松辽盆地北部深层含气系统演化及对天然气成藏与分布的控制作用

利用盖层、源岩及其空间分布特征,将松辽盆地北部深层划分为沙河子组、营城组-登二段和登二段-泉一、泉二段及沙河子组、营城组-泉一、泉二段3个含气系统。由气源岩排气史和盖层封闭性形成史研究得知,沙河子组、营城组-登二段含气系统开始形成于登三段沉积末期,而登二段-泉一、泉二段和沙河子组、营城组-泉一、泉二段2个含气系统均开始形成于泉一、泉二段沉积末期。由断层活动史研究表明,松辽盆地北部深层3个含气系统在泉头组沉积末期-青山口组沉积时期、嫩江组沉积末期、明水组沉积末期和下第三系沉积末期均发生上扩和下廷,使其天然气运聚成藏的空间范围增大,造成天然气运聚出现“多源一层”和“一源多层”的分布模式,不同地质时期出现不同的天然气成藏范围和类型。     

从源盖时空匹配关系预测徐家围子断陷的天然气远景

在研究徐家围子地区深层天然气源岩发育、地球化学、生气特征和盖层发育、封闭特征的基础上,研究了该区气源岩与盖层之间的时间与空间匹配关系及其对天然气成藏的控制作用。徐家围子地区登二段泥岩盖层与沙河子组―营城组气源岩之间和徐家围子泉一、二段泥岩盖层与沙河子组―营城组气源岩之间时间匹配关系均较好,但前者略好于后者,这是造成该区登二段盖层之下天然气分布多于泉一、二段盖层之下的一个重要原因。徐家围子地区登二段和泉一、二段泥岩盖层与沙河子组―营城组气源岩在空间配置关系上以徐家围子地区中心处登二段源岩和沙河子组―营城组源岩质量为最好,这可能是能在升平、汪家屯和昌德构造多个层位上获得工业气流的重要原因。登二段盖层与沙河子组―营城组泥岩质量空间匹配关系好于泉一、二段盖层与沙河子组―营城组气源岩质量空间匹配关系,这是造成登二段之下天然气聚集多于泉一、二段盖层之下的又一重要原因。认为从盖源时空匹配关系上可以判断徐家围子断陷中心处应是徐家围子地区天然气成藏的有利地区。     

从源盖时空匹配关系预测徐家围子断陷的天然气远景

在研究徐家围子地区深层天然气源岩发育、地球化学、生气特征和盖层发育、封闭特征的基础上,研究了该区气源岩与盖层之间的时间与空间匹配关系及其对天然气成藏的控制作用。徐家围子地区登二段泥岩盖层与沙河子组―营城组气源岩之间和徐家围子泉一、二段泥岩盖层与沙河子组―营城组气源岩之间时间匹配关系均较好,但前者略好于后者,这是造成该区登二段盖层之下天然气分布多于泉一、二段盖层之下的一个重要原因。徐家围子地区登二段和泉一、二段泥岩盖层与沙河子组―营城组气源岩在空间配置关系上以徐家围子地区中心处登二段源岩和沙河子组―营城组源岩质量为最好,这可能是能在升平、汪家屯和昌德构造多个层位上获得工业气流的重要原因。登二段盖层与沙河子组―营城组泥岩质量空间匹配关系好于泉一、二段盖层与沙河子组―营城组气源岩质量空间匹配关系,这是造成登二段之下天然气聚集多于泉一、二段盖层之下的又一重要原因。认为从盖源时空匹配关系上可以判断徐家围子断陷中心处应是徐家围子地区天然气成藏的有利地区。     

泥岩盖层对各种相态天然气封闭性演化阶段划分及意义

在泥岩盖层对各种相态天然气封闭机理及形成条件研究的基础上,针对不同类型泥岩盖层对各种相态天然气封闭性演化阶段进行了研究.以松辽盆地北部三肇凹陷泉一段、泉二段、登二段和青山口组3套泥岩盖层为例,通过划分其对不同相态天然气封闭性演化阶段,研究其对各种相态天然气的封闭特征;通过其封闭性形成时期与沙河子组-营城组气源岩大量排气期之间的匹配关系,研究了它们在该区天然气聚集与保存中的作用.     

松辽盆地徐家围子断陷火山活动期次与烃源岩演化

徐家围子断陷在断陷期有3次较大规模的火山活动,营城期火山活动持续时间最长。火山活动加速了深层火石岭组、沙河子组、营城组3套主力烃源岩的成熟。烃源岩的埋藏史、热史和生烃史模拟计算结果表明,徐家围子断陷深层火石岭组烃源岩埋深1300 m的R_o值,在约1Ma 时间内迅速达到0.7%。沙河子组以及火石岭组烃源岩埋深约2600 m时,R_o值已经达到1%。泉头组沉积前,沙河子组及火石岭组烃源岩已进入生气高峰。青山口组沉积前,营城组烃源岩处于生气高峰,沙河子组以及火石岭组开始生成干气。此时,登娄库组二段和泉头组一、二段区域盖层业已形成,徐家围子断陷开始形成营城组-泉头组天然气藏。嫩江期末,由于边界断层的活动,营城组-泉头组天然气藏进行再分配。     

松辽盆地北部深层天然气地质特征及勘探方向

通过对深层天然气形成的地质条件研究认为,北部深层发育多个断陷,主要断陷期为沙河子期,主要烃源岩为沙河子组湖相烃源岩,厚度大,分布范围广;发育多种类型储集层,主要为营城组火山岩储层,以近火山口爆发相和溢流相流纹岩物性最好;在登娄库组二段与泉头组一、二段区域盖层控制下发育3套生储盖组合,以下部组合为主;深层发育5种天然气成藏模式,五大因素控制了天然气的形成与分布.在此基础上,指出下一步勘探方向为坚持立足徐家围子断陷、加大预探双城和古龙断陷、积极准备林甸断陷,并指出了有利的勘探区带.     

长岭地区深层复式含油气系统演化

长岭地区自晚侏罗纪以来经历了3个发展阶段,形成了3个已知含油气系统。深层含油气系统的烃源岩为沙河子组、营城组和登娄库组暗色湖相泥岩．现今为高熟一过熟阶段．青山口组为区域盖层．其总体特征为正常充注一侧向排烃一高阻抗含油气系统．成藏关键时刻在明水组末期。不整合面上、下多期复合型圈闭和早期形成、晚期末遭受破坏的圈闭是深层天然气成藏的有利场所。     

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松南张家屯地区下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组及泉头组一段是十屋断陷北斜坡主要的4套勘探目的层。根据区内仅有的钻井（松南75井）地层的岩性、电性、沉积结构、构造分析，结合三维地震特殊处理和地震剖面反射特征的解释，将对4套目的层划分出河流、三角洲2种主要沉积体系类型，以河道、泛滥平原及三角洲平原、三角前缘、前三角洲等5种主要沉积相类型和若干种微相。断陷期的沙河子组、营城组、登娄库组主要发育三角洲沉积体系，泉一段为河流沉积体系。下白垩系统从沙河子组、营城组、登娄库组至泉头组一段表现为前三角洲—三角洲前缘—三角洲平原—河流相的萎缩演化过程。     

徐家围子断陷深层构造演化与天然气聚集

通过4条地震剖面的构造解释和构造发育史研究。探讨了徐家围子地区深层的构造演化。认为徐家围子断陷深层构造格局的形成是在区域近南北向压扭应力作用下，地幔物质上涌诱导的低角度边界正断层倾滑作用的结果，经历了一个完整的伸展断陷盆地演化序列。火石岭期初始张裂，沙河子期强烈扩张，营城期断陷向坳陷转化．登娄库-泉头期断陷期后热冷却沉降期。徐西断裂和宋西断裂为两条主要控陷低角度正断层，徐西断裂活动期为火石岭-沙河子期。宋西断裂活动期为沙河子-营城期。从构造演化与深层天然气成藏的关系分析．深层构造作用是深层天然气成藏的主控因素之一。     

松辽盆地北部沙河子组-登二段含气子系统评价

利用气势能场的分隔槽，将松辽盆地北部沙河子组—登二段含气系统划分为8个含气子系统。选取源岩、储层、盖层、圈闭和运移以及盖层与源岩、断裂活动与源岩、圈闭与源岩之间的时间匹配关系分别作为含气子系统综合评价指标。通过划分等级、赋予权值、计算综合评价权值建立了一套含气子系统的综合评价方法，并对松辽盆地北部沙河子组—登二段含气系统的8个含气子系统进行了综合评价。结果表明，古龙、安达南—昌五、肇州—肇源和双城—呼兰含气子系统为好的含气子系统，是天然气勘探的有利地区。古龙北和朝长—肇东南含气子系统为较好的含气子系统，是天然气勘探的较有利地区。     

徐家围子地区天然气成藏期次及其模式

利用实测流体包裹体均一温度的分布特征，结合埋藏史和热史，确定出徐家围子地区烃类气体的注入时期。根据该区沙河子-营城组生烃排气期、登二段泥岩盖层封闭形成时期和断裂活动时期，得到徐家围子地区天气藏主要形成于泉头组沉积时期。有断裂沟通的气藏可以形成于泉头组沉积时期。有断裂沟通的气藏可以形成于嫩江组沉积末期，但规模有限。徐家围子地区具有4种天然气成藏模式：沿不整合面运移至其岩风化壳圈闭成藏、沿裂缝运移至源岩内火山岩圈闭成藏、沿断裂运移至古隆起之上各种类型圈闭成藏、沿砂体侧向运移至地层超覆圈闭成藏。     

徐家围子断陷营城组火山岩断盖时空匹配及其对天然气成藏的控制作用

为研究徐家围子断陷营城组火山岩中天然气分布规律,在分析油源断裂分布及其输导天然气时期和盖层分布及其封闭能力形成时期的基础上,通过比较盖层断接厚度与其封气所需最小断接厚度的相对大小和盖层封闭能力形成时期与油源断裂输导天然气时期的相对早晚,对徐家围子断陷营城组火山岩断盖时空匹配关系进行研究,并结合天然气分布研究断盖时空匹配关系对天然气成藏与分布的控制作用。研究结果表明:徐家围子断陷营一段顶火山岩非封闭型断盖空间匹配关系区主要分布在断陷南部、中部、西部和东部相对较大油源断裂处,其余油源断裂处和油源断裂不发育区皆为封闭型断盖空间匹配关系区;登二段泥岩非封闭型断盖空间匹配关系区主要分布在断陷南部、中部和中北部相对较大油源断裂处,其余油源断裂处和油源断裂不发育区也为封闭型断盖空间匹配关系区。青山口组—姚家组沉积时期、嫩江组沉积末期和明水组沉积末期断盖时间匹配关系相对较好,而火石岭组—营城组沉积时期和古近系沉积末期匹配关系相对较差。断盖时空匹配关系对营城组火山岩天然气成藏与分布的控制作用主要表现在2个方面:封闭型断盖空间匹配关系区是营城组火山岩天然气成藏的有利区;断盖时间匹配关系控制着营城组天然气成藏时期。研究成果对指导徐家围子断陷营城组火山岩天然气勘探具有重要意义。     

松辽盆地北部深层天然气地质条件、资源潜力及勘探方向

通过对深层天然气形成的地质条件的研究认为,松辽盆地北部深层由多个断陷组成,发育东部、中部、西部3个断陷带,东部断陷带徐家围子断陷地层厚度大、埋藏适中,是勘探重点;断陷期沙河子组湖相泥岩厚度大,分布范围广,生烃条件优越,是主要烃源岩;以基岩、火山岩和碎屑岩为储集层,在登娄库组二段与泉头组一段—二段区域盖层控制下发育上部、中部、下部3套生储盖组合,以中部组合为主;发育基岩风化壳、源储一体致密气、源内火山岩、古隆起带盖层4种成藏模式,营城组火山岩和沙河子组致密砂砾岩是主要含气层系。在地质条件分析基础上,采用成因法、类比法重新计算主要断陷、重点勘探层系资源量累计15 885.67×10⁸m³。依据地质条件及剩余资源规模等因素,进一步明确了下步勘探层次及方向：在徐家围子断陷可通过“精细火山岩,加快致密气”扩大储量规模;在莺山—双城断馅、古中央隆起带加大甩开力度,扩大勘探成果;在林甸—古龙等断陷加强风险勘探,力争实现突破。     

叠前同步反演在徐家围子断陷火山岩气藏预测中的应用

徐家围子断陷营城组火山岩发育,天然气资源丰富,但火山岩储层的岩性非常复杂,气层与气水层之间存在严重的波阻抗叠置现象,基于全角度多次叠加地震资料的常规波阻抗反演不能给出反映物性和流体特征的参数,因此很难对火山岩气藏进行准确预测。但火山岩储层含气后,纵波速度降低,横波速度变化不大,基于这一特征,采用叠前同步反演技术,综合应用纵波弹性阻抗和纵横波速度比,可以对火山岩气藏进行识别。阐述了叠前同步反演的基本原理,讨论了反演处理中的地震资料处理、岩石物理分析、层位标定和子波提取、低频趋势模型建立等关键步骤。实际资料分析表明,低纵波弹性阻抗和低纵横波速度比对应含气火山岩储层,根据这一特点预测了有利含气区。     

松辽盆地徐家围子断陷主要断裂对气藏的控制作用

解剖松辽盆地徐家围子断陷气藏控藏要素对将来火山岩复杂气藏的勘探具有重要的指导意义。为此,在精细解释徐家围子断陷三维地震资料的基础上,绘制了基底断裂与火山岩、气藏分布叠合图,并精细解剖了该区的火山机构。结果认为,徐家围子断陷火山岩天然气藏主要受控于深层断裂系统,基底断裂在火山岩发育、储层改造、高强度气源充注等成藏关键要素中都发挥了重要作用：平面上,火山沿基岩断裂走向成串珠状排列,断裂分叉或转折点为火山重要通道;纵向上,多期火山结构叠置;火山活动后期,深层酸性流体沿断裂上涌,并顺着不整合面扩展,形成了具有良好次生孔隙的优质储层;在断裂通道附近,按火山岩相发育部位,离断裂近的火山岩侵出相、喷溢相上部亚相和空落亚相是气藏形成最有利的部位。     

松辽盆地深层天然气成藏富集规律和勘探方向

从构造演化、深层断陷和古隆起特征、储集条件、断裂发育、盖层条件等方面,总结松辽盆地深层天然气成藏富集规律。根据松辽盆地深层天然气区带地质评价参数取值标准,进行区带地质评价,并通过与刻度区类比,得出深层天然气资源量为11161.44×108m3,主要分布在徐家围子、庙台子、长岭、莺山、古龙等区带中。最后拟定松辽盆地深层天然气勘探方向为:徐家围子断陷的升平—兴城构造带、徐西斜坡和长岭断陷东部斜坡为战略展开区,徐家围子断陷宋站凸起、丰乐凸起和长岭断陷的中央凸起为战略突破区,莺山—庙台子和古龙等断陷为战略准备区。     

松辽盆地徐家围子断陷天然气聚集规律与下步勘探方向

徐家围子断陷内部充填了火石岭组、沙河子组和营城组的三层火山岩和四层碎屑岩地层,构成了复杂的生储盖层组合。烃源岩以沙河子组湖相泥岩和煤层为主,天然气类型以煤型气和混合气为主,并有油型气和无机气存在。已发现的气藏主要分布在断陷西部的控陷断裂带和升平一兴城构造带上,断陷东部的榆西断展构造带、宋站低隆起和丰乐低隆起区以及安达次坳也具有优越的成藏条件,是可能取得战略突破的新领域。     

松辽盆地北部深层天然气勘探风险评价

近年来，松辽盆地深层天然气勘探取得重大突破，同时勘探风险评价也受到决策者的高度重视。文章以松辽盆地北部深层为例，从成藏系统的思路出发，对深层潜在的成烃、成藏断陷开展了地质风险综合评价，认为天然气勘探最有利的断陷分别是徐家围子断陷、莺山-双城断陷和古龙-常家围子断陷。在此基础上，对其低风险的徐家围子断陷进行了含油气系统和油气运聚单元划分，计算了各个运聚单元的生气量、排气量和潜在资源量，同时结合地质背景及天然气成藏条件，指出了有利的勘探方向，对降低勘探风险具有理论和实践意义。