低聲波蓋層對天然氣成藏與分布的影響

低聲波蓋層對天然氣成藏與分布的影響

0次坳、杏山次提出徐集子凹陷是松遼盆地北部深層天然氣勘探的重點地區(qū)。在構(gòu)造上，徐西干邊界斷裂控制徐西斷裂。這是一個斜面斷裂。低宋站高度和高豐樂高度可分為三個局部錯誤，即大安山指數(shù)和次焦山指數(shù)和薄荷平臺指數(shù)。截至目前,在徐家圍子斷陷已找到了汪家屯、升平、昌德、昌德東和徐深等大氣田,充分展示了該斷陷深部潛在的天然氣遠景資源。然而由于該斷陷天然氣在平面和剖面上分布規(guī)律復雜,給天然氣的深入勘探帶來困難。盡管前人對該斷陷天然氣成藏條件及分布規(guī)律曾作過大量研究[1~11],并已取得了一定認識,但關(guān)于蓋層對天然氣成藏和分布的控制作用的認識仍是一個薄弱環(huán)節(jié),為此,筆者通過對徐家圍子斷陷天然氣蓋層分布和天然氣藏分布的空間匹配關(guān)系進行分析,闡明了蓋層分布對天然氣成藏與分布的控制作用。1波時差火山巖蓋層天然氣鉆探結(jié)果表明,徐家圍子斷陷天然氣藏蓋層除泥巖蓋層外,還有大量火山巖蓋層和泥質(zhì)礫巖蓋層?；鹕綆r蓋層又可分為高聲波時差火山巖蓋層和低聲波時差火山巖蓋層,高聲波時差火山巖蓋層主要是由凝灰?guī)r、火山角礫巖、流紋巖、角礫火山巖、安山巖和酸性噴發(fā)巖組成,這種火山巖蓋層在空間上一定與泥巖層相伴生;低聲波時差火山巖蓋層主要由流紋巖、凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、火山角礫巖、安山巖、玄武巖組成,如表1所示。泥巖蓋層主要分布在登二段及其以上的地層中,在該凹陷內(nèi)大面積分布,為區(qū)域分布的蓋層;但由于其單層厚度小,橫向分布不連續(xù),只能通過多套泥巖層相互疊置來阻止天然氣通過其滲濾運移,封閉天然氣的質(zhì)量明顯不如上覆的青山口組和嫩一段—嫩二段2套區(qū)域性蓋層?；鹕綆r蓋層主要分布在營城組,高聲波時差火山巖主要分布在營一段頂部,而低聲波時差火山巖則主要分布在營一段和營三段火山巖內(nèi)部,前者大面積分布于斷陷南部,后者則呈夾層形式分布于火山巖體內(nèi)。泥質(zhì)礫巖蓋層主要分布在營四段內(nèi),也呈夾層形式出現(xiàn),如表1所示。筆者分析了該區(qū)實測泥巖、火山巖、泥質(zhì)礫巖樣品的排替壓力值和與其對應的聲波時差的關(guān)系,再由聲波時差資料計算得到不同層位的泥巖、高聲波時差火山巖、低聲波時差火山巖和泥質(zhì)礫巖的排替壓力(表1)(1)。結(jié)果表明,泥巖、高聲波時差火山巖和泥質(zhì)礫巖等蓋層封閉能力相對較強,而低聲波時差火山巖蓋層封閉能力相對較弱。2資源量和儲集層通過鉆井統(tǒng)計可以得到,徐家圍子斷陷天然氣在剖面上和平面上的分布有如下特征:(1)從層位上看,天然氣主要分布在營一段,其次是營三段,再次是營四段、登三段和基底,泉一段、登四段、登一段、沙河子組和火石嶺組相對較少,如表2所示。(2)徐家圍子斷陷天然氣主要儲集于營城組的火山巖儲集層中,尤其是營一段火山巖儲集層中天然氣最為富集,且天然氣主要富集在火山巖體的頂部。(3)從表3中可以看出,徐家圍子斷陷南部工業(yè)氣流井數(shù)量明顯多于北部,南部至今已發(fā)現(xiàn)工業(yè)氣流井24口,而北部只有14口。3氣藏蓋層所能封閉的最大理論氣柱高度從表1可以看出,徐家圍子斷陷深層發(fā)育有多套蓋層,但不是單層厚度小,就是平面分布有限,與中淺層厚度大、分布面積廣的青山口組和嫩一段—嫩二段泥巖蓋層相比,封閉質(zhì)量明顯要差。但目前卻在徐家圍子斷陷不同層位找到了大量天然氣,尤其是在營城組火山巖中,這是為什么呢?利用公式(1)可計算得到氣藏蓋層所能封閉的最大理論氣柱高度式中:Hg為氣藏蓋層所能封閉住的最大理論氣柱高度,m;Pd為氣藏蓋層排替壓力,Pa;ρw為地層水密度,g/cm3;ρg為天然氣密度,g/cm3;g為重力加速度,m/s2。通過最大理論氣柱高度與已聚集氣層厚度大小關(guān)系研究得到,徐家圍子斷陷氣藏天然氣富集程度低,氣柱高度明顯小于蓋層所能封閉天然氣的最大高度,如圖1所示。這表明運移至蓋層之下的天然氣因其量有限,難以形成較高的能量,不能突破這種封閉質(zhì)量并不是很好的蓋層的阻擋,被封閉在蓋層之下聚集成藏。因此,該斷陷天然氣的分布主要是受蓋層分布的控制,具體表現(xiàn)在以下3個方面。3.1不同地質(zhì)蓋層對天然氣聚集與分布的控制作用從表2可以看出,徐家圍子斷陷目前已發(fā)現(xiàn)的氣藏主要分布在營一段和營三段中。這除了因受其它成藏條件的影響外,主要還是受營一段和登二段蓋層分布的控制所致,如圖2所示。其原因具體有:(1)登二段和營一段頂部蓋層分布面積大,有利于天然氣在其下大規(guī)模聚集成藏。登二段泥巖蓋層于整個斷陷分布,是徐家圍子斷陷深部天然氣向上運移所遇到的第一套區(qū)域蓋層,雖然單層厚度小,橫向分布連續(xù)性差,封閉質(zhì)量不如青山口組和嫩一段—嫩二段泥巖蓋層,但也可對天然氣的聚集與分布起到重要的控制作用。此外,登二段泥巖蓋層在斷陷北部直接封蓋著營三段火山巖儲層中的天然氣,對其內(nèi)天然氣大規(guī)模聚集與分布起到重要的作用。營一段頂部蓋層雖然僅分布在斷陷南部,但其單層厚度相對較大,橫向分布穩(wěn)定,對其下營一段火山巖儲層中天然氣的大規(guī)模聚集與分布起到了重要的作用。(2)登二段和營一段頂部蓋層是距下伏沙河子組氣源巖最近的2個分布面積相對較大的蓋層,與沙河子組氣源巖時間匹配關(guān)系最好。沙河子組氣源巖生成的天然氣在向上運移的過程中,首先在斷陷的南部受到營一段頂部蓋層封閉,使天然氣在營一段火山巖儲層中聚集成藏;其次是在斷陷北部受到登二段蓋層封閉,使天然氣在營三段火山巖儲層中聚集成藏。3.2不同地區(qū)天然氣儲蓋組合從表3可以看出,徐家圍子斷陷南部工業(yè)氣流井明顯多于斷陷北部,這除了與斷陷南北天然氣儲層層位、巖性和氣源供給等條件不同有關(guān)外,更重要的是斷陷南北天然氣的儲蓋組合及數(shù)量不同所造成的。由上文可知,登二段蓋層在整個徐家圍子斷陷全區(qū)分布,營一段頂部蓋層僅分布在斷陷南部,正是這一差異造成徐家圍子斷陷南部和北部具有不同的天然氣儲蓋組合,如圖3所示。斷陷南部發(fā)育有登二段和營一段頂部2套蓋層,前者是營四段礫巖儲層中天然氣的蓋層,后者則是營一段火山巖儲層中天然氣的蓋層。斷陷北部由于缺失營一段和營四段地層,登二段直接成為營三段火山巖儲層中天然氣的蓋層。由此可見,斷陷北部與南部相比缺少一套天然氣的儲蓋組合,這主要是由于營一段頂部蓋層缺失造成的。而這一結(jié)果致使斷陷北部天然氣的聚集明顯不如斷陷南部,如表3所示。3.3聲波時差火山巖蓋層能力由上文可知,徐家圍子斷陷營一段火山巖中天然氣主要富集在頂部,這是因為高聲波時差火山巖蓋層不僅分布面積較低聲波時差火山巖蓋層大,而且封閉能力也較低聲波時差火山巖蓋層強(表1)。下伏沙河子組源巖生成的天然氣在向上運移過程中,首先遇到的是營一段火山巖內(nèi)部的低聲波時差火山巖蓋層的阻擋,但由于該蓋層封閉能力差,且分布局限,只能對少量的天然氣形成局部封閉,而大量天然氣將向上部的營一段火山巖頂部運移,并在火山巖頂部被封閉能力強且分布廣的高聲波時差火山巖蓋層所封閉,從而在其下大規(guī)模聚集成藏,如圖4所示。4不同蓋層分布對天然氣聚集的控制作用(1)徐家圍子斷陷深層天然氣藏主要有泥巖、高聲波時差火山巖、低聲波時差火山巖和泥質(zhì)礫巖4種蓋層。泥巖蓋層主要分布在登二段以上地層中,為區(qū)域性蓋層。高聲波時差火山巖蓋層主要分布在營一段頂部,為局部蓋層。低聲波時差火山巖蓋層分布在營一段和營三段,泥質(zhì)礫巖蓋層主要分布在營四段,二者均為夾層。泥巖、高聲波時差火山巖和泥質(zhì)礫巖蓋層封閉能力強,低聲波時差