伊通地塹莫里青斷陷地溫場及其應用

吳欣松，江 濤，劉旭武

(1.中國石油大學(北京) 地球科學學院，北京 102249； 2.中國石油 吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

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伊通地塹莫里青斷陷地溫場及其應用

吳欣松1，江 濤2，劉旭武2

(1.中國石油大學(北京) 地球科學學院，北京 102249； 2.中國石油 吉林油田分公司，吉林 松原 138000)

摘要：通過探井地層測溫資料收集及地溫梯度計算，建立了莫里青斷陷基底埋深預測模型，確定了斷陷內不同二級構造單元內烴源巖生烴門限深度以及雙陽組有效烴源巖的范圍。研究表明，莫里青斷陷地溫場差異性主要受盆地構造背景的控制，推測在斷陷西北緣的伊47—伊45—伊8井區(qū)的深層是值得進一步鉆探的有利目標區(qū)，該區(qū)發(fā)育較大規(guī)模的雙一段低位扇砂體且其上覆優(yōu)質烴源巖，成藏條件十分優(yōu)越。

關鍵詞：地溫梯度；油氣成藏；莫里青斷陷；伊通地塹

吳欣松,江濤,劉旭武.伊通地塹莫里青斷陷地溫場及其應用[J].西安石油大學學報(自然科學版),2016,31(1):23-28.

WU Xinsong,JIANG Tao,LIU Xuwu.Geothermal field of Moliqing fault depression in Yitong Graben and its application[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(1):23-28.

引言

沉積盆地的地溫場特征不僅包含著盆地成因與演化方面的信息，而且是盆地生烴演化與油氣成藏研究不可或缺的內容[1-3]。地溫場主要受巖石圈構造演化等地球動力學因素控制，同時與盆地構造背景緊密相關[4]。地溫梯度是描述盆地地溫場特征和熱狀態(tài)的主要參數(shù)，專家學者們開展了大量地溫場的研究并取得了重要進展[5-8]。莫里青斷陷地溫場的分異現(xiàn)象早就被多位學者所關注[9-11]，但是對于其形成的控制因素以及在勘探中的應用還缺乏相應的系統(tǒng)研究。

近年來的勘探實踐表明，莫里青斷陷的西北緣是潛在的有利成藏區(qū)帶，但由于該區(qū)靠近老山，地震資料品質差，地震解釋難度大，在很大程度上制約了對該區(qū)的勘探評價。本文試圖通過地溫場分布特征及其控制因素的系統(tǒng)研究，在建立地溫梯度分布與

基巖埋深關系的基礎上，達到預測基底埋深，開展有效烴源巖分布評價、評價有利勘探目標之目的。

1區(qū)域地質概況

伊通地塹位于吉林省東部，為一狹長斷陷盆地，平面呈北東向展布。莫里青斷陷位于伊通地塹的南段，面積540 km2。斷陷基底巖性為大面積分布的海西期和燕山期花崗巖,少部分為古生代變質巖和中生代火山巖。根據(jù)前古近系基底起伏、沉積蓋層厚度和斷裂特征,莫里青斷陷又可進一步劃分為靠山凹陷、小孤山斜坡帶、馬鞍山斷階帶和尖山隆起帶4個次一級的構造單元(圖1)。古近系是油氣勘探的主要目的層，自下而上分別為始新統(tǒng)雙陽組(E2s)、奢嶺組(E2sh)、永吉組(E2y)，漸新統(tǒng)萬昌組(E2w)、齊家組(E2q)，中新統(tǒng)岔路河組(Nc)，累計沉積地層厚度2～6 km。具有古近系沉積充填西北厚、東南薄的特征。

圖1　伊通地塹莫里青斷陷構造位置及構造單元劃分Fig.1　Tectonic location and structural units of Moliqing depression,Yitong graben

莫里青斷陷勘探目的層為古近系雙陽組地層，烴源巖為雙陽組深湖—半深湖相暗色泥巖，儲集層為扇三角洲、近岸水下扇和濁積扇砂體。油藏類型深部以巖性油藏為主，淺部以構造油氣藏、構造-巖性復合型油藏為主。

2數(shù)據(jù)與計算

2.1地溫數(shù)據(jù)獲取

本文所用的地溫資料來源于莫里青斷陷37口井84個層段的地層溫度測試。其中包括尖山隆起帶8口井13個測點、馬鞍山斷階帶11口井25個測點、靠山凹陷17口井46個測點。在這37井口中，有23口井鉆達基巖。

2.2地溫梯度計算

地溫梯度是指恒溫層以下地溫隨深度的增加幅度，常以每百米垂直深度上增加的溫度數(shù)表示。據(jù)前人研究[12]，莫里青斷陷恒溫帶的深度為25 m，恒溫帶溫度為10 ℃。按公式

(1)

可計算出每口井恒溫帶至測溫點的地溫梯度。在計算過程中，同一口井的地溫梯度數(shù)值取本井計算得到的最高值。如果測點位于基巖內部，則此測點的數(shù)據(jù)不參與計算。反之，利用每口井的地溫梯度即可估算出本井在不同深度下的地溫值(T，℃)，即

(2)

式中：G為地層梯度，℃/100m；Z和Z0分別為測溫點和恒溫帶的垂直深度，m；T和T0分別為測溫點和恒溫帶的溫度，℃。

3結果分析

3.1地溫場分布特征

從計算得出的地溫梯度隨深度的變化圖(圖2)可以看出，莫里青斷陷地層溫度和地溫梯度分區(qū)性比較明顯， 不同構造單元存在較大的差別。 特別是在尖山隆起區(qū)，由于沉積層厚度小(一般小于2 km)，基底埋深淺，因而表現(xiàn)出低地溫、高地溫梯度的特征。

圖2　莫里青斷陷地溫及地溫梯度隨測點深度的分布Fig.2　Distribution of ground temperature and geothermal gradient in Moliqing depression

地溫梯度的這一分布特點在平面分布圖(圖3)上的反映更加清晰，總體具有明顯的三分性：靠山凹陷是一個低梯度區(qū)，地溫梯度一般小于3.5 ℃/100 m，平均值為3.33 ℃/100 m；尖山隆起區(qū)屬于高梯度區(qū)，地溫梯度在4.0 ℃/100 m以上，平均4.16 ℃/100 m；馬鞍山斷階帶地溫梯度介于二者之間，平均3.67 ℃/100 m，只是在伊40-伊46井區(qū)存在一個相對低值區(qū)(圖3)。

圖3　莫里青凹陷地溫梯度平面等值線Fig.3　Contour map of the geothermal gradient in Moliqing depression

3.2地溫梯度的影響因素

沉積蓋層的地溫場主要受局部熱源、地下水活動、盆地地質結構三方面因素的控制。

放射性元素的局部富集、新構造活動或巖漿活動的生熱作用會形成局部“熱點”。在莫里青凹陷，尖山隆起區(qū)存在更新世以來的火山活動，但局部熱源對整個斷陷東南高西北低的地溫場分布格局幾乎沒有影響。

地下水因來源和循環(huán)深度不同，可能會引起地溫局部異常。渤海灣盆地遼河地區(qū)館陶組就存在因地表冷水沿高滲透性砂礫巖層對流造成的低地溫異常[13]。在莫里青斷陷，由于雙陽組為近物源快速堆積產物，相變快，不存在橫貫全區(qū)發(fā)育的滲透性砂層，因此，地下水的活動影響極小。雖然從鉆探資料來看，位于斷陷西北緣的伊47井存在地層水礦化度明顯偏低的現(xiàn)象，但也只能說明在地質歷史時期可能有過地表淡水進入。莫里青斷陷西北緣現(xiàn)今的擠壓封閉性質可能在一定程度上阻止了地表冷水向地下補給[14]，因此，該區(qū)缺乏連續(xù)的冷水補給，地溫所受的影響非常小。

盆地地質結構對地溫分異的影響往往具有普遍性，其影響也更加深遠。地下不同巖石熱學性質的差別使深部傳遞來的熱量發(fā)生再分配，從而引起蓋層地溫場分異。高導熱性的火成巖、變質巖基底起伏決定了地溫場基本格局。莫里青斷陷也是如此，尖山隆起基底埋深淺，則地溫梯度大，靠山凹陷沉積蓋層厚，地溫梯度小(圖3)。從地溫梯度與基底埋深的關系也不難得出這一結論(式3，圖4)。

圖4　莫里青斷陷地溫梯度與基底埋深關系Fig.4　Crossplot of the basement rock depth with the geothermal gradient in Moliqing depression

Z=21 676e-0.60G。

(3)

式中：Z為基底埋深，m；G為地溫梯度，℃/100m。

4油氣分布預測

4.1有效烴源巖分布區(qū)預測

前人的大量研究均已證實古近系雙陽組是莫里青斷陷的烴源巖。雙陽組沉積時期，靠山凹陷一直處于深湖半深湖環(huán)境，普遍發(fā)育暗色泥巖，雙一段、雙三段的有機碳含量較高，平均質量分數(shù)在1.2%以上，其中雙一段可達1.93%[15]。烴源巖只有達到一定的埋藏深度才能大量生排烴[16-17]，這個深度稱為門限深度。研究也發(fā)現(xiàn)，在雙陽組較淺部位發(fā)現(xiàn)的油氣與對應深度的暗色泥巖之間彼此沒有親緣關系[18]。根據(jù)前人研究的認識，莫里青斷陷靠山凹陷門限深度約為2 700 m[19]，據(jù)靠山凹陷平均地溫梯度3.33 ℃/100 m計算，其對應門限溫度為100 ℃左右。馬鞍山斷階帶地溫梯度較高，地溫梯度平均為3.67 ℃/100 m，計算得出的門限深度為2 500 m，這一計算結果與原油組分的變化趨勢相吻合(圖5)。在門限深度以下，烴源巖隨埋深的增加演化程度更高，原油物性有變好的趨勢，膠質含量逐漸減少；門限深度之上，由于原油在運移過程中色層效應的影響，隨運移距離的增加膠質含量有減小的趨勢，因而膠質含量最大的深度應與烴源巖大量生排烴的門限深度相對應。

圖5　莫里青凹陷原油膠質組分含量隨深度的變化Fig.5　Crossplot of the colloid content with the depth of the crude oil in Moliqing depression

尖山隆起區(qū)的泥巖由于埋深沒有達到此門限溫度，因此不能生烴成藏，目前在該區(qū)發(fā)現(xiàn)的油氣藏均是從馬鞍山斷階帶就近運移而來。斷陷南部的小孤山斜坡也主要是因這方面的原因尚無油氣發(fā)現(xiàn)。由此可見，在莫里青凹陷，靠山凹陷和馬鞍山斷階帶相應門限深度以下的烴源巖進入生油窗，其余地區(qū)的烴源巖對油氣成藏幾乎沒有貢獻。

4.2西北緣有利目標區(qū)預測

莫里青斷陷西北緣是近年來勘探的重點區(qū)帶，2008年發(fā)現(xiàn)了伊59井大型構造-巖性油藏。從目前鉆探結果來看，該區(qū)的鉆探深度不大，一般都小于3 100 m，鉆達的主要地層為雙陽組中上部，而鉆達雙一段特別是雙一段下部的井極少。有個別探井鉆遇花崗巖，但這些花崗巖究竟是逆斷層形成的推覆體還是真正的結晶基底，其下是否存在雙陽組的沉積地層，目前還存在較大爭議。

位于斷陷西北緣的伊45、伊59、伊8井區(qū)各井均未鉆達基底，根據(jù)地溫梯度計算結果，伊45—伊8一線約為3.03 ℃/100 m，更靠近西北盆地邊界的伊47井地溫梯度有所增高，為3.14 ℃/100 m。在該井區(qū)附近，基本可以排除地層水對流對地溫梯度的影響，推測導致地溫梯度低異常的主要因素為基底埋深。由于伊45—伊8一線為本區(qū)的沉降中心，基底埋深較大，地溫梯度表現(xiàn)為低值區(qū)，計算基底埋深約3 520 m。伊47井地溫梯度有所升高，預示著基地埋深可能有所減小，利用公式(3)計算的基底埋深為3 290 m。但該井從3 045 m到完鉆井深3 060 m，鉆遇15 m花崗巖。鉆遇基巖的深度與預測基巖埋深相差約245 m，與之緊鄰且更靠近盆地邊界的伊101井卻在此深度并未鉆遇基巖。對伊47、伊101井地震剖面的Tg重新解釋后發(fā)現(xiàn)，伊47井完鉆深度距基底Tg反射層雙程旅行時間約為140 ms(圖6)，根據(jù)該區(qū)雙陽組3 200 m/s的平均地震波速估算，還有220 m左右才能鉆達基底，與上述245 m較接近。由此推斷伊47井3 045 m鉆遇的花崗巖很有可能是構造擠壓形成的基巖推覆體而并非真正的基底，其下可能還存在雙陽組的湖相碎屑沉積巖。

圖6　過伊101井—伊47井地震剖面(注：黃色虛線為重新解釋的基底Tg反射)Fig.6　Seismic profile crossing well Y101 and well Y47

地震相研究證實了上述推論。在伊47、伊101、伊45和伊8井區(qū)，雙一段底部發(fā)育低位扇(近岸水下扇)砂體，地震剖面上成雜亂前積反射特征(圖6)，是本區(qū)的優(yōu)質儲集砂體，其上為雙一上黑色優(yōu)質烴源巖所覆蓋。推測進一步加深鉆探，可以有較好的油氣發(fā)現(xiàn)。

5結論

(1)莫里青斷陷地溫梯度主要受基底起伏控制，總體呈東南部的尖山隆起高、靠山凹陷低的特點，馬鞍山斷階和小孤山斜坡的地溫梯度介于二者之間。

(2)莫里青斷陷雙陽組烴源巖大量生烴的門限溫度約為100 ℃，靠山凹陷和馬鞍山斷階帶對應的門限深度分別約2 700 m和2 500 m，尖山隆起和小孤山斜坡暗色泥巖未成熟，對油氣成藏的貢獻不大。

(3)莫里青斷陷西北緣的伊47—伊45井—伊8井區(qū)發(fā)育的雙一段低位扇三角洲砂體是有利的勘探目標。

參 考 文 獻：

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責任編輯：王輝

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.01.004中圖分類號：TE122

文章編號：1673-064X(2016)01-0023-06

文獻標識碼：A

收稿日期：2015-06-11

基金項目：國家“973”計劃項目(編號：2006CB701406)

作者簡介：吳欣松(1969-)，男，博士，副教授，主要從事油氣藏形成與分布規(guī)律研究。E-mail：wxs@cup.edu.cn

Geothermal Field of Moliqing Fault Depression in Yitong Graben and Its Application

WU Xinsong1,JIANG Tao2,LIU Xuwu2

(1.Faculty of Earth Sciences,China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249,China；2.Jilin Oilfield Company,CNPC,Songyuan 138000,Jilin,China)

Abstract:Based on the systematical collection of the formation temperature data of exploration wells and the calculation of the geothermal gradient,the burial depth prediction model of the base rock in Moliqing fault depression is constructed,and the hydrocarbon generation threshold depth of hydrocarbon source rock of the secondary tectonic units in the fault depression is calculated,and the distribution range of the effective source rocks is predicted.The research result reveals that the geothermal field is controlled mainly by the tectonic background in Moliqing fault depression,and the deep strata in Y47-Y45-Y18 wellblock which is close to the northwest margin of Moliqing fault depression is a favorable target for the next drilling exploration.There exist large scale lowstand fan sandstones of the first member in Shuangyang formation and high-quality hydrocarbon source rock overlaying on the lowstand fan sandstones.So there are good hydrocarbon accumulation conditions in Moliqing fault depression.

Key words:geothermal gradient；hydrocarbon accumulation；Moliqing fault depression；Yitong graben