徐家圍子斷陷深層氣藏類型及成藏模式

摘 要

摘要：松遼盆地北部徐家圍子斷陷隱蔽型天然氣藏形成機(jī)制和分布規(guī)律復(fù)雜，制約了勘探開發(fā)工作的進(jìn)展。為此，依據(jù)天然氣藏的成因，從勘探開發(fā)實(shí)用性出發(fā)，研究了該區(qū)深層氣藏類型和成藏
摘要：松遼盆地北部徐家圍子斷陷隱蔽型天然氣藏形成機(jī)制和分布規(guī)律復(fù)雜，制約了勘探開發(fā)工作的進(jìn)展。為此，依據(jù)天然氣藏的成因，從勘探開發(fā)實(shí)用性出發(fā)，研究了該區(qū)深層氣藏類型和成藏模式。結(jié)果認(rèn)為：徐家圍子斷陷深層主要發(fā)育有構(gòu)造-巖性、巖性-構(gòu)造、巖性、構(gòu)造-地層、基巖風(fēng)化殼等5種氣藏類型和上生下儲(chǔ)式、自生自儲(chǔ)式、下生上儲(chǔ)式、幔生上儲(chǔ)式等4種成藏模式。另外，根據(jù)甲烷碳同位素值、乙烷碳同位素值和干燥系數(shù)3方面的天然氣成因類型劃分結(jié)果，認(rèn)為下白堊統(tǒng)營城組天然氣主要分布在煤成氣區(qū)域，主要來源于下白堊統(tǒng)沙河子組的湖相泥巖和煤層。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐家圍子斷陷；火山巖；深層氣；氣藏類型；成藏模式；氣源對(duì)比；天然氣成因
    松遼盆地徐家圍子斷陷地理位置從北到南橫跨黑龍江省安達(dá)市 肇東市-肇州縣-肇源縣4個(gè)市縣；構(gòu)造位置上橫跨松遼盆地北部深層構(gòu)造單元中央斷隆區(qū)和東南斷陷區(qū)兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，包括安達(dá)-肇州背斜帶、徐家圍子斷陷帶和肇東-朝陽溝背斜帶3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，南北長135km，東西寬80km。自2002年完鉆的徐深1井，在深層營城組鉆遇了巨厚的火山巖、礫巖儲(chǔ)層，發(fā)現(xiàn)了大規(guī)模的天然氣藏以來，徐家圍子斷陷深層火山巖、礫巖氣藏成為大慶探區(qū)深層天然氣勘探的重點(diǎn)，目前已鉆探井188口，提交探明地質(zhì)儲(chǔ)量2457×108m3，展現(xiàn)出良好的勘探前景[1]。但是由于該區(qū)火山巖、礫巖儲(chǔ)層埋藏深，巖性、巖相復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)，多層系含氣，造成氣水分布關(guān)系復(fù)雜，氣藏類型和成藏模式多樣，制約了勘探開發(fā)工作的進(jìn)展。
1 氣藏類型
   徐家圍子斷陷深層主要勘探目的層從下至上包括基巖，即：下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組。天然氣地質(zhì)條件分析結(jié)果表明，徐家圍子斷陷性質(zhì)決定了其深層天然氣資源的豐富。“生、儲(chǔ)、蓋、圈、運(yùn)、保”在時(shí)間和登間上的有利匹配，為深層天然氣藏的形成提供了良好的地質(zhì)條件[2～5]。目前的勘探結(jié)果表明，徐家圍子斷陷深層是一個(gè)多層系含氣、多種氣藏類型并存的大型氣田分布區(qū)，成藏主控因素復(fù)雜，氣藏類型和成藏模式多樣化。
    徐家圍子斷陷深層縱向上各組段地層都有氣藏發(fā)育，從勘探的實(shí)際應(yīng)用性出發(fā)，依據(jù)氣藏成因，將該區(qū)已發(fā)現(xiàn)的氣藏類型劃分為以下5種類型。
1.1 構(gòu)造-巖性氣藏
    這種氣藏類型主要是構(gòu)造背景控制下的巖性氣藏，氣藏高度大于構(gòu)造幅度，氣藏并不受構(gòu)造圈閉控制，沒有統(tǒng)一的氣水界面，構(gòu)造高部位氣柱高度大，氣水界面高；構(gòu)造低部位氣柱高度小，氣水界面也低，但上氣下水的特征又說明構(gòu)造位置對(duì)含氣性具有一定的控制作用。該類氣藏分布情況如下：
    火石嶺組火山巖氣藏：升深101、芳深10井等。
    沙河子組砂礫巖氣藏：達(dá)深3、宋深4井等。
    營一段(營城組一段，下同)火山巖氣藏：徐深27、徐深201、徐深3、徐深9、徐深8區(qū)塊、徐深13區(qū)塊、徐深12-徐深14、徐深141、徐深17、徐深1、徐深6、徐深15、徐深10、芳深6、徐深401、徐深4、徐深231井等。
    營三段火山巖氣藏：達(dá)深1-3、達(dá)深2、汪深1-達(dá)深4、宋深5、徐深23、徐深21、徐深29、徐深28井等。
    營四段砂礫巖氣藏：升深2、徐深21、徐深25、肇深5、徐深24、徐深7、徐深13井等。
    這種氣藏類型在徐家圍子斷陷最為發(fā)育，火石嶺組到登婁庫組都有發(fā)現(xiàn)，主要分布在徐家圍子斷陷中部和北部安達(dá)地區(qū)，是主要的氣藏類型(圖1)。
 

1.2 巖性-構(gòu)造氣藏
    這種氣藏類型主要發(fā)育在背斜構(gòu)造上，高部位井的氣柱高度大，低部位井的氣柱高度小，總體呈上氣下水的特征，氣水界面基本一致，說明構(gòu)造對(duì)含氣性具有主要控制作用。但由于構(gòu)造圈閉內(nèi)巖性變化大，導(dǎo)致物性差異較大，天然氣分布、分異存在一定差異，也說明巖性對(duì)氣藏具有控制作用。這種氣藏類型在徐家圍子斷陷發(fā)現(xiàn)很少，主要發(fā)育在升平地區(qū)的火石嶺組和營一段、營三段的火山巖地層中(圖2)，其分布情況為：①火石嶺組火山巖氣藏：升深101井；②營一段火山巖氣藏：徐深7井；③營三段火山巖氣藏：升深2-1井。
 

1.3 巖性氣藏
    在沒有背斜構(gòu)造或斷層等因素的條件下，儲(chǔ)集層的巖性和物性橫向變化可以形成巖性氣藏。由于巖性變化大、物性差異較大，導(dǎo)致各井氣水界面不一致，說明巖性、物性對(duì)氣藏具有控制作用。巖性氣藏在徐家圍子斷陷深層較為發(fā)育，從下部的火石嶺組到上部的登婁庫組都有分布，平面上各處均有發(fā)現(xiàn)，是次要?dú)獠仡愋?圖3)，其分布情況為：①沙河子組砂礫巖氣藏：徐深401、肇深5、升深6、宋深4、宋深1、達(dá)深3等井；②營一段砂礫巖氣藏：衛(wèi)深5井；③營一段火山巖氣藏：芳深9、芳深701、肇深12、徐深19、芳深6、芳深8等井；④營三段火山巖氣藏：達(dá)深X301井區(qū)；⑤營四段砂礫巖氣藏：徐深1、徐深、芳深10、芳深101、朝深2、肇深12、徐深13、徐深7、徐深21、肇深5、徐深29、徐深4、徐深401、升深2、宋深6、宋深4等井。
 

1.4 構(gòu)造-地層氣藏
    這種氣藏是在構(gòu)造背景下，由于地層發(fā)生尖滅或被剝蝕后，上部致密地層超覆形成天然氣藏，通?？煞譃槲挥诘貙硬徽厦嬉陨虾筒徽厦嬉韵聝煞N。這種氣藏類型主要發(fā)育在徐家圍子斷陷地層被剝蝕地區(qū)，在目前已鉆探井中，僅有升深6井(沙河子組砂礫巖)揭示為這種氣藏類型(圖4)。該氣藏位于兩個(gè)向斜之間的構(gòu)造高部位上，發(fā)育在營四段與沙河子組形成削蝕不整合面以下的沙河子組圈閉中。
 

1.5 基巖風(fēng)化殼氣藏
    這種氣藏位于不整合面之下基巖頂部，由于基巖被風(fēng)化剝蝕而形成物性較好的儲(chǔ)集空間，天然氣注入形成的天然氣藏?；鶐r風(fēng)化殼氣藏儲(chǔ)層巖性比較復(fù)雜、類型多，主要分布在汪902、肇深1、肇深3、昌401、昌102井。其中，汪902井為基巖動(dòng)力變質(zhì)巖的風(fēng)化殼氣藏；肇深1、肇深3井為基巖花崗巖的風(fēng)化殼氣藏；昌401、昌102井為基巖千枚巖的風(fēng)化殼氣藏，含氣層段達(dá)80m。
    徐家圍子斷陷已鉆至基底的所有探井中，發(fā)育這種氣藏類型的不多見(圖5)。
 

2 成藏模式
    根據(jù)甲烷碳同位素值、乙烷碳同位素值和干燥系數(shù)3個(gè)方面的天然氣成因類型劃分結(jié)果，開展的氣源對(duì)比表明，營城組烴類主要分布在煤成氣區(qū)域(深源混合氣區(qū)，張義綱)，屬于有機(jī)成因氣范疇，天然氣主要來源于沙河子組的湖相泥巖和煤層。
    全區(qū)的氣井揭示，CO2的含量不等，但一般都低于10%，但徐深28井CO2的含量為89．82%、達(dá)深X301井CO2的含量大于75%、徐深10井CO2的含量為89%～93%，其CO2來源于無機(jī)成因的地幔。
    徐家圍子斷陷全區(qū)的氣井揭示，在徐家圍子斷陷深層有6個(gè)層系發(fā)現(xiàn)氣藏：基巖風(fēng)化殼、火石嶺組火山巖、沙河子組砂礫巖、營一段火山巖和砂礫巖、營三段火山巖、營四段砂礫巖。
    深層烴類主要來自沙河子組的暗色泥巖和煤系地層，因此，將徐家圍子斷陷深層整體看作一個(gè)含氣系統(tǒng)，其成藏模式為：沙河子組的暗色泥巖及煤系地層排出的天然氣通過斷裂垂向運(yùn)移或通過不整合面?zhèn)认蜻\(yùn)移到上部營城組的火山巖和砂礫巖儲(chǔ)層中，通過側(cè)向運(yùn)移到基巖和火石嶺組火山巖中。登婁庫組二段、泉頭組一、二段地層以暗色泥巖為主，分布穩(wěn)定，成為良好的區(qū)域蓋層[6]。
本區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育、構(gòu)造有利、生儲(chǔ)蓋組合良好匹配，具備形成大氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)?？傮w上看，發(fā)育4種成藏模式：上生下儲(chǔ)式成藏模式(基巖風(fēng)化殼氣藏和火石嶺組火山巖氣藏)，自生自儲(chǔ)式成藏模式(沙河子組砂礫巖氣藏)，下生上儲(chǔ)式成藏模式(營四段砂礫巖氣藏和營城組火山巖氣藏)，幔生上儲(chǔ)成藏模式(各組段的二氧化碳?xì)獠豅在以上4種成藏模式中的后3種模式相對(duì)發(fā)育，構(gòu)成了徐家圍子斷陷的主要成藏模式，尤以下生上儲(chǔ)式成藏模式最為發(fā)育(圖6)。
 

3 結(jié)論
    1) 徐家圍子斷陷深層天然氣藏類型發(fā)育復(fù)雜，多以復(fù)合型氣藏類型為主，主要發(fā)育構(gòu)造-巖性氣藏，其次是巖性氣藏。其他類型氣藏發(fā)育較少，純背斜型構(gòu)造氣藏不發(fā)育。
    2) 徐家圍子斷陷深層天然氣藏有4種成藏模式，其中烴類氣藏為上生下儲(chǔ)式、自生自儲(chǔ)式、下生上儲(chǔ)式；CO2為幔生上儲(chǔ)式。但主要發(fā)育下生上儲(chǔ)式成藏模式，天然氣沿?cái)嗔岩源瓜蜻\(yùn)移為主。
    3) 控制徐家圍子深層天然氣聚集的主要因素是烴源巖和儲(chǔ)集層的良好匹配，局部沉積、火山巖分布和構(gòu)造條件的差異導(dǎo)致徐家圍子斷陷深層氣藏類型和成藏模式的多樣化。
參考文獻(xiàn)
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(本文作者：姜傳金1，2 蒼思春3 吳杰2 1.大慶石油學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院；2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院；3.中國石油大慶鉆探工程公司地球物理勘探一公司)