松遼盆地梨樹斷陷油氣資源動態(tài)評價

張 璽，宋振響，徐 文，李忠博

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061； 2. 中國石油化工股份有限公司 東北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，長春 130062； 3.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126)

松遼盆地梨樹斷陷油氣資源動態(tài)評價

張 璽1,2，宋振響3，徐 文1，李忠博1

(1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長春 130061； 2. 中國石油化工股份有限公司 東北油氣分公司 勘探開發(fā)研究院，長春 130062； 3.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214126)

根據(jù)松遼盆地東南隆起區(qū)梨樹斷陷的最新勘探進(jìn)展，結(jié)合地震、鉆井、地化測試數(shù)據(jù)等資料，系統(tǒng)評價了梨樹斷陷烴源巖的有機(jī)地球化學(xué)特征，并分析了其展布特征及生烴潛力。利用盆地模擬法和油藏規(guī)模序列法，分別計(jì)算了區(qū)帶資源量和預(yù)測了資源發(fā)現(xiàn)趨勢，并對計(jì)算結(jié)果與三次資評進(jìn)行了對比，分析了資源量變化的原因。

有機(jī)地球化學(xué)；烴源巖；資源量；資源評價；梨樹斷陷；松遼盆地

松遼盆地是在海西褶皺基底上發(fā)育形成的以中生界為主的斷、坳疊置型盆地[1]。梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)西南部，為一下斷上坳、西斷東超的箕狀斷陷[2]。受桑樹臺大斷裂控制，斷陷的沉降中心和沉積中心均位于西側(cè)的桑樹臺深洼區(qū)[3-4]。梨樹斷陷是中國石化東北油氣分公司油氣勘探的重點(diǎn)區(qū)塊之一，是目前松南勘探程度較高的地區(qū)，也是油氣資源最富集的地區(qū)。經(jīng)過近20年的勘探，特別近兩年對梨樹東南斜坡區(qū)及北部斜坡區(qū)的勘探，先后發(fā)現(xiàn)了9個油氣田及多個含油氣構(gòu)造[5]，展示了該區(qū)具有良好的油氣勘探前景。截至2011年底，梨樹斷陷累計(jì)探明石油地質(zhì)儲量4 435×104t，天然氣地質(zhì)儲量193×108m3，三級儲量已達(dá)到26 989×104t油當(dāng)量。其儲量發(fā)現(xiàn)與之前的資源量計(jì)算結(jié)果極不相符，這使我們需要重新評估前人的研究結(jié)果，主要是第三次資源評價的結(jié)果[6-10]。筆者應(yīng)用高精度資源評價的新技術(shù)和方法，開展了該區(qū)新一輪的油氣資源評價。

1 烴源巖展布及生烴潛力評價

1.1烴源巖展布

鉆井揭示，梨樹斷陷在縱向上發(fā)育多套烴源層系：自下而上包括火石嶺組、沙河子組、營城組及登婁庫組，巖性主要為泥巖和煤系地層(煤、碳質(zhì)泥巖和泥巖)。其分布主要受斷陷盆地構(gòu)造演化和沉積環(huán)境控制，而烴源巖的發(fā)育特征則受斷陷規(guī)模、斷陷持續(xù)時間及最大裂陷期裂陷強(qiáng)度的控制。沙河子組與營城組為區(qū)內(nèi)主力烴源巖，平面上主要分布在桑樹臺洼陷、雙龍次洼、蘇家屯次洼和東部斜坡帶(圖1)，火石嶺組與登婁庫組烴源巖僅在局部地區(qū)發(fā)育，這與前人的研究成果是一致的[11-16]。

圖1 松遼盆地梨樹斷陷構(gòu)造區(qū)劃

1.2生烴潛力評價

1.2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

從梨樹斷陷不同層位烴源巖有機(jī)碳含量分布直方圖(圖2a)上可以看出，不同層位烴源巖有機(jī)碳含量差別較大，其中沙河子組有機(jī)碳含量較高，大于0.5%的樣品占到近80%，超過30%的樣品有機(jī)碳含量大于2.0%，豐度較高；營城組32%的樣品有機(jī)碳含量在0.5%～1.0%之間，53%的樣品有機(jī)碳含量低于0.5%，豐度較低；登婁庫組總體有機(jī)碳含量較低，其中71%的樣品有機(jī)碳含量低于0.5%，深凹處SN76井樣品的有機(jī)碳含量也達(dá)到2.0%以上；火石嶺組4個樣品均達(dá)到了有效烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，需要指出的是火石嶺組樣品較少，其生烴潛力還有待進(jìn)一步的研究。

從氯仿瀝青“A”含量分布直方圖(圖2b)上看，沙河子組55%的樣品為非—差烴源巖，20%的樣品為一般烴源巖，其余25%的樣品判斷為較好烴源巖；營城組68%的樣品為非—差烴源巖，12%的樣品為一般烴源巖，其余為較好烴源巖；火石嶺組6個樣品中2個樣品判斷為非—差烴源巖，3個樣品為好烴源巖，剩下1個樣品的氯仿瀝青“A”含量大于1 000×10-6，判斷為很好烴源巖；登婁庫組68%的樣品判斷為非—差烴源巖，8%的樣品為一般烴源巖，其余樣品為較好烴源巖。

從梨樹斷陷不同層位烴源巖的 (S1+S2)與有機(jī)碳含量關(guān)系圖(圖3)上同樣可以看出，沙河子組和營城組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴潛力明顯優(yōu)于火石嶺組和登婁庫組。

1.2.2 有機(jī)質(zhì)類型

從圖4中可以看出，從登婁庫組到火石嶺組，絕大多數(shù)樣品的IH小于200 mg/g，這可能與源巖熱演化程度較高有關(guān)，這可以從樣品的Tmax值較高看出。有一部分樣品的演化軌跡已達(dá)到此圖版的末端，各類生油巖有機(jī)質(zhì)曲線都趨向于合并為一條直線，失去了劃分有機(jī)質(zhì)類型的作用?？傮w上仍可以看出，梨樹斷陷烴源巖有機(jī)質(zhì)類型均以Ⅲ型和Ⅱ2型為主，沙河子組及營城組少量樣品表現(xiàn)出Ⅱ1型和Ⅰ型的特征。

圖3 松遼盆地梨樹斷陷不同層位烴源巖(S1+S2)與有機(jī)碳含量判斷源巖質(zhì)量

圖2 松遼盆地梨樹斷陷不同層位烴源巖有機(jī)碳及氯仿瀝青“A”含量分布直方圖

圖4 松遼盆地梨樹斷陷不同層位烴源巖IH與Tmax劃分有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)巖石學(xué)方法確定烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的基本依據(jù)是有機(jī)組分(組)的種類及其相對含量，用這種方法確定的有機(jī)質(zhì)類型受熱演化程度影響較小，可以代表烴源巖的原始有機(jī)質(zhì)類型。選取梨樹斷陷165個烴源巖樣品(登婁庫組26個，營城組101個，沙河子組34個，火石嶺組4個)進(jìn)行有機(jī)顯微組分分析。根據(jù)我國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5125—1996，通過干酪根鏡下統(tǒng)計(jì)各類顯微有機(jī)組分含量的百分比，并乘以相應(yīng)的加權(quán)系數(shù)，可以求得干酪根的類型指數(shù)TI值，再由不同取值范圍的TI值得到相應(yīng)的干酪根類型。從圖5可以看出，梨樹斷陷烴源巖總體以Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主，其次為Ⅱ2型，沙河子組及營城組少量樣品表現(xiàn)出Ⅱ1型和Ⅰ型的特征，這與用IH-Tmax判斷的結(jié)果一致。

1.2.3 成熟度

從圖6可以看出，火石嶺組3個烴源巖樣品中有2個樣品的Ro值大于2.0%，達(dá)到過成熟階段，另外1個樣品的Ro值為1.35%，也進(jìn)入生氣門限；沙河子組除個別樣品的Ro值小于0.7%以外，多分布在0.7%～2.0%之間，處于大量生油氣階段，少數(shù)樣品達(dá)到過成熟演化階段；營城組有1個樣品的Ro值在0.5%以下，11%的樣品Ro值在0.5%～0.7%之間，處于低熟演化階段，其余樣品的Ro值均大于0.7%，多處于0.7%～2.0%之間，處于大量生烴階段，個別樣品的Ro值演化至2.0%以上；登婁庫組有23%的樣品Ro值在0.5%～0.7%之間，40%的樣品在0.7%～1.3%之間，處于大量生油階段，其余樣品的Ro值均大于1.3%，進(jìn)入生氣階段。

圖5 松遼盆地梨樹斷陷不同層位烴源巖有機(jī)質(zhì)類型分布直方圖

圖6 松遼盆地梨樹斷陷不同層位烴源巖熱演化程度直方圖

1.3烴源巖綜合評價

沙河子組湖盆范圍大，烴源巖在桑樹臺洼陷最為發(fā)育，最厚可達(dá)1 000 m以上，自西向東烴源巖厚度逐漸減?。挥袡C(jī)碳含量變化范圍在0.41%～5.18%之間，平均為1.48%；有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2-Ⅲ型，少量Ⅱ1-Ⅰ型；有機(jī)質(zhì)成熟度變化范圍較大，Ro值在0.5%～3.0%之間，全區(qū)普遍較高，沉積中心Ro值最高可達(dá)3.0%以上，自西往東成熟度逐漸降低。總體看來，沙河子組烴源巖沉積厚度大，分布廣，有機(jī)質(zhì)豐度高，類型也較好，應(yīng)為梨樹斷陷的主力烴源巖層。

營城組沉積期湖盆范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，以深湖—半深湖相沉積為主，西部深凹烴源巖最厚可達(dá)1 500 m；有機(jī)碳含量分布在0.4%～5.54%之間，平均為0.62%；有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2-Ⅲ型為主，含少量Ⅱ2-Ⅰ型；成熟度變化范圍較大，深凹處烴源巖Ro最大可達(dá)3.0%。綜合看來，營城組烴源巖盡管有機(jī)質(zhì)豐度不如沙河子組高，但其分布面積大，也有較好類型的烴源巖發(fā)育，且成熟度適中，也為梨樹斷陷僅次于沙河子組的主力烴源層。

火石嶺組與登婁庫組無論在湖盆范圍、烴源巖厚度、有機(jī)碳含量、有機(jī)質(zhì)類型、有機(jī)質(zhì)成熟度等方面都較差，為梨樹斷陷的次要烴源巖。

2 資源量計(jì)算

對梨樹斷陷進(jìn)行盆地模擬(埋藏史、生烴史、熱史以及運(yùn)聚模擬等)，關(guān)鍵參數(shù)的取值如下：巖性通過對單井砂巖、泥巖以及火山巖等巖性的統(tǒng)計(jì)混合得到；有效烴源巖根據(jù)源巖厚度(大于50 m)、有機(jī)碳含量下限(0.5%)、Ro(大于0.5%)綜合確定；干酪根類型根據(jù)不同地區(qū)鉆井實(shí)測樣品數(shù)據(jù)確定，無井地區(qū)主要根據(jù)沉積相推測得到；有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)采用松南腹地有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)圖版；產(chǎn)烴率圖版采用松南腹地不同類型干酪根的產(chǎn)烴率圖版[5]；排聚系數(shù)根據(jù)不同構(gòu)造單元的烴源、儲層、成藏等要素綜合確定。在盆地模擬的基礎(chǔ)上計(jì)算了梨樹斷陷的資源量，并通過模擬油、氣向有利構(gòu)造帶上運(yùn)移和聚集得到了不同構(gòu)造帶的油氣資源量。另外，在收集三級儲量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，采用油藏規(guī)模序列法預(yù)測了潛在的油(氣)藏規(guī)模、數(shù)量分布。

盆地模擬法中一個重要的技術(shù)參數(shù)是排聚系數(shù)，從松遼盆地油氣地質(zhì)條件分析，深層烴源巖的生油氣高峰出現(xiàn)一般較晚，且當(dāng)時的大部分圈閉已經(jīng)形成。松南腹地位于松遼盆地中央地帶，地質(zhì)條件有利于對天然氣的保存?；谀壳白钚碌目碧胶脱芯繑?shù)據(jù)，充分考慮構(gòu)造、沉積、巖性、時代等因素，并參考全國油氣資源評價和前人關(guān)于排聚系數(shù)研究成果和取值范圍[17-18]，梨樹斷陷按不同的構(gòu)造區(qū)帶進(jìn)行打分評價，采用打分的方式分別得出不同次級構(gòu)造單元的油、氣排聚系數(shù)。

采用盆地模擬法計(jì)算了不同層位的生烴量和油氣聚集量(表1)，計(jì)算結(jié)果顯示梨樹斷陷生烴總量為442.68×108t 油當(dāng)量，資源量為7.33×108t 油當(dāng)量。其中沙河子組和營城組為其主力烴源層，兩層生烴量合計(jì)達(dá)到409.22×108t 油當(dāng)量，占生烴總量的92.4%，相應(yīng)的資源貢獻(xiàn)量也達(dá)到6.69×108t 油當(dāng)量，占整個資源量的91.2%；登婁庫組和火石嶺組僅在局部地區(qū)發(fā)育較好烴源巖，其對應(yīng)的生烴量和資源量均較小。從油、氣的關(guān)系來看，本次計(jì)算結(jié)果顯示油的資源量為2.94×108t，而氣的資源量為4 393.86×108m3，氣油比約為1.5∶1，這和梨樹斷陷烴源巖熱演化程度普遍較高及干酪根類型主要以Ⅱ2和Ⅲ型為主、更傾向于生氣是比較吻合的。

通過盆地模擬，梨樹斷陷油氣資源量貢獻(xiàn)大都在桑樹臺洼陷帶上，資源量貢獻(xiàn)為3.79×108t，占斷陷總資源量的51.7%，這與該地區(qū)烴源巖厚度大、有機(jī)質(zhì)類型較好是相符的；其次為中央構(gòu)造帶和東部斜坡帶，資源量貢獻(xiàn)合計(jì)達(dá)2.44×108t，表明這2個地區(qū)烴源巖生烴潛力也不容忽視；北部斜坡帶、蘇家屯次洼和雙龍次洼也發(fā)育一定規(guī)模的烴源巖，累計(jì)貢獻(xiàn)資源量為1.11×108t(表2)。

油氣生成之后通過斷層及不整合面的輸導(dǎo)作用不斷向物性好的部位運(yùn)移聚集。通過設(shè)置一定的地質(zhì)約束條件，模擬油氣運(yùn)移后的重新分配情況，根據(jù)運(yùn)移模擬結(jié)果，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識，對各次級構(gòu)造單元的資源量進(jìn)行了合理的分配(表3)。蘇家屯次洼由于受到皮家斷裂的阻擋，基本為一個獨(dú)立的油氣運(yùn)聚單元，油氣資源貢獻(xiàn)量即為該區(qū)的最終資源量，為0.26×108t油當(dāng)量；北部斜坡帶生成的油氣一部分在原地聚集成藏，另一部分則向中央構(gòu)造帶的高部位進(jìn)行運(yùn)移，最終聚集的資源量為0.35×108t油當(dāng)量；雙龍次洼與北部斜坡帶類似，一部分原地聚集，另一部分向中央構(gòu)造帶運(yùn)移，最終資源量為0.11×108t油當(dāng)量；桑樹臺洼陷帶為資源量貢獻(xiàn)最大地區(qū)，但其生成的油氣除在原地聚集外，大部分都運(yùn)移至中央構(gòu)造帶和東部斜坡帶聚集成藏，其最終的資源量為1.52×108t油當(dāng)量；中央構(gòu)造帶作為最有利的油氣運(yùn)移指向區(qū)，除接收本地生成的油氣外，還聚集了來自桑樹臺洼陷、北部斜坡帶、雙龍次洼及東部斜坡帶生成的油氣，最終聚集資源量高達(dá)3.46×108t油當(dāng)量，為梨樹斷陷最有利的勘探區(qū)；東部斜坡帶生成的油氣一部分向中央構(gòu)造帶運(yùn)移，同時又接收來自桑樹臺洼陷生成的油氣，其最終的資源量為1.65×108t油當(dāng)量，為僅次于中央構(gòu)造帶的有利油氣聚集帶。

表1 松遼盆地梨樹斷陷不同層位烴源巖的生烴量及資源量

表2 松遼盆地梨樹斷陷各次級構(gòu)造單元資源量貢獻(xiàn)

表3 松遼盆地梨樹斷陷各次級構(gòu)造單元資源量分配

除采用盆地模擬法計(jì)算了梨樹斷陷的資源量外，還應(yīng)用統(tǒng)計(jì)法中的油藏規(guī)模序列法[19]進(jìn)行資源量的估算。其基本要求是評價區(qū)帶內(nèi)至少有3個已發(fā)現(xiàn)的油氣田(藏)，樣本點(diǎn)越多，計(jì)算效果越好。結(jié)合目前的勘探實(shí)際情況及參數(shù)設(shè)置規(guī)范，分別對最大油藏規(guī)模、最小油藏規(guī)模和規(guī)模序列系數(shù)進(jìn)行了相關(guān)設(shè)置(表4)。并對梨樹斷陷的油、氣三級儲量發(fā)現(xiàn)趨勢進(jìn)行了預(yù)測(圖7)，預(yù)測結(jié)果表明，目前梨樹斷陷已發(fā)現(xiàn)的油氣田儲量與預(yù)測趨勢比較吻合。

表4 油藏規(guī)模序列法預(yù)測資源量的相關(guān)參數(shù)設(shè)置

圖7 松遼盆地梨樹斷陷石油、天然氣三級儲量預(yù)測趨勢

經(jīng)預(yù)測，梨樹斷陷原油為2.7×108t，天然氣為3 769×108m3，總資源量約為6.47×108t油當(dāng)量，小于用盆地模擬法計(jì)算的資源量值。其中，目前梨樹斷陷已發(fā)現(xiàn)(50～5 000)×104t儲量區(qū)間的油田(藏)36個，三級儲量為1.503×108t，預(yù)測還剩余65個油田(藏)，合計(jì)三級儲量1.197×108t。至于天然氣，梨樹斷陷已發(fā)現(xiàn)(5～600)×108m3儲量區(qū)間的天然氣田(藏)27個，折合三級儲量1 740×108m3，經(jīng)預(yù)測，還剩余95個該規(guī)模區(qū)間的氣田(藏)，合計(jì)三級儲量2 029×108m3(表5)。

3 評價結(jié)果分析

本次資評結(jié)果無論是生烴量還是資源量，均比三次資評有了較大幅度的提高(表6)，大了近一倍，并且三次資評的結(jié)果主要是以油為主，而本次資評結(jié)果顯示油氣比為 1∶1.5，以氣為主，這與該斷陷烴源巖演化程度較高是吻合的。分析本次資源量變化的主要原因是：(1)勘探的飛速發(fā)展，使得對盆地的認(rèn)識進(jìn)一步加深；(2)烴源巖分布范圍和厚度都明顯增大；(3)有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)的采用；(4)干酪根類型除之前人們認(rèn)為的Ⅲ型和Ⅱ2型外，深洼處還發(fā)育Ⅱ1型和Ⅰ型干酪根；(5)增加了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)樣本，有效地?cái)U(kuò)大了資料信息量，使統(tǒng)計(jì)分析樣本更接近客觀實(shí)際地質(zhì)情況；(6)根據(jù)各構(gòu)造區(qū)帶成藏條件，對排聚系數(shù)分別賦值，使結(jié)果更加符合實(shí)際。

表5 油藏規(guī)模序列法預(yù)測松遼盆地梨樹斷陷三級儲量結(jié)果

表6 松遼盆地梨樹斷陷資源量計(jì)算結(jié)果對比

4 結(jié)論

1)梨樹斷陷發(fā)育4套烴源層，其中沙河子組和營城組烴源巖分布范圍廣、厚度大，為本區(qū)的主力烴源層；有機(jī)質(zhì)豐度相對較高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2、Ⅲ型為主，發(fā)育少量Ⅰ、Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)，成熟度多處于成熟—過熟演化階段，以生氣為主。

2)采用盆地模擬法分層位計(jì)算了梨樹斷陷的生烴量及資源量，結(jié)果顯示梨樹斷陷資源量為7.33×108t 油當(dāng)量，其中石油資源量為2.94×108t，天然氣資源量為4 393.86×108m3；采用油藏規(guī)模序列法計(jì)算梨樹斷陷的資源量為6.47×108t油當(dāng)量。

3)與三次資評相比，本次資源評價無論生烴量還是資源量均有了大幅度提高，這主要是由于隨著勘探工作的進(jìn)展，地質(zhì)認(rèn)識程度不斷提高，參數(shù)的取值更接近于客觀實(shí)際地質(zhì)情況，從而使本次計(jì)算結(jié)果更為合理。

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(編輯韓 彧)

Dynamicevaluationofoil-and-gasresourcesofLishuFaultDepressioninSongliaoBasin

Zhang Xi1,2, Song Zhengxiang3, Xu Wen1, Li Zhongbo1

(1.CollegeofEarthScience,JilinUniversity,Changchun,Jilin130061,China; 2.ExplorationandDevelopmentResearchInstitute,SINOPECNortheastOil&GasBranchCompany,Changchun,Jilin130062,China; 3.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China)

Based on the latest exploration progress of the Lishu Fault Depression in the southeastern uplift of the Songliao Basin, combined with seismic, drilling and geochemical testing data, it was evaluated in this paper the organic geochemical features of hydrocarbon source rocks in the study area. The distribution characteristics and hydrocarbon generation potential of source rocks were also analyzed. By means of basin simulation and reservoir scale sequence methods, reserve amount was calculated and resource potential was predicted. The calculation results were compared with the previous evaluations, and the reasons for resource amount changes were discussed.

organic geochemistry; source rock; resource amount; resource evaluation; Lishu Fault Depression; Songliao Basin

1001-6112(2013)02-0224-07

10.11781/sysydz20130220

TE122

A

2012-06-05；

2013-01-07。

張璽(1971—)，男，高級工程師，從事石油地質(zhì)勘探研究工作。E-mail：zxxxlzhy123@sohu.com。