火山岩储层油气成藏模式与分布规律
2020-01-16 · 技术研发知识服务融合发展。
一、火山岩储层油气来源与成因
火山岩储层中的油气既有有机成因,也有无机成因,绝大部分属于有机成因。中国陆相沉积盆地火山岩储层中的油气绝大部分来自于沉积岩中的有机质,但也有无机成因烃类气的发现。如松辽盆地深层天然气以有机成因气占主导地位,但也有无机成因气,个别地区无机CO2含量大于60%。
1.有机成因
关于火山活动对有机物形成与演化的影响,主要表现为3方面的作用:①火山喷发过程中火山灰的大面积分布可能造成生物的大量灭绝,导致有机质的保存;②火山作用前后伴随大量热液、气液物质喷出,热液中常含有Ni、Co、Cu、Mn、Zn、Ti、V等过渡金属和N、P等物质,这些热液和气液中的物质在有机物的生长繁殖、有机质成熟、有机质转化等方面起到积极作用;③火山活动、火成作用以及热液作用等均可促进有机质成熟,使其形成生烃物质,为火山岩提供油气。
据研究,现代陆上地表环境下火山岩发育区内湖泊中包含富烃沉积物,Kirkham认为美国华盛顿州的Rattlesnake气田天然气可能来自于玄武岩内部的湖相沉积物,天然气中包含了可观的氮气。
2.无机成因
某些火山活动、火成作用也可为火山岩提供无机成因的天然气,该类气藏的规模还可能相当可观。无机成因生成烃类主要有3种观点:①直接源自地幔,烃类可能通过CO或CO2和H2的费托反应合成,或者是在地球形成过程中聚集的宇宙物质(星云微粒和烃类等)保存在地幔中形成;②由晚期至岩浆期后温度低于600℃时封闭体系中各种形态的原始含CO2流体重新形成;③岩浆期后矿物-流体反应(如蛇纹岩化)产生烃类。
3.成因判别
根据烃类(通常用CH4)的δ13C值,可区分生物源和非生物源,生物来源的烃类贫13C(δ13C低于-30),无机成因烃类富13C(δ13C在-27左右)。
二、火山岩油气成藏模式
火山岩油气藏存在多种成藏模式,这里以松辽盆地和新疆北部石炭系火山岩油气藏为例说明。
1.松辽盆地深层天然气成藏模式
断陷盆地以形成箕状断陷为主要特征。通常箕状断陷主要由3部分组成,即陡坡带、断(洼)槽带和缓坡带,当断陷比较开阔时,有时发育有中央构造带(凹中隆)。不同的构造带具有不同的成藏模式。
(1)陡坡带成藏模式
陡坡带是断陷活动的起始带,是控陷主断层的发育部位。陡坡带背靠凸起,面向断陷,一般具有坡度陡、物源近、相带窄、变化快和构造活动强烈等特点。徐家围子断陷西侧断阶式陡坡带,在断层的上升盘凸起上发育了基岩风化壳变质岩潜山气藏,如昌401气藏。在古隆起斜坡上形成多个近物源快速堆积的冲积扇体及辫状河三角洲沉积体系。由断裂和基岩顶、营城组顶面风化壳提供良好的运移通道,形成以侧向运移为主的地层超覆气藏(如芳深5气藏等)及岩性上倾尖灭气藏等(图7-12)。在断层下降盘发育火山岩体背斜岩性复合气藏(如芳深6井营城组气藏等)以及与深大断裂活动有关的无机成因CO2气藏(如芳深9等井营一段酸性火山岩CO2气藏等)。
图7-12 徐家围子中生代火山岩气藏剖面图
(2)断槽带成藏模式
断槽带位于断陷的中央部位,夹持于陡坡带和缓坡带之间,是断陷盆地长期发育的沉降中心、沉积中心和生烃中心;同时又是各类砂体和火山岩的前缘带分布区,是岩性油气藏发育的有利区(图7-12)。据徐家围子断陷不完全统计,已发现了95个火山岩气藏,其中,40个断鼻、断背斜岩性复合气藏,主要发育于控陷断裂附近;30个火山岩地层岩性复合气藏,主要分布在古隆起或斜坡带上;25个火山岩岩性气藏,主要发育于断陷中心。由此可见,断槽带主要以岩性气藏为主。
(3)缓坡带成藏模式
缓坡带构造比较简单,一般发育有鼻状构造,是油气运移的指向,若上倾方向有遮挡,就可形成油气藏(图7-12)。在箕状断陷拉伸的过程中,当基岩块体的沉降幅度大于翘倾的幅度时,缓坡上的地层发生超覆;当基岩块体的沉降幅度小于翘倾的幅度时,缓坡上的地层发生退覆或剥蚀。缓坡上还发育了多期不整合面,为地层超覆和地层不整合油气藏形成创造了条件。缓坡上还可形成岩性上倾尖灭,有利于岩性油气藏的形成。缓坡上也发育有反向正断层,这种断层与控陷断层基本上同时发生,沿断裂带往往有火山喷发,易于形成火山岩体圈闭;在基岩中还可以形成潜山构造。
(4)中央构造带成藏模式
受构造活动控制,在断陷中部可形成中央构造带,构造带两侧发育有生烃断槽,可以形成单向或多向供烃,油气供给相对充足。因此,中央构造带是断陷盆地油气聚集最有利的构造带。
徐家围子断陷在形成过程中,以推进式的伸展方式,产生张剪性徐中断裂,使基岩块体发生翘倾,从而形成了北北西向的徐中中央构造带(图7-12)。中央构造带的东侧发育安达断槽和徐东断槽,西侧发育徐西断槽和徐南断槽,断槽内以沙河子组暗色泥岩和煤为主的烃源岩十分发育。这些烃源岩具有质量好、生烃速率高、聚集程度高、生气强度大的特点,天然气资源丰富。徐中断裂带,特别是与北东向断裂的交叉处,控制了火山口和火山岩储层的分布,构造活动产生的构造裂缝连通了孔隙,改善了储层物性。断裂和岩性综合控制有利区是天然气聚集区。
2.新疆北部石炭系火山岩油气成藏模式
中国东、西部火山岩成藏条件存在很大差别。新疆北部石炭系存在源内火山岩层序型、源上火山锥准层状、侧源火山岩不整合梳状3种成藏模式。
图7-13 三塘湖盆地石炭系源内火山岩层序型成藏模式
(1)源内火山岩层序型成藏机制与模式
火山岩风化体储层在水体频繁震荡区发育,暴露于水面之上的风化淋滤时间较短的火山岩风化体与之后发育的烃源岩间互分布,火山岩风化体受层序界面控制,烃源岩生成的油气直接或通过断裂运聚在附近的火山岩风化体地层圈闭中成藏,该类成藏模式形成的地层型油气藏规模受控于风化体大小和厚度,有效烃源岩覆盖区的风化体均可能成藏。如三塘湖盆地马朗凹陷石炭系(图7-13),地震剖面上清楚可见火山岩与烃源岩互层发育,当烃源岩成熟后生成的油气沿断裂纵向运聚于风化体内形成由多个风化体组成的纵向叠加、平面连片的火山岩地层油藏。上石炭统卡拉岗组内部存在5个受层序控制的火山岩风化体成藏组合,均可发育地层油藏,之下的哈尔加乌组烃源岩生成的油气沿断裂纵向运聚于风化体内,断裂发育处储层更发育,油气主要集中分布于断裂附近的火山岩风化体内;哈尔加乌组火山岩与烃源岩互层,烃源岩生成的油气沿断裂或直接运集于火山岩风化体内聚集成藏(图7-13)。该区已探明石油地质储量5000×104t,三级石油地质储量近2×108t,是中国已发现受层序控制的最大的火山岩风化体层状地层油藏。
图7-14 准噶尔盆地陆东地区石炭系源下火山锥准层状成藏模式
(2)源上火山锥准层状成藏机制与模式
火山岩与烃源岩近水平间互分布,地层沉积后受构造运动控制发生倾斜,沿古地貌顶面发生风化淋滤和剥蚀,形成沿顶面火山岩风化体储层和沉积岩(凝灰岩)非储层间互,后期下沉接受上覆沉积泥岩覆盖形成以火山岩风化体为单元的地层圈闭,当埋藏到一定深度烃源岩成熟后,烃源岩生成的油气通过断裂或直接运移聚集于风化体地层圈闭中成藏。这种成藏模式要求在不整合面形成后再次埋藏,其下烃源岩仍具有生烃能力,油气藏规模受控于火山岩风化体地层圈闭规模和油气聚集量,风化体厚度控制着火山岩风化体地层圈闭的纵向规模,火山岩风化体平面规模控制地层圈闭大小,根据风化体、正向构造和有效烃源岩条件耦合确定该类成藏模式有利区。如准噶尔盆地陆东上石炭统巴山组,火山岩风化体与烃源岩间互分布(图7-14),气藏沿石炭系顶面火山岩风化体分布,侧向受非渗透岩性遮挡,上面受土壤层和上覆新地层泥岩遮挡,各气藏之间不连通,气藏厚度受风化体厚度控制,一般在100~350m之间。由于生烃凹陷主要位于倾斜地层的下倾方向,沿油气来源方向在上倾部位的有效火山岩风化体地层圈闭均有可能形成这类油气藏,受近源成藏控制,高部位有效圈闭不一定充满,或不成藏,如距烃源岩较远的滴西24井气藏高度为78m;距烃源岩和断裂匹配越近的圈闭中油气充满度越高,如距烃源岩和断裂较近的滴西18井气藏高度为258m,最有利的火山岩风化体油气藏主要分布于古构造的斜坡部位。该区已探明天然气地质储量超过千亿方,是中国发现的最大的火山岩风化体准层状地层气藏。
(3)侧源火山岩不整合梳状成藏机制与模式
火山岩受逆冲推覆作用抬升接受长期风化淋滤,沿不整合顶面和断裂发育处形成梳型有利储层,受后期沉积地层覆盖形成大型火山岩风化体地层圈闭,位于火山岩风化体地层圈闭侧翼低部位的烃源岩生成的油气,通过断裂纵向运移,不整合面横向运移,并逐级向高部位运移聚集于火山岩风化体地层圈闭中成藏。该成藏模式形成的地层油气藏在纵向上位置比烃源岩高。如准噶尔盆地西北缘克-百断裂带上盘石炭系火山岩风化体大型地层油藏,该区受前陆盆地造山运动控制使其抬升,推覆带前缘被推覆高度大,经历风化淋滤时间长,在断裂控制下形成的风化体厚度大;盆地边缘上覆地层剥蚀后,火山岩经历的风化淋滤时间较短,断裂规模较小,形成的火山岩风化体厚度较小,在断裂控制下沿不整合面和断裂发育区形成梳状不整合风化体,下盘二叠系烃源岩生成的油气沿断裂和不整合面逐级向高部位运移聚集成藏,形成大型梳状地层油藏。该区已累计探明石油地质储量超过2×108t,发现三级石油地质储量超过5×108t,是中国目前发现的最大的火山岩风化体梳状地层油藏(图7-15)。
图7-15 准噶尔盆地西北缘上盘石炭系侧源火山岩风化体梳状成藏模式
三、火山岩油气成藏分布与富集规律
拉张型断陷盆地原生型火山岩油气藏与挤压型盆地火山岩风化壳油气藏,分布的富集规律不同,下文以松辽盆地深层原生型火山岩气藏和北疆石炭系火山岩风化壳油气藏为例进行阐述。
1.松辽盆地中生代天然气分布规律
(1)持续沉降型断陷控制了天然气区域分布
松辽盆地深层断陷,按构造演化特征可分为持续沉降型、晚期反转型和后期抬升型断陷,其中以持续沉降型断陷天然气最丰富。这类断陷构造活动相对比较和缓,沉降较深,沉积环境较稳定,湖相地层发育,烃源层厚度大,有机质丰度高,埋藏深。概括起来,具有“一好三高”的特点,即烃源岩的质量好、生气速率高、聚集程度高、近源产量高。这类断陷天然气探明储量占现阶段天然气探明储量的95%以上。
断陷盆地油气运移距离一般较近,本区沙河子烃源岩天然气运移距离一般不超过10km。在统计的69口井中,距源岩距离小于10km的井有52口,其中仅有4口井为干层,主要原因是储层较致密而失利;距源岩距离10~20km的井有14口,其中有6口井见气显示,4口井为水层,4口井为干层;而距源岩距离大于20km的井有3口,无气显示,其中1口井为水层,2口井为干层。又如长岭断陷的长深3井,距气源区的距离为20km以上,因此失利。而长深103井距气源近,获日产天然气11.5×104m3。由此可见,距富烃断槽近,一般距生烃中心距离小于10km,有利于天然气富集高产。
(2)生烃断槽控制了断陷内天然气分布
由于断陷盆地边界断裂的走向、延伸长度和断距发生变化以及变换带发育,一个断陷往往被分割为若干个断槽(洼槽)。松辽盆地内36个大小不等的断陷,共发育了74个断槽。断槽面积最大为1443km2,最小为131km2,大于500km2的断槽有32个。并不是每个断槽都具备良好的生烃条件。因此更准确地讲,不是断陷控制了天然气的分布,而是断陷内生烃断槽控制了天然气的分布。每一个断槽是一个独立的沉积湖盆,也是一个独立的成藏单元。因此,落实主力生烃断槽是选准勘探方向的关键。中小型断陷只要存在生烃断槽,同样具有良好的勘探前景。
天然气围绕生烃断槽呈环状分布,由于陆相断陷地质条件特殊,岩性、岩相变化限制了油气的运移,断裂发育阻滞了油气运移,油气丰度高低也影响了油气运移,因此,油气只是短距离运移,围绕生烃断槽附近聚集,呈环状分布。如长岭断陷围绕长岭断槽找到了长岭1号气田、东岭气田、双坨子油气田、伏龙泉气田、大老爷府气藏、长深8气藏等6个气田(藏),呈现围绕生烃断槽呈环状分布的特征。由此可见,生烃断槽控制了天然气的分布。
(3)近邻生烃断槽的断裂构造带是断陷内天然气藏的富集区带
基底大断裂控制了火山岩储层的分布,也控制了火山岩体圈闭的形成,圈闭主要沿断裂带分布。中生代火山岩特别发育,形成独具风格的火山岩体圈闭,如火山岩体背斜(昌德气田、升平气田等)、断鼻(兴城气田等)、火山岩岩性(汪家屯气藏等)、火山岩裂缝性(汪家屯气藏等)等圈闭。
由于断裂断距的变化或走向的变化,沿断层的下降盘往往发育有鼻状构造(兴城气田等);在断层的上升盘发育有地层超覆(徐家围子断陷昌德气田芳深5、6、7登娄库组底部砂砾岩地层超覆气藏圈闭等)、地层不整合和潜山圈闭(徐家围子断陷昌德气田昌102、昌401变质岩潜山气藏圈闭和兴城气田、肇州西、汪家屯花岗岩潜山气藏圈闭等),以及被覆背斜;由于反转活动还可以在断层下降盘形成反转构造等。
基底大断裂有利于油气运移和储集性能的改善。断裂是油气运移的重要通道;同时断裂带附近裂缝发育,沟通了火山岩储层内的孔隙,扩大了有效储集空间;裂缝又是地下水的渗流通道,促使次生溶蚀孔缝发育,改善了储集性能。
可见,断裂-构造带控制了断陷内天然气聚集,是天然气的富集区带,如徐家围子断陷天然气藏沿徐西、徐中和宋站基底大断裂分布;长岭1号气田也分布于基底大断裂附近。
(4)优质火山岩储层控制了天然气富集
火山岩岩性、岩相控制了优质储层的发育,从而控制了天然气富集。酸性火山岩储层发育,物性好,因此,溢流相中的流纹岩、流纹质晶屑熔结凝灰岩物性好,是有利储层,具有较好的储集能力。火山岩相对优质储层发育和天然气富集起到明显的控制作用,一般爆发相中凝灰岩储层物性最好,如徐深1井3440~3450m段的流纹质熔结凝灰岩段,孔隙度平均达7.2%,最高可达15%;渗透率平均可达0.24×10-3μm2,最高可达0.81×10-3μm2,该段压后自喷日产气195698m3。溢流相的原地溶蚀角砾岩和上部亚相的流纹岩含气较饱满,含气饱和度为70%~80%,溢流相的中部亚相和爆发相的熔结凝灰岩物性差,束缚水饱和程度高,含气性差,含气饱和度为30%~50%。近火山口的火山岩储层物性好,含气饱满,远离火山口的火山岩储层物性差,含气饱和度低。勘探实践表明,徐家围子断陷的徐深1井、徐深3井、升深2-1井等工业气流井大都分布在火山口或近火山口附近,而远离火山口的徐深16井则未获油气。
裂缝促进了优质储层的发育,从而控制了天然气富集。裂缝既是渗流通道又是储集空间,同时也是地下水渗流通道,对溶蚀缝、孔的发育起到了十分重要的作用。裂缝的发育与岩性和构造活动有着密切的关系,流纹岩裂缝最发育,裂缝线密度为5.70条/m,其次是流纹质熔结凝灰岩,裂缝线密度为5.27条/m。构造作用强烈的地区,如断裂带附近裂缝发育。如长岭断陷长深1号气田北部发育了10条断层,由于火山岩储层断裂、裂缝发育,使得原生孔隙和次生孔隙相互沟通,产生的次生孔隙沿断裂、裂缝呈串珠状分布,致使储集物性变好。形成的气藏具有统一的气水界面,为块状底水气藏。气水界面海拔深度为-3643m,最大气柱高度260m,从而形成了高产大气田。
(5)NE—NNE向基底深大断裂控制了CO2气藏分布
松辽盆地CO2气藏比较普遍,主要分布在徐家围子断陷、长岭断陷、德惠断陷,纵向上主要分布在泉头组三、四段和营城组两套层系中,登娄库组中气藏分布比较零星(汪家屯地区)。CO2含量不等,从大于60%到小于20%。碳同位素值分布在两个区间:-12~-14和-4~-8,以后者为主,指示主要为幔源或壳源成因。
CO2气主要来源于幔源和壳源岩浆,断裂是CO2气的主要运移通道。基底深大断裂,尤其是超壳断裂和岩石圈断裂是壳幔物质与能量交换和地幔流体上涌的主要通道。随着地幔物质的侵入,造成了幔壳物质的熔融和不同性质岩浆的形成。岩浆的脱气作用是CO2气形成的主要方式。这些以幔源物质和岩浆房为源的CO2气,沿剪切带发生分散运移,运移范围更广。同时,韧性剪切带间接沟通了深大断裂以及基底断裂,使深部来源的CO2气聚集在盆地的不同构造部位。当基底大断裂在拆离带与深部CO2气源相沟通时,CO2气在圈闭中聚集成藏。CO2气藏主要沿NE—NNE向断裂分布。CO2气藏主要沿NNE向展布的孙吴-双辽、伊兰-依通和嫩江3条深大断裂带分布,尤其是孙吴-双辽深大断裂与NW向的滨州基底断裂的交汇处,如达深3气藏。
长期发育的NE—NNE向大断裂附近的CO2气藏富集高产。断裂长期活动造就了CO2气多期充注,多期成藏,使气体更富集。因此,长期发育的大断裂附近的无机成因的CO2气藏富集高产。如长岭断陷长深1井营城组底部已检测到的CO2气藏就有两期充注:第一期为82Ma;第二期为28Ma。
2.新疆北部石炭系火山岩风化壳油气分布富集规律
(1)残留生烃凹陷控制油气的平面分布
从已发现的新疆北部石炭系火山岩油气藏来看,油气藏具有近源成藏特点。
火山岩储层分布规律与碎屑岩不同。新疆北部石炭系单个火山岩体规模较小,平面上分布变化大,非均质性强,连通性差(长期风化、大面积叠置分布的大型风化壳除外),油气在其中的横向运移距离受到限制,横向运移距离一般较短,因此一般近源成藏,油气藏主要围绕有效烃源岩中心附近分布。断裂是油气纵向输导体系,可在纵向上形成多套含油气层系。新疆北部上石炭统火山岩形成于碰撞造山后的松弛垮塌环境,火山岩沿断裂带及其附近分布,因此在烃源岩分布范围内发育的断裂带是火山岩油气藏分布的最有利地区。目前,围绕三塘湖盆地的马朗凹陷发现了牛东油田,围绕准噶尔地区滴水泉凹陷发现了克拉美丽气田,围绕准噶尔地区五彩湾凹陷发现了五彩湾气田,这些油气田均属于自生自储风化壳地层型,都是围绕上石炭统有效烃源岩中心分布。
(2)风化壳规模控制油气富集的程度和规模
新疆北部石炭系火山岩优质储层分布控制油气的富集高产,火山岩风化壳中溶蚀和崩解带控制风化壳型油气富集高产。
优质储层主要发育于溶蚀带和崩解带中,在长期风化淋滤区域形成的火山岩风化壳厚度可达450m以上(断裂带附近风化壳厚度更厚),一般土壤层厚度为10~30m,水解带厚度为20~30m,二者厚度之和在30~60m之间,这个层段储层不好,油气产量不高,或基本不含油气。这就是为什么在风化壳地层中勘探时,不是针对风化壳地层的井在风化壳内钻探20~50m完钻没有发现油气层的原因。
如准噶尔地区西北缘上盘石炭系前期没有作为目的层勘探,大部分井在石炭系只留50m以内口袋井,致使好多油层没有被发现。认识到有利储层对油气高产的控制因素以后,加强针对勘探,在石炭系发现了大量油气。如白4井620m进入石炭系,在620~710m范围内基本为差油层、干层或非储层,710~790m为好储层,获得高产工业油流,4.5mm油嘴试油,产油20.23t/d,产气80m3/d,再向下产能较低,储层物性变差,油层变差。
火山岩风化壳优质储层平面上受控于岩相、岩性、风化时间、断裂和古地貌等因素,在古地貌高部位和斜坡带处,火山岩风化强度较大,能够形成有利储层,古地貌低部位火山岩一般风化程度低,不利于形成有利储层。有利储层的形成同时受控于断裂发育程度,断裂附近能够形成裂缝和微裂缝,增加储层渗流能力,同时在风化过程中表生环境下的地表水沿断裂向下渗流,也能够增加火山岩储层的次生溶蚀孔隙,裂缝、微裂缝及次生溶蚀孔隙控制着有利储层分布,在油气藏中这些区域的油气井产量一般较高,即能够富集高产。如牛东油田探明面积范围内各井产能差别很大,马17井、nd4-13井、nd4-131井等高产井分布于断裂带附近和有利岩相发育带内,nd89-9井、nd89-10井、nd89-11井、nd89-121井、nd89-131井等较高产井分布于断裂带附近,而低产和干井产能受影响因素较多。
(3)风化壳地层型有效圈闭控制油气成藏
圈闭条件是石炭系火山岩油气成藏的关键。风化壳地层型油气藏的保存条件主要包括石炭系上覆盖层的岩性、断裂的封堵与开启性;石炭系内部有效储盖组合是火山岩内幕岩性油气藏保存的关键。
有效圈闭与主成藏期的有利配合是成藏关键。通过盆地模拟和烃源岩热演化,确定了新疆北部石炭系烃源岩主要生烃时期为晚二叠世至晚白垩世,如由五彩湾凹陷的烃源岩热演化可以看出二叠世末烃源岩达到成熟,到白垩系末烃源岩Ro达到2.0%(图7-16)。但不同盆地及盆地内不同区域的烃源岩演化序列不同,生烃期及主生烃期时间存在差别。如三塘湖盆地塘参3井的烃源岩Ro演化得到的生油期距今250~60Ma,主力生油期距今150~60Ma(图7-17);吐哈地区鄯科1井烃源岩Ro演化得到的生气期距今为265~110Ma,主力生气期为距今195~110Ma(图7-17)。因此,在白垩世之前形成的有效圈闭都具备油气聚集成藏的可能性,在评价新疆北部石炭系有利勘探区带时,不但要研究石炭系自生的储盖组合条件,同时要研究白垩系沉积前的储盖组合条件及白垩系之后的保存条件。
上覆有效盖层控制了风化壳地层型圈闭的有效性。石炭系上覆盖层是风化壳地层型油气藏保存的关键。已发现的风化壳地层型油气藏,包括牛东油田、克拉美丽气田、准噶尔西北缘克-百断裂带上盘石炭系油藏等,均具备良好的上覆直接盖层条件。石炭系上覆直接盖层为泥岩、凝灰岩等分布区最有利于风化壳地层型油气藏的形成,已发现的油气藏均在有效上覆盖层分布区。
生储盖组合控制油气赋存层位。新疆北部石炭系发育多个生储盖组合。如准噶尔地区至少发育6套生储盖组合,三塘湖盆地至少发育5套生储盖组合,吐哈地区至少发育4套生储盖组合,这些储盖组合主要分布在上石炭统,下石炭统勘探和研究程度很低,对其生储盖组合认识不足。
图7-16 五彩湾凹陷烃源岩热演化图
图7-17 三塘湖盆地、吐哈地区烃源岩Ro演化图
(4)正向构造背景控制油气运聚指向
构造高部位是油气运聚的指向区。新疆北部石炭系火山岩油气成藏同样受正向构造背景控制,但由于成藏条件的差异,火山岩油气成藏和构造的关系与碎屑岩成藏在运移距离、分布位置等方面又有不同。烃源岩生成的油气沿断裂纵向运移,到达石炭系顶面风化壳后沿风化壳横向运移,但基本为近源成藏,围绕有效烃源岩中心周缘相对高部位是风化壳地层型油气成藏的主要区域,从已发现的油气藏来看基本上都分布于古构造和现今构造耦合较好的高部位,斜坡带和背斜构造是最有利区。如准噶尔地区西北缘、克拉美丽气田等均具有该特点。
断裂控制了油气大规模聚集。新疆北部石炭系经历了多次构造运动,发育多期次断裂。围绕断裂带附近可发育有利储层,断裂带及其周围火山岩发育,断裂在改善火山岩次生溶蚀孔隙的同时,还形成了许多裂缝和微裂缝。在烃源岩区断裂能够纵向上沟通烃源岩和上部储层,在油气运聚过程中起到纵向输导作用。因此,近源断裂带为油气聚集的有利区,油气围绕断裂带附近富集高产,如牛东油田高产和相对高产井基本上分布于断裂带附近就是很好的印证(图7-18)。
图7-18 马朗凹陷牛东油田油藏剖面图
四、中国火山岩油气藏的分布
火山岩本身不能生烃,但能发育优质储层。因此,火山岩油气藏主要分布在有利生储盖配置区。
从火山岩储层与烃源岩的纵、横向配置关系分析,主要发育近源与远源两种类型。近源型组合是指在纵向上火山岩与烃源岩基本同层,在平面上火山岩储层主要分布在生烃范围之内;远源型组合是指在纵向上火山岩与烃源岩不同层,在平面上火山岩储层主要分布在生烃范围之外。
目前已发现的大型火山岩油气藏均与烃源岩近距离接触,纵向上构成自生自储或下生上储含油气组合,一般以自生自储组合近源运聚成藏最为有利(图7-19)。
松辽盆地深层下白垩统火山岩气藏属典型的自生自储型组合。火山岩储集层主要发育在营城组,烃源岩发育于营城组之下的沙河子组以及营城组内部,区域盖层是登娄库组和泉头组泥岩。纵向上,火山岩储集层与烃源岩距离很近,使得油气可以近距离运聚成藏。加之后期发育晚白垩世大型坳陷湖盆,且改造作用不强,因此深层火山岩油气成藏地质要素基本保持了原位性,条件比较理想。
渤海湾盆地发育火山岩的层系较多,而具有工业价值的火山岩油气藏主要发育在古近系沙河街组。沙河街组是渤海湾盆地的主力生烃层系,其中间歇发育的火山岩被生油岩所夹持,构成典型的自生自储型含油气组合。辽河东部凹陷欧利坨子沙三段粗面岩油藏以及南堡沙三段火山岩气藏,均属此种类型。
准噶尔盆地陆东地区和三塘湖盆地牛东地区石炭系火山岩油气藏的生储盖组合特征相似,总体为自生自储型组合,但受构造变动影响,生储盖组合既有原位性也有一定的异位性,勘探难度更大。火山岩储集层主要位于石炭系顶部不整合面附近,受风化淋滤改造比较明显。烃源岩包括下石炭统和上石炭统两套泥岩,盖层为二叠系和三叠系泥岩。石炭系可以构成独立的含油气系统。
东部断陷,以近源组合为主,火山岩与烃源岩互层,主要分布在生烃凹陷内或附近。因此,在高部位形成以爆发相为主的构造岩性油气藏,在斜坡部位形成以喷溢相为主的岩性油气藏。如渤海湾盆地古近系和松辽盆地深层,火山岩均发育在生烃层内。
图7-19 中国主要含油气盆地火山岩生储盖组合纵向分布
中西部发育近源与远源两种成藏组合类型,主要分布在大型不整合之下的火山岩风化壳内,形成地层油气藏,如准噶尔、三塘湖盆地石炭-二叠系火山岩,四川、塔里木盆地二叠系火山岩。