松遼盆地十屋斷陷深層油氣藏成藏模式

松遼盆地十屋斷陷深層油氣藏成藏模式

1屋斷陷區(qū)油氣地質(zhì)特征十居坍塌位于松遼盆地東南的海拔地區(qū)。受nn弧西緣斷裂（桑葉大唐斷裂）控制，西斷裂以東的超紀斷裂（圖1）面積近2300km2，最大埋深每年品味納米。斷陷構(gòu)造層由火石嶺組(J3h)、沙河子組(K1sh)、營城組(K1yc)、登婁庫組(K1d)組成;上部坳陷構(gòu)造層較薄,一般為2km左右,由泉頭組(K1q)、青山口組(K2qn)和嫩江組(K2n)組成,缺失四方臺組—明水組。十屋斷陷可劃分為中央構(gòu)造帶、東部緩坡帶、西部斷坡帶、北部斜坡帶和雙龍次凹等5個一級構(gòu)造帶(圖1)。十屋斷陷勘探程度差別較大,中央構(gòu)造帶、東部緩坡區(qū)和西部陡坡區(qū)勘探程度較高,目前中央構(gòu)造帶已發(fā)現(xiàn)四五家子、后五家戶、八屋、孤家子和太平莊等5個油氣田;東部斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)秦家屯油氣田和秦東含油氣構(gòu)造帶;北部斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)皮家氣田和皮家—毛城子含氣構(gòu)造帶。自下而上發(fā)現(xiàn)了下白堊統(tǒng)沙河子組(四五家子油氣層)、營城組(五家子油氣層)、登婁庫組(小城子油氣層)、泉頭組(農(nóng)安油氣層、楊大城子油氣層)等5個含油氣層系。十屋斷陷近年來在北部地區(qū)以及深層火山巖等領(lǐng)域取得重要勘探進展,而這種斷坳疊合型盆地具有多期構(gòu)造演化、多期生排烴、多期成藏、多期演化的特點,使得油、氣、水關(guān)系復(fù)雜,油氣分布規(guī)律不清,油氣成藏過程與成藏模式有待進一步揭示。2地區(qū)、家屯—十屋斷陷油氣分布特點十屋斷陷深層原生油氣藏以富含天然氣為主,斷陷層探明天然氣儲量占總儲量的41%,石油探明儲量僅占3.2%(不含登婁庫組)。在西部陡坡的皮家構(gòu)造、東部斜坡的秦家屯構(gòu)造艾家窩堡及中央構(gòu)造帶孤家子、八屋、四五家子構(gòu)造都取得工業(yè)天然氣流,在后五家戶深層也獲得好的天然氣顯示。深層石油主要集中分布在八屋、四五家子、太平莊構(gòu)造和秦家屯構(gòu)造,目前勘探成果證實,中央構(gòu)造帶四五家子—八屋是油氣富集區(qū),孤家子、后五家戶是天然氣富集區(qū),太平莊是石油富集區(qū),東部構(gòu)造帶秦家屯是油氣富集帶,西部陡坡帶皮家構(gòu)造是天然氣富集區(qū)。2.1油氣聚集區(qū)平面上,油氣藏集中分布在烴源巖附近,具有環(huán)帶分布特征:已發(fā)現(xiàn)的油氣平面上集中在源巖附近的圈閉之中,尤其是孤家子—后五家戶—八屋構(gòu)造帶,是油氣聚集的有利區(qū)。十屋斷陷內(nèi)的氣資源區(qū)、油資源區(qū)及油氣混合資源區(qū)以十屋深陷部位為中心呈半環(huán)帶狀分布,由深陷部位至東部緩坡帶依次可分出氣、油氣混合和油3個資源區(qū)帶。2.2有利部位—油氣縱向分布特點縱向上,油氣分布層位多、跨越井段長,存在2個油氣富集帶:一個油氣富集帶位于中淺部組合中的泉頭組下部的農(nóng)安(油)氣層和登婁庫組的小城子(油)氣層,另一個是下部組合中的營城組五家子(油)氣層,前者是次生油氣藏,后者屬原生殘余油氣藏。區(qū)域性不整合面是天然氣聚集的主要場所,斷陷與坳陷兩構(gòu)造層的接觸帶是一個不整合面風(fēng)化帶,也是一個重要的油氣聚集部位。登婁庫末期的構(gòu)造運動導(dǎo)致十屋斷陷產(chǎn)生隆升和剝蝕現(xiàn)象明顯,是重要的圈閉形成期。登婁庫組是斷陷層系和坳陷層系承前啟后的過渡樞紐帶(登婁庫組頂面即T3界面),深部的油氣垂向運移至T3面之后,又沿T3不整合面橫向運移。加之登婁庫組上部和泉一段儲層同沉積圈閉和斷層發(fā)育,油氣經(jīng)過此帶首先在有利的部位富集成藏。十屋斷陷中央構(gòu)造帶目前勘探和開發(fā)的油氣藏主要位于此帶。斷坳轉(zhuǎn)化的不整合面附近是油氣聚集的主要場所,目前發(fā)現(xiàn)的農(nóng)安油氣層和小城子油氣層依次位于斷、坳不整合面上、下,其儲量占后五家戶氣田、四五家子油氣田儲量的77.7%;秦家屯油氣田的90%。T3不整合面之上發(fā)育泉一段頂與泉二段底的厚層(160～280m),橫向穩(wěn)定的泥巖構(gòu)成了油氣的理想蓋層,泉一段和登四段的大套厚層砂巖構(gòu)成了有利儲集巖,這也是松南地區(qū)中部組合下白堊統(tǒng)油氣富集的主要原因。另外,T3不整合面上、下附近砂巖中次生孔隙發(fā)育。近年來的油氣勘探發(fā)現(xiàn),T4不整合面(營城組頂面)也具有極為重要的控油作用,對油氣成藏的控制作用更為直接。十屋斷陷的油氣勘探正逐步顯示T4面的重要性,T4面以下層位是松南天然氣勘探開發(fā)的新領(lǐng)域之一。3十室坍塌油氣藏期3.1不同沉積階段烴源巖排烴期十屋斷陷形成演化過程中經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動。影響該區(qū)的主要構(gòu)造運動從早到晚可分為初始裂陷構(gòu)造運動、火石嶺末期構(gòu)造運動、營城組末期構(gòu)造運動、登婁庫末期構(gòu)造運動、嫩江末期構(gòu)造運動和明水末期構(gòu)造運動。根據(jù)盆地模擬的結(jié)果,該區(qū)斷陷構(gòu)造層的生油門限為1.5～1.6km,隨著構(gòu)造位置的不同而有所不同,2.3km進入高成熟階段,超過3km為過成熟階段。沙河子組、營城組烴源巖在深斷陷沉積中心埋藏較深,演化程度較高,以生成成熟度較高的天然氣為主;十屋北部斜坡區(qū)源巖埋藏較淺,演化程度適中,類型較好,可以生成大量液態(tài)烴。十屋斷陷深層烴源巖以營城組和沙河子組泥質(zhì)烴源巖為主,火石嶺組泥巖是次要的烴源巖。深凹陷主體部位烴源巖埋深大,熱演化程度高,以生成天然氣為主。凹陷區(qū)火石嶺組和沙河子組烴源巖在營城期開始生油,到登婁庫組沉積之后開始生氣,登婁庫期和泉頭期為主要排烴期;營城組烴源巖在登婁庫期開始進入主生油期,到泉頭期達到生油高峰,青山口—嫩江期營城組烴源巖進入生氣高峰期,泉頭期、青山口—嫩江期是主要排烴期(圖2)。在十屋斷陷雙龍次凹陷及斷陷中東部地區(qū),由于受登婁庫期末期及嫩江期末期構(gòu)造反轉(zhuǎn)而出現(xiàn)2期抬升剝蝕,與深凹陷區(qū)相比,烴源巖生排烴時間晚,沙河子組和營城組源巖生排烴高峰時期為晚白堊世時期。3.2成藏期次特征十屋斷陷沙河子組、營城組、登婁庫組和泉頭組儲層有機包裹體主要發(fā)育于石英加大邊和石英顆粒微裂隙中,以裂隙賦存形式為主,為次生有機包裹體,數(shù)量較多,大多為細小不規(guī)則狀,呈串珠狀、條帶狀分布(圖3)。油氣包裹體發(fā)育,呈藍綠色、黃綠色熒光。有機包裹體多賦存于2組或2組以上的微裂隙。有機包裹體以氣、水二相包裹體、氣相包裹體為主,含少量油相和油、水二相包裹體。有機包裹體的賦存狀態(tài)說明,十屋斷陷深層油氣演化程度高,以天然氣為主,主要發(fā)生在地層較大埋深的時期,儲層微裂隙以及在微裂隙基礎(chǔ)上發(fā)育的溶蝕性縫、孔、洞是油氣運聚的重要通道。結(jié)合其他學(xué)者的研究成果,根據(jù)SN7井泉頭組、SN57井營城組、LS1井營城組和SN22井沙河子組等儲層中與有機包裹體共生的鹽水包裹體均一溫度分布(圖4),結(jié)合單井埋藏史—熱史曲線,本文進行了成藏期次的確定。SN7井泉頭組包裹體均一溫度集中分布在70～80℃和100～110℃2個溫度段,對應(yīng)的包裹體形成時期為85Ma左右(嫩江期末)和75Ma(四方臺期末);SN57井營城組包裹體均一溫度主要分布在80～90℃和90～100℃2個溫度段,對應(yīng)的包裹體形成時期為118Ma左右(登婁庫期末)和100Ma左右(泉頭期末);LS1井在沙河子組和營城組砂巖樣品中未見到液態(tài)烴有機包裹體,根據(jù)營城組樣品中與氣態(tài)烴包裹體共生的鹽水包裹體均一溫度測試結(jié)果,均一溫度較為集中段為140～150℃,對應(yīng)的形成時期為100Ma左右(泉頭期末);SN22井沙河子組包裹體均一溫度集中分布在70～80℃、80～90℃和100～110℃3個溫度段,對應(yīng)的形成時期為120Ma左右(登婁庫期末)、100Ma左右(泉頭期末)和85Ma左右(嫩江期末)(圖5)。綜合上述多口井包裹體測溫數(shù)據(jù)分析結(jié)果,十屋斷陷深層儲集層(主要指沙河子組、營城組及登婁庫組,不包括SN7井泉頭組)有機包裹體主要形成于120Ma、100Ma和85Ma左右等3個地質(zhì)歷史時期,指示十屋斷陷深層油氣藏至少經(jīng)歷了3期油氣成藏過程,即登婁庫期末、泉頭期末和嫩江期末。而75Ma這一關(guān)鍵時刻則可能代表了深層油氣藏在晚白堊世(四方臺期末)經(jīng)過改造在淺層形成次生油氣藏的時間。顯然,這一依據(jù)包裹體測溫數(shù)據(jù)分析得出的油氣成藏期與前述烴源巖生排烴時期是完全匹配的。4不同構(gòu)造的油氣運移聚集規(guī)律綜合盆地模擬生排烴史和流體包裹體分析結(jié)果,十屋斷陷深層油氣藏至少經(jīng)歷了3期油氣成藏過程。登婁庫期末是早期原生油氣藏的主要形成期,以形成油藏為主。生排烴史模擬結(jié)果表明,在登婁庫期,凹陷區(qū)的營城組主力烴源巖進入主生油期,沙河子組烴源巖則已開始生氣,這2套主力烴源巖為深層原生油氣藏的形成提供了充足的油氣源。到登婁庫期末,十屋斷陷開始發(fā)生構(gòu)造隆升運動,形成眾多局部構(gòu)造圈閉,圈閉的形成期與油氣生排烴期匹配良好。構(gòu)造運動產(chǎn)生的大量斷裂、裂縫與沙河子組、營城組及登婁庫組砂巖儲層在空間上構(gòu)成了良好的油氣輸導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),為油氣的運移聚集提供了良好的輸導(dǎo)通道。小五家子、艾家窩堡等構(gòu)造中的深層油氣藏即是登婁庫期末形成的原生油氣藏(圖6(a))。泉頭期末是十屋斷陷深層油氣藏大規(guī)模形成期,形成的油藏和氣藏并重。在泉頭期,凹陷區(qū)火石嶺組和沙河子組烴源巖進入生氣高峰階段,產(chǎn)生大量高熟—過熟油型氣,營城組烴源巖則進入生油高峰階段,產(chǎn)生大量成熟—高成熟原油和少量天然氣。另外,在凹陷區(qū),早期形成的油氣藏中的原油隨著埋深和溫度的增加,在此階段逐漸裂解成氣,油氣藏逐漸向氣藏轉(zhuǎn)化;同時,早期形成的油氣藏繼續(xù)接受新生成的油氣而不斷擴大規(guī)模,如后五家戶地區(qū)的油氣藏(圖6(b))。嫩江期末是十屋斷陷深層油氣藏強烈改造階段,以形成次生油氣藏和大量天然氣藏為主。在嫩江期,凹陷區(qū)火石嶺組及沙河子組烴源巖已進入過成熟階段,有少量天然氣生成,而營城組主力烴源巖則已進入生氣高峰階段,產(chǎn)生大量高成熟天然氣。嫩江期末的強烈擠壓運動,對油氣藏改造和建造有重要意義。一方面,地層抬升剝蝕,下白堊統(tǒng)蓋層的封蓋性能變差,部分早期形成的原生油氣藏中的油氣沿斷裂和裂縫散失,深部原生油氣藏遭到破壞或油氣藏規(guī)模減小;另一方面,構(gòu)造運動形成了眾多新的構(gòu)造圈閉,并在營城組、登婁庫組及泉頭組地層中產(chǎn)生斷裂和裂縫,這些斷裂和裂縫溝通了深部烴源巖和深部油氣藏、淺部儲層和圈閉,是深部油氣沿垂向和側(cè)向向淺部運移聚集的良好輸導(dǎo)體系,從而易于形成新的油氣藏或次生油氣藏。小五家子、孤家子、后五家戶、八屋等地區(qū)的眾多構(gòu)造圈閉即是在嫩江期末的擠壓作用下形成,大量的高熟—過熟油型氣后期進入這些構(gòu)造圈閉形成次生天然氣藏(圖6(c))。5不同期成藏模式十屋斷陷是典型的箕狀斷陷,沙河子組、營城組及登婁庫組是斷陷深層主要油氣儲層,油氣藏經(jīng)歷多期成藏,多期演化,油氣藏呈規(guī)律性分布。其成藏模式可以總結(jié)為2類:一類是中央隆起帶“多期成藏中晚期強調(diào)整型”油氣成藏模式,此模式為十屋斷陷的主要成藏模式;另一類是位于深凹帶和斜坡帶“早期成藏晚期弱調(diào)整型”油氣成藏模式(圖7)。5.1油氣成藏類型和成藏方式在強調(diào)整油氣成藏模式中,早期深部源巖生成的烴類在各種動力的作用下,沿輸導(dǎo)層的上傾方向側(cè)向運移成藏,在后期斷層作用下,沿開啟的斷層垂向運移至上部登婁庫組、泉頭組圈閉中聚集形成次生油氣藏?？v向上含油氣層系跨度大、層系多。圈閉類型多為后期構(gòu)造形成的大型反轉(zhuǎn)背斜或斷塊背斜,面積大、幅度高,空間位置位于油氣運移聚集的有利指向區(qū),斷層和多個區(qū)域性的不整合面發(fā)育,是油氣運移聚集的良好通道。平面上,這些背斜構(gòu)造往往成排成帶出現(xiàn),往往跨越多個生排烴中心,有利于油氣的聚集。儲層巖性以濱淺湖相、三角洲相的淺水沉積的含礫中、粗砂巖、中—細砂巖為主,孔隙度大,滲透率高,埋藏淺,成巖作用不是十分強烈。油氣經(jīng)過長距離運移,損耗量大,聚集效率不高,沒有區(qū)域性的優(yōu)質(zhì)蓋層,反轉(zhuǎn)褶皺期的構(gòu)造運動對油氣保存有破壞作用,這些都是成藏的不利因素。由于儲層埋藏較淺,因此目前發(fā)現(xiàn)的油氣田大多數(shù)都是這種成藏模式(圖7)。5.2儲集體與烴源運移這種成藏模式主要是指西部陡坡區(qū)主要沉積、沉降中心附近的深部沙河子組、營城組原生油氣藏,深部沙河子組、營城組源巖早期(登婁庫期)排出的烴類直接進入與其緊鄰的儲集體(包括火石嶺組火山巖儲層)(圖7)。油氣主要進行垂向運移,運移效率較高。儲集體為斷陷中期盆地邊緣沖積作用直接進入深水區(qū)的扇三角洲、水下扇體。緊鄰豐富的烴源,運移距離短,受后期構(gòu)造破壞影響小是其成藏的有利條件,極易形成巖性圈閉。砂體埋深大,巖性成熟度低,非均質(zhì)性及成巖作用強,孔隙度小、滲透率低,這是成藏的不利因素。目前,深部油氣藏的勘探尚沒有大規(guī)模展開,勘探潛力較大。6深層油氣藏成藏模式十屋斷陷深層油氣藏主要經(jīng)歷了3期油氣成藏過程,登婁庫期末是早期原生油