多沉積旋回背景下黃橋句容地區(qū)烴包裹體成藏特征研究

黃儼然，趙雙豐，楊榮豐，肖正輝

(1.湖南科技大學(xué) 頁巖氣資源利用湖南省重點實驗室，湖南 湘潭 411201;2.中國石油大學(xué)(北京)地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249)

流體包裹體是在晶體形成過程中或形成之后被捕獲于晶體晶格缺陷中，至今在主礦物中并與主礦物存在明顯界線的顯微流體樣品［1］。油氣地質(zhì)中包裹體封存的流體主要是有機(jī)質(zhì)和同成因的含烴鹽水，由于烴包裹體形成后一般沒有與體系外的物質(zhì)發(fā)生交換，其封存的流體直接反映了成藏時溫度、壓力、鹽度和化學(xué)成分等內(nèi)容［2］，因此具有信息的豐富性、參數(shù)的史實性和追蹤的可靠性等優(yōu)點［3－4］，但同時由于可能存在不可逆的化學(xué)變化，非均一相態(tài)捕獲，熱不穩(wěn)定性，頸縮現(xiàn)象和多種成因機(jī)制共存等各種復(fù)雜情況［5－7］，在應(yīng)用過程中有很多需要注意的問題。南方下?lián)P子黃橋和句容地區(qū)經(jīng)歷了復(fù)雜多期的構(gòu)造運動［8］，如句容地區(qū)白堊紀(jì)以來持續(xù)抬升，地層破碎嚴(yán)重，經(jīng)常發(fā)生地層倒轉(zhuǎn)和重復(fù)現(xiàn)象(圖1)。由于烴源巖經(jīng)歷了多次不同幅度的抬升和剝蝕，具有多期動態(tài)的生烴過程，同時儲層物性差，油氣以近源充注為主［9］，因此成藏過程非常復(fù)雜。烴包裹體的研究可以直觀的反應(yīng)油氣是如何從烴源巖進(jìn)入到儲層的，面對復(fù)雜地質(zhì)特征的黃橋句容地區(qū)，明確包裹體發(fā)育時捕獲流體的來源和捕獲的期次，詳細(xì)分析烴包裹體的形成原因，有助于了解多沉積旋回下的同源多期烴包裹體發(fā)育特征，了解該地區(qū)油氣成藏過程，并豐富南方下古生界油氣成藏理論。

圖1 句容地區(qū)地層發(fā)育情況

1 同源多期的論證

同源多期包裹體是指不同期次包裹體中的有機(jī)質(zhì)或水介質(zhì)流體來源于同一源巖或同一流體體系，油氣包裹體形成時儲集層的成巖階段與其捕獲烴類包裹體的熱演化階段不同步［10］。黃橋句容地區(qū)二疊—三疊系油藏儲層發(fā)育的烴包裹體是同源多期包裹體，主要有以下幾個方面的證據(jù):

1.1 單一來源

黃橋句容地區(qū)二疊—三疊系油氣顯示十分豐富，原油來源于上古—中生界烴源巖，主要是因為其分布于中—新生界烴源巖缺失區(qū)，并且與下古生界烴源巖地球化學(xué)特征存在很大不同，如正構(gòu)烷烴、長鏈三環(huán)萜烷和碳同位素的分布等。烴源層主要是指二疊—三疊系，自下而上依次為二疊系棲霞組(P1q)、孤峰組(P1g)、龍?zhí)督M(P2l)和大隆組(P2d)，三疊系上部受到剝蝕，主要為下三疊統(tǒng)青龍組(T1qn)。烴源巖評價認(rèn)為，除P1q和T1qn的灰?guī)r生烴潛力相對較低外，其他層位均為較好—好烴源巖［11］。黃橋地區(qū)P2l是主要的油氣顯示層位，在該層位收集的原油和油砂樣品經(jīng)油源對比，在正構(gòu)烷烴、C20－C30三環(huán)萜烷和C27－C29規(guī)則甾烷分布，孕甾烷和升孕甾烷的相對含量，Ts/Tm值和三芴系列化合物分布方面與P2l烴源巖相關(guān)性較好，原油生物標(biāo)志化合物譜圖分布與P2l烴源巖對比如圖2a所示。另外P2l烴源巖生烴能力高，發(fā)育規(guī)模大，但同時作為儲層物性差，實測巖心平均孔隙度4.14%，滲透率一般不超過0.1 ×10－3μm2，且處于 P2l－ P2d異常壓力封蓋區(qū)域內(nèi)，因此油氣多以自生自儲為主，P2l發(fā)現(xiàn)的原油主要來自于P2l烴源巖。

圖2 部分原油與烴源巖生物標(biāo)志化合物譜圖對比

句容地區(qū)主要儲層P2l和T1qn的物性也很低，但斷裂普遍發(fā)育，可以作為縱向運移的主要通道，因此運移條件相對較好。根據(jù)R2井白堊系葛村組(K1g)、JP1井T1qn及JB1井P2l原油樣品，和 J12井、J13井T1qn含油灰?guī)r巖心的地球化學(xué)特征對比，在部分生標(biāo)參數(shù)交匯圖、C20－C30三環(huán)萜烷、甾萜類系列化合物相對含量和族組分碳同位素分布方面與T1qn烴源巖相關(guān)性非常明顯，原油飽和烴及生物標(biāo)志化合物色譜分布與P2l烴源巖對比如圖2b所示，較黃橋地區(qū)特征更為接近。雖然原油和含油巖心來自不同層位，但是除了JB1井P2l原油樣品可能是不同層位生烴的混源外，其他樣品均表現(xiàn)出近源的特征。因此整體來看，黃橋和句容地區(qū)二疊—三疊系油藏的油氣來源應(yīng)該是單一的，即均為同源。

1.2 多期生烴

從南方下?lián)P子不同地區(qū)鉆井揭示的地層接觸關(guān)系統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，因水平擠壓引起的抬升應(yīng)有9期，分別有9個地層不整合面作為佐證，發(fā)育有多個沉積埋藏—抬升剝蝕的旋回過程，只是強(qiáng)弱程度和表現(xiàn)形式在各地區(qū)不完全一致。因此其烴源巖的生烴過程非常復(fù)雜，根據(jù)不同地區(qū)地質(zhì)特征可分為蘇南、蘇北兩種基本類型，蘇北型早期隆升、生烴中止，晚期大幅沉降、二次生烴;蘇南型早期振蕩抬升與沉降、生烴中止，晚期先沉降二次生烴后隆升，幅度較大［12］。本文擬重建烴源巖的埋藏演化過程，以盆地沉積、構(gòu)造演化、原型盆地類型、現(xiàn)今區(qū)域熱場特征等為約束，根據(jù)鉆井所得實際資料和現(xiàn)今實測Ro來擬合，結(jié)合熱演化歷史和烴源巖的生烴參數(shù)，即可定量表征不同歷史時期的生烴強(qiáng)度。

黃橋和句容地區(qū)表現(xiàn)由于所處下?lián)P子區(qū)域不同表現(xiàn)并不相同。黃橋X1井完鉆井深2088.1 m，尚未鉆穿P1g，根據(jù)構(gòu)造演化背景和地層發(fā)育情況，埋藏過程如圖3a所示，更傾向于蘇北型:在印支運動前基本平穩(wěn)沉降，印支—燕山早中期開始接受擠壓推覆作用，發(fā)生強(qiáng)烈隆升，中侏羅世末時最強(qiáng)，燕山晚期至喜山期接受拉張—擠壓作用交替作用，在晚白堊世末發(fā)生大幅沉降，之后又整體抬升，在上新世至第四紀(jì)又發(fā)生明顯的沉降作用。烴源巖現(xiàn)今主要處于成熟階段。

句容N3井埋藏過程更為復(fù)雜，鉆遇T1qn厚達(dá)1706.5 m，而附近其他井T1qn厚度與之相比小的多，經(jīng)地震資料解釋和連井剖面對比，認(rèn)為實際上是由于晚期強(qiáng)烈構(gòu)造運動的斷裂引起地層錯動，原本較厚的T1qn發(fā)生了重復(fù)造成的(圖1)。N3井的埋藏過程更接近于蘇南型(圖3b):在印支運動前基本平穩(wěn)沉降，三疊紀(jì)末地層開始抬升，燕山中期受到擠壓推覆作用，在中侏羅世又發(fā)生較大幅度的抬升，燕山晚期至喜山期受拉張—擠壓作用交替改造，晚白堊世又發(fā)育一次沉降—抬升旋回，而在白堊紀(jì)末至今持續(xù)抬升，基本缺失了上白堊統(tǒng)以上地層。烴源巖現(xiàn)今主要處于成熟—高成熟階段。

圖3 單井埋藏演化史和油氣成藏過程示意圖

1.3 生烴強(qiáng)度

盆地模擬表明構(gòu)造沉降和地層沉積是盆地?zé)N源巖成熟的主要原因，快速、大幅度沉降期是生烴的主要時期［13］。不同時期不同層位烴源巖具有復(fù)雜的生烴過程。黃橋地區(qū)X1井烴源層有兩次主要的生烴時期，分別發(fā)生在侏羅紀(jì)晚期和古近紀(jì)，且以第二次生烴為主，占已知總生烴資源潛力的74.1%。第二次主要生烴時期構(gòu)造活動逐漸平穩(wěn)，沉積了較厚的浦口組(K2p)，因此生烴強(qiáng)度最大。P2l是主要的生烴層位，這主要是因為P2l烴源巖的規(guī)模大，其有機(jī)質(zhì)類型、豐度和成熟度等與相鄰層位差別并不明顯。句容地區(qū)N3井主要的生烴時期發(fā)生在白堊紀(jì)，分為早晚兩期，早期第一次生烴量最大，約占總生烴資源潛力的62.3%，晚期的生烴強(qiáng)度也相對較高。從不同層位的生烴貢獻(xiàn)來看，P2l仍是主要的生烴層位，但白堊紀(jì)晚期T1qn的生烴也不可忽視。

2 烴包裹體發(fā)育特征

黃橋 X1井分別在 P2l層位的 1845.07 m、1866.7 m和1875.5 m取得三個含油級別在油斑以上的巖心樣品進(jìn)行包裹體分析，樣品鏡下觀察均顯示砂巖粒間孔隙內(nèi)普遍為黑褐色、深褐色、無熒光顯示的炭黑色瀝青所充填，還可以見到早期油藏被破壞后殘留在石英顆粒成巖次生早中期加大邊中的富瀝青包裹體(圖4a)，表明該儲層為早期含油的古油藏。根據(jù)包裹體發(fā)育的位置和產(chǎn)狀，可將油氣充注分為兩個發(fā)育時期:第一期發(fā)育于石英顆粒成巖次生加大早中期，烴包裹體沿環(huán)石英顆粒加大邊中—內(nèi)側(cè)成帶分布或沿切及石英顆粒次生加大邊的微裂隙成線狀/帶狀分布(圖4a)，發(fā)育豐度極高，含油包裹體顆粒指數(shù)(GOI)在40%左右，第二期發(fā)育于石英顆粒成巖次生加大期后，烴包裹體沿切穿多個石英顆粒及其加大邊的微裂隙成線狀/帶狀分布(圖4b)，GOI在5% －10%之間。第一期烴包裹體在三個樣品中均較為發(fā)育，而第二期包裹體則主要發(fā)育在后兩個樣品中，第一個巖心樣品的粒間孔隙不含油，無熒光顯示，后兩個樣品粒間孔隙則顯示富含中—輕質(zhì)油，普遍顯示綠色、黃綠色熒光，說明第一個樣品1845.07 m處的砂巖儲層可能沒有第二期烴包裹體發(fā)育時的油氣充注。

圖4 黃橋X1井烴包裹體發(fā)育特征

句容N3井在T1qn層位1981.85 m處取得油跡灰?guī)r巖心樣品進(jìn)行包裹體分析。與X1井類似，N3井泥晶灰?guī)r部分裂縫及粒間空隙中充填深褐色稀油瀝青，顯示暗褐色熒光，部分孔洞內(nèi)還儲存有呈褐色、顯示褐色或黑褐色熒光的晚期稠油或稠油瀝青(圖5a)，表明該儲層為早期含油的古油藏。該樣品也顯示發(fā)育有兩期包裹體:第一期發(fā)育于灰?guī)r裂縫方解石礦物充填期間，烴包裹體沿灰?guī)r裂縫方解石充填物成群分布或均勻分布(圖5a)，發(fā)育豐度極高，GOI在70%左右，第二期發(fā)育于灰?guī)r裂縫方解石充填物充填期后，烴包裹體沿灰?guī)r裂縫方解石晶粒的次生微裂隙成線狀/帶狀分布(圖5b)，GOI在5%左右。值得注意的是，由于N3井第一期烴包裹體發(fā)育豐度很高，在這一期包裹體里找到合適測溫的非常困難，我們所得均一溫度數(shù)據(jù)均是從第二期包裹體中測得的，這種現(xiàn)象在句容地區(qū)非常普遍，如J12井T1qn儲層第一期發(fā)育的包裹體GOI甚至達(dá)到了100%。

圖5 句容N3井烴包裹體發(fā)育特征

3 成藏期次

黃橋X1井不同產(chǎn)狀包裹體均一溫度的分布明顯不同，其中成巖期包裹體均一溫度的分布非常廣泛，在80℃ －90℃區(qū)間內(nèi)最為集中，且在120℃ －130℃區(qū)間內(nèi)又有一次相對集中的分布(圖6)。研究認(rèn)為，這一現(xiàn)象與P2l埋藏深度的演化密切相關(guān)，由于油氣以自生自儲為主，隨著埋藏深度的增加，P2l邊生烴邊充注邊發(fā)育烴包裹體。在侏羅紀(jì)生烴成藏時期，雖然生烴強(qiáng)度不高，但是成巖作用也不強(qiáng)烈，較疏松的儲層可供形成大量的烴包裹體，因此GOI豐度高，可供測溫的包裹體樣品也多。而到古近紀(jì)，雖然生烴強(qiáng)度大，但是埋藏深度大，成巖作用強(qiáng)烈，儲層物性低，烴包裹體相對不發(fā)育，GOI略小，成巖期包裹體均一溫度的分布與P2l不同埋深時的地層溫度能夠一一對應(yīng)，分為兩個油氣成藏階段(圖3a)。而成巖期后發(fā)育包裹體均一溫度的分布集中且明顯低于成巖期，主要分布于70℃ －80℃之間，成巖期后包裹體的形成時間是晚于成巖期的，其鹽度也普遍小于成巖期，前者平均2.44%，后者則為4.39%，說明成巖期后儲層的埋藏深度小于成巖期，因此成巖期后包裹體的均一溫度分布對應(yīng)于古近紀(jì)晚期的抬升階段。

圖6 不同產(chǎn)狀烴包裹體的均一溫度分布

句容N3井僅在裂縫方解石充填物次生微裂隙中找到測溫的烴包裹體，如前所述，是反映第二期形成烴包裹體時的地層溫度情況，由圖6可以看出其均一溫度相對集中，主要分布在100℃ －120℃之間，因此是白堊紀(jì)晚期油氣充注成藏時形成的(圖3b)。而對于第一期形成的烴包裹體，從鏡下觀察僅能了解其與裂縫方解石充填同期，且發(fā)育豐度極高，應(yīng)是一期油氣充注時形成的，結(jié)合該井不同歷史時期的生烴強(qiáng)度，白堊紀(jì)早期的生烴強(qiáng)度最大，對于T1qn儲層更容易形成GOI豐度很高的現(xiàn)象，因此認(rèn)為第一期形成烴包裹體時期是白堊紀(jì)早期。

4 結(jié)論和建議

(1)下?lián)P子黃橋句容地區(qū)二疊—三疊系油氣藏油氣來源相對單一，烴源巖具有多期動態(tài)的生烴過程，其儲層發(fā)育的烴包裹體具有同源多期的特點;

(2)根據(jù)單井不同產(chǎn)狀的烴包裹體發(fā)育和均一溫度分布特征，黃橋句容地區(qū)均可以明顯分為兩期油氣充注過程，黃橋地區(qū)主要為侏羅紀(jì)中期和古近紀(jì)早期，句容地區(qū)主要為白堊紀(jì)的早期和晚期;

(3)在復(fù)雜強(qiáng)烈構(gòu)造運動和多沉積旋回的背景下，烴包裹體GOI豐度和均一溫度的集中程度與油氣充注的高峰時期并無直接對應(yīng)關(guān)系，包裹體的均一溫度分布不能完全反映油氣成藏特征，需分單井分層位分產(chǎn)狀結(jié)合生烴、構(gòu)造和埋藏演化進(jìn)行綜合分析。

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