松辽盆地长岭断陷烃类气藏主控因素及分布

松辽盆地长岭断陷烃类气藏主控因素及分布
杨光;赵占银;王建强
【摘要】松辽盆地长岭断陷烃类气藏的分布主要受烃源岩分布和断裂发育特征两种因素控制.早期气藏的形成主要受控于烃源岩的分布,形成的是原生气藏;晚期气藏的形成主要是因为有沟通气源(沙河子组和营城组烃源岩)和圈闭的断裂作为油气运移的通道,形成的是次生气藏.目前已发现的主要含气构造(哈尔金、大老爷府及双坨子构造)在营城组末期已见雏形,大多数构造定型于嫩江末期,含气构造形成时间早于主生烃时间.伏龙泉构造形成于嫩江时期,定型于古近纪末期.烃类气藏主要形成于青山口-嫩江时期.营城组火山岩和登娄库-泉头组一、二段的碎屑岩储集层是未来烃类气勘探的主要目标.
【期刊名称】《世界地质》
【年(卷),期】2010(029)004
【总页数】6页(P622-627)
【关键词】长岭断陷;烃类气藏;烃源岩分布;含气构造
【作者】杨光;赵占银;王建强
【作者单位】吉林大学地球科学学院,长春,130061;中国石油吉林油田分公司,吉林,松原,138000;吉林大学地球科学学院,长春,130061
【正文语种】中文
【中图分类】P618.130.2
长岭断陷是松辽盆地最大的断陷，位于松辽盆地西部断陷区［1］，面积
1.3×104km2。

该断陷是由北部的大安断裂、西南部的黑帝庙断裂和东部的孤店—伏龙泉断裂控制的大型裂陷型断陷。

地层主要包括下白垩统火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组一、二段。

断陷内烃源岩发育，储集层、盖层及圈闭等成藏条件有利，蕴藏的烃类天然气资源丰富，有近20口井试气获得工业气流(烃类气)。

目前已发现西西里嘎Ⅰ号气藏、长岭Ⅰ号气田、大老爷府气藏、双坨子气田和伏龙泉油气田等5个含油气构造 (图1)。

目前的勘探证实，该断陷最大的含气特征是有机烃类气与幔源成因的CO2气共存，烃类气藏的形成时间 (青山口—嫩江时期) 早于 CO2气藏［2］。

正确认识和区分这两类气体富集成藏规律，是石油勘探必须面对和解决的前沿研究课题，认清烃类气藏的成藏规律，可为深层烃类气有利勘探区优选奠定理论基础，从而降低勘探风险。

根据生储盖组合的匹配关系，在纵向上将长岭断陷深层天然气划分成一套含气组合(下部含气组)，两个含气层:农安气层和怀德气层。

1.1 农安气层
农安气层是指泉头组一、二段含气层。

目前在长岭断陷的双坨子构造和伏龙泉构造泉一段发现工业气流井。

气源主要来自深部断陷营城组和沙河子组烃源岩，烃类气沿断层或不整合面运移到泉一、二段，形成下生上储上盖式次生天然气藏。

泉三、四段的紫色、灰紫色的河流相泥岩作为局部盖层。

泉一段发现的气藏，产气量为9.035～85.33 km3/d，产气量最高的是坨深1井。

气藏类型以岩性--构造 (油)气
藏为主。

在伏龙泉构造泉一、二段发现的气藏埋藏非常浅，气藏深度为696～1 152 m，其中对伏1井泉一段的696～1 080 m联合试气，获得114.84 km3/d
的高产气量。

1.2 怀德气层
怀德含气层是指登娄库组—营城组—沙河子组气层。

登娄库组的气主要来源于下
伏的营城组和沙河子组，以断层或者不整合面为运移通道，泉头组一段河流相泥岩层作为直接的局部盖层，主要形成下生上储式次生气藏。

登娄库组在哈尔金构造、双坨子构造和伏龙泉构造均已发现工业气流井，其中单井产气量最高的是哈尔金构造，其次是双坨子构造，与之相比，伏龙泉构造上的单井产气量较低。

营城组的烃类气主要发现于哈尔金构造和双坨子构造，其中前者的单井产气量明显高于后者。

长岭断陷烃类气藏的形成受多种因素的控制，如基底断裂、火山岩储集层发育程度、深层岩石的成岩作用［3］、深部气源及圈闭的发育等［4］，断陷期地层埋藏深
度较大，断陷期岩性、构造圈闭的形成、后期断层封闭条件、黏土矿物的成岩作用、盖层的有效厚度、气源生烃量的持续补给等，对深层烃类天然气富集都产生一定的影响。

由于松辽盆地是陆相地层，沉积岩相变较快，使得油气藏易于近源分布，因此，主力烃源岩分布、断裂的发育特征及圈闭形成期与主生排烃期的匹配关系是烃类气藏形成的主控因素。

2.1 气源岩分布是控制岩性--背斜气藏的主控因素
长岭断陷是由多个主次断陷组成的复式断陷群［1］，在初始裂陷期沉积了下白垩统火石岭组地层，在强烈伸展断陷期沉积了沙河子组地层，在断陷萎缩期沉积了营城组地层，即沉积层主要为断陷期与断坳转化期陆相沉积，相对于陆相坳陷期地层而言，沉积层连续性差，沉积相带变化较快，延伸不远。

因此，沙河子组和营城组地层的烃源岩主要分布于断陷内的深凹陷地带，呈不连续分布状态(图2)。

沙河子
组和营城组烃源岩的沉积环境不同，前者主要是半深湖--深湖相泥岩，后者主要是湖沼相含煤层的泥岩，但有机质丰度、类型和成熟度指标基本相同［5］，成矿方向均为烃类天然气。

这两套烃源岩叠合区，为长岭断陷的生烃源区，位于断陷的东北部、南部及东南部。

而烃类气藏的分布受控于生烃源区，源控区附近是寻找烃类气藏的有利地区。

2.2 断裂是控制断裂--岩性气藏的主控因素
松辽盆地南部经历多次构造运动改造，断裂发育，总体归纳为3期断裂:早期断裂、继承性断裂和晚期断裂［5］。

早期断裂属于基底断裂，断裂活动时油气尚未生成，不能成为油气运移的通道，但对断陷的形成、演化及油气的分布具有控制作用。

松辽盆地进入坳陷期的早期断裂属于继承性断裂［6］，继承性断裂为控陷断裂 (图
1中①－⑧号断裂［5］)，该类断裂晚期的活动，对背斜--断裂圈闭和断裂--岩性
圈闭的形成及疏导早期烃类气做垂向运移具有重要的控制作用。

嫩江末和明水末构造运动时期形成的晚期断层以及晚期活动的早期断层［3］，在较大的褶皱背景条件下处于活动的断裂系统，且要沟通气源 (沙河子组和营城组烃源岩)与圈闭的断裂作为油气运移的通道。

嫩江末构造运动强烈，使先期形成的继承性断裂重新活动(图1)，断开泉头组中下部，向上消失于泉头组上部。

下部重新活动的早期断裂，
断裂的伸展空间为基底--泉头组，断裂穿越了沙河子、营城和登娄库组地层，可视为油源断层。

天然气沿该类断层向上运移到泉头组一段圈闭内，形成次生气藏，如断陷内的东岭构造气藏、哈尔金构造气藏和伏龙泉构造气藏(图3)。

2.3 主生烃期与圈闭形成期的有利匹配
2.3.1 气源岩条件及生烃时间
长岭断陷早白垩世断陷期主力烃源岩是分布在沙河子组和营城组中的暗色泥岩［7，8］。

沙河子组主要为半深湖--深湖亚相沉积，烃源岩主要分布在黑帝庙次凹和乾
安次凹 (图2)，黑帝庙次凹暗色泥岩的厚度明显大于乾安次凹，最大厚度达800 m，处于断陷边缘的坨深6井沙河子组暗色泥岩厚239 m，占地层厚度的46%。

地震剖面资料分析表明，沙河子组地层在波阻上呈现低连--低振的弱反射地震相，少见强反射界面，推测其为一套深湖相灰黑色泥岩。

营城组烃源岩分布范围与沙河子组非常相似，以湖沼相含煤暗色泥岩沉积为主，但气源岩的厚度不及沙河子组。

有机碳含量主要为0.56%～2.73%，氯仿沥青“A”为0.0107% ～0.6512%，镜
质体反射率Ro为1.7% ～3.5%［9］，有机质类型为III型，是典型的以湖沼相含煤为主的沉积层。

各项实验数据说明该断陷有过烃类天然气生成的历史，据大老爷府和双坨子地区成熟度指标Ro值分析，认为气源岩目前正处于高成熟--过成熟演化阶段，处于烃类天然气形成的晚期。

余凯研究认为，断陷中心营城—火石岭组烃源岩具体产烃时间是姚家末期进入生气门限，嫩江中期达到生气高峰，至古近纪生气完全结束［10］。

但闫相宾对气源岩产气时间的研究略早于余凯的研究结果，认为气源岩埋藏＞2 000 m之后，就进入了主生气期，其中，沙河子组烃源岩生气高峰在登娄库晚期—姚家时期，营城组烃源岩生气高峰在泉头早期—嫩江时期［8］。

对于烃类气的形成时间，笔者通过储层流体包裹体研究，认为该断陷的烃类天然气主成藏期是青山口—嫩江初期，因此推测营城—火石岭组烃源岩主生烃时间为泉头期—嫩江早期。

长岭断陷在地史时期中，毫无疑问存在着丰富的气源，成为气藏形成的主控因素，沙河子—营城组地层厚度约1 000～2 000 m，造成这两套主力气源岩生气时间持续较长，从登娄库末期—古近纪［8，10］，但早期生成的烃类气由于未有区域盖层 (青山口组一、二段)保护，以散失为主。

青山口—嫩江时期是目前气藏形成的主生气期。

2.3.2 主含气圈闭形成时间
为确定长岭断陷主要含气构造的形成时间，笔者在主含气区选择了两条剖面对构造演化史进行了恢复 (图1)，研究证实长岭断陷内的伏龙泉构造是从嫩江时期开始隆升，经明水组沉积后的反转构造期持续隆升，于古近纪末期最终定型。

哈尔金、双坨子和大老爷府构造属于继承性构造，形成时间较早，于营城末期形成，均是由断裂控制的古隆起，并于明水组沉积后反转构造期最终定型。

其中，大老爷府构造位于长岭断陷向东南部局部隆起(伏龙泉构造)的转折部位，嫩江组沉积之后，该继承构造显著隆升，明水末期的构造反转，使得该构造上沉积的明水组地层全部被剥蚀
掉，也是该构造的最终定型时期。

总之，长岭断陷中的主要含气构造，哈尔金、双坨子和大老爷府构造都是继承性发育的构造，构造于明水末期定型。

伏龙泉构造是嫩江末反转期形成的构造，定型于古近纪末期。

2.3.3 烃类气藏的形成时间
哈尔金构造于营城末构造回返期形成，属于早期形成的继承性构造，构造形成时间早于主生烃期(泉头期—嫩江早期)，利于烃类气的富集。

储层流体包裹体研究结果证实，营城组和登娄库组地层中的烃类天然气藏存在一次成藏期，时间为青山口末期至嫩江初期。

主成藏期与主生烃期是吻合的。

东部斜坡区的大老爷府和双坨子构造形成于营城末构造回返期，之后，继承性持续发育，于明水末构造回返期定型。

其中，双坨子构造的烃类天然气藏共有3次成
藏期 (储层流体包裹体研究)，一期主成藏期，二期次成藏期。

第一期主成藏期是营城组和登娄库组的烃类气藏于青山口早期形成，是主生烃期的产物;第一期次成藏
期是泉头组一段气藏于嫩江末构造回返期形成;第二期次成藏期是古近纪中--晚期，伴随有构造运动，是烃类气体重新调整、聚集形成的气藏。

次成藏期形成的气藏以次生气藏为主，但也不否定气藏内有原生天然气存在的可能。

伏龙泉构造于嫩江时期开始形成，嫩江之后，处于持续隆升期，于古近纪末期定型。

泉头组一段地层中的烃类天然气藏存在一期主成藏期，时间为嫩江组末期。

该构造中的气藏是主成藏期后的产物，气体沿着气源断裂运移、富集，形成的是次生气藏。

3.1 烃类天然气类型
目前，长岭断陷已经发现的烃类天然气主要分布在东部斜坡带的南部和中央凸起的东部 (图1)。

据东岭、大房身地区和哈尔金、大老爷府及双坨子构造天然气样品中C1、C2及C3的碳同位素和含量测试数据，采用δ13C1—δ13C2、δ13C1—
δ13C2—δ13C3分类模板，对长岭断陷的天然气类型进行了划分，结果显示大老
爷府、伏龙泉地区的烃类气为油型气;东岭以油型气为主，同时存有油型气与煤型
气的混合气;双坨子地区以煤型气为主，并含有高--过成熟演化阶段的油型气。

哈
尔金构造、长岭6号、长岭2号地区的天然气碳同位素系列主要为负碳系列，是
高成熟、过成熟的煤型气、幔源无机成因烷烃气及他们的混合气。

长岭断陷不同的构造部位钻遇烃类工业气流层位存在差异，其中哈尔金构造主要以营城组为主产气层，大老爷府构造在怀德气层见低产气流，伏龙泉和双坨子构造在农安、怀德两个气层均见气体产出。

3.2 烃类天然气主要勘探区域
长岭断陷沙河子组烃源岩分布区是寻找烃类天然气重要目标区。

沙河子组大面积、厚层的含煤岩系，决定了深层天然气是以煤型气为主［9］，成为重要的供气源，上覆营城组多套火山岩储集层，火山岩储层的原生孔隙并不好，但由于形成时间早、经历的地质年代久远、埋藏深，新近纪强烈的构造作用极大地改善了火山岩层的储集性能，诱发构造裂隙和各种溶蚀孔、缝的产生［9］，形成储集空间以气孔--溶
蚀孔--构造裂缝组合类型，该类岩石孔隙度、渗透率等岩石物性较好 (代表性岩石
为原地自碎角砾化熔岩)［11］。

生、储、盖组合的良好配置，为营城组火山岩烃
类气藏的形成奠定了基础，成为目前烃类气藏勘探的优选目标。

目前对哈尔金构造的火山岩烃类天然气勘探已经突破，钻遇了工业气流井，在该构造的南部和北部洼陷中寻找火山岩储集体成为未来深层煤层气勘探的重要目标。

长岭断陷在碎屑岩中已发现的烃类天然气主要位于登娄库组和泉头组一、二段。

登娄库沉积时期，为盆地的断坳转换期，此时盆地水体变浅，沉积相由深湖、半深湖演化为滨浅湖，广泛发育浅水湖泊背景下的三角洲、扇三角洲砂体，泉头组以河流相沉积的粉、细砂岩为主，局部含砾岩、砂砾岩;储层孔隙度分布为2.2% ～10.5%，平均值6.1%，渗透率为0.04 ×10－3～1.48 ×10－3μm2，平均值0.20×10－
3μm2，属于低孔低渗储集层，且孔隙度与渗透率相关性较好［5］，局部地区由
于埋藏较深，次生孔隙发育，有效地改善了储集层的物性。

因此，在农安气层和怀德气层的顶部是寻找岩性、构造--岩性气藏的有利地带。

(1)烃源岩分布和断裂发育特征是控制长岭断陷烃类气藏分布的主控因素。

(2)主要含气构造形成时间早于主烃源岩生烃时间。

(3)营城组火山岩和登娄库—泉头组一、二段的碎屑岩砂体是未来烃类气勘探的主
要目标。

【相关文献】
［1］张玮，李洪革，李明杰．松辽盆地南部长岭断陷区深层构造特征与天然气聚集［J］．现代
地质，2008，22(4):592-598．ZHANG Wei，LI Hong-ge，LI Ming-jie．The characteristic of deep structure and natural accumulation in Changling faultdepression，southern Songliao Basin［J］．Geoscience，2008，22(4):592-598．
［2］杨光，赵占银，张伟．松辽盆地南部无机CO2成藏机理与分布［J］．吉林大学学报:地球科学版，2010，40(4):932-938．YANG Guang，ZHAO Zhan-yin，ZHANG Wei．Distribution and accumulation of inorganic CO2in southern Songliao Basin ［J］．Journal of Jilin University:Earth Science Edition，2010，40(4):932-938．
［3］王德海，郭峰，任国选，等．松辽盆地南部白垩系天然气成藏条件［J］．世界地质，2006，25(3):282-290．WANG De-hai，GUO Feng，REN Guo-xuan，et al．Accumulation and distribution conditions of natural gas from crom Cretaceous of southern Songliao Basin ［J］．Global Geology，2006，25(3):282-290．
［4］陆建林，王国寿，朱建辉，等．长岭断陷深层成藏主控因素及勘探方向分析［J］．石油天
然气学报，2006，28(3):26-28．LU Jian-lin，WANG Guo-shou，ZHU Jian-hui，et al．Major control factors of deep reservoirs in Changling depression and its direction of exploration ［J］．Journal of Oil and Gas Technology，2006，28(3):26-28．
［5］李晶秋，苗宏伟，李立立，等．松辽盆地南部长岭断陷区深层碎屑岩天然气成藏特征及主控
因素［J］．中国石油勘探，2009(4):34-39．LI Jing-qiu，MIAO Hong-wei，LI Li-li，et al．Characteristics and main controlling factors of gas accumulationin deep clastic rocks
of Changling fault depression in southern Songliao Basin ［J］．China Petroleum Exploration，2009(4):34-39．
［6］李明，赵一民，刘晓，等．松辽盆地南部长岭断陷油气富集区分布特征［J］．石油勘探与
开发，2009，36(4):413-418．LI Ming，ZHAO Yi-min，LIU Xiao，et al．Distribution of petroleum enriched areas，Changling sag，southern Songliao Basin ［J］．Petroleum
Exploration and Development，2009，36(4):413-418．
［7］赵志魁，赵占银，曹跃，等．吉林探区深层天然气勘探前景［J］．中国石油勘探，2003，8(3):6-12．ZHAO Zhi-kui，ZHAO Zhan-yin，CAO Yue，et al．Exploration prospect of deep gas in Jilin oilfield ［J］．China Petroleum Exploration，2003，8(3):6-12．
［8］闫相宾，金晓辉，李丽娜，等．松辽盆地长岭断陷火山活动与烃源岩成烃史分析［J］．地质论评，2009，55(2):225-230．YAN Xiang-bin，JIN Xiao-hui，LI Li-na，et al．Volcanic activities and hydrocarbon-generating history in the Changling fault depression，Songliao Basin ［J］．Geological Review，2009，55(2):225-230．
［9］王立武．松辽盆地深层天然气富集条件的特殊性探讨［J］．中国石油勘探，2009，14(4):6-12．WANG Li-wu．Particularity discussion of deep natural gas enrichment conditions in Songliao Basin ［J］．China Petroleum Exploration，2009，14(4):6-12．
［10］俞凯，侯洪斌，郭念发，等．松辽盆地南部断陷层系石油天然气地质［M］．北京:石油工业出版社，2002:272，273．YU Kai，HOU Hong-bin，GUO Nian-fa，et al．Oil and gas geology in deep strata of the southern of Songliao Basin［M］．Beijing:Petroleum Industry Press，2002:272，273．
［11］郑曼，李建忠，王立武，等．松辽盆地长岭断陷营城组火山岩储集空间特征及演化［J］．岩石学报，2010，26(1):135-141．ZHENG Man，LI Jian-zhong，WANG Li-wu，et al．Reservoir space characteristics and evolution of the volcanic rocks in Yingcheng Formation of Changling fault depression，Songliao Basin ［J］．Acta Petrologica Sinica，2010，26(1):135-141．。