岩性及生储盖组合松辽盆地

一.地层分布及岩性描述松辽盆地基底为前古生界、古生界的变质岩、火成岩等岩系，上部沉积盖层从侏罗系开始，至新生界均有不同程度的发育，总厚度可达11000m以上，但以白垩系为主，白垩系厚达7000m以上，是盆地内的主要含油层系。地表均为第四系未固结的松散粘土所覆盖。松辽盆地自下而上为前古生界、下古生界、上古生界、侏罗系、白垩系、第三系、第四系。白垩系地层自下而上发育有沙河子组、营城组、登娄库组、泉头组、青山口组、姚家组、嫩江组、四方台组、明水组地层。松辽盆地深部含油组合为农安油层，下部含油组合为扶余、杨大城子油层，中部含油组合为萨尔图油层、葡萄花油层和高台子油层，上部含油组合为黑帝庙油层。研究区目的层段位于松辽盆地中生界白垩系地层之内，松辽盆地1沙河子组（K1sh）沙河子组由灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、泥岩及酸性凝灰岩组成。发育河流相、滨浅湖、半深湖—深湖相。该组产狼鳍鱼（Lycoptera），东方叶肢介（Eosestheria），费尔干纳蚌（Ferganoconcha）等热河生物群典型分子。也可见一定含量的早白垩世分子，无突肋纹孢（Cicatricosisporites），希指蕨孢（Schizaoisporites）等[20]。2营城组（K1yc）营城组下部以沉积岩为主，主要由灰黑、灰绿色安山玄武岩、凝灰质砂岩、火山角砾岩、砂砾岩以及灰色砂岩、砂砾岩及灰、灰绿色、灰黑色泥岩组成，局部夹红色泥岩和可采煤层；上部由酸性火山岩和火山碎屑岩组成。发育湖相，火山喷发相。营城组见到大量植物化石及孢粉化石，其它化石较少，植物化石如高腾刺蕨（Acanthopterisgothani），葛伯特茹福德蕨(Rufforidiagoepperti)，稀脉北极蕨（Arctopterisrarinervis）等早白垩世分子。该组海金砂科孢子含量较高，为典型的白垩纪分子。介形类化石有三角星介属（Triangulicypris）也属于早白垩世分子。3登娄库组（K1d）登娄库组主要岩性为灰白色块状砂岩，暗色砂质泥岩，杂色砂、泥岩和砂、砾岩成频繁互层。发育的相主要为冲积扇、河流相、泛滥平原、水下重力流相、浅湖相。该组化石较少单调，化石主要有孢粉、植物、轮藻以及少量的沟鞭藻、叶肢介，主要为陆地植物及其孢子花粉，水生生物很贫乏。孢粉中蕨类含量较高约占80%，海金砂科孢子丰富，被子植物花粉含量较低，植物化石有披针苏铁杉（Podozamiteslanceolatus），约氏楔羊齿（Sphenopterisjohnstrupii），蛹形锥叶蕨（Coniopterisnympharum）等。4泉头组（K1q）泉头组是松辽盆地坳陷期早期阶段的沉积，盆地内以河流相为主，向盆地边缘粒度变粗，按岩性可将该组分为四段：泉一段以紫灰、灰白色砂砾岩与暗紫红色泥岩互层为主，局部夹少量凝灰岩；泉二段以紫红、褐红色泥岩为主，夹紫灰色、灰白色砂岩；泉三段以灰绿、紫灰色粉、细砂岩与紫红色泥岩互层为主；泉四段为灰绿、灰白色粉、细砂岩与紫红、棕红色泥岩互层，顶部常为灰绿色泥岩。泉头组与下伏登娄库组呈整合—平行不整合接触。盆地边部常超覆于不同层位老地层之上。这一时期主要发育了洪积相、河流相、湖泛平原相、三角洲相、滨浅湖相。化石以植物、轮藻、孢粉、双壳类、介形类、沟鞭藻为主，多分布于中上部。该组植物化石中见到较多的被子植物化石，如角形菱（Trapaangulata），细齿荚蒾（Viburiphyllum），北方悬铃木（Platanusseptentrionalis），孢粉化石中被子植物花粉已具一定数量，以三沟粉（Tricolpollenites）、网状三沟粉（Retitricolpites）、棒纹粉（Clavatipollenites）等为主。泉三段以角藻类囊孢占优势，双壳类含富饰蚌（Nippononaia），褶珠蚌（Plicatounio）等化石，叶肢介为松辽似直线叶肢介（Orthestheriopissongliaoensis），介形类以女星介属（Cypridea），蒙古星介属（Mongolocypris）为主，并与蒙古介属（Mongolianella），狼星介属（Lycopterocypris），玻璃介属（Candona）等化石共生。5青山口组（K2qn）青山口组主要为一套黑色、绿色泥岩，油页岩、下部以泥岩为主，下部夹砂质岩。在全盆地岩性、岩相变化很大，在王府凹陷、三肇凹陷和古龙凹陷为深湖、半深湖相的黑色泥岩和页岩，向凹陷的边缘为浅湖相的砂岩呈不等厚互层，从盆地的边缘至沉积中心相带展布规律为：河流相，三角洲相，半深湖相，深湖相。该组生物第一次繁盛，种属明显增加，化石丰富。女星介属（Cypridea）、狼星介属（Lycopterocypris）、蒙古星介属（Mongolocypris）、枣星介属（Ziziphocypris）极其繁盛，另外，湖女星介属（Limnocypridea）、三角星介属（Triangulicypris）为松辽盆地白垩系最繁盛的层位。叶肢介以线叶肢介（Nemestheria）、粗强壳叶肢介（Cratostracus）为主，轮藻化石以开口轮藻属（Aclistochara）、梅球轮藻属（Maedlerisphaera）、中生轮藻属（Mesochara）、钝头轮藻属（Obtusochara）为主，植物化石中被子植物化石占重要地位，且多为进化类型，脉序规律性强，如杜尔伯特五味子（Schisandradurbudensis）、南蛇藤未定种（Celastrophllumsp.）、圆叶柿（Diospyrosrotundifolis）等，孢粉的组合特征是具有气囊的松科花粉含量很高，约占50—60%，花粉类型开始复杂化，主要为三沟粉和三孔沟粉。6姚家组（K2y）姚家组以紫红色、棕红色、灰绿色泥岩与灰白色砂岩互层为主。盆地中部可见有黑色泥岩，与下伏青山口组呈整合—不整合接触。姚家组地层在区内分布较广，但在梨树断陷一带被剥蚀。其沉积的时期为滨浅湖相。姚家组为洪积相、河流相、三角洲相或滨湖相、半深湖、深湖相。含丰富的介形类、叶肢介、双壳类、孢粉及少量鱼化石。介形类化石中女星介属（Cypridea）、蒙古星介属（Mongolocypris）、狼星介属（Lycopterocypris）、枣星介属（Ziziphocypris）最繁盛，也是松辽盆地白垩系最繁盛的层位。叶肢介以网状纹饰为主，鱼化石以大庆似狼鳍鱼（Plesiolycopteradaqinggensis）代替了青山口组的满州鱼属（Manchurichthys），孢粉化石中被子植物含量更高，类型复杂，还可见鹰粉、山龙眼粉。7嫩江组（K2n）嫩江组是盆地内分布范围最广的地层，约26×104km2，在北部和东北部已超出现今盆地边界。岩性下部主要为黑色、灰黑色泥岩、页岩，夹油页岩；上部为灰绿、深灰、棕色泥岩与粉砂岩、细砂岩互层。嫩江组与下伏姚家组呈整合接触。在嫩江组沉积末受燕山运动Ⅳ的影响，在西部斜坡部分地区嫩江组上部被部分剥蚀，德惠断陷和梨树断陷地区被完全剥蚀。发育深湖相、浊流相、河流相、浅滩相、淤积相、湖相。该组是松辽盆地白垩系生物群的第二次繁盛，也是各门类化石最繁盛的层位，以介形类、瓣鳃类、叶肢介最为常见，介形类仍以Cypridea为主，并出现较多新属，瓣鳃类假嬉蚌属（Pseudohyria），肋蛤属（Musulus）具明显特征，该组是松辽盆地腹足类最丰富的层位，以中屠螺（Mesolanistes）、盘螺（Valvata）、小旋螺（Gyraulus）发育为特征，出现以松花鱼（Sungarichthys）为代表的真骨鱼群，孢粉化石中被子植物化石占重要地位，以鹰粉型花粉占突出地位。8四方台组（K3s）该层下部岩性为砖红色含细砾的砂泥岩夹棕灰色、灰绿色砂岩和泥质粉砂岩；中部为灰白色、灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩与砖红色、紫红色泥岩互层；上部以红色、紫红色泥岩为主，夹少量灰白色、灰绿色粉砂岩及泥质粉砂岩，与下伏嫩江组为不整合接触。本时期沉积相为浅湖、浅滩及河流相沉积，主要发育河流相。生物群比较单调，化石数量较少，以轮藻、介形类、瓣鳃类、腹足类和孢子花粉为主。9明水组地层（K3m）由灰绿、灰黑、棕红色泥岩与少量灰、灰绿杂色砂岩组成，在盆地东部缺失。二、盆地生储盖地层分布松辽盆地坳陷期发育多套沉积体系，不同时期的各沉积体在空间上叠置，为油气提供了生成、储集和封盖的条件1、优质的烃源岩松辽盆地内部的白垩系青山口组至嫩江组一段的深湖相泥岩有机质丰富转化条件好，是盆地内的主要生油层。青一段和嫩一、嫩二段沉积了两套分布广泛、富含有机质、巨厚的黑色页岩，间夹油页岩，是松辽盆地最重要的生油层和区域性盖层，其中黑色页岩分布范围达十几万平方千米，有机质丰富，可以与海相盆地相媲美。松辽古湖盆属富营养型，有机质供应丰富，有机质在深水凹陷内大量聚集和保存，这是松辽盆地青山口组到嫩江组富含有机质的黑色页岩的主要成因。但青一段、嫩一段、嫩二段黑色页岩远比其他时期密集段有机质含量高，而且高值区并不局限于深坳陷内部，这说明青一段、嫩一段、嫩二段黑色页岩中有机碳含量偏高还有另外的原因，除有机碳供应充足、湖泊较深等因素外，有机碳的大量保存可能与海侵有关。松辽盆地白垩系生油岩的平均有机碳含量2.3%，总烃含量1540ppm。青一段泥岩和嫩一段泥岩有机质丰度一般达到最好烃源岩级别。其次是青二、青三段，有机质丰度一般达到好—中等烃源岩级别。嫩二、嫩三段地层有机质丰度一般为中等或差烃源岩。松辽盆地是一个地温梯度较高的盆地，平均每深100米增温3.7度。有机质成熟门限深度较浅。在松辽盆地烃源岩Ro与深度关系图中（图6），处于成熟阶段的烃源岩埋深范围大1500—2100m。松辽盆地中央坳陷区的青山口组和嫩一段大多处于这一深度范围内，这是其成为优质生油岩的重要因素之一。2、有利的油气储集条件松辽盆地主要发育陆相湖盆沉积，由于其沉积相态的多样性和碎屑来源的复杂性，以及后生成岩作用的影响，发育了各种类型的储层，为油气成藏提供了良好的储集空问。油气勘探结果显示，松辽盆地从浅至深共发育10个含油气层（表3），其中坳陷沉积6个含油气层，以产原油为主；断陷沉积4个含油气层，产天然气为主。坳陷沉积中储层岩石类型主要为粉砂岩和细砂岩，局部地区还发育湖相碳酸盐岩和泥岩裂缝储层；断陷沉积中储层岩石类型复杂，碎屑岩类有砂岩、砾岩以及二者的过渡岩类，此外还有火山岩和基岩风化壳储层。储层在空间分布上，由于受构造发育特征的影响，坳陷沉积和断陷沉积的储层分布明显不同，其中受湖盆大小和物源方向等多种因素的控制，坳陷沉积中储层空间展布也明显不同。有研究表明松辽盆地储集层埋藏深度2000米以内的储油气层物性最好，2000米以下的储油气层物性逐渐变差。3、良好的盖层分布松辽盆地属于以碎屑岩为主的陆相沉积体系，存在多套含油气泥岩盖层，其中青山口组和嫩一、二段泥岩具有良好的封闭条件，为最重要的区域性盖层，其余为地区性或局部盖层。松辽盆地青山口组和嫩一、二段沉积岩具有三个特点：①岩性纯、可塑性好。主要岩性为黑色泥岩、页岩，封闭性能良好，能够阻挡向上运移的深层油气，使其在下伏的地层中储集起来。②厚度大、范围广、延伸稳定。盆地内沉积了巨厚的大面积分布的暗色泥岩，不仅是下伏油气层的良好盖层，也对更深层位的天然气起到较好的封闭作用。③欠压实。欠压实所造成的高压异常可增强泥岩的封闭能力。4、良好的生储盖组合特征松辽盆地二级层序的发育演化控制了生储盖组合及特征(图7)。低位、高位和湖侵中期体系域发育规模不等的三角洲砂体储层，而湖侵晚期体系域发育生油层和区域盖层。青一与嫩一两个最大洪泛期之间湖盆阶段性地扩张和收缩，形成了青山口组高位体系域三角洲、姚一段低位体系域三角洲和姚二、三段湖侵早期体系域三角洲砂体，它们分别又由若干次一级的湖进湖退高频层序构成，控制了次一级的储盖组合。频繁的湖平面变化与沉积物供应速率的变化相应导致湖岸线和三角洲朵叶体的频繁摆动，纵向上形成砂、泥岩频繁交互组成多个次一级储盖组合，加之三角洲前缘水下分流河道及河口坝砂体在空间上分布侧尖灭