松辽盆地十屋断陷深层油气藏成藏模式

松辽盆地十屋断陷深层油气藏成藏模式

1屋断陷区油气地质特征十居坍塌位于松辽盆地东南的海拔地区。受nn弧西缘断裂（桑叶大唐断裂）控制，西断裂以东的超纪断裂（图1）面积近2300km2，最大埋深每年品味纳米。断陷构造层由火石岭组(J3h)、沙河子组(K1sh)、营城组(K1yc)、登娄库组(K1d)组成;上部坳陷构造层较薄,一般为2km左右,由泉头组(K1q)、青山口组(K2qn)和嫩江组(K2n)组成,缺失四方台组—明水组。十屋断陷可划分为中央构造带、东部缓坡带、西部断坡带、北部斜坡带和双龙次凹等5个一级构造带(图1)。十屋断陷勘探程度差别较大,中央构造带、东部缓坡区和西部陡坡区勘探程度较高,目前中央构造带已发现四五家子、后五家户、八屋、孤家子和太平庄等5个油气田;东部斜坡区发现秦家屯油气田和秦东含油气构造带;北部斜坡区发现皮家气田和皮家—毛城子含气构造带。自下而上发现了下白垩统沙河子组(四五家子油气层)、营城组(五家子油气层)、登娄库组(小城子油气层)、泉头组(农安油气层、杨大城子油气层)等5个含油气层系。十屋断陷近年来在北部地区以及深层火山岩等领域取得重要勘探进展,而这种断坳叠合型盆地具有多期构造演化、多期生排烃、多期成藏、多期演化的特点,使得油、气、水关系复杂,油气分布规律不清,油气成藏过程与成藏模式有待进一步揭示。2地区、家屯—十屋断陷油气分布特点十屋断陷深层原生油气藏以富含天然气为主,断陷层探明天然气储量占总储量的41%,石油探明储量仅占3.2%(不含登娄库组)。在西部陡坡的皮家构造、东部斜坡的秦家屯构造艾家窝堡及中央构造带孤家子、八屋、四五家子构造都取得工业天然气流,在后五家户深层也获得好的天然气显示。深层石油主要集中分布在八屋、四五家子、太平庄构造和秦家屯构造,目前勘探成果证实,中央构造带四五家子—八屋是油气富集区,孤家子、后五家户是天然气富集区,太平庄是石油富集区,东部构造带秦家屯是油气富集带,西部陡坡带皮家构造是天然气富集区。2.1油气聚集区平面上,油气藏集中分布在烃源岩附近,具有环带分布特征:已发现的油气平面上集中在源岩附近的圈闭之中,尤其是孤家子—后五家户—八屋构造带,是油气聚集的有利区。十屋断陷内的气资源区、油资源区及油气混合资源区以十屋深陷部位为中心呈半环带状分布,由深陷部位至东部缓坡带依次可分出气、油气混合和油3个资源区带。2.2有利部位—油气纵向分布特点纵向上,油气分布层位多、跨越井段长,存在2个油气富集带:一个油气富集带位于中浅部组合中的泉头组下部的农安(油)气层和登娄库组的小城子(油)气层,另一个是下部组合中的营城组五家子(油)气层,前者是次生油气藏,后者属原生残余油气藏。区域性不整合面是天然气聚集的主要场所,断陷与坳陷两构造层的接触带是一个不整合面风化带,也是一个重要的油气聚集部位。登娄库末期的构造运动导致十屋断陷产生隆升和剥蚀现象明显,是重要的圈闭形成期。登娄库组是断陷层系和坳陷层系承前启后的过渡枢纽带(登娄库组顶面即T3界面),深部的油气垂向运移至T3面之后,又沿T3不整合面横向运移。加之登娄库组上部和泉一段储层同沉积圈闭和断层发育,油气经过此带首先在有利的部位富集成藏。十屋断陷中央构造带目前勘探和开发的油气藏主要位于此带。断坳转化的不整合面附近是油气聚集的主要场所,目前发现的农安油气层和小城子油气层依次位于断、坳不整合面上、下,其储量占后五家户气田、四五家子油气田储量的77.7%;秦家屯油气田的90%。T3不整合面之上发育泉一段顶与泉二段底的厚层(160～280m),横向稳定的泥岩构成了油气的理想盖层,泉一段和登四段的大套厚层砂岩构成了有利储集岩,这也是松南地区中部组合下白垩统油气富集的主要原因。另外,T3不整合面上、下附近砂岩中次生孔隙发育。近年来的油气勘探发现,T4不整合面(营城组顶面)也具有极为重要的控油作用,对油气成藏的控制作用更为直接。十屋断陷的油气勘探正逐步显示T4面的重要性,T4面以下层位是松南天然气勘探开发的新领域之一。3十室坍塌油气藏期3.1不同沉积阶段烃源岩排烃期十屋断陷形成演化过程中经历了多期构造运动。影响该区的主要构造运动从早到晚可分为初始裂陷构造运动、火石岭末期构造运动、营城组末期构造运动、登娄库末期构造运动、嫩江末期构造运动和明水末期构造运动。根据盆地模拟的结果,该区断陷构造层的生油门限为1.5～1.6km,随着构造位置的不同而有所不同,2.3km进入高成熟阶段,超过3km为过成熟阶段。沙河子组、营城组烃源岩在深断陷沉积中心埋藏较深,演化程度较高,以生成成熟度较高的天然气为主;十屋北部斜坡区源岩埋藏较浅,演化程度适中,类型较好,可以生成大量液态烃。十屋断陷深层烃源岩以营城组和沙河子组泥质烃源岩为主,火石岭组泥岩是次要的烃源岩。深凹陷主体部位烃源岩埋深大,热演化程度高,以生成天然气为主。凹陷区火石岭组和沙河子组烃源岩在营城期开始生油,到登娄库组沉积之后开始生气,登娄库期和泉头期为主要排烃期;营城组烃源岩在登娄库期开始进入主生油期,到泉头期达到生油高峰,青山口—嫩江期营城组烃源岩进入生气高峰期,泉头期、青山口—嫩江期是主要排烃期(图2)。在十屋断陷双龙次凹陷及断陷中东部地区,由于受登娄库期末期及嫩江期末期构造反转而出现2期抬升剥蚀,与深凹陷区相比,烃源岩生排烃时间晚,沙河子组和营城组源岩生排烃高峰时期为晚白垩世时期。3.2成藏期次特征十屋断陷沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组储层有机包裹体主要发育于石英加大边和石英颗粒微裂隙中,以裂隙赋存形式为主,为次生有机包裹体,数量较多,大多为细小不规则状,呈串珠状、条带状分布(图3)。油气包裹体发育,呈蓝绿色、黄绿色荧光。有机包裹体多赋存于2组或2组以上的微裂隙。有机包裹体以气、水二相包裹体、气相包裹体为主,含少量油相和油、水二相包裹体。有机包裹体的赋存状态说明,十屋断陷深层油气演化程度高,以天然气为主,主要发生在地层较大埋深的时期,储层微裂隙以及在微裂隙基础上发育的溶蚀性缝、孔、洞是油气运聚的重要通道。结合其他学者的研究成果,根据SN7井泉头组、SN57井营城组、LS1井营城组和SN22井沙河子组等储层中与有机包裹体共生的盐水包裹体均一温度分布(图4),结合单井埋藏史—热史曲线,本文进行了成藏期次的确定。SN7井泉头组包裹体均一温度集中分布在70～80℃和100～110℃2个温度段,对应的包裹体形成时期为85Ma左右(嫩江期末)和75Ma(四方台期末);SN57井营城组包裹体均一温度主要分布在80～90℃和90～100℃2个温度段,对应的包裹体形成时期为118Ma左右(登娄库期末)和100Ma左右(泉头期末);LS1井在沙河子组和营城组砂岩样品中未见到液态烃有机包裹体,根据营城组样品中与气态烃包裹体共生的盐水包裹体均一温度测试结果,均一温度较为集中段为140～150℃,对应的形成时期为100Ma左右(泉头期末);SN22井沙河子组包裹体均一温度集中分布在70～80℃、80～90℃和100～110℃3个温度段,对应的形成时期为120Ma左右(登娄库期末)、100Ma左右(泉头期末)和85Ma左右(嫩江期末)(图5)。综合上述多口井包裹体测温数据分析结果,十屋断陷深层储集层(主要指沙河子组、营城组及登娄库组,不包括SN7井泉头组)有机包裹体主要形成于120Ma、100Ma和85Ma左右等3个地质历史时期,指示十屋断陷深层油气藏至少经历了3期油气成藏过程,即登娄库期末、泉头期末和嫩江期末。而75Ma这一关键时刻则可能代表了深层油气藏在晚白垩世(四方台期末)经过改造在浅层形成次生油气藏的时间。显然,这一依据包裹体测温数据分析得出的油气成藏期与前述烃源岩生排烃时期是完全匹配的。4不同构造的油气运移聚集规律综合盆地模拟生排烃史和流体包裹体分析结果,十屋断陷深层油气藏至少经历了3期油气成藏过程。登娄库期末是早期原生油气藏的主要形成期,以形成油藏为主。生排烃史模拟结果表明,在登娄库期,凹陷区的营城组主力烃源岩进入主生油期,沙河子组烃源岩则已开始生气,这2套主力烃源岩为深层原生油气藏的形成提供了充足的油气源。到登娄库期末,十屋断陷开始发生构造隆升运动,形成众多局部构造圈闭,圈闭的形成期与油气生排烃期匹配良好。构造运动产生的大量断裂、裂缝与沙河子组、营城组及登娄库组砂岩储层在空间上构成了良好的油气输导网络,为油气的运移聚集提供了良好的输导通道。小五家子、艾家窝堡等构造中的深层油气藏即是登娄库期末形成的原生油气藏(图6(a))。泉头期末是十屋断陷深层油气藏大规模形成期,形成的油藏和气藏并重。在泉头期,凹陷区火石岭组和沙河子组烃源岩进入生气高峰阶段,产生大量高熟—过熟油型气,营城组烃源岩则进入生油高峰阶段,产生大量成熟—高成熟原油和少量天然气。另外,在凹陷区,早期形成的油气藏中的原油随着埋深和温度的增加,在此阶段逐渐裂解成气,油气藏逐渐向气藏转化;同时,早期形成的油气藏继续接受新生成的油气而不断扩大规模,如后五家户地区的油气藏(图6(b))。嫩江期末是十屋断陷深层油气藏强烈改造阶段,以形成次生油气藏和大量天然气藏为主。在嫩江期,凹陷区火石岭组及沙河子组烃源岩已进入过成熟阶段,有少量天然气生成,而营城组主力烃源岩则已进入生气高峰阶段,产生大量高成熟天然气。嫩江期末的强烈挤压运动,对油气藏改造和建造有重要意义。一方面,地层抬升剥蚀,下白垩统盖层的封盖性能变差,部分早期形成的原生油气藏中的油气沿断裂和裂缝散失,深部原生油气藏遭到破坏或油气藏规模减小;另一方面,构造运动形成了众多新的构造圈闭,并在营城组、登娄库组及泉头组地层中产生断裂和裂缝,这些断裂和裂缝沟通了深部烃源岩和深部油气藏、浅部储层和圈闭,是深部油气沿垂向和侧向向浅部运移聚集的良好输导体系,从而易于形成新的油气藏或次生油气藏。小五家子、孤家子、后五家户、八屋等地区的众多构造圈闭即是在嫩江期末的挤压作用下形成,大量的高熟—过熟油型气后期进入这些构造圈闭形成次生天然气藏(图6(c))。5不同期成藏模式十屋断陷是典型的箕状断陷,沙河子组、营城组及登娄库组是断陷深层主要油气储层,油气藏经历多期成藏,多期演化,油气藏呈规律性分布。其成藏模式可以总结为2类:一类是中央隆起带“多期成藏中晚期强调整型”油气成藏模式,此模式为十屋断陷的主要成藏模式;另一类是位于深凹带和斜坡带“早期成藏晚期弱调整型”油气成藏模式(图7)。5.1油气成藏类型和成藏方式在强调整油气成藏模式中,早期深部源岩生成的烃类在各种动力的作用下,沿输导层的上倾方向侧向运移成藏,在后期断层作用下,沿开启的断层垂向运移至上部登娄库组、泉头组圈闭中聚集形成次生油气藏。纵向上含油气层系跨度大、层系多。圈闭类型多为后期构造形成的大型反转背斜或断块背斜,面积大、幅度高,空间位置位于油气运移聚集的有利指向区,断层和多个区域性的不整合面发育,是油气运移聚集的良好通道。平面上,这些背斜构造往往成排成带出现,往往跨越多个生排烃中心,有利于油气的聚集。储层岩性以滨浅湖相、三角洲相的浅水沉积的含砾中、粗砂岩、中—细砂岩为主,孔隙度大,渗透率高,埋藏浅,成岩作用不是十分强烈。油气经过长距离运移,损耗量大,聚集效率不高,没有区域性的优质盖层,反转褶皱期的构造运动对油气保存有破坏作用,这些都是成藏的不利因素。由于储层埋藏较浅,因此目前发现的油气田大多数都是这种成藏模式(图7)。5.2储集体与烃源运移这种成藏模式主要是指西部陡坡区主要沉积、沉降中心附近的深部沙河子组、营城组原生油气藏,深部沙河子组、营城组源岩早期(登娄库期)排出的烃类直接进入与其紧邻的储集体(包括火石岭组火山岩储层)(图7)。油气主要进行垂向运移,运移效率较高。储集体为断陷中期盆地边缘冲积作用直接进入深水区的扇三角洲、水下扇体。紧邻丰富的烃源,运移距离短,受后期构造破坏影响小是其成藏的有利条件,极易形成岩性圈闭。砂体埋深大,岩性成熟度低,非均质性及成岩作用强,孔隙度小、渗透率低,这是成藏的不利因素。目前,深部油气藏的勘探尚没有大规模展开,勘探潜力较大。6深层油气藏成藏模式十屋断陷深层油气藏主要经历了3期油气成藏过程,登娄库期末是早期原生油