòu)造、龍鳳含氣構(gòu)造、東嶺油氣田（見圖4）。

前進(jìn)－雙駝子地區(qū)靠近東南隆起區(qū)，也是長期繼承性發(fā)育的大型古隆起，其西部為向查干花次凹西傾的斜坡帶，營城組和火石嶺組火山巖非常發(fā)育。營城組大致分兩段，上部主要發(fā)育流紋巖、角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖等酸性火山巖，厚度在280～600 m，下部發(fā)育一套扇三角洲沉積體系砂泥互層碎屑巖，厚度在200～300 m，砂礫巖較發(fā)育；火石嶺組主要發(fā)育安山巖、花崗斑巖等中基性火山巖和淺層侵入巖，目前鉆揭厚度200 m左右。該帶西部緊鄰查干花次凹，火山巖大面積分布（200 km2），東部高部位緊鄰前進(jìn)－雙駝子大型古隆起，成藏條件非常優(yōu)越，目前已發(fā)現(xiàn)達(dá)北氣藏、東英臺(tái)氣藏和查干花含氣構(gòu)造。

圖4 長嶺斷陷東北部登婁庫期末營城組頂面古地形圖Fig.4 The palaeotopographic map of the top of Yingcheng formation at the end of denglouku stage in the northeast of Changling fault depression

（3）斷裂和不整合提供了有利的輸導(dǎo)體系

斷層既可以起到天然氣運(yùn)移通道和破壞天然氣藏的作用，又可以起到遮擋和保存天然氣藏的作用。此外，斷裂還可改善火山巖儲(chǔ)集物性。在斷裂帶附近，構(gòu)造裂縫發(fā)育程度較高，斷裂活動(dòng)所引起的構(gòu)造縫，一方面溝通原生氣孔和原生裂縫，大大提高儲(chǔ)層滲濾性能；另一方面，為地下水流動(dòng)提供了極有利的通道，加上深層無機(jī)二氧化碳的注入，造成溶蝕作用的發(fā)生，形成溶蝕孔、洞和溶蝕縫，從而極大地改善儲(chǔ)層的儲(chǔ)集性能

同時(shí)，不整合面又為天然氣的側(cè)向運(yùn)移提供了有利通道。由于火山巖的非均質(zhì)性比較強(qiáng)，不能為天然氣側(cè)向運(yùn)移提供有利通道。但在基巖－火石嶺組、營城組－登婁庫組和基巖－登婁庫組3套不整合面上，不僅底礫巖發(fā)育，而且風(fēng)化裂縫也比較發(fā)育，可以作為天然氣側(cè)向運(yùn)移的良好通道。

（4）大面積的酸性火山巖，提供了良好的儲(chǔ)集空間

近年來松遼盆地深層天然氣的重大突破主要以火山巖儲(chǔ)層為主。松北徐家圍子地區(qū)深層天然氣探明儲(chǔ)量80%以上是火山巖儲(chǔ)層，長嶺斷陷東部目前探明的天然氣儲(chǔ)量火山巖儲(chǔ)層占90%以上。這是因?yàn)榛鹕綆r儲(chǔ)層具有儲(chǔ)集物性好，且不受埋深限制，物性下限值低的特點(diǎn)。

徐家圍子斷陷獲得高產(chǎn)的工業(yè)氣流井，基本位于酸性火山巖體上；在腰英臺(tái)地區(qū)也分布著3個(gè)大型的火山巖體，其中腰英臺(tái)酸性火山巖體已經(jīng)獲得突破，達(dá)爾罕下降盤火山巖勘探已初現(xiàn)苗頭，有待進(jìn)一步的深化研究認(rèn)識(shí)。獲得突破的腰英臺(tái)深層火山巖體是由多個(gè)火山口組成、多期次噴發(fā)所形成的相互疊合大型的火山巖體（見圖5），而且含氣層段主要位于晚期噴發(fā)的頂部酸性火山巖中。目前，長嶺斷陷東部腰英臺(tái)地區(qū)已經(jīng)識(shí)別出3個(gè)大型火山巖體，面積合計(jì)約351 km2，共發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的火山口15個(gè)，而火山口頂部或近火山口火山巖就為天然氣的聚集提供了有利儲(chǔ)集空間。

圖5 長嶺斷陷東北部地震預(yù)測(cè)火山口分布圖Fig.5 The crater distribution by seismic prediction in the northeast of Changling fault depression

（5）火山巖巖相控制氣藏的富集程度

由于不同的火山巖相帶決定了原生孔隙的大小和數(shù)量，因此在酸性火山巖中，有利的儲(chǔ)集相帶成為控制氣藏富集程度的主要因素。

不同巖性、巖相的火山巖儲(chǔ)層產(chǎn)能差異較大。徐家圍子斷陷徐中構(gòu)造帶的火山巖儲(chǔ)層由12個(gè)左右的火山巖體（火山口）疊置而成，彼此孤立，互不連通，含氣顯示各不相同。其中9個(gè)火山口鉆探獲得工業(yè)氣流并探明，主要產(chǎn)氣層段集中在爆發(fā)相熱碎屑流亞相、溢流相上部亞相以及侵出相中。

長嶺斷陷東部已發(fā)現(xiàn)的腰英臺(tái)、達(dá)北、東英臺(tái)3個(gè)氣藏火山巖相－儲(chǔ)層綜合分析，火山巖儲(chǔ)層也主要集中在爆發(fā)相的熱碎屑流亞相和溢流相的上部亞相中，巖性主要為流紋巖、角礫凝灰?guī)r、火山角礫巖等。因此，溢流相的上部亞相和爆發(fā)相的熱碎屑流亞相是本區(qū)深層天然氣富集與高產(chǎn)的關(guān)鍵。

5 結(jié)語

綜上所述，大型古隆起背景、充足的氣源條件、深大斷裂和圈閉的完整性、晚期噴發(fā)近火山口的溢流相和爆發(fā)相酸性火山巖是長嶺斷陷火山巖天然氣富集成藏的主要控制因素。從目前的勘探程度和認(rèn)識(shí)來看，長嶺斷陷東北部營城組酸性火山巖發(fā)育，分布面積超過300 km2，以爆發(fā)相和溢流相為主，緊鄰查干花沙河子組主生烴洼槽，發(fā)育達(dá)爾罕和前進(jìn)2個(gè)大型古隆起背景，斷裂發(fā)育，具備良好的運(yùn)聚條件，是尋找大型天然氣藏的最有利地區(qū)（見圖6）。

圖6 長嶺斷陷東北部火山巖成藏模式圖Fig.6 Hydrocarbon pool forming model of igneous rock in the northeast of Changling fault depression

［1］ 俞凱，侯洪斌，郭念發(fā)，等.松遼盆地南部斷陷層系石油天然氣地質(zhì)［M］.北京：石油工業(yè)出版社.2002.

［2］ 鄧玉勝，王蘊(yùn)，朱桂生，等.松遼盆地南部長嶺斷陷火山巖特征及其對(duì)油氣藏的控制［J］.中國石油勘探，2003，8（3）：31－37.

［3］ 張玉明，李明，李瑞磊.松遼盆地南部深層系天然氣成藏規(guī)律［J］.石油與天然氣地質(zhì)，2006，27（6）：841－848.

［4］ 陸建林，王果壽，朱建輝，等.長嶺凹陷深層成藏主控因素及勘探方向分析［J］.石油天然氣學(xué)報(bào)，2006，28（3）：26－28.

［5］ 徐佑德，肖永軍，劉邊強(qiáng)，等.松遼深層天然氣勘探潛力分析及勘探部署研究［M］.內(nèi)部資料，2010.

［6］ 趙德力，徐佑德，魏分糧，等.長嶺斷陷營城組火山巖成藏特征及勘探方向［J］.斷塊油氣田，2009，16（3）：17－20.

Deep Gas Exploration Potential Analysis of the Eastern Changling Fault in the South of Song－Liao Basin

ZHANG Yi1，ZHAO De－Li2，XIAO Yong－Jun3，ZHANG Xi2，4
（1.Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.Northeast Oil and Gas Company，SINOPEC，Changchun 130062，China；3.Shengli Oil Filed，SINOPEC，Dongying 257015，China；4.Northeast Oil and Gas Company，SINOPEC，Changchun 130062，China）

The Chang－ling Fault is a half graben rift which developed on the Paleozoic metamorphic basement.It is developed quite big thickness deep lacustrine facies black mudstone in Shahezi formation，with high abundance of organic matter，high thermal evolution degree，high hydrocarbon－generating intensity，thus it possess good basis of nature gas accumulation.Faulted period develop two suits of volcanic rocks，which Yingcheng formation distribut of large areas of burst facies and overflow facies volcanic rocks，the lithology are mainly of acid rhyolites，tuffs and volcanic breccias，with rich cavities and great reservoir physical properties.The eastern chang－ling fault develops two large ancient uplifts，with fault developing and good gas migration and accumulation.It have found three gas reservoirs and three gas bearing structures，that is a great favorable area of finding large－scale gas reservoirs.

Changling fault；nature gas；acid volcanic breccias；large ancient uplifts；exploration potential

P618.13

A

1672－5174（2012）03－070－05

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（20110003110014）；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41172109）；山東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（ZR2011DM009）資助

2010－12－31；

2011－12－13

張 祎（1973－），女，博士。E－mail：wangjhoo＠163.com

責(zé)任編輯 徐 環(huán)