近年来随着松辽盆地深层天然气勘探步伐的加快,在徐家围子断陷深层火山岩和砾岩储层中均获得了重要突破,展现出松辽盆地天然气广阔的勘探前景。与此同时也出现了许多地质问题急需解决,本文针对徐家围子断陷深层源岩空间分布、源岩生烃潜力、天然气成因类型、混源天然气来源及天然气成藏时间等问题开展了研究工作。研究中除了采用先进的地球化学实验技术外,还针对存在问题开展了实验技术攻关,创新性地开发出了源岩吸附气制备方法、天然气微量重烃富集技术及混源天然气源岩贡献比例定量计算等新技术,其中混源天然气源岩贡献比例定量技术已获国家发明专利。采用这些新技术,并将地质与地球化学相结合,解决了实际地质问题,取得的成果和认识对下步深层天然气勘探有重要指导意义。对深层源岩分布和生烃潜力的研究直接关系到对该地区资源的认识和勘探决策。本次研究以实际钻井资料为基础,并结合沉积相等研究,确定了徐家围子断陷泉二段以下各地层中暗色泥岩的空间分布及煤层分布,指出沙河子组暗色泥岩厚度大,分布广,其次为火石岭组和营城组,登娄库组暗色泥岩则主要分布于徐家围子西部靠近古中央隆起带附近,厚度相对较小。在徐深1和升深2井及以东局部地区的沙河子组和火石岭组地层中还发育一定厚度的煤层。有机地球化学分析表明沙河子源岩有机质丰度高,除以III型干酪根主为外,还存在II型和I型干酪根,为好生气岩;火石岭组和营城组有机质丰度相对较高,属中—较好气源岩;登娄库组和泉头组一—二段源岩为差—中等气源岩。利用高温高压热模拟实验技术研究了沙河子组泥岩的生烃和原油的裂解成气过程,建立了适合本区的天然气甲烷碳同位素与源岩成熟度Ro关系方程,建立了源岩生烃模式和原油裂解生气模式。开展了深层天然气的组成、碳同位素及氢同位素地化特征研究,采用多种图版和指标对天然气成因类型进行了判别。指出徐家围子断陷深层天然气主要是以甲烷为主的干气,并存在有CO2气藏(如芳深9气藏),总体上天然气的碳同位素较重,在组分碳同位素系列上,除正系列外,还有较多的系列倒转及部分的负系列,反映出该地区天然气来源的复杂性。研究认为天然气出现倒转的原因可能是由于该地区存在多套的气源岩及源岩的成熟度较高所致。昌德地区天然气主要以煤型气为主,并可能混有无机成因气,升平-宋站地区天然气主要为煤型气,而兴城地区则主要为煤型气与油型气的混合气。采用天然气与源岩成熟关系方程、源岩吸附气与天然气甲烷碳同位素对比及混源天然气源岩贡献比例定量计算技术深入研究了徐家围子断陷天然气的来源,指出天然气主要来源于沙河子组源岩,但不同地区来源比例明显不同,天然气来源于不同源岩的贡献与源岩分布密切相关,在沙河子组源岩发育的兴城地区来自该源岩的贡献可达99%,而靠近古中央隆起带石炭—二叠系源岩发育区内则来自该套源岩的贡献较大,可达85%,同样主要来源于营城组的源岩的天然气也均分布于营城组源岩发育区内,由此推断松辽盆地深层天然气应主要以垂向运移为主,天然气藏的分布受源岩区的控制,有效气源岩的分布区也就是天然气的有利勘探区。利用源岩生、排烃史、天然气甲烷碳同位素分馏及储层包裹体分析技术并结合本区沉积埋藏史和热史综合研究了天然气的成藏时间。认为升平地区天然气的充注主要为一期,在泉头组沉积末期至青山口组沉积时期,时间大约在110Ma~90Ma。昌德地区天然气的充注成藏时间有两次,一次主要青山口组沉积初期到嫩江组开始沉积时期,另一次则在嫩江组沉积末期到明水组沉积时期,时间大约分别为82Ma~98Ma,75Ma~63Ma;兴城地区天然气充注成藏有两期,一期为青山口组沉积时期至姚家组沉积时期,另一期为嫩江组沉积中期至明水组沉积时期,时间大约分别为100Ma~90Ma和78Ma~68Ma。最后预测了徐东斜坡带及安达向斜区是天然气有利富集地区,莺山-双城断陷、古龙断陷、林甸-常家围子断陷中也具备了生成大量天然气的条件,这些地区也应是天然气下步勘探的有利地区。