松南腰英台深层气田地质地球化学特征与成藏过程

2018-08-23王亚琳

求知导刊 2018年10期

王亚琳

摘要：松南腰英台深层气田位于长岭凹陷断陷层达尔罕断凸带腰英台构造—火山岩复合圈闭之中，储层主要是下白垩统营城组火山岩和登娄库组、泉头组碎屑岩。天然气以甲烷为主，平均在70%左右;个别井CO2和N2含量较高，属于有机、无机混源气藏。利用δ13C1值进行天然气的成熟度Ro研究发现，天然气的Ro值介于1.80%-2.17%之间，整体属于高—过成熟烃源岩生成的天然气。通过对断陷层烃源岩生烃过程的研究，发现下白垩统沙河子组、营城组烃源岩具有生烃时间早、构造—火山岩复合圈闭形成时间晚的特点。因此，具有早期生烃不成藏、晚期和二次生烃成藏的地质特征，这与气田中的天然气成熟度研究结果一致。鉴于此，叠合盆地深层烃源岩成藏过程及其与圈闭形成期的匹配关系是研究过程中的重要内容，也引起了研究人员的高度重视。

关键词：地化特征;地质特征;成藏过程;腰英台深层气田;松辽盆地

中图分类号：P618.130

文献标识码：A

一、成藏地质背景

松辽盆地南部断陷层主要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，累计厚度达到5000m。其中烃源岩主要为火石岭组、沙河子组、营城组湖相泥岩和煤层，烃源岩具有分布范围广（可达盆地而积的60% 以上）、厚度大（200m～1200m）、有机质丰度较高（TOC 均l.45% ）的特点;有机质类型以Ⅱ—Ⅲ型为主，屬中等—好的烃源岩;烃源岩演化程度高，大部处于高成熟阶段，部分处于过成熟阶段，以生成天然气为主。

松辽盆地处于活动大陆边缘，地壳厚度小，深大断裂活动强烈致使盆地断陷期发生多期次火山活动，在纵向上造成多期火山岩的叠置，形成断陷层重要的火山岩储层。这些火山岩体与上覆盖层有机结合，可以成为深部天然气聚集的有效储集体。

二、气田地质特征

1.圈闭特征

腰英台深层气藏位于达尔罕低凸起带的腰英台构造—火山岩复合圈闭，低凸起带的该类圈闭可以获得东、西两个次凹烃源岩生成的天然气;同时腰英台构造—火山岩复合圈闭位于达尔罕断裂上升盘，受下降盘泥岩的整体侧向封堵，而形成大型断鼻—火山岩复合气藏。从该气藏营城组顶面构造图来看，东部为一条近南北走向、断距在500m～1000 m 的达尔罕深大基底断裂切割，整体呈现中部高、向南、北、西三个方向逐渐减低的半背斜形态;圈闭高点埋深3500m，构造闭合线埋深3850m，闭合高度300m。根据长深1井、腰深1井钻井揭示：气顶埋深3539m，气底埋深3809m，气柱高度170m。

在长岭断陷，受营城组沉积末期构造运动影响，盆地进入断陷萎缩期，仅在箕状断陷中心接受登娄库组一、二段粗碎屑建造，登三、四段水体规模大大扩大，大范围接受河流—浅湖—半深湖相沉积建造。这些沉积物由火山岩体侧翼逐渐向鼻状构造高点超覆尖灭，形成大量超覆尖灭圈闭。由此，在该带广泛发育鼻状构造—岩性、鼻状构造—超覆尖灭复合圈闭。在该断垒带上仅发育登三、四段河流—浅湖相的泥岩夹砂岩。由此，在该断垒带上，营城组火成岩之上直接披盖着大套泥岩夹砂岩，形成了良好的储盖组合。

断垒带上发育了娄库组三、四段与泉头组二、四段等多套巨厚的泥岩段，各套泥岩段厚度达100m～400m。断垒带发育的大型反向断层构造样式，使营城组中上部火成岩储集体及登娄库组、泉头组中的砂岩、砂砾岩储集体，获得了上部泥岩发育段的侧向封堵，形成了营城组中上部、登娄库组及泉头组一、三段的有效圈闭。

2.储层特征

断陷期主要发育火石岭期和营城期两大期次的火山活动，构成断陷层系的特殊岩性储集体。营城期火山岩以流纹质熔结凝灰岩及流纹岩为主;火石岭期火山岩以安山岩、玄武岩为主。形成裂缝-孔洞型储层，且其储集物性与压实怍用无关。火山岩储层巨厚（30m～300m）孔隙度（基质孔隙+孔洞+裂隙）平均可达8%，最高可达18%。

断陷期发育的扇三角洲及大型水下扇砂体，构成深层的主要碎屑岩储集体，成藏岩性为细、中、粗砂岩及砂砾岩。碎屑岩储层原生孔隙随压实作用增强而降低，次生孔隙和裂隙随成岩作用增强而增大。埋深小于2000m的储层孔隙度为15%～28%;埋深介于2000m～3500m的储层孔隙度一般小于13%，平均为10%;埋深大3500m的储层孔隙度介于4%～9%之间。整体具有低孔、低渗的特点，但可以成为天然气的有效储层。

三、天然气地球化学特征

勘探实践表明，松辽盆地存在有机、无机两种气源，长岭凹陷断陷层系作为松辽盆地的一部分，已发现的气藏也具有有机、无机天然气混源的特征，只是不同的气藏表现为不同的气源优势。

1.天然气组分特征

研究区天然气以甲烷为主，平均在70%左右，个别井含量较低（CS1-2井甲烷含量仅18.56%）;乙烷含量的差别比较大，YS1井营城组气层中含有高达17.56%的C2H6，其他井如YP1井营城组气层中含有1.16%的C2H6;说明烃类气体含量虽然略低，但总体来讲干燥系数较高，达到95%以上。

天然气中大都含有一定量的非烃气，主要是N2与CO2，含量相对较高（见下表），CO2含量介于30%～80%之间：如CS1-2井登娄库组天然气中含有较多的CO2，含量高达77.81%。而营城组天然气中N2含量主要介于4%～5%之间。

2.天然气成熟度研究

天然气的成熟度可以利用δ13C1值与成熟度Ro的关系进行研究。徐永昌等（1979年）根据四川、松辽、鄂尔多斯盆地天然气特征提出了δ13C1与Ro的关系方程：

δ13C1=21.72lgRo-43.31（油型气）

δ13C1=40.49lgRo-34.00（煤型气）

考虑到研究区营城组及沙河子组烃源岩以Ⅲ型干酪根为主，可以选用煤型气的公式，在已知δ13C1的前提下，可以计算天然气的成熟度Ro值，进而推知烃源岩的成熟度。

通过计算得到不同地区天然气的成熟度Ro值：YS1井登娄库组3466m～3495m井段天然气的成熟度Ro值为2.12%～2.17%，营城组天然气成熟度Ro值为1.81%～2.07%;CS1井营城组3753m～3747m井段天然气成熟度Ro值为1.88%～2.14%。整体属于过成熟烃源岩生成的天然气。

四、天然气成藏过程

烃源岩的生烃演化过程与圈闭的匹配关系控制了油气的成藏，而烃源岩的生烃演化主要受温度、压力、时间等因素的控制。而在实际的研究过程中，往往仅考虑温度的影响，因此，通常将烃源岩埋深与成熟度的关系研究作为烃源岩演化作用研究的主要的手段。

徐春华等（2010年）根据对长岭油气田现今埋深（h）与镜质体反射率RO关系研究，建立了断陷期和坳陷期古埋深（H）与RO关系方程：

拗陷期：H1=2745lnRo+3304

单位：m 公式1

断陷期：H2=1365lnRo+1644

单位：m 公式2

利用拟合出的关系公式1、2，分别计算了不同埋深对应的镜质体反射率RO值，用以研究烃源岩生烃过程。

断陷层共发育火石岭组、沙河子组和营城组等三套烃源岩，前两者探井钻遇较少，研究程度较低。本次研究选择钻遇较多的营城组底为目的层，再现研究区断陷层烃源岩的生烃演化过程。利用公式1、2，以200m为间距，计算了不同深度相应的镜质体反射率Ro（见下表）。

可以看出，断陷期：在营城组沉积末期，沙河子组烃源岩埋深在1000m～1700m之间，对应的镜质体反射率RO介于0.6%～1.0%之间，处于成熟阶段早期;营城组烃源岩埋深介于0～1100m，RO达到0.3%～0.7%，处于低成熟阶段，生成少量的油气。登娄库组沉积末期（含剥蚀掉的1300m地层），沙河子组烃源岩埋深介于3400m～4100m，RO达到3.6%以上，基本丧失生气能力;营城组地层埋深介于2400m～3400m，RO达到1.6%～3.6%，也进入高成熟-过成熟阶段，以生成干气为主。此后受燕山运动的影响整体抬升，生气作用停止，而以排、聚气作用为主。

拗陷期：依次接受了上白垩统泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组等地层，随着上覆地层的不断加厚，对断拗转换期的剥蚀量进行沉积补偿，根据公式1，求得拗陷期再次埋深超过4450m时，RO可以重新达到或超过1.6%。长岭凹陷营城组部分烃源岩埋深大于4450m，有部分营城组烃源岩进入二次生烃演化阶段;腰英台深层圈闭在这一时期大量捕获高-过成熟天然气，形成千亿方级的大型天然气田。

（1）营城组火山岩在登娄库组沉积之后，形成有效的储盖组合，构成火山岩-构造圈闭，登娄库组和泉头组碎屑岩形成超覆尖灭和构造圈闭。

（2）气藏具有有机、无机混源的特征，只是不同的井和同一井的不同的层段表现为不同的气源优势。

（3）烃源岩具有生烃时间早、圈闭形成时间晚的特点，因而具有早期生烃不成藏、晚期和二次生烃成藏的特征。

鉴于此，叠合盆地深层烃源岩成藏过程及其与圈闭形成期的匹配关系是研究过程中的重要内容，也引起研究人员的高度重视。