徐家圍子斷陷斷裂對(duì)蓋層及天然氣分布的影響

摘 要

摘要：松遼盆地北部徐家圍子斷陷主要發(fā)育泥巖、火山巖和泥質(zhì)礫巖3種類型的巖性蓋層，其分布已趨于明朗，但針對(duì)斷裂對(duì)蓋層的破壞程度及斷裂與天然氣藏分布之間關(guān)系的研究則相對(duì)比
摘要：松遼盆地北部徐家圍子斷陷主要發(fā)育泥巖、火山巖和泥質(zhì)礫巖3種類型的巖性蓋層，其分布已趨于明朗，但針對(duì)斷裂對(duì)蓋層的破壞程度及斷裂與天然氣藏分布之間關(guān)系的研究則相對(duì)比較薄弱。綜合利用地質(zhì)及地球物理資料，分析斷裂發(fā)育分布特征及其對(duì)蓋層的破壞程度，發(fā)現(xiàn)徐家圍子斷陷發(fā)育有不同方向的斷層，由下至上斷裂密度逐漸增大。以下白堊統(tǒng)登婁庫組二段為界，上部主要發(fā)育T32～T2、T31～T2、T3～T2斷裂，下部主要發(fā)育T5～T32、T41～T32、T42～T32斷裂，下白堊統(tǒng)營城組一段頂部局部蓋層被斷裂完全破壞，登婁庫組二段及其以上區(qū)域性蓋層被斷裂破壞程度小?？傊?，區(qū)域性蓋層被斷裂破壞程度小，有利于天然氣在其下大規(guī)模聚集成藏；局部蓋層被斷裂破壞程度大，造成天然氣聚集分散。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐家圍子斷陷；斷裂；蓋層；破壞程度；天然氣分布
    徐家圍子斷陷是松遼盆地北部深層天然氣勘探的重點(diǎn)地區(qū)。在構(gòu)造上是由徐西主干邊界斷裂控制形成的箕狀斷陷，由宋站低隆起和豐樂低隆起分割成南北3個(gè)局部斷陷，它們分別是安達(dá)次坳、杏山次坳和薄荷臺(tái)次坳。目前該斷陷已發(fā)現(xiàn)了昌德、昌德東、升平、汪家屯、芳深9井、肇深10井和徐深大氣田，充分展示了該斷陷天然氣的潛在遠(yuǎn)景。然而，徐家圍子斷陷天然氣縱向分布層位多，從基巖至下白堊統(tǒng)泉頭組一、二段皆存在分布，平面上也主要集中在昌德、升平、汪家屯和興城等地區(qū)。造成該斷陷天然氣如此分布除了與下白堊統(tǒng)沙河子組氣源分布、火山巖儲(chǔ)集體分布和斷裂展布有密切關(guān)系外，蓋層在某種程度上起到了非常重要作用，這不僅表現(xiàn)在蓋層發(fā)育及分布上，更重要的是反映在蓋層被斷裂破壞的程度上。關(guān)于蓋層分布對(duì)天然氣成藏與分布的研究前人曾做過大量研究工作[1～15]，但針對(duì)斷裂對(duì)蓋層的破壞程度及斷裂與天然氣藏分布之間的關(guān)系的研究相對(duì)比較薄弱。因此，開展斷裂對(duì)蓋層破壞程度與天然氣分布之間的關(guān)系研究，對(duì)于正確認(rèn)識(shí)徐家圍子斷陷天然氣成藏規(guī)律和指導(dǎo)天然氣勘探具有重要意義。
1 蓋層發(fā)育及分布特征
    天然氣鉆探表明，徐家圍子斷陷天然氣蓋層主要有泥巖、火山巖和泥質(zhì)礫巖3種巖性，泥巖蓋層主要發(fā)育于下白堊統(tǒng)登婁庫組二段及其以上地層中(見表1)，累計(jì)厚度以泉一、二段最大，為200～600m；其次是登，四段，累計(jì)厚度為60～530m；再次是登二段，累計(jì)厚度為50～520m；最小為登三段，累計(jì)厚度為50～450 m。但這4套蓋層泥巖單層厚度小，橫向分布連續(xù)性差，盡管它們均全區(qū)分布，但其封閉質(zhì)量較上部青山口組和嫩江組一、二段兩套區(qū)域性蓋層質(zhì)量要差?；鹕綆r蓋層主要發(fā)育于營城組內(nèi)，按其特征又可分為高聲波時(shí)差火山巖和低聲波時(shí)差火山巖兩種，高聲波時(shí)差火山巖主要為凝灰?guī)r、火山角礫巖，其次是流紋巖、角礫熔巖、安山巖和酸性噴發(fā)巖，厚度為幾米至140m，主要分布于斷陷南部營一段火山巖體頂部，為局部蓋層。低聲波時(shí)差火山巖主要為流紋巖，其次為凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r和火山角礫巖，安山巖和玄武巖相對(duì)較少，主要分布在營一段和營三段火山巖體內(nèi)部，呈夾層形式存在。泥質(zhì)礫巖主要分布在營四段，單層厚度小，厚度為0～5m，也呈夾層形式出現(xiàn)。
表1 徐家圍子斷陷蓋層發(fā)育及分布特征表
層位
巖性
蓋層厚度(m)
分布區(qū)域
蓋層性質(zhì)
泉一、二段
泥巖
200～600
全區(qū)分布
區(qū)域蓋層
登四段
泥巖
60～530
全區(qū)分布
區(qū)域蓋層
登三段
泥巖
50～450
全區(qū)分布
區(qū)域蓋層
登二段
泥巖
50～520
全區(qū)分布
區(qū)域蓋層
營城組火山巖頂部
泥巖、高聲波時(shí)差火山巖
幾米至140
主要分布在徐東、昌德及徐深區(qū)塊以南地區(qū)，其中徐深3、301、10、602井缺失這套蓋層
局部蓋層
2 斷裂分布特征及其對(duì)蓋層的破壞作用
2.1 斷裂發(fā)育及分布特征
    徐家圍子斷陷內(nèi)斷裂發(fā)育，如表2所示。斷裂展布方向除在營城組為南北和北北東向展布外，登婁庫組和泉一、二段皆為南北、北北西和北北東向展布。斷層發(fā)育條數(shù)最多的是泉一、二段和登四段，可達(dá)到3280條和3167條；其次是登三段和登二段，斷裂發(fā)育條數(shù)分別為2678條和2380條；最少為營城組，斷裂僅為499條。斷裂斷穿層位明顯不同，在營城組和登二段主要是從基巖或沙河子組或營城組斷穿至登二段的斷裂，而登三段以上地層主要是發(fā)育從T32～T2、T31～T2、T3～T2斷裂。除營城組在升平以南及東部地區(qū)、昌德以南及以東地區(qū)徐東以南和肇州以南和登二段在徐東以南和肇州以東地區(qū)斷裂發(fā)育局部集中外，其余各層斷裂均全區(qū)密集分布。
表2 徐家圍子斷陷內(nèi)斷裂發(fā)育特征表
層位
斷裂發(fā)育條數(shù)
斷裂展布方向
斷層斷穿層位
分布區(qū)域
泉一、二段
3280
主要為南北、北北西和北北東向
T32～T2、T31～T2、T3～T2
全區(qū)分布且較密集
登四段
3167
主要為南北、北北西和北北東向
T31～T2、T3～T2
全區(qū)分布且較密集
登三段
2678
主要為南北、北北西和北北東向
T31～T2、T32～T2
全區(qū)分布且較密集
登二段
2380
主要為南北、北北西和北北東向
T5～T32、T41～T32、T42～T32
全區(qū)分布、徐東地區(qū)以南及肇州以東分布較密集
營一段火山巖頂部
499
主要南北和北北東向
T5～T4、T41～T4
升平以南、以東及昌德以南、以東地區(qū)，徐東地區(qū)以南及肇州以東分布較密集
2.2 斷裂對(duì)蓋層的破壞作用
斷裂對(duì)蓋層封閉性的破壞作用程度主要取決于斷裂斷距和蓋層厚度之間的相對(duì)大小[16～17]。如果斷裂斷距大于蓋層厚度，蓋層被斷裂完全錯(cuò)開，使蓋層失去空間分布的連續(xù)性，下伏的油氣可從斷開處發(fā)生向上散失，斷裂對(duì)蓋層為完全破壞；如果斷裂斷距小于蓋層厚度，斷裂雖可將蓋層錯(cuò)斷，使有效厚度減小，但并未失去橫向分布的連續(xù)性。斷裂對(duì)蓋層的破壞程度可由下式計(jì)算求得。
 
式中：a表示斷裂對(duì)蓋層的破壞程度；H表示蓋層厚度，m；L表示斷裂斷距，m。
    由上述公式中可以看出，a值越大，表明斷裂對(duì)蓋層的破壞程度越小，反之越大。根據(jù)式中計(jì)算得到的以值大小，按表3中的等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，便可對(duì)斷裂對(duì)蓋層的破壞程度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。
表3 斷裂對(duì)蓋層破壞程度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)表
斷裂對(duì)蓋層破壞程度
大
較大
中等
小
評(píng)價(jià)參數(shù)
＜0.25
0.25～0.50
0.50～0.75
＞0.75
按照上述方法，對(duì)徐家圍子斷陷斷裂對(duì)幾套蓋層的破壞程度進(jìn)行了研究。由表4可以看出，徐家圍子斷陷斷裂對(duì)營一段火山巖頂部局部蓋層破壞程度大，已達(dá)到完全破壞程度，而對(duì)上覆幾套區(qū)域性蓋層的破壞程度低，均為小破壞程度。
表4 徐家圍子斷陷斷裂對(duì)蓋層破壞程度及天然氣分布關(guān)系表
層位
斷裂對(duì)蓋層破壞程度
天然氣分布井區(qū)
泉一、二段
以小破壞程度為主
汪901、汪902、升深101
登四段
以小破壞程度為主
芳深2、芳深4、昌401
登三段
以小破壞程度為主
升深1、升深10、升深101、芳深1、芳深2、芳深3、芳深5、芳深7、芳深801
登二段
以小破壞程度為主
達(dá)深其他：達(dá)深1、達(dá)深x7、達(dá)深x5、達(dá)深6等；汪深氣田：達(dá)深2、達(dá)深4、達(dá)深8、達(dá)深1等；昌德氣田：芳深2、芳深5、芳深6、芳深7；肇深氣田：肇深1、肇深3、肇深7、肇深11等
營一段火山巖頂部
以完全破壞為主
芳深氣田：衛(wèi)深5、衛(wèi)深501、芳深6、芳深7等；徐深氣田：徐深1、徐深1-1、徐深1-3、徐深6等；徐東氣田：升深7、升深8、宋深6、徐深21等
3 斷裂對(duì)天然氣成藏與分布的控制作用
3.1 區(qū)域性蓋層被斷裂破壞的程度小，有利于天然氣在其下大規(guī)模聚集成藏
    由表4可以看出，徐家圍子斷陷登二段至泉一、二段幾套區(qū)域性蓋層厚度相對(duì)較大，被斷裂破壞的程度低，天然氣封蓋保存條件相對(duì)較好，有利于天然氣在其下大規(guī)模聚集成藏。由圖1中可以看出，徐家圍子斷陷目前已發(fā)現(xiàn)的天然氣主要分布在營一段和營三段火山巖中，這兩套儲(chǔ)氣層均分布在登二段區(qū)域性蓋層之下，其中營三段儲(chǔ)層直接被登二段區(qū)域性蓋層封蓋，加上登二段之上幾套區(qū)域性蓋層厚度均較大，被斷裂破壞程度小，這些條件是造成天然氣主要分布在這區(qū)域性蓋層之下的重要緣故。
 

3.2 局部蓋層被斷裂破壞的程度大，造成天然氣聚集分散
    由表4中可以看出，徐家圍子斷陷營一段頂部蓋層厚度小，被斷裂破壞程度高，均為完全破壞，不利于天然氣聚集與保存。但由于該套蓋層排替壓力高(排替壓力平均可以超過9MPa)，從微觀封閉能力上封閉天然氣是沒有問題的[14]。由圖1中可以看出，該套蓋層之下聚集了該斷陷最多的天然氣，這主要是由于該套蓋層具較強(qiáng)的微觀封閉能力，但由于該套蓋層被斷裂多處破壞，橫向分布連續(xù)性差，造成天然氣平面富集不集中，沿?cái)嗔褞С史稚⒎植紶顟B(tài)(圖2)。
 

3.3 過42～T32斷裂發(fā)育使得升平、汪家屯和昌德地區(qū)登二段之上含氣
    由表2中可以看出，徐家圍子斷陷以登二段為界下部主要發(fā)育的是從基巖或沙河子組或營城組斷至T32之下的斷裂，上部主要發(fā)育T32～T2、T31～T2、T3～T2的斷裂。斷裂的這一分布特征使得登二段以上蓋層被斷裂破壞程度小，使得其下天然氣大規(guī)模富集。然而，在升平、汪家屯和昌德地區(qū)局部發(fā)育有穿過登二段蓋層的斷裂，昌德地區(qū)有10條，升平地區(qū)有7條，汪家屯地區(qū)有9條(表5)。正是這些斷裂的溝通作用，使得登二段蓋層之下的部分天然氣在這些地區(qū)沿?cái)嗔汛┻^登二段蓋層向上運(yùn)移，聚集在登三、四段地層和泉一、二段地層中，形成升平、汪家屯和昌德上部氣藏。而其他地區(qū)因無此類斷裂，天然氣不能穿過登二段蓋層向上運(yùn)移聚集成藏，只能在登二段蓋層之下聚集成藏。
 
4 結(jié)論
1) 徐家圍子斷陷主要發(fā)育有泥巖、火山巖和泥質(zhì)礫巖3種巖性蓋層。泥巖蓋層主要發(fā)育于登二段及其以上地層中，是天然氣的區(qū)域性蓋層；高聲波時(shí)差火山巖蓋層發(fā)育在營一段火山巖頂部，為天然氣的局部蓋層；低聲波時(shí)差火山巖蓋層發(fā)育在營一段和營三段內(nèi)部，泥質(zhì)礫巖發(fā)育于營四段，均為天然氣封閉的夾層。
   2) 徐家圍子斷陷發(fā)育不同方向的斷裂，從上至下斷裂密度逐漸減小，以登二段為界上部主要發(fā)育T32～T2、T31～T2、T3～T2的斷裂，下部主要發(fā)育從基巖或沙河子組或營城組斷穿至登二段的斷裂。
   3) 徐家圍子斷陷營一段火山巖頂部局部蓋層被斷裂完全破壞，登二段及以上區(qū)域性蓋層被斷裂破壞程度小。
   4) 徐家圍子斷陷區(qū)域性蓋層被斷裂的破壞程度小，有利于天然氣在其下大規(guī)模聚集成藏；局部蓋層被斷裂破壞程度大，造成天然氣聚集分散，過T42～T32斷裂發(fā)育造成升平、汪家屯和昌德地區(qū)登二段之上含氣。
參考文獻(xiàn)
[1] 白國平.波斯灣盆地油氣分布主控因素初探[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，29,07，31(3)：28-38.
[2] 何建國，蓋東玲，張加友，等.際濮凹陷油氣藏成藏規(guī)律研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，24(6)：15-17.
[3] 何琰，牟中海，浦世照，等.準(zhǔn)噶爾盆地瑪北斜坡帶油氣成藏研究[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，27(6)：8-11.
[4] 金之鈞，龍勝祥，周雁，等.中國南方膏鹽巖分布特征[J].石油與天然氣地質(zhì)，2006，27(5)：571-583.
[5] 魏兆亮，劉全穩(wěn)，程有義，等.渤海灣盆地天然氣聚集差異性探討[J].天然氣工業(yè)，2006，26(3)：38-40.
[6] 呂延防，付廣，于丹.中國大中型氣田蓋層封蓋能力綜合評(píng)價(jià)及其對(duì)成藏的貢獻(xiàn)EJ].石油與天然氣地質(zhì)，2005，26(6)：742-753.
[7] 何家雄，楊計(jì)海，陳志宏，等.鶯歌海盆地中深層天然氣成藏特征[J].天然氣工業(yè)，2003，23(3)：15-19.
[8] 付廣，薛永超，付曉飛.大慶長垣以東地區(qū)深層天然氣成藏的控制因素及成藏模式[J].沉積學(xué)報(bào)，200l，19(4)：617-621.
[9] 蔣有錄.油氣藏蓋層厚度與所封蓋烴柱高度關(guān)系問題探討[J].天然氣工業(yè)，1998，18(2)：20-23.
[10] 呂延防，陳章明，吉泡.大慶長垣以東地區(qū)深源氣蓋層研究[J].天然氣工業(yè)，1995，15(3)：16-21.
[11] 程有義，宋來亮，郭瑾，等.濟(jì)陽坳陷淺層天然氣富集的有利條件[J].石油勘探與開發(fā)，1995，22(6)：16-19.
[12] 王貴文，惠山，付廣.徐家圍子斷陷天然氣分布規(guī)律及其主控因素[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2008，27(1)：6-9.
[13] 付廣，石巍.徐家圍子地區(qū)深層天然氣成藏機(jī)制及有利勘探區(qū)預(yù)測[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，25(3)：23-26.
[14] 任延廣，朱德豐，萬傳彪，等.松遼盆地徐家圍子斷陷天然氣聚集規(guī)律與下步勘探方向[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2004，23(5)：26-29.
[15] 呂延防，付廣，高大嶺，等.油氣藏封蓋研究[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996：4-30.
[16] 張琳琳，周路，張以明，等.吉爾嘎朗圖凹陷下白堊統(tǒng)斷裂特征分析[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(增刊2)：5-8.
[17] 羅群，龐雄奇.柴達(dá)木盆地?cái)嗔烟卣髋c油氣區(qū)帶成藏規(guī)律[J].西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，25(1)：1-5.
 
(本文作者：劉安英 包麗 中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院)