中国东北地区古生界油气前景展望

康玉柱，王纪伟

(中国石化石油勘探开发研究院，北京 100083)

0 引 言

中国东北地区包括俄罗斯远东地区，位于中亚造山带东段，大地构造位置处于华北克拉通和西伯利亚克拉通之间，其主要受古亚洲洋构造域的影响，又经历了太平洋构造域的强烈改造与叠加增生，具有复杂的构造演化历史。东北地区具有前震旦系(Pt2—3)的结晶变质基底，广泛分布古生界地层，发育海相、海陆交互相和陆相沉积。古生界发育多层系品质良好的烃源岩及多时代油气成藏组合，多处见油气显示或天然气流，具有较好的勘探前景。区内发育6个中新生代盆地，中新生界地层齐全且厚度较大。此次研究探讨了东北地区古生界地层沉积、成油组合及成藏条件，对油气资源潜力进行整体评价，对勘探前景进行展望，以期为下步勘探提供参考。

1 区域地质概况

据重力、磁力、大地电磁和少量深反射地震资料解释，松辽盆地所处的地壳，莫霍面埋深为29～35 km。莫霍面等深线为29 km的区域的形态与松辽盆地沉降幅度最大、沉陷时间最长的古龙凹陷相一致；莫霍面等深线为30 km的区域的形态与松辽盆地一级构造单元的中央坳陷区相一致。松辽盆地的莫霍面埋深与盆地基底埋深存在严格的镜像关系。莫霍面的隆起控制了坳陷区的分布，莫霍面的高点控制了长期凹陷的分布。

东北地区古生界构造演化总体经历3个阶段(表1)：①震旦纪—寒武纪—奥陶纪：为裂陷—克拉通盆地演化阶段，充填了一套海相陆源碎屑岩及碳酸盐岩建造；②志留纪—泥盆纪：挤压克拉通盆地演化阶段；③石炭纪—二叠纪：克拉通内坳陷盆地演化阶段[1-3]。后期又叠加了中新生代断陷盆地演化阶段，是中国东北地区含油气盆地主体形成时期，白垩系为主要勘探层系。

表1 东北地区区域构造演化阶段划分简表Table 1 Brief sheet of division of regional tectonic evolution stages in northeast China

2 地层

2.1 东北地区的结晶基底

东北地区的结晶基底为太古界—中元古界地层，为一套深变质的碳酸盐岩、中基性火山岩及碎屑岩，但在中新元古界黑龙江群(蓟县系)为海相火山岩—沉积岩，下部为绿泥岩，局部还发育蛇绿混杂岩等 (青白口系)。

2.2 古生界

寒武系：中下寒武统在佳木斯地区为粗碎屑岩磨拉石建造；伊春—延寿地区为陆源碎屑岩及碳酸盐岩建造，厚度为1 600.0 m，西厚东薄，并缺失中—上寒武统。

奥陶系：该区东北部的呼兰地区发育酸性火山岩、砂岩及灰岩，厚度为245.0 m；伊通放牛沟地区发育上奥陶统中酸性火山岩、碎屑岩及灰岩，厚度为210.0 m；伊春—延寿地区下奥陶统为酸性火山岩夹灰岩，厚度为7 806.0 m；中奥陶统为陆源碎屑岩、碳酸盐岩和中酸性火山岩，厚度为1 457.0 m；中奥陶世末，洋盆闭合并增生至佳木斯微地块西缘，形成中加里东期花岗闪长岩带。

志留系—泥盆系：在该区分布面积小于寒武系—奥陶系，厚度也较薄。在北部呼兰地区，下志留统为碎屑岩夹火山岩，厚度为321.9 m；上志留统为碎屑岩、碳酸盐岩，厚度为225.0 m；缺失中志留统。佳木斯地块，志留系—泥盆系为一套碎屑岩及碳酸盐岩，厚度为650.0 m；中泥盆世末隆升，缺失上泥盆统；另外，在四平、舒兰、鄂尔古纳斯、嫩江北海拉尔等地区均发育志留系—泥盆系。

石炭系—二叠系：在东北地区分布广泛，总体为一套海相—海陆交互相的碳酸盐岩、碎屑岩夹火山岩建造。

在双阳、永吉、牛南、蛟河、漠河、珲春、根河、九台、海龙等地区，钻遇的石炭系—二叠系新地层为海相碳酸盐岩及碎屑岩夹火山岩，总厚度为1 100.0～6 000.0 m。张广才岭地区上二叠统地层为湖相砂岩与泥岩互层及火山岩，厚度为1 184.0 m；延吉地区上石炭统—下二叠统地层为浅海相碎屑岩、火山岩，厚度为5 690.0 m；吉林芦家屯地区上石炭统海相地层与二叠系一起褶皱，上三叠统不整合其上[4-7]。

3 石油地质条件

3.1 烃源岩特征

(1) 东北地区古生界发育2套烃源岩，为海陆过渡相煤系烃源岩和海相烃源岩。第1套烃源岩为石炭系—二叠系煤系烃源岩，岩性主要以煤、炭质泥岩、泥岩、泥灰岩为主，TOC为0.6%～3.2%、以III型为主，Ro为0.9%～2.3%，烃源岩厚度为250.0～620.0 m。第2套烃源岩为寒武系—奥陶系海相烃源岩，以海相碳酸盐岩及泥灰岩为主，TOC为0.5%～2.0%，Ro为0.9%～3.4%，以I—II型为主，烃源岩厚度为230.0～320.0 m。这2套烃源岩在大断裂或岩浆岩的喷发和侵入区有局部接触热变质作用，但就全区而言未发生沉积岩系的大规模变质，其中，泥页岩、泥灰岩及暗色灰岩等均属好烃源岩。拉布达林盆地下二叠统生物灰岩厚度为326.0 m，根河盆地下二叠统烃源岩厚度为300.0 m，吉林市郊区龙潭地区的二叠系泥页岩厚度为500.0～700.0 m。近年来进行了深入研究，露头样品和钻井取心样品分析表明，剩余有机碳含量较高，为0.7%～3.5%，Ro为1.4%～4.1 %，属高成熟—过成熟阶段，以生成天然气为主。

(2) 与邻区华北地块和东西伯利亚陆块相比可知，华北陆块新元古界、寒武系—奥陶系均发育较好烃源岩；东西伯利亚地块文德系和里菲系(相当于震旦系)及∈—O均发育好烃源岩。由此推测东北陆块也应发育类似时代的烃源岩，初步估算该区天然气资源量约为10×1012～15×1012m3。

(3) 东北地区特别是大庆外围地区发现了火山岩天然气田，经大庆油田计算大庆探区深层天然气资源量达2×1012m3，表明东北地区天然气资源潜力很大。

(4) 东北地区与东西伯利亚陆块对比分析，东西伯利亚经40多年的勘探，已发现大油气田14个，石油可采储量为128×108t，天然气可采储量为50×1012m3。中国东北地区与东西伯利亚陆块具有相似的地质构造特征和成藏条件，具有可类比性。全区油气资源量为520×108t油当量，采出程度相对较低，剩余资源量高，勘探潜力很大。因此，预测该区古生界油气资源潜力较大[2,8-9]。

3.2 沉积储层特征

东北地区石炭系以浅海相为主，局部发育海陆交互相。早二叠世浅海相分布范围缩小，海陆交互相面积扩大。晚二叠世浅海相分布范围更小，海陆交互相面积更大[1-2,8](图1～3，据康志宏2013年图修改)。

图1 东北地区晚石炭世沉积相Fig.1 Sedimentary facies during Late Carboniferous period in northeast China

古生界储集岩具有多时代、多层段特征。其储集岩主要为碎屑岩(各种砂岩、砂砾岩)、碳酸盐岩、火山岩3类。这3类储集岩物性均较差：砂岩孔隙度为3.0%～8.0%，渗透率为0.2～1.0 mD；碳酸盐岩孔隙度为2.5%～6.8%，渗透率为0.2～0.7 mD；火山岩孔隙度为5.0%～16.0%，渗透率为0.8～20.0 mD。碎屑岩及碳酸盐岩均为致密储层。

3.3 盖层条件

东北地区中新生代以来发育多个大中型沉积盆地，分布范围广，中新生界泥岩层系成为古生界油气成藏的重要盖层，特别是松辽盆地、海拉尔盆地、三江盆地等，盖层保存条件更佳。古生界内部发育的多层段泥页岩及致密灰岩均为良好盖层。

3.4 油气成藏组合

通过对区内沉积演化及烃源岩发育状况分析，认为区内发育3套生储盖组合：震旦系—寒武系—奥陶系(Z—∈—O)；石炭系—二叠系(C—P)；寒武系—奥陶系(∈—O)、志留系—泥盆系(S—D)及古生界与上覆地层组成的组合。

目前，在东北地区石炭系—二叠系地层多处发现油气显示或天然气流。松辽盆地有9口井在上古生界地层试气获得气流，农103井压裂后自喷日产气量为4.24×104m3/d；汪902井在哲斯组砾岩解释气层2层，厚度为26.0 m，压裂后自喷日产气量为4.19×104m3/d；昌401、肇深1、昌102、肇深11、肇深3井压裂后自喷日产气量分别为1.38×104、1.18×104、1.07×104、6 600、4 193 m3/d；芳深901井套管试气日产气量为119 m3/d；农101井压裂后自喷日产气量为80 m3/d。获得气流的井基本分布在东北地区东部石炭系—二叠系后期深埋区，烃源岩厚度大。气测显示井8口，分析为自生自储的天然气，主要分布在东北地区东部石炭系—二叠系后期深埋区，西北部个别井见到气测显示[9-12]。

4 油气前景展望

通过近几年勘查研究，初步认为石炭系—二叠系有利区为松辽盆地的肇源、大安—农安、海坨子—长岭、松辽盆地南部、伊通盆地等。

4.1 肇源有利区带

肇源有利区带面积为10 000 km2，区内上古生界地层保存完整，地层厚度为5 000.0～10 000.0 m。四深1、昌102和汪902井等12口探井钻遇上二叠统林西组，其中，四深1井揭示林西组厚度为1 289.5 m。区内上二叠统林西组烃源岩较为发育，大部分烃源岩的有机质成熟度为2.0%～3.0%，松辽盆地形成后，石炭系—二叠系地层为后期深埋藏，烃源岩二次生烃，为中生代气藏有效气源，尤其是对芳深1井和芳深2井气藏供烃超过80%。四深1井在林西组见到8层58.0 m气测异常显示，预示着区内可能存在原生气藏。区内上古生界顶面埋深为3 000.0～4 000.0 m，便于勘探。

4.2 大安—农安有利区带

大安—农安有利区带面积为29 000 km2。上古生界地层具有一定分布范围，地层厚度为30.0～400.0 m。完钻的长深14井钻遇200.0 m灰岩，推测时代为二叠纪。2011年预探中生界含气性，同时兼探上古生界，钻探伏17井，该井完钻井深为2 474.0 m，上古生界顶面埋深为1 615.0 m，钻遇上古生界地层859.0 m，岩性为砂岩，气测显示10层，厚度为41.0 m。

4.3 海坨子—长岭有利区带

海坨子—长岭有利区带面积为8 000 km2，区内石炭系—二叠系地层厚度为40.0～450.0 m，完钻的长深3井钻遇中下三叠统流纹岩，推测其下隐伏石炭系—二叠系地层。区内石炭系—二叠系烃源岩发育，有机质成熟度为1.5%～1.8%，热演化史分析揭示该区石炭系—二叠系为后期深埋藏，可能发生了二次生烃，并得到有效保存；顶面埋深为1 600.0～4 000.0 m，有利于勘探。

图2 东北地区早二叠世沉积相Fig.2 Sedimentary facies during Early Permian period in northeast China

4.4 松辽盆地南部有利区带

(1) 通辽西凹陷带、滨南凹陷带上古生界地层烃源岩发育，厚度大，成熟度适中。区内发育多种类型的储层和多套生储盖组合，综合评价为一级战略区带。

(2) 乾安—长岭凹陷带上古生界烃源岩分布局限，厚度一般，成熟度普遍较高。区内发育多种类型的储层和多套生储盖组合，SN64井在灰岩地层见油气显示，综合评价为二级战略区带。

(3) 茫汉凹陷带上古生界烃源岩较发育，厚度一般，成熟度适中。区内发育多种类型的储层和多套生储盖组合，奈10井见油气显示，综合评价为二级战略区带。

(4) 昌图—梨树凹陷带上古生界烃源岩较发育，成熟度中等—高。区内发育多种类型的储层和多套生储盖组合，综合评价为二级战略区带。

(5) 南部隆起区上古生界集中分布于区带东部王参l井附近，且王参1井在灰岩地层中见油气显示，解释厚度为2.5 m的气层，但总体来看，上古生界分布面积有限，综合评价为三级战略区带。

4.5 伊通盆地有利区带

2008年在伊通地区钻探的昌37井于花岗岩体见天然气流，综合研究认为其气源可能为下伏古生界地层，如伊18井的原油来自下伏的上古生界沉积盆地。伊通地区上古生界沉积盆地的存在，不但扩大了伊通盆地的勘探领域，同时也展现了上古生界勘探前景。

综上所述，东北地区古生界油气地质研究和勘查程度很低，因此，建议如下：首先要加强油气地质基础研究，进一步厘清古生代沉积体系、盆地演化、构造体系特征，编制岩相古地理图、构造演化史图、不同时期断裂体系图等。其次需进一步研究古生界烃源岩，特别是划清各时代烃源岩变质带，深入研究各时代烃源岩有机质丰度及热演化特征，进一步明确油气资源潜力。

图3 东北地区晚二叠世沉积相Fig.3 Sedimentary facies during Late Permian period in northeast China

5 结 论

(1) 东北地区古生界地层发育在前震旦系结晶变质基底之上，下古生界为海相沉积，上古生界为海陆交互相，中新生界主要为陆相，分布于各断陷和坳陷中。

(2) 东北地区岩浆活动十分强烈，尤其海西期和印支—燕山期岩浆活动最为突出，既有侵入岩又有广泛分布的喷发岩，且岩性齐全。

(3) 东北地区古生界地层发育齐全，具多套烃源岩及储盖组合，油气前景好，以致密气为主，是今后天然气勘探的重要接替领域。