徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)營四段層序地層與致密氣成藏的關(guān)系

摘 要

松遼盆地徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)營城組四段致密砂礫巖儲層是該區(qū)深層天然氣勘探的儲量接替層系之一，為預(yù)測其有利勘探區(qū)帶，應(yīng)用高精度層序地層學(xué)方法，研究了營四段層序地層與致密氣藏形成的關(guān)系。

    摘 要 松遼盆地徐家圍子斷陷下白堊統(tǒng)營城組四段致密砂礫巖儲層是該區(qū)深層天然氣勘探的儲量接替層系之一，為預(yù)測其有利勘探區(qū)帶，應(yīng)用高精度層序地層學(xué)方法，研究了營四段層序地層與致密氣藏形成的關(guān)系。①根據(jù)地層發(fā)育特征、地層旋回性和巖相發(fā)育特征，將營四段劃分為2個三級層序，每一層序界面都有明顯的地震響應(yīng)、測井響應(yīng)和沉積學(xué)標志特征。②建立了營四段層序地層格架，營四段下層序(Sql)分布僅局限在斷陷中心部位，發(fā)育半深湖一扇三角洲前緣亞相，以暗色泥巖為主，其為優(yōu)質(zhì)的烴源巖，可為上覆營四段提供氣源；營四段上層序(Sq2)的辮狀河三角洲前緣亞相物性好，是主要儲層發(fā)育的有利部位。③構(gòu)建了營四段致密砂礫巖氣藏的2種成藏模式：一種是沙河子組為烴源巖，斷裂為運移通道，砂礫巖與火山巖為儲層的下生上儲式成藏模式，有利勘探區(qū)位于興城、徐東和徐南地區(qū)，預(yù)測天然氣資源潛力達450×108 m3；另一種是營四段下層序暗色泥巖為烴源巖，上層序砂礫巖為儲層，自生自儲或下生上儲式成藏模式，有利區(qū)位于斷陷中心的XS22井區(qū)，預(yù)測天然氣資源潛力約為l00×108 m3。

    關(guān)鍵詞 松遼盆地 徐家圍子斷陷 早白堊世 層序地層學(xué) 砂礫巖儲集層 成藏模式 體系域 勘探有利區(qū)

 

    徐家圍子斷陷位于松遼盆地東南斷陷區(qū)，總體呈北北西走向、西斷東超結(jié)構(gòu)的箕狀斷陷，面積約為5 350 km2。斷陷內(nèi)發(fā)育了下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營城組[1]。沙河子組為湖沼沉積的砂、泥巖互層地層，是重要的烴源巖層系[2]。營城組以幾百米厚的火山巖為主，上部營四段發(fā)育一套以砂礫巖為主的沉積巖，其既是儲層又是下部火山巖儲層的蓋層。

    營四段在全區(qū)均有分布，但儲層較致密，物性普遍較差。目前揭示的近200口探井中多見含氣顯示，已有10口探井獲得工業(yè)氣流，XS平32井水平井多段壓裂獲得日產(chǎn)近20×104 m3天然氣，達到同類直井產(chǎn)量的6倍，標志著致密砂礫巖儲層勘探的新突破?？碧焦に嚰夹g(shù)的進步使得致密儲層的經(jīng)濟價值大幅提升，因此，營四段將是深層天然氣勘探的主要增儲層系之一。筆者應(yīng)用高精度層序地層學(xué)研究的方法，建立了營四段的等時地層格架，認清砂礫巖儲層縱向及其平面分布，分析了層序地層與致密砂礫巖氣藏的關(guān)系，預(yù)測有利勘探區(qū)帶。

1 層序界面的識別標志

通過全井段取心井XSl—2井等多井巖心的細致觀察描述——識別巖性、巖相界面特征，多井對比和井震關(guān)系研究，根據(jù)地層發(fā)育特征、地層旋回性和巖相發(fā)育特征，對營四段地層劃分出2個三級層序，即營四段下層序(Sql)、營四段上層序(Sq2)和6個四級層序(圖1、2)[2]。

 

1.1 營四段下層序底界面(SBl)

1.1.1 底界面地震響應(yīng)特征

    營四段下層序的底界面(SB1)為火山巖與營四段之間的不整合。SB1界面在地震剖面上表現(xiàn)為在該界面之下是削截，之上為上超(圖3)。

1.1.2 沉積學(xué)標志

    SB1界面在巖石組合上，表現(xiàn)為層序界面之上是以泥巖為主夾粗砂或中細礫巖的反旋回；而層序界面之下是流紋巖、晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r等營城組火山巖

(圖1、2)。

   

圖3 徐家圍子斷陷營四段過XS502井地震剖面層序地層劃分圖

1.1.3 測井響應(yīng)特征

    在測井曲線上，層序界面之下表現(xiàn)為電阻率突然增高，聲波時差值降低，自然伽馬值增高(圖1)。

1.2營四段上層序底界面(SB2)

1.2.1底界面地震響應(yīng)特征

    在地震剖面上，SB2界面表現(xiàn)為辮狀河道砂礫巖的底界面，界面之下為削截，之上為上超(圖3)。

1.2.2沉積學(xué)標志

    SB2為營四段上層序辮狀河道砂礫巖與營四段下層序湖相泥巖或砂巖之間的沖刷侵蝕不整合面。該界面上下其巖石組合特征差異較大：界面之下為粗砂巖、含礫粗砂巖、砂巖與灰色深灰色泥巖構(gòu)成的向上變粗變厚的反旋回；界面之上是粗礫巖、含粗礫的中礫巖與細礫巖構(gòu)成的多個正旋回，或者是深灰色泥巖與砂礫巖之間的突變面(圖1、2)。

1.2.3測井響應(yīng)特征

    在測井曲線上，SB2界面位于正旋回自然伽馬曲線的底部，自然伽馬值的最低點，或者是營四段下層序反旋回自然伽馬曲線的頂部(圖1)。

1.3營四段上層序頂界面(SB3)

1.3.1 頂界面地震響應(yīng)特征

    在地震剖面上，其為穩(wěn)定分布的T4反射界面，界面之下表現(xiàn)為削截，界面之上表現(xiàn)為上超(圖3)。

1.3.2沉積學(xué)標志

    SB3是曲流河、泛濫盆地沉積與辮狀河沉積之間的不整合面。界面上下巖石組合的差異性非常大：在SB3界面之下為厚層的粗礫巖、中礫巖和細礫巖加薄層灰色泥巖構(gòu)成的正旋回砂(礫)巖；界面之上為粗砂巖、含礫砂巖與紫紅色泥巖構(gòu)成的正旋回(圖1、2)。

1.3.3 測井響應(yīng)特征

    在測井曲線上，SB3界面上的砂巖為明顯低伽馬值，而界面之下的砂巖或砂礫巖為高伽馬值。且界面之下聲波時差值降低(圖1)。

1.4體系域界面(湖泛面)的識別

    初始湖泛面(IFS2)是辮狀河砂礫巖與曲流河或泛濫平原及淺湖沉積之間的界面，其巖石組合表現(xiàn)為該界面之下為低位域的厚層粗礫巖、中礫巖與細礫巖構(gòu)成的多個正旋回的疊合。

    在地震剖面上初始湖泛面為辮狀河砂礫巖反射的頂界面，是一套弱反射的頂界面。在測井曲線上，初始湖泛面表現(xiàn)為自然伽馬值開始增高，灰色泥巖頻繁出現(xiàn)，初始湖泛面以下低位域砂礫巖高電阻率曲線開始降低處。

    最大湖泛面(MFS2)是灰色泥巖較為發(fā)育的部位。在測井曲線上，最大湖泛面處于自然伽馬達到相對高值。在地震剖面上，最大湖泛面是前積反射的下超點，是一個連續(xù)的較強反射(圖3)。

 

 

2層序地層格架及體系域特征

    通過對營四段發(fā)育的構(gòu)造背景、地層充填序列、層序界面識別標志的分析，結(jié)合地震剖面層序劃分和識別、鉆井層序的劃分和層序分析，利用Landmark工作平臺進行地震剖面和鉆井資料的交互解釋，實現(xiàn)了層序的劃分和對比，建立了層序地層格架。

    營四段下層序(Sql)：發(fā)育在火山噴發(fā)后形成的斷陷內(nèi)分布范圍較小的火山湖環(huán)境之中，地勢相對較陡，湖水深度相差懸殊。營四段下層序分布面積為928 km2，地層厚度介于50～150 m，發(fā)育扇三角洲半深湖沉積層序。低位域以發(fā)育淺湖相灰色泥巖為主；湖擴展體系域發(fā)育深湖相泥巖為主。高位域發(fā)育扇三角洲前緣相的由中、細礫巖和灰色泥巖構(gòu)成的正旋回巖相組合，屬于扇三角洲前緣的水下辮狀分流河道和河道間沉積微相。

    營四段上層序(Sq2)：是在斷陷整體下沉，內(nèi)部火山湖盆被充填，盆地內(nèi)構(gòu)造起伏變得相對平緩，整體成為一個完整大湖盆的古構(gòu)造背景條件下形成的，分布面積為3 925 km2，地層厚度介于100～200 m。營四段上層序沉積時期由于斷陷北部物源區(qū)相對上升形成了廣泛發(fā)育的軸向和側(cè)向物源。斷陷周圍持續(xù)突起的火山巖高地發(fā)育的火山礫石經(jīng)過一定距離的搬運在斷陷軸向低位域發(fā)育辮狀河及辮狀河三角洲，側(cè)向發(fā)育扇三角洲粗碎屑沉積[4]。因此，垂向上，砂礫巖內(nèi)泥巖夾層由少到多，平面上，砂礫巖分布范圍由小變大再縮小(圖4)。

 

3 層序地層與油氣聚集的關(guān)系

3.1營四段下層序是優(yōu)質(zhì)烴源巖

    營四段下層序粗碎屑沉積分布局限而湖相暗色泥巖相對發(fā)育。目前已有43口深井鉆遇營四段下層序暗色泥巖，其中XS22井鉆遇暗色泥巖厚度最大，達135.2 m。泥巖樣品的有機地球化學(xué)分析結(jié)果表明，其暗色泥巖是優(yōu)質(zhì)的烴源巖。有機碳含量達l.74%，有機質(zhì)類型為腐泥一腐殖型，鏡質(zhì)體反射率值為2.6%，巖石熱解分析最高熱解峰溫介于420～540℃，有機質(zhì)成熟度達到過成熟演化階段，烴源巖已經(jīng)歷大量生氣階段[5]。計算該層序暗色泥巖總的生氣量為l 500×108 m3。營四段下部暗色泥巖與上部的砂礫巖直接接觸，生儲配置關(guān)系良好；同時，分布區(qū)斷裂較發(fā)育，可溝通下層序烴源巖與上層序砂礫巖儲層。

3.2營四段上層序三角洲前緣亞相發(fā)育致密砂礫巖儲層

    根據(jù)營四段鉆井巖心物性統(tǒng)計分析，砂礫巖孔隙度介于2%～5%(目前壓裂工藝條件下，孔隙度下限為3%)。扇三角洲和辮狀河三角洲的前緣亞相砂礫巖儲層分選好，磨圓度相對較高，物性相對較好(圖5)，孔隙度大于3%，是較好的儲集層。扇三角洲前緣亞相和辮狀河三角洲前緣亞相砂礫巖體相互大面積疊置連片，為形成較大規(guī)模的天然氣氣藏提供了儲集空問。

    低位域砂體厚度大且無夾層，但分選磨圓相對較差，儲層物性略差。而湖擴展體系域和高位域砂體成熟度相對較好，其前緣砂體物性相對較好，是主力儲層[6-7]。但這兩個體系域中的薄層泥巖較多，形成夾

層。因此，縱向上砂礫巖儲層物性變化較大。

 

橫向上，低位域砂體分布在靠近斷陷內(nèi)部；湖擴展體系域砂體向斷陷邊緣后退，在斷陷內(nèi)部暗色泥巖分布范圍擴大；高位域砂體較湖擴展體系域砂體又略向

斷陷內(nèi)部遷移。因此營四段上層序砂體由于縱向上儲層物性差異、泥巖夾層和橫向上的水進、水退遷移形成了大面積錯置連片的條帶狀、透鏡狀砂礫巖儲集體。

3．3 營四段砂礫巖成藏模式及勘探有利區(qū)預(yù)測

從目前已完鉆井天然氣顯示情況看，只要營四段砂礫巖儲層物性較好都有含氣顯示，含氣井分布范圍要比火山巖氣藏廣，但產(chǎn)氣井多位于火山巖氣藏發(fā)育區(qū)。通過氣源對比，營四段砂礫巖氣藏和火山巖氣藏天然氣成分相同，主要來源于沙河子組，其次來源于營四段，徐中、徐東兩大斷裂帶控制了天然氣藏的形成[8]。通過綜合分析認為，第一種，烴源巖以沙河子組為主：斷裂為主要運移通道[9-10]，營四段砂礫巖為主要儲層，登一段泥巖為蓋層。目前這類氣藏已發(fā)現(xiàn)，并在XS1井區(qū)提交了探明儲量。研究認為，營四段扇三角洲、辮狀河三角洲前緣相帶，同時也是營一段火山巖氣藏富集區(qū)的興城、徐東和徐南地區(qū)為下一步勘探有利區(qū)。預(yù)測有利區(qū)面積為400 km2，估算資源潛力達450×108m3。第二種，斷陷中砂礫層儲層發(fā)育在巨厚致密火山巖地層之上，且溝通儲層與烴源巖層的斷層不發(fā)育，源儲溝通差，沙河子組烴源巖無法向上長距離運移。而營四段下層序烴源巖發(fā)育，可形成自生自儲或者下生上儲氣藏。這類有利區(qū)位于斷陷中心的XS22井區(qū)，面積為70 km2，估算天然氣資源潛力為100×108m2，是下一步勘探的目標區(qū)(圖6)。

 4 結(jié)論

1）徐家圍子斷陷營四段可識別出3個層序界面，將其分為2個三級層序，每一層序界面都有明顯的地震響應(yīng)、測井響應(yīng)和沉積學(xué)標志特征。

2）層序發(fā)育具明顯特征，營四段下層序(Sq1)分布僅局限在斷陷中心部位，發(fā)育半深湖一扇三角洲前緣亞相，以暗色泥巖為主。營四段上層序(Sq2)則是在斷陷變?yōu)橐粋€完整大湖盆的背景條件下形成的。

 發(fā)育辮狀河及及辮狀河三角洲、扇三角洲前緣等粗碎屑巖。

3）營四段下層序湖相暗色泥巖是優(yōu)質(zhì)的烴源巖，可為上覆營四段砂礫巖儲層提供氣源。營四段上層序的辮狀河三角洲前緣亞相物性好，是主要儲層發(fā)育的有利部位。

4）營四段致密砂礫巖有2種成藏模式。一種是沙河子組為烴源巖，斷裂為運移通道，砂礫巖與火山巖為一套氣藏的下生上儲式成藏；有利勘探區(qū)位于興城、徐東和徐南地區(qū)，預(yù)測天然氣資源潛力達450×108m3。

   另一種是營四段下層序暗色泥巖為烴源巖，上層序砂礫巖為儲層，形成自生自儲或下生上儲氣藏，有利區(qū)位于斷陷中心的XS22井區(qū)，預(yù)測天然氣資源潛力為100×108m3。

參 考 文 獻

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本文作者：黃薇 肖利梅 陸加敏 印長海

作者單位：中國石油大慶油田有限責任公司勘探開發(fā)研究院