徐家圍子斷陷徐南地區(qū)氣藏超壓成因

摘 要

摘要：松遼盆地徐家圍子斷陷為受徐西、徐中兩條斷裂控制的箕狀斷陷，在徐南地區(qū)發(fā)現(xiàn)有超壓氣藏存在。利用地球物理和地質(zhì)資料，從壓實(shí)不均衡、生烴作用以及泥巖封閉等方面分析了該
摘要：松遼盆地徐家圍子斷陷為受徐西、徐中兩條斷裂控制的箕狀斷陷，在徐南地區(qū)發(fā)現(xiàn)有超壓氣藏存在。利用地球物理和地質(zhì)資料，從壓實(shí)不均衡、生烴作用以及泥巖封閉等方面分析了該區(qū)的超壓成因。研究結(jié)果表明，徐南地區(qū)地層為正常壓實(shí)狀態(tài)，不存在明顯或可識(shí)別的欠壓實(shí)沉積過(guò)程，地層壓力在巨厚的泥巖封閉層下完好保存。生氣作用是造成徐南地區(qū)氣藏超壓的主要原因，泥巖封閉為超壓的保存提供了良好條件，壓實(shí)不均衡作用對(duì)徐南地區(qū)的超壓作用不明顯。
關(guān)鍵詞：松遼盆地；徐家圍子斷陷；異常超壓；成因；壓實(shí)不均衡；生氣作用；泥巖封閉
    異常超壓普遍存在于沉積盆地中[1]，據(jù)Hunt(1990)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)的150多個(gè)地理區(qū)域的180多個(gè)沉積盆地具有超壓儲(chǔ)層。徐家圍子斷陷有4口井屬于超壓井，筆者著重探討該地區(qū)異常超壓的形成機(jī)制，通過(guò)典型解剖、重點(diǎn)類比的方法來(lái)尋找類似的氣藏。
徐家圍子斷陷位于松遼盆地古中央隆起帶東部，面積約5350km2，斷陷在晚侏羅世-早白堊世早期形成。斷陷西部為斷階帶，中部為深洼帶，東部為斜坡帶。西側(cè)與古中央隆起帶結(jié)合部為一大型的基底斷裂面，該斷裂面高差為3000～5000m，寬6～13km。斷陷向東逐步抬升進(jìn)入肇東-朝陽(yáng)溝隆起帶(圖1)。
 

1 超壓形成機(jī)理
    目前，對(duì)于超壓形成的機(jī)制認(rèn)識(shí)主要有[2～8]：①與應(yīng)力有關(guān)的機(jī)制，包括不均衡壓實(shí)(垂向負(fù)載應(yīng)力)和構(gòu)造應(yīng)力作用(橫向壓應(yīng)力)；②與流體體積增加相關(guān)的機(jī)制，有水熱增壓、黏土礦物轉(zhuǎn)化、烴類生成和石油裂解成天然氣；③流體運(yùn)動(dòng)及浮力作用機(jī)制，包括滲透作用、水壓頭和密度引起的浮力作用?？瑟?dú)立產(chǎn)生大規(guī)模超壓的機(jī)制主要包括壓實(shí)不均衡(欠壓實(shí))、生烴作用(包括生油型和生氣型)、構(gòu)造擠壓和成巖作用，據(jù)此可將超壓類型劃分為壓實(shí)不均衡型、生烴型、成巖型和構(gòu)造擠壓型。
    壓實(shí)不均衡引起的超壓主要發(fā)育于沉降/沉積速率較高、充填巖性較細(xì)的新生代沉積盆地中，通常具有較高的孔隙度和較低的密度。生油型超壓主要發(fā)育于有機(jī)質(zhì)豐度高的成熟烴源巖中(Ro＞0.5%)，超壓帶的孔隙度既不高于上覆正常壓力系統(tǒng)的泥巖孔隙度，也不高于埋藏深度相近且處于正常壓力狀態(tài)的同層位烴源巖。超壓頂面受有機(jī)質(zhì)豐度高的成熟烴源巖控制，不可能出現(xiàn)在區(qū)域性生烴門限之上。生氣型超壓和生油型超壓相似，但分布的范圍更廣，超壓帶的壓實(shí)程度、溫度(大于150℃)和烴源巖成熟度更高(Ro＞1.0%)。成巖型超壓的主要特征為：超壓帶不具有欠壓實(shí)特征；超壓帶的有機(jī)質(zhì)豐度、成熟度多變，超壓與生烴作用的關(guān)系不明顯；超壓的發(fā)育與黏土礦物的轉(zhuǎn)化、石英和方解石的溶解或沉淀等成巖作用密切相關(guān)。構(gòu)造擠壓型超壓只發(fā)育于擠壓盆地，超壓帶可以發(fā)育于有機(jī)質(zhì)豐度和成熟度不同的層段，孔隙度可能相對(duì)較低且發(fā)育構(gòu)造應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的側(cè)向流體流動(dòng)。
2 徐南地區(qū)超壓成因分析
實(shí)測(cè)資料顯示徐家圍子斷陷徐南地區(qū)目前發(fā)現(xiàn)有2口井存在超壓現(xiàn)象，分別為徐深19井和徐深10井，超壓層位為下白堊統(tǒng)營(yíng)城組一段(表1)。通過(guò)研究這兩口井的氣藏地質(zhì)剖面來(lái)分析該地區(qū)超壓的形成原因(圖2)。
 

表1 徐南地區(qū)超壓井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析表
井號(hào)
層位
深度(m)
壓力(MPa)
壓力系數(shù)
巖性
密度(g/cm3)
蓋層厚度(m)
徐深19
K1yc1
3799.50
53.86
1.366
流紋巖
2.12～2.86
350
徐深10
K1yc1
3758.68
53.35
1.419
安山巖
2.41～2.80
330
    首先對(duì)該地區(qū)是否存在欠壓實(shí)進(jìn)行分析，通過(guò)這兩口井的泥巖聲波時(shí)差曲線與深度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)為典型的線性關(guān)系，表明地層沉積的連續(xù)性，不存在明顯或可識(shí)別的欠壓實(shí)沉積過(guò)程，為正常壓實(shí)狀態(tài)。
    其次，從圖2中可以看出：該地區(qū)斷裂非常發(fā)育，幔源產(chǎn)生的CO2氣體通過(guò)斷裂向上運(yùn)移到火山巖儲(chǔ)集層中聚集成藏。這個(gè)地區(qū)的區(qū)域性蓋層為登婁庫(kù)組的暗色泥巖，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，這兩口井的登婁庫(kù)組泥巖厚度都超過(guò)330m(表1)，單層最大厚度達(dá)到50m?？梢钥闯鲞@個(gè)地區(qū)的區(qū)域性蓋層發(fā)育得很好，泥巖結(jié)構(gòu)致密，具有極好的封堵性，為該區(qū)油氣的保存提供了優(yōu)質(zhì)區(qū)域蓋層條件，對(duì)超壓的保存起到極其重要的作用[9]。這個(gè)地區(qū)斷裂發(fā)育，幔源能夠?yàn)闅獠氐男纬商峁┰丛床粩嗟臍庠?，氣體向上運(yùn)移聚集到火山巖儲(chǔ)集層中，但是由于蓋層良好的封閉性導(dǎo)致天然氣較少散失，油氣充注的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于散失的速率，從而導(dǎo)致火山巖儲(chǔ)層中形成了局部超壓。說(shuō)明生烴作用對(duì)該地區(qū)超壓的發(fā)育具有重要的貢獻(xiàn)。
3 結(jié)論
    徐家圍子斷陷徐南地區(qū)地層沉積比較連續(xù)，不存在明顯或可識(shí)別的欠壓實(shí)沉積過(guò)程，同時(shí)斷層比較發(fā)育，為油氣的運(yùn)移提供通道，幔源產(chǎn)生大量的CO2氣體通過(guò)斷裂向上聚集，導(dǎo)致了生氣型超壓的產(chǎn)生。該區(qū)發(fā)育區(qū)域性分布很廣且巨厚的泥巖蓋層，為超壓的保存提供了較好的條件。
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(本文作者：狄嘉祥1 劉文龍1 吳世環(huán)2 1.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院；2.中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司采油四廠)