松辽盆地十屋断陷深层油气成藏过程与模式

第２４卷　第６期２０１０年１２月现　代　地　质ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ２４　Ｎｏ６Ｄｅｃ２０１０松辽盆地十屋断陷深层油气成藏过程与模式刘小平１，２，吕修祥１，２，解启来３，喻　顺１（１中国石油大学地球科学学院，北京　１０２２４９；２中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京　１０２２４９；３华南农业大学资源环境学院，广东广州　５１０６４２）　　收稿日期：２０１００７２５；改回日期：２０１０１０３１；责任编辑：戚开静。　　作者简介：刘小平，男，副教授，博士，１９７１年出生，矿产普查与勘探专业，主要从事油气藏形成与分布、油气储层评价、油气资源评价的研究和教学工作。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉａｏｐｉｎｇ＠ｃｕｐｅｄｕｃｎ。摘要：松辽盆地十屋断陷深层油气藏经历了多期成藏与多期演化，根据烃源岩生排烃史模拟结合储层流体包裹体分析，十屋断陷深层油气藏主要经历了３期油气成藏过程，登娄库期末是早期原生油气藏的主要形成期，以形成油藏为主；泉头期末是十屋断陷深层油气藏大规模形成期，形成的油藏和气藏并重，早期油气藏继续接受本区成熟源岩生成的油气而不断扩大，同时早期原油在此阶段逐渐裂解成气；嫩江期末十屋断陷深层油气藏强烈改造，以形成次生油气藏和大量天然气藏为主。十屋断陷发育２类油气成藏模式：一类是中央隆起带“多期成藏中晚期强调整型”油气成藏模式，这是十屋断陷的主要成藏模式；另一类是位于深凹带和斜坡带“早期成藏晚期弱调整型”油气成藏模式。关键词：油气分布；成藏过程；成藏模式；十屋断陷中图分类号：ＴＥ１２２１＋１；Ｐ６１８１３　　　　文献标志码：Ａ　　　　文章编号：１０００－８５２７（２０１０）０６－１１３２－０８ＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＲｅｓｅｒｖｏｉｒｆｏｒｍｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄＰａｔｔｅｒｎｓｉｎＤｅｅｐＳｔｒａｔａｏｆＳｈｉｗｕＦａｕｌｔＤｅｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅＳｏｎｇｌｉａｏＢａｓｉｎＬＩＵＸｉａｏｐｉｎｇ１，２，ＬＸｉｕｘｉａｎｇ１，２，ＸＩＥＱｉｌａｉ３，ＹＵＳｈｕｎ１（１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２４９，Ｃｈｉｎａ；２ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２４９，Ｃｈｉｎａ；３ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＮａｔｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５１０６４２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｅｅｐｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓｏｆＳｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｔｈｅＳｏｎｇｌｉａｏＢａｓｉｎｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｄｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｂａｓｉｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｕｌｓｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋａｎｄｒｅｓｅｒｖｏｉｒｆｌｕｉｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｔｈｒｅｅｐｅｒｉｏｄｓｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｆｏｒｍｉｎｇ．ＰｒｉｍａｒｙｏｉｌｇａｓｐｏｏｌｓｆｏｒｍｅｄａｔｔｈｅｅｎｄｏｆＤｅｎｇｌｏｕｋｕｐｅｒｉｏｄ．ＡｔｔｈｅｅｎｄｏｆＱｕａｎｔｏｕｐｅｒｉｏｄ，ｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｏｉｌａｎｄｇａｓｐｏｏｌｓｆｏｒｍｅｄｏｎａｌａｒｇｅｓｃａｌｅ．Ｆｏｒｍｅｒｏｉｌｇａｓｐｏｏｌｓｅｎｌａｒｇｅｄｗｉｔｈｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃｈａｒｇｉｎｇｏｆｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｂｙｌｏｃａｌｍａｔｕｒｅｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓ，ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｅｒｃｒｕｄｅｏｉｌｓｃｒａｃｋｅｄｉｎｔｏｇａｓｅｓ．ＡｔｔｈｅｅｎｄｏｆＮｅｎｊｉａｎｇｐｅｒｉｏｄ，ｐｒｉｍａｒｙｏｉｌａｎｄｇａｓｐｏｏｌｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｉｎｔｅｎｓｉｖｅｌｙ．Ａｌｏｔｏｆｇａｓｐｏｏｌｓａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｏｉｌｇａｓｐｏｏｌｓｗｅｒｅｆｏｒｍｅｄｉｎｔｈｉｓｐｅｒｉｏｄ．ＴｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｔｈｅＳｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ．Ｏｎｅｐａｔｔｅｒｎｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｃｅｎｔｒａｌｕｐｌｉｆｔｃａｌｌｅｄｍｕｌｔｉｓｔａｇｅｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｍｉｄｄｌｅｌａｔｅｓｔａｇｅｓｔｒｏｎｇａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｔｙｐｅ，ａｎｄａｎｏｔｈｅｒｐａｔｔｅｒｎｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎｄｅｅｐｚｏｎｅｓａｎｄｓｌｏｐｅｓｃａｌｌｅｄｅａｒｌｙｓｔａｇｅｆｏｒｍｉｎｇａｎｄｌａｔｅｓｔａｇｅｗｅａｋａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｓｔｙｐｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ；Ｓｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ１　地质概况十屋断陷位于松辽盆地东南隆起区，为受ＮＮＥ向弧型西边界断裂（桑树台大断裂）所控制的西断东超箕状断陷（图１），面积近２３００ｋｍ２，基底最大埋深愈万米。断陷构造层由火石岭组（Ｊ３ｈ）、沙河子组（Ｋ１ｓｈ）、营城组（Ｋ１ｙｃ）、登娄库组（Ｋ１ｄ）组成；上部坳陷构造层较薄，一般为２ｋｍ左右，由泉头组（Ｋ１ｑ）、青山口组（Ｋ２ｑｎ）和嫩江组（Ｋ２ｎ）组成，缺失四方台组—明水组［１－８］。图１　十屋断陷构造区划及油气分布图［４－５］Ｆｉｇ１　ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｉｖｉｓｉｏｎａｎｄｏｉｌａｎｄｇａｓｐｏｏｌｓｉｎＳｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ十屋断陷可划分为中央构造带、东部缓坡带、西部断坡带、北部斜坡带和双龙次凹等５个一级构造带（图１）。十屋断陷勘探程度差别较大，中央构造带、东部缓坡区和西部陡坡区勘探程度较高，目前中央构造带已发现四五家子、后五家户、八屋、孤家子和太平庄等５个油气田；东部斜坡区发现秦家屯油气田和秦东含油气构造带；北部斜坡区发现皮家气田和皮家—毛城子含气构造带。自下而上发现了下白垩统沙河子组（四五家子油气层）、营城组（五家子油气层）、登娄库组（小城子油气层）、泉头组（农安油气层、杨大城子油气层）等５个含油气层系［９－１２］。十屋断陷近年来在北部地区以及深层火山岩等领域取得重要勘探进展［１３－１４］，而这种断坳叠合型盆地具有多期构造演化、多期生排烃、多期成藏、多期演化的特点［１５－１６］，使得油、气、水关系复杂，油气分布规律不清，油气成藏过程与成藏模式有待进一步揭示。２　十屋断陷油气分布特点十屋断陷深层原生油气藏以富含天然气为主，断陷层探明天然气储量占总储量的４１％，石油探明储量仅占３２％（不含登娄库组）。在西部陡坡的皮家构造、东部斜坡的秦家屯构造艾家窝堡及３３１１　第６期刘小平等：松辽盆地十屋断陷深层油气成藏过程与模式中央构造带孤家子、八屋、四五家子构造都取得工业天然气流，在后五家户深层也获得好的天然气显示。深层石油主要集中分布在八屋、四五家子、太平庄构造和秦家屯构造，目前勘探成果证实，中央构造带四五家子—八屋是油气富集区，孤家子、后五家户是天然气富集区，太平庄是石油富集区，东部构造带秦家屯是油气富集带，西部陡坡带皮家构造是天然气富集区。２１　油气平面分布特点平面上，油气藏集中分布在烃源岩附近，具有环带分布特征：已发现的油气平面上集中在源岩附近的圈闭之中，尤其是孤家子—后五家户—八屋构造带，是油气聚集的有利区。十屋断陷内的气资源区、油资源区及油气混合资源区以十屋深陷部位为中心呈半环带状分布，由深陷部位至东部缓坡带依次可分出气、油气混合和油３个资源区带。２２　油气纵向分布特点纵向上，油气分布层位多、跨越井段长，存在２个油气富集带：一个油气富集带位于中浅部组合中的泉头组下部的农安（油）气层和登娄库组的小城子（油）气层，另一个是下部组合中的营城组五家子（油）气层，前者是次生油气藏，后者属原生残余油气藏。区域性不整合面是天然气聚集的主要场所，断陷与坳陷两构造层的接触带是一个不整合面风化带，也是一个重要的油气聚集部位。登娄库末期的构造运动导致十屋断陷产生隆升和剥蚀现象明显，是重要的圈闭形成期。登娄库组是断陷层系和坳陷层系承前启后的过渡枢纽带（登娄库组顶面即Ｔ３界面），深部的油气垂向运移至Ｔ３面之后，又沿Ｔ３不整合面横向运移。加之登娄库组上部和泉一段储层同沉积圈闭和断层发育，油气经过此带首先在有利的部位富集成藏。十屋断陷中央构造带目前勘探和开发的油气藏主要位于此带。断坳转化的不整合面附近是油气聚集的主要场所，目前发现的农安油气层和小城子油气层依次位于断、坳不整合面上、下，其储量占后五家户气田、四五家子油气田储量的７７７％；秦家屯油气田的９０％。Ｔ３不整合面之上发育泉一段顶与泉二段底的厚层（１６０～２８０ｍ），横向稳定的泥岩构成了油气的理想盖层，泉一段和登四段的大套厚层砂岩构成了有利储集岩，这也是松南地区中部组合下白垩统油气富集的主要原因。另外，Ｔ３不整合面上、下附近砂岩中次生孔隙发育。近年来的油气勘探发现，Ｔ４不整合面（营城组顶面）也具有极为重要的控油作用，对油气成藏的控制作用更为直接。十屋断陷的油气勘探正逐步显示Ｔ４面的重要性，Ｔ４面以下层位是松南天然气勘探开发的新领域之一。图２　十屋断陷ＳＮ１７井单井生排烃强度图Ｆｉｇ２　ＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｕｌｓｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓｏｆＷｅｌｌＳＮ１７ｉｎＳｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ３　十屋断陷油气成藏期次３１　盆地模拟生排烃史分析十屋断陷形成演化过程中经历了多期构造运动。影响该区的主要构造运动从早到晚可分为初始裂陷构造运动、火石岭末期构造运动、营城组末期构造运动、登娄库末期构造运动、嫩江末期构造运动和明水末期构造运动［１７］。根据盆地模拟的结果，该区断陷构造层的生油门限为１５～１６ｋｍ，随着构造位置的不同而有所不同，２３ｋｍ进入高成熟阶段，超过３ｋｍ为过成熟阶段［１２］。沙河子组、营城组烃源岩在深断陷沉积中心埋藏较深，演化程度较高，以生成成熟度较高的天然气为主；十屋北部斜坡区源岩埋藏较浅，演化程度适中，类型较好，可以生成大量液态烃［１２－１３］。十屋断陷深层烃源岩以营城组和沙河子组泥质烃源岩为主，火石岭组泥岩是次要的烃源岩。深凹陷主体部位烃源岩埋深大，热演化程度高，以生成天然气为主。凹陷区火石岭组和沙河子组烃源岩在营城期开始生油，到登娄库组沉积之后开始生气，登娄库期和泉头期为主要排烃期；营城组烃源岩在登娄库期开始进入主生油期，到泉头期达到生油高峰，青山口—嫩江期营城组烃源岩进入生气高峰期，泉头期、青山口—４３１１现　代　地　质２０１０年　嫩江期是主要排烃期（图２）。在十屋断陷双龙次凹陷及断陷中东部地区，由于受登娄库期末期及嫩江期末期构造反转而出现２期抬升剥蚀，与深凹陷区相比，烃源岩生排烃时间晚，沙河子组和营城组源岩生排烃高峰时期为晚白垩世时期。图３　十屋断陷储层流体包裹体镜下显微照片Ｆｉｇ３　ＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｏｆｒｅｓｅｒｖｏｉｒｆｌｕｉｄｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｉｎＳｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ图４　十屋断陷储层盐水包裹体均一温度分布图Ｆｉｇ４　ＨｉｓｔｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎＳｈｉｗｕｆａｕｌｔｄｅｐｒｅｓｓｉｏｎ３２　流体包裹体分析十屋断陷沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组储层有机包裹体主要发育于石英加大