庫車坳陷克拉蘇構造帶超高壓大氣田儲層流體包裹體特征及成藏信息

馮松寶，徐文明，頓亞鵬

(1.宿州學院 地球科學與工程學院，安徽 宿州 234000； 2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質研究所，江蘇 無錫 214126； 3.安徽煤田地質局 第三勘探隊，安徽 宿州 234000)

庫車坳陷克拉蘇構造帶超高壓大氣田儲層流體包裹體特征及成藏信息

馮松寶1，徐文明2，頓亞鵬3

(1.宿州學院 地球科學與工程學院，安徽 宿州 234000； 2.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質研究所，江蘇 無錫 214126； 3.安徽煤田地質局 第三勘探隊，安徽 宿州 234000)

對庫車坳陷克拉蘇構造帶儲層流體包裹體研究認為，儲層包裹體以鹽水包裹體為主，發(fā)育少量氣態(tài)烴包裹體和氣液兩相包裹體，主要分布在石英中，以線狀和面狀分布，包裹體一般較小，主要分布在4～10 μm之間；鹽水包裹體的均一溫度為86.2～196.1 ℃，分布范圍連續(xù)，不同區(qū)帶的均一溫度有差別，鹽水包裹體的整體鹽度較低，分布在2%～4%之間的頻數最大；含烴包裹體豐度低，主要分布在0.1%～8.1%之間。分析認為，克拉蘇構造帶天然氣充注是一個連續(xù)快速的過程，而且晚期天然氣充注強度大。結合研究區(qū)的埋藏史，可知克拉蘇構造帶天然氣成藏發(fā)生在庫車期以來，克深區(qū)帶的成藏時間晚于克拉區(qū)帶，從東往西具有逐漸變晚的趨勢。

流體包裹體；均一溫度；鹽度；含烴包裹體豐度；成藏期；克拉蘇構造帶；庫車坳陷；塔里木盆地

流體包裹體是古流體活動唯一的原始樣品，儲層流體包裹體在形成過程中保留了流體充注時的壓力、溫度、成分以及pH值等物理化學信息。通過對包裹體的相關測試分析，可以有效研究油氣成藏時間、期次、成礦流體性質、油氣來源和成熟度，追蹤油氣運移方向、路徑以及流體包裹體形成時的古溫壓等[1-7]。目前針對整個庫車坳陷以及克拉蘇構造帶克拉區(qū)帶的克拉2大氣田研究較多。張鼐[8]認為克拉蘇構造帶克拉蘇地區(qū)曾經歷過2期油氣運移事件；趙靖舟[9]認為庫車坳陷以天然氣藏為主,有機包裹體顯示存在2～3 期油氣充注，充注時間基本連續(xù)或部分重合；趙孟軍等[10]認為庫車坳陷具有2期成藏的地質條件。前人的研究主要針對整個庫車坳陷，而對于克拉蘇構造帶不同區(qū)帶的對比研究較少，而且在成藏期次和成藏時間上存在爭議。本文對克拉蘇構造帶不同區(qū)域儲層流體包裹體進行鏡下觀察、鹽度和均一溫度測定、含烴包裹體豐度估算，研究超高壓儲層流體包裹體特征，分析天然氣充注運移特征，在此基礎上結合沉積埋藏史和熱史，分析克拉蘇構造帶不同區(qū)帶的成藏期，為研究區(qū)超高壓大氣田天然氣成藏研究及勘探提供參考。

圖1 庫車坳陷克拉蘇構造帶位置及構造單元劃分

1 研究區(qū)概況

克拉蘇構造帶位于庫車坳陷北部，南北20 km左右，東西160 km左右，介于拜城凹陷與北部單斜帶之間(圖1)。綜合考慮區(qū)域構造變形的差異性，將克拉蘇構造帶進一步劃分為克拉蘇背斜區(qū)帶和克深區(qū)帶(深部區(qū)帶)[11-12]。該區(qū)發(fā)育5套烴源巖，多條油源逆沖斷層，4套儲蓋組合，成群成帶的構造圈閉，優(yōu)質的膏鹽蓋層，油氣成藏條件十分優(yōu)越，深層相繼發(fā)現了克拉2、大北1、大北3和克深2等多個鹽下大氣田，展現出廣闊的油氣勘探前景。

2 樣品與實驗方法

選取庫車坳陷克拉蘇構造帶上的克拉205，203，2-13和大北101，102，104，202等7口井27件儲層樣品，巖性主要是細砂巖、砂巖和粉砂巖，層位主要分布在白堊系巴什基奇克組(K1bs)和古近系庫姆格列木組(E1-2km)。

流體包裹體的巖相學觀察采用日本產顯微鏡Olympus，在透射光和熒光條件下進行包裹體的顏色、形狀、大小、宿主礦物、產狀等觀察，確定流體包裹體的相態(tài)、分布特征及類型劃分。流體包裹體的均一溫度和冰點測定所使用儀器是Olympus顯微鏡和英國Linkam公司THMS600G自動冷熱臺，測定誤差為±0.1 ℃。

3 實驗結果與討論

3.1 儲層流體包裹體鏡下特征

克拉蘇構造帶超高壓大氣田的白堊系和古近系儲層主要發(fā)育鹽水包裹體，二氧化碳包裹體和烴類包裹體較少。不同相態(tài)和比例的鹽水、各種烴類和非烴類組分存在于包裹體中，代表了盆地古流體的不同原始組成，它們的分布及豐度是評價地層中有機質發(fā)育程度以及油氣運移和富集程度的可靠指標[13]，能為天然氣的成藏過程、成藏期次和成藏時間研究提供化學證據。

3.1.1 鹽水溶液包裹體

鹽水包裹體在研究區(qū)較發(fā)育(圖2)，主要分布在方解石膠結物、白云石脈、石英顆粒表面、石英顆粒內、石英顆粒邊緣和石英顆粒裂隙中；產出形式為石英顆粒表面串珠狀、石英顆粒邊緣孤立分布、石英顆粒表面線狀分布和石英顆粒表面面狀分布；個體大小介于3～16 μm之間，主要分布在4～10 μm之間；氣液比在3%～10%之間；形態(tài)各異，有圓形、橢圓形、長條形等，顏色以淺色為主，無色或淡黃色。

3.1.2 二氧化碳包裹體

研究區(qū)CO2包裹體發(fā)育較少，呈孤立狀分布在石英顆粒表面，大小在2～4 μm之間，呈淡紫色。

3.1.3 烴類包裹體

研究區(qū)發(fā)育的烴類包裹體類型有以下幾種：液烴包裹體、鹽水包裹體+液烴包裹體伴生、鹽水包裹體+氣烴包裹體和氣烴包裹體。烴類包裹體主要分布在石英顆粒表面、石英顆粒中、石英顆粒邊緣和石英顆粒愈合裂隙中，以孤立和線狀為主。包裹體大小差異較大，大部分在3～10 μm之間；單偏光下以褐色和深褐色為主，熒光下以藍白色和淺藍白色為主。

圖2 庫車坳陷克拉蘇構造帶不同類型包裹體產狀

3.2 流體包裹體均一溫度和鹽度特征

3.2.1 流體包裹體均一溫度特征

均一溫度是流體包裹體方法確定成藏年代的主要依據之一。由于與烴類包裹體共生的鹽水包裹體被捕獲時是均一相的，并一直處于等容封閉體系，所以鹽水包裹體的均一化溫度的測定結果可以不進行壓力校正，就可以認為是油氣包裹體被捕獲時地層溫度的下限值[14]。本次研究選取與烴類包裹體同期的鹽水包裹體進行均一溫度測定。

根據實驗所測得的數據，以10 ℃為間隔，作均一溫度直方圖。儲層鹽水包裹體均一溫度有以下特征：(1)均一溫度分布在86.2～196.1 ℃，范圍較寬，表明流體充注可能是一個連續(xù)的過程；均一溫度呈雙峰特征(圖3)，第一個峰值在90～100 ℃之間，第二個峰值在120～140 ℃之間。根據前人關于庫車坳陷早期成油、晚期成氣的結論，第一個峰值可能是早期油氣充注的結果，第二個峰值可能是天然氣充注的結果。(2)均一溫度在各個井之間表現出不同的特征(圖4)，不同井均一溫度在不同的溫度區(qū)間分布不均勻，出現多個峰值?？死?05主頻區(qū)分布在120～130 ℃；克拉2-13主要為100～110 ℃和120～130 ℃ 2個區(qū)間；大北101主頻區(qū)在90～100 ℃和130～140 ℃ 2個區(qū)間。(3)不同層位有不同的特征(圖5a)。2個儲層的均一溫度分布范圍均較寬，但峰值溫度有所不同。白堊系儲層有2個峰值，第一個出現在90～100 ℃，第二個出現在120～140 ℃；古近系儲層峰值主要出現在100～120 ℃之間。古近系儲層距離源巖較遠，前期大量烴類充注的時候，由于側向擠壓造成的剩余壓力差太小，早期油氣向古近系充注較少。(4)2 個區(qū)帶均一溫度均呈單峰特征(圖5b)?？松顓^(qū)帶均一溫度峰值在110～140 ℃之間，克拉區(qū)帶在120～150 ℃之間，峰值區(qū)間很近。結合2個區(qū)帶的地質條件，分析認為由于克拉區(qū)帶的圈閉構造形成早于克深區(qū)帶，但是克拉區(qū)帶距離拜城凹陷生烴中心較遠，需要遠距離的運移，這樣就導致均一溫度區(qū)間下限值大。

圖3 庫車坳陷克拉蘇構造帶超高壓大氣田儲層流體包裹體均一溫度分布

圖4 庫車坳陷克拉蘇構造帶單井均一溫度分布

圖5 庫車坳陷克拉蘇構造帶不同層位、不同區(qū)帶儲層流體包裹體均一溫度分布

3.2.2 流體包裹體的鹽度特征

包裹體中的鹽類成分及其含量是研究成藏條件非常重要的地球化學參數，也是計算包裹體捕獲溫度和捕獲壓力的必要參數。包裹體雖小，但其中所含的鹽類成分十分復雜，主要為氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、重碳酸鹽。一般情況下還不可能完全確定出包裹體中鹽類的成分及含量，只能根據拉烏爾定律來確定出包裹體溶液所溶解的鹽類的NaCl當量鹽度。

在成巖環(huán)境中，成巖流體通常主要含有NaCl，同時含有KCl、MgCl2等。用相同冰點的NaCl溶液來計算混合的鹵水體系的各種性質，誤差很小。所以克拉蘇構造帶超高壓大氣田儲層鹽水包裹體的成礦流體可以用NaCl-H2O體系來代表。本次研究根據所測得的冰點，利用Hall等提出的H2O-NaCl體系鹽度—冰點經驗公式[15-16]，計算了鹽度。

根據所測得的冰點數據換算成鹽度，作鹽度分布直方圖。分析可知克拉蘇構造帶流體包裹體鹽度具有如下特征：(1)整個研究區(qū)鹽度分布在0.18%～22.71%之間，主要分布在0.18%～8%之間(圖6)，屬于低鹽度水溶液，低鹽度階段烴類流體較活躍，可能是天然氣充注的高峰期。鹽度呈單峰特征，在2%～4%時出現峰值，這個時期可能是天然氣充注高峰期。根據前人對孔隙流體壓力的研究[17]，此時已經出現了超高壓，超高壓使得丙烷等烷烴氣體在地層流體中溶解度變大，這樣就使得地層流體溶解其他無機溶質的量減少，導致天然氣充注期流體包裹體鹽度較低(鹽析效應的結果)。(2)2個區(qū)帶共同的特點是低鹽度區(qū)出現峰值(圖7a)?？死瓍^(qū)帶鹽度分布范圍較寬，出現了一些高鹽度，原因可能是喜馬拉雅晚期庫車坳陷南部造山帶的運動，使得構造剪切導致生熱，流體蒸發(fā)作用加強[8]；克拉區(qū)帶鹽度區(qū)間連續(xù)性較好，流體充注時間可能早于克深區(qū)帶，原因是克深區(qū)帶的構造形成晚于克拉區(qū)帶。(3)白堊系儲層的鹽度峰值出現在2%～4%，古近系儲層鹽度的峰值出現在2%以下(圖7b)，出現這種差異的原因可能是大氣降水影響。

圖6 庫車坳陷克拉蘇構造帶超高壓大氣田儲層流體包裹體鹽度分布

3.3 含烴包裹體豐度

庫車坳陷是一個含氣盆地，儲層氣液烴和液態(tài)烴包裹體發(fā)育比較少，主要發(fā)育氣烴包裹體，所以通常用含烴包裹體豐度來近似代替含油包裹體豐度。含烴包裹體豐度是含有液態(tài)烴、氣烴和氣液烴的礦物顆粒占總顆粒數的百分比。測定方法是：在透射光和熒光(紫外光和藍光)觀察的基礎上，在包裹體片的100個視域中，統(tǒng)計含有烴包裹體的顆粒與視域中的總礦物顆粒數，計算它們的比值。

根據實驗結果作了不同區(qū)帶的包裹體豐度直方圖(圖8)。分析圖9可知： 27個樣品的含烴包裹體豐度普遍不高，主要分布在0.3%～8.1%之間，克深區(qū)帶和克拉區(qū)帶儲層含烴包裹體豐度之間沒有明顯的差異。根據現有勘探資料揭示的結果，克拉蘇構造帶是大氣田大量發(fā)育的地區(qū)，天然氣產量大，正常情況下氣態(tài)烴包裹體應該較多，而且根據趙孟軍等的研究成果，研究區(qū)早期發(fā)生過油充注，含烴包裹體豐度應該較大[10]。對于含烴包裹體豐度小的原因，結合研究區(qū)的地質資料，推斷原因如下：(1)由于克拉蘇構造帶源巖干酪根主要是Ⅲ型，以產氣為主，早期產生的油較少，充注強度小；(2)儲層特征研究揭示，儲層的孔隙度小于10%，滲透率小于10 md，基本屬于低孔低滲儲層，儲集巖致密，儲層物性差；(3)在天然氣充注之前，儲集層已經是超高壓儲層，超高壓力阻礙了成巖作用的進行，從而抑制了氣態(tài)烴包裹體的發(fā)育。

圖7 庫車坳陷克拉蘇構造帶不同區(qū)帶、不同儲層流體包裹體鹽度分布

圖9 庫車坳陷克拉蘇構造帶埋藏史

3.4 克拉蘇構造帶不同區(qū)帶大氣田的成藏期

克深區(qū)帶和克拉區(qū)帶共同的特征是天然氣干燥系數達到97%以上，天然氣組分碳同位素較重，具有晚期成藏的特征[18]，但由于地理位置、構造差異以及圈閉的形成時間和距離生烴中心的距離不同，2個區(qū)帶在成藏時間和成藏期次上存在差別。

(1)克拉區(qū)帶以鹽水包裹體為主、烴類包裹體較少、含烴包裹體豐度低、包裹體鹽度值小等都表明，天然氣充注是一個快速充注的過程。均一溫度分布在60～180 ℃之間，均一溫度分布連續(xù)，表明克拉區(qū)帶油氣充注是一個連續(xù)充注的過程。2個主頻區(qū)為90～100 ℃和120～150 ℃，90～100 ℃可能是早期油氣充注的結果，120～150 ℃是晚期天然氣充注的反映。結合克拉區(qū)帶的埋藏史(圖9a)，認為克拉2大氣田天然氣藏形成時間大約在中新世庫車期以來，即距今5.3 Ma。

(2)克深區(qū)帶的均一溫度只有一個主頻區(qū)，主頻區(qū)溫度分布在110～140 ℃之間，表明早期油氣充注較少，有些鉆孔包裹體觀察結果顯示沒有發(fā)生過油充注，以晚期天然氣充注為主。包裹體鹽度分布特征和克拉區(qū)帶差別不大，鹽度值較小，是烴類流體活躍的反映，表明晚期天然氣充注作用較強。結合克深區(qū)帶的埋藏史(圖9b)，得出克深區(qū)帶天然氣藏形成時間大約在3 Ma以來。

4 結論

(1)克拉蘇構造帶白堊系和古近系儲層包裹體以鹽水包裹體為主，發(fā)育少量氣態(tài)烴包裹體和氣液兩相烴類包裹體；包裹體的分布大部分與石英顆粒伴生，主要分布在石英顆粒表面或者石英顆粒中，以線狀或面狀形式產出；包裹體個體較小，主要在4～10 μm之間。

(2)儲層鹽水包裹體均一溫度分布在86.2～196.1 ℃間，連續(xù)分布，表明超高壓大氣田的形成是一個連續(xù)充注的過程。鹽水包裹體的鹽度低，主要分布在2%～4%之間，是烴類流體活躍的反映。含烴包裹體豐度分布在0.1%～8.1%之間，豐度較低可能是天然氣運移速度較快造成。

(3)克拉蘇構造帶晚期的天然氣充注是一個連續(xù)、快速、強烈的充注過程?？松顓^(qū)帶天然氣成藏發(fā)生在3 Ma以來；克拉蘇構造帶天然氣成藏發(fā)生在5 Ma以來，整個構造帶從東往西，成藏時間有變晚的趨勢。

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(編輯 韓 彧)

Fluid inclusion characteristics of reservoirs in Kelasu tectonic zone of Kuqa Depression and its accumulation information

Feng Songbao1, Xu Wenming2, Dun Yapeng3

(1.SchoolofEarthScienceandEngineering,SuzhouUniversity,Suzhou,Anhui234000,China;2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China;3.No.3ExplorationTeamofAnhuiBureauofCoalGeology,Suzhou,Anhui234000,China)

The analyses of fluid inclusion characteristics of reservoirs in the Kelasu tectonic zone of the Kuqa Depression show that saline inclusions are abundant while a few of gaseous hydrocarbon inclusions and gaseous-liquid inclusions also exist. The inclusions mainly locate in quartz as lines or in planar distribution. They are small, usually about 4-10 μm. The homogenization temperature of saline inclusions is 86.2-196.1 ℃, usually in continuous distribution and varies between different regions. The salinity of saline inclusions is low, generally 2%-4%. The hydrocarbon inclusions have low abundance, usually 0.1%-8.1%. It has been concluded that natural gas charged rapidly and continuously in the Kelasu tectonic zone, and the late charging had stronger strength. Burial history studies show that natural gas accumulations have occurred ever since the Kuqa period, and are later in the Keshen zone than in the Kela zone. From east to west, accumulation period becomes later and later.

fluid inclusion; homogenization temperature; salinity; hydrocarbon inclusion abundance; accumulation period; Kelasu tectonic zone; Kuqa Depression; Tarim Basin

1001-6112(2014)02-0211-07

10.11781/sysydz201402211

2013-01-23；

2014-02-15。

馮松寶(1982—)，男，博士，講師，從事有機地球化學、油氣成藏研究。E-mail: 117923691@qq.com。

國家油氣科技重大專項(2011ZX05007-02)、 博士科研啟動基金(2013jb03)、宿州學院創(chuàng)新團隊建設資助計劃(2013kytd01)和安徽省煤礦勘探工程技術研究中心平臺項目(2013YKF02)聯(lián)合資助。

TE122.3

A