松辽盆地南部永平油田泉四段油气成藏条件分析

王新宇，王德海，王思琳，王金娜，刘奇，贾雨东

1.吉林大学 地球科学学院，长春 130061;2.吉林大学 地球探测科学与技术学院，长春 130026

0 引言

复杂油气田油气成藏规律及控制因素是石油天然气地质学研究的重要内容之一，国内外众多油气地质学家一直尝试更加准确地重建和恢复含油气盆地的油气成藏演化历史及其对油气分布的影响[1-21]。永平油田在区域构造上属于松辽盆地东南隆起区登娄库背斜带北缘上的一个局部构造，被称为扶余Ⅰ号构造，油气藏类型复杂并且油气分布规律尚不明确。前人对该地区及周边烃源岩地化特征[7-9,11-12]、沉积相与储层发育特征[1-4,13-16]、油藏特征[9,21]、构造特征[5,10,17,19]及成藏因素[9,10,12,17-19]等方面进行了研究，但对于油气分布规律缺少系统的研究，同时永平油田油气藏分布不均的问题给勘探与开发带来了较多的困难。因此笔者通过地震剖面解释、钻井岩芯观察等，对扶余I号构造进行了构造运动的研究，分析研究区内断层演化特征，结合成藏条件来讨论永平油田泉四段油气成藏规律，为勘探开发部署提供理论依据。

1 区域地质概况

松辽盆地南部永平油田位于吉林省松原市扶余县善友乡(图1)，主要研究区地处扶余县西侧，与扶余Ⅲ号构造呈过渡接触关系，北靠扶余Ⅱ号构造[1]，区域构造上属于松辽盆地东南隆起区二级构造带中登娄库背斜带北缘上的一个局部构造，位于登娄库背斜带与长春岭背斜带之间[2]。结合钻井资料以及前人文献资料揭示的地层层序由下向上分别为：上侏罗统火石岭组，下白垩统沙河子组、营城组、登娄库组以及泉头组的泉三段、泉四段，上白垩统青山口组、姚家组及嫩江组(表1)，其中泉四段是本工区重要的含油气层位[3-5]。扶余Ⅰ号构造主要经历了3个重要的构造运动时期:即侏罗纪末期—早白垩世构造运动、嫩江组沉积末期构造运动以及明水组沉积末期构造运动[6]。侏罗纪末期—早白垩世构造运动，松辽盆地发生初始张裂。嫩江组沉积末期构造运动，伴随持续的构造叠加作用，地壳上升，湖盆开始收缩，受挤压作用影响下形成了现今的穹隆背斜构造，构成了圈闭的雏形。明水组沉积末期构造运动，导致盆地在整体抬升后遭受严重的剥蚀，断裂发育，形成构造圈闭，并且大量断陷期形成的早期断层开始活动，构成了沟通深部气源运移的垂向运移通道，圈闭最终定型。

图1 研究区地理位置图[14]Fig.1 Geographic map of studied area

2 油气成藏条件分析

2.1 油气源分析

根据前人资料分析并且结合松辽盆地的沉积特点，在白垩系中，油源主要来自于周围生油坳陷的青山口组烃源岩[6-9]，深部的火石岭组、沙河子组和营城组的烃源岩具有极好的生烃潜力[11-12]，是天然气的主要来源。

2.2 泉四段储层特征

永平油田泉四段为本研究区内的主要储层，依据前人研究成果以及沉积相标志(图2)[1-3,13-15]，确定沉积亚相主要为浅湖亚相和曲流河三角洲前缘亚相，主要发育有浅湖泥、水下分流河道及水下分流河道间等沉积微相。

表1 松辽盆地永平油田地层简表

Table 1 Stratigraphic table of Yongping Oilfield in Songliao Basin

a.JF220井287.17 m泉头组四段，平行层理；b.JF243井269.96 m泉头组四段，槽状交错层理；c.JF243井256.1 m泉头组四段，楔状交错层理；d.JF243井272.44 m泉头组四段，块状构造；e.JF208井211.2 m泉头组四段，灰绿色泥岩与褐色泥岩接触；f.JF208井218.78 m泉头组四段，灰绿色泥岩，黄铁矿；g.JF220井油浸砂岩夹粉砂岩，冲刷面；h.JF243井233.4 m泉头组四段，钙质冲刷面；i.JF243井210.5 m泉头组四段，钙质砂岩；j.JF208井192.28 m泉头组四段，泥质灰岩。图2 永平油田部分岩芯特征Fig.2 Core characteristics of Yongping Oilfield

纵向由下至上(图3)，Ⅳ砂组底界为底部砂体与下部泥岩分界线，Ⅲ砂组是以底部砂体冲刷面作为底界，Ⅱ砂组是以一套稳定沉积的水下分流河道沉积作为底界，I砂组底界是一套灰绿色的浅湖泥岩，顶界是以青山口组一段的底部泥岩作为分界。整个Ⅳ砂组多为曲流河三角洲前缘水下分流河道沉积，整体先反旋回后变为正旋回，砂体发育较好，砂岩百分比含量普遍高达80%。Ⅲ砂组由下到上为曲流河三角洲前缘沉积到浅湖亚相沉积，整体呈现正旋回，砂岩百分比含量最高为69%。Ⅱ砂组主要是曲流河三角洲沉积和浅湖相沉积交替出现，存在明显的过渡现象，此时水体深浅发生了明显的变化，砂体较厚。Ⅰ砂组由下到上为浅湖沉积到曲流河三角洲前缘沉积，为从反旋回过渡到正旋回的变化现象[3-16]。整体呈现出Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ砂组储层发育，Ⅰ砂组储层欠发育的情况。

图3 JF244井单井相分析Fig.3 Facies analysis of Well JF244

在平面上(图4)，研究区主要接受来自西南方向的通榆—保康体系和东南方向的长春—怀德沉积体系的物源[13]。其中Ⅳ砂组物源主要来自东部、西南、西部和西北(图4d)；Ⅲ砂组以三角洲前缘亚相为主，物源主要来自于西南、西北、东北和东南(图4c)；Ⅱ砂组整体以水下分流河道为主，物源供给开始萎缩，主要来自于西北与东南方向(图4b)；Ⅰ砂组物源供给进一步萎缩，以浅湖环境为主，发育少量砂体，物源方向主要为东南方向(图4a)。

通过对三口井153块岩芯的垂直渗透率、相渗透率、压汞数据以及岩芯孔渗数据统计分析，明确泉四段储集物性整体较好，以水下分流河道砂体为主，砂岩种类以混合砂岩为主，其成分成熟度相对较低，粒度中值在0.05～0.25 mm，分选较好，磨圆为次圆-圆状，结构成熟度较高。在本工区内，砂泥岩间隔一般为10～20 m，有利于油藏的开发，储层的均质性较好。储层孔隙度为10%～35%，渗透率为(10～1 300)×10-3μm2(图5)，具有中高孔、高渗的特点。

a.Ⅰ砂组平面相；b.Ⅱ砂组平面相；c.Ⅲ砂组平面相；d. Ⅳ砂组平面相。图4 泉四段砂组平面相特征Fig.4 Plane facies characteristics of 4th Member of Quantou Formation

图5 泉四段物性参数分布直方图Fig.5 Histogram of physical properties distribution of 4th Member of Quantou Formation

a. 断块圈闭； b.断层圈闭；c.构造-岩性圈闭。图6 泉四段圈闭特征示意图Fig.6 Trap characteristics of 4th Member of Quantou Formation

2.3 泉四段圈闭特征

构造圈闭泉四段Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ砂组沉积时期(图6a、b)，以曲流河三角洲为主，主要发育砂岩作为储层，属于砂包泥，由于砂体相对较为发育，同时受构造挤压运动影响下，较易在穹隆背斜顶部和翼部形成构造油气藏。

构造--岩性圈闭泉四段Ⅰ砂组沉积时期(图6c)，以浅湖与曲流河三角洲为主，发育大量的浅湖泥与水下分流河道砂体，储层发育相对较差，整体为泥包砂，受构造运动影响，部分地区断层与物源方向有夹角，因此可以在穹隆背斜翼部形成构造-岩性油气藏。

2.4 油气运移

油侧向运移研究区泉四段上覆的青山口组地层遭受剥蚀破坏，无法作为良好的烃源岩，研究区的油源主要来自于扶余Ⅰ号构造周边的生油凹陷。泉四段Ⅰ砂组砂体欠发育，而Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ砂组砂体发育，通过砂体的叠加，连通性良好，可作为重要的侧向运移通道[4,14,16]，结合已发现的工业油流井，泉四段油藏均位于砂体发育的层位，因此研究区内泉四段内的连通砂体是油重要的侧向运移通道。

天然气垂向运移依据断层形成的时间、大小、规模以及其构造发育史和空间展布特征，可将扶余Ⅰ号构造的断层分为3个大类：早期断层、晚期断层和晚期活动的早期断层(图7)[17]。早期断层与晚期断层由于断穿层位与规模的影响，不利于油气的运移；而晚期活动的早期断层，在明水组沉积末期强烈的构造运动的作用下，使得在断陷期和坳陷期进入休眠的断层重新被激活，从而形成深断裂，成为油气垂向运移的重要通道，而在断层活动结束后，不再是油气纵向运移通道。而在泉四段中，结合已发现的工业气流井，泉四段气藏均位于晚期断层的活动区域，因此研究区内晚期活动的早期断层是主要的天然气垂向运移通道[19]。

2.5 成藏时间

依据断裂的形成和分布，嫩江组沉积末期的构造运动形成了穹隆背斜构造，构成了圈闭的雏形，与此同时在研究区发现大量稠油，说明在圈闭雏形形成之后，泉四段油气藏才遭受了大规模破坏，反映了嫩江组沉积末期构造运动时间应当早于油气成藏时间，而在明水组沉积结束后，新近系泰康组与下伏的青一段直接接触，说明在明水组沉积末期之后构造运动趋于稳定，断裂形成良好的封闭。因此本研究区的油气成藏时间应在嫩江组沉积末期之后，明水组沉积之前(图8)。

a.扶余Ⅰ号构造断裂平面特征；b.line628剖面断裂特征;c.line458剖面断裂特征。图7 扶余Ⅰ号构造断裂特征Fig.7 Characteristics of faults in Fuyu I structure

图8 永平油田含油气系统事件图Fig.8 Petroleum system events of Yongping Oilfield

3 油气动态成藏过程

根据对该地区构造运动以及油气成藏条件分析的结果，对研究区内的稠油藏、常规油藏和天然气藏的动态成藏过程进行分析。

3.1 油藏成藏动态分析

在扶余Ⅰ号构造内，泉四段是重要的油气储层，整体呈现Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ砂组以曲流河三角洲沉积为主，储层发育，Ⅰ砂组以浅湖与曲流河三角洲为主，储层欠发育；而在经历嫩江组沉积末期构造运动后，受挤压作用，形成了穹隆背斜构造，形成了圈闭的雏形；伴随着油气沿连通性良好的砂体开始侧向运移，在随后发生的明水组沉积末期剧烈的构造运动影响下，在泉四段形成了构造断块、断鼻油气藏，由于抬升剥蚀的影响，四方台组、嫩江组、姚家组以及青山口组上部遭受剥蚀严重，油气藏遭受破坏，大量轻质组分散失从而形成稠油藏(图9a)。

而在穹隆背斜翼部，由于泉四段Ⅰ砂组泥包砂的组合特征，在明末构造运动的影响下，导致在泉四段Ⅰ砂组中断层与物源方向存在夹角，从而造成横向上的岩性发生变化，油气在流体势的作用下，向局部高点聚集，在局部地区形成了保存条件较好的岩性-构造油气藏，常规油藏得以保存下来(图9b)。

3.2 气藏成藏动态分析

在扶余Ⅰ号构造深部的断陷地层发育有大量的暗色泥岩，是研究区内主要的气源，成藏的基本条件与油藏相似，在嫩江组沉积末期形成圈闭雏形；而受明水组沉积末期构造运动的影响，部分断陷地层形成的早期断裂开始活动，与泉四段形成的断层连通，形成垂向的运移通道，受构造剥蚀的影响，大量天然气散失，部分天然气被翼部的构造圈闭所捕获，形成残余气藏，其分布往往与深断裂有关(图9c)。

图9 扶余Ⅰ号构造油气成藏演化示意图Fig.9 Schematic diagram of hydrocarbon accumulation and evolution of Fuyu I structure

4 结论

(1)扶余I号构造油源主要来自于周围生油凹陷的青山口组一段的黑色泥岩，沿泉四段连通性良好的砂体侧向运移，气源岩主要为深部的火石岭组、营城组和沙河子组的煤系地层，沿在晚期复活的早期断层作垂向运移。

(2)受沉积与构造运动的控制油气藏主要以构造油气藏和构造-岩性油气藏为主，依据储盖组合、油气运移等特征判断泉四段油气藏成藏时间应在嫩江组沉积末期之后明水组末期沉积之前。

(3)稠油藏主要为构造油气藏，主要分布在受断裂切割严重的砂包泥地区，多位于穹隆背斜顶部；稀油藏主要为构造-岩性油气藏，主要分布在因断层影响导致岩性在横向上发生变化的泥包砂地区，多位于穹隆背斜的翼部；天然气藏以构造油气藏为主，其分布与在晚期复活的早期断裂形成的深断裂密切相关。