陳 亮

（中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院，山東東營(yíng) 257000）

前人對(duì)松遼盆地CO2的成因做了大量的工作，多數(shù)認(rèn)為CO2是幔源成因[4-6]。探區(qū)西部的徐家圍子斷陷勘探程度較高，CO2的成藏條件及控制因素也進(jìn)行過大量研究和探討[7-9]，初步明確了深大斷裂控制著CO2氣藏的分布，幔源CO2氣的成藏要素最為重要的是“運(yùn)”，即要有直接或間接與地幔相連的深大斷裂[10]，通過氣體組分分析認(rèn)為達(dá)爾罕斷裂可以作為CO2運(yùn)移的通道。本文從該地區(qū)火山巖探井氣體組分出發(fā)，并結(jié)合周緣的中石油探井，首次通過斷陷結(jié)構(gòu)、斷裂活動(dòng)特征和成藏特征的詳細(xì)解剖，對(duì)查干花地區(qū)CO2分布機(jī)制及不同級(jí)別斷裂對(duì)氣藏組分的控制作用進(jìn)行研究和探討。

1 工區(qū)概況

長(zhǎng)嶺斷陷位于松遼盆地中央坳陷區(qū)南部，為一白堊紀(jì)期間斷-坳疊置的復(fù)合型盆地[11]，查干花地區(qū)位于長(zhǎng)嶺斷陷東部，是受達(dá)爾罕斷裂控制的近南北向展布的箕狀斷陷（圖1）。2006年，在達(dá)爾罕斷凸帶腰深1井獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，并上報(bào)了天然氣控制儲(chǔ)量，斷陷層油氣勘探取得重大突破。在甩開探索的過程中，2008年在查干花次凹內(nèi)部署的腰深2井、腰深3井獲得了工業(yè)氣流，證實(shí)凹陷帶也具有勘探潛力，然而后續(xù)部署的多口探井僅獲得不同程度的低產(chǎn)氣流。目前，針對(duì)火山巖的勘探進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)比較困難的時(shí)期。

圖1 長(zhǎng)嶺斷陷查干花次凹區(qū)域構(gòu)造位置圖

2 斷裂特征

基底斷裂長(zhǎng)嶺?大安斷裂控制著研究區(qū)的斷裂分布（圖2），在平面分布上，斷層可以劃分為三組，分別為近SN向斷層、NE－NNE向斷層和NW－NNW向斷層，其中SN向斷層延伸距離遠(yuǎn)、斷距大，控制了次凹斷陷層的發(fā)育與展布。斷裂的平面組合方式以平行式、雁列式、斜交式為主。

在剖面上，在達(dá)爾罕斷凸帶及周緣次凹斷層在剖面上表現(xiàn)為中等傾斜的犁式、坐椅式和躺椅式斷層，斷陷層主要發(fā)育三種類型的斷層：

第一類是斷陷期長(zhǎng)期發(fā)育的深大斷裂，切割整個(gè)斷陷層，并延續(xù)至坳陷早期，其活動(dòng)強(qiáng)度大，活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)斷陷沉積具有明顯的控制作用，為研究區(qū)的二級(jí)斷裂，如達(dá)爾罕斷裂北段；

第二類是發(fā)育于斷陷早期的斷層，切割了火石嶺組、沙河子組和營(yíng)城組，其規(guī)模較小，斷距較小，斷陷后期停止活動(dòng)，為研究區(qū)的三級(jí)斷裂；

第三類是斷陷晚期發(fā)育的斷層，這類斷層僅切割登婁庫組，斷層規(guī)模小，可作為油氣運(yùn)移的次要通道，為研究區(qū)的四級(jí)斷裂。

圖2 長(zhǎng)嶺斷陷營(yíng)城組頂面斷裂體系圖

3 典型探井基本地質(zhì)特征

通過統(tǒng)計(jì)查干花及前神子地區(qū)火山巖探井的氣體組份（圖3），根據(jù)所含CO2氣體的含量可以把火山巖探井劃分為三類：純CO2氣藏（CO2含量大于90%）、混合類氣藏（CO2含量小于90%大于10%）和烴類氣藏（CO2含量小于10%）。

圖7中,Demo_tb模塊用以提供輸入并行數(shù)據(jù)流以及鏈路配置信息,鏈路配置信息用以決定鏈路工作模式以及與接收端握手等;時(shí)鐘產(chǎn)生模塊產(chǎn)生四字節(jié)并行處理時(shí)鐘(PCLK)以及LMFC;JESD204B transmitter IP core模塊則由XLINX官方JESD204B 6.1v版本IP核產(chǎn)生的發(fā)送端,JESD204B Receiver模塊是由本方案設(shè)計(jì)的接收端。

圖3 長(zhǎng)嶺斷陷營(yíng)城組斷裂體系、火山巖體及探井CO2含量疊合圖

3.1 純CO2氣藏

長(zhǎng)深1-3氣藏和長(zhǎng)深2氣藏，該類型氣藏緊鄰控凹斷裂，其中長(zhǎng)深1-3氣藏CO2含量為97.89%，受達(dá)爾罕斷裂控制，位于達(dá)爾罕斷凸帶的構(gòu)造高部位；長(zhǎng)深2氣藏CO2含量為97.89%，受前神子斷裂控制，位于前神子次凹的陡坡帶，因后期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，構(gòu)造位置也較高。達(dá)爾罕斷裂和前神子斷裂均向下收斂于基底的拆離斷裂上。

3.2 混合氣藏

該類型氣藏分布較廣，在控凹斷裂的上下盤均有分布，其中比較典型的為斷凸帶的腰深1井區(qū)和緩坡帶的腰深2井區(qū)。

腰深1井區(qū)位于達(dá)爾罕斷裂的上升盤、達(dá)爾罕斷凸帶的北部，包括腰深1、腰深101、腰深102三口探井。腰深1井營(yíng)城組(K1yc)火山巖氣藏中甲烷含量為70.05%，CO2含量為18.87%；腰深101井營(yíng)城組火山巖氣藏中甲烷含量為75.64%，CO2含量為18.43%；腰深102井營(yíng)城組火山巖氣藏中甲烷含量為53.27%，CO2含量為34.86%，三口探井均為高含CO2的混合氣藏。腰深1井區(qū)東部受SN走向的達(dá)爾罕斷層控制，位于構(gòu)造的高部位，為巖性?構(gòu)造氣藏，底水特征明顯，氣藏分布主要受構(gòu)造控制。

腰深2井區(qū)位于查干花次凹的緩坡帶，為達(dá)北構(gòu)造高點(diǎn)，經(jīng)測(cè)試，營(yíng)城組CO2含量為29.21%，烴類氣含量為69.34%，為高含CO2的混合氣藏。腰深2井的鉆探成功，證實(shí)了查干花次凹的生烴能力以及達(dá)爾罕斷裂下降盤火山巖體的含氣性，擴(kuò)大長(zhǎng)嶺斷陷深層勘探戰(zhàn)果，也表明了查干花次凹內(nèi)部也有高含量的CO2氣藏存在。

3.3 烴類氣藏

烴類氣藏從分布上看，主要位于查干花次洼的緩坡帶上，距離控洼斷裂較遠(yuǎn)，CO2氣體難以運(yùn)移到營(yíng)城組火山巖圈閉內(nèi)，比較典型的為腰深3井區(qū)。

腰深3井區(qū)位于查干花次凹緩坡帶，查干花坡折帶達(dá)北復(fù)合圈閉東高點(diǎn)，營(yíng)城組火山巖氣藏中CO2含量為1.32%，烴類氣含量為87.06%，為烴類氣藏。

4 查干花地區(qū)CO2氣藏成藏機(jī)制

4.1 CO2和烴類氣的分布特征及差異

通過對(duì)查干花地區(qū)典型含CO2氣藏的分類和所在區(qū)帶的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同氣藏CO2和烴類氣的分布存在顯著差異（表1）：①腰深1井和長(zhǎng)深1-3井氣藏地理位置較接近，但CO2含量相差較大，其中腰深1以烴類氣為主，而長(zhǎng)深1-3井CO2含量高達(dá)98%；②腰深2和腰深6井，均位于查干花次凹的緩坡帶，腰深2井CO2含量高達(dá)29.21%，而腰深6井CO2含量為1%；③斷凸帶火山巖探井CO2含量整體上高于凹陷帶火山巖探井。

表1 查干花地區(qū)火山巖探井氣體百分含量

通過前人分析，查干花地區(qū)CO2為幔源氣[4-6]，而同一區(qū)帶CO2含量卻相差巨大，造成這種分布差異的原因以及控制因素，需要通過對(duì)查干花地區(qū)地質(zhì)條件綜合研究來分析，尤其是不同類型斷裂對(duì)不同氣體類型的輸導(dǎo)作用，而基底拆離斷裂及其派生的控凹斷裂是控制長(zhǎng)嶺斷陷氣藏類型和分布差異的關(guān)鍵因素。

4.2 不同級(jí)別斷裂對(duì)CO2和烴類氣的分布控制

查干花地區(qū)這三個(gè)級(jí)別的斷裂對(duì)不同氣藏類型的分布有一定控制作用（圖4），斷裂的有效輸導(dǎo)是成藏的關(guān)鍵因素之一[12]，根據(jù)熱演化史研究，確定長(zhǎng)嶺斷陷烴類氣的成藏期主要為嫩江期[6]，戴金星等研究表明幔源CO2的成藏期為喜馬拉雅期，幔源CO2來自于喜馬拉雅期的幔源巖漿活動(dòng)，營(yíng)城組火山巖只是提供了優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，基底斷裂能夠直接溝通深部的CO2儲(chǔ)集庫，而二級(jí)斷裂和基底斷裂直接溝通，也能成為CO2的運(yùn)聚通道。

由于基底斷裂規(guī)模較大且長(zhǎng)期活動(dòng)，控制形成了一系列的構(gòu)造帶，在這些構(gòu)造帶內(nèi)的一些與基底斷裂有關(guān)的圈閉就為烴類氣和CO2的聚集和分布提供了空間和場(chǎng)所。

4.2.1 基底大斷裂和二級(jí)斷裂控制著幔源氣的分布

圖4 查干花及前神子地區(qū)斷裂剖面圖

由于一級(jí)大斷裂規(guī)模較大，在拆離帶能與深部氣源體(基性巖漿房或熱流底辟體)相銜接溝通CO2氣源[13]，而一級(jí)斷裂埋深較深，不能直接溝通營(yíng)城組儲(chǔ)層[14-15]，受其控制的二級(jí)斷裂如達(dá)爾罕斷裂、前神子斷裂成為CO2氣的主要運(yùn)移通道，控制著CO2氣藏的聚集和分布。前神子次凹的長(zhǎng)深2井（圖5），位于前神子次凹陡坡帶，早期沒有烴類氣聚集，喜馬拉雅期CO2通過斷裂運(yùn)移至儲(chǔ)層中形成純CO2氣藏，雖然前神子斷裂斷距大，活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，但陡坡帶在斷陷擴(kuò)張期形成混雜粗粒巖體沉積，在深部能形成封堵作用[16-17]，未能與烴源巖有效溝通，且不在烴類氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)聚方向上，不利于烴類氣聚集，因此含有的烴類氣體組份較少。腰深1井所處構(gòu)造位置，即為前神子次凹的緩坡帶，同時(shí)也是達(dá)爾罕斷凸帶，前期認(rèn)為其成藏主要原因是查干花次凹和前神子次凹烴源巖均能為其提供烴類氣，具有雙源供烴的優(yōu)勢(shì)，但其氣源對(duì)比表明，烴類氣主要來源于前神子次凹沙河子組烴源巖，東部的達(dá)爾罕斷裂并不能作為烴類氣的運(yùn)移通道，而達(dá)爾罕斷裂溝通了基底大斷裂，CO2能夠通過達(dá)爾罕斷裂向上運(yùn)移，形成CO2氣藏。同時(shí)，腰深1井位于前神子次凹緩坡帶，為油氣運(yùn)移的有利指向區(qū)，同時(shí)，有烴源斷裂能夠溝通前神子洼陷沙河子組烴源巖和營(yíng)城組火山巖儲(chǔ)層，烴類氣也能夠在氣藏聚集，兩種類型氣體相混合，從而形成了腰深1井的混合氣藏。而相鄰的長(zhǎng)深1-3井（圖6）并不發(fā)育能夠有效溝通前神子次凹烴源巖的斷裂，僅有通過達(dá)爾斷裂輸導(dǎo)的幔源氣，從而形成純CO2氣藏。

圖5 長(zhǎng)嶺斷陷氣藏運(yùn)移模式剖面圖

圖6 長(zhǎng)嶺斷陷長(zhǎng)深1-3井氣藏運(yùn)移模式剖面圖

4.2.2 三級(jí)斷裂控制著烴類氣的分布

查干花次凹的緩坡帶是一個(gè)長(zhǎng)期繼承性的古隆起，距離其控凹斷裂達(dá)爾罕斷裂較遠(yuǎn)，緩坡帶的營(yíng)城組火山巖儲(chǔ)層不能和二級(jí)斷裂直接接觸形成CO2氣藏，而其為烴類氣的優(yōu)勢(shì)運(yùn)移方向，部分三級(jí)斷裂溝通了沙河子組烴源巖和營(yíng)城組儲(chǔ)層，成為有效的烴源斷裂，控制著烴類氣的分布。圖5中的腰深3井，靠近次凹的一側(cè)，發(fā)育多條烴源斷裂，而缺少斷裂與達(dá)爾罕斷裂相連通，從而形成了CO2含量為1.32%的烴類氣藏。腰深2井（圖7）的三級(jí)斷裂在溝通沙河子組烴源巖的同時(shí)與達(dá)爾罕斷裂相溝通，烴類氣體和CO2均能通過該斷裂與火山巖儲(chǔ)層相溝通，從而在次凹內(nèi)部形成了混合氣藏。

圖7 長(zhǎng)嶺斷陷腰深2井氣藏運(yùn)移模式剖面圖

4.3 建立氣藏運(yùn)聚成藏模式

圖8 查干花次凹含CO2天然氣運(yùn)移模式圖（據(jù)魯如松等2011年，修改）

根據(jù)以上認(rèn)識(shí)建立了查干花地區(qū)含CO2氣藏運(yùn)聚成藏模式（圖8）：深部熱流底辟體頂部?jī)?chǔ)集大量幔源CO2，基底斷裂向下變緩收斂于拆離帶并與熱流底辟體相銜接溝通CO2氣源，而基底斷裂的活動(dòng)形成了前神子斷裂和達(dá)爾罕斷裂這兩條二級(jí)斷裂，CO2通過基底斷裂和二級(jí)斷裂通道向上輸導(dǎo)并在適當(dāng)圈閉中聚集成藏幔源CO2；而與沙河子組烴源巖相接觸的二級(jí)斷裂，因?yàn)椴辉跓N類氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)聚方向上，并且在陡坡帶有混雜粗粒巖體使得烴類氣不能通過二級(jí)斷裂向上運(yùn)移。有機(jī)成因的烴類氣只能通過緩坡帶三級(jí)斷裂向上運(yùn)移，如果該圈閉后期沒有CO2氣體充注，則為烴類氣藏，如果該烴源斷裂又溝通了二級(jí)斷裂，那后期CO2氣體充注，兩者相混合，形成了混合類氣藏。

該模式合理解釋了查干花地區(qū)含CO2天然氣的勘探現(xiàn)狀和復(fù)雜分布問題，為CO2和烴類氣的鉆前預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)，配合實(shí)際地震剖面，分析某一圈閉的烴類氣和CO2運(yùn)聚條件，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該圈閉天然氣成藏條件和氣藏類型的鉆前快速評(píng)價(jià)，為深層天然氣勘探提供指導(dǎo)。

5 結(jié)論

通過氣體組分統(tǒng)計(jì)、斷陷結(jié)構(gòu)分析以及配合實(shí)際地震剖面，對(duì)松遼盆地南部長(zhǎng)嶺斷陷典型高含CO2氣藏進(jìn)行解剖，指出長(zhǎng)嶺-大安斷裂這條基底斷裂與幔源氣源相溝通，其分支斷裂前神子斷裂和達(dá)爾罕斷裂控制著營(yíng)城組CO2氣藏的分布。通過分析，明確了查干花地區(qū)的達(dá)爾罕斷裂同樣可以作為幔源氣的運(yùn)移通道，查干花次凹內(nèi)部高含CO2氣藏均來源于達(dá)爾罕斷裂。而緩坡帶的三級(jí)斷裂，位于烴類氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)聚方向上，如果其能把沙河子組烴源巖和營(yíng)城組有效儲(chǔ)層相溝通，則可以成為有效的烴源斷裂，控制著烴類氣的分布。二級(jí)斷裂和烴源斷裂的共同作用，決定了氣藏的類型。因此，通過分析某一圈閉的烴類氣和CO2運(yùn)聚條件，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)該圈閉天然氣成藏條件和氣藏類型的鉆前快速評(píng)價(jià)，為長(zhǎng)嶺斷陷深層天然氣勘探提供指導(dǎo)。