梨树断陷苏家屯地区火石岭组火山岩气藏富集规律研究

王云坤 史安平

[摘要] 梨树断陷内中-基性火山岩不同程度分布，在苏家屯地区火山岩勘探中发现了良好工业显示，该火山岩气藏位于火石岭组，主要受岩性和构造控制，邻近沙河子组和营城组生烃中心，储集空间包括原生孔隙、次生孔隙和微裂缝，后期溶蚀作用大大促进了火山岩次生溶蚀孔隙和溶蚀缝的形成，有效沟通了储集层，形成了以孔-缝联合的优质储集空间，源储侧向对接，在登末油气充注时期聚集形成的油气主要富集在火石岭组顶部风化壳储层内。除苏家屯地区外，在北部斜坡带的八屋-十屋和孤家子地区的火山岩同样具有相似成藏有利条件，是未来火山岩领域进一步勘探的有利方向。

[关键词] 苏家屯地区 火石岭组 中-基性火山岩 风化壳 四源控藏 有利方向

0 引言

20世纪80年代以来，全球的石油天然气勘探已经逐步由单一砂岩领域扩展到了火山岩以及页岩油气等多领域，碎屑岩不再是唯一的油气富集单元。石油和天然气作为支持生活的重要能源，资源量巨大、潜力丰富，随着油气勘探的逐步深入，勘探难度日益加大、勘探对象日益复杂，为了扩展油气增储阵地，需要我们转变思路和加强对火山岩油气藏的勘探。目前，我们已经在松辽盆地长岭断陷的火山岩勘探中取得了重要商业发现和规模上产，给与了我们重要的启发和十足的信心，但是在松辽盆地梨树断陷的火山岩勘探却显得不够理想，因此本文旨在通过结合前人的研究资料基础上，结合火山岩岩性、岩相的储层特征，分析断陷内的火山岩成藏条件和富集规律，最后提出下一步梨树断陷火山岩勘探的有利方向，为下一步部署提供参考意见。

1 区域概况

晚侏罗纪到早白垩纪时期火山大规模喷发，在松辽盆地南部断陷中-基性火山岩广泛发育，其中在梨树断陷勘探进程中发现了中-基性火山岩的存在，火山岩主要位于该断陷内火石岭组时期沉积的地层内。从火石岭组早期开始，梨树断陷内全区大范围沉积中-基性火山岩。火石岭组中期，断陷南部地区水体变深，沉积深湖-半深湖相暗色泥岩，覆盖在火山岩地层之上，而断陷北部地区火山岩继续沉积，由于构造持续抬升，火山岩开始处于暴露环境。火石岭组末期，断陷南部地区水体变浅，发育扇三角洲及沼泽相煤系地层，而断陷北部地区火山岩仍在抬升且继续处于暴露环境，遭受风化淋滤和溶蚀作用大多形成风化壳储层。

梨树断陷在火石岭组时期受北西-南东向张应力作用，在南部发育4条控洼断裂，控制着梨南、金山、桑树台、秦家屯及金岗5个次级箕状断陷，火石岭组火山岩地层沉积主要受构造演化和控洼断裂控制。从平面分布上看，火山岩主要集中在北部地区的北部斜坡带和苏家屯次凹，北部火山岩分布范围广、纵向叠置连片分布，发育多个厚度中心（北坡最厚1800m、桑树台最厚1000m），而南部火山岩由于在火石岭组中末期时开始出现湖相-半深湖相、扇三角洲及沼泽相地层，因此火山岩发育较薄，局部发育，仅分布在东部斜坡带和金山南部地区。

早期勘探中對火石岭组火山岩这一类储层认识尚不明确，但随着勘探的逐步深入，在梨树断陷内火山岩地层测试中发现了良好油气显示，位于八屋-十屋地区的SN165井、SN66井测试日产气达到1.5万方以上，在苏家屯次凹火石岭组火山岩测试中获得了重要发现，苏家1井测试获得5.7万方高产气流，是目前为止梨树断陷内测试产量最高的探井，除此以外，苏201井和苏家11井分别测试获得日产气3.1万方和1.9万方，十屋30井和苏家10井分别测试获得日产油3.1方和1.4方，在苏家屯次凹内获得了多口工业油气流井。

2 烃源岩特征

苏家屯洼陷带在沙一段沉积时期扇三角洲相发育，到了沙二段沉积早期，以半深湖-深湖相发育为特征，水域面积扩大，泥岩开始不断沉积，烃源岩厚度由中心向洼陷边逐渐缘减薄，最大厚度>200m，埋深在3000～3500m，TOC范围在0.55%～1.67%，平均1.10%，干酪根类型以Ⅱ2和Ⅲ型为主，偏向于腐植型，S1+S2值为0.13～0.47，平均0.23，Tmax在450-520℃之间，Ro为1.06%～2.23%，平均1.80%，主要处于高成熟-过熟阶段，以生成天然气为主，从生烃能力划分上洼陷带属于二级强度区，生烃强度介于500×104t/km2～1000×104t/km2（图2-1）。

到了营城组沉积时期，湖盆范围进一步扩大，营一段烃源岩逐渐扩展在苏家屯全区分布，埋深在2050～3350m，厚度在200m左右，TOC范围在0.15%～4.43%，平均为1.56%，营一段烃源岩干酪根类型以Ⅰ和Ⅱ1型为主，偏向于腐泥型，S1+S2值为0～1.86，平均0.35，Tmax在450-520℃之间，Ro值介于0.74%～2.19%（东部断阶带Ro普遍低于1.00%，中部洼陷带Ro范围集中分布在1.8%～2.3%），主要处于高成熟-过熟阶段，东部断阶带偏向于石油的生成和聚集，中部洼陷带偏向于以生气为主，从生烃能力划分上洼陷带属于一级强度区，生烃强度>1000×104t/km2（图2-2）。

通过对比，营一段烃源岩各项指标明显优于沙二下烃源岩，生烃能力更强，但营一段烃源岩主要是生成石油运移到上部砂体成藏，而沙二下烃源岩主要是生成天然气，向火石岭组、营城组等储层中聚集成藏。

3 储集层特征

梨树断陷发育的中-基性火山岩，岩性主要以安山岩、凝灰岩和火山角砾岩为主，厚度150-500m，局部发育流纹岩、玄武岩等，储层物性好的火山岩岩性主要为安山岩、流纹岩和火山角砾岩。在苏家屯地区火石岭组火山岩也符合梨树断陷火山岩岩性特征，安山岩主要由中性斜长石、角闪石、黑云母和辉石等组分构成，流纹岩主要由碱性长石、石英、酸性斜长石、黑云母和角闪石等构成，火山角砾岩主要由火山角砾以及其他岩类岩屑组成，而玄武岩主要由基性斜长石、辉石以及橄榄石构成。由于中性斜长石、黑云母等矿物成分容易受到烃源岩排烃期酸性流体的改造发育次生的溶蚀孔隙和裂缝，使得中-基性火山岩易于形成优质的储层。

西部断阶带火山岩岩性以安山岩为主，以苏家1井为例，孔隙度范围在5%～14%，渗透率范围在0.01mD～0.04mD，溶蚀现象严重，储集空间以原生孔隙和次生溶蚀孔隙为主，同时发育微裂隙（图3-1、图3-2）。

东部断阶带上的火山岩同样以灰绿色安山岩为主，以苏201井取心为例，孔隙度范围在0.5%～8.8%，平均为4.7%，水平渗透率范围在0.01mD～0.07mD，平均为0.035mD，根据薄片观察揭示，次生溶蚀孔极为发育，同时伴生有高角度缝（图3-3、图3-4），进一步证实了该地区火山岩曾遭受风化淋滤作用，在火石岭组火山岩顶部形成了以灰绿色安山岩风化壳为主的有效储层，测井显示在火石岭组顶部安山岩GR值低、DEN值高、LLD值高、气测显示值高，进一步证实为有利气层。

梨树断陷北部斜坡带SN167井区发育的火山岩以喷溢相的灰色、灰绿色安山岩为主，夹有少量爆发相的安山质角砾岩及凝灰角砾岩，发育溶蚀孔隙及裂缝（图3-5）。

對梨树断陷火山岩发育岩性及演化特征分析，其储集空间类型包括了原生储集空间和次生储集空间。火山岩的岩性和岩相主要控制了原生孔隙、原生裂缝的发育，在梨树探区已收获的火山岩岩心多以安山岩、火山角砾岩为主，发育原生气孔、晶间孔、收缩孔、砾间裂缝和冷凝收缩缝。而风化淋滤、排烃期酸性流体注入和后期断裂活动是该区火山岩次生孔隙和次生裂缝形成的重要因素，使火山岩进一步形成孔-缝复合型的有效储集空间，其中长期暴露、风化淋滤作用控制了次生孔、缝的形成，使火山岩顶部形成风化壳储层;酸性流体溶蚀也控制次生孔、缝的形成，当储层与烃源岩对接时，源岩生烃排出的酸性流体注入储层，使长石等矿物溶蚀形成孔隙，使颗粒间形成溶蚀裂缝，改造了火山岩储集空间;断裂活动、应力释放能控制次生裂缝的形成，在火山岩高部位和邻近断层的区域构造缝更发育。

4 油气富集规律

苏家屯次凹具备“四源控藏”模式中的各项要素，一是发育了成藏期鼻状古构造背景，二是形成了以火山岩为主的有效储层，三是临近烃源岩具备持续供烃有利条件，四是后期发育良好的泥岩盖层为油气聚集提供了较好的保存条件，这几种控藏因素的逐一落实和紧密联系，使得火山岩油气藏得到了真正的成藏和保存。

该地区火石岭组时期火山岩广泛发育，构造稳定，沙河子组时期开始在中部洼陷带发育深湖-半深湖相沉积环境，四周受构造运动影响逐渐抬升隆起，在东西两侧形成构造位置较高的断阶带，其中东部断阶带受到曲家屯断层控制，其构造高部位为中央洼陷带烃源岩成藏期油气运移的主要汇聚区。东部断阶带由于构造位置高，出露地表的火山岩地层遭受风化淋滤作用，储层得到进一步改造，形成了以次生孔隙和微裂缝为主的风化壳储层，储层物性条件更好，根据岩心和电测录井资料证实，在苏201井的火山岩顶部发育风化壳储层。因此发育风化壳储层是油气能够成藏聚集的关键因素。

供烃条件有利是该地区火山岩能够有效成藏的必要条件，中部洼陷带沙二段、营一段烃源岩资源量大、生烃强度大、成熟度高，距离西部断阶带和东部断阶带火石岭组火山岩储层近，近源充注条件更好，同时在火石岭-营城组沉积时期形成的同沉积断层错动，有助于火山岩与烃源岩侧向对接（图4-1、图4-2），形成了油气向构造高部位有效运移的直接通道。该地区主要排烃期从泉头组时期开始至嫩江组末期结束，晚于火石岭组火山岩有利储层油气充注时期，烃源岩-储层时空匹配关系良好。同时保存条件决定了苏家屯地区油气的有效富集，在火石岭组火山岩储层上部发育一套厚度在20-70m的沙河子组稳定泥岩，为油气藏的保存提供了直接盖层。

梨树断陷除苏家屯地区外，在北部斜坡带和东部斜坡带也发育火石岭组火山岩，其中北部斜坡带火山岩地层也经历了风化淋滤作用，和苏家屯次凹的火山岩储层特征相似。北部斜坡带邻近桑树台洼陷带生烃中心，主要发育沙二下和营一段两套烃源岩，沙二下烃源岩TOC介于0.21%～5.55%，平均为1.68%，S1+S2介于0.08～9.04，平均为1.11，Ro介于1.04%～2.31%，平均为1.24%;营一段烃源岩TOC介于0.14%～2.37%，平均为0.64%，S1+S2介于0.03～0.51，平均为0.17，Ro介于0.83%～1.90%，平均为1.15%，对比分析得出沙二下烃源岩为优质烃源岩，也是北部斜坡带的主力供烃层系，有机质丰度高，生烃能力更强。而同沉积断层为油气运移提供了良好疏导条件，而梨树断陷在后期构造发育稳定，全区的厚层泥岩为火山岩内油气聚集提供了良好的油气遮挡，因此北部斜坡带火山岩同样具备“四源控藏”的各项关键要素。通过优选排队，认为在梨树北部斜坡带的八屋-十屋地区中高位火山岩和孤家子地区高位火山岩为下步有利的火山岩勘探方向（图5-1）。

5.1 北部斜坡带八屋-十屋地区高位火山岩

早期勘探对八屋-十屋地区火石岭组地层测试中有SN165、SN66等井获得工业气流，为继续扩大火山岩增储阵地，在SN165-SN167井区识别刻画出多个火山机构，具有纵向叠置、连片分布的特点，主要以喷溢相为主，爆发相发育范围相对较小。优选出SN167井区内1个最为有利的的火石岭组高位火山岩圈闭，面积21.4km2，圈闭资源量118×108m3。该圈闭位于油气运移指向区，火山岩上部受风化淋滤作用，发育风化壳储层，与沙二段烃源岩侧向对接，后期构造稳定，上部受沙一段底部泥岩直接封盖，油气保存条件好，是梨树断陷未来火山岩有效增储的重要阵地。

5.2 北部斜坡带八屋-十屋地区中位火山岩

在SN165-SN167井区西南部又识别刻画出了一个中部位火山机构，距离桑树台生烃洼陷更近，火山岩储层与深洼带沙二段烃源岩直接对接供烃，该圈闭所处的鼻状构造背景的前端指向桑树台洼陷带，为油气长期运移指向区，后期构造稳定，保存条件良好，圈闭面积39.8km2，圈闭资源量159×108m3，该圈闭将是梨树断陷火山岩勘探重要目标之一。

5.3 北部斜坡带孤家子地区高位火山岩

孤家子地区位于北部斜坡带构造高部位，发育优质火山岩储层，邻近南部桑树台生烃洼陷，源-储侧向对接关系十分有利，后期构造发育稳定，有稳定的泥岩区域盖层提供遮挡。通过构造和地震精细解释，在孤家子地区识别刻画出1个有利的火石岭组火山岩圈闭，面积7.4km2，圈闭资源量40×108m3，若圈闭勘探取得成果，将进一步带动梨树断陷火山岩的勘探进程。

6 结论

1）梨树断陷同长岭断陷南部地区沉积特征一致，火石岭组时期同样广泛发育中-基性火山岩，岩性以安山岩、凝灰岩和火山角砾岩为主，岩相以爆发相和喷溢相为有利相带，该类型火山岩机构具有纵向叠置、连片分布的特征。

2）中-基性火山岩受到风化淋滤作用和酸性流体溶蚀作用，发育以次生溶蚀孔隙和微裂缝为主的风化壳储层，物性条件更好，该类型火山岩同样能够成为重要的油气富集储集空间。

3）梨树断陷火山岩储层同样具备“四源控藏”各项关键要素，对于探索同沉积时期不同区带的火山岩目标和总结火山岩油气成藏富集规律具有很好的指导作用。

参考文献

[1] 李忠博，杨秀辉，洪雪.松辽盆地梨树断陷油气资源潜力及储量增长趋势预测[J].甘肃科技，2016，32（11）：44-46.

[2] 林霖.三塘湖盆地哈尔加乌组火山岩致密油藏富集规律研究[J].石油地质与工程，1673-8217（2017）06-0007-05

作者简介：王云坤，男，1993年8月出生，本科学历，助理工程师，2016年毕业于西南石油大学资源勘查工程专业，现主要从事油气藏开发工作。

（中国石化东北油气分公司勘探开发研究院，吉林长春 130062）