松辽盆地北部深层封盖条件及对天然气成藏的控制作用

1、松辽盆地北部深层封盖条件及对天然气成藏的控制作用付晓飞( 大庆石油学院付广吕延防黑龙江安达市 151400)摘要作者在全面分析松辽盆地北部深层封盖条件的基础上 ,认为深层盖层时空分布不利于天然气成藏 ,不连续分布特征决定了天然气只能局部分布 ,登二段泥岩盖层同源岩排烃匹配关系好于泉一 、二段 ,错 综复杂的断层虽能促进多种圈闭类型的形成 ,但长期断层多期活动会将天然气更多地向中浅层输导 ,不利于 天然气藏保存 。关键词松辽盆地北部中图分类号 : T E12212 + 5封盖条件 时空分布文献标识码 :A天然气成藏文章编号 :1008 2336 (2001) 03 0042 0790 %) ,泥

2、岩比较发育 。但从图 1 可以看出 ,泥岩单层厚度小 ,横向分布不稳定 ,难以延伸较远 ,只 能依靠错综叠置的泥岩薄互层来阻止天然气的运 移 。泥岩分布不连续性的结果造成泥岩分布的空 白区 ,这些空白区在空间上叠加就会形成天然气 渗漏的空间 ,但薄互层组合方式不同 ,所形成的渗漏空间形态不同 ,天然气渗漏的速度也大有差异 , 聚集的效果也不同 。研究认为主要有以下三种情 况 ,如图 2 所示 :(1) 薄互层泥岩空间上叠置面积较大且上下 层相互接触 ,相当于连续分布的泥岩层 ,微渗漏空间基本不存在 ,天然气在运移途中受泥岩遮挡而 在圈闭中大面积聚集成藏 ,如图 2a 所示 。(2) 薄互层泥岩

3、空间上叠置面积较大且上下 层不相互接触 ,会形成“之字型”渗漏空间 ,天然气 会在垂向上沿渗漏空间运移 ,但由于频繁地受到泥岩层的遮挡作用 ,使得运移的速度十分缓慢 ,遇 到适宜的圈闭仍可以聚集成藏 ,如图 2b 所示 。(3) 薄互层泥岩空间上叠置面积小且不重合 , 会形成相当于开启断层的“直线型”渗漏空间 ,天 然气运移的速度十分快 , 难以聚集成藏 , 如图 2c所示 。松辽盆地北部深层多以第二种模式为主 ,这 就决定了该区天然气分布具有局部分布的特征 。松辽盆地北部深层系指泉一 、二段极其以下的地层 ,白垩系沙河子组和营城组为断陷层 ,其内 主要发育富含有机质的暗色泥岩 ,有机质类型以

4、 型干酷根为主 ,在机质演化已达到了成熟到过 成熟阶段 ,在地质历史时期曾生成过大量的天然 气 ,但充足的气源和已发现的天然气藏并不呈正 相关关系 ,目前仅在汪家屯 、升平 、昌德 、肇洲西 、 昌五等地区基岩 、登娄库组和泉一 、二段发现了天 然气藏 ,且含气面积较小 。造成这种差异的原因 是很多的 ,如致密的储层 、不利的圈闭等 。本文是 在全面分析登二段 、泉一 、二段泥岩盖层发育特征 和断层分布特征的基础上 ,论述了松辽盆地北部 深层封盖条件对天然气藏的控制作用 。这将对深 层天然气进一步勘探具有重要的指导意义 。1盖层时空上发育特征及其对天然气成藏的控制作用111盖层空间上不连续分布

5、及渗漏空间的形成松辽盆地北部登二段 ( 分布于古龙及长垣以东大部分地区) 、泉一 、二段泥岩盖层累计厚度大(登二段为 50250 m ,泉一段为 50300 m ,泉二 段为 50 280 m) ,泥地比值高 ( 登二段为 50 %90 % ,泉 一 段 为 20 % 90 % , 泉 二 段 为 40 % 收稿日期 :2000 - 09 - 12第一作者简介 :付晓飞 ,男 ,1973 年生 ,1996 年毕业于大庆石油学院勘探系石油地质专业 ,现从事石油地质方面的教学和科研工作 。图 1 松辽盆地北部登二段泥岩横向对比图Fig. 1 Co mparisio n of D2 mudsto n

6、e in sectio n in deep st rata of t he nort h of So ngliao Basin图 2 松辽盆地北部深层泥岩盖层封闭天然气模式图Fig. 2 Model of mudsto ne cap rock sealing t he nat ural gas in t he deep st rata of t he nort h of So ngliao Basin112盖层封闭能力形成时期与烃源岩排烃期的 匹配关系决定了天然气的垂向分布由文献2 可知松辽盆地北部深层登二段 、泉 一 、二段泥岩盖层不具压力封闭 ,登二段烃浓度封 闭也较弱 ,均具有较强的毛细

7、管封闭能力 。但毛 细管封闭能力并非一经沉积就具有 ,而是压实成岩程度达到一定的阶段 , ( 据阿 1 阿 1 哈宁研究 ,其渗 透 率 低 于 10 - 4m3 , 对 应 排 替 压 力 约 为015M Pa) 后才开始形成的 。因此说盖层毛细管封 闭能力形成时期只有早于或同时于烃源岩的大量 排烃期 ,才能封闭住烃源岩排出的大量游离相天然气 。否则 ,依靠毛细管所封闭住烃源岩排出的 天然气量取决于二者的时间差 ,二者的时间差越 小 ,所能封闭住的量越大 ; 二者的时间差越大 ,所 能封闭住的量越小 。从图 3 中可以看出 ,松辽盆 地北部登二段泥岩盖层的毛细管封闭能力形成时图 3 松辽盆地

8、北部深层泥岩盖层毛细管封闭能力形成烃时期与源岩排气期匹配关系图期早于沙河子组 、营城组气源岩的大量排气期 ,对于封闭其排出的大量游离相天然气是有效的 。但 泉一 、二段泥岩盖层毛细管封闭能力形成时期晚Fig13The relation between capillary sealing formation period ofmudstone caprock and expulsion gas period of gas source2rock in t he nort h of Songliao Basin于沙河子组 、营城组气源岩的大量排气组 ,对于封闭其排出的大量游离相天然气是不利的 。因

9、此登 二段之下层位是寻找深层气的重点地区 ,从实际 勘探的结果也可以看出 ,登二段之下找到的天然 气藏远远多于泉一 、二段之下找到的气藏 ,而登二段地层缺失的滨北地区 、长垣以西和西部斜坡区 就没有发现深层气藏 ,充分说明登二段泥岩盖层 存在的重要作用 。113 盖层分布与天然气分布的关系泥岩盖层空间分布不连续性造成天然气分布并 不与盖层综合评价结果相匹配 ,如图 4 所示 ,部分气 藏仍分布于评价结果为中等的泥岩盖层之下 ,说明 泥岩累积厚度和泥地比不能完全反映薄互层泥岩盖层品质的好坏 。但统计结果表明 ,错综叠置的泥岩 占地层总厚度的 60 %以上时 ,就能有效地封住天然 气 ,如表 1

10、所示 ,工区 61 %的气藏泥地比 > 60 %。图 4 松辽盆地北部深层泥岩盖层品质与天然气分布关系图The relatio n bet ween t he qualit y of mudsto ne cap rock and t he dist ributio n of nat ural gas in t he deep st rata of t he nort h of So ngliao Basin在 40°50°之间 ,形态多为“座椅型”和“铲型”为Fig. 42 断层时空分布及其对天然气成藏的控制作用主 。从图 5 中可以看出 ,断层在垂向上错断的层位各不

11、相同 ,组合的方式也不一致 ,其在活动期以 多种方式切割着储集层 ,从而形成多种类型的圈闭 ,归纳起来主要有 : 断背斜 、断块 、断鼻 、岩性 断层 、受断层控制的基岩风化壳圈闭等 ,相应也会 形成多种类型的天然气藏 ,如图 6 所示 。2 . 2断层在时间上多期活动及深生浅储成藏模 式的形成根据大庆研究院研究结果可知 ,松辽盆地北2 . 1断层空间上错综复杂分布会导致多种类型圈闭形成松辽盆地北部深层发育的断层多以正断层为 主 ,走向为 N N E 、N N W 和近 SN 三个方向 , 平面 上断层分布的密度较大 ,延伸距离较长 。剖面上断层错综复杂分布 ,断层两盘落差较大 ,倾角基本表

12、1大庆长垣以东地区深层获工业气流或显示井盖层泥地比值统计表Tab. 1 Co mmerical gas show o btained o r mudsto ne and st rata t hickness ratio of cap rock in t he deep st rata of area east to Daqing Anticline2712741 + 27164 . 2部断层主要有六个活动时期 :即沙河子组沉积末期 、营城组沉积末期 、泉头组沉积末期 青山口组沉积 中期 、嫩江组沉积末期 、明水组沉积末期和下第三系沉积末期 。断层频繁活动对深层天然气藏形成有着重要影响 。早期断

13、层活动不利于天然气聚集 ,会使 大部分天然气顺断层散失掉 ,只有少部分聚集于岩 性和地层圈闭中 。泉头组沉积末期 青山口组沉积中期断层活动为登娄库组和泉一 、二段天然气成藏 提供了通道条件 ,使天然气运移到受断层控制的圈 闭中在局部盖层的保护下形成气藏 ,从图 6 中可以 看出 ,断块 、断鼻 、岩性 断层及断背斜气藏均发现 于登娄库组和泉一 、二段各层位 ,说明天然气在该期断层活动形成的圈闭中在局部盖层的保护下成藏是 深层的一个主要特征 。断层晚期活动则是形成深生 浅储成藏模式的一个主要原因 ,如图 7 所示 ,嫩江组沉积末期 、明水组沉积末期和下第三系沉积末期从T5 断至 T2 、T1 或

14、 T06的断层再次活动 ,引起早期气藏破坏及深源气沿断层向上运移 ,在遇青山口组和嫩 一 、二段大套泥岩遮挡下于中浅层形成深源气藏 ,这 是在扶 、杨油层发现大量深源气的主要原因 ,也是在 朝 94 井葡萄花油层中发现深源气的根本所在 。213 断层分布与天然气分布的关系从表 2 可以看出 ,长距断层不发育甚至不存 在的昌德地区只在基岩和登娄库组发现了天然气藏 ,长距断层密度大 ,活动性强的三站和朝阳沟地 区在泉三 、四段也发现了深源气 ,反射层断层密度 大小与气藏分布位直接相关 ,密度越大 ,天然气运 移到中浅层的可能性越大 。因此长距断层不发育 区应是寻找岩性地层气藏的有利地区 ,长距断层

15、发育区有望在泉三 、四段找到更大的深源气储量 。表 2几个主要局部构造断裂分布与天然气分布的关系Tab. 2 Relatio nship bet ween main local st ruct ure f ault s and gas dist ributio n3 长距断层 :从 T5 、T4 断至 T2 、T1 、T06 超过三个反射界面的断层地区 断裂特征昌德三站朝阳沟长距断层 3分布特征不发 育 , 仅 在 个 别 剖 面见到 1 2 条从 T5 、T4 断 至 T1 、T06 断 层 每 条 剖面 1 2 条 ,断到断层平均 3 4 条每条 剖 面 每 种 类 型 断 层 平 均 3

16、 4条密度(条/ 100km2 )735322111断层活动性一次活动一次活动的断层多 ,多期活动断层少多期活动的断层多见气层位基岩及登娄库组泉一 、二段及泉三 、四段登娄库组及泉三 、四段气藏名称获气流井盖层层位泥地比 ( %)汪家屯基岩汪 902汪 912d76汪家屯登娄库组汪 902汪 903d73汪家屯泉一 、二段汪 902汪 903q69升平火岩升深 2芳深 1d2q1 + 221 . 8昌德登娄库组芳深 2 芳深 4 芳深 5q1 + 2q1 + 2d251 . 676 . 270 . 6昌德东登一段芳深 6 芳深 7 昌 102d2d2d239 . 941 . 044 . 2昌

17、102昌 102d250 . 3昌 401 基岩昌 401d258 . 5肇州西基岩肇深 1d280 . 3二深 1 基岩二深 1d289 . 0昌五登娄库组肇深 5q1 + 2图 5 松辽盆地断层剖面组合样式Fig15 Fault co mbinatio n type in p rofile of So ngliao Basin图 6 松辽盆地北部深层气藏类型图Type of reservoir in t he st rata of t he nort h of So ngliao BasinFig163结论11 由于登二段泥岩盖层封闭能力形成时期早于沙河子组 、营城组烃源岩的大量排烃期 ,

18、会使其下天然气储量多于泉一 、二段之下的储量 。21 登二段之下由于受断层多期活动影响小 ,是寻找地层气藏和岩性气藏的有利层位 ,且古隆 起发育区是勘探的重点地区 。31 泉一 、二段之下由于受断层多期活动影响大 ,且断层交错分布 ,加之盖层分布的不连续性 , 会造成天然气局部块状分布的现象 ,因此应以断 层圈闭发育区为勘探的重点地区 。41 扶 、杨油层是深生浅储天然气成藏的重点 层位 , 有望寻找到更多的深层气储量 , 要在从 T5 断至 T2 及其以上层位的断层分布区下功夫 。参考文献图 7 深生浅储气藏模式图Fig17 Model of reservoir formatio n gen

19、erating f ro m t he deep st rata and reserving in t he shallow st rata1吕延防 、付 广 等 1 油 气 藏 封 盖 研 究 1 石 油 工 业 出 版 社 ,1996 ,1101581付广 、薛永超 、杨勉 1 大庆长垣以东地区深部与中下部油气 封盖条件差异性分析 1 大庆石油地质与开发 ,19 ( 2) ,57 .2Deep Seal ing Con dit ion of the North of Songl ia o Ba sin an dIts Inf l uence on Forming Natural Ga s

20、PoolFu XiaofeiFu GuangL u Yanf ang( D aqi n g Pet roleu m I nst i t u te)Abstract :On t he basis of overall analysis in t he deep sealing co nditio n of t he no rt h of So ngliao Basin ,itwas t ho ught t hat t he space2time dist ributio n of deep2cap rock is t he disadvantage of t he gas pool2fo r m

21、ing. The feat ure of disco ntinuo us dist ributio n deter mines t hat t he gas can o nly accumulate and pools fo r m in small areas. The dispo sing2relatio n bet ween K1 d2 cap rock and t he perio d of so urce2rock discharge of K1 d2 is bet ter t han t hat of K1 q1 + 2 1Alt ho ugh t he co mplicated

22、f ault s can fo r m a variety of t rap s ,t he lo ng2perio d and many2time2movement f ault s can also t ranspo rt t he gas into t he mid2shallow layer ,w hich was t he disadvan2 tage of t he co nservotio n of gas pools.Key words :t he no rt h of So ngliao Basin : sealing co nditio n ; space2time dist ributio n ; fo r ming gas pool(上接第 77 页) 体系的板块边界 、Cascadia 和阿留申俯冲带 、山中地震带 包括重要的地震区域 、 火山和山崩危害 。所有地球深部探测系统组成的观测站提供对上述风险直接估计和减缓危害的资料 。这些资料将提高我们对火山喷发和地震产生 的机制的认识 ,增大地震预测的可能性 。5 .