松遼盆地德惠斷陷火石嶺組天然氣成藏機(jī)理

鄧守偉

中國(guó)石油吉林油田勘探開發(fā)研究院，吉林松原 138000

0 引言

德惠斷陷隸屬松遼盆地東南隆起區(qū)內(nèi)的次一級(jí)構(gòu)造單元(圖1)，面積約3 008 km2，包括七個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元[1]。截止目前已鉆探了50口探井，在德深11井、德深12井、德深17井、農(nóng)101井等已經(jīng)獲得高產(chǎn)氣流，德惠斷陷深層火石嶺組含氣面積廣，天然氣資源潛力巨大，是吉林油田天然氣的千億方規(guī)劃區(qū)。但由于地質(zhì)條件復(fù)雜，斷裂發(fā)育，生、儲(chǔ)、蓋配置關(guān)系不明確，使得該區(qū)的天然氣勘探程度低。本文基于地震、測(cè)井、鉆井等基礎(chǔ)地質(zhì)資料，結(jié)合烴源巖巖石熱解、天然氣組分分析、流體包裹體等分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)，在油氣成藏理論的指導(dǎo)下，研究松遼盆地德惠斷陷火石嶺組天然氣的成藏機(jī)理，對(duì)該區(qū)天然氣的勘探和開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義[2-4]。

圖1 松遼盆地德惠斷陷地理位置與構(gòu)造單元?jiǎng)澐?據(jù)葛榮峰等[3]修改)Fig.1 Location and structural units of the Dehui fault depression in Songliao Basin (modified from Ge et al.[3])

1 地質(zhì)背景

松遼盆地是晚古生代變質(zhì)巖基底上發(fā)育起來(lái)的中生代沉積盆地，德惠斷陷屬于松遼盆地東南隆起區(qū)的次一級(jí)構(gòu)造單元，根據(jù)其構(gòu)造演化特征，可以將本區(qū)劃分為：農(nóng)安地塹、華家洼槽、鮑家洼槽、農(nóng)安南洼槽、合隆洼槽、蘭家洼槽與龍王構(gòu)造帶[5-7]。

德惠斷陷為雙斷型的地塹，與松遼盆地一起主要經(jīng)歷了初始張裂、斷陷發(fā)育和坳陷三個(gè)階段的構(gòu)造演化過(guò)程(圖2)。1)初始張裂期(C-J)：該時(shí)期有強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，同時(shí)形成不同的洼槽和小型凸起，晚侏羅紀(jì)時(shí)期，巖漿活動(dòng)劇烈，地層受熱拱而張裂，沉積了火石嶺組火山巖及碎屑巖。2)斷陷發(fā)育期(K1sh-K1yc)：包括了強(qiáng)烈斷陷和持續(xù)斷陷階段，受斷層的控制而接受沉積，此階段斷層較陡，同時(shí)局部地區(qū)發(fā)生火山活動(dòng)，而沙河子組沉積時(shí)期是該區(qū)斷裂發(fā)育的高峰期，營(yíng)城組沉積時(shí)期，地層發(fā)生大規(guī)模的拉張，到末期，受燕山運(yùn)動(dòng)的影響，斷裂的發(fā)育逐漸減弱，盆地邊緣及隆起區(qū)域出現(xiàn)不同程度的剝蝕。3)斷坳轉(zhuǎn)換—坳陷發(fā)育期(K1d-K2n)：斷裂的發(fā)育減弱，斷陷作用向坳陷轉(zhuǎn)化。在坳陷期之后，地層發(fā)生了不均勻的抬升和剝蝕。總體來(lái)看，該斷裂的形成與火石嶺組沉積期的熱拱作用有密切的聯(lián)系，同時(shí)在沙河子組及營(yíng)城組沉積期也受到影響，盆地的斷陷為湖盆的形成及有機(jī)質(zhì)的來(lái)源奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，為油氣藏的形成提供了良好的環(huán)境[8-10]。

火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組屬于松遼盆地的斷陷期沉積地層，營(yíng)城組沉積后構(gòu)造活動(dòng)趨于平緩，盆地轉(zhuǎn)化為坳陷期，三套地層共同構(gòu)成了德惠斷陷深層的油氣有利勘探區(qū)。德惠斷陷的深層沉積了上侏羅統(tǒng)和白堊系的湖泊相—河流相沉積地層，分別對(duì)應(yīng)火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組，深部的生儲(chǔ)蓋組合很發(fā)育，構(gòu)成了有利的含油氣組合[5-10]?；鹗瘞X組(J3h)分為三段，厚度在300～1 000 m，為本文研究的目的層位，從下至上分別是：火一段、火二段、火三段，巖性主要以玄武巖、凝灰?guī)r、安山巖以及湖相的碎屑巖沉積為主。火一段下部為厚層的凝灰質(zhì)砂巖沉積，上部為泥巖或泥質(zhì)粉砂巖與凝灰?guī)r互層沉積，粒度總體上表現(xiàn)出正韻律的沉積特征；火二、三段總體為一套湖相碎屑巖為主體的沉積地層，火山巖較發(fā)育，泥巖、礫巖、砂巖與之形成了互層沉積(圖3)。

2 典型油氣藏解剖

德惠斷陷中、北部和東南部的火石嶺組均發(fā)生了油氣的運(yùn)移與聚集，發(fā)現(xiàn)的氣藏集中分布在中央斷裂帶的華家構(gòu)造的高位狹小地區(qū)，為斷塊、斷鼻圈閉氣藏。共發(fā)現(xiàn)5個(gè)氣藏，其中3個(gè)低產(chǎn)氣藏，2個(gè)工業(yè)氣藏。其中德深11井在2 538 m～2 565 m的砂礫巖中揭示商業(yè)氣層，日產(chǎn)氣53 600 m3，為斷鼻氣藏；德深12井在3 051～3 090 m的凝灰?guī)r中日產(chǎn)氣12 800 m3，屬于斷塊—地層型氣藏，在3 320～3 349 m的砂巖中日產(chǎn)氣12 200 m3，屬于斷塊—背斜型氣藏；德深2井在3 026.5～3 034.6 m的砂礫巖中獲低產(chǎn)，日產(chǎn)氣1 400 m3，為斷鼻氣藏；農(nóng)101井和農(nóng)103井同處于一個(gè)斷背斜圈閉中，分別在2 326～2 343 m、2 340～2 348 m的凝灰?guī)r中獲851 m3和3 900 m3低產(chǎn)氣藏。德深16井也在火石嶺組中指示低產(chǎn)氣藏，圈閉類型為半背斜。

圖2 松遼盆地德惠斷陷構(gòu)造演化模式圖Fig.2 Tectonic evolution of the Dehui fault depression, Songliao Basin

圖3 松遼盆地德惠斷陷綜合柱狀圖Fig.3 Stratigraphic column of the Dehui fault depression, Songliao Basin

德深12井氣藏位于華家構(gòu)造帶(圖4)，夾于兩條斷層之間，氣藏的圈閉類型是受到斷裂控制而形成的斷塊油氣藏。德深12井在火石嶺組3 061～3 073 m的凝灰?guī)r和3 325～3 332 m的細(xì)砂巖中獲得日產(chǎn)12 800 m3和12 280 m3的天然氣。儲(chǔ)集層為特低孔特低滲的致密儲(chǔ)集層，在氣藏上傾方向被反向斷層所遮擋，為典型的斷層遮擋氣藏，其下傾方向有反向斷層提供氣源通道，天然氣儲(chǔ)集在特低孔特低滲的致密地層中，油氣的運(yùn)移是不暢通的，沒(méi)有斷層的輸導(dǎo)，油氣難以有效運(yùn)聚成藏。因此，斷裂對(duì)斷塊圈閉的成藏起了極為重要的供氣作用。正是由于斷裂溝通了優(yōu)質(zhì)烴源巖生成的天然氣，在圈閉中聚氣成藏。而目前發(fā)現(xiàn)的4個(gè)工業(yè)氣藏(農(nóng)103井基巖氣藏、德深11井火石嶺組氣藏、德深12井火石嶺組氣藏和合12井營(yíng)城組氣藏)均為反向斷層遮擋，說(shuō)明反向斷層的封閉性好。油氣藏的油源斷裂多位于其下傾方向或其下方，且多為反向斷層，表明這些作為油源斷裂的反向斷層又具有良好的輸導(dǎo)性能。

3 油氣來(lái)源及烴源巖特征

(1) 烴源巖特征

火石嶺組屬于松遼盆地?cái)嘞萜诔练e的地層，沉積期斷裂發(fā)育，水體較深，為烴源巖的形成創(chuàng)造了良好的環(huán)境。通過(guò)巖石熱解參數(shù)對(duì)烴源巖進(jìn)行了評(píng)價(jià)：火一段TOC值小于0.5%的樣品占樣品總數(shù)量的7%，其均值介于1.0%～1.5%，S1+S2小于0.5 mg/g的樣品占樣品總數(shù)量的8%，而均值介于0.5～4.0 mg/g；火二段TOC值小于0.5%的樣品占樣品總數(shù)量的14%，而均值介于1.0%～1.3%，S1+S2小于0.5 mg/g的樣品占樣品總數(shù)量的32%，而均值位于0.5～2.0 mg/g；火三段TOC值小于0.5%的樣品占樣品總數(shù)量的11%，而均值位于1.0%～3.5%，S1+S2小于0.5 mg/g的樣品占樣品總數(shù)量的19%，而均值位于0.5～3 mg/g；火石嶺組三個(gè)層段都是烴源巖TOC的均值大于1.0%，S1+S2的均值范圍為0.5～2.0 mg/g，可以為天然氣的成藏提供充足的氣源，而有機(jī)質(zhì)豐度表現(xiàn)為：火三段>火一段>火二段(圖5)。

圖4 松遼盆地德惠斷陷德深12井—德深17井氣藏剖面圖Fig.4 Gas reservoirs in the Dehui fault depression, Songliao Basin (Well DS12-Well DS17)

有機(jī)質(zhì)的類型多以II1～I(xiàn)I2型為主，III型為輔(圖6)，推斷天然氣的類型可能是煤型氣和油型氣的混合。影響有機(jī)質(zhì)生烴的重要因素是有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。從Ro的分析來(lái)看，Ro值均大于0.7%，均值為1.5%，為高熟階段，烴源巖達(dá)到了生烴條件，干酪根發(fā)生了烴類的轉(zhuǎn)換。火石嶺組位于斷陷的深層，其地溫相對(duì)較高，有利于有機(jī)質(zhì)向烴類的轉(zhuǎn)化，熱演化程度高(圖7)。

通過(guò)對(duì)德惠斷陷烴源進(jìn)行生、排烴史模擬，深層火石嶺組烴源巖存在三個(gè)生、排烴高峰，分別是沙河子組沉積末期、泉頭組沉積末期、嫩江組沉積末期(圖8)；泉頭組—嫩江組沉積期烴源巖的生、排烴量最大，應(yīng)該是天然氣大量聚集成藏的時(shí)期。

(2) 天然氣的成因及來(lái)源

輕烴地球化學(xué)參數(shù)是進(jìn)行天然氣成因類型研究的可靠證據(jù)。正庚烷主要來(lái)自藻類和細(xì)菌，對(duì)成熟度作用十分敏感，是良好的成熟度指標(biāo)。利用正庚烷、二甲基環(huán)戊烷和甲基環(huán)己烷為頂點(diǎn)編制的正庚烷輕烴系統(tǒng)三角圖可以區(qū)分煤型氣(II)和油型氣(Ⅰ)(圖9)。松遼盆地德惠斷陷深層的天然氣均屬于煤型氣，只有沙河子組的一個(gè)樣品為油型氣，故可認(rèn)為本區(qū)的天然氣以煤型氣為主，這與前文的干酪根類型與成熟度有很好的匹配關(guān)系。

輕烴指紋對(duì)比是天然氣來(lái)源分析的主要地球化學(xué)方法，即氣藏中天然氣的指紋參數(shù)與對(duì)應(yīng)的烴源巖吸附氣的指紋參數(shù)具有較好的相似性，同一烴源巖層位的吸附氣在理論上應(yīng)該是一樣的，但是常常由于烴源巖的多次生排烴及成熟度的變化會(huì)導(dǎo)致輕烴指紋在一定范圍內(nèi)有變化，而天然氣氣樣與對(duì)應(yīng)烴源巖吸附氣輕烴指紋的差異有可能是因?yàn)樘烊粴饣煸吹慕Y(jié)果，所以在運(yùn)用輕烴指紋進(jìn)行氣源對(duì)比時(shí)要綜合考慮其他因素[11-14]。根據(jù)對(duì)火石嶺組天然氣及火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組源巖吸附氣的輕烴指紋測(cè)試情況，挑選了15項(xiàng)重要的配比系數(shù)對(duì)火石嶺組天然氣進(jìn)行了氣源對(duì)比研究(圖10)。輕烴指紋對(duì)比特征中，除了德深13井火石嶺組烴源巖的甲基環(huán)己烷/正庚烷指數(shù)差異較大以外，其他測(cè)試樣品的輕烴指紋變化趨勢(shì)相似，推測(cè)是火石嶺組、沙河子組、營(yíng)城組具有相似的有機(jī)質(zhì)來(lái)源特征。通過(guò)精細(xì)研究對(duì)比，發(fā)現(xiàn)德深12井火石嶺組氣樣主要來(lái)源于火石嶺組烴源巖，與沙河子組泥巖有一定關(guān)系，但沙河子組烴源巖供烴并非占主導(dǎo)。

圖5 德惠斷陷火石嶺組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度分布特征Fig.5 Histograms of source rock organic matter abundance from the Huoshiling Formation, Dehui fault depression

圖6 火石嶺組烴源巖O/C與H/C關(guān)系圖Fig.6 Correlation between O/C and H/C from source rocks in the Huoshiling Formation

圖7 德惠斷陷火石嶺組Ro(%)分布直方圖Fig.7 Histogram of Ro(%) for the source rocks in the Huoshiling Formation

圖8 松遼盆地德惠斷陷火石嶺組烴源巖動(dòng)態(tài)生烴曲線Fig.8 Hydrocarbon generation curves of the Huoshiling source rocks in the Dehui fault depression, Songliao Basin

圖9 松遼盆地德惠斷陷深層天然氣成因類型判識(shí)圖Fig.9 Deep gases and their genetic types from the Dehui fault depression, Songliao Basin

4 油氣成藏期次

流體包裹體是成巖過(guò)程中捕獲的地層流體，這些包裹體記錄了地史時(shí)期的相關(guān)的地質(zhì)信息，為研究油氣的成藏提供了有力的證據(jù)。分析烴類包裹體及共生的鹽水包裹體的均一溫度，并結(jié)合埋藏史可以確定油氣的成藏時(shí)間，同時(shí)，通過(guò)研究烴類包裹體的熒光特征，可以有效的確定油氣成藏的期次[15-17]。包裹體熒光顏色特征是油氣成熟度、成因、分異作用和比重的表現(xiàn)，通過(guò)熒光強(qiáng)度和均一溫度的測(cè)試可以確定油氣的成藏期次。

圖10 松遼盆地德惠斷陷德深12井火石嶺組輕烴指紋特征 1. 異戊烷/正戊烷；2. 甲基環(huán)己烷/正庚烷；3. 2,2-二甲基丁烷/2-甲基戊烷；4. 2,2-二甲基丁烷/3-甲基戊烷；5. 2-甲基戊烷/3-甲基戊烷；6. 2-甲基戊烷/正己烷；7. 2-甲基戊烷/3-甲基己烷 8. 正己烷/環(huán)己烷；9. 甲基環(huán)戊烷/甲基環(huán)己烷；10. 1，反3-二甲基環(huán)戊烷/1，反2-二甲基環(huán)戊烷；11. 甲基環(huán)己烷指數(shù)；12. 正己烷/(甲基環(huán)戊烷+2,2-二甲基戊烷)；13. 3-甲基己烷/(1,1-二甲基環(huán)戊烷+1，順3-二甲基環(huán)戊烷)；14. 2,3-二甲基己烷/2-甲基庚烷；15. (4-甲基庚烷+3,4-二甲基己烷)/3-甲基庚烷Fig.10 Fingerprint characteristics of light hydrocarbons from the Huoshiling source rocks in the Dehui fault depression, Songliao Basin (Well DS12)

流體包裹體是儲(chǔ)層成巖的過(guò)程中，包裹了成礦流體于礦物晶格的缺陷和穴窩中形成的，流體包裹體保存了油氣充注時(shí)期的地質(zhì)信息。火石嶺組包裹體主要分布在石英顆粒微裂隙與石英次生加大邊中，少數(shù)分布在方解石膠結(jié)物中(圖11)，在正交偏光下顯示流體包裹體成串珠狀分布在礦物顆粒的成巖裂縫中，在熒光下發(fā)藍(lán)綠色與黃綠色的熒光，初步判斷天然氣為一期成藏，相對(duì)于鹽水包裹體，烴類包裹體數(shù)量較少，占10%～15%，主要為液相和氣液兩相，少數(shù)為氣烴包裹體，主要賦存于穿石英顆粒裂紋與石英顆粒內(nèi)裂紋，多數(shù)呈條帶狀或線狀群體分布，少數(shù)在方解石膠結(jié)物與石英顆粒次生加大邊中呈個(gè)體分布。本區(qū)的烴源巖有機(jī)質(zhì)的類型多以II1～I(xiàn)I2型為主，III型為輔，且成熟度大于1.5%，產(chǎn)物應(yīng)該是以天然氣為主，而液態(tài)的石油較少，液態(tài)的烴類是早期生烴的產(chǎn)物，隨著成熟度的增加，逐漸裂解為油型氣，這與前文天然氣成因類型的研究結(jié)論相吻合。流體包裹體形狀多為橢圓狀或不規(guī)則狀，直徑主要集中在2～15 μm，平均為6.9 μm，包裹體氣液比多介于2%～7%，一般小于10%。烴類包裹體的熒光顏色與烴類的化學(xué)成分有關(guān)，所以不同熒光顏色的烴類包裹體代表了不同時(shí)期的油氣成藏，一般來(lái)說(shuō)，芳香烴的熒光顏色為天藍(lán)色，瀝青質(zhì)為褐色，膠質(zhì)為黃色。烴類包裹體熒光顏色主要為藍(lán)綠色與黃綠色，其中發(fā)黃綠色熒光烴類包裹體代表低成熟度油充注，發(fā)藍(lán)綠色熒光烴類包裹體代表高成熟度油充注。

圖11 德惠斷陷火石嶺組儲(chǔ)層流體包裹體特征a.德深1井，3 205 m，火石嶺組，正交偏光；B.德深1井，3 205 m，火石嶺組，熒光Fig.11 Microscopic characteristics of fluid inclusions in the Huoshiling reservoir beds, Dehui fault depression

通過(guò)烴類包裹體的顯微觀察，確定烴類包裹體后，一般選擇與烴類包裹體伴生的鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測(cè)試，因?yàn)辂}水包裹體在加溫和冷卻的過(guò)程中性質(zhì)更穩(wěn)定。鹽水包裹體的產(chǎn)狀分幕有兩個(gè)基本原則：一是具有相似氣、液比和產(chǎn)狀的流體包裹體組合；二是具有相似氣、液比和產(chǎn)狀的包裹體內(nèi)部均一溫度大致按15 ℃間隔分期。通過(guò)微觀測(cè)溫儀測(cè)定鹽水包裹體的均一溫度，火石嶺組烴類伴生的鹽水包裹體溫度為85 ℃～165 ℃，鹽水包裹體大致可分為兩個(gè)峰值，第一峰值出現(xiàn)在85 ℃～95 ℃，以及第二個(gè)峰值出現(xiàn)在120 ℃～140 ℃(圖12)，分別對(duì)應(yīng)了天然氣兩幕成藏時(shí)間地層所對(duì)應(yīng)的古溫度。

根據(jù)研究區(qū)典型井位的埋藏史與熱史，利用油氣伴生的鹽水包裹體均一化溫度投影法，確定了研究區(qū)火石嶺組天然氣成藏的兩個(gè)主要時(shí)間為114～110 Ma和108～98 Ma(圖13)。通過(guò)顯微熒光觀察，烴類包裹體顯示為一期成藏，而通過(guò)均一溫度測(cè)試顯示存在兩幕油氣成藏時(shí)間，綜合以上研究認(rèn)為火石嶺組天然氣成藏期次存在一期兩幕，時(shí)間分別為第一幕：114～110 Ma，對(duì)應(yīng)泉頭組沉積初期，第二幕：107～100 Ma對(duì)應(yīng)泉頭組沉積末期，為典型的烴源巖幕式排烴成藏?；诨鹗瘞X組烴源巖生排烴特征，結(jié)合火石嶺組氣源對(duì)比分析結(jié)果，推測(cè)火石嶺組天然氣藏存在三期成藏：130 Ma左右，對(duì)應(yīng)營(yíng)城組沉積初期；115～105 Ma左右，對(duì)應(yīng)泉頭組沉積期；95～75 Ma左右，對(duì)應(yīng)青山口組—嫩江組沉積期。

圖12 松遼盆地德惠斷陷火石嶺組鹽水包裹體均一溫度直方圖Fig.12 Histogram of brine inclusion homotemperatures in the Huoshiling reservoir beds, Dehui fault depression

圖13 松遼盆地德惠斷陷火石嶺組致密氣儲(chǔ)層鹽水包裹體均一化溫度—埋藏史投影法確定主成藏時(shí)間Fig.13 Hydrocarbon charging ages determined by brine inclusion homogenization temperatures projected on the burial history of a tight sandstone gas reservoir in the Huoshiling Formation from the Dehui fault depression, Songliao Basin

5 油氣輸導(dǎo)特征

通過(guò)以上對(duì)典型氣藏德深12井火石嶺組氣藏的解剖，認(rèn)為斷裂對(duì)天然氣的運(yùn)移和聚集起了很重要的控制作用，是研究區(qū)影響天然氣成藏最重要的關(guān)鍵成藏因素，研究該區(qū)斷裂的輸導(dǎo)作用的尤為重要[18]，有必要分析研究區(qū)斷裂的展布特征(圖14)，探討斷裂的封閉性與天然氣藏聚集的關(guān)系，并查明斷面優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道對(duì)天然氣的控制作用，最后定量評(píng)價(jià)斷裂的輸導(dǎo)效率。

圖14 松遼盆地德惠斷陷火石嶺組斷裂平面分布圖Fig.14 Fault distribution map for the Huoshiling Formation of the Dehui fault depression, Songliao Basin

本次研究采用Yieldingetal.[19]提出的評(píng)價(jià)斷裂側(cè)向啟閉性的參數(shù)即斷層泥比率(SGR)(公式4.9)評(píng)價(jià)該類斷裂，這個(gè)參數(shù)更適合于非均質(zhì)的厚層碎屑巖層中發(fā)育的斷裂的啟閉性評(píng)價(jià)。SGR值越大，斷裂封閉性越強(qiáng)，輸導(dǎo)能力越差。為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)斷裂的封閉性，同時(shí)采用斷裂兩盤的砂泥對(duì)接系數(shù)K評(píng)價(jià)該類斷裂的側(cè)向啟閉性，K值越大，斷裂封閉性越好，輸導(dǎo)能力越差[20]，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 斷裂啟閉性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(據(jù)付廣等[20])Table 1 Evaluation criteria of fault opening and sealing (after Fu et al.[20])

通過(guò)選取了研究區(qū)與天然氣藏關(guān)系密切的9條斷層進(jìn)行了精細(xì)的研究，分別對(duì)斷層兩盤的側(cè)向和垂向封閉性進(jìn)行了評(píng)價(jià)(表2)，研究區(qū)火石嶺組的斷裂多位盆地?cái)嘞萜诎l(fā)育的斷層，多為拉張環(huán)境下形成的正斷裂，其傾角為62°～76°，斷距50～220 m，平均為125 m，SGR與K值的評(píng)價(jià)結(jié)果表明斷層垂向封閉性及上、下兩盤的側(cè)向封閉性較差。斷裂溝通了烴源巖，成為天然氣的優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通斷，是研究區(qū)天然氣藏成藏的主控因素。

德惠斷陷火石嶺組天然氣輸導(dǎo)成藏的主要方式是斷裂的作用，而火石嶺組沉積的砂體也可以作為天然氣成藏的橫向輸導(dǎo)層，斷層兩側(cè)沉積的砂體連通性一般較好，既可以成為輸導(dǎo)層，也可以成為儲(chǔ)集層，火石嶺組儲(chǔ)集層的平均孔隙度為3.2%，平均滲透率為0.12×10-3μm2，天然氣成藏的運(yùn)移機(jī)理是在氣體濃度差存在的條件下，水溶脫氣或分子擴(kuò)散而聚集成藏的。斷裂是該區(qū)天然氣成藏的主要控制因素，輸導(dǎo)層是天然氣橫向運(yùn)移的通道，是天然氣成藏的次要控制因素。

表2松遼盆地德惠斷陷火石嶺組斷裂輸導(dǎo)評(píng)價(jià)表

Table2EvaluationoffaultopeningandsealingintheHuoshilingFormationoftheDehuifaultdepression,SongliaoBasin

斷裂名稱斷裂級(jí)別斷層性質(zhì)斷距/m傾角Rm/%垂向封閉性K(上盤)側(cè)向封閉性K(下盤)側(cè)向封閉性F1二級(jí)正斷裂220657.48差0.11差0.09差F2二級(jí)正斷裂1906410.54差0.17差0.12差F3二級(jí)正斷裂1105913.18差0.21差0.17差F4三級(jí)正斷裂506225.36中等0.45差0.66差F5三級(jí)正斷裂857644.44中等1.25中等1.01中等F6二級(jí)正斷裂1707136.11中等0.74差1.18中等F7二級(jí)正斷裂806732.64中等0.77差0.83差F8二級(jí)正斷裂165725.85差0.07差0.06差F9二級(jí)正斷裂60654.84差0.07差0.06差

6 天然氣成藏機(jī)理

通過(guò)典型氣藏的解剖、烴源巖評(píng)價(jià)、烴源巖生烴史、油氣來(lái)源分析、油氣輸導(dǎo)體系、成藏期次的研究，結(jié)合研究區(qū)的構(gòu)造演化史[8-10]，總結(jié)出火石嶺組天然氣的成藏機(jī)理及成藏特征如下(圖15)：

初始斷陷(火石嶺組沉積期)：對(duì)應(yīng)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期為燕山1幕，東深西淺的不對(duì)稱地塹，中部地區(qū)為斜坡區(qū)，火石嶺組烴源巖有機(jī)質(zhì)來(lái)源是以浮游生物、藻類、細(xì)菌等為主體的水生生物，高等植物輸入為次要，水體的還原性最強(qiáng)、鹽度高[12]。烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度最高，分布面積最廣，具有最大的資源量。優(yōu)質(zhì)烴源巖主要位于華家洼槽與鮑家洼槽，其次是農(nóng)安南洼槽。該時(shí)期火石嶺組烴源巖未進(jìn)入成烴門限，未發(fā)生生、排烴和成藏事件。初始斷陷末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，地層抬升后被剝蝕，由西到東地層剝蝕厚度遞減，西部和西南部最大剝蝕厚度達(dá)到700 m。

強(qiáng)烈斷陷(沙河子組沉積期)：對(duì)應(yīng)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期為燕山2幕，火石嶺組持續(xù)下沉，并于沙河子沉積末期達(dá)到了成烴門限，進(jìn)入第一期生排烴，大部分的烴類在層內(nèi)砂體橫向輸導(dǎo)作用下形成自生自儲(chǔ)氣藏，部分烴類沿早期斷裂和斜坡向高部位的沙河子組運(yùn)移，表現(xiàn)為“源內(nèi)運(yùn)聚、近源成藏”的特征，為火石嶺組第一期成藏。

持續(xù)斷陷(營(yíng)城組沉積期)：對(duì)應(yīng)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期為燕山3幕，沙河子組沉積末期火石嶺組整體被抬升，烴源巖停止生烴。營(yíng)城組末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，破壞部分早期形成的原生油氣藏，氣藏調(diào)整后沿輸導(dǎo)體系組合向上部的地層運(yùn)移并再次聚集，部分氣藏被破壞而直接逸散，屬于火石嶺組氣藏第一期調(diào)整改造。

斷坳轉(zhuǎn)化(登婁庫(kù)組—嫩江組沉積期)：對(duì)應(yīng)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期為燕山4幕，泉頭組沉積末期，火石嶺組烴源巖均成熟排烴，烴源巖為第二期大規(guī)模排烴，沿組合輸導(dǎo)體系運(yùn)移并在斷層控制的各類圈閉中大量形成原生氣藏，為第二期成藏?；鹗瘞X組存在一期兩幕成藏：114～110 Ma、107～100 Ma，對(duì)應(yīng)泉頭組沉積期，屬于典型的幕式排烴成藏。嫩江末火石嶺組烴源巖為第三期大規(guī)模排烴，儲(chǔ)層為第三期油氣成藏，生排烴量較大，油氣大量聚集成藏。

構(gòu)造反轉(zhuǎn)(嫩江末—現(xiàn)今)：對(duì)應(yīng)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期為燕山5幕，明水末、古近紀(jì)末等多次大規(guī)模構(gòu)造走滑反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，坳陷層抬升剝蝕，除少數(shù)切穿深淺層的斷裂破壞其附近的深層原生氣藏外，大部分深層原生氣藏保存至今，為第二期調(diào)整改造。

圖15 松遼盆地德惠斷陷火石嶺組天然氣成藏史示意圖Fig.15 Model of natural gas accumulation in the Huoshiling Formation of the Dehui fault depression, Songliao Basin

7 結(jié)論

(1) 德惠斷陷中、北部和東南部的火石嶺組均發(fā)生了油氣的運(yùn)移與聚集，發(fā)現(xiàn)的氣藏集中分布在中央斷裂帶的華家構(gòu)造的高部位狹小地區(qū)，天然氣藏儲(chǔ)層一般為低孔特低滲的致密儲(chǔ)集層，在氣藏上傾方向被反向斷層所遮擋，為典型的斷層遮擋氣藏。

(2) 德惠斷陷火石嶺組的高有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)質(zhì)類型以II1～I(xiàn)I2型為主，III型為輔，其中，火三段烴源巖最好，其次為火二段，為研究區(qū)天然氣的主要來(lái)源，為天然氣的成藏提供了充足的油氣來(lái)源；天然氣輕烴組分分析表明，火石嶺組下部氣樣主要來(lái)源于火石嶺組烴源巖，與沙河子組泥巖有一定關(guān)系，但沙河子組烴源巖供烴并非占主導(dǎo)。

(3) 斷裂對(duì)天然氣的運(yùn)移和聚集起了很重要的控制因素，是研究區(qū)影響天然氣成藏最重要的關(guān)鍵成藏因素，斷裂的側(cè)向和垂向封閉性均較差，斷裂溝通烴源巖，成為天然氣的優(yōu)勢(shì)運(yùn)移通道，相對(duì)斷裂的縱向輸導(dǎo)作用，輸導(dǎo)層是天然氣橫向運(yùn)移的通道，是該區(qū)天然氣成藏的次要控制因素。

(4) 基于流體包裹體分析，結(jié)合火石嶺組氣藏氣源對(duì)比與烴源巖生排烴期，火石嶺組天然氣藏存在三期成藏：130 Ma左右，對(duì)應(yīng)營(yíng)城組沉積初期；115～105 Ma左右，對(duì)應(yīng)泉頭組沉積期；95～75 Ma左右，對(duì)應(yīng)青山口組—嫩江組沉積期。

(5) 火石嶺組烴源巖為火石嶺組天然氣的主要供烴層位，烴源巖在構(gòu)造活動(dòng)的作用下，發(fā)生了三期生、排烴事件，而根據(jù)烴源巖的排烴及斷裂的輸導(dǎo)特征，推斷在儲(chǔ)層中發(fā)生了三幕油氣成藏，兩次調(diào)整改造。