王家崗地區(qū)流體包裹體與微觀瀝青特征及意義

武明輝，金曉輝，張海君 （中石化石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

張立寬 （中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100029）

油氣包裹體是含油氣盆地內(nèi)油氣運(yùn)移聚集過程的原始記錄，是記錄地下油氣形成的最直接證據(jù)，保留了相關(guān)古流體的各種物理和化學(xué)信息，是人們追蹤油氣成藏過程的鑰匙[1，2]。近年來流體包裹體在油氣成藏期次與成藏年代研究、油氣運(yùn)移方向分析、古溫壓場(chǎng)分析等方面得到廣泛應(yīng)用，已成為油氣成藏研究的常規(guī)手段?？紫吨械臑r青是現(xiàn)今地下烴類賦存狀態(tài)的直接反映，根據(jù)其熒光變化可以為判斷油氣生成、運(yùn)聚、成熟度等提供直觀的顯微巖石學(xué)證據(jù)[3～5]。

王家崗地區(qū)在沉積成藏過程中受多種變化的應(yīng)力場(chǎng)控制，形成了斷層多、斷塊小，油氣成藏條件復(fù)雜，各斷塊間油氣貧富差異大的特點(diǎn)，這也造成了現(xiàn)今該地區(qū)油水關(guān)系復(fù)雜，勘探開發(fā)難度大的現(xiàn)狀。對(duì)該地區(qū)油氣形成、運(yùn)移規(guī)律的認(rèn)識(shí)是制約勘探的關(guān)鍵因素。前人在研究區(qū)做了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)研究[6～14]。通過對(duì)探區(qū)內(nèi)20口井100余塊沙河街組 （Es）儲(chǔ)層樣品中流體包裹體與微觀瀝青的顯微觀察與定量統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行了微束熒光光譜分析和均一溫度測(cè)試，結(jié)合區(qū)域埋藏史、熱演化史和生排烴史，對(duì)該區(qū)油氣充注幕次、運(yùn)移方向與時(shí)間進(jìn)行研究。

1 地質(zhì)概況

東營凹陷位于濟(jì)陽坳陷東南部，走向呈北東東向，凹陷具有 “北斷南超、北陡南緩”的構(gòu)造格局，南部緩坡帶發(fā)育了3個(gè)大型局部構(gòu)造帶，分別為王家崗構(gòu)造帶、純化－草橋構(gòu)造帶、八面河構(gòu)造帶[6，7]（圖1）。其中王家崗構(gòu)造帶位于南部緩坡帶東段，油氣成藏條件復(fù)雜，是東營凹陷重要的含油氣潛力接替區(qū)帶之一。

2 流體包裹體特征

2.1 流體包裹體巖石學(xué)特征

圖1 王家崗構(gòu)造帶構(gòu)造位置示意圖

油氣包裹體在熒光激發(fā)下有熒光顯示。油氣包裹體的顏色和熒光特征主要是由它所含的碳?xì)浠衔锓N類、包裹體的厚薄與大小所決定[2]。通過熒光顯微鏡對(duì)研究區(qū)流體包裹體薄片觀察，在微觀分布上，區(qū)內(nèi)流體包裹體常見散布狀或呈群帶狀賦存于石英加大邊中，而石英裂縫中的油氣包裹體常呈串珠狀或面狀分布，長石溶蝕縫洞中的油氣包裹體常呈孤立或群體分布。包裹體大小一般介于1～20μm，其形態(tài)上差異較大，石英裂縫及加大邊中的油氣包裹體多呈橢圓狀、長條狀或不規(guī)則狀，長石中的油氣包裹體受晶格缺陷影響常呈長方形。熒光顏色上，普遍存在黃色、藍(lán)色2種 （圖2）。黃色可以是淡黃色、黃色、黃白色和黃綠色；藍(lán)色可以是藍(lán)白色、藍(lán)色和藍(lán)綠色。黃色系列的油氣包裹體，單偏光下氣相顏色呈灰黑色，液相呈淺褐色至褐色，熒光下，該類油氣包裹體氣相不發(fā)光，液相呈各種黃色熒光；藍(lán)色系列油氣包裹體，單偏光下氣相呈灰色或灰白色，液相呈無色至淺褐色，該類油氣包裹體熒光下液相部分呈各種藍(lán)色。區(qū)內(nèi)油氣包裹體氣液比變化較大，在10%～70%之間。另有少量樣品觀察到三相油氣包裹體 （氣相－液相－固相），其中固相無熒光顯示，一般認(rèn)為是在后期演化中包裹體成分分異、沉淀和炭化過程中形成的。

圖2 王家崗地區(qū)Es油氣包裹體照片與熒光光譜

2.2 油氣包裹體的平面分布特征

石油及瀝青中含有的不飽合烴及其衍生物，在紫外光激發(fā)下，吸收一部分波長較短、能量較大的紫外光光子，隨后釋放出一部分波長較長，能量較低的可見光光子，因而具有熒光性。一般說來，不飽合烴的分子量越大，發(fā)出的熒光顏色越深。在輕質(zhì)油中，低分子芳香烴較多，油質(zhì)含量高，以藍(lán)色、天藍(lán)色、藍(lán)白色等淺色熒光為主；在重質(zhì)油中，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高，高分子稠環(huán)芳香烴較多，以棕黃或暗褐色等深色熒光為主；碳質(zhì)瀝青不發(fā)光。通過微束熒光分析儀測(cè)試樣品相應(yīng)的熒光圖譜，根據(jù)主峰的熒光波長位置變化即熒光顏色的不同和熒光強(qiáng)度的變化，可以分析有機(jī)流體作用的期次，劃分成巖序列。

在王家崗地區(qū)樣品中主要檢測(cè)到黃色與藍(lán)色2種系列熒光的油氣包裹體，以及少量黃綠或藍(lán)綠色等過渡顏色的油氣包裹體，反映了不同時(shí)期的油氣充注過程。為進(jìn)一步了解含油氣包裹體的熒光特征，開展了顯微鏡下的微束熒光測(cè)試。圖2為研究區(qū)黃、藍(lán)2種主要熒光顏色的含油氣包裹體及其熒光光譜。黃色熒光的油氣包裹體其熒光光譜主峰在550～570nm之間，藍(lán)白色熒光的油氣包裹體其熒光光譜主峰明顯較黃色熒光偏左，一般在480～540nm之間。由于不同油氣流體的混合及同一流體的演化成熟度不同，部分熒光顏色顯示出黃綠、藍(lán)綠等過渡色，因此，往往在熒光光譜主峰位置的變化上表現(xiàn)出連續(xù)性。GOI（含油氣流體包裹體豐度指標(biāo)）可以反映油氣運(yùn)移方向等信息。在平面圖上，根據(jù)GOI分布特征顯示，黃色熒光油氣包裹體分布范圍明顯大于藍(lán)色熒光 （圖3）。

圖3 王家崗地區(qū)Es油氣包裹體GOI平面分布圖

3 微觀瀝青特征

3.1 微觀瀝青巖石學(xué)特征

顯微鏡下觀察結(jié)果表明，該區(qū)Es發(fā)育黃色、黃白色熒光瀝青、藍(lán)色熒光瀝青、黃綠色熒光瀝青、黃褐色熒光瀝青、褐色熒光瀝青以及碳質(zhì)瀝青等多種類型，以黃色熒光瀝青和藍(lán)色熒光瀝青為最常見，且與油氣運(yùn)移密切關(guān) （圖4）。

藍(lán)色熒光瀝青浸染部分褐色瀝青后，熒光顏色可變?yōu)辄S綠色。形態(tài)分布上，一般藍(lán)色熒光瀝青呈枝脈狀分布，黃色熒光瀝青常呈團(tuán)塊狀分布，不發(fā)光的碳質(zhì)瀝青一般分布于巖石孔隙間或沿裂縫呈條帶狀分布。黃色、黃白色、黃褐色熒光瀝青常常被藍(lán)色、藍(lán)白色熒光瀝青包裹、切割或溶蝕。黃色熒光瀝青沿碳質(zhì)瀝青分布或包裹碳質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青。根據(jù)瀝青的微觀分布及相互間關(guān)系表明：碳質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青的形成時(shí)間最早，多為原生瀝青，代表了烴源巖的分布；而黃色、黃白色、黃褐色熒光瀝青的形成時(shí)間要早于藍(lán)色、藍(lán)白色熒光瀝青，代表了2期與油氣運(yùn)移有關(guān)的瀝青特征，這與油氣演化的順序也相符。

圖4 王家崗地區(qū)Es孔隙中瀝青顯微照片與熒光光譜

3.2 微觀瀝青的平面分布特征

在平面分布上（圖5），根據(jù)微觀瀝青觀察統(tǒng)計(jì)認(rèn)為，該區(qū)經(jīng)歷了3期油氣充注：第1期以膠質(zhì)瀝青、碳質(zhì)瀝青為代表，成熟度低或未成熟，規(guī)模和范圍較廣，整個(gè)地區(qū)均有分布，基本為原地形成；第2期為黃白、黃色熒光瀝青，僅在研究區(qū)北部生烴凹陷深部流體活動(dòng)處出露明顯，豐度不高；第3期為藍(lán)白色、藍(lán)色熒光瀝青，該期瀝青分布廣于第2期的黃色熒光瀝青，豐度相對(duì)較高見圖5。

圖5 王家崗地區(qū)Es微觀瀝青平面分布圖

4 流體包裹體的均一溫度與成藏期次確定

研究中，在包裹體薄片觀察時(shí)初步篩選了產(chǎn)狀上與油氣成藏相關(guān)的次生鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測(cè)試，排除了個(gè)別包裹體可能因?yàn)樾孤┒鴮?dǎo)致均一溫度不準(zhǔn)確的情況發(fā)生。該次測(cè)試共計(jì)獲得105個(gè)有效均一溫度數(shù)據(jù)。溫度范圍主要分布于78.9～137.5℃之間 （圖6）。將包裹體的均一溫度投到相應(yīng)的埋藏史圖上，由此判斷該地區(qū)的油氣充注時(shí)間可劃分為2期，一期為東營組末期（34～24Ma），另一期為館陶組末期－第四紀(jì) （13.8～0Ma）。高于正常埋藏史地溫梯度以上的數(shù)據(jù)印證了前人關(guān)于該區(qū)存在深部熱流體活動(dòng)的推論[12～15]。

圖6 王家崗地區(qū)Es流體包裹體均一溫度－埋藏史圖

5 結(jié)論

1）王家崗地區(qū)油氣包裹體可以根據(jù)熒光特征劃分為以藍(lán)色熒光和黃色熒光為主的2期。

2）研究區(qū)瀝青可以根據(jù)熒光特征及分布劃分為以碳質(zhì)瀝青、黃色熒光瀝青和藍(lán)色熒光瀝青為主的3期。其中碳質(zhì)瀝青代表了未成熟的烴源巖的分布特征，后2期瀝青與現(xiàn)今油氣成藏關(guān)系密切。

3）研究區(qū)主要發(fā)生了2期油氣成藏：一期為東營末組期 （34～24Ma），對(duì)應(yīng)于廣泛分布的黃色熒光油氣包裹體和分布范圍較小的黃色熒光瀝青；另外一期為館陶組末期－第四紀(jì) （13.8～0Ma），對(duì)應(yīng)于分布范圍較小的藍(lán)色、藍(lán)白色熒光的油氣包裹體和藍(lán)色熒光的瀝青。其中，在2期油氣成藏中，以第2期成藏規(guī)模相對(duì)較大，范圍最廣，成熟度高，是研究區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵時(shí)期。

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