車(chē)排子凸起石炭系流體包裹體特征及油氣成藏期次

仲偉軍，韓俊峰，熊婷，賈春明，吳孔友

（1.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830013；2.新疆油田公司陸梁油田作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依834000；3.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球資源與信息學(xué)院地科系，山東 青島 266580）

研究區(qū)總體構(gòu)造特征為東南傾單斜，石炭系為火成巖地層，巖性以褐、灰褐及深灰色玄武質(zhì)火山角礫巖、玄武巖為主，夾灰及灰紫色凝灰?guī)r、角礫凝灰?guī)r。軸部發(fā)育多條走滑斷裂，構(gòu)造形成期與油氣生排烴期配置關(guān)系較好[1]。南部石炭系構(gòu)造位置有利，走滑斷裂發(fā)育，石炭系埋藏相對(duì)較深，風(fēng)險(xiǎn)大，需研究個(gè)體目標(biāo)儲(chǔ)層、裂縫、構(gòu)造高點(diǎn)、巖性高點(diǎn)發(fā)育情況，建立個(gè)體目標(biāo)與油源斷層匹配關(guān)系。北部斷階區(qū)的3個(gè)條帶形成于海西早期，多期火山噴發(fā)形成多個(gè)斷層-巖性圈閉。這些圈閉普遍成藏，形成350 km2的石炭系油藏發(fā)育區(qū)，各井均見(jiàn)油氣顯示，表明勘探潛力巨大（圖1）[2]。

流體包裹體測(cè)溫是包裹體地球化學(xué)中的主要研究?jī)?nèi)容，均一法是礦物中包裹體測(cè)溫的基本方法[3-6]。成巖礦物中流體包裹體記錄了宿主礦物結(jié)晶時(shí)地層流體的各種物理化學(xué)信息，流體包裹體的賦存狀態(tài)、均一溫度、鹽度、熒光特征等常用于確定：①地層溫度、壓力史；②流體運(yùn)移及充注期次；③古油水界面等[7-10]。目前針對(duì)車(chē)排子凸起石炭系內(nèi)幕“凹凸”相間，主要受火山熱隆作用影響，主體部位是古構(gòu)造高點(diǎn)（受風(fēng)化更嚴(yán)重），油氣成藏期次及時(shí)間的認(rèn)識(shí)存在一定爭(zhēng)議。本次研究，重點(diǎn)采集了車(chē)排子凸起主要斷裂帶不同結(jié)構(gòu)內(nèi)部發(fā)育明顯的脈體進(jìn)行流體包裹體測(cè)試。通過(guò)測(cè)定與有機(jī)流體相關(guān)的鹽水包裹體的均一溫度，有效分析斷裂帶成藏期次，對(duì)研究區(qū)油氣勘探極為重要[11-13]。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1 Geological location of study area

1 流體包裹體特征

本次研究選用車(chē)排子凸起石炭系完鉆的6口井共采集50塊儲(chǔ)集層樣品，其中4塊樣品中發(fā)現(xiàn)烴類(lèi)包裹體。針對(duì)方解石、石英、沸石等斷裂帶內(nèi)常見(jiàn)的脈體膠結(jié)物進(jìn)行包裹體均一溫度測(cè)試，測(cè)得有效數(shù)據(jù)73個(gè)，采用流體包裹體組合（FIA）原理對(duì)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)并對(duì)流體活動(dòng)期次進(jìn)行分析。據(jù)EJ/T105-1999礦物流體包裹體進(jìn)行鏡下鑒定，均一溫度的測(cè)定對(duì)象均為烴類(lèi)包裹體伴生的同期鹽水包裹體及含烴鹽水包裹體[14-15]。按其相態(tài)，這些包裹體分為單一液相包裹體、氣液兩相包裹體兩類(lèi)[16-19]。

1.1 有機(jī)流體包裹體熒光特征

車(chē)排子凸起石炭系儲(chǔ)層樣品中，單個(gè)包裹體為1～10 μm，主要為7～10 μm，整體偏小，形態(tài)有負(fù)晶形、長(zhǎng)條形、橢圓形、三角形等。群體包裹體含量較多，由多個(gè)小包裹體組成，呈線狀、面狀、簇狀分布于方解石解理、裂縫、晶體邊緣等處，包裹體多為單一液相（圖2）。另發(fā)現(xiàn)有一定數(shù)量的烴類(lèi)包裹體，但總體含量較少，烴類(lèi)包裹體形態(tài)多樣，單偏下呈淺棕黃色，熒光下呈明顯的淺黃、黃綠色（圖3）。

圖2 石炭系儲(chǔ)集層樣品中的群體包裹體形態(tài)Fig.2 The fluid inclusion form in samples of Carboniferous reservoirs

圖3 石炭系儲(chǔ)集層樣品中的烴類(lèi)包裹體顯微特征Fig.3 Hydrocarbon inclusion microscopic features in samples of Carboniferous reservoirs

1.2 流體包裹體均一溫度與流體活動(dòng)期次

通過(guò)包裹體測(cè)溫發(fā)現(xiàn)，斷裂帶樣品中，部分流體包裹體溫度明顯偏高，超過(guò)140°C（達(dá)180～230°C），偏離了準(zhǔn)噶爾盆地正常的地溫演化曲線。該現(xiàn)象很可能與較高溫度的含油氣流體從深部迅速向上運(yùn)移過(guò)程有關(guān)，大量發(fā)育的群體包裹體證實(shí)了這種快速充注過(guò)程的存在。斷裂帶強(qiáng)烈活動(dòng)導(dǎo)致古地溫升高，并捕獲高溫包裹體，隨著深部源巖熱流體和淺部?jī)?chǔ)集層中相對(duì)冷的地層流體相混合，流體溫度逐漸降低，從而使包裹體均一溫度發(fā)生變化[20-31]。因此，斷裂帶內(nèi)這類(lèi)較高溫度流體包裹體的存在證實(shí)斷裂強(qiáng)烈活動(dòng)對(duì)流體及油氣運(yùn)移成藏的重要作用（表1，圖4）

從表1可看出：包裹體均一溫度變化范圍很大，反映了流體復(fù)雜的活動(dòng)特點(diǎn)，即60°C ～90°C、90°C～120°C、120°C ～150°C 3個(gè)溫度范圍內(nèi)，主峰分別為70°C ～80°C、110°C ～120°C、130°C ～140°C（圖4）。整體來(lái)看，斷裂帶內(nèi)膠結(jié)物流體包裹體從60°C～150°C均有發(fā)育，說(shuō)明斷裂帶內(nèi)的膠結(jié)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程，主要分為3期膠結(jié)，即存在3期流體活動(dòng)。

2 油氣成藏期次判斷

利用EE1井埋藏史對(duì)流體活動(dòng)時(shí)間進(jìn)行分析，3期流體活動(dòng)分別對(duì)應(yīng)三疊紀(jì)中晚期、早中白堊世及古近紀(jì)中晚期—新近紀(jì)早期，時(shí)間分別對(duì)應(yīng)225～208 Ma，133～108 Ma和54～7 Ma（圖5）。

石炭系樣品中，烴類(lèi)包裹體主要出現(xiàn)在中晚三疊世、早中白堊世流體活動(dòng)中。古近紀(jì)中晚期—新近紀(jì)早期流體活動(dòng)，該地區(qū)未發(fā)現(xiàn)有油氣充注，因此推斷這期流體活動(dòng)與油氣充注無(wú)關(guān)。這期流體活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，所攜帶的大量成巖、成礦物質(zhì)對(duì)斷裂帶內(nèi)部起到重要的膠結(jié)封閉作用，為油氣成藏提供了良好的封閉條件。紅車(chē)斷裂帶內(nèi)廣泛發(fā)育的3期流體中，三疊紀(jì)中晚期和早中白堊世的熱液流體與油氣藏呈“邊充注、邊膠結(jié)”狀態(tài)，古近紀(jì)中晚期—新近紀(jì)早期的流體主要起膠結(jié)封閉作用[32-36]。

3 認(rèn)識(shí)

圖4 車(chē)排子凸起斷裂帶內(nèi)流體包裹體均一溫度分布直方圖Fig.4 Distribution histogram of homogenization temperature in fluid inclusion of fault zone in Chepaizi uplift

表1 石炭系儲(chǔ)集層樣品中的鹽水包裹體測(cè)試數(shù)據(jù)Table 1 Aqueous inclusion test data of sample from Carboniferous reservoirs

圖5 車(chē)排子凸起EE1井埋藏史圖Fig.5 Well EE1 burial history of Chepaizi uplift

（1）車(chē)排子凸起石炭系儲(chǔ)層鏡下觀察，烴類(lèi)包裹體以氣態(tài)兩相包裹體為主?？傮w含量較少，烴類(lèi)包裹體形態(tài)多樣，單偏下呈淺棕黃色，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)成熟度中等。

（2）車(chē)排子凸起石炭系深層次熱液流體與油氣流體延斷裂一同向上運(yùn)移，形成了斷裂帶內(nèi)復(fù)雜的流體活動(dòng)特征。

（3）利用巖心、鏡下、包裹體資料，綜合分析認(rèn)為，車(chē)排子凸起紅車(chē)斷裂帶主要經(jīng)歷三疊紀(jì)中晚期、早中白堊世及古近紀(jì)中晚期—新近紀(jì)早期3期流體活動(dòng)，三疊紀(jì)中晚期和早中白堊世的熱液流體與油氣藏呈“邊充注、邊膠結(jié)”狀態(tài)。

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