牛居地区沙三段中深层致密砂岩气成藏条件分析

张云生

（中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院，辽宁 盘锦 124010）

1 概况

牛居-长滩位于辽河油田东部凹陷的北部地区，通过对成藏条件的分析可以发现，该地区的沙三段湖底扇的砂体比较发育，而且储集性能也比较好，被成熟的烃源岩所包围，油气源十分充足。其次，由于受到基底古隆起以及多期断裂活动的影响，沙三段储层能够形成3种类型的油气藏：1）构造岩性油气藏、2）披覆构造油气藏、3）岩性尖灭油气藏。目前，东部凹陷牛居长滩地区仅有4口深井揭露比较厚的沙三段地层，并且都获得了比较好的油气显示，参照相关资料可知，该地区具备形成致密砂岩气的相关条件，说明该区具有比较大的勘探潜力[1,2]。

2 致密砂岩气藏基本条件

2.1 源岩条件优越

在东部凹陷牛居长滩地区中，主要的生烃洼陷为牛居-长滩洼陷带，主要的生烃层系为沙三中下亚段发育的半深湖-深湖的暗色泥岩沉积，从平面上而言，该套烃源岩在青龙台地区的各个探井中都有钻遇，单井的累计厚度可以达到740m。研究区位于牛青深陷带沙三中亚段沉积时期的沉积沉降中心，目前工区内没有探井钻穿该套地层（洼陷区只有牛深3井揭露沙三中地层），结合多种资料的分析可知，沙三中下亚段暗色泥岩的厚度可能会大于2000m，厚度大于200m的地层面积为400km2。

对牛深3井沙三中段泥岩的各种资料分析可知，牛青深陷带烃源岩的有机质丰度比较高，有机碳的含量（Toc）为1.91%-2.94%之间，平均含量为2.25%，氯仿沥青“A”为0.1574%-0.9020%之间，平均含量为0.3364%，根据相关评价标准，该区的烃源岩已经达到了最佳标准。通过用干酪根的H/C（0.33-0.48）和O/C（0.083-0.107）原子比来绘制Van Krevelen图，能够确定该区干酪根的类型主要为偏生气的III型的源岩。从有机质成熟度而言，岩石热解峰顶温度（Tmax）为443℃-457℃，平均450℃，计算成熟度Ro为0.9%-1.1%，已经达到了成熟烃源岩的相关标准，进而可以预测更深部位的源岩可以进入了高成熟阶段[1,2]。

2.2 沙三时期沉积背景分析

沙三下段：该时期为东部凹陷初陷期的沉积物，主要以填平补齐的方式在不同的构造区域进行沉积。除了东侧斜坡之外，牛居-青龙台地区的地层厚度以及沉积环境的差异比较大，沉积作用也不同，发育了冲积扇-河流-湖泊体系，主要的沉积相类型为河流相以及浅湖相。

沙三中段：随着水进的范围扩大、湖泊范围随之扩展。在凹陷的东部区域（牛居-青龙台地区）断阶下发育了一定范围的深水湖盆，因为紧靠东侧断阶，碎屑物从岸旁滑到水中之后，便可马上沉入湖底，在断阶带区域与茨榆坨潜山之间的狭槽地区会发育扇三角洲-湖底扇（浊积扇）沉积体系。

沙三上段：凹陷水退的特点更加明显。由于这个时期的断裂活动强度较弱，加之许多碎屑充填，使得凹陷早-中期发育的湖盆逐渐被淤填，造成湖水从而北往南退出，直至最后消失。整个凹陷以陆上环境为主，地貌特征具有北部高南部低的特征，地势比较平坦。在地层中见有丰富的炭质层甚至薄煤层。炭质层以及煤层北部比较南部发育，从北往南层位有不断变新的趋势，并且在凹陷的短轴方向发育了冲积扇相。

2.3 发育大面积低孔渗储层

根据深层探井揭露地层情况来看，研究区深层储层主要为沙三段碎屑岩储层，主要发育辫状河三角洲-扇三角洲沉积砂体，以及湖底扇砂体。沙三早期为初始沉降期，主要以低位扇三角洲发育为特征，南部青龙台地区、东部沈旦堡地区有所揭露。沙三中期为快速水进阶段，处于深湖-半深湖的沉积环境，沉积物的沉降速度高于沉积的速度，在研究区的东侧地区发育了短轴方向的扇三角洲沉积，而在研究区的西侧局部区域发育了湖底扇沉积。沙三晚期为逐渐水退阶段，为辫状河三角洲-扇三角洲沉积体系，受到物源以及古地形的影响，研究区西侧地区以缓坡型辫状河三角洲沉积体为主，而东侧则以陡坡型扇三角洲沉积体为主，这2种沉积体系存在范围比较大的前缘亚相，砂岩储层的分布面积十分大，而且在纵向上互相叠置[1,2]。

通过对牛居主体牛深2井沙三段岩石样品全岩定量分析，表明沙三段砂岩矿物成分以石英为主，其次为斜长石。石英含量相对较高，含量为46.5-68.4%，平均为59.9%，斜长石含量为9.6-35.7%，平均为21.8%，黏土含量为5-28.1%，平均为11.76%，含有少量碳酸盐岩。总体而言，脆性矿物的含量比较高，利于后期开发阶段的压裂改造。

沙三段碎屑岩储集空间主要是粒间孔隙，包括原生粒间孔隙和粒间溶孔。其次还有粒内溶孔、胶结物溶孔、裂缝孔隙等。本区碎屑岩储层孔隙演化主要受控于沉积相带和岩石结构以及后期成岩作用的改造，储层孔隙的变化表现为原生孔隙的逐渐减少和次生孔隙局部发育。沙三上亚段孔隙度一般7-17%，平均12.5%，渗透率一般0.5-32×10-3μm2，平均6.7×10-3μm2，为中低孔、低渗特低渗储层。沙三中下段受压实及成岩作用影响，孔渗条件相对较差。

2.4 构造条件有利

沙三期是凹陷的主要伸展发育时期，该时期以区域张性应力场为构造背景，在多个断裂的影响之下，盆地持续拉张以及沉降，以裂谷段的形式发育了很多深陷湖盆区，裂谷段间的传递区成为沉积体入湖的主要入口[1,2]。沙三期发育青龙台、长滩洼陷。各个裂谷段主要受边界伸展断层的影响，沉降以及沉积中心通常紧邻主断层一侧，每个裂谷段延伸的距离达到数十公里，宽度达到了数公里。在裂谷段期间，形成了各种各样的传递带[1,2]。

在沙三早中期阶段，东部凹陷出现过整体下沉的现象，发育了大面积沙三下部大套泥岩段。然后，盆地的沉降幅度逐渐变小，附近物源区的许多水系都注入了湖盆，经过长时间的充填，在沙三沉积的后期阶段，之前发育的裂谷盆地已经基本被填平。在沙三沉积末期阶段，整个研究区都抬升，一些地区遭受了一定的剥蚀[1,2]。

在区域地质构造的作用下，研究区发育了3组断裂：1）北东向断裂、2）东西向断裂、3）北西向断裂。其中，北东向的茨东断层、营口-佟二堡断层和牛青断层等断裂为研究区的主干断裂，对研究区构造带的形成起到了决定性作用。晚期主干断裂受走滑作用影响，派生出一系列东西向、北西向次级断裂，将研究区复杂化。整体表现为北东-南西长条状“V”字形断陷，沙三段整体表现为北北东向长轴断裂背斜构造特征，其长度约为20Km，宽度约为5-9Km，具有南高北低的构造特征。该区早期为一北东倾向的单斜，至东营期发生构造反转，形成一北东走向背斜，整体有利于油气保存。

3 结论

牛居地区沙三中下亚段暗色泥岩厚度大、面积广、成熟度较高，具备致密砂岩气生气基本条件，且砂岩比较发育，脆性矿物的含量比较高，有利于后续致密砂岩的油气勘探。