松辽盆地扶、杨油层油气来源讨论

2013-10-11于翠群张丙山崔永强

化工矿产地质 2013年2期

于翠群张丙山崔永强

1.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江大庆，163712；2.大庆油田有限责任公司钻探工程公司地质录井一公司，黑龙江大庆，163411

松辽盆地扶、杨油层隶属白垩系泉头组泉三段和泉四段，是大庆油田重要的产油层位。在松辽盆地三肇地区发现了榆树林、肇州-肇源、头台-茂兴和朝阳沟油田等多个大型岩性油藏和构造－岩性复合油藏，找到10多亿t地质储量。高瑞祺等（1997）认为扶、杨油层90%以上的油气来自上覆白垩系青一段泥岩【1】，迟元林等（2000）给出了该区“上生下储”“注入式”成藏模式，认为青一段泥岩中油气向下注入的动力是地层超压【2】。本文通过对地层压深关系与油气水重力关系的分析，对以上作者“上生下储”模式予以否定。

1 地层压深关系

迟元林等（2000）认为，三肇地区扶、杨油层油气藏是“青一段泥岩生成的油气在地层超压作用下，沿断层通道向下‘注入式’运移形成的”，并给出了三肇地区青一段及邻层压力梯度纵向变化图（图 1）作为这一成藏模式极具说服力的依据。本文也从地层压力开始讨论。

地层中任何一点的上覆层压力是由上覆地层总重量引起的，表示为下式【3】：

式中S—上覆地层压力，psi；

Z—地层深度，ft；

ρ—体积密度，g/cm3.

0.433 —g/cm3与psi/ft的换算常数。

从上式可以看出，地层的上覆压力梯度是目的层的平均密度，由于压实作用，上覆层梯度不是常数。但是当地层的体积密度趋于岩石的骨架密度时，由于孔隙度非常低，随深度增加，压实极其缓慢，因此，上覆地层压力梯度渐进于岩石的骨架密度。文献【3】指出，在厚盐层剖面的高孔隙压力层段中，薄的层段内可能出现上覆层梯度反向。异常压力通常出现在粘土岩中，由于孔隙度异常高，体积密度极低。如果层段足够厚的话，很低的密度值足以引起总的平均体积密度（确切地说是上覆层压力梯度曲线）降低。由于这些低密度带较薄，此上覆梯度反向一般很小并只出现在很小的层段内。尽管梯度降低，但由于整个层段上上覆层压力仍趋增加，只不过增加的速率比上面层段慢些。

因此，在地层剖面中从上到下，任何一点的压力都是在上一点压力的基础上增加的。从图1可以看到，给出的三肇地区青山口组和泉头组的压力梯度曲线没有出现负值，均大于 1，大于静水柱压力。也就是说，从给出的曲线上看，从青山口组到泉头组的压力应该是逐渐增加的，区别在于青一段增加的速率较大。不存在下部压力小于上部压力的状态。我们知道，流体的流动方向是由高势区向低势区，由高压带流向低压带的，所以，三肇地区“上生下储”成藏模式中的地层超压作用对模式本身是没有任何帮助的。

2 关于“上生下储”

由于松辽盆地三肇地区扶杨油层下部没有发现合适的生油层，人们便建立了上生下储“注入式”成藏模式【1，2，4】。以 T2层断层为通道，令黑色泥岩生油并向下运移达300m进入泉头组四段储层（图2）。如“榆树林地区在青山口组一段生油高峰期古构造比凹陷中心高200～400m，这一高差比扶杨油层实际含油段长度小 100～300m，所以必须以垂向运移为主才能形成油气聚集”，而“徐家围子始终处于凹陷中心部位，但含油段长度达 300m以上，只能是垂向运移成的”。显然，这是错误的。对油田放射性元素运移方向研究表明，在盆地中部流体的运移方向是垂直向上的【5】。在排除了油气上生下储，确立向上运移的概念以后，就必须要寻找深部的油气来源。所以，松辽盆地三肇地区油气运移模式恰恰掩盖了三肇地区扶杨油层油气的真正来源，从而也就妨碍了油气勘探的进一步开展。

油、气、水在内部按重力分布的规律是所有油藏中都证实了的，而且它也是我们关于油藏形成概念的基础和指导油藏调查与勘探的主要原理。这种重力规律证明：当油水存在时，油、气总是向上运移而不会向下运移的。因此，承认了石油自上向下的运移，不仅意味着忽视了最基本的物理学规律，而且会使新油田的调查和勘探工作无所适从。

Н.А.库德梁采夫【6】曾指出的例子中有堪萨斯中央隆起结晶基岩中的和里根底部砂岩中的油藏，拉帕茨和马拉油田结晶基底中的油藏，委内瑞拉塔拉西部油田蒂布石灰岩中的油藏，怀俄明州寒武纪地层中的油气藏，这些石油根本不可能由邻近生油层运移而来，因为上述油藏的附近并没有泥质岩石：油藏的盖层是致密的砂岩或石灰岩，其上风化部分或裂隙中（委内瑞拉）含油次生油藏；而底层是结晶基岩。无疑上述油藏是由于自下向上垂直运移而形成的，此外并没有其他解释。

А.Μ.梅德维捷娃【7】研究石油所含孢子—花粉成分时获得了“烃流超上运移”的证明资料：取自不同地区大量油样的分析表明，在上层年轻岩层的石油中存在较古老的孢子－花粉成分，而石油中不存在比其沉积介质更年轻的微化石，这有力地证明了石油只可能自下而上垂直运移。

向斜油气藏是研究油气运移的特殊例子。向斜油气藏之所以能够在油、气驱水的作用下形成，仅只是由于深处而来的垂直运移作用的结果。因为，当从分散有机质中形成石油时，石油和天然气不可能聚集在具有裂隙的向斜中，这是由于油、气必然会沿着这些裂隙继续运移之故。讨论油藏形成问题时，无法回避油、气驱水可以解释向斜油藏中砂岩无水的事实，这样的解释本身是最为简洁而且自然的。笔者注意到，目前深盆气研究中给出了向上供气的实例【8】。

事实上，松辽盆地徐家围子地区已经找到了2000亿m3幔源烃类气藏【9】，其重要价值在于为盆地深层勘探和基岩油气藏勘探提供了事实依据。世界范围内发现结晶基岩内的油气虽然只是勘探中的偶然，但仅就1994年前公布储量的21个油气田【10】，其总储量已经超过 2.5万亿 m3天然气和230亿t石油。由此可以看出，深部来源的油气具有非常巨大的勘探前景。