松遼盆地濱北地區(qū)晚古生代林西組油氣條件分析

巴燕·夏木提汗,程宏崗，王思琳，郭憶茹，王德海

1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061; 2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007; 3.吉林大學(xué) 地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)春 130026

0 引言

松遼盆地是大型陸相含油氣盆地，面積約26萬(wàn)km2，松遼盆地目前的兩個(gè)油田，大慶油田和吉林油田，主要生產(chǎn)層位為中生代地層[1]，分別為:白堊系上統(tǒng)以青山口組—嫩江組暗色泥巖為源巖的上部油氣系統(tǒng)[2--3]；以火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組暗色泥巖為源巖的下部油氣系統(tǒng)及以晚古生界暗色泥巖為源巖的深部油氣系統(tǒng)[4--6]。松遼盆地上部油氣系統(tǒng)是主要貢獻(xiàn)層系，目前已處于減產(chǎn)、挖潛和剩余油階段。斷陷地層區(qū)域越來(lái)越受到重視，是吉林油田、中石化東北局維持油氣產(chǎn)量接替層系，勘探開(kāi)發(fā)潛力巨大[7--8]。

本次研究對(duì)象為松遼盆地濱北地區(qū)晚古生代地層，在現(xiàn)有研究成果基礎(chǔ)上，結(jié)合露頭區(qū)樣品和盆地內(nèi)部鉆井資料進(jìn)行濱北地區(qū)晚古生代地層油氣地質(zhì)條件分析，預(yù)測(cè)穩(wěn)定區(qū)塊，為進(jìn)一步研究濱北地區(qū)晚古生代地層油氣地質(zhì)條件提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

松遼盆地濱北地區(qū)面積約79 105 km2(圖1)，是指濱州鐵路線(xiàn)以北，嫩江以東的廣大地區(qū)，約占松遼盆地北部面積的三分之二，是中國(guó)東北地區(qū)重要的油氣接替區(qū)[4--6]。根據(jù)生儲(chǔ)蓋組合可將中淺層劃分為淺部油氣藏組合和中部油氣藏組合。該區(qū)構(gòu)造單元可劃分為：西部斜坡區(qū)，北部斜坡區(qū)，東北斷隆區(qū)，東南斷陷區(qū)和中央斷陷區(qū)5個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元和14個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元[7]。

圖1 濱北地區(qū)構(gòu)造單元?jiǎng)澐諿7]Fig.1 Tectonic division in Binbei area

2 烴源巖分析

2.1 暗色泥巖分布及厚度

晚古生代泥巖于盆地內(nèi)部與盆地周緣均有分布，從野外露頭上來(lái)看主要分布在松遼盆地東西兩側(cè)。盆地東部吉林市二道溝楊家溝組泥巖剖面位于新開(kāi)的環(huán)城公路二道溝附近，出露良好，楊家溝組泥巖屬于陸相沉積，為深湖--半深湖沉積，其平面分布廣、厚度大[9]。盆地西側(cè)的索倫剖面和林西剖面發(fā)育泥巖，部分地區(qū)泥巖厚度>1 000 m[10]。盆地內(nèi)的鉆井資料顯示，多數(shù)鉆井晚古生代林西組泥地比為100%(表1)，泥地比增大的方向均由松遼盆地外圍指向松遼盆地內(nèi)部，反映了晚古生代林西組泥地比由盆地外向盆地內(nèi)增大，水體由松遼盆地外圍向松遼盆地內(nèi)部方向加深[11]，松遼盆地內(nèi)部為主要沉積區(qū)(圖2)。

圖2 濱北地區(qū)林西組暗色泥巖厚度Fig.2 Thickness of dark mudstone of Linxi Formation in Binbei area

表1 松遼盆地鉆遇林西組鉆井統(tǒng)計(jì)

通過(guò)對(duì)鉆遇松遼盆地基底的鉆井統(tǒng)計(jì)和前人研究的部分巖性鋯石測(cè)年結(jié)果[12]，繪制了松遼盆地基底主要巖性分布圖(圖3)。盆地內(nèi)同樣有大量的鉆井鉆遇泥巖[11]，鉆遇林西組泥巖的有：訥3，訥1，富參1，林深2，魚(yú)深1，雙深4，任5，任7，任11，盛1。

圖3 濱北地區(qū)基底主要巖性分布圖Fig.3 Main lithology distribution of basement in Binbei area

2.2 烴源巖地球化學(xué)特征

濱北地區(qū)晚古生代的烴源巖主要為泥質(zhì)烴源巖，通過(guò)對(duì)泥巖烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的統(tǒng)計(jì)，表明烴源巖的非均質(zhì)性較強(qiáng)[13--15]。TOC是衡量生烴強(qiáng)度的最重要指標(biāo)。TOC高，生烴潛力大，反之，生烴潛力小。松遼盆地濱北地區(qū)晚古生代林西組烴源巖有機(jī)碳含量較高，TOC分布范圍為0.96%～2.79%，烴源巖Ro為2.28%～5.53%，處于高--過(guò)成熟階段。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型與生氣和儲(chǔ)氣能力有密切的關(guān)系，研究區(qū)晚古生代林西組地層的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主要為Ⅱ，Ⅲ型。

3 儲(chǔ)層條件

松遼盆地深部廣泛發(fā)育的火成巖體構(gòu)成了有力的儲(chǔ)集層，松遼盆地地溫梯度高，較強(qiáng)的成巖作用使得深層碎屑巖十分密集[16]。

3.1 巖石類(lèi)型

松遼盆地基底巖性主要有4種類(lèi)型：①泥巖，分布范圍廣，占主體；②泥巖砂巖互層，主要分布東部；③砂巖，分布局限，只在北安市附近；④碳酸鹽巖，分布在盆地兩側(cè)(圖3)。

野外工作中發(fā)現(xiàn)了龍江縣灰?guī)r溶洞，雙陽(yáng)吊水壺灰?guī)r溶洞，扎賚特旗生物灘灘相油跡，進(jìn)一步證實(shí)了上古生界發(fā)育溶孔、溶洞等儲(chǔ)層，油跡相表明灰?guī)r儲(chǔ)層曾經(jīng)發(fā)生過(guò)油氣充注[10--11]。

松遼盆地濱北地區(qū)的C--P儲(chǔ)層主要由哲斯組的碳酸鹽巖、林西組的泥巖裂縫儲(chǔ)層和砂巖儲(chǔ)層組成[11]。儲(chǔ)層孔滲特征屬特低孔特低滲性?xún)?chǔ)層。在林西組泥巖儲(chǔ)層發(fā)育段，泥巖裂縫十分發(fā)育，裂縫可以為油氣提供聚集空間、運(yùn)移通道，是游離氣和部分吸附氣的儲(chǔ)集場(chǎng)所。

3.2 儲(chǔ)層物性

儲(chǔ)層物性特征是儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的決定性因素，孔隙度和滲透率的大小是儲(chǔ)集性能好壞最直接的體現(xiàn)[17]。大慶油田根據(jù)孔隙度和滲透率大小將儲(chǔ)層劃分為4類(lèi)[18]。筆者對(duì)研究區(qū)3口井的15塊樣品進(jìn)行了孔隙度和滲透率分析(表2)。LX井3塊樣品，孔隙度最大值2.14%，最小值1.36%，平均值1.82%；滲透率最大值0.819 mD，最小值0.002 mD，平均值0.275mD。根據(jù)大慶油田儲(chǔ)層劃分分類(lèi)(表3)，LX井3塊樣品屬于Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層。SL井5塊樣品，孔隙度最大值1.54%，最小值0.85%，平均值1.24%；滲透率最大值0.003 mD，最小值0.001 mD，平均值0.002 mD，SL井5塊樣品屬于Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層。SL井7塊樣品，孔隙度最大值3.49%，最小值1.08%，平均值1.84%；滲透率最大值0.254 mD，最小值0.001 mD，平均值0.04 mD，SL井7塊樣品屬于Ⅳ類(lèi)儲(chǔ)層。

表2 孔隙度和滲透率數(shù)據(jù)

表3 大慶油田儲(chǔ)層分類(lèi)與評(píng)價(jià)

4 有利勘探區(qū)塊預(yù)測(cè)

根據(jù)前人研究成果及勘探數(shù)據(jù)[19--21]，筆者在分析盆地油氣地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，綜合盆地生儲(chǔ)蓋有利區(qū)[22--23]，其中烴源巖發(fā)育區(qū)的范圍主要依據(jù)暗色泥巖厚度而圈定。根據(jù)濱北地區(qū)二維測(cè)線(xiàn)的解釋[24]，圈定成層性好的區(qū)域，通過(guò)林西組底部構(gòu)造層與成層性好的反射時(shí)間差來(lái)推測(cè)計(jì)算林西組暗色泥巖厚度(圖4)。林西組地層頂界時(shí)間為0.9～1.7 s，底界時(shí)間為2.8～4 s，整體厚度在1.5～2 s之間。結(jié)合林西組露頭區(qū)厚度3 000～4 500 m，取保守值，定義濱北地區(qū)林西組保存條件好的北部區(qū)域厚度為3 000 m；林甸斷陷林西組地層作為物源區(qū)，剝蝕量較大，厚度賦值2 000 m；任民鎮(zhèn)地區(qū)周邊為斷陷盆地，作為持續(xù)物源區(qū)，林西組地層賦值1 500 m(圖5)。

圖4 濱北地區(qū)林西組暗色泥巖厚度等值線(xiàn)圖Fig.4 Contour map of dark mudstone thickness of Linxi Formation

野外露頭和鉆井資料揭示松遼盆地濱北地區(qū)林西組沉積時(shí)期在陸相湖盆中[10]沉積了范圍廣、厚度巨大的暗色泥巖，這些泥巖具有中等有機(jī)碳含量，較有利的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型，在后期的熱演化歷史中，達(dá)到了較高的熱演化程度，達(dá)到生氣階段，并且?guī)r層中裂縫發(fā)育[11]。依據(jù)研究區(qū)拜古1井氣測(cè)顯示(表4)和二維地震剖面圖(圖5a)，認(rèn)為拜古1井位于構(gòu)造底部位，遠(yuǎn)離斷陷盆地，氣源來(lái)自基底的林西組。研究區(qū)地震反射成層性好，埋深較大，晚古生代林西組穩(wěn)定地層大量發(fā)育，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)弱，褶皺斷裂欠發(fā)育，保存條件良好(圖5b)。通過(guò)上述地質(zhì)條件與國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣成藏條件進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為濱北地區(qū)晚古生代初步達(dá)到了頁(yè)巖氣的成藏條件(圖6 )。

圖5 濱北地區(qū)二維地震剖面Fig.5 Two-dimensional seismic section of Binbei area

圖6 濱北地區(qū)林西組頁(yè)巖氣預(yù)測(cè)分布圖Fig.6 Predicted distribution map of Linxi Formation shale gas in Binbei area

表4 拜古1井油氣顯示

從目前取得的數(shù)據(jù)來(lái)看，濱北地區(qū)晚古生代林西組有生氣的可能，具有頁(yè)巖氣資源勘查前景。但是，仍缺乏頁(yè)巖含氣量指標(biāo)的數(shù)據(jù)，需要在日后的工作中加強(qiáng)研究，進(jìn)一步確定頁(yè)巖氣勘探前景。

5 結(jié)論

(1)研究區(qū)晚古生代林西組暗色泥巖分布范圍廣，向盆地內(nèi)部方向暗色泥巖增厚，體現(xiàn)水體變深的趨勢(shì),是主要的沉積區(qū)。暗色泥巖TOC為0.96%～2.79%，Ro為2.28%～5.53%，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以II、III型干酪根為主。地震反射成層性好，埋深較大，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)弱，褶皺斷裂欠發(fā)育，保存條件良好。為松遼盆地濱北地區(qū)提供良好的烴源巖基礎(chǔ)，可以作為今后主要勘探目的層。

(2)研究區(qū)基底巖性主要有4種類(lèi)型：①泥巖；②泥巖砂巖互層；③砂巖；④碳酸鹽巖。研究區(qū)C--P儲(chǔ)層由哲斯組的碳酸鹽巖、林西組的泥巖裂縫儲(chǔ)層和砂巖儲(chǔ)層組成。