松遼盆地長(zhǎng)嶺凹陷上白堊統(tǒng)嫩江組油氣成藏主控因素分析

張大千

（中國(guó)石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院，吉林 長(zhǎng)春 130062）

松遼盆地位于天山-興蒙地槽褶皺帶東端，是中國(guó)東部具斷、坳雙重結(jié)構(gòu)的大型中、新生代沉積盆地，屬于弧后陸內(nèi)裂谷盆地[1]。長(zhǎng)嶺凹陷構(gòu)造上位于松遼盆地中央坳陷南部，是一斷坳疊置的中生代盆地（如圖1 所示）,其斷陷層分布面積0.8×104km2，坳陷層系分布面積超過(guò)1.6×104km2，基底最大埋深超過(guò)8km。

圖1 長(zhǎng)嶺凹陷構(gòu)造位置圖(據(jù)東北油氣分公司，2013)

研究區(qū)位于坳陷層中，沉積實(shí)體由白堊系上統(tǒng)及泉頭組組成，坳陷層的構(gòu)造區(qū)劃為：西部緩坡帶、中部深凹帶、東部陡坡帶和華字井階地，其中中部深凹帶由北往南分為乾安次凹、大情字井低凸起和黑帝廟次凹，北部的乾安次凹在青山口期至嫩江末期一直是沉降中心，南部黑帝廟次凹是受明水組末期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響形成的構(gòu)造次凹，大情字井低凸起為兩個(gè)次凹之間的相對(duì)隆起部位，本次研究的重點(diǎn)區(qū)域--腰英臺(tái)地區(qū)，處于大情字井低凸起的東部，是油氣運(yùn)移聚集的有利地區(qū)。中石化2012 年在長(zhǎng)嶺凹陷腰英臺(tái)地區(qū)和所圖地區(qū)嫩江組獲得工業(yè)油流突破，提交了4000 多萬(wàn)t 石油預(yù)測(cè)地質(zhì)儲(chǔ)量，由此拉開了長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組油氣勘探的序幕，如圖2 所示。

圖2 長(zhǎng)嶺凹陷構(gòu)造區(qū)劃圖(據(jù)東北油氣分公司，2013)

據(jù)實(shí)鉆資料顯示，坳陷期地層分布穩(wěn)定，厚度變化小，從上至下依次發(fā)育有第四系、第三系太康組、白堊系上統(tǒng)明水組、四方臺(tái)組、嫩江組、姚家組、青山口組、白堊系下統(tǒng)泉頭組（見表1）。

表1 長(zhǎng)嶺地區(qū)地層簡(jiǎn)表

研究區(qū)經(jīng)過(guò)兩次構(gòu)造反轉(zhuǎn)，即嫩江末期、明水末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，明水末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)使盆地基本定型，形成三個(gè)北東向斷裂帶，斷距較大、且斷穿層位較多，油源斷裂多而集中，能垂向溝通源儲(chǔ)，有利于油氣疏導(dǎo)，控制成藏及油氣分布。

本次研究的目的層為嫩江組，其沉積時(shí)期是松遼湖盆的第二次興盛期，也是由極盛向衰退的轉(zhuǎn)變期[6]，地層厚度變化小，呈現(xiàn)東厚西薄、北厚南薄特征，底部發(fā)育底超，向西、向南逐步上超[2]，上部主要發(fā)育灰色泥巖與粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖互層，下部主要發(fā)育灰黑色泥巖，夾有灰色粉砂質(zhì)泥巖。根據(jù)層序地層界面識(shí)別、層序劃分與精細(xì)地層對(duì)比，井震結(jié)合建立嫩江組層序地層格架，地層自下而上分成五段，儲(chǔ)層主要發(fā)育在嫩四段中，主要受控于北部遠(yuǎn)源三角洲沉積體系，為三角洲前緣外帶-前三角洲沉積，砂體橫向分布相對(duì)穩(wěn)定，展布范圍較大，以粉砂巖為主。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件及油氣藏控制因素，長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組主要發(fā)育巖性油藏及構(gòu)造油藏，其中縱向上主要分布在嫩四Ⅵ、Ⅳ、Ⅲ砂組（如圖3 所示），平面上集中在腰英臺(tái)地區(qū)和所圖地區(qū)。

圖3 長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組目的層綜合圖

1 油氣成藏條件分析

1.1 烴源巖條件

研究區(qū)嫩江組整體泥巖發(fā)育，具有較好的生烴能力，可作為長(zhǎng)嶺凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖，其中嫩一段中部與嫩一段頂和嫩二段底部暗色泥巖為主力烴源巖，最大埋深2000m，最大厚度170m，是好的烴源巖層[3]。元素分析、巖石熱解與顯微組成均顯示，嫩一段有機(jī)質(zhì)類型最好，主要以Ⅱ1～Ⅰ型為主，含少量Ⅱ2 型（如圖4 所示）。Ro 變化在0.588%～0.79%之間（如圖5 所示），處于低熟－成熟階段，其中絕大部分泥巖進(jìn)入成熟階段，腰英臺(tái)地區(qū)嫩一段泥巖的生烴潛量以及S1 要比所圖地區(qū)泥巖明顯偏高，兩地區(qū)均已達(dá)到成熟階段，進(jìn)入生烴門限；嫩二段泥巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2－Ⅰ型[4，5],有機(jī)質(zhì)Ro 變化在0.58%～0.75%之間，處于低熟－成熟階段，腰英臺(tái)地區(qū)和所圖地區(qū)嫩二段有機(jī)質(zhì)豐度相差不大，都位于低熟階段。腰英臺(tái)西部及所圖地區(qū)成熟度相對(duì)較高，是有效烴源巖發(fā)育區(qū)。

圖4 嫩江組一段、二段烴源巖熱解參數(shù)Tmax與氫指數(shù)和降解率關(guān)系圖

圖5 長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組泥巖Ro（%）分布范圍及頻率圖

1.2 儲(chǔ)蓋特征

嫩江組時(shí)期儲(chǔ)層巖石類型以長(zhǎng)石巖屑砂巖和巖屑長(zhǎng)石砂巖為主，巖性主要以粉砂巖為主，少量細(xì)砂巖及泥質(zhì)粉砂巖；據(jù)巖芯分析資料統(tǒng)計(jì)，嫩四段儲(chǔ)層孔隙度范圍3%～17%，平均12.4%滲透率范圍0.01～28mD，平均2.97mD（如圖6 所示），總體表現(xiàn)為中－低孔、低－特低滲的特點(diǎn)，北部物性略優(yōu)于南部。

圖6 長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組四砂組孔滲直方圖

據(jù)壓汞及鑄體薄片資料分析，該區(qū)儲(chǔ)層主要發(fā)育原生粒間孔隙和粒內(nèi)溶孔，有效孔隙少，孔隙性較差，孔與孔之間的連通性較差，說(shuō)明滲透性較差的特點(diǎn)，屬于微孔微喉型儲(chǔ)層[6,7]。

嫩江組主力含油層位為嫩四Ⅵ、嫩四Ⅳ、嫩四Ⅲ砂組，據(jù)統(tǒng)計(jì)，有利含油微相主要為三角洲前緣席狀砂和水下分流河道，有效儲(chǔ)層主要是粉砂巖。嫩四段主要為席狀砂沉積，砂組內(nèi)部各砂體之間泥巖較發(fā)育，可作為含油砂體的直接蓋層。

1.3 圈閉、運(yùn)移及保存條件

嫩江組可識(shí)別的圈閉包括巖性圈閉及構(gòu)造圈閉，巖性圈閉主要分布在腰英臺(tái)地區(qū)西部，砂體分布相對(duì)穩(wěn)定，展布范圍較大，席狀砂、半深湖－深湖相泥巖交替發(fā)育，在縱向上呈犬牙交錯(cuò)狀，后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使砂體尖滅端抬升，形成砂巖上傾尖滅巖性圈閉；構(gòu)造圈閉主要分布在腰英臺(tái)南部、所圖、北正鎮(zhèn)地區(qū)，區(qū)內(nèi)發(fā)育的北西向和近東西向斷裂帶切割砂體，靠近油源斷層，斷距較大，通過(guò)兩側(cè)斷層封堵，形成斷階式圈閉，為良好的儲(chǔ)集空間。

研究區(qū)內(nèi)油源斷裂多而集中，能垂向溝通源儲(chǔ)，有利于油氣疏導(dǎo)[7，8]；砂體與源巖互層，具備捕捉油氣的先天優(yōu)勢(shì)，捕捉油氣后在砂體內(nèi)橫向運(yùn)移[9]，靠斷層封堵或泥巖蓋層保存油氣。

2 油氣成藏的主控因素分析

2.1 有效烴源巖是成藏的基礎(chǔ)，近源成藏是關(guān)鍵因素

松遼盆地在晚白堊時(shí)期經(jīng)歷了兩次大的湖侵，主要發(fā)育青山口組和嫩江組兩套暗色泥巖，長(zhǎng)嶺凹陷位于中央坳陷南部，這兩套暗色泥巖厚度大、指標(biāo)好，為研究區(qū)提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。嫩一、二段主要發(fā)育半深湖、深湖相的暗色泥巖及油頁(yè)巖，可作為長(zhǎng)嶺凹陷良好的烴源巖。

研究區(qū)主要位于三角洲前緣相帶，腰英臺(tái)地區(qū)構(gòu)造為由西向東抬升的單斜，結(jié)合前期勘探實(shí)踐證明，腰英臺(tái)地區(qū)油氣充滿程度較低，油源供應(yīng)不充足，油氣井多表現(xiàn)為油水或氣水同層，因此靠近油源的高點(diǎn)部位為油氣主要聚集區(qū)。在這種情況下，烴源巖條件就是油氣成藏的一個(gè)重要因素，近源成為保障油氣得以聚集成藏的關(guān)鍵。

2.2 三角洲前緣及河流相砂體是研究區(qū)有利的儲(chǔ)集體，控制著油水分布

長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組砂體主要為三角洲前緣亞相，儲(chǔ)層主要分布在嫩四段以上，受控于北部遠(yuǎn)源三角洲沉積體系，在研究區(qū)主要為三角洲外前緣河口壩和席狀砂沉積，儲(chǔ)層以粉砂巖為主，為研究區(qū)提供了良好的儲(chǔ)集空間。

研究表明，宏觀上油水分布受儲(chǔ)層物性和沉積微相的共同控制。區(qū)內(nèi)試油獲工業(yè)油流的有10 口井，其中9 口井位于中石油探區(qū)，主要含油微相是席狀砂，其次是水下分流河道。

沉積微相與儲(chǔ)層油水分布有關(guān)。油層井分布在嫩四段的Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ砂組，受沉積相微相控制明顯，各砂組油層都分布在砂體尖滅處即相變處。

除了沉積微相控制含油性外，儲(chǔ)層物性對(duì)油水分布也起一定的控制作用。據(jù)儲(chǔ)層樣品試驗(yàn)分析表明，嫩江組儲(chǔ)層層內(nèi)存在明顯的非均質(zhì)性特征（見表2），平面上，砂體平面相變很快，儲(chǔ)層連通性較差，制約了油氣橫向的連通性。據(jù)鉆探結(jié)果及物性分析表明，油氣通過(guò)斷層向上運(yùn)移，優(yōu)先儲(chǔ)存在粒度較粗、物性較好的砂巖中，物性越差，含油性越低。

表2 長(zhǎng)嶺凹陷非均質(zhì)評(píng)價(jià)表

2.3 有效油源斷裂帶是成藏的關(guān)鍵要素，決定油氣成藏部位

長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組斷層發(fā)育，在平面上3 個(gè)不同時(shí)期發(fā)育的斷裂、不同規(guī)模的斷裂交織在一起，組成了多樣的斷裂系統(tǒng)，起到溝通源儲(chǔ)的作用，同時(shí)嫩江組斷裂兩側(cè)泥巖發(fā)育，側(cè)向封堵效果較為明顯，使油氣向上運(yùn)移至物性較好砂巖內(nèi)聚集成藏，斷裂對(duì)油氣起到運(yùn)移以及遮擋的作用。

斷層不僅具有疏導(dǎo)溝通油氣的作用，還對(duì)構(gòu)造圈閉、斷層-巖性圈閉的形成起到重要的控制，決定著不同類型油氣藏的空間分布，其中，正斷層控制形成斷鼻和斷背斜等構(gòu)造圈閉，在砂巖上傾方向，斷層錯(cuò)斷作用使砂巖與泥巖發(fā)生橫向?qū)?，形成斷?巖性復(fù)合圈閉。

長(zhǎng)嶺凹陷主要發(fā)育巖性油藏，表現(xiàn)為含油范圍大、儲(chǔ)量豐度低，但油氣富集區(qū)主要分布在斷層較為發(fā)育的部位。除此之外，斷裂帶附近還大量發(fā)育天然裂縫，有利于改善油層滲透性，助力油氣聚集成藏。

總之，長(zhǎng)嶺凹陷嫩一、二段烴源巖處于低熟-成熟階段，嫩四段發(fā)育水下分流河道及席狀砂砂體，嫩四段內(nèi)部發(fā)育良好泥巖，與嫩一、二段烴源巖，形成良好的生儲(chǔ)蓋組合，油氣通過(guò)斷層垂向運(yùn)移至嫩四段，保存在構(gòu)造及巖性圈閉內(nèi)，形成良好的下生上儲(chǔ)式成藏組合[10,11]（如圖7 所示）。

圖7 長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組成藏模式圖

3 結(jié)論

1）長(zhǎng)嶺凹陷嫩江組主要發(fā)育巖性油藏及構(gòu)造油藏，油氣縱向上主要分布在嫩四Ⅵ、嫩四Ⅳ、嫩四Ⅲ砂組，平面上構(gòu)造油藏零星分布。

2）有效烴源區(qū)、油源斷裂及有利儲(chǔ)層三個(gè)要素共同控制成藏。有效烴源巖是成藏的基礎(chǔ)，近源成藏是關(guān)鍵因素；有利儲(chǔ)層控制著油氣水分布；有效油源斷裂帶是成藏的關(guān)鍵要素，是油氣聚集的有利區(qū)帶，決定油氣成藏部位。

3）烴源和油源斷裂條件均具備時(shí)，儲(chǔ)層厚度及物性對(duì)含油性影響作用明顯，有效儲(chǔ)層厚度越大、物性越好，含油性越好。

4）根據(jù)目前認(rèn)識(shí)，尋找?guī)r性以及構(gòu)造-巖性圈閉是該區(qū)油氣勘探的有利方向。