徐家围子断陷沙河子组煤岩气成藏条件及突破方向

为明确徐家围子断陷煤岩气勘探有利区,综合地震、岩心和地球化学等多种资料,系统分析了煤岩气成因、烃源岩类型、储层特征和储盖组合等有利成藏条件。结果表明:(1)沙河子组1号、2号煤层是形成于三角洲前缘和滨浅湖沼泽环境的稳定煤岩,煤岩厚度为3~10m,TOC平均约为29.65%,正处于高—过成熟阶段;(2)沙河子组煤层气以甲烷为主,为自生自储的高—过成熟煤型气;(3)煤岩储集空间类型多样,以张性微裂隙、原生植物组织孔、气孔和矿物质孔为主,孔隙度和渗透率分别平均为4.74%和4.42mD,是深层有利储层;(4)沙河子组顶部发育泥岩、泥质粉砂岩2种盖层和3种储盖组合,顶底泥岩型和顶泥底砂型储盖组合封闭性高,与煤层内广泛分布的超压封存箱一起,为煤岩气的保存创造了有利条件;(5)在煤层气藏地质特征研究基础上,通过生烃模拟估算研究区各生烃洼槽的资源量,并结合煤岩厚度、埋藏深度、成熟度等多种参数,优选宋站洼槽1号煤层和徐西洼槽2号煤层2个有利区,泥质盖层厚度大于5m的区域为近期煤层气勘探突破方向。

松辽盆地徐家围子断陷沙河子组沉积相类型及演化模式

【目的】徐家围子断陷沙河子组致密砂砾岩储层具有非常大的天然气勘探潜力,有望成为大庆油田深层火山岩气藏勘探的重点接替领域。【方法】综合运用岩心、录井、测井及地震等资料,对徐家围子断陷沙河子组沉积相展布及沉积演化模式开展了研究。【结果与结论】徐家围子断陷沙河子组发育辫状河三角洲、扇三角洲、具供给水道的远岸浊积扇、近岸水下扇、扇三角洲前端滑塌浊积扇以及浅湖—半深湖、深湖相等沉积相。安达凹陷、徐东凹陷以及肇州凹陷东侧的缓坡带接受来自肇东—朝阳沟基底古隆起的碎屑物质而发育辫状河三角洲沉积,局部发育由远源供给水道形成的湖底浊积扇沉积体;安达凹陷、徐东凹陷、徐西凹陷以及肇州凹陷西侧等徐西陡坡带接受来自中央隆起带粗碎屑物而发育扇三角洲沉积体系,以近源短流为基本特征,局部发育近岸水下扇沉积,且由于湖盆边缘发育的扇三角洲沉积体不稳定,在扇三角洲沉积体前方形成滑塌浊积扇沉积。

徐家围子断陷沙河子组主干断裂形成演化与地层剥蚀特征

主干断裂的活动控制着徐家围子断陷沙河子组的建造与改造。为了明确断裂活动,运用位移距离曲线方法系统分析了徐家围子断陷主干断裂的生长活动特征,通过不整合面下的同向轴特征分析了徐家围子断陷沙河子组沉积末期的剥蚀改造作用。结果表明:徐家围子断陷主干断裂分段特征明显,徐西断裂与宋西断裂在火石岭组沉积时期分别是数条分段的小断裂,在沙河子组沉积时期连通为整条断裂并持续控陷活动;徐中断裂在沙河子组沉积时期弱伸展弱控陷,在沙河子组沉积末期作为薄弱带发生压扭反转;徐东断裂带中的徐东正断层在沙河子组沉积时期弱控陷,徐东逆断层在营城组一段沉积末期的反转作用下形成;沙河子组沉积末期的反转作用对沙河子组厚度与构造格局产生明显改变,沿徐西断裂与宋西断裂存在较强的剥蚀,徐西断裂北端升平凸起尤为强烈,徐中断裂压扭反转产生一定的走滑分量并遭受剥蚀,徐东逆断层在营城组一段沉积末期的反转中形成,对沙河子组厚度无明显改变,但对徐东构造带构造格局产生明显影响。研究成果可为徐家围子断陷古构造恢复与进一步勘探提供理论参考。

致密砂砾岩成储界限及分级评价标准——以松辽盆地徐家围子断陷白垩系沙河子组为例

徐家围子断陷下白垩统沙河子组砂砾岩储层是松辽盆地深部重要的致密气藏储层,其孔渗关系复杂,给成储界限的厘定和储层分级评价带来挑战。针对沙河子组砂砾岩储层,采用水膜厚度法、充注动力法、试气产能法和力学平衡法厘定了理论下限、成藏下限、有效渗流下限和成储上限,根据不同成岩作用主控因素下的孔渗关系确定成储界限物性值。在此基础上,结合储层微观孔隙结构差异划分储层类型,建立致密储层分级评价标准,并利用测井资料将分级评价标准进行应用,为研究区致密气甜点区优选提供依据。将沙河子组砂砾岩分为常规储层、Ⅰ—Ⅳ级致密砂砾岩储层和非储层,成储界限与分级评价结果具有很好的匹配关系。其中,常规储层孔隙度大于9%,渗透率大于0.05×10^(-3)μm^(2);Ⅰ级致密储层孔隙度为8%~9%,渗透率为(0.01~0.05)×10^(-3)μm^(2);Ⅱ级致密储层孔隙度为5%~8%,渗透率为(0.001~0.01)×10^(-3)μm^(2);Ⅲ级致密储层孔隙度为3.5%~5%,渗透率为(0.2~1)×10^(-6)μm^(2);Ⅳ级致密储层孔隙度为2%~3.5%,渗透率为(0.05~0.2)×10^(-6)μm^(2);非储层的孔隙度小于2%,渗透率小于0.05×10^(-6)μm^(2)。致密砂砾岩气产量受控于致密储层类型;Ⅰ级、Ⅱ级致密储层是致密气高产的有利层段;徐家围子断陷北部安达—宋站地区有利储层厚度较大,为致密气勘探开发甜点区。

徐家围子断陷深层结构形成与演化的探讨

徐家围子断陷是松辽盆地北部深层最重要的含气断陷。本文根据最新地震和钻井资料综合研究成果,结合前人研究认识,探讨了徐家围子断陷的形成与演化,认为徐家围子断陷在区域构造位置上处于东北地区松辽盆地的北部,处于松辽盆地区域莫霍面隆起的西斜坡上,特定的位置决定了其形成演化的各个阶段受东北地区区域板块构造运动的控制,与松辽盆地的形成与演化具有一定的关系。徐家围子断陷形成与演化可以划分为5个阶段,是太平洋构造域板块间的相互作用和深部热力作用发育演化的结果,这种过程造就了现今南北分块、东西分带、凹隆相间、构造复杂和沉积岩与火山岩并存的地质结构。徐家围子断陷深层现今构造格局受控于近NW向的徐中断裂、近SN向的徐西断裂、近NW向的徐东断裂带和四组近NE向的断裂。本次研究,对以往无法解释的很多地质现象给予了很好的解释,得出了一些崭新的认识,也从宏观上为寻找天然气资源给予了有力指导。

松辽盆地徐家围子断陷深层天然气成藏期研究

热指标反演恢复表明,松辽盆地徐家围子断陷兴城地区古热流值在距今65Ma时达到最大值96.3mW/m2,同时平均地温梯度高达5.0℃/hm。盆地模拟计算结果表明,徐家围子断陷烃源岩从距今110Ma开始快速生气,在距今95Ma和75Ma出现了两次显著的生气高峰。火山岩储层包裹体均一温度显示,徐深1井营城组天然气成藏温度为115℃～186℃。包裹体均一温度和储层热演化史综合分析表明,徐家围子断陷兴城地区深层天然气成藏期是距今103～60Ma,即成藏期出现在登娄库组盖层形成以后,这对该地区深层天然气的保存比较有利。

徐家围子断陷火山岩储层特征及演化规律

储层物性是影响徐家围子断陷火山岩气田天然气聚集的重要因素,理清火山岩储层物性特征及影响因素将有利于指导该区深层火山岩的勘探部署工作。通过岩心、岩屑以及显微结构观测,深入分析了火山岩储层的岩石学特征和储集空间特征,初步探讨了徐家围子断陷营城组火山岩储层的储集空间类型及其演化规律。研究结果表明,徐家围子断陷营城组火山岩储层的储集空间主要有原生孔隙、次生孔隙及裂隙3类,不同的储集空间类型发育部位不同;储集空间的发育受到岩性与岩相的联合控制,喷溢相上部亚相的气孔流纹岩、爆发相热碎屑流亚相的熔结凝灰岩、火山通道相火山颈亚相的角砾熔岩储层物性最好;原生孔隙一般连通性较差,而成岩过程中的微裂隙以及后期的构造缝改善了原生孔隙的连通性;火山岩经历了岩浆冷凝收缩、风化淋滤、有机酸溶蚀以及碳酸溶蚀等作用,形成了原生气孔、冷凝收缩缝、脱玻化孔、长石溶孔、火山灰溶孔等大量的储集空间;构造裂隙与地下流体充注的耦合关系影响着储层的溶蚀作用。

松辽盆地徐家围子断陷深层区域成岩规律和成岩作用对致密储层含气性的控制

为了研究松辽盆地徐家围子断陷深层的区域成岩规律及其影响因素和成岩作用对致密储层含气性的控制,本文进一步细分了成岩阶段,并分别研究了各构造单元的成岩特征,应用流体包裹体均一温度、镜质组反射率、孢粉颜色指数、热解分析、有机酸、X-衍射分析、普通薄片、扫描电镜、铸体薄片等资料分别划分了各构造单元的成岩阶段。结果表明,徐家围子断陷深层的成岩作用具有"隆起区较强、坳陷区较弱"的成岩规律,断陷中部的隆起区抬升剥蚀幅度大、地温梯度高、时代相对较老,成岩作用强;断陷两侧的坳陷区抬升剥蚀幅度小、地温梯度低、时代相对较新,成岩作用弱。储层的成岩作用对致密储层的含油气性具有明显的控制作用,砂岩、砾岩工业气层的勘探下限分别为中成岩阶段B1亚期和晚成岩阶段A期对应的深度。

徐家围子断陷营城组火山岩分布特征及火山喷发机制的新认识

基于深层钻井和连片处理三维地震资料,结合同位素测年,本文对松辽盆地北部徐家围子断陷白垩系营城组火山岩的分布特征及其喷发机制进行了研究。本区火山岩分布广、厚度大、沿深大断裂串珠状分布;纵向上分为下部营一段和上部营三段两套;营一段分布于断陷中部及其以南地区,岩性以酸性为主;营三段分布于断陷中部及其以北地区,酸性和中、基性火山岩均有发育。本区断裂类型及其组合复杂,正、逆、走滑和花状断裂都有发育;两组断裂交汇部位是火山喷发的主要通道。深大断裂与火山岩时空展布关系显示,营一段火山岩主要受徐中断裂控制,由北向南依次喷发,岩性以酸性为主;营三段火山岩主要沿着徐东花状断裂带由南向北依次喷发,表现为基性与酸性交替的双峰式。营城组火山岩喷发类型有三种:裂隙式、中心式与复合式。徐家围子断陷营城组火山岩储集性能优良且毗邻烃源岩,与断裂、源岩及盖层有利匹配,可构成有利的生储盖组合,具有良好的天然气勘探前景。

松辽盆地徐家围子断陷深层异常高孔带分布特征与成因分析

为了解松辽盆地低孔低渗背景下优质储集层的形成和分布,文中应用岩心实测孔隙度、测井孔隙度以及铸体薄片等资料,研究了松辽盆地徐家围子断陷异常高孔带的分布特征及其成因。结果表明,松辽盆地北部纵向上发育3个异常高孔带(ⅰ—ⅲ),其深度分布范围分别为600～2350m、2500～3500m、3600～4400,m,对应的孔隙度分别为12%～35%,6%～28%,5%～20%。第ⅰ高孔带主要发育在中浅层,主要由Ⅰ、Ⅱ型干酪根形成的有机酸溶蚀砂岩储集层形成;第ⅱ、ⅲ异常高孔带发育在深层,主要由Ⅲ型干酪根产生的大量有机酸溶蚀砂砾岩储集层和火山岩储集层形成,大气水淋滤作用也有一定贡献。此外,裂缝和岩相对徐家围子断陷深层异常高孔带的形成具有特别重要的意义。

徐家围子断陷深层天然气盖层特征及封盖性评价

利用钻井、测井和分析测试资料,结合天然气气藏剖面可知:徐家围子断陷共发育两种类型盖层,即泥岩和火山岩。通过对徐家围子断陷深层天然气盖层识别标志、分布、封闭能力及对天然气成藏与分布控制作用的分析表明:徐家围子断陷深层天然气发育泉一、二段,登二段两套区域性盖层;营一段顶部局部性盖层和营一段、三段内的隔层。区域性盖层和局部性盖层分布范围广、厚度大、排替压力较高、封闭能力强,控制着徐家围子断陷深层天然气的区域聚集与分布;隔夹层分布范围小、厚度薄、排替压力低、封闭能力弱,仅控制着天然气在储集层中的局部聚集与分布。

松辽盆地徐家围子断陷火山岩内断层侧向封闭性及与天然气成藏

松辽盆地北部徐家围子断陷深层指泉头组一、二段以下地层,发育3套火山岩储集层:即火石岭组、营城组一段和营城组三段,目前在营城组两套火山岩中发现了规模较大的天然气藏。徐家围子断陷断裂系统复杂,对天然气成藏控制作用明显,控藏的断裂为早期控制火山裂隙式喷发,在泉头组沉积晚期—青山口组沉积早期强烈活动,同时在区域性盖层段具有顶部封闭能力的断裂,断裂形成时为火山通道,没形成明显的断层面,泉头组沉积晚期—青山口组沉积早期断裂活动形成断层角砾岩带,天然气沿断裂大规模垂向运移,聚集在营城组火山岩中,由于断层角砾岩带侧向封闭能力较差,侧向受营城组四段物性较低的砾岩遮挡聚集成藏,对于正断层而言主要聚集在下盘,逆断层主要聚集在上盘。徐中走滑断裂为主要的控藏断裂,由于倾向和断层性质(正和逆)的改变,天然气在两盘聚集具有"此消彼长"的特征,天然气这种聚集规律对于勘探部署、确定气藏的边界和提交储量具有重要的指导意义。

徐家围子断陷火山岩岩性的测井识别技术

本文以钻井取心、分析测试和测井资料为基础,应用聚类分析方法,通过各种测井交会图在大庆油田徐家围子断陷营城组深层火山岩中识别出了六类岩性,与钻井和录井资料解释结果相比,判别正确率达90％以上。该技术对于在未取心井中正确识别火山岩老性具有重要意义,也为火山岩储层评价研究奠定了良好的基础。

徐家围子断陷营城组火山岩气藏储层特征

徐家围子断陷位于松辽盆地北部,火石岭、沙河子、营城期发育3个火山喷发旋回。其中营城组火山活动最为广泛,具有早晚两个主要喷发期,早期主要形成中酸性岩,晚期主要为中基性岩。其中流纹岩和流纹质(熔结)凝灰岩为主力产气储层。文章综合应用岩心观察、薄片鉴定、荧光元素分析、激光共聚焦等手段,对该区营城组火山岩岩石矿物学进行了细致研究,划分了两大类七亚类二十余种火山岩类型,并发现流纹岩和流纹质(熔结)凝灰岩普遍具有碱交代作用,发育有火山灰溶蚀孔和玻璃基质脱玻化球粒内微孔等特殊孔隙类型,同时对火山岩储层物性与岩石类型的关系进行了定量化研究,并且分析了岩性作为物质基础直接控制储层物性演化的作用。

徐家围子断陷深层烃源岩生气评价

采用开放和限定两种模拟实验体系,根据生烃动力学和甲烷碳同位素动力学,计算了徐家围子断陷深层烃源岩中泥岩和煤的生气动力学参数及甲烷的碳同位素分馏参数;结合盆地的热史及埋藏史,定量评价了烃源岩生气过程及甲烷碳同位素的演化情况。沙河子组泥岩和煤的生气门限深度分别为2 100m和1 750m,对应的镜质体反射率分别为0.7%和0.6%;沙河子组泥岩和煤于登娄库组沉积时期开始生气,在泉头组到青山口组沉积时期为生气高峰期,累计生气量分别为201.37×1011m3和88.39×1011m3,平均生气强度分别为250×108m3/km2和100×108m3/km2。徐深1井营城组天然气藏中平均甲烷碳同位素值介于煤成甲烷、泥岩成甲烷的累积碳同位素值之间,与泥岩成甲烷的累积碳同位素值较为接近,反映出该气藏与沙河子组煤系地层(泥岩及煤)具有亲缘性,且泥岩的贡献大于煤,气藏属于长期聚集而成。

松辽盆地徐家围子断陷断裂活动时期及其与深层气成藏关系分析

为了能够准确地判断松辽盆地徐家围子断陷断裂的主要活动时期及其与深层天然气成藏之间的关系,本文先后利用了同沉积断层活动速率、火山活动期次与断裂活动期次匹配关系、剖面伸展率及构造演化剖面等4种方法对其进行了研究。首先,由同沉积断层活动速率研究结果可知,断裂主要在下白垩统火石岭组、沙河子组、营城组、登楼库组二段、泉头组二段及上白垩统青山口组沉积时期活动。其次,根据火山活动期次与断裂活动时期匹配关系研究得到,断陷期(火石岭组、营城组一段和营城组三段沉积时期)和青山口组沉积时期为断裂主要的活动时期。再次,由剖面伸展率法研究得到,断裂强烈的活动时期为火石岭组、沙河子组、营一段、泉二、三、四段和青山口组沉积时期。最后,通过该断陷LINE1208测线的构造发育史剖面研究可知,断裂的主要活动时期为火石岭组、沙河子组、营一段、营三段、泉二段和青山口组沉积时期。将这4种方法综合起来判定认为,该断陷断裂的主要活动期次有3期,分别对应于火石岭组沉积时期—营三段沉积时期、泉头组沉积中期及青山口组沉积时期。并且将综合判定出的断裂主要活动时期与该断陷源岩的生气史、登二段和营城组火山岩顶部盖层封闭能力形成时期和气藏内天然气的充注时期进行匹配分析。综合研究认为登二段和营城组火山岩顶部2套重要盖层封闭能力形成时期早于该断陷源岩的大量生气期,故盖层并不是天然气成藏的主要制约因素。徐家围子断陷后2期的断裂主要活动时期与深层天然气的主要充注时期相吻合,是天然气向圈闭中运聚的重要时期,且自姚家组至现今断裂活动较弱,这可能是先期形成的气藏得以较完整保存的主要原因。

致密砂砾岩气形成主控因素与富集规律——以松辽盆地徐家围子断陷下白垩统营城组为例

以油气钻探实践为基础,应用地质、地球物理和地球化学相结合的方法,以松辽盆地徐家围子断陷深层下白垩统营城组致密砂砾岩气为例,探讨致密砂砾岩气形成主控因素及其富集规律。营城组致密砂砾岩气主要受储集层物性控制,储集层具有先致密后成藏的特点;气藏具明显的干气特征,各类储集层具有不同的产能,储气层孔隙度下限为2.5%,渗透率下限为0.1×10-3μm2;构造背景对致密气的分布影响不大,气层"甜点"分布宏观上受气源岩发育状况、储集层沉积相带展布以及断裂带发育部位等因素综合控制,三角洲前缘亚相储集层物性相对较好,其中营城组砂砾岩储集层和下伏气源岩有走滑断裂沟通的条带状区域是致密砂砾岩气勘探的有利地区。

松辽盆地北部徐家围子断陷断裂构造特征及对深层天然气的控制作用

系统分析徐家围子断陷断裂构造特征,研究了断裂系统对深层天然气成藏条件的控制作用。徐家围子断陷发育5套断裂系统,徐西早期走滑伸展断裂系统、徐中走滑长期活动断裂系统、徐东走滑断裂系统、早期伸展晚期张扭长期活动断裂系统以及晚期张扭断裂系统。断裂活动时期主要为断陷期和泉头组沉积晚期—青山口组沉积时期。徐西走滑伸展断裂系统控制了沙河子组烃源岩的展布,徐中及徐东走滑断裂控制了下白垩统营城组一段和营城组三段火山岩体的展布,长期活动断裂为天然气垂向运移提供良好垂向通道。断裂对登二段区域性盖层破坏程度小,使得徐家围子断陷深层天然气主要富集在下白垩统登娄库二段之下的营城组地层中。断层两盘岩性对接关系为火山岩—砂泥岩,断层侧向封闭;火山岩—火山岩对接,断层侧向不封闭。晚期构造反转较弱,使得断裂对气藏的破坏程度较小,对天然气的保存有利。

松辽盆地徐家围子断陷火山岩裂缝形成机理

松辽盆地徐家围子断陷是位于松辽盆地北部深层的半地堑型晚侏罗世早白垩世伸展断陷,火山岩发育。在已有研究成果的基础上,结合野外露头和岩心观测及镜下研究发现:本区火山岩构造裂缝和溶蚀裂缝都比较发育,具有明显的规律性,多数原生缝被后期的构造应力或溶蚀作用改造成次生缝。本区裂缝形成的控制因素较多,主要有应力、构造、岩性和岩相、溶蚀作用、风化淋滤、构造应力场演化等,其中构造应力场演化、岩性和岩相及风化溶蚀作用是控制裂缝形成的主要因素。构造裂缝以高角度的张扭性和张性缝为主,多为半充填和无充填,具有多期、多方向、组合复杂等特点,是晚侏罗世至新近纪各种地质作用相互叠加的结果。构造通过控制不同构造部位的局部应力场分布来控制裂缝发育程度,沿断裂带存在明显的应力集中,形成裂缝发育带,特别在正断层上升盘、断层端部、背斜轴部等应力集中部位容易形成构造裂缝。有效火山岩油气储层为各类原生孔隙与裂缝的有效组合。由于火山喷发多个旋回叠加,加之风化剥蚀及不整合面的存在,造成裂缝在纵向上发育具有旋回性,溶蚀裂缝主要在不整合面附近发育。在平面上,裂缝主要发育在断裂密集区、断裂交汇部位和背形或向形构造发育的地区。本区处于爆发相和溢流相火山岩的发育区,气孔和裂缝最发育,特别是溢流相的流纹岩中,裂缝和气孔均较为发育,是本区的优质储层最发育区,也是天然气富集区。

松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩受控机制分析

营城组火山岩是松辽盆地北部徐家围子断陷天然气最有利的储集体,其中营一段火山岩以中酸性为主,分布于断陷的中、南部;营三段火山岩以酸性为主,分布于断陷的中、北部。最新三维地震勘探研究成果表明,两者具有不同的发育特征:营一段火山岩喷发和分布明显受徐中断裂控制,表现为从断陷中部向南端扩展的特征;营三段火山岩喷发和分布则受徐东断裂构造带控制,表现为从断陷中部向北端扩展的特征。对火山岩厚度与断裂的叠合关系及区域构造特征分析表明,营城组火山岩的发育特征与西太平洋板块对东亚陆缘俯冲造成松辽盆地岩石圈拉伸减薄的地质规律相吻合,火山活动从断陷中部往南北两端扩展受构造应力场特征及断陷演化规律控制。