白連德，邵明禮，尹永康，曾凡成，向鈺鉥，屈衛(wèi)華，薛松，劉國(guó)東

1.中國(guó)石油吉林油田公司 勘探開發(fā)研究院，吉林 松原 138000;2.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061

0 引言

早在20世紀(jì)初期，世界各國(guó)就開展了基巖油氣藏勘探，且發(fā)現(xiàn)多個(gè)具有工業(yè)儲(chǔ)量規(guī)模的油氣藏，對(duì)基巖油氣的勘探已逐漸成為各國(guó)油氣勘探的重要接替領(lǐng)域[1]。中國(guó)基巖油氣勘探始于1975年渤海灣盆地任丘潛山油氣藏的發(fā)現(xiàn)[2]，這一發(fā)現(xiàn)奠定了新生古儲(chǔ)型油氣藏理論的基礎(chǔ)。進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)潛山油氣勘探再次取得多項(xiàng)重大突破，如2005年遼河盆地發(fā)現(xiàn)大型太古界變質(zhì)巖潛山油氣藏[3--4]，2011年柴達(dá)木盆地東坪地區(qū)發(fā)現(xiàn)基巖油氣藏[5]，2012年和2017年在渤海灣盆地渤中地區(qū)連續(xù)發(fā)現(xiàn)中生界億噸級(jí)花崗巖和變質(zhì)巖潛山油氣藏[6--8]，掀起了中國(guó)潛山油氣藏勘探熱潮。

松遼盆地是中國(guó)中、新生代大型陸相含油氣盆地，面積26×104km2，盆地中生界基底是由元古代—古生代多套不同時(shí)期地層組成，而不是單一的僅由C--P地層組成[9--11]，巖性類型多樣，構(gòu)造復(fù)雜，多期構(gòu)造改造作用極大地增加了松遼盆地基巖勘探的難度。20世紀(jì)80年代，在Zs1井和N101井基巖井段中獲得了工業(yè)氣流，并有多口井見油氣顯示，充分展現(xiàn)了松遼盆地基巖油氣藏勘探的有利前景[12]。松遼盆地中央古隆起帶是發(fā)育于盆地中部的狹長(zhǎng)帶狀隆起[13]，隆起帶上鉆遇古生界鉆井70余口，包括4口工業(yè)氣流井，8口低產(chǎn)氣井和23口具氣測(cè)顯示井，勘探潛力巨大，由于中央古隆起帶基巖巖性復(fù)雜、儲(chǔ)層類型多樣，成藏模式認(rèn)識(shí)不清，當(dāng)前形勢(shì)下急需開展基巖成藏條件及有利區(qū)帶綜合研究。筆者對(duì)中央古隆起帶南部基巖儲(chǔ)層特征和油氣成藏模式開展了系統(tǒng)研究，以期對(duì)松遼盆地基巖儲(chǔ)層勘探和有利目標(biāo)區(qū)預(yù)測(cè)提供理論支撐。

1 地質(zhì)概況

中央古隆起帶位于松遼盆地中部，總面積約1.24萬km2，其中南部面積約1萬km2，主要由桑樹臺(tái)凸起、釣魚臺(tái)凸起帶、雙坨子—烏蘭凸起、農(nóng)西凸起、前郭凸起和扶余凸起組成，其西側(cè)為長(zhǎng)嶺斷陷，東側(cè)為王府?dāng)嘞莺偷禄輸嘞?，南部為梨樹和雙遼斷陷，北部連接大慶探區(qū)。本次研究收集整理了松遼盆地南部過中央古隆起帶的78條二維測(cè)線資料，結(jié)合19口鉆井時(shí)深標(biāo)定，重新進(jìn)行層位解釋，共計(jì)解釋剖面長(zhǎng)度2 800 km。依據(jù)解釋結(jié)果，對(duì)原有基巖頂面構(gòu)造圖進(jìn)行校正，繪制了松遼盆地南部中央古隆起帶基底頂面埋深地貌圖(圖1)。綜合分析認(rèn)為，中央古隆起南部區(qū)帶按埋深特征可劃分為3段：①Yg1--Jg1西側(cè)的南部低隆起帶；②Nx1--Y53中部崎嶇隆起帶；③D101--Fj1北部斜坡低隆起帶。其中最淺埋深出現(xiàn)在中部隆起帶，最寬位置也出現(xiàn)在中部的Y53以北一帶。中央古隆起帶西側(cè)與長(zhǎng)嶺斷陷相接，東側(cè)自南向北分布著梨樹斷陷(十屋斷陷)、德惠斷陷、王府?dāng)嘞莺旺L山斷陷(圖1)。

圖1 中央古隆起帶南部基巖頂面埋深古地貌圖Fig.1 Paleogeomorphic map of top surface of basement rock in southern central paleo-uplift belt

2 巖性特征

本次研究利用中央古隆起帶鉆遇基巖的26口井160余米巖芯，265個(gè)樣品普通薄片和鑄體薄片資料開展基巖巖性識(shí)別和分類工作。火成巖類見10種基本巖石類型，主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、安山巖、粗安巖和凝灰?guī)r，其次為閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)巖，淺層侵入巖類見花崗斑巖、二長(zhǎng)斑巖、閃長(zhǎng)玢巖，一般呈厚度較小的脈巖產(chǎn)出。變質(zhì)巖類見15種基本巖石類型，主要發(fā)育各種片巖和各類淺變質(zhì)巖，其次為碎裂巖、糜棱巖和千枚巖等動(dòng)力變質(zhì)巖。沉積巖類僅見兩種基本巖石類型：為礫巖和灰?guī)r，粉砂巖和泥巖類巖石普遍發(fā)生淺變質(zhì)，具變余結(jié)構(gòu)，劃歸到變質(zhì)巖大類中。其中，花崗巖(圖2a)、花崗閃長(zhǎng)巖(圖2b)、閃長(zhǎng)巖(圖2c)、片巖(圖2d)、糜棱巖(圖2e)、變質(zhì)砂巖(圖2f)、安山巖(圖2g)、凝灰?guī)r(圖2h)和灰?guī)r(圖2i)為9種主要巖石類型。北部主要為花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖、中部為片巖和安山巖、南部為花崗巖和閃長(zhǎng)巖的巖性分布特征。

3 儲(chǔ)層特征

3.1 儲(chǔ)集空間類型和特征

通過對(duì)中央古隆起帶基巖巖芯觀察、普通薄片和鑄體薄片分析，發(fā)現(xiàn)基巖儲(chǔ)集空間類型主要可分

為裂縫、溶蝕孔和晶間微孔3大類。根據(jù)各大類儲(chǔ)集空間的類型和特征又可分為8種(表1)。這些孔縫主要發(fā)育在花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、安山巖和片巖4類優(yōu)勢(shì)巖性中。

表1 中央古隆起帶南部基巖儲(chǔ)集空間類型

a.二長(zhǎng)花崗巖，F(xiàn)s4井,1 585.20 m； b.花崗閃長(zhǎng)巖，Ls9井,3 249.89 m； c.閃長(zhǎng)巖，Lt1井,3 483.20 m；d.二云母片巖，Y53井,975.50 m；e.糜棱巖，N103井,3 070.00 m；f.二云母變質(zhì)長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖，F(xiàn)u24井,3 030.00 m；g.安山巖，Ls1井,3 626.00 m；h.流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r，N103井,3 010.00 m；i.生物碎屑灰?guī)r，Cs14井,3 936.00 m。圖2 中央古隆起帶南部基巖主要巖性特征Fig.2 Main lithological characteristics of basement rock in southern central paleo-uplift belt

3.1.1 裂縫

中央古隆起帶基巖裂縫按成因可分為構(gòu)造縫、溶蝕縫和礦物晶體碎裂縫3種類型。構(gòu)造縫主要發(fā)育在花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、片巖和二長(zhǎng)巖中，是巖石固結(jié)成巖后，構(gòu)造作用所產(chǎn)生的裂縫。通過對(duì)巖芯和薄片的觀察，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)發(fā)育的構(gòu)造縫具有縫面凹凸不平、整體方向性不明顯、呈雜亂分布的特征，裂縫連通性較好，是較好的油氣運(yùn)移通道(圖3a、b)。溶蝕縫主要在花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、片巖中發(fā)育，是由于巖石形成后，熱液作用使裂縫被完全充填，經(jīng)歷后期熱液溶蝕作用或大氣降水風(fēng)化淋濾作用改造、擴(kuò)大而形成的有效儲(chǔ)集空間(圖3c)。研究區(qū)內(nèi)的溶蝕縫多為方解石充填裂縫后被改造再次開啟，成為良好的滲流通道和儲(chǔ)集空間。

3.1.2 溶蝕孔

中央古隆起帶基巖中溶蝕孔主要是礦物晶體在酸性流體作用下部分或全部溶解形成的一種次生孔隙，研究區(qū)的溶蝕孔可分為長(zhǎng)石溶孔、方解石溶孔、暗色礦物溶孔。長(zhǎng)石晶體被酸性流體溶蝕產(chǎn)生的孔隙，主要發(fā)育在花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、安山巖和閃長(zhǎng)巖中，在斑晶解理縫及斑晶邊緣都可見有溶蝕孔發(fā)育(圖3d、e)，孔徑大小不一，形態(tài)多樣，呈不規(guī)則的港灣狀、樹枝狀，連通性較好，是研究區(qū)良好的儲(chǔ)集空間。暗色礦物溶孔主要發(fā)育在黑云母、角閃石等暗色礦物中，是其在酸性流體的溶蝕作用下形成的次生孔隙(圖3d)，研究區(qū)的黑云母溶蝕孔主要發(fā)育在花崗巖中，溶蝕孔孔徑不一，連通性較好。

a.構(gòu)造裂縫，Ls9井,3 247.70 m，花崗閃長(zhǎng)巖；b.構(gòu)造裂縫，Y53井,968.88 m，石英片巖；c.構(gòu)造溶蝕縫，Y53井,994.34 m，石英片巖；d.長(zhǎng)石、暗色礦物溶蝕孔，F(xiàn)s2井,1 884.10 m，二長(zhǎng)花崗巖；e.斑晶溶蝕孔，Ls1井,3 330.00 m，安山巖；f.黏土礦物晶間微孔，F(xiàn)s2井,1 884.10 m，二長(zhǎng)花崗巖。圖3 中央古隆起帶南部基巖主要儲(chǔ)集空間類型Fig.3 Main reservoir space types of basement rock in southern central paleo-uplift belt

3.1.3 晶間微孔

晶間微孔主要有兩種類型：一種為火山玻璃脫?；亟Y(jié)晶形成，另一種為暗色礦物蝕變?yōu)轲ね恋V物，在黏土礦物間形成，研究區(qū)基巖中主要見后者，發(fā)育在花崗巖和閃長(zhǎng)巖中，一般為角閃石和黑云母蝕變?yōu)榫G泥石、皂石等黏土礦物，礦物晶體間產(chǎn)生的細(xì)小孔隙(圖3f)，孔徑一般為微米級(jí)，但連通性和儲(chǔ)集性能良好[14]，可作為良好的儲(chǔ)集空間。

3.2 儲(chǔ)層物性特征

對(duì)中央古隆起帶基巖各類巖性開展物性分析工作，共進(jìn)行140件樣品孔隙度分析、136件樣品的滲透率分析?？紫抖戎狄话?.5%～4%，平均1.93%，花崗巖和片巖較高；滲透率值一般0.01～0.2 mD，平均0.17 mD，花崗巖和灰?guī)r較高(圖4)。

圖4 中央古隆起帶南部基巖物性分析直方圖Fig.4 Property analysis of basement rock in southern central paleo-uplift belt

通過鉆遇基巖鉆井綜合解釋情況也可以看出，成縫能力比較強(qiáng)的花崗巖類、片巖類綜合解釋情況較好，一般為氣層、差氣(油)層、油水層和水層；灰?guī)r和砂礫巖等沉積巖類成縫能力較弱，裂縫不發(fā)育，導(dǎo)致儲(chǔ)層條件不好；Ls1井安山巖雖然暗色礦物含量較高，但由于其儲(chǔ)集空間以氣孔、晶間微孔和溶蝕孔為主，因此也可以形成較好的儲(chǔ)層，綜合解釋表現(xiàn)出大量水層(圖5)。

圖5 中央古隆起帶南部鉆井基巖綜合解釋厚度直方圖Fig.5 Comprehensive interpretation thickness of basement rock in southern central paleo-uplift belt

3.3 儲(chǔ)層控制因素

通過巖芯、成像測(cè)井和常規(guī)測(cè)井等資料分析了中央古隆起帶基巖儲(chǔ)層特征，認(rèn)為好儲(chǔ)層一般分布在基巖頂部，具備風(fēng)化殼儲(chǔ)層的特征。將風(fēng)化面至未風(fēng)化的母巖分為風(fēng)化堆積層、風(fēng)化淋濾層和裂縫層。風(fēng)化堆積層主要表現(xiàn)為巖芯破碎，斷口見礫石，棱角--次棱角狀，成像測(cè)井見礫石呈團(tuán)塊不均勻分布；風(fēng)化淋濾層表現(xiàn)為裂縫發(fā)育，局部見溶蝕孔，見含鐵氧化面，含氣性連續(xù)穩(wěn)定，成像明顯可見裂縫，局部有溶蝕孔發(fā)育；裂縫層中裂縫普遍發(fā)育，沿縫具有溶蝕特征。

以Ls9井花崗閃長(zhǎng)巖風(fēng)化殼為例，風(fēng)化堆積層厚度約5 m，分布在風(fēng)化殼頂部，測(cè)井曲線具高伽馬低電阻特征，成像測(cè)井中見巖石破碎并有團(tuán)塊狀礫石分布，裂縫發(fā)育，高角度裂縫線密度可達(dá)1.96 條/m，由于該層黏土含量較高，裂縫普遍被充填導(dǎo)致儲(chǔ)層物性較差；風(fēng)化淋濾層厚度約25 m，巖芯和成像測(cè)井中可見裂縫發(fā)育，高角度裂縫線密度1.18 條/m，裂縫部分充填，可形成好儲(chǔ)層，綜合解釋見厚15 m的差氣層；裂縫層分布在風(fēng)化殼的下部，厚度約60 m，裂縫發(fā)育，高角度裂縫線密度與風(fēng)化淋濾層相當(dāng)，為1.10 條/m，儲(chǔ)層條件較好，在其頂部也發(fā)育差氣層(圖6)。進(jìn)入到內(nèi)幕段儲(chǔ)層明顯變差，巖石致密，裂縫明顯減少，線密度僅為0.33 條/m。

圖6 Ls9井風(fēng)化殼儲(chǔ)層三層結(jié)構(gòu)及特征Fig.6 Three-layer structure and characteristics of weathering crust reservoir in Well Ls9

此外，本次研究統(tǒng)計(jì)了16口井風(fēng)化殼厚度和有利儲(chǔ)層占比，發(fā)現(xiàn)酸性侵入巖風(fēng)化殼厚度最大，變質(zhì)巖次之(圖7)，且風(fēng)化殼中有利儲(chǔ)層占比以花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖和安山巖較大，片巖次之，中性侵入巖最小(圖7)。這一結(jié)論進(jìn)一步印證了花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、片巖和安山巖為基巖儲(chǔ)層的優(yōu)勢(shì)巖性。

圖7 中央古隆起帶南部基巖風(fēng)化殼厚度及有利儲(chǔ)層占比Fig.7 Thickness of weathering crust and proportion of favorable reservoir in southern central paleo-uplift belt

4 基巖油氣藏成藏模式

通過已發(fā)現(xiàn)基巖潛山氣藏分析，結(jié)合基巖與圍巖接觸關(guān)系，建立了3類成藏模式，分別為近源緩坡超覆成藏模式、近源陡坡對(duì)接成藏模式和源內(nèi)披覆成藏模式(表2)，其中近源陡坡對(duì)接又可以劃分為順向?qū)雍头聪驅(qū)觾煞N成藏模式,源內(nèi)披覆又可以劃分為源內(nèi)斷階披覆和源內(nèi)背斜披覆兩種成藏模式。

4.1 近源緩坡超覆成藏模式

主要表現(xiàn)為不整合面運(yùn)移，風(fēng)化殼儲(chǔ)集，坳陷層覆蓋，氣源充足，圈閉有效性決定聚集。以Y53井為例(圖8)，鉆遇基巖井段881.6～1 271.2 m，共389.6 m，可劃分為風(fēng)化淋濾層78.8 m、裂縫層60.25 m、內(nèi)幕250.8 m。風(fēng)化淋濾層和裂縫層中含差油層6層(130.8 m)，巖性主要為片巖，普遍發(fā)育裂縫，是主要的儲(chǔ)集空間類型。Y53井位于基底構(gòu)造高點(diǎn)，西側(cè)火石嶺組與沙河子組埋深均超過3 000 m，巖性主要為泥巖、細(xì)砂巖，泥巖為主要烴源巖，產(chǎn)烴沿地層上傾方向運(yùn)移，通過基巖中廣泛發(fā)育的裂縫進(jìn)入風(fēng)化殼中儲(chǔ)集，上覆泉頭組泥巖為主要蓋層。

4.2 近源陡坡對(duì)接成藏

主要表現(xiàn)為源巖側(cè)向供烴，斷裂導(dǎo)通，風(fēng)化殼及內(nèi)幕儲(chǔ)層物性好，圈閉好，控制因素為圈閉有效性和斷裂連通性。以Jg1井為例(圖8)，鉆遇基巖井段2 180.8～ 2 507.6 m，共326.8 m，巖性為花崗巖，基巖普遍發(fā)育斷裂?；鶐r孔隙度2.7%～3.9%，水平滲透率(0.075～0.343)×10-3μm2，共劃分儲(chǔ)集層23層(297.8 m)，其中氣層(74.4 m)，差氣層(91.7 m)，含氣層(75 m)。圖9中東側(cè)深大斷裂作為溝通烴源巖與儲(chǔ)集層的運(yùn)移通道，火石嶺組與沙河子組烴源巖產(chǎn)生的烴類氣體通過斷裂向上運(yùn)移到基巖頂部風(fēng)化殼中儲(chǔ)集成藏，營(yíng)城組泥巖作為蓋層阻止烴類氣體逸散。按基巖與烴源巖對(duì)接處斷層的產(chǎn)狀又可分為近源陡坡順向?qū)雍头聪驅(qū)觾煞N模式(表2)。

圖8 近源緩坡超覆型油氣成藏模式圖Fig.8 Oil and gas accumulation model of near-source gentle slope overlap type

圖9 近源陡坡對(duì)接型油氣成藏模式圖Fig.9 Oil and gas accumulation model of near-source steep slope docking type

表2 中央古隆起帶南部基巖油氣藏成藏模式

4.3 源內(nèi)披覆成藏

主要表現(xiàn)為源巖多向供烴，風(fēng)化殼儲(chǔ)集，源巖層覆蓋，供烴窗口大小決定氣藏富集。以N103為例(圖10)，鉆遇基巖井段3 000～3 087.85 m，共87.85 m，巖性為凝灰?guī)r、糜棱巖、片巖與千糜巖的組合，測(cè)井資料顯示烴類氣體主要分布在凝灰?guī)r中，日產(chǎn)氣4.24×104m3。結(jié)合巖芯和薄片觀察發(fā)現(xiàn)凝灰?guī)r中發(fā)育有基質(zhì)微孔隙、溶蝕孔隙和裂縫等有效儲(chǔ)集空間。根據(jù)地震剖面判斷基底發(fā)育深大斷裂，鄰近火石嶺組烴源巖，產(chǎn)生的烴類氣體沿深大斷裂進(jìn)入基巖，通過基底內(nèi)部發(fā)育的裂縫、溶蝕孔隙等運(yùn)移到基巖頂部凝灰?guī)r中，頂部由火石嶺組內(nèi)部的泥巖作為蓋層阻止烴類氣體逸散。按基巖與烴源巖的接觸方式又可分為源內(nèi)斷階披覆成藏和源內(nèi)背斜披覆成藏兩種模式(表2)。

圖10 源內(nèi)披覆型油氣成藏模式圖Fig.10 Oil and gas accumulation model of in-source drape type

5 結(jié)論

(1)中央古隆起帶南部基底巖性主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、片巖、糜棱巖、變質(zhì)砂巖、安山巖、凝灰?guī)r和灰?guī)r9種，其中，花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、安山巖和片巖為成儲(chǔ)優(yōu)勢(shì)巖性。

(2)中央古隆起帶南部基巖儲(chǔ)層主要儲(chǔ)集空間類型為裂縫和溶蝕孔，儲(chǔ)層主要發(fā)育在基巖頂面風(fēng)化殼風(fēng)化淋濾層和裂縫層中。

(3)中央古隆起帶南部基巖油氣藏可劃分3類成藏模式，分別為近源緩坡超覆成藏模式、近源陡坡對(duì)接成藏模式和源內(nèi)披覆成藏模式，其中近源陡坡對(duì)接又可以劃分為順向?qū)雍头聪驅(qū)觾煞N成藏模式；源內(nèi)披覆又可以劃分為源內(nèi)斷階披覆和源內(nèi)背斜披覆兩種成藏模式。