松辽盆地南部长岭断陷断陷层油气成藏组合特征

李 浩，王保华，陆建林，左宗鑫，徐 文，吕剑虹

(1.中国石化 石油勘探开发研究院 无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126；2.中国石化 东北油气分公司 勘探开发研究院，长春 130062)

成藏组合是国际上通用的油气地质评价序列(含油气盆地—含油气系统—成藏组合—远景圈闭)中的第3个层次，是油气勘探中十分重要的部分[1-2]。不同学者对油气成藏组合的概念虽有不同表述，但核心内容均强调具有共同的储集层、区域盖层以及相同类型的圈闭或油气藏[3-8]。同一地层单元可以包括一个或者几个相互叠置的成藏组合，不同地层单元的成藏组合在空间上可以一致、部分重叠，也可以相互隔开。划分不同的成藏组合，再在不同成藏组合内划分运聚单元进行评价，寻找有利区带和有利圈闭。一个盆地一般存在多个成藏组合，识别出主力成藏组合，并以此作为勘探的主要对象，从而快速发现主力油气田[9]。因此，开展成藏组合层次的油气地质评价，对于低勘探程度盆地快速确定勘探方向非常重要，它打破了国内勘探初期先平面分区、后分层评价的传统模式[7]。

松辽盆地南部的长岭断陷是一个多结构体系、多旋回演化、“火山—沉积”二元充填断陷盆地，成藏组合类型多样，而且不同构造带主力成藏组合差异大。断陷层主要指营城组及其以下地层，勘探程度低，以往在查干花—腰英台地区发现了若干个营城组火山岩气藏，近年，龙凤山斜坡带沙河子组和营城组致密碎屑岩均获得油气发现，表明断陷层有较大的勘探潜力。前期对断陷层烃源岩与油气成因研究较多[10-12]，但油气成藏组合研究甚少，不同类型成藏组合成藏差异性尚不清楚，制约了进一步勘探突破。为此，从成藏组合类型划分入手，重点剖析火山岩成藏组合与致密碎屑岩成藏组合成藏特征与成藏主控因素，进而提出不同类型成藏组合油气评价关键参数及标准，开展研究区油气成藏组合综合评价，预测有利区带，以期对下一步油气勘探提供帮助。

1 地质背景

长岭断陷位于松辽盆地中央坳陷区南部(图1a)，为北西走向的断—坳叠置的含油气盆地，断陷面积约1.3×104km2[12]。整体呈“二凸四洼”的构造格局(图1b)，断陷层由上至下分别为登娄库组、营城组、沙河子组和火石岭组。成盆以来，主要经历了5个构造演化阶段，分别是火石岭期的初始断陷阶段、沙河子—营城期的强烈断陷阶段、登娄库期的断拗转换阶段、青山口—姚家期的稳定拗陷阶段和嫩江—明水期的隆升剥蚀反转阶段[12]。存在火石岭期和营城期2个火山作用期，火石岭组以中基性火山岩充填为主，营城组以火山岩和碎屑岩混合充填为主。不同地区有所差异，长岭次洼中北部地区、查干花地区主要发育中—酸性火山岩，南部的龙凤山、东岭斜坡带以火山岩、碎屑岩混积为主，东部的伏龙泉地区主要为砂泥岩互层。沙河子期为火山活动间歇期，断陷初期形成的小型断陷群开始形成较统一的断陷，为烃源岩形成的主要时期。登娄库组主要为一套区域性泥岩盖层，局部发育砂砾岩。

图1 松南长岭断陷地理位置及构造区划

长岭断陷“火山—沉积”的二元充填作用以及多期的构造作用形成了多类型的成藏组合，不同成藏组合油气成藏差异大，加大了选区评价的难度。

2 成藏组合

2.1 成藏组合类型划分

长岭断陷断陷层系为火山充填与沉积充填的“二元”特征，不同层系表现在储层岩性、圈闭类型以及源储关系的多样性。依据具有类似烃源岩、储层、区域盖层和圈闭条件的勘探对象为同一成藏组合，研究区断陷层划分为火山岩(包括火山岩+碎屑岩型)油气成藏组合、致密碎屑岩油气成藏组合和中生古储型基岩潜山油气成藏组合3大类。再根据源储关系，火山岩油气成藏组合进一步划分营城组下生上储型火山岩成藏组合和火石岭组上生下储型火山岩成藏组合；致密碎屑岩油气成藏组合划分为营城组下生上储型致密油气成藏组合和沙河子组自生自储型致密油气成藏组合(表1)。

表1 松南长岭断陷断陷层主要成藏组合特征

注：S为源岩，R为储集层，C为盖层。

2.2 不同成藏组合的成藏模式

研究区已发现的油气藏主要分布在火山岩成藏组合和致密碎屑岩成藏组合中。其中火山岩油气藏主要分布在东岭地区、达尔罕凸起带和查干花地区的营城组，储集岩性主要为凝灰岩、流纹岩和安山岩，局部夹砂砾岩；致密碎屑岩油气藏主要分布在龙凤山—东岭斜坡带、伏龙泉洼陷带的营城组和沙河子组，储集岩性主要为致密砂砾岩和细砂岩(图2)；基岩潜山成藏组合尚未发现油气。不同成藏组合油气成藏模式有所不同(表2)。

2.2.1 火山岩成藏组合

下生上储型火山岩(包括火山岩+碎屑岩)成藏组合是研究区断陷层发现油气最多的油气成藏组合类型，发现的气藏诸如YS1气藏、YS3气藏等，分布层系为登娄库组(C)—营城组(R)—沙河子组(S)，其构成特征如下。

(1)储集体主要为营城组火山岩，为营城期多期火山作用形成的火山岩与沉积岩复合组合体，平面上，主要分布在北中部的达尔罕凸起带、长岭次洼北部以及查干花次洼等地区。火山岩有利储层分布主要受岩性、岩相、火山机构及断裂控制。总体上，古构造高、断裂发育区与近火山口亚相叠置的区域是有利火山岩储集层发育区；(2)主力烃源岩为沙河子组烃源岩，盖层主要为登娄库组泥岩以及营城组上部的火山岩顶面古风化壳；(3)源储关系表现为下生上储，断裂主输导，油气运移以垂向运移或阶梯式运移为主；(4)油气主要分布于营城组上段，局部地区(如东岭斜坡带)主要分布于营城组下段。油气藏类型主要为火山岩油气藏、构造—火山岩油气藏等，其中断背斜—火山岩油气藏、断块—火山岩油气藏最为常见；(5)近源、火山岩相、断裂输导、区域盖层、继承性古隆起共同控制了火山岩油气富集，成藏各要素重要性排序依次为源—相—势—盖—位(配置条件)(表2中YS1火山岩气藏成藏模式)。

2.2.2 致密碎屑岩成藏组合

该类型成藏组合进一步划分为下生上储型和自生自储型2类。在龙凤山与东岭斜坡带及伏龙泉地区均有油气藏分布，其构成特征如下：

(1)下生上储层型：登娄库(C)—营城组(R)—沙河子组(S)。油气藏类型以构造油气藏、构造—岩性油气藏以及地层超覆油气藏为主(如东岭斜坡高部位的超剥带)；储集体主要为营城组或登娄库组(超剥带)的碎屑岩，岩性主要为砂砾岩和砂岩，主要为扇三角洲和辫状河三角洲沉积特征；多套主力烃源岩层，主要为沙河子组和营城组下部烃源岩，盖层主要为登娄库组泥岩和营城组泥岩隔层；源储关系表现为下生上储式，输导体系主要为油源断裂(三、四级断层为主)和不整合面、其次为营城组中部的骨架砂体，油气侧向运移为主，超剥带则以“阶梯状”运移为主；直接盖层、不整合—断裂复合输导、近源、继承性斜坡带(超剥带)共同控制了下生上储式碎屑岩成藏组合油气富集，成藏各要素重要性排序依次为盖—势—源—相—位(表3)。

(2)沙河子组源内致密油气成藏组合。沙河子组是优质烃源岩发育层系，以自生自储为主，沙河子组中上部油气显示活跃，目前发现的沙河子组致密油气藏主要位于该段，以岩性油气藏、构造—岩性油气藏、构造(反转)油气藏为主。

图2 松南长岭断陷不同构造单元断陷层生储盖组合与油气分布特征

储集体主要为沙河子组中、上部的致密砂砾岩。沉积相类型以辫状河三角洲、扇三角洲、滑塌浊积和浊积水道等重力流为主，其中发育于坡折带的滑塌浊积和浊积水道中的砂砾岩为有利储集体。储集体埋深较大，一般大于2 500 m，储集空间以次生的粒间溶孔和粒内溶孔为主，溶蚀缝次之，见压溶缝(图3)；孔渗变化范围较大，有效孔隙度为0.2%～12.2%，均值5.5%；有 效 渗 透 率(0.002～0.75)×10-3μm2，均值0.08×10-3μm2，属于低孔—特低渗储层。

建设性成岩作用控制优势岩相分布，进而控制致密油气富集。沙河子组发育2个次生孔隙发育带，分别是3 200～3 500 m和3 750～4 000 m范围(图4)。其中，第一个次生孔隙发育带为成岩脱水作用所致，相当于中成岩B期，伊利石、绿泥石含量高，岩石遭受二次溶解，并有大量微裂缝产生；第二个次生孔隙发育带可能为有机酸溶蚀带。有机酸对矿物的溶解和沉淀在很大程度上影响次生孔隙的发育[13-15]，致密砂岩储层中有机酸主要由相邻烃源岩的干酪根或者原油的热催化和降解作用产生[14]，因此，临近优质烃源岩生油窗的砂岩次生孔隙较发育。以北2井为例，3 750～4 000 m井段砂岩物性较好，孔隙度最大值高达18%，均值7.8%，渗透率最大值13.7×10-3μm2，均值1.8×10-3μm2，结合薄片特征，该段为次生孔隙发育带。该次生孔隙发育带与沙河子组主力烃源岩生油窗分布的一致性证实了有机酸对致密砂岩储层的建设性改造作用(图5)。

表2 松南长岭断陷断陷层成藏组合类型与成藏特征

Table 2 Types and characteristics of hydrocarbon playsin faulted formations, Changling Fault Depression, Songliao Basin

优势相带、反转构造带/坡折带、埋深、砂体与油源断层合理配置及区域盖层共同控制了自生自储型致密油气富集，成藏各要素重要性排序依次为相—位—势—盖—源。

图4 松南长岭断陷断陷层碎屑岩孔渗性与深度的关系

图5 松南长岭断陷北2井断陷层碎屑岩孔渗性与有机酸的关系

3 油气成藏组合评价

3.1 评价单元划分

油气成藏组合评价单元划分工作是在盆地原型分析、烃源岩评价、油气源对比、生储盖组合分析、石油地质综合研究基础上进行。每一个评价单元即为一个油气运聚单元。评价单元划分的依据是流体运移高势面(分隔槽)。高势面(分隔槽)层位多为区域分布的超压层、岩性致密带(泥岩或致密的火山岩)以及封闭性良好的边界断层。长岭断陷断陷层系以常压系统为主，根据高势面(分隔槽)理论，长岭断陷近源型火山岩成藏组合划分为6个评价单元，致密碎屑岩成藏组合划分为10个评价单元。

3.2 评价参数及参数赋值

油气成藏组合评价指标用油气富集概率表示，它由生烃条件、储集条件、运聚条件、保存条件4个参数，用0～1之间的值表示。综合长岭断陷断陷层成藏组合特征及油气藏解剖研究成果，建立研究区断陷层成藏组合评价的4个子系统评价要素及标准。

3.2.1 生排烃子系统评价要素及标准——源控

生烃子系统评价要素主要包括烃源岩厚度、有机质丰度、演化阶段及烃源岩空间展布。生排烃子系统评价要素赋值标准见表3。

3.2.2 储集子系统评价要素及标准——相控

储集子系统分火山岩和致密碎屑岩2类储集子系统评价。其中，火山岩储集子系统评价要素主要包括火山岩相、火山机构、储层品质、源储空间配置，各要素赋值标准见表4；致密碎屑岩储集子系统评价要素主要包括砂岩累积厚度、沉积相、成岩阶段(埋深)、源储空间配置，各要素赋值标准见表5。

3.2.3 运聚子系统评价要素及标准——势控

运聚子系统评价要素主要包括输导类型、运移时期、运移形式及圈闭类型。运聚子系统评价要素赋值标准见表6。

表3 松南长岭断陷断陷层成藏组合生烃子系统要素评价赋值

表4 松南长岭断陷断陷层成藏组合火山岩储集子系统要素评价赋值

表5 松南长岭断陷断陷层成藏组合致密碎屑岩储集子系统要素评价赋值

表6 松南长岭断陷断陷层成藏组合运聚子系统要素评价赋值

3.2.4 保存子系统评价要素及标准——盖控

保存子系统评价要素主要包括盖层岩性、盖层空间展布、盖层封油气有效性、后期构造运动期次与强度、断裂封闭性。保存子系统评价要素赋值标准见表7。

3.3 富集概率计算

为提高综合评价的准确性，依据油气成藏组合构成要素自身评价与要素相对油气成藏体系赋集油气贡献大小权值进行加权，最终求得综合评价结果，以富集概率表示。烃源、储集、运聚和保存条件是油气富集的必要条件，属于非独立事件，因此采用“乘法公式”对每个子系统评价的概率进行乘积。在对每一个子系统概率求取过程中，进行了归一化处理。

表7 松南长岭断陷断陷层成藏组合保存子系统要素评价赋值

3.4 评价结果

分别对研究区深层火山岩成藏组合6个评价单元与致密碎屑岩成藏组合10个评价单元逐一进行了富集概率计算，并对计算结果进行排序(图6，7)。

根据富集概率划分成藏组合等级标准，营城组火山岩成藏组合有利地区为查干花地区、黑帝庙地区和达尔罕地区，油气富集概率均超过0.7；营城组、沙河子组致密碎屑岩成藏组合有利地区为龙风山反转构造带、东岭斜坡带以及伏龙泉地区。

4 结论

(1)长岭断陷深层成藏组合分为火山岩(含火山岩+碎屑岩型)油气成藏组合、致密碎屑岩油气成藏组合和新生古储型基岩潜山油气成藏组合。其中火山岩成藏组合油气成藏主要表现为近源、断裂输导、古构造高及近火山口亚相控制油气富集；致密碎屑岩成藏组合油气成藏主要表现为坡折与优势相带控砂、埋深及反转构造作用控油气富集。

图6 松南长岭断陷断陷层营城组火山岩成藏组合各评价单元富集概率排序

图7 松南长岭断陷断陷层致密碎屑岩成藏组合各评价单元富集概率排序

(2)有利成藏组合主要包括查干花营城组火山岩成藏组合、龙凤山地区与伏龙泉地区营城组和沙河子组致密碎屑岩成藏组合，尤其是沙河子组源内致密油气成藏组合油气富集概率较大，应重点关注。此外，保存条件、油源断层配置条件较好的东岭超剥带也具有较好的成藏条件。