松遼盆地下白堊統(tǒng)青山口組油氣成藏與分布特征研究

王麗靜 （中石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶163712）

松遼盆地石油勘探始于20世紀(jì)50年代中期，僅5年時(shí)間就在大慶長垣發(fā)現(xiàn)了世界上最大的陸相砂巖油田。1976年，松遼盆地原油產(chǎn)量超過0．5×108t，并持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)達(dá)27年。近50年以來，對(duì)松遼盆地油氣的勘探無論是在河流相還是在湖泊－三角洲相沉積環(huán)境中都獲得了一定的成果，但多局限于區(qū)帶或油藏級(jí)別，缺少盆地尺度上的整體研究與認(rèn)識(shí)［1～8］。目前，松遼盆地探井?dāng)?shù)已超過5000口，二維地震資料覆蓋面積超過21．4×104km2，三維地震資料覆蓋面積近3×104km2，巖心總長度超過10×104m，并積累了豐富的試驗(yàn)分析資料，為開展盆地尺度上下白堊統(tǒng)青山口組 （K2qn）沉積特征、儲(chǔ)集條件及成藏規(guī)律方面的研究提供了有利條件，同時(shí)也為剩余油氣資源的勘探及其他含油氣盆地研究提供一定的指導(dǎo)和借鑒。

1 地質(zhì)背景

松遼盆地位于中國東北境內(nèi)，長軸呈NE向展布，長750m，寬330～370m，面積約26×104km2，屬中、新生代大型陸相坳陷盆地［9～12］。沉積蓋層主要為白堊系，上覆少量新生代地層，總厚度超過1×104m，基底為古生代和前古生代變質(zhì)巖、巖漿巖［13，14］。盆地根據(jù)區(qū)域隆起和坳陷發(fā)育特征可劃分成6個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，31個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元 （圖1）。松遼盆地構(gòu)造演化分為斷陷、拗陷和反轉(zhuǎn)3個(gè)階段［15］，形成了由火山巖、砂礫巖、粗砂巖、泥巖夾煤層所構(gòu)成的斷陷期地層；由大型河流及三角洲砂巖與大型湖泊泥巖及油頁巖交互疊置形成的拗陷期地層；由河流與淺水湖泊粉砂巖及三角洲砂巖形成的反轉(zhuǎn)期地層。根據(jù)生儲(chǔ)蓋組合關(guān)系及含油氣性，將其縱向上劃分為3個(gè)含油氣組合，斷陷期地層主要為深部火山巖及砂礫巖的含氣組合；拗陷期地層主要為中部及下部三角洲砂巖與河流相砂巖的含油組合；反轉(zhuǎn)期地層主要為上部河流相砂巖含油氣組合［9］。K2qn屬于拗陷期中部含油組合中的高臺(tái)子油層，其油氣資源量約占區(qū)內(nèi)總資源量的40%，研究意義重大。

2 地層與沉積

K2qn是沉積基準(zhǔn)面從最高到下降過程中發(fā)育的一套大型湖泊－三角洲相沉積，與下伏泉頭組 （K1q）構(gòu)成一個(gè)完整的水進(jìn)－水退沉積旋回，持續(xù)時(shí)間約8Ma（圖2），地層厚度250～550m［5］。K2qn頂部以具有連續(xù)中等反射地震特征的T11地震反射軸為邊界，對(duì)應(yīng)一套紫紅色泥巖，在盆地周邊為不整合接觸，在盆地中央坳陷區(qū)為整合接觸，沉積時(shí)間為88Ma。K2qn底部以具有明顯連續(xù)強(qiáng)反射特征的T2地震反射軸為界，與下伏K1q整體表現(xiàn)為一次湖侵過程。K1q沉積初期，隨著基準(zhǔn)面上升湖泊面積逐漸增大，沉積末期，在中央坳陷內(nèi)形成統(tǒng)一的大型湖泊。反映于泥巖顏色上，盆地邊緣K1q以紫紅色泥巖與上覆K2qn暗色泥巖相接觸，向中央坳陷區(qū)逐漸出現(xiàn)大段灰綠色泥巖、湖相暗色泥巖及介形蟲層。沉積相上表現(xiàn)為盆地邊緣發(fā)育的辮狀河向盆內(nèi)匯集，依次演化為曲流河、網(wǎng)狀河、淺水三角洲及淺水湖 泊［13，16］， 在 最 大 湖 泛 期形成油頁巖層，地震上表現(xiàn)為T2連續(xù)強(qiáng)反射界面，可作為地層劃分對(duì)比的盆地級(jí)標(biāo)志。

青山口組一段 （K2qn1）沉積了深湖至半深湖相的暗色泥巖和油頁巖，在盆地邊部超覆于不同時(shí)期形成的地層之上，厚度一般介于50～130m，坳陷內(nèi)最大厚度可達(dá)150m。盆地北部、西部及南部發(fā)育的3大水系環(huán)繞湖相區(qū)呈半環(huán)狀分布 （圖3（a））。湖區(qū)以半深湖－深湖相為主，濱淺湖相帶較窄，在泰康地區(qū)向北延伸到富裕一帶，湖泊面積約6．8×104km2。北部水系為最大的水系，由2個(gè)分支構(gòu)成，于克山一帶匯合，沿盆地長軸向南延伸100km，到達(dá)泰康一線，形成了大型三角洲沉積復(fù)合體。西部水系由齊齊哈爾、泰來、白城、通榆及科爾沁左翼中旗5個(gè)呈南北向排列的分支水系構(gòu)成，由于古地形陡、物源近，在三角洲前緣發(fā)育濁流相沉積［3］，具碎屑顆粒粗、相帶窄等特點(diǎn)，總體上由北向南規(guī)模逐漸增大。南部水系由來自于長春方向的2個(gè)分支構(gòu)成，規(guī)模較小，主要形成扇三角洲沉積。青山口組二、三段 （K2qn2、K2qn3）處于沉積基準(zhǔn)面下降相對(duì)較快時(shí)期，地層厚度100～450m，中央坳陷區(qū)地層厚度超過200m，沉積物源總體繼承了K1qn1環(huán)狀分布的特點(diǎn)，但湖相沉積環(huán)境發(fā)生了較大的變化，湖區(qū)面積大幅度縮減，不到最大時(shí)的三分之一 （圖3 （b））。富裕一帶的湖泊消失，在泰康西南一帶形成了約400km2的湖灣，沉積了包括介形蟲灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r和藻灰?guī)r為主的生物碎屑灰?guī)r。西部水系的泰來及鎮(zhèn)賚2條分支水系規(guī)模沒有明顯的變化，但在前緣沉積了一套介殼灰?guī)r，面積約900km2，肇東－安達(dá)一帶也行成了1400km2的介殼灰?guī)r沉積區(qū)，表明該時(shí)期為溫和的湖相沉積環(huán)境，十分有利于生物生長。西部水系的通榆及科爾沁左翼中旗分支水系向湖區(qū)推進(jìn)了約50km，在乾安地區(qū)形成了大面積的三角洲復(fù)合體，成為盆地南部高臺(tái)子油層油藏的集中分布區(qū)。北部水系在大慶－安達(dá)一帶向湖區(qū)推進(jìn)了約60km，形成了北部高臺(tái)子油層最大的油藏分布區(qū)。

圖1 松遼盆地構(gòu)造分區(qū)圖

K2qn湖相泥巖在中央坳陷區(qū)最大厚度可達(dá)550m，優(yōu)質(zhì)烴源巖超過200m，是松遼盆地最重要的生油層。而大型三角洲復(fù)合體構(gòu)成了主要儲(chǔ)層，不同類型的砂體與湖相泥巖及成熟烴源巖交互疊置形成了下生上儲(chǔ)式的良好含油氣組合 （圖2和圖4）。

圖2 松遼盆地K2qn地層綜合柱狀圖

圖3 松遼盆地K2qn沉積相圖

3 儲(chǔ)層

3.1 儲(chǔ)層類型

近年來，由于非常規(guī)儲(chǔ)層的出現(xiàn)，為了以示區(qū)別，國內(nèi)外一些石油地質(zhì)學(xué)家將儲(chǔ)層劃分為常規(guī)儲(chǔ)層和非常規(guī)儲(chǔ)層。鄒才能等［17～20］將滲透率大于1mD的碎屑巖儲(chǔ)層稱為常規(guī)儲(chǔ)層，反之稱為非常規(guī)儲(chǔ)層。而美國Eikins［21］的儲(chǔ)層分類標(biāo)準(zhǔn)是以地層原始滲透率0．1mD為界限 （相當(dāng)于滲透率1mD），與我國石油地質(zhì)學(xué)家的劃分標(biāo)準(zhǔn)一致。非常規(guī)儲(chǔ)層實(shí)際上相當(dāng)于特低孔滲或致密儲(chǔ)層的范疇，而常規(guī)儲(chǔ)層則包含了原有的低孔滲及中高孔滲儲(chǔ)層。根據(jù)松遼盆地K2qn的儲(chǔ)層特點(diǎn)，同時(shí)考慮到成藏特征與其之間的緊密聯(lián)系，筆者將滲透率介于1～10mD之間的儲(chǔ)層定義為低滲透儲(chǔ)層，將滲透率大于10mD的儲(chǔ)層定義為常規(guī)儲(chǔ)層，將滲透率小于1mD的儲(chǔ)層定義為非常規(guī)儲(chǔ)層。

3.2 常規(guī)儲(chǔ)層

K2qn是沉積基準(zhǔn)面下降期形成的高位體系域進(jìn)積型三角洲沉積，具有平原相帶分布廣、前緣相帶窄小的特點(diǎn)，常規(guī)儲(chǔ)層主要為三角洲平原上發(fā)育的曲流河點(diǎn)砂壩砂體。一般復(fù)合型曲流河擺動(dòng)帶寬度可達(dá)5～10m，單一曲流河砂體為條帶狀，厚約3～15m，個(gè)別可達(dá)30m，寬度分布在500～2500m［21～25］。K2qn常規(guī)儲(chǔ)層極為發(fā)育，砂體分布與沉積相帶的展布相一致 （圖5（a））。儲(chǔ)層巖石類型為長石砂巖、巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，碎屑主要由石英、長石和巖屑構(gòu)成，以原生孔隙為主。從研究區(qū)孔隙度-滲透率關(guān)系圖中可以看出常規(guī)儲(chǔ)層孔隙度一般大于15%，大部分介于18%～27%之間，滲透率多大于10mD，主體分布于20～600mD （圖6）。

圖4 松遼盆地K2qn沉積相剖面圖

3.3 低滲透儲(chǔ)層

K2qn低滲透儲(chǔ)層主要分布于三角洲前緣相帶，呈窄小的環(huán)帶狀分布，規(guī)模較?。▓D5（a））。在南北向及東部三角洲地區(qū)主要為席狀砂體及河口壩砂體，在西部三角洲地區(qū)主要為滑塌重力流砂體及席狀砂體，單砂體厚度一般小于3m，多為粉砂巖。巖石類型為長石砂巖、巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，碎屑主要由石英、長石和巖屑構(gòu)成，以原生孔隙為主。孔隙度一般大于5%，大部分介于8%～17%之間，滲透率大于0．1mD，主體分布于1．0～10mD，局部可出現(xiàn)孔滲較髙的 “甜點(diǎn)”區(qū) （圖6）。

3.4 非常規(guī)儲(chǔ)層

松遼盆地的非常規(guī)儲(chǔ)層分布于K2qn1、K2qn2的湖相沉積環(huán)境中 （圖5（a）），主要為洪水期大量懸浮沉積形成的粉砂級(jí)以下含泥較重的片狀或?qū)拵畹貙?。巖性主要為黑灰色粉砂質(zhì)泥巖與灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、介形蟲砂巖及灰黑色含介形蟲泥巖，呈薄互層狀，泥巖質(zhì)純、性脆。碎屑成份以石英為主，長石次之，具泥質(zhì)膠結(jié)，脆性礦物含量高，但縱向上非均質(zhì)性較強(qiáng)。儲(chǔ)層厚度介于6～30m之間，單層砂巖厚0．1～1m。該類儲(chǔ)層物性普遍較差，孔隙度一般介于1．0%～12．0%之間，滲透率一般為0．01～0．5mD，屬特低孔滲級(jí)別 （圖6）。儲(chǔ)集空間主要為微裂縫、基質(zhì)孔隙、粒內(nèi)溶蝕孔隙等，大小介于5～200μm。

4 烴源巖

圖5 松遼盆地K2qn砂巖 （a）與烴源巖Ro（b）分布圖

K2qn半深湖－深湖相沉積的巖性為灰黑、黑灰色泥巖夾薄層灰色含鈣及鈣質(zhì)粉砂巖和介形蟲層，局部夾生物灰?guī)r，底部含一套油頁巖，有機(jī)質(zhì)豐度高、厚度大、分布廣泛，是松遼盆地重要的烴源巖［14］。有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ型為主，少量為Ⅲ型，總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) （w （TOC））平均大于2%。K1qn1湖相泥巖最大面積達(dá)6．8×104km2，厚度50～130m，在中央坳陷區(qū)的深湖相和泰康一帶的湖灣w （TOC）高達(dá)3%～4%，鏡質(zhì)體反射率 （Ro）一般分布于0．6%～1．6%之間，在大安－乾安一帶烴源巖Ro局部可達(dá)到2．0%，區(qū)內(nèi)成熟烴源巖分布范圍超過3×104km2（圖5 （b））。K1qn2、K1qn3烴源巖Ro不如K1qn1高，最高處僅有1．75%，且分布較為局限，其成熟烴源巖分布范圍不超過2000km2［13］。

圖6 松遼盆地K2qn不同類型儲(chǔ)層孔隙度與滲透率關(guān)系

5 蓋層

松遼盆地嫩江組一、二段是上覆于K2qn和K2y的一套第二次湖泛期地層 （圖4），湖相泥巖分布面積超過20×104km2，泥巖連續(xù)厚度在120～240m。雖w （TOC）分布于1．0%～3．0%，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型為主，但Ro僅為0．5%～8．0%，在長嶺凹陷及古龍凹陷局部埋深較大的部位成熟度可達(dá)1．2%，故該套地層生油能力較差，但由于其分布范圍廣、厚度大、泥巖巖性較純，且直接覆蓋于下伏K2qn和K2y大型三角洲儲(chǔ)集體上，為下生上儲(chǔ)式含油組合提供了良好的區(qū)域性封蓋條件。

6 成藏特征

K2qn已發(fā)現(xiàn)的油藏主要分布于中央坳陷區(qū)南部、北部及西部3個(gè)方向上。西部油藏發(fā)育于K1qn1三角洲前緣及濱前湖區(qū)；南部和北部油藏主要發(fā)育于K1qn2、K1qn3大型三角洲主體上 （圖3）。通過對(duì)沉積環(huán)境、儲(chǔ)層特征及圈閉類型等因素的綜合分析認(rèn)為，沉積相帶決定了儲(chǔ)層砂體類型、規(guī)模、分布及富集程度，以致儲(chǔ)層性質(zhì)的不同，從而使不同類型油藏分布具有一定規(guī)律性。依據(jù)儲(chǔ)層類型將K2qn油藏分為常規(guī)油藏、低滲透油藏及非常規(guī)油藏3種，不同類型油藏其沉積相、砂體形態(tài)、砂體連通性、儲(chǔ)層物性、圈閉類型及油氣水關(guān)系等均具有不同特點(diǎn) （表1）。

表1 K1qn不同類型油藏特征統(tǒng)計(jì)表

6.1 常規(guī)油藏

常規(guī)油藏儲(chǔ)層主要由曲流河點(diǎn)砂壩砂體構(gòu)成，砂巖單層厚度一般3～15m，個(gè)別最厚可達(dá)30m，寬度為幾百米到幾千米，該帶內(nèi)砂地比一般大于50%，砂體平面上和縱向上互相疊置，連通性較好，物性好，孔隙度一般大于15%，集中分布于20%～25%之間，滲透率一般大于10mD，集中分布于20～600mD之間，最大可達(dá)1000mD。該類油藏具有統(tǒng)一的油水界面和壓力系統(tǒng)，氣、油、水三相重力分異完好，一般無水夾層，普遍具有底水，不需儲(chǔ)層改造，自然產(chǎn)能高。

6.2 低滲透油藏

該類油藏主要分布于三角洲前緣，以席狀砂、河口壩及滑塌重力流砂體為儲(chǔ)層，單層厚度一般小于3m，個(gè)別可達(dá)5m，砂體呈斷續(xù)條帶狀或沿三角洲前緣呈扇狀分布，砂地比一般為20%～50%。儲(chǔ)層類型介于常規(guī)與非常規(guī)之間，物性變化較大，主體位于低滲透范圍內(nèi)，局部發(fā)育高孔滲儲(chǔ)層，同時(shí)也有部分地區(qū)發(fā)育非常規(guī)儲(chǔ)層。油藏一般分布于寬緩的背斜及小幅度構(gòu)造圈閉上，表現(xiàn)為斷層復(fù)雜化的斷塊特征，在構(gòu)造高、低部位均有油藏分布，斷塊內(nèi)既有斷層遮擋圈閉又有巖性圈閉，無統(tǒng)一的油水界面，多數(shù)含水夾層，可分為斷層－巖性油藏和巖性－斷層油藏及巖性油藏3種類型。油藏開發(fā)一般采取直井加斜井及水平井的方式，自然產(chǎn)能低，部分井需要壓裂和酸化才能獲得產(chǎn)能，在局部孔滲較高的 “甜點(diǎn)”區(qū)會(huì)有較高的自然產(chǎn)能。目前，在盆地西部短軸三角洲前緣相帶發(fā)現(xiàn)的油田均具有低滲透油藏的特點(diǎn)。

6.3 非常規(guī)油藏

該類油藏是指以湖相區(qū)片狀濁流及三角洲前緣錯(cuò)疊分布的遠(yuǎn)砂壩砂體為儲(chǔ)集空間，滲透率小于1mD的油藏；呈大面積片狀及條帶狀分布，單層厚度薄，一般在0．1～1m之間，儲(chǔ)層自身位于烴源巖中，并與其交互疊置形成千層餅狀自生自儲(chǔ)式成藏組合。儲(chǔ)層孔隙度一般在1．0%～12．0%，滲透率一般在0．01～0．5mD，砂地比通常小于20%。油氣通過斷層及裂縫運(yùn)移成藏，但油層壓力系數(shù)通常較高，最高可達(dá)1．4，屬異常高壓油藏。油藏整體不含水層，具有大面積連續(xù)分布的特點(diǎn)［26］。該類油藏通常使用水平井開發(fā)效果最好，無自然產(chǎn)能，完全依靠大規(guī)模分段體積壓裂才能獲得產(chǎn)能。目前，已經(jīng)在齊家古龍凹陷中部、北部三角洲外前緣的湖相區(qū)內(nèi)鉆探了8口水平井，壓裂后單井初期產(chǎn)量超過50m3／d，控制石油資源量近億噸，取得了較好的勘探效果。

7 結(jié)論

1）松遼盆地K1qn主要烴源巖為最大湖泛期沉積的K1qn1深湖相泥巖及油頁巖，宏觀上油藏主要分布于中央坳陷區(qū)Ro大于0．8%的區(qū)域內(nèi)。

2）K1qn發(fā)育多個(gè)三角洲沉積體系，不同沉積體系在空間上由多個(gè)三角洲個(gè)體疊置構(gòu)成，形成復(fù)合體，為常規(guī)油藏提供了良好的儲(chǔ)集空間，聚集了K1qn中90%以上的油氣儲(chǔ)量。

3）三角洲前緣席狀砂及河口壩砂體由湖盆中心延伸到K1qn成熟烴源巖中，形成下生上儲(chǔ)、內(nèi)生邊儲(chǔ)的成藏組合，是低滲透油藏發(fā)育的有利相帶。

4）非常規(guī)油藏主要發(fā)育在湖相區(qū)，儲(chǔ)層主要是懸浮狀沉積的片狀濁流砂體，呈大面積連續(xù)分布，屬于自生自儲(chǔ)式成藏組合。

5）常規(guī)油藏有效的勘探開發(fā)方法是采取直井鉆探；低滲透油藏采取直井加斜井及水平井鉆探，部分儲(chǔ)層需進(jìn)行壓裂及酸化改造；非常規(guī)油藏采取水平井鉆探，并需采取大規(guī)模分段體積壓裂。

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［24］趙翰卿 ．高分辨率層序地層對(duì)比與我國的小層對(duì)比 ［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2005，24（10）：5～12．

［25］趙翰卿 ．大慶油田河流－三角洲沉積的油層對(duì)比方法 ［J］．大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，1988，7（4）：25～31．

［26］鄒才能，陶士振，袁選俊，等 ．連續(xù)型油氣藏形成條件與分布特征 ［J］．石油學(xué)報(bào)，2009，30（3）：324～331．