中国地质大学 世界油气田读书报告 松辽盆地油气形成条件及油气富集规律

中国地质大学本科生课程读书报告

课程名称世界油气田

教师姓名陈振林

学生姓名陈雨石

学生学号20101003393

专业资勘油气

所在班级021103

日期: 2013年4月21日

松辽盆地油气形成条件及油气富集规律

目录

区域地质背景 (3)

1.盆地发育历史 (5)

2.盆地生储盖地层分布 (7)

2.1优质的烃源岩 (7)

2.2有利的油气储集条件 (9)

2.3良好的盖层分布 (10)

2.4良好的生储盖组合特征 (11)

3.区域构造演化对油气富集的影响 (11)

3.1盆地深坳陷区提供油气源 (11)

3.2盆地断裂构造对油气成藏的控制作用 (12)

3.3盆地反转构造对油气聚集的影响 (13)

4.总结 (14)

参考文献 (14)

摘要：简述松辽盆地的区域地质背景和盆地发育历史，从沉积特征

和构造特征两方面入手，先从生储盖组合方面分析松辽盆地的油气

形成、储集条件，再剖析盆地的区域构造发育历程，主要从盆地断

裂系统和反转构造等方面分析盆地油气聚集的控制因素，最后总结

松辽盆地油气形成条件和油气富集规律。

关键词：松辽盆地，生储盖组合，断裂，坳陷，油气聚集

松辽盆地是我国东北地区由大小兴安岭、长白山环绕的一个大型沉积盆地。盆地跨越黑龙江、吉林、辽宁三省，总面积约26万平方公里，松花江和辽河从盆地中穿过，是中国最主要的含油气盆地之一。

松辽盆地长750千米，宽330—370千米，分布在E119°40′—128°24′，N42°25′—49°23′范围内，是一个大型的中—新生代陆相含油气盆地，平面上呈菱形，长轴沿NNE向展布，四周均为大型断裂带所围限（图1）。盆地四周

图1 松辽盆地构造位置示意图

为山脉环绕，西为大兴安岭，东界张广才岭和长白山，北与小兴安岭相接，盆地南缘地势低缓，向南开口，与辽河下游平原相接。松辽盆地是一个以白垩系

为主的大型断拗复合陆相盆地。发育了前古生界、下古生界、上古生界、侏罗系、白垩系、古近系和新近系、第四系地层。由加里东、海西期褶皱变质岩系及同期的岩浆岩组成了盆地基底。上部沉积盖层从侏罗纪开始，至新生界均有不同程度的发育，总厚度可达l1000m以上，其中白垩系厚达7000m以上，是盆地内的主要含油层系。中浅层(泉三段以上)划分为西部斜坡带、北部倾没区、东北隆起区、中央拗陷区、东南隆起区、西南隆起区和东南隆起区6个一级构造单元(图2）。

图2 松辽盆地坳陷层构造单元区划图

松辽盆地中浅层石油资源量约130亿吨，探明石油地质储量约70亿吨，是一个以白垩系砂岩储层为主的大油区（图3），油藏以构造、大面积岩性油藏为主，属于构造一岩性复合大油区，由于油藏形成和发育的白垩系地层处于拗陷盆地背景，按原型盆地又属于拗陷盆地大油区。1959年国庆前夕，在大庆长垣高台子构造上的松基三井青山口组获得工业油气流，标志着大庆油田的发现，到1990年代初，共发现油气田34个，其中油田、油气田27个，气田7个。

表1 松辽盆地构造演化及其动力学背景简表

1、热隆张裂阶段

三叠纪—早侏罗世时期，由于莫霍面拱起导致热穹窿作用，引起上地壳张裂，经过剥蚀和沉积，到侏罗纪中晚期形成规模不等的裂陷盆地。沿断裂发生较强的岩浆活动，盆地西部破裂较强，火山活动强烈，东部地壳破裂不完全，以裂陷为特征，充填了巨厚的裂谷式补偿沉积。

2、裂陷阶段

早白垩世早期，盆地中部莫霍面拱起使异常地慢作用进一步加剧，造成更大规模的拉张，此时孙吴—双辽断裂活跃，中央部位隆起上升，两侧形成裂陷盆地，出现与贝尔加湖、红海类似的裂谷。早白垩世由于古太平洋板块向西强烈挤压，使松辽早期裂谷未能继续大规模开裂，而被弧后伸展盆地取代。

3、坳陷阶段

早白垩世中—晚期，古太平洋板块俯冲角度逐渐变陡，导致松辽盆地进一步弧后伸展，发生盆地的整体下沉，使裂陷向坳陷转化，进入盆地发展的全盛期，该时期地壳运动的特点是以较快速的稳定沉降为主，并伴有间歇性的波动上升，沉降速度大于沉积速度。

4、萎缩阶段

晚白垩世中期以后，松辽盆地深部地壳的调整逐渐趋于平衡，盆地全面上升，湖盆明显收缩。沉积范围由上白垩统四方台组的73000平方千米收缩到古近系依安组的21000平方千米，晚白垩纪与第三纪之间的构造运动使嫩江组末期形成的背斜构造进一步发育完整，并形成一些浅层的构造与断层，早、晚第三纪之间的构造运动结束了坳陷的发展时期，出现了与现代类似的构造面貌（图4）。

图4 松辽盆地北部地质构造剖面图

从盆地的沉积演化历史可看出，松辽盆地是在大陆壳内部因拉张断裂而发育的断陷—坳陷型盆地（图5）。

图5 松辽板内断陷—坳陷盆地形成机理图

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。在垂向上表现出不同的生烃潜力（表2）。

表2 松辽盆地北部主要生烃区烃源岩有机质丰度

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约为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。

图6 松辽盆地北部坳陷层Ro与深度关系

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。

表3 松辽盆地储层与含油气组合

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。

图7 松辽盆地坳陷期沉积地层二级层序划分示意图

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向尖灭，有利于岩性圈闭和大型岩性地层油气藏的形成。

三、区域构造演化对油气富集的影响

松辽盆地属断陷、坳陷叠合盆地，油气分布及主控因素与大型坳陷盆地的构造特征有密切关系。盆地的构造活动对油气聚集的促进作用主要表现在以下几个方面。

1、盆地深坳陷区提供油气源

盆地发展的坳陷期，在盆地中部沉积了大面积深湖—较深湖的黑色泥岩、油页岩，在深坳陷中长期发育的凹陷，沉积中心与沉降中心基本上重合，沉积了较厚的富含有机质的深湖相黑色泥岩，上覆层的沉积厚度较周围地区大，相同层位的生油层比其他地区较早地达到生油门限，且后期没经过大幅度的上升。这些坳陷生油层较厚，生油持续时间长，是生油条件最好的地区，如齐家—古龙凹陷。

2、盆地断裂构造对油气成藏的控制作用

松辽盆地内普遍发育有下断上坳的双重结构，有一个隐藏的地堑存在，松辽盆地内部具有高地温场，横贯盆地的剖面是对称或者接近对称，造山变形作用不强烈，盆地面积大，演化后期形成大面积的坳陷式盆地。松辽盆地主要发育有4组深断裂：北北东—北东向、北北西—北西向、近东西向和近南北向，其中以北北东一北东向和北西向为主。

坳陷周边深大断裂的长期活动可以形成构造坡折带，对盆地充填的可容纳空间和沉积作用产生重要影响，制约着盆地沉积相域的空间分布。以齐家—古龙凹陷西部敖古拉—小林克断裂带为例，由于断层的长期活动，导致断裂两侧地层厚度变化大，如明二段地层厚度断层上盘比下盘平均厚30m，同时上盘湖底浊积扇、低位期扇三角洲砂体发育，为油气成藏提供了储集空间。

盆地内部的坳陷层断裂作为油气运聚输导系统的重要组成部分，可以起到沟通烃源岩和储层的作用，同时也可沟通储层内互不连通的砂体，使油气在输导层中运移并在有利的圈闭部位富集、成藏。断层与砂体配合构成的空间连通网络对油气富集成藏也能起到重要作用（图8）。

图8 断层在中浅层成藏系统中的作用

除了产生储集空间和提供运移通道之外，断层还可以遮挡油气形成圈闭，断层在油气聚集过程中的作用可能随时问、构造部位和地质条件的不同发生变

化。松辽盆地中发育的各个断裂的展布特征与盆地内部油气藏分布有着密切的关系。

从对松辽盆地的研究文献中可以看出，松辽盆地北北东向断裂形成时间较早，后期稳定，有利于封闭油气。北西向断裂活动期较晚，对于早期形成的油气藏起破坏作用，但有利于青山口组和嫩江组一、二段生油岩生成的石油垂向运移，在上部、中部含油组合形成油气藏。

3、盆地反转构造对油气聚集的影响

构造反转指的是变形作用的反转，它属于构造叠加的一种类型。松辽盆地的反转构造十分明显（图9），由反转构造组成了松辽盆地北部四个反转构造带：朝—长反转构造带、隆胜合—任民镇反转构造带、大庆长垣反转构造带、乌裕尔—敖古拉反转构造带。

图9 松辽盆地反转构造

各种类型的局部圈闭能否储集油气，关键在于它们的形成时间与邻近的生油凹陷中油气大量生成转化的时间是否能很好地配合。生油凹陷附近，在沉积过程中长期发育的构造，从深层到浅层都具备了圈闭条件，当烃类大量生成后，就近运移到这类圈闭中，因而这类圈闭是油气聚集的理想场所。松辽盆地的勘

探实践也证实了在有利生油区内长期发育的构造，有利于形成含油气圈闭，如朝阳沟构造。

松辽盆地在发展过程中经历了燕山运动和喜马拉雅运动，盆地内部构造主要实在燕山期形成和改造。构造运动影响着构造应力场的变化，与油气运移聚集的关系非常密切，主要表现在以下几个方面：

①构造应力提供了油气运移的驱动力

②形成、控制了油气运移的通道

③形成局部构造为油气聚集提供场所

④产生构造裂缝，为油气提供储集空间

⑤导致油气的二次运移和再聚集

四、总结

松辽盆地是位于我国东北部的一个大型晚中生代盆地，也是我国最重要的含油气盆地之一，由6个二级构造单元组成，7个大型边界断裂控制了松辽盆地的发育和演化。松辽盆地的发展主要经历了4个时期，在盆地内部发育了复杂多样的构造样式。

中、新生代稳定的大地构造环境使得松辽盆地在地质历史时期接受了几乎没有沉积间断的巨厚沉积，为生储盖组合的形成提供了良好的条件，盆地中不仅有由于两次大规模湖侵而形成的而形成的富含有机质的烃源岩，物性良好的储集层和区域广泛分布的有效盖层在油气聚集过程中同样起到了很大作用。

松辽盆地内部不仅发育了良好的生储盖组合，盆地发展过程中发育的各种断裂和背斜构造也形成了大量的圈闭，其中大型穹窿背斜构造是松辽盆地内油气聚集的主要圈闭类型。同时，油气成藏后缺少长时间的剥蚀间断、强烈的构造运动和变质作用，使得富集起来的油气得以保存下来，形成了大量的油气聚集。

总之，松辽盆地拥有巨量的富含有机质的沉积岩层，发育良好且分布合理的生储盖组合，盆地发育过程中形成的各种构造对油气的运移、聚集起到了很大的作用，而在油气藏形成之后，也没有受到大规模的构造破坏、剥蚀和变质，从而形成了我国最大、最重要的油气聚集区。

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评语

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