梨树断陷基岩潜山油气成藏主控因素分析与勘探前景

程 建，周卓明，段铁军，杨 昊，宋振响

(中国石化石油勘探开发研究院，江苏 无锡 214126)

0 引 言

潜山在含油气盆地的勘探中占有重要地位[1-3]。近年来，银额盆地、河套盆地、松辽盆地等不断在潜山获得油气发现[4-6]，证实不同盆地的基岩潜山大多有富集形成油气藏的可能。松辽盆地南部处于华北地台与兴蒙海西期褶皱带结合部位。梨树断陷是松辽盆地东南隆起区一个发育于晚侏罗世、早白垩世的西断东超、断坳叠置的“箕”状断陷盆地，其沉积和沉降中心位于断陷的中西部。断陷由桑树台洼陷带、北部斜坡带、中央构造带、东南斜坡带及苏家屯次洼、双龙次洼几个次级构造单元组成。在纵向上主要存在2个油气富集带：一是位于中浅部的泉头组和登娄库组油层组合，二是位于深部的营城组、沙河子组和火石岭组油气层组合。

梨树断陷的基底由不同时代、不同类型的复杂岩石构成[7-11]。梨树断陷桑树台断裂西侧JG1、YG1井，中央构造带SN64井，双龙次洼SN55井和金山地区J2井基岩见到良好的油气显示，潜山勘探逐渐得到重视。但梨树断陷潜山还未开展过全面、系统的研究，尤其是潜山油气成藏条件、成藏主控因素与富集规律等一些关键问题仍未得到很好的解决[12-19]。从基岩油气藏石油地质条件入手，利用大量的钻井、重磁、地震等资料，对基岩岩性分布、岩相构成，发育期次，不同岩性基岩的储集性能及其形成机制进行研究，进一步明确了基岩潜山发育类型、形成原因与分布特点，结合典型基岩油气藏解剖与失利井分析资料，揭示基岩油气藏的成藏规律[20-26]。

1 基本成藏条件

1.1 烃源条件

1.1.1 主力烃源岩分布特征

基岩潜山一般不发育烃源岩，主要依靠他源供烃成藏。梨树断陷发育火石岭组、沙一段、沙二段和营一段4套重要的烃源层。各层系烃源岩发育、分布特征及其与基底的接触关系存在明显的差异。总体具有暗色泥岩发育层段南部层位老、北部层位新，暗色泥岩厚度中心由南向北迁移的特点。

与基底直接接触的火石岭组广泛发育。断陷西部和东南部暗色泥岩厚度最大超过200 m，有机碳含量为2.0%以上，类型以Ⅲ型为主，可为与之直接接触的基底潜山提供充足的油气源；断陷北部火石岭组以火山岩为主，暗色泥岩基本不发育。优质烃源岩主要分布在东部斜坡带的金山、金岗、秦家屯和双龙地区。

沙一段暗色泥岩主要分布在深洼带南部至金山地区。主体烃源岩有机质丰度达到2.0%以上，为优质的煤系烃源岩，具备较大的生烃潜力。七棵树西南段基底直接与沙一段地层接触，但沙一段暗色泥岩厚度相对较小，不足以提供该区潜山油气藏的烃源。

沙二段为梨树断陷的主力烃源层，断陷区主体暗色泥岩厚度达到200 m以上，烃源岩TOC高值区主要分布在太平庄、七棵树、四五家子和秦家屯地区，最大值超过2.0%，有机质类型相对较好，部分层位发育Ⅱ1甚至Ⅰ型有机质，可为与之对接的基岩潜山供烃，七棵树地区暗色泥岩厚度为50～300 m。

营一段优质烃源岩主要分布在深洼北部、苏家屯及双龙地区。最大厚度超过450 m，双龙次洼TOC最高，为0.5%～2.0%。相对高值区主要分布在金山、小城子、苏家屯和南北2个深洼带，TOC达1.0%以上。桑树台断裂附近、东部边缘带七棵树和双龙地区之间、小城子附近区域和金山地区南部基底，与营一、二段地层直接接触，可以为基岩潜山提供烃源。

1.1.2 油气源对比分析

确定潜山油气源及供烃层系是准确预测潜山油气藏分布必不可少的过程，利用有机地球化学分析方法进行基岩潜山油气源对比分析，发现梨树断陷潜山油气具有多种油气来源。不同的烃源层系与下伏基岩及上覆盖层形成不同类型的储盖组合。

以JG1井为例，JG1井天然气与金山地区其他层位天然气具有相似的组分及碳同位素组成特征。组分分析结果显示：JG1井天然气组分以烃类气体为主，含少量的非烃类气体，主要为N2和CO2；烃类中以高含量的CH4为主，占89.45%，其次为C2H6，含量为6.57%，C3H8及其之后的长链烷烃含量总体较低，天然气干燥系数达92%，以高熟凝析气为主。图1为梨树断陷天然气、烃源岩轻烃C7系列化合物三角图。由图1可知：断陷主体天然气为油型气，主要来源于Ⅱ1、Ⅰ型干酪根母质类型烃源岩，沙二段发育的部分母质类型较好的烃源岩应该为其主力烃源岩；而JG1井天然气与东南斜坡带金山地区天然气一致，为典型的煤型气。该区火石岭组和沙一段发育的煤系泥岩具有较大的相似性。采用文献[13]中煤型气的公式，得到JG1井天然气等效成熟度为1.78%，为源岩在高熟演化阶段的产物，与金山地区火石岭组烃源岩的演化程度吻合，表明JG1井天然气主要来自于桑树台断裂东侧金山地区的火石岭组源岩。采用同样的方法对YG1、SN64、SN55、J2井进行油气源对比分析认为：YG1井所在的桑北地区基底油气主要来自苏家屯次洼营一段优质烃源岩；中央构造带SN64井附近基底油气主要来自小宽断裂带南部沙二段发育的优质烃源岩；双龙地区SN55井基底原油主要来自北部双龙次洼在沙河子组和营城组发育的泥岩；J2井高含CO2气藏为无机和有机成因的混合气，无机气主要来自地幔，有机气中既有金山地区煤系泥岩的贡献，也有北部新鲜洼陷沙二段优质烃源岩的贡献。

图1 梨树断陷天然气、烃源岩轻烃C7组成对比三角图(NC7:正庚烷，MCYC6:甲基环己烷，DMCYC5:二甲基环戊烷)

1.2 储集层条件

1.2.1 基底岩性特征

梨树断陷共有38口钻井钻遇基底，岩性以变质岩和岩浆岩为主。锆石测年表明基岩时代跨度大：SN121井为181 Ma，SN146井为178 Ma，属于侏罗纪侵入的花岗岩；SW8井为1 851 Ma，属于前震旦华北板块的结晶基底；YG1井为455 Ma，属于晚奥陶世石英片岩。断陷主体大部地区为浅、中变质岩(千枚岩和片岩)，推测时代为奥陶纪。十屋及其东部地区发育石炭纪灰岩和二叠系变余砂泥岩。高变质岩(片麻岩等)分布面积较小，仅在SW8、SN55和SW31井区分布，推测为早元古代变质结晶基底。火山岩和花岗岩主要分布在盆地北部和南部，断陷中部也有少量零星分布，推测时代主要为侏罗纪—白垩纪。

1.2.2 基岩储层特征

对梨树断陷钻遇基底的23口井共548个孔、渗数据进行统计。结果表明，其储层孔隙度、渗透率值变化较大：孔隙度最大值为17.40%(YG1井，石英岩)，最小值为0.03%(SN55井，碎裂岩)，平均值为2.90%；渗透率最大值为93.3mD(YG1井，石英岩)，最小值为0.01 mD(SN166井，绿泥石片岩)，渗透率平均值为1.58 mD；孔隙度区间值主要集中在1.00%～6.00%，分布频率为64.8%，而渗透率区间值主要集中在0.05～0.50 mD，分布频率为56.1%(表1)。梨树断陷储层属于低孔、低渗储层，孔隙度与渗透率不完全相关,造成该现象的原因是基岩储层具有裂缝-孔(洞)双重介质的储集特征，部分地区发育裂缝储层。

表1 梨树断陷基岩孔隙度、渗透率区间分布频率统计Table 1 Frequency distribution of bedrock porosity and permeabilityintervals in the Lishu fault depression

基岩的孔隙类型为孔、洞、缝交织在一起，孔隙几何形态十分复杂。储集空间主要为溶蚀孔和裂缝，且以构造裂隙为主。溶蚀成因的孔、缝在潜山顶部风化壳附近较发育，YG1井石英片岩、云母石英片岩中溶蚀孔、缝发育，部分孔、缝充填原油。构造裂隙由构造应力作用形成，是构成基岩渗透能力的主要通道。YG1井位于大断裂附近，经历了多期构造运动，上部裂缝很发育，局部井段岩块破碎严重，以网状缝、斜交缝为主，网状缝多被石英或方解石充填和半充填。石英片岩构造变形强烈，常见揉皱构造，局部溶孔也较发育，并充填原油和沥青。说明基岩储集性能主要取决于裂缝和裂隙的发育状况。

2 油气藏成藏主控因素

梨树断陷30多口潜山探井中，由于烃源供烃不足和缺乏良好的运移条件，大多数钻井未见到好的油气显示(图2)。通过归纳和对比分析梨树断陷和中东部其他断陷盆地成藏地质要素，认为梨树断陷潜山成藏主控因素有以下3点。

图2 梨树断陷油气勘探成果

(1) 与主生烃区的距离及“山-源”接触方式决定了油气藏的规模。如桑北地区北部的YG1、SN7、SN166井距离主力生烃洼陷(苏家屯次洼)近，基底油气显示较好；而南部的L1、SN8井距离主力生烃区较远，基底未见油气显示。北部斜坡带和秦家屯地区基底未能形成油气藏的原因为距离主生烃区太远。西部沈洋凸起紧邻桑树台凹陷，基底与主力烃源岩层直接对接，断面接触面积大，接触方式对供烃有利，形成基底油气藏机率和规模大。中央构造带(SN64井)、七棵树、秦家屯、太平庄和北部斜坡带基底与烃源岩主要为间接接触方式，主生烃区生成的油气除通过断层发生垂向运移外，还要依靠不整合面、裂缝及上覆地层内连通性较好的疏导体(砂体、火山岩体等)侧向运移至基底才能形成油气藏，接触方式对供烃相对不利，油气规模小。

(2) 裂缝是形成基岩有效储集体的关键条件。总体看来，越靠近断裂带，基岩裂缝越发育，如靠近小宽断裂带的SN55井基底裂缝发育程度高，见到了多层的裂隙含油层；而七棵树地区SW8、SW804、TG1等井距离小宽断裂带相对远，受断裂活动影响小，基底裂缝发育程度低，显示情况也较差。裂缝发育程度还受基底岩性的影响，如桑南地区JG1井基底花岗岩暗色矿物含量少，脆性强，易于形成断层和裂缝，基岩储集条件相对有利，而JG2井基底主要以斜长岩和片岩为主，暗色矿物含量多，不易形成裂缝，储集条件相对不利。裂缝除为油气的有利储集空间外，还是油气发生侧向运移的重要通道。

(3)多期活动的断裂为基岩油气藏形成的重要因素。桑南地区基底靠近金山次洼和桑树台深洼2个洼陷，深洼带生成的油气向SW方向运移时与基岩裂缝开启方向不一致，难以发生大规模的运移；而其东南金山地区烃源岩向NW方向运移时与裂缝开启方向一致，油气容易沿该方向运移至基底成藏。此外，断层长期活动不仅改造致密变质岩形成裂缝性储层，而且为基底油气成藏提供了良好的油气运移通道。

3 潜山资源分布与有利勘探区带

目前在梨树断陷共发现20多个潜山圈闭(图3)，控盆断层、不同方向的控洼断层、反转构造、走滑构造是潜山形成的主控因素。根据各个圈闭成藏地质条件，估算梨树断陷基岩潜山圈闭资源量为1 123.8×108m3。整体来看，梨树断陷基底潜山具有一定的油气勘探潜力。按照潜山分布及其与断裂构造的相关性，梨树断陷划分为西部桑树台潜山带、北部斜坡潜山带、中央构造潜山带和东南斜坡潜山带4个区带。在潜山圈闭资源量计算的基础上，综合考虑前述对潜山油气成藏条件的分析，认为梨树断陷基岩潜山领域有利勘探区带是西部桑树台潜山带和中央构造潜山带。

图3 梨树断陷基岩潜山圈闭分布

3.1 西部桑树台潜山带

西部桑树台潜山带目前已完钻8口探井，勘探程度相对较高。北部YG1、SN7、SN166井见不同级别油气显示，南部JG1井获得工业气流。桑树台北部基底岩性以石英岩、石英片岩为主，层间缝发育程度中等，具备一定的油气储集空间，基底油气主要来自苏家屯次洼营一段烃源岩。北部圈闭更靠近苏家屯次洼烃源岩，预测储层裂缝发育，而上部登娄库组发育大套的红色泥岩，盖层条件较好。

3.2 中央构造潜山带

中央构造潜山带是梨树断陷油气最富集的区带。首先，生烃条件上，除深洼带烃源岩可以为其供烃外，小宽断裂带和秦家屯断裂带之间区域在沙二段和营一段发育的部分母质类型较好的烃源岩也可以为其提供油气源；其次，位于小宽-双龙走滑断裂之上，多期断裂叠加，长期活动的断裂为基底储层裂缝发育提供良好的条件；再次，上部火石岭组、沙河子组泥岩发育，封盖条件较好，且早期形成的圈闭与晚期成藏相匹配，成藏条件较好。

4 结 论

(1) 梨树断陷基岩储集性能及微观特征差异较大，属于低孔低渗型储层，储集条件不佳，但构造裂缝可以改善基岩储集性能。梨树中央构造带构造高部位、桑北、桑南斜坡区为有利储层发育区，预测平均孔隙度可达2.00%～4.00%，桑树台深洼区预测平均孔隙度小于2.00%。

(2) 梨树断陷基底油气来源和断陷主力油气源一致。北部斜坡带和秦家屯地区基底距离主生烃区太远,未能形成油气藏。基岩裂缝发育程度及开启方向对油气成藏具有重要影响，当油气运移方向与裂缝开启方向一致时，有利于油气运聚形成基岩油气藏。

(3) 采用容积法计算梨树断陷20多个不同类型的潜山圈闭资源量，结果为1 123.8×108m3。整体来看，梨树断陷基底潜山具有一定的油气勘探潜力。西部桑树台潜山带和中央构造潜山带勘探程度较高，是下步潜山勘探的重点地区。