吉林省双阳盆地油气地质条件研究

2019-07-09梁本营刘玉梅周新桂李世臻董清水刘卫彬张文浩

世界地质 2019年2期

梁本营，刘玉梅，周新桂,李世臻，董清水,4，刘卫彬，张文浩

1.吉林大学地球科学学院，长春 130061；2.吉林大学应用技术学院，长春 130012；3.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100083;4.吉林大学吉林省油页岩及共生能源矿产重点实验室，长春 130061

0 引言

双阳盆地位于吉林省长春市东南郊的双阳地区,总体呈北东向近椭圆形展布，南北长20 km，东西宽17 km，面积约340 km2(图1)。双阳盆地主要以找煤为主，油气地质研究薄弱。近年中国地质调查局油气资源调查中心和吉林油田在该区开展了系列地质调查工作，目前区内已完成5条测线的地震及100 km2的三维重磁电勘探。特别是油气资源调查中心在双阳佟家乡西侧2 km处实施了双阳盆地第一口地质参数井—双参1井，为揭示双阳盆地地层结构及其油气资源前景创造了条件。本文以双参1井钻探成果及岩芯样品测试资料为基础，综合野外地质调查与前人勘探成果，对双阳盆地地层-构造格架及其油气地质条件进行了综合分析，以便为该区今后油气勘探提供地质依据。

1.下石炭统;2.中石炭统;3.上石炭统;4.二叠系;5.上三叠统大酱缸组;6.下侏罗统小蜂蜜顶子组;7.下侏罗统板石顶子组;8.下侏罗统太阳岭组;9.下白垩统安民组;10.下白垩统长安组;11.下白垩统金家屯组;12.下白垩统泉头组;13.第四系;14.花岗岩;15.玄武岩;16.正长斑岩;17.正断层;18.逆断层;19.地震剖面与钻井;20.流面产状;21.地层产状;22.倒转地层产状.图1 双阳盆地地质图[1]Fig.1 Geological map of Shuangyang Basin

1 地层-构造格架

双阳盆地地处松辽盆地外围东南缘,大地构造位置处于松嫩地块与华北板块的东部交汇带[1-4]，紧邻于伊舒地堑中段的东侧。其构造特征复杂，岩浆活动较多。盆内主要充填有白垩纪与第四纪沉积，盆地周边主要出露有石炭系、二叠系、三叠系及侏罗系等地层，盆地的外缘则分布有海西期花岗岩和燕山期的玄武岩和正长斑岩。

综合前人钻探成果及地震剖面解释可知(图1)，双阳盆地总体为一下断上坳的白垩纪复合型盆地。断陷期自下而上充填有与松辽盆地深层相似的下白垩统安民组(K1a)、长安组(K1ch)及金家屯组(K1j)(表1)，盆地的沉积主要受控于东部的F7断裂，形成了东厚西薄的地层分布格局(图2)，并造成了F7断裂的上盘地层厚度明显大于下盘。其中，安民组以安山岩、安山玄武岩溢流相火山建造为主，夹陆源碎屑岩及湖沼相建造；长安组以含砾砂岩、泥质粉砂岩、泥岩为主，夹煤层，主要为湖沼相沉积建造；金家屯组以安山岩、安山质火山碎屑岩、凝灰质砂岩为主，为喷发相的火山岩-火山碎屑岩建造。至双阳盆地坳陷期，自下而上发育了下白垩统泉头组(K1q)和上白垩统放马岭组(K2f)，其中泉头组主要为红色砂岩、粉砂岩及泥岩，为滨浅湖相沉积；放马岭组主要为灰色砂岩、砂砾岩，为冲积扇相沉积建造。地层整体呈层状展布，地层厚度中心分别位于东西两侧，中部为具同沉积性质的次级隆起，地层厚度相对较薄，盆地整体呈一不对称复向斜构造。

据区域地质及野外地质调查分析，双阳盆地可识别的基底地层主要为古生代的石炭系和二叠系，中生代的三叠系和侏罗系(表1)[3,4]。其中，石炭系主要发育下石炭统鹿圈屯组(C1l)、中石炭统磨盘山组(C2m)和上石炭统石咀子组(C3s)，这三套地层主要是以厚层灰岩为主的浅海沉积，并广泛分布于基底深部。二叠系主要发育下二叠统大河深组(P1d)与中二叠统范家屯组(P2f)；其中，大河深组为凝灰岩、安山岩夹流纹岩的火山岩-火山碎屑岩建造，分布在盆地中南部基底；范家屯组为黑色、灰色粉砂岩、泥岩、灰岩夹粗砂岩，含煤，为滨浅海沉积，分布在盆地东南部基底。三叠系主要发育上三叠统大酱缸组(T3d)，其岩性主要为灰色中细砂岩及黑色泥岩，含煤层，为湖沼沉积；仅分布在盆地西南部的石溪和东南部的八面石等地。侏罗系主要为下侏罗统小蜂蜜顶子组(J1x)、板石顶子组(J1b)及中侏罗统太阳岭组(J2t)，为中细粒含煤碎屑岩的湖沼相建造；其中小蜂蜜顶子组仅分布在盆地西南边缘二道村附近，板石顶子组和太阳岭组主要分布在盆地的东南部地区。

表1 双阳盆地地层简表

在盆地基底中，主要发育向盆地中心倾斜的系列正断层(图2)，并派生了大量反向小断层。按其走向主要可分为近SN向和NE向两组，此外在盆地的南部周缘还发育有部分逆断层。总体形成了基底地层和构造复杂的中生代断坳复合型复向斜盆地。

2 油气地质条件

2.1 烃源岩发育特征

综合煤田钻探、野外地质调查及双参1井资料分析表明，双阳盆地发育3套可能烃源岩[5]，分别为基底的中二叠统范家屯组海相暗色泥岩、上三叠统大酱缸组湖相暗色泥岩及盆内的下白垩统长安组湖沼相暗色泥岩(图3a、3b、3c)。

2.1.1 暗色泥岩发育特征

区内中二叠统范家屯组暗色泥岩主要为双参1井所揭示，其暗色泥岩厚度可达290 m(图4)，煤层厚2 m。上三叠统大酱缸组暗色泥岩主要见于双阳盆地外围的八面石勘探区343孔、87-3孔等，其暗色泥岩厚度可达225.1 m，平均厚度约116 m。下白垩统长安组主要见于盆地西南二道勘探区的188孔、101孔等，其暗色泥岩累厚在18～33.5 m，单层暗色泥岩厚度为6.5～12.41 m；此外，据双参1井揭示的长安组暗色泥岩累厚可达46.5 m，单层厚度可达16 m，煤层累厚可达11 m(图4)。

a. 双参1井范家屯组暗色泥岩；b.双阳大酱缸组深灰色泥岩；c.双参1井长安组暗色泥岩.图3 双阳盆地主要目的层暗色泥岩特征Fig.3 Characteristics of dark mudstones in main target layers of Shuangyang Basin

图4 双参1井综合分析柱状图Fig.4 Comprehensive analysis histogram of Well Shuangcan 1

2.1.2 烃源岩有机地球化学特征

通过研究区23块暗色泥岩样品的有机地球化学测试分析，并参照烃源岩评价规范SY/T5737-1995，对双阳盆地中二叠统范家屯组、上三叠统大酱缸组和下白垩统长安组暗色泥岩进行了评价。

(1)有机质丰度

有机质丰度测试分析表明(图4、5、6)，范家屯组7个暗色泥岩TOC分布在0.68%～3.64%，平均1.64%；其中43%样品的TOC处于好烃源岩区间，29%样品的TOC分布于最好烃源岩区间；其生烃潜力(S1+S2)分布在0.12～0.26 mg/g，为差烃源岩。大酱缸组建组剖面8个暗色泥岩的TOC值分布在0.36%～0.99%，其中有50%的样品为差烃源岩，25%的样品分布在中等烃源岩区间。长安组8个暗色泥岩的TOC在2.06%～8.75%，平均3.59%，为最好烃源岩；其生烃潜力分布在3.01～18.14 mg/g，38%的样品分布在6～20 mg/g好烃源岩区间，62%的样品分布在2～6 mg/g中等烃源岩区间。

(2)有机质类型

本次有机质类型判断是通过元素分析、岩石热解氢指数及族组分分析等方法进行。范家屯组7个样品氢指数ⅠH分布在3.85～23.69，据邬立言有机质类型划分模式图投点可知[6,7]：范家屯组有机质类型应为Ⅲ型干酪根；长安组8个样品氢指数ⅠH分布在144.63～290.22，有机质类型以Ⅱ1型干酪根为主，约占样品总数的63%(图7)。

大酱缸组暗色泥岩有机质演化程度较高，利用元素分析方法难以判断其有机质类型，故本次利用族组分测试数据对其有机质类型进行了分析。据其氯仿沥青“A”的饱和烃含量在20%～47%之间，并以20%～33.33%为主；芳烃含量在5.88%～25%之间，并以5.88%～20%为主；“非烃+沥青质”含量在33.34%～58.33%之间，并以33.34%～40%为主(表2)，可以初步确定大酱缸组暗色泥岩有机质类型应以Ⅱ2型干酪根为主。

表2 大酱缸组暗色泥岩族组分数据表

图5 双阳盆地主要目的层暗色泥岩TOC对比图Fig.5 TOC contrast figure of dark mudstones in main target layers of Shuangyang Basin

图6 主要目的层暗色泥岩有机质丰度分布图Fig.6 Organic matter abundance distribution of dark mudstones in main target layers

图7 主要目的层暗色泥岩ⅠH-Tmax有机质类型投点图Fig.7 ⅠH-Tmax organic type cast of dark mudstones in main target layers

(3)有机质成熟度

岩石热解最高峰温(Tmax)与镜质体反射率(Ro)测试表明：研究区中二叠统范家屯组7块暗色泥岩岩石热解最高峰温Tmax分布于427℃～440℃，43%的样品分布于435℃～440℃低成熟阶段，57%的样品处于未成熟阶段(图8)。这一Tmax测试结果，与其上覆三叠系大酱缸组、白垩系长安组的有机质均已成熟或过成熟相比，明显偏低。据反复测试与综合对比分析推测，这一低异常特征，可能与该区范家屯组海相烃源岩中存在运移或滞留沥青的影响有关，导致该海相烃源岩热解峰前移，致使Tmax偏低[8-11]。综合其上覆三叠系大酱缸组、白垩系长安组的有机质成熟度特征判断，区内范家屯组的有机质成熟度应在成熟阶段以上。另外，大酱缸组7个样品的镜质体反射率(Ro)分布在3.6%～4.0%范围，平均3.8%，反映其有机质演化已进入过成熟阶段。长安组8块样品暗色泥岩岩石热解Tmax分布于441℃～446℃(图8)，反映其有机质演化在成熟阶段。

图8 主要目的层暗色泥岩Tmax分布直方图Fig.8 Tmax distribution of dark mudstones in main target layers

综上可见，双阳盆地下白垩统长安组暗色泥岩有机质丰度高，生烃潜力好，有机质类型以Ⅱ1型干酪根为主，有机质演化处于成熟阶段，各项参数都处于好-最好烃源岩范围，是盆地内有利烃源岩层位。双阳盆地基底的中二叠统范家屯组暗色泥岩，有机质丰度较高，有机质演化处于成熟阶段以上，有机质类型以Ⅲ型干酪根为主，以生气为主；盆地基底局部可能发育的大酱缸组暗色泥岩，有机质丰度低，有机质类型以Ⅱ2型为主，有机质演化已进入过成熟，属于差烃源岩。

2.2 储集层发育特征

研究区内储集层发育碎屑岩和火山岩两类，其中碎屑岩储层以砂岩为主，主要分布在下二叠统大河深组、中二叠统范家屯组和下白垩统长安组的扇三角洲砂体中；火山岩储层主要为火山碎屑岩和熔岩，主要分布于下白垩统安民组和金家屯组中。

据双参1井33个范家屯组、大河深组和长安组储层物性测试结果显示：范家屯组砂岩孔隙度在0.72%～2.28%之间，平均孔隙度0.82%，属于超低孔储层(图9)；大河深组砂岩孔隙度0.43%～1.31%，平均孔隙度1.35%，也是超低孔储层；长安组砂岩孔隙度分布在0.70%～9.35%，其中80%的样品孔隙度<5%；20%的样品孔隙度分布于5%～10%，属于超低-特低孔储层。范家屯组平均渗透率0.02×10-3μm2、大河深组平均渗透率0.02×10-3μm2，长安组平均渗透率0.01×10-3μm2，均属于非常规致密储集层。

图9 双阳盆地储集层孔隙度直方图Fig.9 Porosity distribution of reservoirs in Shuangyang Basin

同时，双阳盆地下白垩统的安民组、金家屯组还发育2套中酸性火山建造，厚度分别可达190 m和90 m，其层位分别与邻区松辽盆地深层的火石岭组、营城组相当。基于取样限制，本次无法对其储层物性进行具体评价。但近年松辽盆地深层火石岭组、营城组大量火山岩-火山碎屑岩油藏的发现证明[12-15]，火山建造具有一定的储集性能，是油气聚集的较有利场所。由此类比分析可以推断，该区安民组、金家屯组中酸性火山建造应具有一定的储集性能，是本区有希望的储集体。

3 生储盖组合与油气勘探前景

双阳盆地长安组湖沼相暗色泥岩和范家屯组海相暗色泥岩分布广且厚度稳定，有机质含量高且具有一定的生烃潜力，可以提供较为充足的油气来源。其与区内发育的扇三角洲非常规致密储集层砂体及火山建造储集体可以形成三种生储盖组合型式(图10)。

图10 双阳盆地生储盖组合特征图Fig.10 Feature of source-reservoir-cap assemblages in Shuangyang Basin

其中，长安组烃源岩与其底部、顶部及内部的扇三角洲砂岩-非常规致密储集层，可以形成自生自储的生储盖组合。同时，长安组烃源岩与其上覆的金家屯组火山建造储集体可以形成下生上储型生储盖组合；还可与其下伏的下白垩统安民组火山建造储集体形成上生下储的生储盖组合。此外，呈角度不整合接触的下白垩统安民组火山建造储集体与下伏中二叠统范家屯组气源岩也构成了下生上储的生储盖组合。

结合SY11-3327测线地震剖面解释图可以看出(图2)，双阳盆地是一具中隆的复向斜构造盆地。盆地中部的次级隆起与上述生储盖组合相构架，形成了较为有利的油气聚集区带。本区钻探的双参1井即位于盆地中部次级隆起的翼部，其1 184.16 m揭示的长安组深灰色泥岩中的方解石脉可见亮黄色荧光显示，滴照为亮白色，展示了一定的勘探前景。