低声波盖层对天然气成藏与分布的影响

低声波盖层对天然气成藏与分布的影响

0次坳、杏山次提出徐集子凹陷是松辽盆地北部深层天然气勘探的重点地区。在构造上，徐西干边界断裂控制徐西断裂。这是一个斜面断裂。低宋站高度和高丰乐高度可分为三个局部错误，即大安山指数和次焦山指数和薄荷平台指数。截至目前,在徐家围子断陷已找到了汪家屯、升平、昌德、昌德东和徐深等大气田,充分展示了该断陷深部潜在的天然气远景资源。然而由于该断陷天然气在平面和剖面上分布规律复杂,给天然气的深入勘探带来困难。尽管前人对该断陷天然气成藏条件及分布规律曾作过大量研究[1~11],并已取得了一定认识,但关于盖层对天然气成藏和分布的控制作用的认识仍是一个薄弱环节,为此,笔者通过对徐家围子断陷天然气盖层分布和天然气藏分布的空间匹配关系进行分析,阐明了盖层分布对天然气成藏与分布的控制作用。1波时差火山岩盖层天然气钻探结果表明,徐家围子断陷天然气藏盖层除泥岩盖层外,还有大量火山岩盖层和泥质砾岩盖层。火山岩盖层又可分为高声波时差火山岩盖层和低声波时差火山岩盖层,高声波时差火山岩盖层主要是由凝灰岩、火山角砾岩、流纹岩、角砾火山岩、安山岩和酸性喷发岩组成,这种火山岩盖层在空间上一定与泥岩层相伴生;低声波时差火山岩盖层主要由流纹岩、凝灰岩、熔结凝灰岩、火山角砾岩、安山岩、玄武岩组成,如表1所示。泥岩盖层主要分布在登二段及其以上的地层中,在该凹陷内大面积分布,为区域分布的盖层;但由于其单层厚度小,横向分布不连续,只能通过多套泥岩层相互叠置来阻止天然气通过其渗滤运移,封闭天然气的质量明显不如上覆的青山口组和嫩一段—嫩二段2套区域性盖层。火山岩盖层主要分布在营城组,高声波时差火山岩主要分布在营一段顶部,而低声波时差火山岩则主要分布在营一段和营三段火山岩内部,前者大面积分布于断陷南部,后者则呈夹层形式分布于火山岩体内。泥质砾岩盖层主要分布在营四段内,也呈夹层形式出现,如表1所示。笔者分析了该区实测泥岩、火山岩、泥质砾岩样品的排替压力值和与其对应的声波时差的关系,再由声波时差资料计算得到不同层位的泥岩、高声波时差火山岩、低声波时差火山岩和泥质砾岩的排替压力(表1)(1)。结果表明,泥岩、高声波时差火山岩和泥质砾岩等盖层封闭能力相对较强,而低声波时差火山岩盖层封闭能力相对较弱。2资源量和储集层通过钻井统计可以得到,徐家围子断陷天然气在剖面上和平面上的分布有如下特征:(1)从层位上看,天然气主要分布在营一段,其次是营三段,再次是营四段、登三段和基底,泉一段、登四段、登一段、沙河子组和火石岭组相对较少,如表2所示。(2)徐家围子断陷天然气主要储集于营城组的火山岩储集层中,尤其是营一段火山岩储集层中天然气最为富集,且天然气主要富集在火山岩体的顶部。(3)从表3中可以看出,徐家围子断陷南部工业气流井数量明显多于北部,南部至今已发现工业气流井24口,而北部只有14口。3气藏盖层所能封闭的最大理论气柱高度从表1可以看出,徐家围子断陷深层发育有多套盖层,但不是单层厚度小,就是平面分布有限,与中浅层厚度大、分布面积广的青山口组和嫩一段—嫩二段泥岩盖层相比,封闭质量明显要差。但目前却在徐家围子断陷不同层位找到了大量天然气,尤其是在营城组火山岩中,这是为什么呢?利用公式(1)可计算得到气藏盖层所能封闭的最大理论气柱高度式中:Hg为气藏盖层所能封闭住的最大理论气柱高度,m;Pd为气藏盖层排替压力,Pa;ρw为地层水密度,g/cm3;ρg为天然气密度,g/cm3;g为重力加速度,m/s2。通过最大理论气柱高度与已聚集气层厚度大小关系研究得到,徐家围子断陷气藏天然气富集程度低,气柱高度明显小于盖层所能封闭天然气的最大高度,如图1所示。这表明运移至盖层之下的天然气因其量有限,难以形成较高的能量,不能突破这种封闭质量并不是很好的盖层的阻挡,被封闭在盖层之下聚集成藏。因此,该断陷天然气的分布主要是受盖层分布的控制,具体表现在以下3个方面。3.1不同地质盖层对天然气聚集与分布的控制作用从表2可以看出,徐家围子断陷目前已发现的气藏主要分布在营一段和营三段中。这除了因受其它成藏条件的影响外,主要还是受营一段和登二段盖层分布的控制所致,如图2所示。其原因具体有:(1)登二段和营一段顶部盖层分布面积大,有利于天然气在其下大规模聚集成藏。登二段泥岩盖层于整个断陷分布,是徐家围子断陷深部天然气向上运移所遇到的第一套区域盖层,虽然单层厚度小,横向分布连续性差,封闭质量不如青山口组和嫩一段—嫩二段泥岩盖层,但也可对天然气的聚集与分布起到重要的控制作用。此外,登二段泥岩盖层在断陷北部直接封盖着营三段火山岩储层中的天然气,对其内天然气大规模聚集与分布起到重要的作用。营一段顶部盖层虽然仅分布在断陷南部,但其单层厚度相对较大,横向分布稳定,对其下营一段火山岩储层中天然气的大规模聚集与分布起到了重要的作用。(2)登二段和营一段顶部盖层是距下伏沙河子组气源岩最近的2个分布面积相对较大的盖层,与沙河子组气源岩时间匹配关系最好。沙河子组气源岩生成的天然气在向上运移的过程中,首先在断陷的南部受到营一段顶部盖层封闭,使天然气在营一段火山岩储层中聚集成藏;其次是在断陷北部受到登二段盖层封闭,使天然气在营三段火山岩储层中聚集成藏。3.2不同地区天然气储盖组合从表3可以看出,徐家围子断陷南部工业气流井明显多于断陷北部,这除了与断陷南北天然气储层层位、岩性和气源供给等条件不同有关外,更重要的是断陷南北天然气的储盖组合及数量不同所造成的。由上文可知,登二段盖层在整个徐家围子断陷全区分布,营一段顶部盖层仅分布在断陷南部,正是这一差异造成徐家围子断陷南部和北部具有不同的天然气储盖组合,如图3所示。断陷南部发育有登二段和营一段顶部2套盖层,前者是营四段砾岩储层中天然气的盖层,后者则是营一段火山岩储层中天然气的盖层。断陷北部由于缺失营一段和营四段地层,登二段直接成为营三段火山岩储层中天然气的盖层。由此可见,断陷北部与南部相比缺少一套天然气的储盖组合,这主要是由于营一段顶部盖层缺失造成的。而这一结果致使断陷北部天然气的聚集明显不如断陷南部,如表3所示。3.3声波时差火山岩盖层能力由上文可知,徐家围子断陷营一段火山岩中天然气主要富集在顶部,这是因为高声波时差火山岩盖层不仅分布面积较低声波时差火山岩盖层大,而且封闭能力也较低声波时差火山岩盖层强(表1)。下伏沙河子组源岩生成的天然气在向上运移过程中,首先遇到的是营一段火山岩内部的低声波时差火山岩盖层的阻挡,但由于该盖层封闭能力差,且分布局限,只能对少量的天然气形成局部封闭,而大量天然气将向上部的营一段火山岩顶部运移,并在火山岩顶部被封闭能力强且分布广的高声波时差火山岩盖层所封闭,从而在其下大规模聚集成藏,如图4所示。4不同盖层分布对天然气聚集的控制作用(1)徐家围子断陷深层天然气藏主要有泥岩、高声波时差火山岩、低声波时差火山岩和泥质砾岩4种盖层。泥岩盖层主要分布在登二段以上地层中,为区域性盖层。高声波时差火山岩盖层主要分布在营一段顶部,为局部盖层。低声波时差火山岩盖层分布在营一段和营三段,泥质砾岩盖层主要分布在营四段,二者均为夹层。泥岩、高声波时差火山岩和泥质砾岩盖层封闭能力强,低声波时差