庫車坳陷大北1煤成大氣田儲(chǔ)層流體包裹體特征和成藏期研究

馮松寶

宿州學(xué)院地球科學(xué)與工程學(xué)院，安徽宿州，234000

近年來，流體包裹體技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油地質(zhì)領(lǐng)域，并且取得了較好的效果。流體包裹體中烴類組分的測(cè)試結(jié)果被用來研究母質(zhì)特征與成熟度,進(jìn)而研究油氣源對(duì)比和油氣的運(yùn)移方向[1-4]。運(yùn)用流體包裹體特征研究油氣成藏史是油氣成藏機(jī)制研究的一個(gè)有效途徑和手段[5]。

長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)庫車坳陷克拉區(qū)帶的研究較多，尤其是對(duì)克拉2大氣田的研究較多。付曉飛等通過油氣運(yùn)移通道的研究，指出斷裂運(yùn)移通道是克拉2氣田成藏的主要控制因素[6]。趙孟軍通過研究克拉2氣田的組分和組分碳同位素特征，指出了克拉2大氣田經(jīng)歷了兩次充注、兩次成藏的過程[7]。由于勘探程度有限， 對(duì)大北地區(qū)的研究較少，基于此，本文利用流體包裹體鏡下特征和均一溫度測(cè)試結(jié)果，結(jié)合埋藏史和古熱史，研究庫車坳陷大北1煤成大氣田天然氣充注成藏期，為該區(qū)深入研究大氣田成藏提供參考。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

大北1大氣田位于塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶西端的大北構(gòu)造帶上(圖1)。目前已發(fā)現(xiàn)8個(gè)構(gòu)造，圈閉總面積292 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)1 960.25×108m3，已鉆的6口探井(大北1井、大北2井、大北101井、大北102井、大北102井和大北201井)均獲工業(yè)氣流。自上而下發(fā)育有第四系、新近系、古近系、下白堊系、侏羅系和三疊系，缺失上白堊系。三疊系和侏羅系為兩套優(yōu)質(zhì)煤系烴源巖，下白堊統(tǒng)巴什基奇克組為有效優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，儲(chǔ)層巖性為砂巖，分布穩(wěn)定，古近系庫姆格列木群膏巖、巖巖和泥巖為優(yōu)質(zhì)蓋層[8]。

大北1大氣田天然氣組成以烴類氣體為主，甲烷含量為91.44%～96.7%,乙烷含量為1.26%～4.39%，丙烷含量為0.03%～0.501%，幾乎不含大于丙烷的烴類組分。非烴組分含量低，CO2含量為0%～1.55%，N2含量為0.88%～3.82%。天然氣干燥系數(shù)高，都大于95%，明顯屬干氣。大北1大氣田的δ13C1為-40.7‰～-34.1‰，δ13C2為-28.1‰～-26.7‰，具有煤系烴源巖熱成因作用產(chǎn)物的特征，屬于煤成氣。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

本次研究選取了大北101井、大北104井、大北202井和大北102井共4口井的白堊系和古近系儲(chǔ)層巖石樣品，樣品巖性主要為細(xì)砂巖和粉砂巖。按照要求，制成合格的流體包裹體薄光片，再進(jìn)行流體包裹體鏡下觀察、包裹體均一溫度的測(cè)定。

流體包裹體的巖相學(xué)觀察，采用日產(chǎn)顯微鏡Olympus。在透射光和熒光條件下對(duì)包裹體的顏色、形狀、大小、宿主礦物、產(chǎn)狀等進(jìn)行細(xì)致觀察，確定流體包裹體的相態(tài)、分布特征及類型。儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度的測(cè)定使用儀器為英國(guó)Linkam公司生產(chǎn)的THMS600G自動(dòng)冷熱臺(tái)，測(cè)定誤差為±0.1℃。

圖1 大北大氣田構(gòu)造綱要圖

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 包裹體鏡下特征

所觀測(cè)的大北地區(qū)古近系、白堊系砂巖儲(chǔ)層樣品中的流體包裹體較少，主要是鹽水包裹體，含少量與鹽水包裹體共生的烴類包裹體，烴類包裹體中主要是氣態(tài)烴包裹體，但也含少量液態(tài)烴包裹體(圖2)。包裹體較少的原因可能是油氣的強(qiáng)烈充注，抑制了成巖作用的進(jìn)行，從而使包裹體較難形成[9]68-69。這些包裹體多以次生狀態(tài)分布在石英顆粒邊緣、石英顆粒內(nèi)、石英顆粒裂縫和石英加大邊中，以串珠狀、孤立狀、群狀分布，大部分是次圓形，有少量橢圓形和長(zhǎng)條形。個(gè)體較小，大部分小于10 μm。流體包裹體氣液比小于10%(表1)。

圖2 大北1大氣田儲(chǔ)層樣品中包裹體顯微照片

表1 大北1煤成大氣田儲(chǔ)層鹽水包裹體測(cè)試數(shù)據(jù)表

3.2 包裹體均一溫度

大北1大氣田儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度測(cè)試結(jié)果如表1所示。鹽水包裹體的均一溫度在82.5℃～198.2℃之間，分布范圍較大，表明包裹體可能是不同時(shí)期流體充注時(shí)形成的。白堊系和古近系儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度分布圖如圖3所示。古近系鹽水包裹體均一溫度在100℃～120℃和160℃～170℃ 2個(gè)溫度段，表現(xiàn)為雙峰特征；白堊系儲(chǔ)層鹽水包裹體均一溫度比較集中，主要在120℃～140℃，表現(xiàn)為單峰特點(diǎn)。試驗(yàn)過程中，觀察到古近系和白堊系儲(chǔ)層中都有一定量的均一溫度大于180℃的包裹體存在。李慧莉等研究克拉2大氣田儲(chǔ)層流體包裹體時(shí)指出，這可能與地下熱液的活動(dòng)有關(guān)[10]，因?yàn)檫@些包裹體形成于儲(chǔ)集層埋藏成巖過程中，而根據(jù)地層熱史分析，不可能達(dá)到如此高的溫度，所以本地區(qū)的較高均一溫度的包裹體也有可能與地下熱液活動(dòng)有關(guān)，在利用均一溫度分析成藏時(shí)間時(shí)應(yīng)去除。

圖3 大北1大氣田儲(chǔ)層鹽水包裹體均一溫度分布直方圖

3.3 天然氣成藏期分析

對(duì)大北1大氣田的儲(chǔ)層流體包裹體與油氣成藏，前人已做了一些相關(guān)的研究。曹連宇將大北地區(qū)儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度分為3個(gè)區(qū)間[9]32-38，結(jié)合埋藏史和古地溫史的分析認(rèn)為庫車坳陷具有多期成藏的特點(diǎn)，可能經(jīng)歷過3次油氣充注過程，即新近系康村組沉積末期(9～5 Ma)、庫車組沉積期(5～3.5 Ma)和庫車組沉積晚期——更新世(3.5～1 Ma)。

圖4 大北地區(qū)埋藏史圖

本研究中，對(duì)大北1大氣田的大北101、大北102、大北104和大北202共4口井儲(chǔ)層流體包裹體均一溫度進(jìn)行了分析。4口井的白堊系包裹體均一溫度主要在120℃～140℃之間，古近系包裹體均一溫度主要在100℃～120℃和160℃～170℃之間。由于白堊系的取樣深度為5 700 m左右，古近系取樣深度為5 300 m左右，以地溫梯度2.4℃/100 m，在地質(zhì)歷史上有相對(duì)的同期性，所以，大北1大氣田可能是連續(xù)充注，一期成藏。結(jié)合張榮虎等人的研究成果[11]，根據(jù)地層資料和古地溫梯度資料，對(duì)儲(chǔ)層埋藏史和熱史進(jìn)行的恢復(fù)(圖4)，大北1大氣田成藏時(shí)間在3～1.5 Ma之間。對(duì)烴源巖的研究也表明，侏羅系陽霞組和三疊系黃山街組湖相泥巖，在庫車組沉積晚期——第四紀(jì)西域期，烴源巖普遍達(dá)到高一過成熟階段。大北地區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)始于燕山運(yùn)動(dòng)的晚期，一直持續(xù)到喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期，構(gòu)造定型于喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期，為氣藏形成提供了圈閉條件，同時(shí)也說明了大北地區(qū)是晚期成藏。

4 結(jié) 論

(1)大北1大氣田白堊系、古近系儲(chǔ)層樣品中主要發(fā)育鹽水包裹體和烴類包裹體，烴類包裹體較少，主要分布在石英顆粒、石英顆粒裂隙和石英加大邊中，個(gè)體較小，一般在10 μm以下，以孤立狀、帶狀和群狀分布。

(2)包裹體均一溫度在白堊系儲(chǔ)層中主要溫度區(qū)間為120℃～140℃，古近系溫度區(qū)間為100℃～120℃，在地質(zhì)歷史上具有相對(duì)的一致性。白堊系和古近系儲(chǔ)層中包裹體均一溫度區(qū)間都是連續(xù)的，說明充注可能是連續(xù)的。

(3)大北1大氣田成藏為連續(xù)充注，一期成藏，成藏時(shí)間主要是在距今3～1.5 Ma，為晚期成藏。

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