梨樹斷陷蘇家屯地區(qū)火石嶺組火山巖氣藏富集規(guī)律研究

王云坤 史安平

[摘要] 梨樹斷陷內(nèi)中-基性火山巖不同程度分布，在蘇家屯地區(qū)火山巖勘探中發(fā)現(xiàn)了良好工業(yè)顯示，該火山巖氣藏位于火石嶺組，主要受巖性和構(gòu)造控制，鄰近沙河子組和營(yíng)城組生烴中心，儲(chǔ)集空間包括原生孔隙、次生孔隙和微裂縫，后期溶蝕作用大大促進(jìn)了火山巖次生溶蝕孔隙和溶蝕縫的形成，有效溝通了儲(chǔ)集層，形成了以孔-縫聯(lián)合的優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集空間，源儲(chǔ)側(cè)向?qū)?，在登末油氣充注時(shí)期聚集形成的油氣主要富集在火石嶺組頂部風(fēng)化殼儲(chǔ)層內(nèi)。除蘇家屯地區(qū)外，在北部斜坡帶的八屋-十屋和孤家子地區(qū)的火山巖同樣具有相似成藏有利條件，是未來(lái)火山巖領(lǐng)域進(jìn)一步勘探的有利方向。

[關(guān)鍵詞] 蘇家屯地區(qū) 火石嶺組 中-基性火山巖 風(fēng)化殼 四源控藏 有利方向

0 引言

20世紀(jì)80年代以來(lái)，全球的石油天然氣勘探已經(jīng)逐步由單一砂巖領(lǐng)域擴(kuò)展到了火山巖以及頁(yè)巖油氣等多領(lǐng)域，碎屑巖不再是唯一的油氣富集單元。石油和天然氣作為支持生活的重要能源，資源量巨大、潛力豐富，隨著油氣勘探的逐步深入，勘探難度日益加大、勘探對(duì)象日益復(fù)雜，為了擴(kuò)展油氣增儲(chǔ)陣地，需要我們轉(zhuǎn)變思路和加強(qiáng)對(duì)火山巖油氣藏的勘探。目前，我們已經(jīng)在松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷的火山巖勘探中取得了重要商業(yè)發(fā)現(xiàn)和規(guī)模上產(chǎn)，給與了我們重要的啟發(fā)和十足的信心，但是在松遼盆地梨樹斷陷的火山巖勘探卻顯得不夠理想，因此本文旨在通過(guò)結(jié)合前人的研究資料基礎(chǔ)上，結(jié)合火山巖巖性、巖相的儲(chǔ)層特征，分析斷陷內(nèi)的火山巖成藏條件和富集規(guī)律，最后提出下一步梨樹斷陷火山巖勘探的有利方向，為下一步部署提供參考意見。

1 區(qū)域概況

晚侏羅紀(jì)到早白堊紀(jì)時(shí)期火山大規(guī)模噴發(fā)，在松遼盆地南部斷陷中-基性火山巖廣泛發(fā)育，其中在梨樹斷陷勘探進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)了中-基性火山巖的存在，火山巖主要位于該斷陷內(nèi)火石嶺組時(shí)期沉積的地層內(nèi)。從火石嶺組早期開始，梨樹斷陷內(nèi)全區(qū)大范圍沉積中-基性火山巖?；鹗瘞X組中期，斷陷南部地區(qū)水體變深，沉積深湖-半深湖相暗色泥巖，覆蓋在火山巖地層之上，而斷陷北部地區(qū)火山巖繼續(xù)沉積，由于構(gòu)造持續(xù)抬升，火山巖開始處于暴露環(huán)境?；鹗瘞X組末期，斷陷南部地區(qū)水體變淺，發(fā)育扇三角洲及沼澤相煤系地層，而斷陷北部地區(qū)火山巖仍在抬升且繼續(xù)處于暴露環(huán)境，遭受風(fēng)化淋濾和溶蝕作用大多形成風(fēng)化殼儲(chǔ)層。

梨樹斷陷在火石嶺組時(shí)期受北西-南東向張應(yīng)力作用，在南部發(fā)育4條控洼斷裂，控制著梨南、金山、桑樹臺(tái)、秦家屯及金崗5個(gè)次級(jí)箕狀斷陷，火石嶺組火山巖地層沉積主要受構(gòu)造演化和控洼斷裂控制。從平面分布上看，火山巖主要集中在北部地區(qū)的北部斜坡帶和蘇家屯次凹，北部火山巖分布范圍廣、縱向疊置連片分布，發(fā)育多個(gè)厚度中心（北坡最厚1800m、桑樹臺(tái)最厚1000m），而南部火山巖由于在火石嶺組中末期時(shí)開始出現(xiàn)湖相-半深湖相、扇三角洲及沼澤相地層，因此火山巖發(fā)育較薄，局部發(fā)育，僅分布在東部斜坡帶和金山南部地區(qū)。

早期勘探中對(duì)火石嶺組火山巖這一類儲(chǔ)層認(rèn)識(shí)尚不明確，但隨著勘探的逐步深入，在梨樹斷陷內(nèi)火山巖地層測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了良好油氣顯示，位于八屋-十屋地區(qū)的SN165井、SN66井測(cè)試日產(chǎn)氣達(dá)到1.5萬(wàn)方以上，在蘇家屯次凹火石嶺組火山巖測(cè)試中獲得了重要發(fā)現(xiàn)，蘇家1井測(cè)試獲得5.7萬(wàn)方高產(chǎn)氣流，是目前為止梨樹斷陷內(nèi)測(cè)試產(chǎn)量最高的探井，除此以外，蘇201井和蘇家11井分別測(cè)試獲得日產(chǎn)氣3.1萬(wàn)方和1.9萬(wàn)方，十屋30井和蘇家10井分別測(cè)試獲得日產(chǎn)油3.1方和1.4方，在蘇家屯次凹內(nèi)獲得了多口工業(yè)油氣流井。

2 烴源巖特征

蘇家屯洼陷帶在沙一段沉積時(shí)期扇三角洲相發(fā)育，到了沙二段沉積早期，以半深湖-深湖相發(fā)育為特征，水域面積擴(kuò)大，泥巖開始不斷沉積，烴源巖厚度由中心向洼陷邊逐漸緣減薄，最大厚度>200m，埋深在3000～3500m，TOC范圍在0.55%～1.67%，平均1.10%，干酪根類型以Ⅱ2和Ⅲ型為主，偏向于腐植型，S1+S2值為0.13～0.47，平均0.23，Tmax在450-520℃之間，Ro為1.06%～2.23%，平均1.80%，主要處于高成熟-過(guò)熟階段，以生成天然氣為主，從生烴能力劃分上洼陷帶屬于二級(jí)強(qiáng)度區(qū)，生烴強(qiáng)度介于500×104t/km2～1000×104t/km2（圖2-1）。

到了營(yíng)城組沉積時(shí)期，湖盆范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，營(yíng)一段烴源巖逐漸擴(kuò)展在蘇家屯全區(qū)分布，埋深在2050～3350m，厚度在200m左右，TOC范圍在0.15%～4.43%，平均為1.56%，營(yíng)一段烴源巖干酪根類型以Ⅰ和Ⅱ1型為主，偏向于腐泥型，S1+S2值為0～1.86，平均0.35，Tmax在450-520℃之間，Ro值介于0.74%～2.19%（東部斷階帶Ro普遍低于1.00%，中部洼陷帶Ro范圍集中分布在1.8%～2.3%），主要處于高成熟-過(guò)熟階段，東部斷階帶偏向于石油的生成和聚集，中部洼陷帶偏向于以生氣為主，從生烴能力劃分上洼陷帶屬于一級(jí)強(qiáng)度區(qū)，生烴強(qiáng)度>1000×104t/km2（圖2-2）。

通過(guò)對(duì)比，營(yíng)一段烴源巖各項(xiàng)指標(biāo)明顯優(yōu)于沙二下烴源巖，生烴能力更強(qiáng)，但營(yíng)一段烴源巖主要是生成石油運(yùn)移到上部砂體成藏，而沙二下烴源巖主要是生成天然氣，向火石嶺組、營(yíng)城組等儲(chǔ)層中聚集成藏。

3 儲(chǔ)集層特征

梨樹斷陷發(fā)育的中-基性火山巖，巖性主要以安山巖、凝灰?guī)r和火山角礫巖為主，厚度150-500m，局部發(fā)育流紋巖、玄武巖等，儲(chǔ)層物性好的火山巖巖性主要為安山巖、流紋巖和火山角礫巖。在蘇家屯地區(qū)火石嶺組火山巖也符合梨樹斷陷火山巖巖性特征，安山巖主要由中性斜長(zhǎng)石、角閃石、黑云母和輝石等組分構(gòu)成，流紋巖主要由堿性長(zhǎng)石、石英、酸性斜長(zhǎng)石、黑云母和角閃石等構(gòu)成，火山角礫巖主要由火山角礫以及其他巖類巖屑組成，而玄武巖主要由基性斜長(zhǎng)石、輝石以及橄欖石構(gòu)成。由于中性斜長(zhǎng)石、黑云母等礦物成分容易受到烴源巖排烴期酸性流體的改造發(fā)育次生的溶蝕孔隙和裂縫，使得中-基性火山巖易于形成優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)層。

西部斷階帶火山巖巖性以安山巖為主，以蘇家1井為例，孔隙度范圍在5%～14%，滲透率范圍在0.01mD～0.04mD，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，儲(chǔ)集空間以原生孔隙和次生溶蝕孔隙為主，同時(shí)發(fā)育微裂隙（圖3-1、圖3-2）。

東部斷階帶上的火山巖同樣以灰綠色安山巖為主，以蘇201井取心為例，孔隙度范圍在0.5%～8.8%，平均為4.7%，水平滲透率范圍在0.01mD～0.07mD，平均為0.035mD，根據(jù)薄片觀察揭示，次生溶蝕孔極為發(fā)育，同時(shí)伴生有高角度縫（圖3-3、圖3-4），進(jìn)一步證實(shí)了該地區(qū)火山巖曾遭受風(fēng)化淋濾作用，在火石嶺組火山巖頂部形成了以灰綠色安山巖風(fēng)化殼為主的有效儲(chǔ)層，測(cè)井顯示在火石嶺組頂部安山巖GR值低、DEN值高、LLD值高、氣測(cè)顯示值高，進(jìn)一步證實(shí)為有利氣層。

梨樹斷陷北部斜坡帶SN167井區(qū)發(fā)育的火山巖以噴溢相的灰色、灰綠色安山巖為主，夾有少量爆發(fā)相的安山質(zhì)角礫巖及凝灰角礫巖，發(fā)育溶蝕孔隙及裂縫（圖3-5）。

對(duì)梨樹斷陷火山巖發(fā)育巖性及演化特征分析，其儲(chǔ)集空間類型包括了原生儲(chǔ)集空間和次生儲(chǔ)集空間?；鹕綆r的巖性和巖相主要控制了原生孔隙、原生裂縫的發(fā)育，在梨樹探區(qū)已收獲的火山巖巖心多以安山巖、火山角礫巖為主，發(fā)育原生氣孔、晶間孔、收縮孔、礫間裂縫和冷凝收縮縫。而風(fēng)化淋濾、排烴期酸性流體注入和后期斷裂活動(dòng)是該區(qū)火山巖次生孔隙和次生裂縫形成的重要因素，使火山巖進(jìn)一步形成孔-縫復(fù)合型的有效儲(chǔ)集空間，其中長(zhǎng)期暴露、風(fēng)化淋濾作用控制了次生孔、縫的形成，使火山巖頂部形成風(fēng)化殼儲(chǔ)層;酸性流體溶蝕也控制次生孔、縫的形成，當(dāng)儲(chǔ)層與烴源巖對(duì)接時(shí)，源巖生烴排出的酸性流體注入儲(chǔ)層，使長(zhǎng)石等礦物溶蝕形成孔隙，使顆粒間形成溶蝕裂縫，改造了火山巖儲(chǔ)集空間;斷裂活動(dòng)、應(yīng)力釋放能控制次生裂縫的形成，在火山巖高部位和鄰近斷層的區(qū)域構(gòu)造縫更發(fā)育。

4 油氣富集規(guī)律

蘇家屯次凹具備“四源控藏”模式中的各項(xiàng)要素，一是發(fā)育了成藏期鼻狀古構(gòu)造背景，二是形成了以火山巖為主的有效儲(chǔ)層，三是臨近烴源巖具備持續(xù)供烴有利條件，四是后期發(fā)育良好的泥巖蓋層為油氣聚集提供了較好的保存條件，這幾種控藏因素的逐一落實(shí)和緊密聯(lián)系，使得火山巖油氣藏得到了真正的成藏和保存。

該地區(qū)火石嶺組時(shí)期火山巖廣泛發(fā)育，構(gòu)造穩(wěn)定，沙河子組時(shí)期開始在中部洼陷帶發(fā)育深湖-半深湖相沉積環(huán)境，四周受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響逐漸抬升隆起，在東西兩側(cè)形成構(gòu)造位置較高的斷階帶，其中東部斷階帶受到曲家屯斷層控制，其構(gòu)造高部位為中央洼陷帶烴源巖成藏期油氣運(yùn)移的主要匯聚區(qū)。東部斷階帶由于構(gòu)造位置高，出露地表的火山巖地層遭受風(fēng)化淋濾作用，儲(chǔ)層得到進(jìn)一步改造，形成了以次生孔隙和微裂縫為主的風(fēng)化殼儲(chǔ)層，儲(chǔ)層物性條件更好，根據(jù)巖心和電測(cè)錄井資料證實(shí)，在蘇201井的火山巖頂部發(fā)育風(fēng)化殼儲(chǔ)層。因此發(fā)育風(fēng)化殼儲(chǔ)層是油氣能夠成藏聚集的關(guān)鍵因素。

供烴條件有利是該地區(qū)火山巖能夠有效成藏的必要條件，中部洼陷帶沙二段、營(yíng)一段烴源巖資源量大、生烴強(qiáng)度大、成熟度高，距離西部斷階帶和東部斷階帶火石嶺組火山巖儲(chǔ)層近，近源充注條件更好，同時(shí)在火石嶺-營(yíng)城組沉積時(shí)期形成的同沉積斷層錯(cuò)動(dòng)，有助于火山巖與烴源巖側(cè)向?qū)樱▓D4-1、圖4-2），形成了油氣向構(gòu)造高部位有效運(yùn)移的直接通道。該地區(qū)主要排烴期從泉頭組時(shí)期開始至嫩江組末期結(jié)束，晚于火石嶺組火山巖有利儲(chǔ)層油氣充注時(shí)期，烴源巖-儲(chǔ)層時(shí)空匹配關(guān)系良好。同時(shí)保存條件決定了蘇家屯地區(qū)油氣的有效富集，在火石嶺組火山巖儲(chǔ)層上部發(fā)育一套厚度在20-70m的沙河子組穩(wěn)定泥巖，為油氣藏的保存提供了直接蓋層。

梨樹斷陷除蘇家屯地區(qū)外，在北部斜坡帶和東部斜坡帶也發(fā)育火石嶺組火山巖，其中北部斜坡帶火山巖地層也經(jīng)歷了風(fēng)化淋濾作用，和蘇家屯次凹的火山巖儲(chǔ)層特征相似。北部斜坡帶鄰近桑樹臺(tái)洼陷帶生烴中心，主要發(fā)育沙二下和營(yíng)一段兩套烴源巖，沙二下烴源巖TOC介于0.21%～5.55%，平均為1.68%，S1+S2介于0.08～9.04，平均為1.11，Ro介于1.04%～2.31%，平均為1.24%;營(yíng)一段烴源巖TOC介于0.14%～2.37%，平均為0.64%，S1+S2介于0.03～0.51，平均為0.17，Ro介于0.83%～1.90%，平均為1.15%，對(duì)比分析得出沙二下烴源巖為優(yōu)質(zhì)烴源巖，也是北部斜坡帶的主力供烴層系，有機(jī)質(zhì)豐度高，生烴能力更強(qiáng)。而同沉積斷層為油氣運(yùn)移提供了良好疏導(dǎo)條件，而梨樹斷陷在后期構(gòu)造發(fā)育穩(wěn)定，全區(qū)的厚層泥巖為火山巖內(nèi)油氣聚集提供了良好的油氣遮擋，因此北部斜坡帶火山巖同樣具備“四源控藏”的各項(xiàng)關(guān)鍵要素。通過(guò)優(yōu)選排隊(duì)，認(rèn)為在梨樹北部斜坡帶的八屋-十屋地區(qū)中高位火山巖和孤家子地區(qū)高位火山巖為下步有利的火山巖勘探方向（圖5-1）。

5.1 北部斜坡帶八屋-十屋地區(qū)高位火山巖

早期勘探對(duì)八屋-十屋地區(qū)火石嶺組地層測(cè)試中有SN165、SN66等井獲得工業(yè)氣流，為繼續(xù)擴(kuò)大火山巖增儲(chǔ)陣地，在SN165-SN167井區(qū)識(shí)別刻畫出多個(gè)火山機(jī)構(gòu)，具有縱向疊置、連片分布的特點(diǎn)，主要以噴溢相為主，爆發(fā)相發(fā)育范圍相對(duì)較小。優(yōu)選出SN167井區(qū)內(nèi)1個(gè)最為有利的的火石嶺組高位火山巖圈閉，面積21.4km2，圈閉資源量118×108m3。該圈閉位于油氣運(yùn)移指向區(qū)，火山巖上部受風(fēng)化淋濾作用，發(fā)育風(fēng)化殼儲(chǔ)層，與沙二段烴源巖側(cè)向?qū)?，后期?gòu)造穩(wěn)定，上部受沙一段底部泥巖直接封蓋，油氣保存條件好，是梨樹斷陷未來(lái)火山巖有效增儲(chǔ)的重要陣地。

5.2 北部斜坡帶八屋-十屋地區(qū)中位火山巖

在SN165-SN167井區(qū)西南部又識(shí)別刻畫出了一個(gè)中部位火山機(jī)構(gòu)，距離桑樹臺(tái)生烴洼陷更近，火山巖儲(chǔ)層與深洼帶沙二段烴源巖直接對(duì)接供烴，該圈閉所處的鼻狀構(gòu)造背景的前端指向桑樹臺(tái)洼陷帶，為油氣長(zhǎng)期運(yùn)移指向區(qū)，后期構(gòu)造穩(wěn)定，保存條件良好，圈閉面積39.8km2，圈閉資源量159×108m3，該圈閉將是梨樹斷陷火山巖勘探重要目標(biāo)之一。

5.3 北部斜坡帶孤家子地區(qū)高位火山巖

孤家子地區(qū)位于北部斜坡帶構(gòu)造高部位，發(fā)育優(yōu)質(zhì)火山巖儲(chǔ)層，鄰近南部桑樹臺(tái)生烴洼陷，源-儲(chǔ)側(cè)向?qū)雨P(guān)系十分有利，后期構(gòu)造發(fā)育穩(wěn)定，有穩(wěn)定的泥巖區(qū)域蓋層提供遮擋。通過(guò)構(gòu)造和地震精細(xì)解釋，在孤家子地區(qū)識(shí)別刻畫出1個(gè)有利的火石嶺組火山巖圈閉，面積7.4km2，圈閉資源量40×108m3，若圈閉勘探取得成果，將進(jìn)一步帶動(dòng)梨樹斷陷火山巖的勘探進(jìn)程。

6 結(jié)論

1）梨樹斷陷同長(zhǎng)嶺斷陷南部地區(qū)沉積特征一致，火石嶺組時(shí)期同樣廣泛發(fā)育中-基性火山巖，巖性以安山巖、凝灰?guī)r和火山角礫巖為主，巖相以爆發(fā)相和噴溢相為有利相帶，該類型火山巖機(jī)構(gòu)具有縱向疊置、連片分布的特征。

2）中-基性火山巖受到風(fēng)化淋濾作用和酸性流體溶蝕作用，發(fā)育以次生溶蝕孔隙和微裂縫為主的風(fēng)化殼儲(chǔ)層，物性條件更好，該類型火山巖同樣能夠成為重要的油氣富集儲(chǔ)集空間。

3）梨樹斷陷火山巖儲(chǔ)層同樣具備“四源控藏”各項(xiàng)關(guān)鍵要素，對(duì)于探索同沉積時(shí)期不同區(qū)帶的火山巖目標(biāo)和總結(jié)火山巖油氣成藏富集規(guī)律具有很好的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：王云坤，男，1993年8月出生，本科學(xué)歷，助理工程師，2016年畢業(yè)于西南石油大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事油氣藏開發(fā)工作。

（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）