松辽盆地深层地质结构及致密砂砾岩气勘探

赵泽辉，徐淑娟，姜晓华，林畅松，程宏岗，崔俊峰，贾丽（. 中国地质大学（北京）海洋学院；. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院）

松辽盆地深层地质结构及致密砂砾岩气勘探

赵泽辉1, 2，徐淑娟2，姜晓华2，林畅松1，程宏岗2，崔俊峰2，贾丽2
（1. 中国地质大学（北京）海洋学院；2. 中国石油勘探开发研究院廊坊分院）

摘要：基于全盆地野外露头、钻井、地震资料及地球化学分析数据，研究了松辽盆地深层地质结构特征、断陷基本地质规律、沙河子组致密气成藏地质条件及下步勘探方向。通过系统对比分析，明确盆地深层地质结构表现为下断上坳的双层结构，断陷期以断裂或地层超覆与隆（凸）起为界、由隆（凸）起相互间隔的断陷独立发育。与断陷形成演化相关的断裂可分为区域深大断裂、基底控陷断裂和洼内次级断裂3类，阐明了3类断裂在断陷群形成演化中的作用。结合区域构造和盆地演化特征分析，明确致密砂砾岩气、火山岩和基岩潜山等3大勘探领域，沙河子组致密砂砾岩气是目前最具勘探前景的战略新领域。在沙河子组基本石油地质特征分析基础上，提出砂砾岩是沙河子组碎屑岩储集层优势岩类，母岩成分、沉积结构、沉积相带及成岩作用是砂砾岩有利储集层主控因素。沙河子组气藏属典型自生自储型，发育岩性和构造两种气藏类型，陡缓两带有利沉积相带控制储集层展布、岩性圈闭形成及气藏规模，断陷内部次级断裂控制构造圈闭的形成及天然气的富集。通过综合评价优选出7个沙河子组致密砂砾岩气勘探最为现实的断陷。图8参

18关键词：松辽盆地；深层地质结构；白垩系；沙河子组；致密砂砾岩气；勘探前景

0　引言

松辽盆地是中国东部大型叠合含油气盆地，总面积达26×104km2，发育下部上侏罗统—下白垩统断陷层系和上部上白垩统坳陷层系双层地质结构[1]。深层自下到上发育上侏罗统火石岭组，下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组一段—二段[1]，其中沙河子组是主力烃源岩层，最新预测天然气资源量约为4.2×1012m3。截至2014年，探明天然气地质储量约4 000×108m3[2]，探明率不足10%，勘探程度低，勘探潜力大。自2002年徐深1井和2005年长深1井在营城组火山岩相继获高产气流后，火山岩一直作为深层天然气主要勘探领域，气藏探明地质储量占深层天然气总探明储量约80%。

对于深层火山岩[3-6]和碎屑岩[7-12]气藏形成条件和富集规律，前人做了大量研究。随着油气勘探和研究程度的不断深入，面临的地质问题也愈加凸显：①火山岩勘探领域的战略接替不明；②深层不同层系的碎屑岩中见到油气显示或是获得低产，但未实现规模性突破，勘探重点层系和方向不明；③深层发育断陷多，勘探程度和研究程度不均衡，下步勘探接替断陷不明确等等。为解决以上关键地质问题，本文从全盆地出发，基于全区地震资料解释、钻井资料分析、野外露头观察、岩心和镜下观察、烃源岩和储集层分析化验数据，从深层地质结构、断裂特征、断陷发育和沉积演化特征、勘探领域等基本面入手，通过系统对比研究，明确深层地质结构特征、断陷基本地质规律、沙河子组致密气成藏地质条件及下步勘探方向，为深层天然气勘探部署提供依据。

1　深层地质结构与断陷发育规律

最新研究表明，松辽盆地深层是由30多个相互独立的断陷组成的断陷群[2]（见图1）。地质结构表现为下断（火石岭组—营城组）上坳（登娄库组—泉二段）的双层结构，断陷期以断裂或地层超覆与隆（凸）起为界、由隆（凸）起相互间隔的断陷独立发育（见图2）。断陷内深层地层发育齐全，火山岩分布广泛（见图1、图2）。从地质剖面来看（见图2），深层断裂发育，除了边部的基底控陷断裂外，断陷内部也发育洼内次级断裂，大部分为基底卷入，少数断开登娄库组。此外，中浅层断裂也非常发育，以断开泉头组为特征，绝大多数未切断登娄库组。本文主要讨论深层地质结构和断陷的发育规律，因此重点介绍与断陷形成演化相关的各类断裂特征。

1.1断裂的分类和发育特征

按照断裂活动的时间、切割深度及活动规模，分为区域深大断裂、基底控陷断裂和洼内次级断裂。

1.1.1区域深大断裂

以切割深部地壳或地幔为特征，活动于古生代晚期，以北北东、北北西和近东西向展布为主（见图1）。前人指出盆地边缘断裂活动要早于盆内断裂[1]，而盆内区域深大断裂活动时间大致在中生代早期，以北北东向断裂活动最早，后期受到北西—北北西向断裂的切割作用，平面上呈北西向雁列式错断。

1.1.2基底控陷断裂

切割盆地基底，发育在断陷边缘（见图1、图2）。该类断裂具有以下特征：①均为正断层；②断开层位大多数从T5（基底顶面）到T4（营城组顶面）；③走向以北东—北北东向（如长岭断陷的乾安断裂）和北西—北北西向（如徐家围子徐西断裂）为主，也发育南北—北北东向断裂，如王府断陷府西断裂。

1.1.3洼内次级断裂

与基底控陷断裂在同一构造应力场下派生形成，发育在断陷内部，为正断层（见图1、图2）；断开层位大多数也从T5（基底顶面）到T4（营城组顶面）；走向与基底控陷断裂基本平行，发育规模较小。

1.2断陷分布特征

总体来看，整个断陷群主要呈北北东向展布。以区域深大断裂为界，从西向东可分成4个北北东向断陷带（见图1）：西部断陷带，位于盆地西部，包括梅里斯断陷、小林克断陷以及西部斜坡带上的小断陷；中西部断陷带，自南向北包括长岭断陷、古龙断陷和林甸断陷等；中东部断陷带，自南向北依次是王府断陷、增盛断陷、徐家围子断陷、莺山—双城断陷、绥化断陷等；东南断陷带，主要包括梨树、德惠和榆树断陷等。

1.3断陷的发育规律

深层断陷的形成演化及展布规律与3类断裂密切相关，具体表现如下。

①北北东向区域深大断裂控制了同向基底控陷断裂的形成、深层断陷整体走向及成带分布。早中生代时期，受区域构造运动的作用，盆地内4条北北东向深大断裂开始活动[1]，受其影响盆地发育多组同向基底控陷断裂。如受依安—通榆深大断裂和大庆—长岭深大断裂的作用，发育了北北东向的大安断裂、乾安断裂和林甸断陷的鱼东断裂等（见图1）。此外，受北北东向深大断裂的控制，深层断陷群整体走向以北北东向为主。4组北北东向深大断裂活动共同控制了深层断陷群的成带分布。在中央隆起带两侧的大庆—长岭深大断裂和北安—任民镇—王府深大断裂的活动致使盆地分成东西两带。黑河—嫩江—开鲁深大断裂和依安—通榆深大断裂共同作用控制了西部断陷带的形成，依安—通榆深大断裂和大庆—长岭深大断裂共同作用控制了中西部断陷带的分布，北安—任民镇—王府深大断裂和铁力—哈尔滨—农安深大断裂控制了中东部断陷带的形成，铁力—哈尔滨—农安深大断裂和佳木斯—依兰深大断裂为东南断陷群的形成奠定了基础。

图1　松辽盆地深层断裂和断陷分布图（断裂资料来自文献[1, 13]）

图2　松辽盆地地质结构东西向大剖面（剖面位置见图1）

②北北西向区域深大断裂控制了同向基底控陷断裂的发育及局部断陷走向。北北西向深大断裂活动时间稍晚于北北东向深大断裂，受其活动的影响，除控制了北北西向基底控陷断裂的形成外，也控制了局部断陷（洼槽）的走向。如盆地南部受阿尔山—通榆深大断裂的影响，长岭断陷的西南次洼黑帝庙基底控陷断裂以北北西向展布，与长岭断陷总体发育北北东向断裂相异（见图1）。

③两组区域深大断裂共同作用控制了早期断陷群分布格局、后期调整改造。如上所述，两组区域深大断裂控制了同向基底控陷断裂的发育，由此不但控制了断陷群的整体走向，共同作用也控制了断陷群总体格局（见图1）：北北东向区域深大断裂控制了北北东向断陷的展布，如梨树断陷、德惠断陷等；北北西向区域深大断裂控制了北北西向断陷展布，如徐家围子断陷、英台断陷等。另外，受北北西向深大断裂活动的影响，早先形成的北北东向断陷雏形被改造调整，导致走向发生扭曲转向如莺山断陷等，或是断陷以北北西向错断式排列如徐家围子断陷等。

④基底控陷断裂控制了断陷的结构规模、沙河子组沉积及火山岩分布。首先，断裂伸展量控制了断陷规模：不同断陷中的控陷断裂发育程度不同，断裂的伸展量有明显差异，形成的断陷规模和地层厚度不同。如徐家围子断陷沙河子组沉积期断裂伸展量大，水平伸展量可达5.03 km，断陷面积大，近3 700 km2；而双城断陷控陷断裂的水平伸展量小，不到2 km，断陷面积小，约1 200 km2。此外，由于沙河子组沉积期是深层断陷形成最为强烈的时期，断裂活动对沙河子组沉积的控制作用更为明显。通常靠近基底控陷断裂处沉积厚度大，向缓坡带逐渐变薄，在隆起带几乎未接受沉积，总体呈楔形特征（见图2、图3）。

深层火山岩基本沿断裂呈裂隙式喷发[4]。区域深大断裂由于切割到地幔或是下地壳，沟通了来自幔－壳源的岩浆，作为通道致使岩浆上涌运聚到地壳浅层。控陷断裂则沟通浅部岩浆房致使岩浆沿裂隙喷发，如徐家围子断陷，火山机构呈串珠状沿北北西和北北东向断裂展布（见图1）。

⑤洼内次级断裂控制了断阶构造带形成。断陷内洼内次级断裂的活动造成断块差异沉降，形成构造断阶带。这种断阶带既可发育在断陷的陡坡带，也可以发育在缓坡带，既可有基底卷入也可无基底卷入。通常单个断阶带或多个断阶带组合可形成陡带断阶、缓带断阶等[14]，都是油气勘探重要的构造样式，如徐家围子断陷徐中断裂附近的断阶构造带（见图2）。

2　断陷构造沉积演化与主要勘探领域

2.1构造演化阶段及特点

对于东部地区断陷的演化，前人大致划分为3～4个演化阶段[1]：初始张裂阶段、强烈伸展阶段、衰弱余动阶段或晚期消亡阶段。本次结合区域构造特征和松辽盆地整体演化特征将深层断陷形成演化主要分为断陷初始期、断陷强盛期、断陷萎缩期及断拗转换期4个阶段。

2.1.1断陷初始期

断陷初始期即火石岭组沉积时期。区域上松辽盆地呈现北东东向大规模的伸展作用和强烈的火山活动，形成了一套火山岩与碎屑岩并存的台地式沉积[2]。整体沉积不受基底控陷断裂控制，单个断陷内地层厚度变化小，但整体表现为东南隆起地层沉积厚度大、向西北变薄的特征，如东南隆起带的德惠断陷、王府断陷火石岭组地层厚度明显大于中东部的孤店断陷和中西部带的大安断陷（见图3）。

图3　松辽盆地地震剖面图（剖面位置见图1）

2.1.2断陷强盛期

沙河子组沉积期，基底控陷断裂活动强烈，是断陷湖盆发育的鼎盛时期。沙河子组以湖相碎屑沉积为主，陡缓两带以粗碎屑岩沉积为特征，湖盆中心以厚层暗色泥岩为主，局部发育多套煤层，偶夹有少量火山岩或凝灰岩（见图2）。

2.1.3断陷萎缩期

营城组沉积期，断裂继续活动，断陷继续裂陷并接受沉积，但与沙河子组沉积期相比，基底控陷断裂活动变弱，表现为营城组沉积明显不再受基底控陷断裂控制，断陷进入相对萎缩期（见图2、图3）。但全区大范围火山岩活动明显，基本每个断陷都有广泛的酸性火山岩发育，最厚超过1 000 m，如徐家围子、长岭断陷等[2]。

2.1.4断拗转换期

营城组沉积末期—登娄库组沉积早期，由于营城组沉积期大规模的火山喷发，能量散失产生热沉降，由此松辽地区进入了断—拗转换过渡时期。虽然登娄库组局部仍受到控陷断裂的影响，但沉积范围和地层展布已明显表现为坳陷盆地的样式：地层超覆在基底控陷断裂之上（见图2、图3）。在盆地中的低洼部位沉积厚，最厚超过4 000 m，在高部位无沉积。

2.2主要勘探领域

深层天然气勘探领域与断陷的演化密不可分，目前天然气勘探已经证实致密砂砾岩气、火山岩和基岩潜山为主要勘探领域[15]。

2.2.1致密砂砾岩气

勘探揭示目前深层自上到下不同层段的碎屑岩都见到了油气显示，通过各层段成藏条件对比分析认为沙河子组致密砂砾岩气具备广阔勘探前景。理由如下：①沙河子组分布范围大，在深层每个断陷均有分布；②沙河子组沉积期是深层断陷发育鼎盛时期，烃源岩分布最广；③烃源岩和砂砾岩纵向上多层叠置，具备形成自生自储致密砂砾岩气的有利条件。徐家围子宋深9H和徐探1井在致密砂砾岩中接连获得突破，揭示出沙河子组是下步最具勘探潜力的重要层系。

2.2.2火山岩

自2002年徐深1井和2005年长深1井在营城组火山岩获得高产天然气后，火山岩一直作为深层天然气勘探的主要领域[1]。断陷形成演化中的伸展拉张作用致使松辽盆地在火石岭组沉积期和营城组沉积期发生两期大规模的火山作用。两期火山岩在断陷内和沙河子组烃源岩具备良好的配置关系，形成下生上储和侧生侧储（上生下储）类型的气藏[2,16]，已发现岩性、岩性-构造和构造-岩性3种火山岩气藏类型。

2.2.3基岩潜山

松辽盆地深层断陷群在古生代褶皱基底上发育而成。随着区域深大断裂、基底控陷断裂和洼内次级断裂的共同作用，形成了典型的断陷间隆起和断陷内洼中隆正向构造带，与洼内沙河子组烃源岩具备有利的配置条件，是洼内侧向运聚的有利区带，断陷期形成隆起带（洼中隆）是基岩潜山勘探的有利方向。基岩勘探在徐家围子西部隆起带及松南地区获得一些成效，但还未实现规模性突破。

3个领域对比来看，沙河子组致密砂砾岩气是松辽盆地深层下步勘探最为现实的领域，也是继火山岩后勘探战略接替的新领域。

3　沙河子组基本石油地质特征与勘探方向

3.1基本石油地质特征

3.1.1烃源岩

沙河子组沉积期控陷断裂活动强烈，伸展量大，形成的湖盆大而深，因此发育大套半深湖—深湖相黑色、灰黑色泥岩，同时也发育煤层，均可作为优质的烃源岩。目前勘探证实沙河子组烃源岩在全区均有分布（见图4），烃源岩面积一般占断陷面积的60%～70%，个别断陷可占85%以上，总面积超过4.0×104km2。沙河子组暗色泥岩厚度大，一般为300～600 m，最厚超过1 000 m。煤层在徐家围子、双城和德惠等多个断陷均有钻遇，主要发育于扇三角洲平原沼泽相和湖泊淤浅沼泽相中，单层厚度一般为1～5 m，钻遇煤层累计厚度可达103 m，如徐家围子断陷宋深3井区。

沙河子组烃源岩有机质丰度高。依据徐家围子、长岭、英台、莺山、王府、德惠、梨树和孤店8个主要断陷数据统计，烃源岩有机碳含量大于0.5%的样品达到样品总数的41%以上（见图4）。以徐家围子断陷为例，623个样品有机碳含量为0.06%～14.63%，其中有机碳含量大于0.5%的样品占总数的81.2%，生烃潜力平均值为0.52～4.08 mg/g，达到中等—好烃源岩标准，烃源岩有机质类型主要为Ⅱ—Ⅲ型。

3.1.2沉积特征及有利相带

松辽盆地深层断陷具有典型箕状断陷所发育的3大类型沉积体系[17]（见图5）：陡坡带沉积体系、缓坡带沉积体系和洼槽带沉积体系。陡坡带沉积体系以发育冲积扇沉积和扇三角洲沉积为特征，缓坡带沉积体系以发育辫状河沉积和辫状河三角洲沉积为特征，而洼槽带沉积体系以半深湖—深湖沉积为主，局部水下扇发育。

已有的研究及钻井揭示沙河子组砂砾岩具备源储纵向叠置的特征，尤其在断陷陡缓两带最为发育，以沙二段、沙三段最为典型。这种纵向叠置、砂泥互层组合是勘探有利层段，如徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩气获得低产的宋深1井及刚获得新突破的徐探1井：宋深1井沙河子组总厚度为329 m，出气段揭示沙三段、沙四段两套暗色泥岩和砂（砾）岩互层组合；徐探1井钻遇沙河子组地层总厚度为875 m，出气段揭示沙二段、沙三段、沙四段，共有两套暗色泥岩和砂（砾）岩互层组合。

对徐家围子断陷21口钻遇沙河子组探井按沉积相进行储集层物性研究，统计发现，缓坡带辫状河三角洲前缘和陡坡带的扇三角洲前缘相带砂体物性最好，砂砾岩平均孔隙度超过5.0%，砂岩平均孔隙度超过4.0%；其次是三角洲平原相带，辫状河三角洲平原相带砂体孔隙度大于3.5%，扇三角洲平原相带物性稍差；滨浅湖相带砂体物性相比更差，平均孔隙度基本在3.0%左右。

3.2砂砾岩有利储集层主控因素

图4　松辽盆地沙河子组烃源岩分布特征（直方图为有机碳含量分布频率图）

深层碎屑岩储集层主要以砂岩和砂砾岩为主[18]，通过对全区1 000多个样品点物性统计分析发现砂砾岩是深层碎屑岩储集层优势岩类。据图6，深度大于3 800 m的砂岩孔隙度基本都低于1%，渗透率绝大部分都小于0.1×10-3μm2。但砂砾岩在3 800 m以深仍发育有效储集层，尤其徐探1井深度近4 000 m的砂砾岩平均孔隙度仍达8.7%，长深10井深度4 900 m左右的砂砾岩孔隙度达5.0%。由此可见，松辽盆地深层砂砾岩作为储集层较砂岩有明显的优势，究其原因，认为有二：①砂砾岩由于颗粒支撑结构（尤其火山岩颗粒）发育欠压实空间，原始孔隙得以保存；②砂砾岩发育有别于砂岩的有效裂缝和贴砾缝，一方面连通内外能有效沟通孔隙，另一方面也可作为有效的储集空间，改善了砂砾岩储集层物性。

图5　沙河子组沉积演化及发育模式图

图6　砂岩和砂砾岩储集层物性对比图

依据40多口钻遇沙河子组探井取心资料的观察和分析，沙河子组砂砾岩砾石成分复杂，包括岩浆岩、变质岩和沉积岩，但以岩浆岩和变质岩砾石为主，含量可高达87%。砂砾岩多为短物源形成，成分、结构成熟度低，分选中或差，磨圆度为次圆，物源主要来自断陷间隆起区。

由于埋深压实作用的影响，沙河子组砂砾岩储集层整体致密：孔隙度为0.4%～10.7%，其中孔隙度为3%～6%的样品可占70%；渗透率为（0.01～11.20）× 10-3μm2，渗透率小于0.1×10-3μm2的样品占72%，总体表现为低孔低渗的特征。砂砾岩储集层孔隙类型主要为原生粒间孔（见图7a）及溶蚀孔（见图7b、7c），裂缝主要为贴砾缝（见图7d）和构造缝（见图7e）。

通过对沙河子组砂砾岩储集层的系统研究认为砂砾岩有利储集层受控于母岩成分、结构、沉积相带及成岩作用等因素，具体表现为：①富含长石的酸性火山岩砾石孔隙发育，如宋深2井酸性火山岩砾石溶蚀孔隙发育（见图7c）。②颗粒支撑结构的砂砾岩物性好于杂基支撑结构（见图7f、7g），主要因为颗粒支撑结构可以保持良好的原生砾间孔隙，从而发育欠压实空间，提高砂砾岩储集层物性。③缓坡带辫状河三角洲前缘和陡坡带扇三角洲前缘是有利相带。三角洲前缘邻近生烃洼槽，是源、储叠置发育最广泛的区带；另外与断陷边部相比，砂砾岩的磨圆、分选也较好，储集层更为均质。④浊沸石化能促进长石溶蚀改善储集层物性，如条纹长石等在浊沸石化后更容易被溶蚀形成溶蚀孔隙（见图7h）。

3.3气藏类型与分布规律

3.3.1气藏类型及特征

沙河子组气藏属于典型自生自储类型。通过对徐家围子断陷40多口沙河子组油气显示井对比分析发现，目前揭示的沙河子组气藏类型以岩性气藏为主（见图8）。该类气藏多发育于陡坡带扇三角洲前缘和缓坡带辫状河三角洲前缘，如徐家围子断陷西部陡坡带的宋深1和东部缓坡带的徐探1气藏。统计结果表明气层单层厚度主要分布在5～20 m，平均10.3 m；累计厚度主要为20～50 m，平均33.5 m。虽然单个气藏规模较小，一般小于10 km2，但纵向上多个气藏叠置，横向上多藏连片，具备形成大规模岩性气田的条件。盆地发育的另一种气藏类型为构造气藏，该类气藏以断鼻圈闭为主，发育统一的气水界面，主要发育在有洼内次级断层控制的断阶构造带内，是下步勘探值得重视的气藏类型。

3.3.2气藏富集规律

基于以上沙河子组沉积相、砂砾岩储集层特征及主控因素等系列研究，认为沙河子组砂砾岩气藏受“源”、“相”控制：沙河子组自身为深层主力烃源岩层，暗色泥岩发育，生烃指标好；陡缓两带发育的有利相带控制了储集层的发育区带和岩性圈闭的形成，断陷内部次级断裂控制了断阶构造带及构造圈闭的形成。

岩性气藏的富集主要受断陷内陡、缓两带三角洲沉积体系中砂砾岩储集物性的控制，天然气可在物性好的“甜点区”聚集成藏。不同相带的砂砾岩储集物性差异大：如前所述前缘相带砂砾岩物性最好，平原相物性次之，前三角洲相物性差。多套砂体纵向叠置，横向可大面积连片（见图8），控制了气藏的发育规模。

构造气藏多发育在断陷内部单个或多个断阶构造带上。洼内次级断裂控制断陷内断阶构造带及构造圈闭的形成，断阶带发育的阶梯状次级断裂对油气运移起到了输导作用，二者共同作用控制了气藏的富集。

3.4有利断陷与勘探方向

据上述分析，深层沙河子组具备形成致密砂砾岩气藏的有利条件。最新勘探成果揭示位于徐家围子断陷东部缓坡带的徐探1和位于西部陡坡带的宋深9H井在沙河子组致密砂砾岩气勘探中皆获得突破，对深层其他30多个断陷沙河子组致密砂砾岩气勘探具有借鉴意义。本次选择勘探程度较高的徐家围子断陷为刻度区，建立沙河子组致密砂砾岩气勘探的评价标准，并对各断陷进行优选排队，明确下步勘探方向。

3.4.1断陷综合评价标准及评价结果

通常，典型的箕状断陷一般都由靠近控陷断裂的陡坡带、洼槽带和缓坡带组成，砂砾岩普遍发育在陡缓两带的三角洲相带。砂砾岩有利相带分布与断陷的宽度具有一定量化关系，为了明确这种量化关系，优选已经获得突破的徐家围子断陷安达地区为试验区。该区东西宽约20 km，面积约632 km2，勘探程度相对较高，钻遇沙河子组探井28口，其中钻穿8口，见气层井20口。选取过达深401井到宋深3井东西向连井剖面作为标尺，该剖面沉积相带发育完整。通过对陡、缓两带各沉积相带的展布范围进行量化统计：在陡坡带，扇三角洲前缘有利相带的总宽度为1.0～2.0 km，占断陷宽度的总比例为5%～10%；在缓坡带，辫状河三角洲前缘有利相带的总宽度为3.0～5.0 km，占断陷宽度的总比例为15%～25%，陡缓两带砂砾岩有利面积比例最高可达35%。

综合优选断陷沙河子组面积、厚度、生气强度、埋深及有利相带面积5项指标为评价参数（对应参数依次为P1、P2、P3、P4、P5）[1]，根据各断陷具体情况，按照0～1对每个断陷进行赋值，将5项参数数值相乘对全盆地26个主要断陷进行排队。通过以上分析计算，将断陷划分为3大类。

图7　砂砾岩镜下和岩心照片

Ⅰ类断陷7个：徐家围子、长岭和梨树断陷（其中徐家围子断陷和梨树断陷沙河子组勘探已获突破）。该类断陷沙河子组面积大，埋深适中，生气强度高，有利相带面积大，成藏条件好。德惠、王府、莺山和英台断陷已有少数井揭示深层沙河子组含气条件较好，沙河子组面积相对较大，生气强度和有利相带面积较大，勘探前景好。

图8　松辽盆地徐家围子断陷沙河子组气藏成藏模式图

Ⅱ类断陷6个：大安、古龙、林甸、孤店、双辽和双城断陷，该类断陷深层探井少，沙河子组面积、埋深、生气强度及有利相带面积均相对较小，具备一定的勘探前景。

Ⅲ类断陷13个：包括榆树东、绥化等断陷。该类断陷勘探程度低，断陷结构尚待进一步落实，部分断陷沙河子组面积在500 km2以下，埋深较浅，生气强度及有利相带面积小，勘探前景小。

3.4.2勘探方向

综上所述，断陷湖盆陡缓两带是致密气富集的有利区带，基于以上评价结果，优选了Ⅰ类7个重点断陷（徐家围子、长岭、梨树、德惠、王府、莺山、英台）作为致密气勘探最为现实断陷。初步评价的沙河子组砂砾岩有利面积总为5 559.5 km2：陡坡带的分布面积约为2 397.2 km2，缓坡带的分布面积约为3 162.3 km2，沙河子组圈闭资源量约为1.2×1012m3。

4　结论

松辽盆地深层是由30多个断陷组成的断陷群，总体走向呈北北东向，局部断陷北北西向展布。地质结构表现为下断上坳的双层结构，断陷期以断裂或地层超覆与隆（凸）起为界、由隆（凸）起相互间隔的断陷独立发育。与断陷形成演化相关的断裂可分为区域深大断裂、基底控陷断裂和洼内次级断裂3类：其中北北东向区域深大断裂控制了同向基底控陷断裂的形成、深层断陷整体走向及成带分布；北北西向区域深大断裂控制了同向基底控陷断裂的发育及局部断陷走向；两组区域深大断裂共同作用控制了早期断陷群分布格局、后期调整改造；基底控陷断裂控制了断陷的结构规模、沙河子组沉积及火山岩分布；洼内次级断裂控制了断阶构造带形成。

断陷经历断陷初始期、断陷强盛期、断陷萎缩期及断拗转换期4个主要构造演化阶段，揭示了致密砂砾岩气、火山岩和基岩潜山等3大勘探领域，沙河子组致密砂砾岩气是下步勘探最具前景战略新领域。沙河子组砂砾岩是碎屑岩储集层的优势岩类，陡坡扇三角洲前缘和缓坡辫状河三角洲前缘为有利相带；储集层总体表现为低孔低渗特征，母岩成分、结构、沉积相带及成岩作用是砂砾岩有利储集层主控因素。沙河子组气藏属于典型自生自储类型，发育岩性和构造两种类型气藏：陡缓两带发育的有利相带控制了储集层的发育区带和岩性圈闭的形成，断陷内部次级断裂控制了断阶构造带及构造圈闭的形成。

综合优选断陷沙河子组面积、厚度、生气强度、埋深以及有利相带面积为评价参数，对全盆地26个主要断陷进行断陷排队，将断陷划分为3大类，优选徐家围子等7个断陷为沙河子组致密砂砾岩气勘探最现实的断陷，预测有利面积约5 559.5 km2，预测资源量约为1.2×1012m3。

致谢：感谢中国石油勘探开发研究院周海民教授和廊坊分院魏国齐教授对本文提出的建设性建议和宝贵意见！对大庆油田、吉林油田领导和专家的帮助和支持，在此深表谢意！

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联系作者：林畅松（1958-），男，广东遂溪人，博士，中国地质大学（北京）教授，主要从事沉积盆地分析研究。地址：北京市海淀区学院路29号，中国地质大学（北京）海洋学院，邮政编码：100083。E-mail: lincs@ cugb.edu.cn

（编辑张朝军王大锐）

Deep strata geologic structure and tight conglomerate gas exploration in Songliao Basin, East China

ZHAO Zehui1,2, XU Shujuan2, JIANG Xiaohua2, LIN Changsong1, CHENG Honggang2, CUI Junfeng2, JIA Li2
(1. School of Ocean Sciences, China University of Geosciences, Beijing 100083, China; 2. PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration & Development - Langfang, Langfang 065007, China)

Abstract:The geologic structure of deep formations, basic geologic pattern of fault depressions, geologic conditions of Shahezi Formation tight gas reservoir, and the exploration direction in the next step in the Songliao Basin are examined based on a comprehensive and comparative analysis of the outcrop, drilling, seismic and geochemical data. Systematic comparison analysis shows that the geologic structure of deep formations in the basin is characterized by a double-layer structure with fault depression in the lower layer and depression in the upper layer. In the deep fault depression (DFD) stage, fault depressions bounded by faults or onlaps and uplifts, developed independently. The faults related to the formation and evolution of the fault depressions can be divided into regional major faults, basement depression controlling faults and secondary faults in subsags, and their actions in the evolution of the fault depression groups are presented in the paper. Based on analysis of regional tectonics and basin evolution features, three exploration fields, tight conglomerate gas, volcanic rocks and basement buried hills are pointed out, and it is concluded the tight conglomerate gas in the Shahezi Formation is currently a new strategic field with the most promising exploration prospect. Based on comprehensive analysis of basic oil geologic features of Shahezi Formation, it is proposed that conglomerate is the main category of clastic reservoir in Shahezi Fromation, and parent rock composition, sedimentary structure and facies, and diagenesis are the main factors affecting the distribution of conglomerate reservoirs. Furthermore, the gas reservoirs in Shahezi Formation, all source and reservoir in one, include two types, lithologic and structural types. Favorable sedimentary facies belts in the gentle slope and steep slope control the distribution of the reservoirs, formation of lithologic traps and gas reservoir scale; while secondary faults in side fault depressions control the formation of structural traps and enrichment of natural gas. Finally, seven fault depressions in Shahezi Formation with the most promising prospect of tight gas have been sorted out through comprehensive evaluation.

Key words:Songliao Basin; deep geologic structure; Cretaceous; Shahezi Formation; tight conglomerate gas; exploration prospect

基金项目：国家自然科学基金项目（40772075）；国家重大科技专项（2011ZX05007）

中图分类号：TE121.1

文献标识码：A

文章编号：1000-0747(2016)01-0012-12

DOI:10.11698/PED.2016.01.02

第一作者简介：赵泽辉（1975-），男，河北沧州人，博士，中国石油勘探开发研究院廊坊分院高级工程师，主要从事构造地质和天然气勘探方面研究。地址：河北省廊坊市万庄44号信箱，中国石油勘探开发研究院廊坊分院，邮政编码: 065007。E-mail: zehuizhao@sina.com

收稿日期：2015-03-05修回日期：2015-11-19