松辽盆地及大庆油田油气分布规律研究

松辽盆地及大庆油田油气分布规律研究

在广阔的自然界中，人们知道的东西有其发生、发展和存在的自身规律。人们在征服和利用自然、利用和改造世界中,只有对有关事物的发生、发展的自然现象、生成演化及存在规律有较深入地了解和掌握,并能有效地加以运用时,才有可能争得主动,收到事半功倍之效;否则,将挨事倍功半之累。石油勘探事业同样也不例外。千百年来,在油气勘探实践中,也是在不断总结经验中积累、前进,在不断探寻规律中提升、成功。大庆油田,这一中国最大的油田不仅在中国,乃至世界也堪称石油勘探成功的典范。在其半个世纪的石油勘探活动中,人们对油气田分布规律的实践、研究、认识,毫无疑问也是成功的。“温故而知新”,了解松辽盆地乃至大庆探区有关油气及油气田分布规律的研究认识之演进过程,对了解大庆探区的勘探经验,在当今乃至今后的勘探活动中加以借鉴和运用,应当是有其现实作用和长远意义的。鉴于此,特在松辽盆地和大庆探区石油勘探50周年之际,将其整理成文,并介绍给有意了解这方面情况的年轻石油勘探工作者,以期对其在具体的石油勘探工作中作些参考,或许能有所帮助、有所贡献。1松辽盆地油气分布规律自1955年开始,在松辽盆地以石油为目的的勘探已满50年了。50年来,特别是随着1959年9月26日松基三井喜喷工业油流——大庆油田的发现和全盆地石油勘探工作的陆续展开,有关油气田分布规律的研究也不断深入。据不完全统计,关于松辽盆地油气田分布规律的综合性总结、报告和文章(包括未公开发表的内部总结、报告和文章)等已超过百篇之多。各个时期都有较深入的研究,不同阶段又有不同的侧重和相应的演进。1.12油气成藏系统油田发现初期的20世纪60年代,地质家们依据比较少,但对十分真实客观的资料作了高水平的总揽全局的研究,取得了具有普遍意义的规律性认识。其观点可综合如下:(1)生油岩控制油气分布;(2)砂岩体(或带)前缘(或核部)含油最丰富;(3)区域较厚的盖层有利于油气聚集和封闭;(4)二级构造带控制油气聚集;(5)长期发育的古构造有利于油气藏形成;(6)深坳陷区较深水沉积相带二级构造圈闭含油。此外还认为,砂岩体沿下倾方向以构造油藏为主,沿上倾尖灭方向以岩性构造油藏为主。西部斜坡是构造控制下的岩性油藏,盆地中央以背斜油藏为主、岩性藏为辅。提出了成油系统特征决定油气藏的形成、分布和类型。得出了一个盆地的“深水相、深坳陷及其两侧含油最丰富”的论断。进而指出,深坳陷及其两侧的发育特点可以使成油系统的生、储、盖、圈等成油要素发育完整,而且在时空上形成多种良好的组合,因而含油最丰富。同时认为,深坳陷内可能有局部凹陷含油不利,而隆起区中也可能存在某一时期内生油有利的局部凹陷。含油最有利的是长期既为沉积中心又为沉降中心的深凹陷。1.22盆地油气藏成岩作用20世纪70年代,地质家们更加重视沉积环境、沉积相、砂岩体的展布及形态的研究。对地层水、盆地的有机变质作用和成岩作用也进行了广泛探讨。特别是在大庆长垣整体探明、逐步全面投入开发、1976年年产原油开始上5000×104t以及盆地内绝大部分背斜构造已钻探的情况下,开始了以岩性为主导背景的非背斜油气勘探,使之在石油地质规律上又有了不少新的认识。建立的盆地平面含油模式有:(1)沿盆地长轴,凹陷中分布有砂岩透镜体油藏,砂体前缘的大构造造成大油田,砂体根部均为水冲无油;(2)沿盆地短轴,凹陷中为岩性油藏,斜坡转折处为层状油藏,斜坡主体为小幅度构造岩性尖灭油藏,边缘为岩性尖灭及超覆油藏。提出了松辽盆地“以原生构造油气藏”为主的论点,强调了相对停滞的地下水有利于油气保存,总结了油气藏地层水总矿化度一般大于6000mg/L。归纳了盆地的有机变质和成岩作用的特点,把成岩和有机变质具体划分为四个阶段,阐述了盆地烃类生油门限浅(1200m)、成熟相带窄(800~1000m)的特征。指出盆地主要找油深度为1200~2000m。提出了3000m以上找油为主,以下找气为主。1.32油气藏类型分布的基本模式20世纪80年代,人们从板块构造机制提出了盆地形成、发展四阶段的动力学模式;总结了地层水的活动性对油气分布的影响;进一步归纳了有机变质纵向演化和成岩后生作用及粘土纵向演化特征。认为不同的沉积、构造部位可形成不同类型的油气藏。指出了陆内复合坳陷期烃类生成的普遍性,松辽属富营养湖叠合型干酪根生油,认为是长期高地温和“被盖式”黑色泥岩聚热和隔热作用造成的生油门限浅、成熟相带窄的成因机理,认为这是中生代大型陆相新克拉通内盆地的特点。(1)从板块构造观点分析,松辽盆地属于新克拉通内复合型盆地,具有四个发展阶段,它们在油气的形成和运聚上是很不相同的,其中裂陷阶段具裂谷性质,为动荡环境,是一套补偿性沉积,从现有资料看属于成煤环境,不利于油气生成,局部成油条件也是以后的高温降解成气;复合坳陷阶段是在长期稳定沉降的背景下,早期为补偿性沉积,中期为非补偿性沉积,较深水相湖盆沉积在长期高地温场和“被盖式”泥岩聚热作用下,对烃类形成极为有利,晚期轻微褶皱运动作用使油气得以大规模运移和聚集。(2)石油的主要分布深度在2000m以内,2900m以下只有气存在。(3)中部含油组合属于汇水滞流湖盆沉积,其平面展布的特点与构造形态相配合,决定了油藏类型分布的基本模式,即坳陷中心的深湖及其附近地区是一片岩性背景油藏;在浅滨湖相带的砂岩体前缘,构造隆起转折和斜坡地段为多层系的岩性-构造复合型油藏和断层油藏,并有单砂体岩性油藏存在;岸线摆动带的砂岩体前缘、三角洲地区,只有在大构造配合下才形成大构造油藏,否则只能分布少量单砂体岩性油藏;距湖较远的砂岩体及核部,只能与构造配合形成构造油藏;盆地边缘砂岩体侧缘地区有可能形成地层超覆油藏。(4)按地层水活动性可分为四个区,即供水淡化区(总矿化度<2000mg/L,压力系数<1)、径流淡化区(总矿化度2000~4000mg/L,压力系数>1)、缓流承压区(总矿化度6000~12000mg/L,压力系数>1)、滞流浓缩区(总矿化度>12000mg/L,压力系数一般<1),缓流承压区是盆地主要含油带,滞流浓缩区广泛分布以中小型岩性为主导因素的复合型油气藏。松辽盆地的性质是叠置在断陷之上的大型坳陷。多物源、多沉积体系和成环带状分布的相序是湖盆沉积的基本特征,湖滨过渡带是储集油气的有利部位。主要生油层具有较高的生烃潜力和较浅的生油门限深度(约为1200~1400m,相应温度为60℃)。有机质演化,纵向上有四个油气形成阶段:①1200~1400m为有机质低成熟阶段;②埋深1400~1900m为有机质成熟阶段,生油高峰深度为1700~1900m;③埋深1900~2900m为有机质高成熟阶段;④埋深2900~4000m为有机质过成熟阶段。根据砂岩成岩后生作用和粘土矿物的纵向演化特征划分为:①弱成岩阶段,一般埋深浅于1000m;②中成岩阶段早期,埋深1000~1500m;③中成岩阶段晚期,埋深1500~2000m;④强成岩后生阶段,埋深2000~3000m;⑤极强成岩后生阶段,埋深大于3000m。认为油气以短距离侧向运移为主,有利生油区控制油气分布,有利生油层附近的储集层是储集油气最有利的层位。稳定的区域盖层(例如嫩二段泥岩)有利于油气转化成熟。地层水的性质在一定程度上反映了油气的保存条件。对于萨尔图、葡萄花、高台子、扶余油层,大型背斜和背斜构造带是油气聚集的主要部位;在有利生油区内,有利的沉积相带配合大型鼻状构造、凹中隆、凹间脊均能形成相对富集的油气。油气分布的7条规律是:(1)生油区控制油气的分布,油气以短距离运移为主,有利生油区附近的储集层含油最丰富;(2)湖滨过渡相带是储集油气的有利部位;(3)生油门限浅、成岩后生作用较强;(4)稳定的区域盖层形成大面积的封闭条件;(5)相对停滞的地下水有利于油气保存;(6)多种圈闭条件,多种油藏类型;(7)二级构造带控制油气聚集。由于自20世纪70年代以来,大量隐蔽油藏、特别是大规模岩性油藏勘探的成功实践,有关油气分布规律的研究逐步引向岩性油藏、隐蔽油藏,所以在1983年4月,由中国石油地质学会与黑龙江省石油地质学会联合召开了“全国隐蔽油气藏勘探学术讨论会”,会上评选了学术水平较高、实用价值较大和有代表性的论文19篇(其中含有大庆油田研究人员的文章共6篇),由《大庆石油地质与开发》专刊发表,并编辑成《中国隐蔽油气藏勘探论文集》,由黑龙江科学技术出版社出版发行。多数学者认为,在陆相盆地中地层岩性油气藏类型众多,分布广泛,具有成群、成带分布的特点,有一定的分布规律性。在总结了松辽盆地隐蔽油藏的勘探成果和成藏规律的同时,对其勘探潜力、勘探方向和勘探方法等也进行了较深入探讨,从而使大庆乃至全国有关隐蔽油气藏的勘探受到了更进一步的重视,并不断获得了新的发现,取得了新的成果。1.42油气成藏规律及聚油系统20世纪90年,在1995年松辽盆地勘探40周年时,大庆油田有关部门集中总结了松辽盆地40年的勘探历程、技术进步及地质理论和油气分布规律研究的新进展。在向斜区岩性油藏勘探取得重大突破的基础上,人们把向斜成藏理论和岩性油藏分布规律的研究进一步引向深入。(1)具有浅层和深层两套烃源岩,油气既可以近距离运移,也能进行较长距离的运移;(2)在油气源供应充足的条件下,低渗透薄互层储集层有利于形成面积较大的以岩性或复合因素控制的油气藏;(3)大型背斜构造带是油气富集的有利区带;(4)长期发育的古构造是油气富集的最有利部位。古构造诱导油气运移,是油气运移的主要指向,从而为油气富集创造了先决条件;(5)渗透薄互层储集层中的砂岩发育区,是形成储量丰度较高油气藏的有利部位;(6)沉积物源和古地势宏观上控制着砂岩的平面展布,砂岩发育区是油气富集区;(7)油气分别有相对集中分布的区带,凹陷周边的构造带有利于天然气聚集;(8)断裂带是生、储、盖组合配置的有利区带,是相对高丰度、高产能区带;(9)相对高的地温场是油气富集的有利地区;(10)北部三角洲前缘上倾尖灭线控制着葡萄花油层油气富集范围,东北、东南部三角洲前缘也具有成藏条件。油气聚集是一切成藏所必须的地质要素(生、储、盖、运、圈、保)及其形成这些要素的地质事件在地质时间和空间上相匹配的结果。1995年,以石油工业出版社出版的《大庆油气勘探论文集》、《大庆油田勘探开发研究论文集》、《辉煌的历程》等为代表,集中总结了40年来的勘探历程、技术进步,综合反映了石油地质理论及地质认识的深化,提出了油气可长距离运移的认识,在含油系统理论的基础上划分了松辽盆地中、西、东三个聚油系统。除前述一些规律外,又作了相应补充:(1)油气在纵向和横向上也可通过断层、不整合面等进行长距离运移;(2)除背斜、断层外,岩性因素对于形成油气藏的关系更加明显,非背斜圈闭富集油气的环境不容忽视;(3)同类型油气藏具有相对集中成带、成群分布的特点。并进一步归纳为:(1)在有效烃源岩范围内最佳的区域成藏因素组合控制了大油田的分布;(2)在有效烃源岩范围内不同的区域成藏因素组合构成了(中部、西部、东部)三大聚油系统;(3)聚油系统中局部的生、储、盖条件在时间上和空间上的良好匹配,形成了不同类型的大油田。1.52上砂泥岩交互发育机理进入21世纪以来,进一步总结了松辽盆地上、中、下部含油组合岩性油藏的形成与分布规律:(1)长期稳定的构造沉降是形成大面积岩性油藏的基础,大型坳陷及构造隆起的斜坡带为形成砂岩上倾尖灭岩性圈闭创造了条件;(2)湖平面频繁波动、湖岸线进退交替变化导致纵向上砂泥岩交互沉积,形成多套含油组合;(3)在三角洲前缘的砂泥岩交互沉积带可形成多种类型的岩性圈闭。2油气分布规律海拉尔盆地是大庆探区松辽盆地之外面积最大、所获成果最好的盆地。石油天然气勘探工作的开始时间与松辽盆地基本相同,与松辽盆地不同的是其为断陷盆地。自海参4井于1984年获得工业油流后,经历了将近10年的缓慢进展,于1995年开始上报控制石油储量。20世纪90年代起,对其有关油气分布规律的研究也逐步深入。(1)油藏的分布严格受生油洼槽控制,生油洼槽内或附近的储层如果与构造圈闭叠置可形成油藏;(2)凹陷中比较开阔的深洼槽含油丰富;(3)有砂岩、砂砾岩、基岩风化壳三大含油气储层,南屯组砂岩、砂砾岩为主力产油气层,水下扇、浊积扇、浅湖砂体是最有利的含油气储层;(4)有利含油气区带内断块是油气聚集的基本单元,高断块有利于形成多套含油层系的高产断块,面临生油深凹陷的低台阶可能形成单套含油层系的断块;(5)CO2气主要富集在主控断裂附近的断块气藏中。21世纪以来,又进一步较系统地总结了这一断陷盆地的油气分布规律:(1)油气藏的分布受生油洼槽控制,主力生油洼槽两侧是油气的有利聚集带,大凹陷中比较开阔的深洼槽周围油气最富集;主控生油洼槽及周边可多层系立体含油;(2)不整合面上、下油气最富集;(3)扭性断裂构造带内发育的较大型反向正断层构成的圈闭有利于形成富集、高产油气藏;(4)断阶带内低水位期远离物源的坡折带处的水下扇和扇三角洲有利于形成断层-岩性油气藏;(5)薄互层岩性油藏主要分布于生油洼槽内;(6)处在(或靠近)生油洼槽、经多期构造沉降反转的潜山带是油气藏形成的有利场所。3松辽盆地、积极鼓励油气藏勘探、断陷成藏的宏观与理论研究众所周知,石油勘探的目的就是发现和探明油气田。为达此目的,需着眼探区各个不同地质单元的整体,运用先进、适用的理论、技术和方法,对探区实施具体的勘探评价。在石油勘探的具体过程中,必须做好三件至关重要的核心之事:“一、探源区——勘探凹陷,确定烃源区;二、寻规律——研究五史(地质构造、沉积、烃类演化、运聚、保存),探寻油气分布规律;三、找圈闭——搞好综合评价,优选有利圈闭”。国内外一些成功的知名地质家还告诫人们,在新区勘探可以用老区的成功经验,而在老区继续勘探,还需要有新的思路。20世纪90年代中、后期至目前,层序地层学理论的应用和生烃研究明确了松辽盆地断陷期的沙河子组、营城组作为烃源层生气量巨大。断陷盆地石油地质规律及勘探技术、勘探方法的引进与融合、实践与总结,认识到生油洼槽控制油气的分布,断层面向洼槽一侧的断块有利于聚集油气,且愈靠近断层含油愈富集。同期取得了松辽盆地徐家围子断陷(以徐深1井为代表)和海拉尔盆地乌尔逊、贝尔断陷(以贝16井为代表)两大突破,为以后的油气勘探展示了十分良好的前景,预示着大庆探区的第三次油气储量增长高峰期即将到来。大庆油田的发现,无疑是对陆相生油理论的一次特大贡献。在充分肯定这一特大的理论贡献的同时,在回顾松辽盆地、大庆探区的勘探历程时,对大庆还可再归纳出石油地质理论的另外三次升华,带来油气储量的三次增长高峰期,并三次丰富了石油地质理论,对石油地质理论又作出了三次重要贡献。20世纪50年代,在陆相生油理论的指导下发现了大庆油田。20世纪60年代,按照背斜找油思想探明大庆长垣这一特大型背斜油田的过程中,还钻探了其他一些正向构造。大庆长垣的钻探成功、探明了40多亿吨的石油地质储量,是松辽盆地的第一个储量增长高峰期;实践并丰富了背斜圈闭找油理论,是对石油地质理论的一次重要贡献。20世纪的后30年,在松辽盆地三肇和齐家-古龙地区,以两大生油凹陷为对象,以岩性油气藏为目标,展开了以岩性油藏为主导的非背斜隐蔽油藏的大规模勘探工作,先后探明了宋芳屯、榆树林、朝阳沟、头台、永乐、肇州等6个储量超亿吨的大油田。三肇凹陷、齐家-古龙凹陷及其周围探明油田22个,石油储量达11.37×108t,另有控制加预测石油储量5.38×108t,同时找到天然气储量约1000×108m3。从而构成了松辽盆地的第二个储量增长高峰期,也深化和丰富了向斜区找油理论,是对石油地质理论的又一次重要贡献。20世纪80年代中期到本世纪初(目前),依照进入断陷盆地(区)找油的方法,对松辽盆地深层和海拉尔盆地进行勘探,近年来取得了重要突破。在松辽盆地徐家围子断陷发现了汪9-12、升深1、徐深1等高产工业气流井,找到了数千亿立方米储量规模的天然气藏区;在海拉尔盆地发现了贝16等一批油层较厚、产量较高的工业油气流井,找到了6个工业含油气区带,现已年产油30×104t。由此,近期将进入大庆第三个石油天然气储量增长高峰期,再一次丰富了断陷盆地的找油理论,可谓是对石油地质理论的第三次重要贡献。宏观来看,在松辽盆地乃至大庆探区总体勘探历程的三大阶段、相对应的三次储量增长高峰期,以及三个大的阶段中,分别是在陆相生油理论下的背斜成藏、构造油藏理论,向斜成藏、岩性油藏理论,断陷成藏、断块油藏理论起到了重要的作用。值得注意的是,三大阶段中的宏观阶段清楚,具体时间界线划分模糊;三大理论的贡献在三个阶段中有起点,却无终点;三大理论在三个阶段作用呈叠瓦状出现,即在前一个理论还在继续起作用的同时,下一个理论已开始,为下一个储量增长高峰期的到来起重要作用。事实上,在20世纪70年代初进入向斜、凹陷找油,大规模的开展岩性油藏勘探时,背斜构造油气藏的勘探还在进行;在20世纪80年代中期,大庆就已经开始了断陷勘探,断陷油气藏理论就开始了起重要作用的阶段。而直到现在,前两个理论与断陷勘探理论一同在作贡献,一样继续在起作用,这也再次证明了经典理论的正确、重要和无限生命力。大庆探区50年的勘探实践一次次地证明,正确而适用的石油地质理论指导了实践,而正确有效的实践又深化和丰富了石油地质理论。三次储量增长高峰期覆盖了松辽盆地50年来背斜找油、向斜找油、断陷找油的三大阶段,每一个大阶段都是在相应的理论指引下,不断认识石油地质特征、研究油气分布规律中进行有效实践的。它告诉人们,要想取得好的勘探成果,必须有先进的理论作指导,也就是在先进、适用的理论指导下的勘探实践才会获得成功。它要求石油地质家们要不失时机地应用新理论,采用新技术,不断地纳入新资料、新成果,研究油气分布规律,才会有新发现。近年来,在松辽盆地石炭-二叠系发现油苗,松辽盆地深层和海拉尔盆地均发现有较丰富的煤成气,以吐哈盆地为代表的煤型油田