松辽盆地三肇凹陷萨尔图油层组的构造研究

万百 董(大庆油田分公司勘探事业部，中国;)
祥国 张(大庆油田分公司勘探事业部，中国;)
建华 钟(东北大学秦皇岛分校资源与材料学院，中国;海洋油气勘探国家工程研究中心，中国;中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，中国;)
朋朋 圣(多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室，中国;)

摘要

目的：重建整个三肇凹陷萨尔图组构造，为下一步阿尔图组的油气勘探提供指导和依据。方法：通过岩心、薄片、测井、井资料、动态资料和三维地震数据体多发结合重建和刻画整个三肇凹陷萨尔图组构造，并对三肇凹陷萨尔图油层组的构造精细了精细解析。结果：发现了三肇凹陷萨尔图油层组东西向发育了两个隆起和两个凹陷相间，自西向东分布是古龙凹陷、升西-宋芳屯-永乐背斜、升平-徐家围子-肇洲中央隆起带和东部尚家-徐家围子-肇州隆起；南北向分为三段，分别是升平凹陷、升-尚背斜和徐-肇斜坡，其中还有一个宋-徐背斜，进一步区分出20个四级构造，其中几个主要构造的参数分别为：①升西-宋芳屯-永乐隆起西侧的古龙鼻状（古56）构造，规模较大，宽5公里左右，长3~4公里，闭合高度30~40米；②永乐鼻状构造，规模很大，宽7~8公里，长度也在7~8公里；闭合高度也可达30~40米；③尚家（升9井）鼻状构造，宽【基金项目】国家自然科学基金（项目编号：42072138；41572088）；中国石油天然气股份有限公司重大科技专项“大庆古龙页岩油勘探开发理论与关键技术研究”（项目编号：2021ZZ10）；黑龙江省“百千万工程”科技重大专项“松辽盆地北部古龙页岩油成藏条件及甜点分布规律研究”（项目编号：2020ZX05A01）资助。1 引言松辽盆地位于东北腹地（图1a），中央坳陷区为松辽盆地的一级构造单元，围绕中央坳陷分别是西部斜坡区、西南隆起区、东南隆起区、东北隆起区和北部倾没区。松辽盆地构造演化经历了裂陷前期、裂陷期、坳陷期和反转期等4个阶段，纵向上可划分为断陷层、坳陷层及反转构造层。自下而上依次发育白垩系的火石岭组（K1h）、沙河 子组（K1sh）、营城组（K1yc）、泉头 组（K1q）、姚家 组（K2y）、嫩江 组（K2n）、四方台组（K2s）、明水 组（K2m），古近系的依安组（E3y），新近系的大安组（N1d）、泰康组（N2t）和更新-全新统[1]。萨尔图油层为姚家组二、三段-嫩江组一段沉积时期的地层，主要发育低位体系域的河控浅水三角洲相沉积，分流河道、河口坝及席状砂是萨尔图油层的主要储层。油源对比表明，萨尔图油层的油气主要来自青山口组烃源岩。青山口组烃源岩在嫩江组沉积末期达到生油门限，明水组沉积末期进入生油高峰期并大规模排烃。油气通过砂体、不整合面及断裂构成的复合疏导体系，大规模、长距离地侧向运移至萨尔图油层组，并在有效圈闭中富集成藏。2 概况近年来松辽盆地青山口组页岩油研究和勘探开发取得了长足进展（何文渊等），尤其是在三肇凹陷施工的两口页岩油井均取得了突破，刺激了三肇凹陷萨尔图油层组的油气勘探。研究区位于长垣东部，三级构造分区分别为：长垣东部、宋芳屯鼻状构造、升平向斜、升平鼻状构造、绥化凹陷、徐家围子向斜、尚家鼻状隆起、肇源鼻状构造、永乐向斜和太北斜坡（图1b）。研究目的层主要为姚家组二、三段和嫩江组一段（图1c）。其中姚家组地层厚约为80~210m，主要由湖泊相、河流相和三角洲相的红色、灰色、灰绿色和黑色泥岩、粉砂岩与砂岩组成。从下至上，沉积相由河流相逐步过渡为湖泊相。姚家组地层底部与青山口组灰色、黑色页岩呈不整合接触，发育有河流相砂岩与红色或杂色泥岩。不整合面上的泥岩中包含了部分碎屑沉积、根茎凝结物和生物扰动痕迹，代表该时期地层存在地表风化剥露。在姚家组姚二末期发生了水退，湖水退缩到凹陷中央，在三肇凹陷的中北缘姚二和姚三段广泛发育了砂岩，成为三肇凹陷的主要储层。嫩江组一段、二段地层单元厚度约100~470m，主要由深湖泊相灰色至黑色泥岩、泥灰岩、贝壳状石灰岩和油页岩为主，夹杂部分灰色粉砂岩和细砂岩，为萨尔图油层组的优质盖层。在嫩江组一段地层沉积过程中，盆地内的湖泊面积迅速扩张，伴随着沉降速率的明显增加。在嫩江组一段地层，盆地中心的沉积环境为深水湖泊相，向北逐渐过渡为冲积相，向南为三角洲前缘相。嫩江组二段地层单元主要由厚度达到200m的深水湖泊相泥岩组成，并且该地层内泥岩的有机质含量较高。该地层单元内，盆地北部、西部和东南部发育少量浅水湖泊相沉积。本次研究的目的层萨尔图油层组位于姚二三段和嫩一段（图1中的红色位置）。（a）松辽盆地及周缘大地构造图；（b）三肇研究区构造位置图；（c）松辽盆地中生代地层柱状图（萨尔图油层标准为红色带）图 1 研究区构造位置及其地层柱状图过研究区的大东西向地震剖面和地层剖面可以看到白垩系不整合发育在（T5）基底之上（图2），自西向东分别为西部斜坡带、龙虎泡阶地、齐家-古龙凹陷、大庆长垣、三肇凹陷、朝阳沟阶地、长春岭背斜、宾县王府凹陷、青山口背斜和梨树-德惠断陷（图2）。3~4公里，长3~4公里，在20~30米；④尚南（尚12井）鼻状构造，宽5公里，长5公里闭合高度也稍小，高20~30米；⑤朝阳鼻状构造，规模较小，宽1~2公里，长2~3公里，闭合高度很小，仅高10余米。结论：自白垩纪初开始太平洋板块向俯冲形成了三肇凹陷的南北向隆凹，白垩纪末松辽盆地以北的西伯利亚板块向南挤压，加上印度板块向北东的俯冲挤压，使松辽盆地东西向挤压转变为南北向挤压，形成了三肇凹陷东西向的构造。三肇凹陷萨尔图油层组发育了大量直立和近直立的高角度断层，与褶皱组合在一起成为影响和控制油气层发育的输导系统和成藏构造。三肇凹陷萨尔图油层组的隆凹与断层与隆凹构造具有良好的配置关系，为萨尔图油层组的油气成藏奠定了基础，萨尔图油层组具有较好的油气勘探远景。关键词三肇凹陷；萨尔图油层组；褶皱；断层；油气成藏图 2 古龙 - 长垣 - 三肇地震剖面图[3]从目前的萨尔图勘探成果看，萨尔图油层组的油井主要集中在北西角古龙凹陷东，萨尔图油层各油层组以分流河道相、砂坝和砂席为主，最有利的储油砂体类型是分流河道、河口坝，其次是滩坝和席状砂（刘畅等，2022），但目前从分析测试结果看，孔渗不太好，萨I上的孔隙度在4.03%；萨I下的孔隙度在4.60%；渗透率多在0.01Md（表1）。萨Ⅱ上的孔隙度在7.56%；萨Ⅱ中的孔隙度在7.76%，萨Ⅱ下的孔隙度在8.49%；渗透率也多在0.01Md（表2）。萨Ⅲ上的孔隙度为7.67%；萨Ⅲ下7.87%，在研究区最好。渗透率也多在0.01Md（表2）。此外，偶然在古59-1井在1566.8~1567.6m孔隙度可达18.7%，渗透率可达18.71Md；1568.2~1569.0m孔隙度达10.8%，渗透率为0.1Md。揭示了在某些特定的地方储层的物性有可能较好。总之，研究区萨尔图油层组的物性不大理想，是一种致密储层。表 1 古页 7 及古页 35 井嫩一段（萨 I）孔渗参数井名序号井段（嫩一段）物性孔隙度（%）渗透率（Md）古页7井481739.6~1744.48.10.01491744.4~1789.46.80.01501789.4~1809.67.30.01511809.6~1819.26.30.01521819.2~1832.27.00.01531832.2~1848.46.00.01541848.4~1856.87.30.01古页35井521258.2~1308.86.20.01531308.8~1342.86.50.01541342.8~1363.25.40.01551363.2~1374.66.40.01平均值6.70.01极大值8.10.01极小值5.40.01表 2  古页 7 及古页 35 井姚二三段（萨 I~ 萨Ⅲ）孔渗参数井名序号井段（姚二三段）物性孔隙度（%）渗透率（Md）古页7井561859.6~1861.24.4 0.01 571861.8~1863.83.8 0.01 581864.4~1866.010.6 0.57 591866.8~1868.04.7 0.01 601868.6~1871.25.0 0.01 611872.0~1875.44.6 0.01 621876.2~1876.8/0.01 631878.0~1880.45.5 0.01 641883.4~1889.01.3 0.01 651895.0~1896.43.8 0.01 661897.4~1899.04.6 0.01 671900.2~1901.62.3 0.01 古页35井91566.8~1567.618.7 18.71 101568.2~1569.010.8 0.10 平均值6.21.39极大值18.718.71极小值1.30.01前人对三肇凹陷做过一些研究，但主要集中在扶余组（斯尚华等，2021；卜春明， 2021；杨茗卉，2022）， 但也偶见有人对三肇萨尔图油层组做过研究，但主要集中在沉积相和储层上[6]。近期的研究表明三肇凹陷青山口组一段页岩进行过研究（付广等，2008；康淑娟等，2023），近期发现青山口组页岩处于大量生油时期（李士超等，2021），虽然前人对萨尔图油层组做过甜点预测（李昂等，2021），但三肇凹陷至今还未对萨尔图油层组进行过系统构造研究，因此有必要基于研究区284口井资料利用全区覆盖的三维地震资料进行构造研究，解析构造与油气的关系，为三肇凹陷萨尔图油层组今后的油气勘探开发服务。3 三肇凹陷萨尔图油层组构造特点3.1 平面构造特点用地震和单井资料两种方法对三肇凹陷萨尔图油层组的构造进行了研究，获得了一系列构造图，发现从萨III底到萨0顶构造非常稳定。首先用穿越萨尔图油层组的238口井的资料编制了萨尔图九个四级层序的构造图，然后用这些井资料区约束地震也编制了九个四级层序的顶面构造图，总体上是一个南北向的复背斜，从西向东有两凹两隆，分别是自西向东分别为古龙凹陷、升西-宋芳屯-永乐；升平-徐家围子-肇州凹陷，尚家-徐家围子-肇州隆起四个四级构造单元（图4a、c）。从西向东有两凹两隆，分别是西部的古龙凹陷，向东为西部隆起带，纵贯南北，宽15公里左右，长近50公里，闭合高度30~40米，其中又可以分为两个次级隆起，北部为古-宋背斜，以太22井位中心，在图中可见（北部缺失一块）闭合面积可达100余平方公里；南部为永乐背斜，以葡6井-葡79井为中心，闭合面积可达300平方公里，是一个超级大隆起（或大背斜）；在两个隆起之间还有一个宽缓的背斜，较宋芳屯背斜，宽度超过15公里，长度也在15公里以上，闭合面积超过200平方公里。总之，如果其他成藏条件优越，这个大背斜将是一个可以媲美长垣的大油气构造。研究区的中部是中央凹陷带，贯穿南北，长度超过了60公里，最大宽度超过30公里。凹陷带的主体在偏南的徐25井一带；在北部的大9井-升66井一带中央凹陷带收窄，宽度只有10余公里，但从南北向的地震剖面上可藏区，因为位于洼陷中央，埋藏较深，有机质成熟度较高，汇烃能力也较强。（a）三肇凹陷S0顶面构造图，自西向东分别为古龙凹陷、西部隆起带、中央凹陷带和东部隆起带；用284口井资料编的；（b）三肇凹陷S0顶面构造图，与S0基本相同，两者间距130米左右；用了284口井资料边的；（c）三肇凹陷S0顶面构造图，自西向东分别为古龙凹陷、西部隆起带、中央凹陷带和东部隆起带；基于284口井资料的三维地震构造图；（d）三肇凹陷S0顶面构造图，与图c基本相同；基于284口井资料的三维地震构造图；图 3 三肇凹陷 S0 和 S3 顶面构造图上述构造可以进一步细分为20个次级构造或四级构造（ 图3b；图3d）， 分别 是：（1）最北部的升平凹陷；（2）最北西的古龙洼陷；（3）古龙洼陷与升-宋背斜之间的升-古斜坡；（4）再向西为升-宋背斜；（5）到中央凹陷北边升平凹陷以南为升-尚背斜；（6）在北部的最东边卫尚家背斜；（7）在中部的最西侧为宋芳屯鼻状构造；（8）向东为西部隆起带中段的宋芳屯穹隆，是升-宋背斜向宋永背斜过渡的一个宽平背斜，长宽可达近10公里，闭合面积近100平方公里；（9）在中央凹陷带的腹地发育了规模超大的徐家凹陷，面积达300多平方公里；（10）在西部隆起与中央凹陷之间发育了升-宋-永斜坡，自北向南长度超过了45公里，是一个重要的岩性尖灭和构造-岩性成藏带；（11）在中央凹陷的中东侧发育了三个鼻状构造，分别是尚家北鼻状构造、尚家中鼻状构造和尚家南鼻状构造，则三个鼻状构造基本上近平行排列，轴面走向北北东方向；规模都很大，长宽都在5~10公里；（12）南西为短宽的太北鼻状构造，宽度可达7~8公里，长度只有4-5公里；（13）向东为宋-永大背斜，长度可达15公里以上，宽度也在10公里，闭合面积可达150多平方公里；（14）在中央凹陷的最南部发育了宋-肇向斜，规模非常大，宽度可达10公里以上，长度可达15公里以上；（15）在中央大凹陷的南端东缘发育了徐-肇斜坡；（16）在最东南角发育了两个背斜，分别是肇州北背斜和肇州南背斜。3.2 剖面上的褶皱构造特点以上介绍了三肇凹陷萨尔图油层组的平面构造样式，以下再介绍一下萨尔图油层组在深部的构造形态。对三肇凹陷做了20条地震剖面，与连井剖面完全重合，这12条地震剖面的具体位置。分别选取了南北各一条地震剖面（图4a），从这两条剖面可以看出有如下特点：第一，无论是南北还是东西方向都呈挤压，形成了复式褶皱，但其中又发育了大量断层，断层倾角很高，多在70多度，而且有的具有正断层特点，与褶皱在动力学上不和谐，无法解释。断层总体断距和落差都不大，加上挤压和泥页岩的塑性变形，所以都具有封闭性，对青山口组页岩油不会具有很大的破坏作用，能够维持嫩江组对青山口组油气的圈闭作用。尤其重要的是，东西向（主测线）和南北向（联结测线）地质剖面揭示了两个方向都是挤压形成的褶皱（图4a和图4b），是明末构造反转使东西向挤压变为南北向挤压，使东西向断裂系的开放性断层和裂缝闭合，为古龙凹陷青山口组页岩油气的圈闭创造了良好的封存条件。在岩心上可以看到裂缝都是紧闭的，宽度都在0.1毫米，且被方解石脉充填。（a）SII-RMS两条主干地震剖面的位置；（b）东西向主干地震剖面②，一个复式褶皱；（c）南北向主干地震剖面①，也是一个复式褶皱。图 4 两条主干地震剖面在 RMS 图上的位置第二，总体上是一个南北向的复背斜，从西向东有两凹两隆，分别是自西向东分别为古龙凹陷、升西-宋芳屯-永乐；升平-徐家围子-肇州凹陷，尚家-徐家围子-肇州隆起四个四级构造单元。从西向东有两凹两隆，分别是西部的古龙凹陷，向东为西部隆起带，纵贯南北，宽15公里左右，长近50公里，闭合高度30~40米，其中又可以分为两个次级隆起，北部为古-宋背斜，以太22井位中心，在图中可见（北部缺失一块）闭合面积可达100余平方公里；南部为永乐背斜，以葡6井-葡79井为中心，闭合面积可达300平方公里，是一个超级大隆起（或大背斜）；在两个隆起之间还有一个宽缓的背斜，较宋芳屯背斜，宽度超过15公里，长度也在15公里以上，闭合面积超过200平方公里。总之，如果其他成藏条件优越，这个大背斜将是一个可以媲美长垣的大油气构造。研究区的中部是中央凹陷带，贯穿南北，长度超过了60公里，最大宽度超过30公里。凹陷带的主体在偏南的徐25井一带；在北部的大9井-升66井一带中央凹陷带收窄，宽度只有10余公里，但从南北向的地震剖面（图4-2-5第三，对几个主要的构造圈闭进一步做了定量分析：①升西-宋芳屯-永乐隆起西侧的古龙鼻状（古56）构造，规模较大，宽5公里左右，长3~4公里，闭合高度30~40米；②永乐鼻状构造，规模很大，宽7~8公里，长度也在7~8公里；闭合高度也可达30~40米；③尚家（升9井）鼻状构造，宽3~4公里，长3~4公里，在20~30米；④尚南（尚12井）鼻状构造，宽5公里，长5公里闭合高度也稍小，高20~30米；⑤朝阳鼻状构造，规模较小，宽1~2公里，长2-3公里，闭合高度很小，仅高10余米。上述所有鼻状构造是否具有圈闭能力都要取决于纵向挤压断层是否发育，从总体构造来看预告发育了纵向断层，因此上述鼻状构造均具有圈闭能力。将图4中的两条地震剖面叠合到图2的平面构造图上，可以近似三维地看到萨尔图油层组的三维构造形态。图5a平面构造图的隆起与凹陷与地震剖面上的构造叠合得非常好：①在平面图上最西是古龙凹陷，在地震剖面上是一个斜坡；②向东在平面图上是西部隆起带，在地震剖面上揭示的细节更完美，西部隆起是一个复式背斜，其中有次级的三隆两凹；被密集的近直立断层切断；③再向东到三肇凹陷的中部中央隆起带平面构造图上是一个笼统的凹陷，但在地震剖面图上也是一个大凹陷，但从地震剖面上可以看到其中还发育了次级的小隆起，可以看到地震剖面可以辅助揭示更次级的构造；同样发育了密集的近直立断层；④最东是东部隆起带，从地震剖面上可以看到是一个大的隆起斜坡，其中也有更小的褶皱，还有大量微弱的西倾断层，构成了一个西倾的断阶带。图5b平面构造图上在南北方向次级构造不明显，但从地震剖面上可以看出其次级构造也非常复杂，有如下特点：①平面构造图上是升平洼陷，在地震剖面图上可以清楚地看到升平洼陷非常发育非常好，近对称，其中也发育了多条近直立的断层；这个洼陷对成藏不利；②从升平洼陷向南，平面构造图上出现了“细颈”化，洼陷在平面上收窄，但看不出有隆起；但在地震平面图上可以清晰地看到，在升平洼陷向南发育来一个次级隆起：升-尚背斜，这个背斜宽5公里左右，东西向分布，但长度不详；从升-尚背斜再向南是一个大斜坡，称“徐-肇斜坡”，宽度可达20余公里；但其中还是发育了一个次级的隆起，称“宋-徐背斜”，隆起幅度很小，但其中还发育了更细小的次级隆起和凹陷，使得整个隆起呈锯齿状。在整个徐-肇斜坡上发育了一系列密集的近直立断层，具有微弱的北倾性，使得徐-肇斜坡具有微弱的断阶性。总之，平面构造图在叠加了地震剖面后我们能够精细地介绍萨尔图油层组的构造特点，为油气成藏研究奠定了基础。（a）东西向主干地震剖面与S0平面构造图的叠合，可见地震剖面图上的构造与平面构造叠合很好；（b）南北向主干地震剖面与S0平面构造图的叠合，可见地震剖面图上的构造对平面构造图的对应关系。图 5 三肇凹陷萨尔图油层组平面构造图与两条主干地震剖面图的叠合图3.3 三肇凹陷萨尔图断裂构造特点利用地震数据体编制了萨尔图油层组S2和S3顶面构造图（图6）。三肇凹陷萨尔图油层组断层非常发育，主要有三组：一组是南北向，规模较大，长度多在数公里；另一组是北西-南东向，规模稍小。第三组是东西向的。3.3.1 断层类型及其密度通过地震剖面（图4b、c）解释发现，三肇地区断层主要为近直立断层，且各个倾向均有分布。地震剖面解释结果表明三肇地区萨尔图油层剖面上断层组合类型多样，主要有阶梯状断层组合、地垫和地垒组合。阶梯状断层组合在研究区内较为常见，主要发育在三肇地区南部（图4b）。地震剖面上地堑和地垒组合主要由正断层形成（图4b），断层密度大概每公里一条。通过断裂系统平面和剖面特征分析认为：松辽盆地T1-1之前的断层十分发育，到T1-1时断层已经减少，T07又开始见到断层数量有所增加，总体上看，随着时间的演化，断层由南向北逐渐迁移。近直立的断层系统对油气运聚成藏起到重要的控制作用。3.3.2 断裂系统的分类根据断层切穿的地层层位，将三肇地区的断层分为三类，第一类为连接基底、贯穿嫩江组之上、基本纵贯全区的深大断层，断距一般下大上小且延伸长度大。三肇地区断裂属于该类型断层的典型代表（图4b、c），断层性质为张性断层，主要受区域拉张应力作用而形成，研究区内较少见，第一类断层控制了三肇地区的沉积演化及成藏。第二类断层为切穿嫩江组的断层（图5a），延伸长度一般为3000~5000m，断距一般5~15米，受区域拉张应力影响，形成于姚家组末期，对沉积影响较小，主要影响油气运聚成藏。第三类断层为终止于嫩江组的断层（图5b），此类断层分布广泛，它们对萨尔图油层油气的运移和成藏具有重要作用。延伸长度一般小于3000m（图6d），其成因主要受早期形成的断层继续活动的影响。断层对于青山口组油气的垂向和侧向运移具有重要意义，更为重要的是，由于萨尔图砂岩是致密储层，其储集和运移油气的能力很低，断层可以诱发裂缝发育，所以断层面附近可以成为裂缝油气藏发育的有利部位，成为勘探开发的“甜点”。（a）三肇凹陷SII顶面构造图，断层非常密集；（b）三肇凹陷SIII顶面构造图，断层非常密集。与SII几乎完全一样；（c）研究区西北部构造图。有三组断层：南北向、北西向和东西向；（d）研究区东北部尚家一带局部构造图。也有三组断层：南北向为主，其次为北西西向，少数近东西向；（e）研究区近中部局部构造图。有两组断层：近南北向为主，其次为北西西向。图 6 三肇萨尔图油层组 SII 和 SIII 顶面构造图3.4 运动学与动力学分析白垩纪开始，太平洋板块向西挤压，在松辽盆地形成了近东西向挤压，形成了近南北向偏东的大型褶皱系，在松辽盆地北形成了（齐家）古龙凹陷-长垣-三肇凹陷的两凹夹一隆组合；三肇凹陷的两洼两隆就是其产物（图3；图4b；图5a；图6a，b）；喜山期太平洋板块挤压松弛，应力顺时针旋转了90°，代之而起的是西伯利亚板块向南西和印度板块向北东挤压，使松辽盆地在近南北方向受到了挤压，形成了后期叠加的近东西向的褶皱（图4b；图5b），在松辽盆地普遍可以看到近东西向的褶皱。图 7 松辽盆地及其周缘中新生代构造应力的变化4 结论三肇凹陷萨尔图油层组自西向分别发育了西向东分布是古龙凹陷、升西-宋芳屯-永乐背斜、升平-徐家围子-肇洲中央隆起带和东部尚家-徐家围子-肇州隆起；南北向分为三段，分别是升平凹陷、升-尚背斜和徐-肇斜坡，其中还有一个宋-徐背斜。三肇凹陷进一步区分出20个四级构造，其中几个主要构造的参数分别为：①升西-宋芳屯-永乐隆起西侧的古龙鼻状（古56）构造，规模较大，宽5公里左右，长3~4公里，闭合高度30~40米；②永乐鼻状构造，规模很大，宽7~8公里，长度也在7~8公里；闭合高度也可达30~40米；③尚家（升9井）鼻状构造，宽3~4公里，长3~4公里，在20~30米；④尚南（尚12井）鼻状构造，宽5公里，长5公里闭合高度也稍小，高20~30米；⑤朝阳鼻状构造，规模较小，宽1~2公里，长2~3公里，闭合高度很小，仅高10余米。自白垩纪初开始太平洋板块向俯冲形成了三肇凹陷的南北向隆凹，白垩纪末松辽盆地以北的西伯利亚板块向南挤压，加上印度板块向北东的俯冲挤压，使松辽盆地东西向挤压转变为南北向挤压，形成了三肇凹陷东西向的构造。三肇凹陷萨尔图油层组发育了大量直立和近直立的高角度断层，与褶皱组合在一起成为影响和控制油气层发育的输导系统和成藏构造。三肇凹陷萨尔图油层组的隆凹与断层与隆凹构造具有良好的配置关系，为萨尔图油层组的油气成藏奠定了基础，萨尔图油层组具有较好的油气勘探远景。致谢：国家自然科学基金委和中石油提供了资助；大庆勘探开发研究院提供了三肇凹陷三维地震数据体资料，借此机会一并致谢。参考文献[1] 何文渊,崔宝文,王凤兰,等.松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组储集空间与油态研究[J].地质论评,2022,68(2):693-741.[2] 何文渊,赵莹,钟建华,等.2023.松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油储层中有机质微米孔特征[J].地质论评,2023,69(3):1161-1183.[3] 何文渊,赵莹,钟建华,等.松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组页岩油储层中微米孔缝特征及油气意义[J].岩性油气藏,2024,36(3):1-18.

关键词

三肇凹陷；萨尔图油层组；褶皱；断层；油气成藏图 2 古龙 - 长垣 - 三肇地震剖面图[3]从目前的萨尔图勘探成果看，萨尔图油层组的油井主要集中在北西角古龙凹陷东，萨尔图油层各油层组以分流河道相、砂坝和砂席为主，最有利的储油砂体类型是分流河道、河口坝，其次是滩坝和席状砂（刘畅等，2022），但目前从分析测试结果看，孔渗不太好，萨I上的孔隙度在4.03%；萨I下的孔隙度在4.60%；渗透率多在0.01Md（表1）。萨Ⅱ上的孔隙度在7.56%；萨Ⅱ中的孔隙度在7.76%，萨Ⅱ下的孔隙度在8.49%；渗透率也多在0.01Md（表2）。萨Ⅲ上的孔隙度为7.67%；萨Ⅲ下7.87%，在研究区最好。渗透率也多在0.01Md（表2）。此外，偶然在古59-1井在1566.8~1567.6m孔隙度可达18.7%，渗透率可达18.71Md；1568.2~1569.0m孔隙度达10.8%，渗透率为0.1Md。揭示了在某些特定的地方储层的物性有可能较好。总之，研究区萨尔图油层组的物性不大理想，是一种致密储层。表 1 古页 7 及古页 35 井嫩一段（萨 I）孔渗参数井名序号井段（嫩一段）物性孔隙度（%）渗透率（Md）古页7井481739.6~1744.48.10.01491744.4~1789.46.80.01501789.4~1809.67.30.01511809.6~1819.26.30.01521819.2~1832.27.00.01531832.2~1848.46.00.01541848.4~1856.87.30.01古页35井521258.2~1308.86.20.01531308.8~1342.86.50.01541342.8~1363.25.40.01551363.2~1374.66.40.01平均值6.70.01极大值8.10.01极小值5.40.01表 2  古页 7 及古页 35 井姚二三段（萨 I~ 萨Ⅲ）孔渗参数井名序号井段（姚二三段）物性孔隙度（%）渗透率（Md）古页7井561859.6~1861.24.4 0.01 571861.8~1863.83.8 0.01 581864.4~1866.010.6 0.57 591866.8~1868.04.7 0.01 601868.6~1871.25.0 0.01 611872.0~1875.44.6 0.01 621876.2~1876.8/0.01 631878.0~1880.45.5 0.01 641883.4~1889.01.3 0.01 651895.0~1896.43.8 0.01 661897.4~1899.04.6 0.01 671900.2~1901.62.3 0.01 古页35井91566.8~1567.618.7 18.71 101568.2~1569.010.8 0.10 平均值6.21.39极大值18.718.71极小值1.30.01前人对三肇凹陷做过一些研究，但主要集中在扶余组（斯尚华等，2021；卜春明， 2021；杨茗卉，2022）， 但也偶见有人对三肇萨尔图油层组做过研究，但主要集中在沉积相和储层上[6]。近期的研究表明三肇凹陷青山口组一段页岩进行过研究（付广等，2008；康淑娟等，2023），近期发现青山口组页岩处于大量生油时期（李士超等，2021），虽然前人对萨尔图油层组做过甜点预测（李昂等，2021），但三肇凹陷至今还未对萨尔图油层组进行过系统构造研究，因此有必要基于研究区284口井资料利用全区覆盖的三维地震资料进行构造研究，解析构造与油气的关系，为三肇凹陷萨尔图油层组今后的油气勘探开发服务。3 三肇凹陷萨尔图油层组构造特点3.1 平面构造特点用地震和单井资料两种方法对三肇凹陷萨尔图油层组的构造进行了研究，获得了一系列构造图，发现从萨III底到萨0顶构造非常稳定。首先用穿越萨尔图油层组的238口井的资料编制了萨尔图九个四级层序的构造图，然后用这些井资料区约束地震也编制了九个四级层序的顶面构造图，总体上是一个南北向的复背斜，从西向东有两凹两隆，分别是自西向东分别为古龙凹陷、升西-宋芳屯-永乐；升平-徐家围子-肇州凹陷，尚家-徐家围子-肇州隆起四个四级构造单元（图4a、c）。从西向东有两凹两隆，分别是西部的古龙凹陷，向东为西部隆起带，纵贯南北，宽15公里左右，长近50公里，闭合高度30~40米，其中又可以分为两个次级隆起，北部为古-宋背斜，以太22井位中心，在图中可见（北部缺失一块）闭合面积可达100余平方公里；南部为永乐背斜，以葡6井-葡79井为中心，闭合面积可达300平方公里，是一个超级大隆起（或大背斜）；在两个隆起之间还有一个宽缓的背斜，较宋芳屯背斜，宽度超过15公里，长度也在15公里以上，闭合面积超过200平方公里。总之，如果其他成藏条件优越，这个大背斜将是一个可以媲美长垣的大油气构造。研究区的中部是中央凹陷带，贯穿南北，长度超过了60公里，最大宽度超过30公里。凹陷带的主体在偏南的徐25井一带；在北部的大9井-升66井一带中央凹陷带收窄，宽度只有10余公里，但从南北向的地震剖面上可藏区，因为位于洼陷中央，埋藏较深，有机质成熟度较高，汇烃能力也较强。（a）三肇凹陷S0顶面构造图，自西向东分别为古龙凹陷、西部隆起带、中央凹陷带和东部隆起带；用284口井资料编的；（b）三肇凹陷S0顶面构造图，与S0基本相同，两者间距130米左右；用了284口井资料边的；（c）三肇凹陷S0顶面构造图，自西向东分别为古龙凹陷、西部隆起带、中央凹陷带和东部隆起带；基于284口井资料的三维地震构造图；（d）三肇凹陷S0顶面构造图，与图c基本相同；基于284口井资料的三维地震构造图；图 3 三肇凹陷 S0 和 S3 顶面构造图上述构造可以进一步细分为20个次级构造或四级构造（ 图3b；图3d）， 分别 是：（1）最北部的升平凹陷；（2）最北西的古龙洼陷；（3）古龙洼陷与升-宋背斜之间的升-古斜坡；（4）再向西为升-宋背斜；（5）到中央凹陷北边升平凹陷以南为升-尚背斜；（6）在北部的最东边卫尚家背斜；（7）在中部的最西侧为宋芳屯鼻状构造；（8）向东为西部隆起带中段的宋芳屯穹隆，是升-宋背斜向宋永背斜过渡的一个宽平背斜，长宽可达近10公里，闭合面积近100平方公里；（9）在中央凹陷带的腹地发育了规模超大的徐家凹陷，面积达300多平方公里；（10）在西部隆起与中央凹陷之间发育了升-宋-永斜坡，自北向南长度超过了45公里，是一个重要的岩性尖灭和构造-岩性成藏带；（11）在中央凹陷的中东侧发育了三个鼻状构造，分别是尚家北鼻状构造、尚家中鼻状构造和尚家南鼻状构造，则三个鼻状构造基本上近平行排列，轴面走向北北东方向；规模都很大，长宽都在5~10公里；（12）南西为短宽的太北鼻状构造，宽度可达7~8公里，长度只有4-5公里；（13）向东为宋-永大背斜，长度可达15公里以上，宽度也在10公里，闭合面积可达150多平方公里；（14）在中央凹陷的最南部发育了宋-肇向斜，规模非常大，宽度可达10公里以上，长度可达15公里以上；（15）在中央大凹陷的南端东缘发育了徐-肇斜坡；（16）在最东南角发育了两个背斜，分别是肇州北背斜和肇州南背斜。3.2 剖面上的褶皱构造特点以上介绍了三肇凹陷萨尔图油层组的平面构造样式，以下再介绍一下萨尔图油层组在深部的构造形态。对三肇凹陷做了20条地震剖面，与连井剖面完全重合，这12条地震剖面的具体位置。分别选取了南北各一条地震剖面（图4a），从这两条剖面可以看出有如下特点：第一，无论是南北还是东西方向都呈挤压，形成了复式褶皱，但其中又发育了大量断层，断层倾角很高，多在70多度，而且有的具有正断层特点，与褶皱在动力学上不和谐，无法解释。断层总体断距和落差都不大，加上挤压和泥页岩的塑性变形，所以都具有封闭性，对青山口组页岩油不会具有很大的破坏作用，能够维持嫩江组对青山口组油气的圈闭作用。尤其重要的是，东西向（主测线）和南北向（联结测线）地质剖面揭示了两个方向都是挤压形成的褶皱（图4a和图4b），是明末构造反转使东西向挤压变为南北向挤压，使东西向断裂系的开放性断层和裂缝闭合，为古龙凹陷青山口组页岩油气的圈闭创造了良好的封存条件。在岩心上可以看到裂缝都是紧闭的，宽度都在0.1毫米，且被方解石脉充填。（a）SII-RMS两条主干地震剖面的位置；（b）东西向主干地震剖面②，一个复式褶皱；（c）南北向主干地震剖面①，也是一个复式褶皱。图 4 两条主干地震剖面在 RMS 图上的位置第二，总体上是一个南北向的复背斜，从西向东有两凹两隆，分别是自西向东分别为古龙凹陷、升西-宋芳屯-永乐；升平-徐家围子-肇州凹陷，尚家-徐家围子-肇州隆起四个四级构造单元。从西向东有两凹两隆，分别是西部的古龙凹陷，向东为西部隆起带，纵贯南北，宽15公里左右，长近50公里，闭合高度30~40米，其中又可以分为两个次级隆起，北部为古-宋背斜，以太22井位中心，在图中可见（北部缺失一块）闭合面积可达100余平方公里；南部为永乐背斜，以葡6井-葡79井为中心，闭合面积可达300平方公里，是一个超级大隆起（或大背斜）；在两个隆起之间还有一个宽缓的背斜，较宋芳屯背斜，宽度超过15公里，长度也在15公里以上，闭合面积超过200平方公里。总之，如果其他成藏条件优越，这个大背斜将是一个可以媲美长垣的大油气构造。研究区的中部是中央凹陷带，贯穿南北，长度超过了60公里，最大宽度超过30公里。凹陷带的主体在偏南的徐25井一带；在北部的大9井-升66井一带中央凹陷带收窄，宽度只有10余公里，但从南北向的地震剖面（图4-2-5第三，对几个主要的构造圈闭进一步做了定量分析：①升西-宋芳屯-永乐隆起西侧的古龙鼻状（古56）构造，规模较大，宽5公里左右，长3~4公里，闭合高度30~40米；②永乐鼻状构造，规模很大，宽7~8公里，长度也在7~8公里；闭合高度也可达30~40米；③尚家（升9井）鼻状构造，宽3~4公里，长3~4公里，在20~30米；④尚南（尚12井）鼻状构造，宽5公里，长5公里闭合高度也稍小，高20~30米；⑤朝阳鼻状构造，规模较小，宽1~2公里，长2-3公里，闭合高度很小，仅高10余米。上述所有鼻状构造是否具有圈闭能力都要取决于纵向挤压断层是否发育，从总体构造来看预告发育了纵向断层，因此上述鼻状构造均具有圈闭能力。将图4中的两条地震剖面叠合到图2的平面构造图上，可以近似三维地看到萨尔图油层组的三维构造形态。图5a平面构造图的隆起与凹陷与地震剖面上的构造叠合得非常好：①在平面图上最西是古龙凹陷，在地震剖面上是一个斜坡；②向东在平面图上是西部隆起带，在地震剖面上揭示的细节更完美，西部隆起是一个复式背斜，其中有次级的三隆两凹；被密集的近直立断层切断；③再向东到三肇凹陷的中部中央隆起带平面构造图上是一个笼统的凹陷，但在地震剖面图上也是一个大凹陷，但从地震剖面上可以看到其中还发育了次级的小隆起，可以看到地震剖面可以辅助揭示更次级的构造；同样发育了密集的近直立断层；④最东是东部隆起带，从地震剖面上可以看到是一个大的隆起斜坡，其中也有更小的褶皱，还有大量微弱的西倾断层，构成了一个西倾的断阶带。图5b平面构造图上在南北方向次级构造不明显，但从地震剖面上可以看出其次级构造也非常复杂，有如下特点：①平面构造图上是升平洼陷，在地震剖面图上可以清楚地看到升平洼陷非常发育非常好，近对称，其中也发育了多条近直立的断层；这个洼陷对成藏不利；②从升平洼陷向南，平面构造图上出现了“细颈”化，洼陷在平面上收窄，但看不出有隆起；但在地震平面图上可以清晰地看到，在升平洼陷向南发育来一个次级隆起：升-尚背斜，这个背斜宽5公里左右，东西向分布，但长度不详；从升-尚背斜再向南是一个大斜坡，称“徐-肇斜坡”，宽度可达20余公里；但其中还是发育了一个次级的隆起，称“宋-徐背斜”，隆起幅度很小，但其中还发育了更细小的次级隆起和凹陷，使得整个隆起呈锯齿状。在整个徐-肇斜坡上发育了一系列密集的近直立断层，具有微弱的北倾性，使得徐-肇斜坡具有微弱的断阶性。总之，平面构造图在叠加了地震剖面后我们能够精细地介绍萨尔图油层组的构造特点，为油气成藏研究奠定了基础。（a）东西向主干地震剖面与S0平面构造图的叠合，可见地震剖面图上的构造与平面构造叠合很好；（b）南北向主干地震剖面与S0平面构造图的叠合，可见地震剖面图上的构造对平面构造图的对应关系。图 5 三肇凹陷萨尔图油层组平面构造图与两条主干地震剖面图的叠合图3.3 三肇凹陷萨尔图断裂构造特点利用地震数据体编制了萨尔图油层组S2和S3顶面构造图（图6）。三肇凹陷萨尔图油层组断层非常发育，主要有三组：一组是南北向，规模较大，长度多在数公里；另一组是北西-南东向，规模稍小。第三组是东西向的。3.3.1 断层类型及其密度通过地震剖面（图4b、c）解释发现，三肇地区断层主要为近直立断层，且各个倾向均有分布。地震剖面解释结果表明三肇地区萨尔图油层剖面上断层组合类型多样，主要有阶梯状断层组合、地垫和地垒组合。阶梯状断层组合在研究区内较为常见，主要发育在三肇地区南部（图4b）。地震剖面上地堑和地垒组合主要由正断层形成（图4b），断层密度大概每公里一条。通过断裂系统平面和剖面特征分析认为：松辽盆地T1-1之前的断层十分发育，到T1-1时断层已经减少，T07又开始见到断层数量有所增加，总体上看，随着时间的演化，断层由南向北逐渐迁移。近直立的断层系统对油气运聚成藏起到重要的控制作用。3.3.2 断裂系统的分类根据断层切穿的地层层位，将三肇地区的断层分为三类，第一类为连接基底、贯穿嫩江组之上、基本纵贯全区的深大断层，断距一般下大上小且延伸长度大。三肇地区断裂属于该类型断层的典型代表（图4b、c），断层性质为张性断层，主要受区域拉张应力作用而形成，研究区内较少见，第一类断层控制了三肇地区的沉积演化及成藏。第二类断层为切穿嫩江组的断层（图5a），延伸长度一般为3000~5000m，断距一般5~15米，受区域拉张应力影响，形成于姚家组末期，对沉积影响较小，主要影响油气运聚成藏。第三类断层为终止于嫩江组的断层（图5b），此类断层分布广泛，它们对萨尔图油层油气的运移和成藏具有重要作用。延伸长度一般小于3000m（图6d），其成因主要受早期形成的断层继续活动的影响。断层对于青山口组油气的垂向和侧向运移具有重要意义，更为重要的是，由于萨尔图砂岩是致密储层，其储集和运移油气的能力很低，断层可以诱发裂缝发育，所以断层面附近可以成为裂缝油气藏发育的有利部位，成为勘探开发的“甜点”。（a）三肇凹陷SII顶面构造图，断层非常密集；（b）三肇凹陷SIII顶面构造图，断层非常密集。与SII几乎完全一样；（c）研究区西北部构造图。有三组断层：南北向、北西向和东西向；（d）研究区东北部尚家一带局部构造图。也有三组断层：南北向为主，其次为北西西向，少数近东西向；（e）研究区近中部局部构造图。有两组断层：近南北向为主，其次为北西西向。图 6 三肇萨尔图油层组 SII 和 SIII 顶面构造图

参考

何文渊,崔宝文,王凤兰,等.松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组储集空间与油态研究[J].地质论评,2022,68(2):693-741.

何文渊,赵莹,钟建华,等.2023.松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油储层中有机质微米孔特征[J].地质论评,2023,69(3):1161-1183.

何文渊,赵莹,钟建华,等.松辽盆地古龙凹陷白垩系青山口组页岩油储层中微米孔缝特征及油气意义[J].岩性油气藏,2024,36(3):1-18.

DOI: http://dx.doi.org/10.12345/smg.v7i4.30363