0 前言
“十三五”资源评价松北天然气资源量为1.74×1012 m3，主要分布于富气的徐家围子断陷。近年来通过技术攻关，松北常规气分别在外围古龙断陷火石岭组新层系以及基岩潜山取得重要进展。古龙断陷古龙2井证实超深层发育超压大型火山岩体，储层深度下限扩展到5 000 m，之后在古龙断陷重新落实规模火山岩体33个，其资源量需要重新评价；徐家围子断陷火探1井证实火石岭组火山岩体发育优质储层，井震结合识别火山口35个，需重新评价火石岭组的资源量；中央古隆起带隆平1井长期试采稳定，基岩潜山勘探突破效益关，亦需重新落实资源潜力。同时随着成藏认识深化和勘探程度增加，深层致密气超压区试采持续稳产，证实超压气藏可效益动用，深层—超深层也具有较好资源潜力，整体需要重新开展评价。因此，本文在分析研究松辽盆地北部天然气地质条件及成藏特征的基础上，精细划分评价单元，完善已有刻度区类比评价标准及关键参数，优选评价方法开展天然气资源量评价，重新落实各断陷资源潜力，指出了未来勘探方向。
1 天然气地质条件
1.1 烃源岩特征
表1 松辽盆地断陷期烃源岩有机地球化学分析数据表Table 1 Geochemical analysis data of source rocks of the fault-depression stage in the Songliao Basin |
| 层位 | 厚度/m | TOC/% | S1+S2/(mg·g-1) | HI/(mg·g-1) | Ro/% | 评价结果 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 登娄库组 | 400~600 | 0.09~2.60 0.735（56） | 0.01~30.61 4.706（48） | 5.2~577.6 300.9（42） | 1.1~2.1 1.38（56） | 差烃源岩 |
| 营城组 | 400~1 500 | 0.72~8.16 2.60（111） | 0.16~15.69 4.72（89） | 16~289.4 121.1（66） | 0.8~1.6 1.44（88） | 好烃源岩 |
| 沙河子组 | 400~3 000 | 0.34~12.24 3.80（226） | 0.08~70.92 24.8（125） | 8.4~532.9 219.4（99） | 1.22~2.61 1.87（188） | 好烃源岩 |
| 火石岭组 | 200~800 | 0.34~1.61 0.80（11） | 0.08 | 0.01~11.1 6.05（6） | 2.12~2.13 2.12（8） | 差烃源岩 |
注： $\frac{0.09~2.60}{0.735\left(56\right)}\mathrm{为}\frac{\mathrm{最}\mathrm{小}\mathrm{值}~\mathrm{最}\mathrm{大}\mathrm{值}}{\mathrm{平}\mathrm{均}\mathrm{值}\left(\mathrm{样}\mathrm{品}\mathrm{数}\right)}$ |
1.2 储层特征
砂岩储层广泛分布在拗陷期各含油气层系，岩性主要为岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩。孔隙类型以原生孔隙为主，次生孔隙为辅。孔隙度变化范围很大，一般在5%~35%之间，砂岩孔隙度随着深度的增加逐渐降低；渗透率变化较大，主要分布在(10~3 000)×10-3 μm2之间。
砂砾岩储层主要分布在断陷期的沙河子组，孔隙类型以粒间孔、裂缝和少量溶孔为主，储层孔隙度普遍小于15%，主要分布在3%~10%之间，物性较差。物性受埋藏深度影响明显，但在受后期溶蚀作用等成岩改造的情况下，4 000 m处仍可发育有好储层。
火山岩储层主要分布在断陷期的营城组与沙河子组，可分为熔岩和火山碎屑岩两类，主要发育原生孔隙和次生孔隙，孔隙度在3%~9%之间，渗透率在(0.04~1.2)×10-3 μm2之间。研究表明，不同岩相和岩性储层的分布特征表现为:火山口区、近火山口区优于远火山口区，酸性火山岩好于中基性岩。
基岩风化壳储层主要发育在中央古隆起带，岩性主要包括变质岩、动力变质岩和侵入岩，储集空间包括裂缝和溶蚀孔，岩心孔隙度一般在0.1%~4.8%之间，渗透率一般在(0.004~7.970)×10-3 μm2之间，属于低孔特低渗储层。
1.3 生储盖组合特征
围绕沙河子组、营城组、青山口组及嫩江组4套主要烃源岩，发育上部、中部、下部、深部4套含油气组合（图4）。深部含油气组合天然气最为富集，以营城组和沙河子组作为主力烃源岩，登娄库组、火石岭为次要烃源岩，主要储层包括登娄库组砂岩和砂砾岩、营城组火山岩与砂砾岩、沙河子组砂砾岩以及基岩风化壳，其分布受登娄库组二段及泉头组一、二段2套区域盖层控制。下部含油气组合以青山口组一段为主力烃源岩，以泉头组三、四段作为储层，青山口组为区域盖层。中部含油气组合以青山口组一段为主力烃源岩，青山口组二和三段、姚家组为储层，嫩江组一、二段为区域盖层。上部含油气组合以嫩江组一、二段为主力烃源岩，嫩江组二、三、四段作为储层，嫩江组一段和明水组为局部盖层、区域盖层。
各套含油气组合在岩性、空间分布范围及含油气性上均存在一定差别。上部含油气组合油气藏均发育，中部、下部含油气组合以油藏为主。深部含油气组合以气藏为主，局部埋藏相对较浅部位发育油藏。
2 天然气成藏模式与富集规律
2.1 基岩风化壳气藏
主要是指松辽盆地北部中央古隆起带基岩风化壳气藏，基岩风化壳储层与沙河子组成熟烃源岩紧邻，天然气沿着断裂带或不整合面短距离运移至基岩风化壳储层聚集成藏，例如肇州西基岩潜山气藏（图5中的①）。通过成藏条件分析，认为“源-山”对接关系是潜山成藏的基本条件，供烃窗口越大、离源越近，充注越强，输导效率越高，越容易形成规模气藏；多期构造+规模溶蚀形成“孔缝体”，为规模成藏奠定了储集条件；晚期通源断裂是基岩潜山规模成藏的关键，天然气沿多期断裂系统、不整合输导运聚，在构造高点富集。
2.2 火山岩气藏
在松辽盆地断陷期沉积演化过程中，多期火山活动和后期构造运动叠加作用，形成了近火山口、火山口及远火山口等多种火山岩储层发育带，天然气沿断裂或裂缝运移，至成熟源岩区内火山岩圈闭聚集成藏，如徐家围子营城组火山岩气藏（图5中的②）。通过气藏解剖，明确了“相-面控储、断-壳运移、复式聚集”的成藏机制，即火山岩相、不整合面、火山喷发旋回或期次界面控制优质储层形成，油气源断裂控制垂向运移，风化壳控制油气侧向运移，横向上构造油气藏、岩性油气藏、致密型火山岩油气藏等多种类型油气藏并存。
2.3 古隆起盖层气藏
紧邻生烃断陷的古隆起带，其上部盖层如发育有效圈闭也可聚集成藏。登娄库组以河流—滨浅湖相沉积为主，储层物性条件较好，沙河子组烃源岩生成的天然气沿砂体、断层或不整合面运移至古隆起之上多种类型圈闭聚集成藏，如昌德登娄库组断背斜气藏（图5中的③）。
2.4 源内致密砂砾岩气藏
沙河子组致密砂砾岩储层与主力烃源岩紧密接触，交互发育，具有形成源储一体致密气成藏的有利条件。松辽盆地北部沙河子组致密气具有源控区、相控储、储控藏、超压控富的特点。即有效烃源岩控制气藏分布；广泛发育的扇三角洲和辫状河三角洲砂体，为气藏形成提供了储集空间；气层错叠连片，为自生自储的岩性气藏，储层发育区气藏更富集；生烃增压使地层能量充足，有利于气藏富集。
3 天然气资源评价
3.1 资源评价方案
由于拗陷期天然气勘探近年来无进展，本轮评价沿用了“十三五”的结果，因此本文不做详细论述。对于断陷期层系，以含油气系统和运聚单元为基础，结合探区资源特点，纵向上分登娄库组、营城组、沙河子组、火石岭组、基底5个含气层系，平面上针对7个断陷，按照常规气和致密气2种资源类型，分火山岩、碎屑岩、基岩潜山、致密砂砾岩4种储层类型，共划分了31个评价单元（表2）。
表2 松辽盆地北部断陷期天然气资源评价方案Table 2 Natural gas resource evaluation schemes of the fault-depression stage in the northern Songliao Basin |
| 资源类型 | 储层类型 | 层位 | 构造单元 | 评价单元 | 评价方法 |
|---|---|---|---|---|---|
| 常规气 | 碎屑岩 | 登娄库组、 营城组四段 | 徐家围子断陷 | 昌德、升平—汪家屯、徐中北、 徐东、徐西、徐中 | 资源丰度 类比法、 盆地模拟法 |
| 火山岩 | 营城组、 火石岭组 | 徐家围子断陷、莺山断陷、 绥化断陷、林甸断陷、古龙断陷 | 安达、徐东、徐中、徐西、徐南、 莺山、绥化、林甸 | ||
| 基岩潜山 | 基底 | 徐家围子断陷、莺山断陷、双城断陷、古龙断陷、中央古隆起带 | 徐家围子、万隆、莺山、对青山、古龙、肇州、永乐、昌德、卫星、汪家屯 | ||
| 致密气 | 砂砾岩 | 沙河子组 | 徐家围子断陷、莺山断陷、 林甸断陷、古龙断陷 | 安达、徐中、徐南、莺山、 林甸、古龙中、古龙西 |
3.2 类比刻度区解剖
表3 松辽盆地北部天然气类比刻度区统计Table 3 Statistics of natural gas analog calibration areas in the northern Songliao Basin |
| 领域 | 资源类型 | 层位 | 储层类型 | 刻度区名称 | 建设情况 |
|---|---|---|---|---|---|
| 松辽盆地北部 | 常规气 | 登娄库组 | 碎屑岩 | 昌德 | 沿用 |
| 营城组四段 | 碎屑岩 | 徐中北 | 沿用 | ||
| 营城组 | 火山岩 | 安达西 | 沿用 | ||
| 基底 | 基岩潜山 | 肇州凸起 | 更新 | ||
| 致密气 | 沙河子组 | 砂砾岩 | 安达 | 更新 |
3.2.1 常规气刻度区解剖
松辽盆地北部常规气储集类型多、气藏特点各异，系统总结气藏类型及成藏模式，针对登娄库组碎屑岩气藏、营城组营四段碎屑岩气藏、营城组火山岩气藏及基岩潜山气藏分别建立昌德、徐中北、安达西、肇州凸起4个刻度区。其中，昌德、徐中北及安达西刻度区沿用了“十三五”的评价体系，对肇州凸起刻度区进行了更新。
肇州凸起刻度区作为松辽盆地北部基底潜山气藏的典型代表，“十三五”以来，随着勘探程度的增加和地质认识的不断深化，2022年新增三级储量300多亿方，通过对该刻度区解剖，进一步明确了气藏主控因素，主要增加裂缝、源储对接模式对资源丰度的影响研究，采用容积法计算该刻度区原地资源量为588.20×108 m3，原地资源丰度为1.05×108 m3/km2。运聚系数计算首先要确定刻度区边界，在识别刻度区有效烃源岩和生烃灶范围的基础上，通过盆地模拟方法计算刻度区生烃量为9.34×1012 m3，最后将刻度区资源量除以生烃量计算得出运聚系数，结果为0.63%。可采系数类比柴达木盆地尖北气田。两气藏岩性相似，且均为常压高温气藏，物性条件较接近。尖北气田目前标定可采系数为0.369，刻度区内隆探2区块孔隙度和含气饱和度略低于尖北气田，技术采收率取值略低，可采系数取值0.3。
3.2.2 致密气刻度区解剖
松辽盆地北部致密气主要分布在沙河子组，针对安达刻度区进行了详细解剖。该刻度区烃源岩品质好，源储匹配关系好，具有致密砂砾岩气藏的典型特征，勘探程度相对较高，已提交三级储量，刻度区的建立具有针对性、代表性、全面性，有利于与评价区之间的资源类比分析。
通过详细解剖安达刻度区，重新明确主控因素，认为超压控储控藏，洼槽区压力更高，储层下限由4 500 m扩大到6 000 m，深层—超深层具较好资源潜力；在“十三五”资源评价的基础上，增加了地层压力系数，修改了储层埋深和储层厚度评价参数，以此完善地质类比参数及评价标准（表4）。
表4 松辽盆地北部沙河子组致密气地质参数打分标准Table 4 Scoring criteria forgeological parameters of tight gas of Shahezi Formation in the northern Songliao Basin |
| 参数类型 | 参数名称 | 分值 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.0~0.75 | 0.75~0.5 | 0.5~0.25 | 0.25~0 | |||
| 储层条件 | 储层埋深/m | “十四五” | <4 000 | 4 000~5 000 | 5 000~6 000 | ≥6 000 |
| “十三五” | <3 000 | 3 000~3 500 | 3 500~4 000 | 4 000~4 500 | ||
| 地层压力/MPa | ≥1.6 | 1.4~1.6 | 1.2~1.4 | <1.2 | ||
| 孔隙度/% | ≥5.2 | 4.0~5.2 | 2.7~4.0 | <2.7 | ||
| 储层厚度/m | “十四五” | ≥120 | 120~80 | 80~40 | <40 | |
| “十三五” | ≥100 | 100~60 | 60~20 | <20 | ||
| 砂地比/% | 40~50 | 30~40 | >50 | <30 | ||
| 源岩条件 | 源岩厚度/m | ≥500 | 500~300 | 300~100 | <100 | |
| TOC/% | ≥3 | 3~2 | 2~1 | <1 | ||
| Ro /% | ≥2.0 | 1.3~2.0 | 1.1~1.3 | <1.1 | ||
| 生烃强度/（108 m3·km-2） | ≥100 | 50~100 | 20~50 | <20 | ||
| 保存条件 | 断裂破坏 | 无破坏 | 破坏弱 | 中等破坏 | 破坏强 | |
| 盖层厚度/m | ≥200 | 100~200 | 50~100 | <50 | ||
采用容积法和小面元容积法综合计算安达刻度区天然气资源量为2 813×108 m3，资源丰度为3.61×108 m3/km2。盆地模拟法计算刻度区生烃量为8.37×1012 m3/km2，计算运聚系数为3.36%。可采系数通过与鄂尔多斯盆地及四川盆地致密气特征进行类比获取。松辽盆地深层致密气地层发育超压、单井产量高、整体不含水，与四川盆地须家河组致密气特征相似，可采系数取值0.45（表5）。
表5 松辽盆地与国内其他盆地致密气特征对比Table 5 Comparisons of tight gas characteristics between the Songliao Basin and other basins in China |
| 盆地 | 层位 | 孔隙度/% | 埋藏深度/m | 压力系数 | 地层压力/MPa | 试气产量/（104 m3·d-1） | 采收率/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 松辽盆地 | 沙河子组 | 3.5~10 | 3 000~4 800 | 1.09~1.60 | 30~70 | 5~10 | 45 |
| 鄂尔多斯盆地 | 石盒子组 | 4~12 | 2 000~4 000 | 0.62~0.90 | 20~30 | 1~2 | 55 |
| 四川盆地 | 须家河组 | 4~10 | 2 100~2 300 | 1.00~1.20 | 25~31 | 5~15 | 45 |
3.3 资源评价结果
表6 松辽盆地北部天然气资源量汇总Table 6 Summary of natural gas resources in the northern Songliao Basin |
| 领域 | 资源类型 | 储层类型 | 层系 | 类比法天然气原地 资源量/(108 m3) | 成因法天然气原地 资源量/(108 m3) | 最终取值/ (108 m3) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 松辽盆地 北部 | 常规气 | 碎屑岩 | 嫩江组—泉头组 | 1 120 | 1 120 | |
| 登娄库组—营城组四段 | 1 008 | 946 | 1 008 | |||
| 火山岩 | 营城组、火石岭组 | 11 864 | 12 091 | 11 864 | ||
| 基岩潜山 | 基底 | 3 108 | 2 698 | 3 108 | ||
| 常规气小计 | 17 100 | 15 735 | 17 100 | |||
| 致密气 | 砂砾岩 | 沙河子组 | 9 902 | 13 774 | 9 902 | |
| 合计 | 27 002 | 29 509 | 27 002 | |||
类比法主要应用资源丰度类比法，在刻度区解剖的基础上，通过对比评价单元与刻度区的天然气地质条件，确定评价区的相似系数，从而获得评价区的资源丰度，利用各评价区的面积分别乘以其资源丰度，计算得出评价区的原地资源量[24]。通过资源丰度类比法最终计算松辽盆地北部天然气原地资源量为27 002×108 m3（表6）。常规气原地资源量为17 100×108 m3，其中，碎屑岩气沿用“十三五”资评结果，嫩江组—泉头组原地资源量为1 120×108 m3，登娄库组—营四段原地资源量为 1 008×108 m3；火山岩气原地资源量为11 864×108 m3，其中营城组原地资源量为10 367×108 m3，火石岭组原地资源量为1 497×108 m3；基岩潜山气原地资源量为3 108×108 m3，其中近源潜山原地资源量为2 414×108 m3，源内潜山原地资源量为694×108 m3。致密气原地资源量为9 902×108 m3，其中徐家围子断陷7 056×108 m3，莺山断陷707×108 m3，林甸—古龙断陷2 139×108 m3。
类比法评价结果与成因法计算结果相近，但类比法涵盖了不同含气层系、不同资源类型，且评价单元更为精细，评价结果相对科学可靠，因此本次资评取值以类比法计算结果为主。
4 天然气资源分布与勘探方向
松辽盆地北部赋存丰富的天然气资源，总原地资源量为27 002×108 m3，具有储层类型多样、分布广泛、气藏类型多等特点。已提交天然气三级地质储量4 764×108 m3，天然气资源量为22 238×108 m3。
4.1 常规气资源分布与勘探方向
莺山断陷发育大型火山岩体，多口井见工业气流，估算资源量为1 790×108 m3，探明潜力为300×108 m3。近几年通过构造、沉积等成藏条件系统梳理，对古龙断陷的油气地质条件进行了重新认识，落实营城组33个规模火山岩体，估算资源量为2 071.8×108 m3，探明潜力为350×108 m3。近几年通过动态开采，揭示中央古隆起带花岗岩风化壳“孔缝体”千亿方规模勘探潜力，形成基岩潜山侧向运聚成藏新认识，优选肇州和升平2个有利区，估算资源量为837×108 m3，探明潜力为100×108 m3。整体上，莺山断陷、古龙断陷及中央古隆起带为常规气现实领域。在安达凹陷部署的火探1井获工业气流，日产气2.01×104 m3，证实徐家围子断陷火石岭组火山岩具有勘探潜力，估算资源量为1 497×108 m3，探明潜力为250×108 m3。同时，针对源内潜山展开风险勘探，古龙断陷、徐家围子断陷及莺山断陷共发育6个源内潜山，具有较好的勘探潜力，估算资源量为694×108 m3，探明潜力为100×108 m3。整体上，火石岭组火山岩气及源内潜山气为常规气准备领域。林甸断陷及双城断陷，分别落实了一定数量的火山岩体及近源潜山，但井震等基础资料极少，为常规气接替领域。
4.2 致密气资源分布与勘探方向
松辽盆地北部深层致密气资源量主要分布在徐家围子、莺山、林甸及古龙4个断陷（图7）。
徐家围子断陷勘探程度较高，成藏条件认识清楚，勘探成果显著，其资源量为8 192×108 m3，探明潜力为2 500×108 m3，为致密气现实领域。古龙及莺山断陷钻井揭示具有较好的烃源岩，发育大型陡坡扇三角洲沉积体系砂体，具备超压致密气的条件，但勘探程度相对较低，成藏规律认识还不清楚，为致密气准备领域。林甸断陷地质条件与古龙断陷相近，具备超压致密气的条件，但井震等基础资料极少，为致密气接替领域。
5 结论
（1）松辽盆地北部纵向上发育有上部、中部、下部、深部4套含油气组合，主要含气产层发育在断陷期，即深部含油气组合，常规气主要以火山岩气、基岩潜山气、碎屑岩气为主，非常规气主要为沙河子组致密砂砾岩气。
（2）采用类比法计算松辽盆地北部天然气原地资源量为27 002×108 m3，其中，常规气原地资源量为17 100×108 m3，主要分布在徐家围子断陷营城组火山岩和基岩潜山气藏；致密气原地资源量为9 902×108 m3，主要分布在徐家围子断陷致密砂砾岩气藏。
（3）松辽盆地北部常规气资源量主要分布在徐家围子断陷、莺山断陷、古龙断陷及中央古隆起带，莺山、古龙断陷及中央古隆起带为常规气现实领域，火石岭组火山岩及源内潜山为常规气准备领域，林甸断陷及双城断陷火山岩体及近源潜山为常规气接替领域。致密气资源量主要分布在徐家围子断陷，为致密气现实领域，古龙及莺山断陷为致密气准备领域，林甸断陷为致密气接替领域。
