方正断陷石油地质特征

（一）概况

方正断陷地理上位于黑龙江省方正县、通河县、延寿县境内，面积约1460km2。区域构造上，方正断陷位于依－舒地堑的北段，为一个受北东向两条深大断裂控制的双断式断陷，向北为依兰断隆和汤原断陷，向南为尚志断隆、胜利断陷、舒兰断隆和岔路河断陷。方正断陷发育的断裂以北东向为主，包括拉张或张扭正断层、挤压或压扭逆断层和走滑断层三类，以拉张或张扭正断层为主，其次为走滑断层。方正断陷具有两凹一凸的构造格局，由南向北依次为南部凹陷、中部凸起、北部凹陷3个二级构造单元。断陷演化经历了断陷前期（即中生代坳陷期）、断陷发育期（乌云组和新安村组强烈断陷期、达连河组持续断陷期、宝泉岭组一段断凹转化期、宝泉岭组二段断陷萎缩期沉积时期）和断陷后期3个阶段。方正断陷基底为古生界花岗岩和变质岩，沉积盖层自下而上划分为白垩系、古近系古新统—始新统新安村组＋乌云组、始新统达连河组、渐新统宝泉岭组，新近系中新统富锦组和第四系。主要发育湖泊、扇三角洲、湖底扇3种沉积相类型，进一步划分了7种亚相17种微相。到目前为止，完成二维地震3195km、三维地震550km2、探井14口，评价井5口。方3井获日产54340m3的工业气流，提交预测天然气地质储量38.86×108m3。方6井压裂后获日产10.8m3的工业油流，方4井获得日产96m3的工业油流，展现了方正断陷油气勘探的良好前景。

（二）构造分区

依据方正断陷主要地震反射层的现今构造形态、沉积特征、地层分布规律，以主要目的层反射特征为主，综合其他反射层特征，进行构造单元划分。方正断陷具有一凸两凹构造格局，分别是南部凹陷、中部凸起和北部凹陷3个二级构造单元（图3-1），由FZ1、FZ2边界断裂挟持。南部凹陷中李家店向斜由FZ1、FZ2边界断裂控制，沉积沉降中心靠近FZ1断裂，向南为逐渐抬升的构造斜坡。北部凹陷由FZ1、FZ2、FZ3断裂控制，呈近南北向延伸，向北过渡为构造斜坡区。中部凸起向北通过坡折带与北部凹陷相通，向南与李家店向斜相连，其上发育小兰屯等构造。

南部凹陷　位于方正断陷南部，受FZ1和FZ2断裂挟持控制，呈北东条状展布，面积约264km2，沉积沉降中心靠近FZ1边界断裂，其中南部表现为一简单的单斜构造，中部和北部具有双断式槽状断陷。

中部凸起　位于方正断陷中部，南段和中段受FZ1和FZ2断裂挟持控制，在北段受FZ1和FZ3断裂挟持控制，是南北凹陷之间的正向构造单元，是南北跷跷板的支点所在，呈北东向展布，面积约303km2。主要由小兰屯等一系列构造组成。

北部凹陷　位于方正断陷北部，受FZ1、FZ2和FZ3断裂***同控制，北东向展布，面积约636km2，具有多个沉积沉降中心，表现为断阶式断陷。

图3-1 方正断陷构造单兀划分图

（三）烃源岩分布及地球化学特征

方正断陷发育有多套烃源岩，烃源岩主要有两大类，即暗色泥岩和煤系地层，本节主要讨论暗色泥岩。方正断陷暗色泥岩平面上主要分布在柞树岗次凹、大林子次凹、德善屯次凹和李家店次凹，纵向上主要发育在白垩系、古近系古新统乌云组、始新统新安村组、达连河组和渐新统宝泉岭组。通过对每口钻井各层段的暗色泥岩统计、各层段暗色泥岩厚度对比以及各层段暗色泥岩百分含量统计可以看出，平面上柞树岗次凹暗色泥岩最发育，纵向上古近系宝泉岭组一段和新安村＋乌云组暗色泥岩最发育。

1.柞树岗次凹

柞树岗次凹代表井有方2、3、4、401、402、403、5、6、9井。宝泉岭组一段暗色泥岩最发育，泥岩累计厚度为100～1000m（方6井为924.1m），泥岩百分含量最高达70%（方6井为67.2%），暗色泥岩单层厚度也较大（方3井为175m）；达连河组在柞树岗次凹有剥蚀，局部地区达一段发育有暗色泥岩（方2井为125.5m，泥岩百分含量为45%）；新安村＋乌云组的暗色泥岩也比较发育，仅次于宝泉岭组一段，泥岩累计厚度为65～450m（方401井为370.6m），泥岩百分含量最高达60%（方401井为56.4%）。从已钻遇白垩系的3口探井来看，白垩系发育有较薄的暗色泥岩，例如方9井已钻遇的暗色泥岩累计厚度为20.4m，泥岩百分含量为14%。

方正断陷柞树岗次凹古近系宝泉岭组一段烃源岩有机碳含量为0.421%～5.396%，平均值为1.213%；氯仿沥青“A”为0.0156%～1.438%，平均值为0.0786%；总烃为（134～9809）×10-6，平均值为1224×10-6；生烃潜量为0.03～26.89mg/g，平均为1.74mg/g。达连河组一段烃源岩有机碳含量为0.403%～0.552%，平均值为0.474%；生烃潜量为0.37mg/g。新安村组＋乌云组烃源岩有机碳含量为0.485%～31.26%，平均值为5.465%；氯仿沥青“A”为0.0162%～1.8056%，平均值为0.2811%；总烃为（325～16616）×10-6，平均值为2592×10-6；生烃潜量为0.04～103.71mg/g，平均为21.92mg/g。下白垩统穆棱组烃源岩有机碳含量为0.767%～3.091%，平均值为1.508%；氯仿沥青“A”为0.0538%～0.0898%，平均值为0.0718%；总烃为（420～699）×10-6，平均值为559×10-6；生烃潜量为0.41～9.39mg/g，平均值为3.21mg/g。根据陆相烃源岩有机质丰度评价标准，古近系宝一段为差—中等烃源岩，达一段为差烃源岩，新安村组＋乌云组为好烃源岩；穆棱组为中等烃源岩。宝一段烃源岩有机质类型以腐殖型为主，即Ⅲ型，少部分样品为腐泥腐殖型，即Ⅱ2型；新安村组＋乌云组烃源岩有机质类型以腐泥腐殖型和腐殖型为主，即Ⅱ2型和Ⅲ型，少部分样品为腐泥型，即Ⅱ1型。宝一段烃源岩镜质体反射率值为0.40%～0.59%，平均值为0.48%；最高热解峰温为394～488℃，平均值为425℃。新安村组＋乌云组烃源岩镜质体反射率值为0.47%～0.69%，平均值为0.57%；最高热解峰温为380～442℃，平均值为431℃。这两项分析结果，充分说明柞树岗次凹宝一段烃源岩为未成熟—低成熟热演化阶段，新安村组＋乌云组烃源岩为低成熟热演化阶段。

2.大林子次凹

大林子次凹代表井有方10、D4、D5井。宝泉岭组一段暗色泥岩最发育，泥岩累计厚度为750～1200m（方10井为863.0m），泥岩百分含量最高达80%（方10井为77.9%），暗色泥岩单层厚度也较大（方10井为63.5m）。新安村组＋乌云组的暗色泥岩也比较发育，次于宝泉岭组一段，泥岩累计厚度为250～600m（方10井为270.7m），泥岩百分含量最高达55%（方10井为54.9%）。

宝一段烃源岩有机碳含量为0.4138%～3.815%，平均值为1.389%；氯仿沥青“A”为0.0220%～0.0446%，平均为0.0366%；总烃为（254～3469）×10-6，平均值为300×10-6；生烃潜量为0.07～16.42mg/g，平均值为1.74mg/g。达二段烃源岩有机碳含量为0.930%～6.167%，平均值为2.215%；氯仿沥青“A”为0.0165%～0.2493%，平均值为0.0644%；总烃为（129～1727）×10-6，平均值为668×10-6；生烃潜量为0.09～13.19mg/g，平均值为2.927mg/g。达一段烃源岩有机碳含量为0.717%～4.023%，平均值为2.102%；氯仿沥青“A”为0.0162%～0.0451%，平均值为0.0275%；总烃为（162～255）×10-6，平均值为200×10-6；生烃潜量为0.54～6.67mg/g，平均值为2.73mg/g。新安村组＋乌云组烃源岩有机碳含量为0.947%～1.679%，平均值为1.296%；氯仿沥青“A”为0.0188%～0.1185%，平均值为0.0601%；总烃为（231～502）×10-6，平均值为377×10-6；生烃潜量为1.17～3.47mg/g，平均值为1.95mg/g。根据陆相烃源岩有机质丰度评价标准，大林子次凹古近系宝一段、达二段、达一段、新安村组＋乌云组为差—中等烃源岩。

宝二段、宝一段、达二段、达一段烃源岩有机质类型以腐殖型为主，即Ⅲ型，其次为腐泥腐殖型，即Ⅱ2型；新安村组＋乌云组烃源岩有机质类型以腐泥腐殖型为主，即Ⅱ：型，其次为腐殖腐泥型和腐殖型，即Ⅱ1型和Ⅲ型。宝一段烃源岩镜质体反射率为0.40%～0.57%，平均值为0.49%；最高热解峰温为255～444℃，平均值为421℃。新安村组＋乌云组烃源岩镜质体反射率值为0.69%～0.72%，平均值为0.71%；最高热解峰温为436～443℃，平均值为440℃。这两项分析结果，充分说明大林子次凹宝一段烃源岩为未成熟—低成熟热演化阶段，新安村组＋乌云组烃源岩为低成熟—成熟热演化阶段。

3.德善屯次凹

德善屯次凹代表井为方8井。宝泉岭组一段暗色泥岩累计厚度为500～1500m（方8井为579m），泥岩百分含量最高达55%（方8井为51.4%），暗色泥岩单层厚度也较大（方8井为70m）。新安村组＋乌云组的暗色泥岩也比较发育，仅次于宝泉岭组一段，泥岩累计厚度为300～700m（方8井为346m），泥岩百分含量最高达50%（方8井为40.8%）。

宝二段烃源岩有机碳含量为0.653%～2.409%，平均值为1.662%；生烃潜量为0.05～7.65mg/g，平均值为2.21mg/g。宝一段烃源岩有机碳含量为0.677%～2.930%，平均值为1.147%；生烃潜量为1.13～8.21mg/g，平均值为2.43mg/g。达一段烃源岩有机碳含量为0.423%～2.329%，平均值为0.883%；氯仿沥青“A”为0.0265%～0.0524%，平均值为0.371%；总烃为（176～265）×10-6，平均值为2210×10-6；生烃潜量为0.14～5.75mg/g，平均值为1.42mg/g。根据陆相烃源岩有机质丰度评价标准，德善屯次凹古近系宝二段为差—中等烃源岩；宝一段为中等烃源岩；达一段为差—中等烃源岩。古近系宝二段、宝一段、达一段烃源岩有机质类型以腐泥腐殖型为主，即Ⅱ2型，其次为腐殖型，即Ⅲ型。

宝一段烃源岩镜质体反射率值为0.58%～0.61%，平均值为0.60%；最高热解峰温为433～441℃，平均值为437℃。达一段烃源岩镜质体反射率值为0.65%～0.85%，平均值为0.75%；最高热解峰温为435～451 ℃，平均值为443℃。就这两项分析结果来看，充分说明德善屯次凹古近系宝一段烃源岩为低成熟热演化阶段，达一段烃源岩为低成熟—成熟热演化阶段。

4.李家店次凹

李家店次凹代表井为方11井。宝泉岭组一段暗色泥岩累计厚度为100～320m（方11井为317.4m），泥岩百分含量最高达30%（方11井为28.3%）；新安村组＋乌云组的暗色泥岩累计厚度为200～800m（方11井为411.1m），泥岩百分含量最高达50%（方11井为47.9%），暗色泥岩单层厚度也较大（方11井为106.0m）。

宝二段烃源岩有机碳含量为0.506%；生烃潜量为0.18～0.22mg/g，平均值为0.20mg/g。宝一段烃源岩有机碳含量为0.491%～1.806%，平均值为0.858%；氯仿沥青“A”为0.0170%～0.0267%，平均值为0.0210%；总烃为158×10-6；生烃潜量为0.15～3.18mg/g，平均值为0.80mg/g。达一段烃源岩有机碳含量为0.655%～2.630%，平均值为1.357%；氯仿沥青“A”为0.1136%；总烃为593×10-6；生烃潜量为0.54～4.09mg/g，平均值为1.90mg/g。新安村组＋乌云组烃源岩有机碳含量为0.456%～1.888%，平均值为1.335%；氯仿沥青“A”为0.0243%～0.1622%，平均值为0.0650%；总烃为（209～1342）×10-6，平均值为498×10-6；生烃潜量为0.35～4.22mg/g，平均值为2.14mg/g。根据陆相烃源岩有机质丰度评价标准，李家店次凹古近系宝二段为差—中等烃源岩；宝一段为中等烃源岩；达一段为差—中等烃源岩。

古近系宝二段、宝一段、达一段烃源岩有机质类型以腐殖型为主，即Ⅲ型，其次为腐泥腐殖型，即Ⅱ2型；新安村组＋乌云组烃源岩以腐泥腐殖型为主，即Ⅱ2型，其次为腐殖型，即Ⅲ型。宝一段烃源岩镜质体反射率为0.55%～0.65%，平均值为0.61%；最高热解峰温为425～455℃，平均值为437℃。达一段烃源岩镜质体反射率为0.65%～0.75%，平均值为0.72%；最高热解峰温为435～442℃，平均值为438℃；新安村组＋乌云组烃源岩镜质体反射率为0.70%～0.74%，平均值为0.73%；最高热解峰温为429～444℃，平均值为438℃。就这两项分析结果来看，充分说明李家店次凹古近系宝一段烃源岩为低成熟热演化阶段，达一段烃源岩为低成熟—成熟热演化阶段，新安村组＋乌云组烃源岩为成熟演化阶段。

（四）储层特征

从孔隙度、渗透率的纵向变化规律来看，方正断陷砂岩孔隙度随埋藏深度增加而变低，由各层段的储层物性比较来看，一般随着埋藏深度和年代的增加，孔隙度和渗透率变低，2800m和3300m 左右可以看出发育次生孔隙发育带，说明埋藏压实作用是孔隙度损失的重要因素，溶解作用是产生次生孔隙的主要因素。

1.孔隙类型

原生孔隙　本区由于压实作用比较强，原生孔隙都已转变为残余原生孔隙，未被充填的残余粒间孔多呈三角形或多边形。残余原生孔隙在研究区的储层中不是特别发育。在古近系砂岩层段残余原生孔隙相对多见一些，也可见到原生粒内孔，但由于压实作用白垩系这种孔隙很少见到。

次生孔隙　方正断陷发现的晶间孔有两类：一是石英或长石次生加大胶结作用形成的晶间孔隙或晶间裂缝，在本地区研究层段的石英次生加大非常普遍，在扫描电镜下可明显见到石英晶间的孔隙。二是充填在孔隙中的粘土矿物晶粒间的微孔，当粘土矿物充填于砂岩粒间大孔隙中时，其晶粒之间都会形成大量的晶间微孔，并使原来较大的孔隙空间演化成微小孔隙的集合体。特别是在书页状高岭石充填的孔隙中，这种孔隙在铸体薄片上观察不是很清晰，但在扫描电镜下可以清晰地观察到这种孔隙，十分明显。

2.物性特征

柞树岗地区　方4井有显示储集层段主要为新安村组和白垩系，储层物性为低孔、特低渗，新安村组相对好于白垩系，其中新安村组＋乌云组储层孔隙度平均9.62%，渗透率值为1.24×10-3μm2，属于低孔—超低孔、超低渗—特低渗储层；白垩系储层孔隙度平均4.07%，渗透率值为0.31×10-3μm2，主要为特低孔、超低渗储层。

德善屯地区　根据方8井48块常规孔隙度和渗透率分析资料统计，其孔隙度与渗透率的关系表明本井砂岩物性差，孔隙度分布在2.4%～8.0%，平均为6.7%，渗透率多分布在（0.03～1.35）×10-3μm2，个别样品有裂缝可达22.3×10-3μm2，平均为1.00×10-3μm2。从孔渗分布频率直方图看，该井砂岩孔隙度分布在5%≤φ＜10%的样品占90.91%，渗透率分布在0.1×10-3μm2≤K<1×10-3μm2的样品占88.64%，属特低孔、超低渗储层。

大林子地区　方10井物性分析结果显示，E2d2段孔隙度变化范围在4.7%～11.8%之间，平均值为7.7%；渗透率变化范围在（0.01～1.705）×10-3μm2之间，平均值为0.35×10-3μm2，以特低孔、超低渗为主。E2x段孔隙度为3.3%，渗透率为0.01×10-3μm2，属超低孔、非渗样品。基底孔隙度范围在0.7%～8.6%之间变化，平均值为3.1%，渗透率在（0.01～1775）×10-3μm2之间变化，平均值为35.3×10-3μm2，以超低孔、低渗为主。

李家店地区　方11 井E2x段孔隙度变化范围在2.5%～16.0%之间，平均值为9.3%，渗透率变化范围在（0.08～10.2）×10-3μm2之间，平均值为2.17×10-3μm2，为低孔、特低渗型。

（五）盖层分布及封盖能力

方正断陷主要发育泥岩类盖层，封闭机理为超压封闭、物性封闭。盖层主要发育在宝一段和新安村组＋乌云组下部，宝一段为区域盖层，广泛分布，在断陷北部该层累计厚度可达1000m，最大单层厚度达600m，并且在局部存在超压，对达连河组以下地层油气向上逸散起到良好的封盖作用。在新安村组＋乌云组下部，主力油藏之上发育一套比较稳定的暗色泥岩，该套泥岩最厚在100m 以上，直接覆盖在油层之上，对油气垂向、侧向上都起到了遮挡作用。

（六）生储盖组合特征

方正断陷经历3期构造运动，每一期构造运动中，主干断裂的活动控制了盆地地层层序发育情况，就古近系来讲，从新安村组—达连河组是水进的过程，达连河组有很短时间水退过程，达连河—宝泉岭再次水进，形成了多套生储盖组合（图3-2）。宏观来看，方正断陷存在3套含油气组合，分别为基岩—白垩系储盖组合、新安村组—达连河组储盖组合、宝泉岭组—古近系储盖组合，分别对应前面构造部分提到的三大构造层。从区域烃源岩分析评价及油源对比来看，新安村组下部暗色泥岩作为断陷的主力生油岩，生成的油气沿断裂、不整合向垂向、侧向运移，在新安村组和达连河组形成主力油层。该套暗色泥岩紧邻T5不整合面分布，在白垩系、基岩古隆起处构造应力破裂面造成的裂缝比较发育地区，向下排烃比较顺畅，形成基岩—白垩系的源下组合。另外，推测未熟—低熟的宝一段泥岩可以生成少量生物气，在自身构造和储层条件好的地区成藏。

（七）有利区带预测

依据有效烃源岩、有利储层的分布及其匹配关系，有效圈闭的分布，综合预测2个最有利区，1个有利区（图3-3）。

（1）柞树岗凹陷及其坡折带为最有利的勘探区带。区内宝泉岭组一段及其以下地层的烃源岩已经成熟，厚度较大，有机质丰度也较高，具有较好的生烃潜力，生成的油气可沿断层或不整合面运移进入圈闭中。从储层条件看，该区带宝泉岭组一段、达连河组上部、新安村组、乌云组都发育有扇三角洲、滨浅湖及湖底扇砂体，孔隙度和渗透率较高，具有很好的储集物性。从盖层条件来看，该构造带内，宝泉岭组一段泥岩比较发育，一般累计厚度可以达到200～600m，可以作为有效的区域性盖层，其他层段也都发育有局部的泥岩，可以作为局部盖层。该构造带内凹陷中发育的构造是最有利的勘探目标，如方4井已经获得了工业油流。另外，该构造带具有很好的地层圈闭发育条件，T3层明显的削截下伏的达连河组、新安村组、乌云组。柞树岗坡折带位于北部凹陷带边缘的坡折部位，该构造带具有近水楼台的油气资源优势，而且本区宝泉岭组一段及其以下地层的烃源岩也已经成熟，厚度较大，有机质丰度也较高，具有较好的生烃潜力，生成的油气可沿断层或不整合面运移进入圈闭中。从储层条件看，该区带宝一段、达连河组上部、新安村组、乌云组都发育有扇三角洲、滨浅湖砂体，孔隙度和渗透率较高，具有很好的储集物性。从盖层条件来看，该构造带内，宝泉岭组一段泥岩比较发育，可以作为有效的区域性盖层，其他层段也都发育有局部的泥岩，可以作为局部盖层。坡折部位的方6井已经获得了工业油流，方601井在相当层位目标也见到油显示。综合来看，该区具有很好的地层圈闭和地层岩性发育条件，是有利的勘探区带，勘探目的层系为古近系和白垩系。

图3-2 方正断陷生储盖组合划分图

图3-3 方正断陷三维区综合评价图

（2）大林子凹陷北部断块带为最有利区带，该区有利砂岩发育并且埋藏较浅孔隙度较高，断块圈闭发育，是下一步探索的主要区域。

（3）德善屯凹陷的上倾构造高部位及坡折带为有利勘探区带，方8井揭示及地震预测，德善屯凹陷新安村组底部存在一大套成熟的暗色泥岩，具备良好的生油条件，而凹陷的上倾方向发育有利构造圈闭，有利相带扇三角洲前缘砂岩在坡折带分布，有利于构造－岩性油气藏的形成。