松遼盆地南部金山氣田成藏模式及氣藏主控因素分析

張廣權(quán)，郭艷東，賈躍瑋，孫兵

(中石化勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

?

松遼盆地南部金山氣田成藏模式及氣藏主控因素分析

張廣權(quán)，郭艷東，賈躍瑋，孫兵

(中石化勘探開發(fā)研究院，北京 100083)

為分析氣藏的主控因素并明確有利儲層的展布，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景及測錄井、地震等資料，分析了金山氣田的烴源巖、儲集層、蓋層的特征和展布以及油氣運(yùn)移通道的方式。金山氣田的烴源巖有機(jī)碳含量較高，有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型Ⅲ型為主；儲層物性呈低孔低滲致密特征，油氣運(yùn)移通道主要以斷裂和連通砂體為主?？偨Y(jié)了該氣田的成藏規(guī)律并初步建立了成藏模式：金山氣田為下生上儲、斷砂輸導(dǎo)、蓋層封堵的成藏模式，沙河子組為最有利的儲集層發(fā)育層位。據(jù)此綜合分析了研究區(qū)的構(gòu)造特征、沉積砂體特征，結(jié)合完鉆井的試氣試采動態(tài)資料開展了儲層發(fā)育影響因素研究，并對該氣藏的主控因素進(jìn)行了分析。研究表明，金山氣田儲層具有河道控砂、微相控儲和層狀分布的特征，氣藏具有巖性控藏、差異聚集和豐度控產(chǎn)的特征，以此指導(dǎo)有利儲層展布規(guī)律認(rèn)識和井位部署。

梨樹斷陷；金山氣田；烴源巖；儲集層；成藏模式；主控因素

1 地質(zhì)背景

圖1 金山氣田沙河子組頂面構(gòu)造圖

金山氣田位于松遼盆地南部的梨樹斷陷東部斜坡帶南端的金山構(gòu)造，其構(gòu)造背景、形成演化及構(gòu)造特征受松遼盆地整體構(gòu)造作用及應(yīng)力場的控制，為西斷東超的箕狀盆地，地層由西部洼陷向東部、南部超覆沉積，向北部減薄。梨樹斷陷是一單斷式箕狀斷陷，為長期發(fā)育的古斜坡背景。西側(cè)緊鄰桑樹臺控盆斷層，東側(cè)發(fā)育金山同沉積斷層，控制了沙河子組和營城組地層沉積。金山構(gòu)造處于長期古斜坡背景，是油氣長期運(yùn)移指向區(qū)。區(qū)域地質(zhì)研究成果表明，火石嶺組沉積時(shí)期為斷陷初期、沙河子組沉積時(shí)期為斷陷活躍期、營城組沉積時(shí)期為斷陷中晚期，登婁庫組沉積時(shí)期為斷坳轉(zhuǎn)換期，屬于填平補(bǔ)齊階段[1～4](見圖1、圖2)。

圖2 金山氣綜合柱狀圖

金山氣田工區(qū)面積180km2，主要含氣層位為營城組和沙河子組，巖性十分復(fù)雜、類型多樣，除了不同粒度的砂巖儲層外，還發(fā)育了大量的不同礫級的砂礫巖儲層，沉積體系主要為扇三角洲和水下扇沉積。2010年實(shí)施的梨6井是金山構(gòu)造的第一口探井，位于研究區(qū)的緩坡帶，測試顯示沙河子組獲得工業(yè)氣流，常規(guī)測試產(chǎn)氣最高1.9×104m3/d。金1井位于研究區(qū)陡坡帶，壓裂產(chǎn)氣2.1×104m3/d。筆者就該氣田氣藏的成藏模式和主控因素確定2個(gè)方面內(nèi)容開展研究分析，以期指導(dǎo)有利儲層展布規(guī)律認(rèn)識和井位部署。

2 成藏條件分析及成藏模式建立

2.1 巖性及沉積構(gòu)造特征

金山氣田儲層巖性復(fù)雜，包括不同粒級的砂巖儲層、不同礫級的礫巖和砂礫巖儲層，儲層粒度分選差、粗細(xì)混雜。儲層碎屑顆粒成分以長石和巖屑為主，石英含量較低。巖心分析化驗(yàn)資料表明，長石和巖屑含量分別為28.9%和45.48%，砂巖類型主要為巖屑砂巖，其次為長石巖屑砂巖。通過對取心井的巖心觀察表明，取心井巖心多為中粗砂巖、砂礫巖，礫石磨圓度和分選均較差；沖刷面、板狀和槽狀交錯層理大量發(fā)育，河道特征明顯；泥巖顏色為灰色、綠灰色和灰黑色等還原色，表明其水下沉積環(huán)境的特征。

綜合研究認(rèn)為緩坡帶梨6井區(qū)主要發(fā)育扇三角洲沉積相，其亞相主要發(fā)育扇三角洲平原和扇三角洲前緣，其中梨6井～梨602井大部分處于扇三角洲前緣沉積環(huán)境，其微相類型主要發(fā)育分流河道、礫石壩、河口壩、灘壩和分流間灣(見圖2)。陡坡帶金1井區(qū)主要發(fā)育水下扇沉積體系，其亞相主要包括中扇，內(nèi)扇和外扇欠發(fā)育。受物源方向、河道遷移及水動力大小的影響，平面上，沙河子組優(yōu)勢相為河道微相，主要分布在緩坡帶的梨6-9井～梨602井和梨6井～梨601井2個(gè)南北向條帶(見圖3)。

2.2 儲集層特征及分布

碎屑巖儲集層的物性特征主要是指其孔隙度和滲透率的基本特征，不僅是儲層研究的基本對象，也是儲層評價(jià)和預(yù)測的核心內(nèi)容的基本參數(shù)。統(tǒng)計(jì)沙河子組各段的孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)表明，沙一段孔隙度介于1.6%～12.6%，平均6.3%，滲透率介于0.056～9.87mD，平均2.7mD；針對主要含氣層段沙一段，開展內(nèi)部3個(gè)砂層組的物性分析，其中沙一段第2砂層組平均孔隙度為7.5%，滲透率為1.24mD，沙一段第3砂層組平均孔隙度為10%，滲透率為2.28mD。總體上認(rèn)為，主要含氣層段沙河子組儲層為低孔-低滲致密儲層。儲集空間以次生孔隙為主，儲層吼道分選較差，且以小吼道居多。結(jié)合動態(tài)測試資料研究認(rèn)為，儲集層為砂礫巖的氣井產(chǎn)能相對顆粒較細(xì)的碎屑巖的氣井產(chǎn)能要高[5～7]。

圖3 金山氣田沙一段砂礫巖儲層厚度等值線圖

金山氣田的儲層厚度分布在平面上差異較大，沙一段和沙二段的儲層西北部較厚、向東南變薄；沙三段、沙四段的儲層中部厚度較大，兩翼薄。其中在主要含氣層段沙一段，完鉆井揭示沙一段砂巖和砂礫巖均較發(fā)育，其中研究區(qū)陡坡帶金1井區(qū)砂巖和砂礫巖厚度相近，達(dá)40m；緩坡帶砂巖和砂礫巖厚度差異較大，其中梨602井區(qū)砂礫巖厚度達(dá)80m(見圖3)。

2.3 烴源巖特征及分布

通過油氣地球化學(xué)特征分析表明，金山地區(qū)的火石嶺組烴源巖有機(jī)碳體積分?jǐn)?shù)較高，達(dá)3.57%，有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型Ⅲ為主。井流物組分分析結(jié)果顯示，甲烷體積分?jǐn)?shù)為92.009%，乙烷體積分?jǐn)?shù)為5.113%，丙烷-丁烷體積分?jǐn)?shù)為1.347%，戊烷以上體積分?jǐn)?shù)為0.512%，氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)1.019%[8]。

通過對烴源巖熱演化程度(見圖4)的分析發(fā)現(xiàn)，火石嶺組已進(jìn)入高-過成熟演化階段，鏡質(zhì)體反射率Ro與埋深呈良好的對數(shù)關(guān)系，火石嶺組的烴源巖整體處于高成熟階段(Ro介于1.2%～2.0%)?，F(xiàn)今Ro顯示，火石嶺組烴源巖在研究區(qū)中部金1井區(qū)～梨6井區(qū)以北成熟度大于1.3%，達(dá)到生烴門限的烴源巖占全區(qū)2/3?；鹗瘞X組黑色烴源巖的厚度較大，緩坡帶烴源巖厚度介于100～200m，深部位烴源巖厚度大于250m。

圖4 金山地區(qū)生烴史模擬(據(jù)中石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所研究報(bào)告)

圖5 儲層包裹體油氣充注期次綜合判別圖 (據(jù)中石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所研究報(bào)告)

通過包裹體試驗(yàn)，根據(jù)油氣包裹體的產(chǎn)狀、顏色、熒光和均一溫度分布等將其分為2期：第1期為液烴包裹體，104～108℃，105～103.5Ma；第2期為氣烴包裹體，123～145℃，100.5～76.5Ma。包裹體油氣充注期次和生烴史模擬試驗(yàn)表明，梨樹斷陷油氣成藏期次可分為登婁庫末、泉頭組末和嫩江組末3個(gè)期次，油氣藏的分布與優(yōu)質(zhì)烴源巖分布具有良好的配置關(guān)系。金山地區(qū)主要為中晚期充注形成，因此，有效成藏期以中晚期的泉頭組沉積末期和嫩江組沉積末期為主(見圖5)。

2.4 蓋層分布及油氣運(yùn)移通道分析

金山地區(qū)主要含氣層位發(fā)育地區(qū)性蓋層和局部性蓋層，不發(fā)育區(qū)域性蓋層。營城組底部的褐色泥巖分布較廣泛，可作為區(qū)域性蓋層；營城組中上部的泥巖可作為局部性蓋層。

圖6 過梨6井～梨6-4井的地震剖面

圖7 金山氣田成藏模式示意圖

區(qū)域上梨樹斷陷自西北到東南發(fā)育3條斷裂帶，控制油氣的聚集，分別為皮家、小寬和秦家屯走滑斷裂[9～11]。烴源巖排烴運(yùn)移主要沿3個(gè)走滑斷裂指向北東向，其次通過桑樹臺斷裂、不整合面、連通砂體向南部金山地區(qū)運(yùn)移。金山地區(qū)主要含氣層段內(nèi)部不發(fā)育大的不整合面，區(qū)域上烴源巖排烴運(yùn)移主要沿3個(gè)走滑斷裂指向北東向，而金山地區(qū)在梨樹斷陷南端，不發(fā)育大型走滑斷裂，沒有最優(yōu)勢的運(yùn)移通道。該地區(qū)可作運(yùn)移通道的斷裂有限，主要是通過桑樹臺斷裂，其次通過不整合面和連通砂體運(yùn)移。

2.5 金山氣田成藏模式建立

通過烴源巖、儲集層特征及分布，蓋層及油氣運(yùn)移通道分析和空間配置特征，建立了金山氣田的成藏模式(見圖6、圖7)：金山氣田為下生上儲、斷砂輸導(dǎo)和蓋層封堵的成藏模式。

烴源巖主要發(fā)育在火石嶺組，儲集層主要分布在上部地層的沙河子組和營城組。緩坡帶圈閉類型以巖性圈閉為主，包括透鏡狀巖性氣藏、相變型上傾尖滅氣藏、超覆型上傾尖滅氣藏和斷層氣藏；陡坡帶圈閉類型以構(gòu)造圈閉為主，包括滾動背斜氣藏和斷層圈閉。油氣運(yùn)動以斷裂和連通砂體為主，營城組底部厚層泥巖可作為沙河子組儲層的有效蓋層[12，13]。

3 氣藏主控因素分析

3.1 儲層發(fā)育的控制因素分析

金山氣田發(fā)育多期辮狀河三角洲和水下扇沉積體系，多期疊置河道控制砂體展布范圍。其中，緩坡帶北北西向的辮狀河道控制砂體展布，陡坡帶水下扇體控制砂體展布。

圖8 不同沉積微相產(chǎn)能對比圖

通過分析各沉積微相與儲層的關(guān)系，礫石壩、水下扇水道是河道的有利沉積微相，以細(xì)礫質(zhì)砂礫巖為主、物性較好；礫石壩、水下扇水道的吼道半徑較大、排驅(qū)壓力較低；通過分析，有效儲層最小孔喉半徑0.056μm，最大排驅(qū)壓力13MPa。平面上，受物源方向、河道遷移及水動力大小的影響，緩坡帶的礫石壩沉積微相主要發(fā)育在近物源區(qū)。結(jié)合動態(tài)測試資料，礫石壩沉積微相的產(chǎn)能普遍較高，可達(dá)1.8×104m3/d；其次是水下扇的水道，產(chǎn)能達(dá)1.415×104m3/d(見圖8)。如梨6井的測試層段沙一段的2516～2545m，其主要為礫石壩微相，測試初期產(chǎn)氣達(dá)2.7×104m3/d，油壓8.2MPa，套壓10.2MPa。

儲層全區(qū)分布廣泛，縱向上砂體呈多期疊置特征，各期河道砂井間連續(xù)性較為穩(wěn)定。砂組間的隔層較連續(xù)且厚度分布較穩(wěn)定(7～18.49m，平均12.68m)，砂組內(nèi)部的夾層較發(fā)育、橫向連續(xù)性較差(厚度3.5～11.48m，平均7.01m)。儲層在隔夾層分隔作用下呈層狀分布。因此，金山氣田儲層具有河道控砂、微相控儲和層狀分布的特征。

3.2 產(chǎn)能的主控因素分析

氣井的產(chǎn)能由多種因素控制決定，包括儲層的物性參數(shù)、儲層巖性和沉積相等。通過對無阻流量與儲層參數(shù)、巖性以及沉積相的相關(guān)性分析，得到影響氣井產(chǎn)能的主要因素。

通過分析氣層展布特征，中東部緩坡區(qū)氣層分布受巖性控制明顯，鉆探結(jié)果表明，構(gòu)造高部位不一定含氣，而低部位也可以發(fā)育高產(chǎn)氣層。此外，高產(chǎn)層主要產(chǎn)自砂礫巖儲層。氣層分布具有分帶、分區(qū)差異聚集的特征。西部陡坡區(qū)氣層厚度較大，受構(gòu)造控制明顯。以過金1井-金5井的東西向沙河子組氣藏剖面為例，緩坡區(qū)氣層主要分布在沙二段和沙一段的中下部，具有單層厚度薄，橫向變化快的特征，且呈層狀分布，受巖性控制明顯(見圖9)。

圖9 過金1井～梨6-5井～梨601井～梨602井～金5井的氣藏剖面

圖10 無阻流量與地層系數(shù)的關(guān)系曲線

另外，通過分析測試段儲層的物性差異，氣井產(chǎn)能受含氣豐度的控制明顯。如梨601井和梨602井的沙一段儲層較發(fā)育，但測試產(chǎn)能差異大。梨601井測試段的孔隙度為7.5%，含氣飽和度為36.7%，測試產(chǎn)能產(chǎn)氣0.4×104m3/d；梨602井測試段的孔隙度為7.9%，含氣飽和度為50.5%，測試產(chǎn)能產(chǎn)氣2.4×104m3/d。由此可見，緩坡區(qū)的儲層孔隙度相對較高的儲層含氣豐度高，測試產(chǎn)能高，受含氣豐度控制明顯。通過對無阻流量與儲層地層系數(shù)KH的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，二者具有很好的相關(guān)性，無阻流量主要受地層系數(shù)影響明顯(見圖10)。因此，金山氣田具有巖性控藏、差異聚集和豐度控產(chǎn)的特征。

4 結(jié)論

1)金山氣田的儲層巖性復(fù)雜，包括不同粒級的砂巖和礫巖，砂巖類型以巖屑砂巖為主；儲層物性差，為低孔-低滲致密儲層，儲集空間以次生孔隙為主；平面上儲層分布差異較大。

2)烴源巖有機(jī)碳含量較高，有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型Ⅲ型為主；火石嶺組烴源巖進(jìn)入成熟階段；金山地區(qū)的油氣運(yùn)移通道以桑樹臺斷裂為主，其次為不整合面和連通砂體。

3)蓋層的分布特征和空間配置特征明確了金山氣田的下生上儲、斷砂輸導(dǎo)和蓋層封堵的成藏模式。

4)通過分析儲層發(fā)育的控制因素和產(chǎn)能的主控因素，明確了金山氣田儲層的影響因素有河道控砂、微相控儲和層狀分布的特征，氣藏具有巖性控藏、差異聚集和豐度控產(chǎn)的特征。

[1]李娟，舒良樹.松遼盆地中、新生代構(gòu)造特征及其演化[J].南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002，38(4)：525～531.

[2] 雷金波.梨樹斷陷油氣成藏規(guī)律及主控因素分析[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，25(1)：10～15.

[3] 解習(xí)農(nóng)，李思田.陸相盆地層序地層研究特點(diǎn)[J].地質(zhì)科技情報(bào)，1993，12(1)：22～26.

[4] 胡玉雙，張明學(xué).松遼盆地梨樹斷陷沉積演化規(guī)律及層序地層學(xué)模式[J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，23(1)，5～7.

[5] 劉招君，董清水，郭巍.斷陷湖盆層序地層特征及模式以松遼盆地梨樹斷陷為例[J].長春科技大學(xué)學(xué)報(bào)(盆地地球動力學(xué)、層序地層學(xué)及含油氣系統(tǒng)專輯)，1998，28(增刊)：54～58.

[6] 胡授權(quán).斷陷湖盆陡坡帶陸相層序地層學(xué)模式研究[J].長春科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，29(2)：151～156.

[7] 鄧宏文，王紅亮，王居峰.層序地層構(gòu)成與層序控砂、控藏的自相似特征——以三角洲-濁積扇體系為例[J].石油與天然氣地質(zhì)，2004，25(5)：491～495.

[8] 顧憶，周卓明.梨樹斷陷主力烴源巖與油氣動態(tài)成藏初探[R].無錫：中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所，2014.

[9] 楊帆.松遼盆地南部梨樹斷陷下白堊統(tǒng)營城組物源分析[J].斷塊油氣田，2012，19(6)：701～705.

[10] 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].石油天然氣地質(zhì)，2006，27(6)：841～848.

[11] 唐黎明.松遼盆地十屋斷陷沉積特征與油氣前景[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(地球科學(xué)版)，2002，32(4)：345～348.

[12] 馮增昭主編.沉積巖石學(xué)(下冊)[M].第2版.北京：石油工業(yè)出版社，1993.

[13] 趙澄林，朱筱敏.沉積巖石學(xué)[M].第3版.北京：石油工業(yè)出版社， 2001:327～329.

[14] 董艷蕾，朱筱敏，成克男，等. 松遼盆地南部西斜坡層序格架內(nèi)油氣成藏特征[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015，37(2)：29～38.

[15] 馬鳳榮，付新，張博，等. 松遼盆地南部沙河子組孢粉組合[J]. 地質(zhì)與資源，2014，23(2)：111～113.

[16] 孫楠，盧志強(qiáng). 金山氣田主要?dú)鈱咏M儲層特征[J]. 當(dāng)代化工，2014(3)：383～386.

[編輯] 辛長靜

2016-06-17

中國石油化工集團(tuán)公司油田開發(fā)先導(dǎo)性項(xiàng)目(G5800-13-ZS-YTB053)。

張廣權(quán)(1979-)， 男，高級工程師，現(xiàn)主要從事石油與天然氣開發(fā)方面的研究工作;E-mail：zhanggq.syky@sinopec.com。

TE121

A

1673-1409(2016)28-0013-06

[引著格式]張廣權(quán)，郭艷東，賈躍瑋，等.松遼盆地南部金山氣田成藏模式及氣藏主控因素分析[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(28)：13～18.