川東地區(qū)五探1井寒武系龍王廟組流體包裹體特征及成藏期次

張文濟(jì)，葉朝陽(yáng)，李世臨，郭艷波，姜 華，徐發(fā)波

（1.中國(guó)石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021；2.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院，北京 100083）

近年來(lái)，流體包裹體分析技術(shù)的研究和應(yīng)用取得重大進(jìn)展。在成藏史研究方面，主要有三個(gè)方面的作用：①油氣包裹體的形成時(shí)代代表油氣運(yùn)移充注時(shí)期；②烴類流體包裹體的均一溫度記錄油氣運(yùn)移充注時(shí)期儲(chǔ)層的古地溫，通過(guò)熱史和儲(chǔ)層埋藏史的恢復(fù)即可確定包裹體形成時(shí)的埋藏深度，其對(duì)應(yīng)的地質(zhì)時(shí)代即為油氣藏的形成年代；③油氣包裹體的成分可以反映注入油氣的地球化學(xué)特征和相態(tài)特點(diǎn)。前人研究認(rèn)為，川東地區(qū)達(dá)州–開(kāi)江古隆起檀木場(chǎng)構(gòu)造為該地區(qū)下古生界寒武系天然氣的有利勘探區(qū)帶[1–4]。五探1井為該構(gòu)造高點(diǎn)鉆達(dá)震旦系地層的風(fēng)險(xiǎn)探井，對(duì)該井龍王廟組儲(chǔ)層流體包裹體的特征進(jìn)行分析，研究其成藏期次，闡明其成藏條件，對(duì)川東地區(qū)寒武系龍王廟組勘探具有重要意義。

1 地質(zhì)概況

五探1井龍王廟組頂界以粉晶白云巖與上覆高臺(tái)組底部粉砂質(zhì)灰?guī)r分界，粉晶白云巖電性上表現(xiàn)為自然伽馬低值、電阻率高值；底部以泥晶灰?guī)r與下伏滄浪鋪組頂部的泥巖分界，泥晶灰?guī)r電性上表現(xiàn)為自然伽馬高值、電阻率低值。龍王廟組可以分為上下兩段，上段巖性主要為顆粒白云巖、角礫白云巖、白云巖；下段巖性主要為鮞粒（殘余）白云巖、顆粒白云巖、灰質(zhì)云巖、云質(zhì)灰?guī)r，上下兩段以泥巖分界[5–7]。五探1井在寒武系龍王廟組儲(chǔ)層中發(fā)現(xiàn)豐富的流體包裹體，獲得大量的基礎(chǔ)資料，為川東地區(qū)下古生界天然氣成藏研究提供基礎(chǔ)資料，對(duì)明確該區(qū)下古生界天然氣勘探潛力具有一定的意義。

2 包裹體特征及均一溫度

本次研究共采集6個(gè)樣品，井深分別為6 893.85，6 896.60，6 897.58，6 898.00，6 898.01，6 899.00 m，主要分布在龍王廟組白云巖儲(chǔ)層的石英顆粒中。流體包裹體的顯微觀察、測(cè)溫實(shí)驗(yàn)和激光拉曼均在中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院分析化驗(yàn)所完成。包裹體測(cè)溫儀器為L(zhǎng)INKAM THMS600型冷熱臺(tái)，激光拉曼儀器為L(zhǎng)ABHR–VIS LabRAM HR800研究級(jí)顯微激光拉曼光譜儀。

2.1 包裹體巖相特征

五探1井流體包裹體觀測(cè)表明，包裹體類型為含烴鹽水包裹體，重質(zhì)油和天然氣包裹體共生（圖1）。包裹體形狀均為規(guī)則狀，呈成群或成帶分布，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為2～40 μm，一般為4～6 μm。氣液比不大于 5%，均一相態(tài)為液相，鹽度為1.74%～23.18%。五探1井龍王廟組流體包裹體的宿主礦物為白云巖，根據(jù)賦存礦物產(chǎn)狀可以劃分3類：白云巖縫洞石英充填物、白云巖白云石晶粒、白云巖縫洞白云石充填物。包裹體均一溫度檢測(cè)結(jié)果表明，白云巖中不含油，無(wú)熒光顯示。白云巖部分裂縫中充填黑褐色、黑色固體瀝青，無(wú)熒光顯示。

圖1 五探1井龍王廟組流體包裹體巖相特征

2.2 均一溫度分析

五探 1井龍王廟組儲(chǔ)層包裹體均一溫度為108～170 ℃，未檢測(cè)到均一溫度大于180 ℃的高溫包裹體（表1）。陶士振等將龍王廟組含烴鹽水包裹體分為四期[8]：第一期包裹體均一溫度小于120 ℃；第二期包裹體均一溫度為120～180 ℃；第三期包裹體均一溫度為180～220 ℃；第四期包裹體均一溫度大于220 ℃。顯然，五探1井包裹體均一溫度僅分布在第一、二期（圖2），而川中磨溪地區(qū)龍王廟組包裹體均一溫度主要為 200～240 ℃，差異較大[9]。

五探1井龍王廟組儲(chǔ)層測(cè)井解釋證實(shí)含氣性差，遠(yuǎn)小于川中龍王廟組。由此可見(jiàn)，五探1井不存在高溫包裹體，即該井區(qū)成藏時(shí)間較早，缺乏原油裂解氣和生氣高峰天然氣運(yùn)聚時(shí)期的包裹體。因此，不利于天然氣成藏充注。

表1 五探1井包裹體均一溫度與鹽度數(shù)據(jù)

圖2 五探1井龍王廟組流體包裹體均一溫度分布

2.3 包裹體顯微激光拉曼光譜特征

激光拉曼光譜成分分析主要集中對(duì)單個(gè)包裹體中揮發(fā)組分、子礦物、絡(luò)陰離子的測(cè)定和氣水化合物進(jìn)行研究，對(duì)油氣儲(chǔ)層包裹體中常見(jiàn)的揮發(fā)組分（H2S、CO2、N2）及烴類組分（CH4、C2H6、C3H8、C6H6）等能夠有效地識(shí)別出來(lái)[10]。

通過(guò)五探1井5個(gè)包裹體顯微激光拉曼光譜分析，大部分包裹體激光拉曼特征峰分布于三個(gè)區(qū)間，即 465.0～466.5，1 086.0～1 097.0，2 599.0～2 612.0 cm–1，而峰值大于2 910.0 cm–1的樣品點(diǎn)很少。五探1井寒武系龍王廟組巖石樣品含CO2、H2S、N2、CH4等氣體，測(cè)點(diǎn)樣品賦存礦物為石英（圖3）。CO2譜峰位置1 281.0，1 385.0 cm–1，H2S譜峰位置2 599.0 cm–1，N2譜峰位置 2 327.0 cm–1，CH4譜峰位置 2 910.0 cm–1。從五探1井根據(jù)拉曼特征峰值（激光相對(duì)強(qiáng)度）與氣體成分之間的關(guān)系可見(jiàn)，包裹體氣體成分主要為H2S和CO2，CH4含量極少（表2）。

圖3 五探1井寒武系龍王廟組包裹體激光拉曼光譜分析（井深：6 897.58 m）

表2 五探1井包裹體拉曼光譜特征峰值與氣體組分對(duì)應(yīng)分析

為了定量分析包裹體氣體成分的差別，對(duì)五探1井龍王廟組儲(chǔ)層成巖礦物中的含烴鹽水包裹體進(jìn)行拉曼光譜成分定量分析，結(jié)合前人研究，估算了H2S、CO2、CH4、N2的含量（表3）。該方法具有半定量性質(zhì)，有一定的誤差，但能夠反映各組分的相對(duì)含量。結(jié)果表明：五探1井含烴鹽水包裹體中CH4較低，僅為0～22.05%，平均為10.35%；H2S和CO2的含量較高，H2S變化大，為0～47.44%，平均高達(dá)17.85%；CO2分布穩(wěn)定，為0～17.65%，平均為7.66%。川中磨溪地區(qū)龍王廟組高產(chǎn)氣井 CH4含量為95.95%～97.03%，CO2含量為2.11%～2.23%，H2S含量為0.42%～0.69%。與川中磨溪地區(qū)對(duì)比，五探1井含氣性較差。

由于本區(qū)新完鉆井的五探1井目的層未試油，根據(jù)測(cè)井資料和包裹體激光拉曼光譜分析結(jié)果，初步認(rèn)為達(dá)州–開(kāi)江地區(qū)寒武系龍王廟組含氣性差，具體情況有待進(jìn)一步勘探與研究證實(shí)。

表3 五探1井包裹體氣體組分拉曼光譜定量分析

3 油氣充注期次

根據(jù)川東地區(qū)鉆遇下古生界地層埋藏史及熱演化史，川東地區(qū)龍王廟組存在4期油氣充注[11]：第一期為志留紀(jì)–泥盆紀(jì)少量液態(tài)烴充注期，烴源巖演化程度低，地層溫度小于120 ℃，鏡煤反射率（Ro）小于0.7%；第二期為泥盆紀(jì)–中三疊世生油高峰期充注期，烴源巖處于成熟–高成熟早期，地層溫度為120～180 ℃，Ro為0.7%～1.3%；第三期為晚三疊世–侏羅紀(jì)原油裂解充注期，烴源巖處于高成熟中晚期，地層溫度為180～220 ℃，Ro為1.3%～2.0%；第四期為古氣藏調(diào)整充注期，發(fā)生在喜山運(yùn)動(dòng)期，烴源巖處于過(guò)成熟期，地層溫度大于220 ℃，Ro大于2.0%，表現(xiàn)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致古氣藏調(diào)整充注。

五探1井寒武系龍王廟組包裹體均一溫度和鹽度關(guān)系表明，均一溫度均小于180 ℃（圖4）。當(dāng)溫度為108～110 ℃時(shí)，包裹體內(nèi)發(fā)現(xiàn)重質(zhì)油，說(shuō)明該期存在古油藏成藏事件，對(duì)應(yīng)的油氣充注期次為生烴初期，表現(xiàn)為干酪根生成液態(tài)烴，同時(shí)產(chǎn)生少量重質(zhì)油。當(dāng)溫度為120～180 ℃時(shí)，包裹體內(nèi)發(fā)現(xiàn)天然氣，對(duì)應(yīng)的油氣充注期次為生油高峰的早期充注，表現(xiàn)為大量液態(tài)烴生成，同時(shí)伴生一定的天然氣。隨著均一溫度的升高，含鹽度反而逐漸下降，說(shuō)明五探1井的包裹體油氣充注期次主要為早期充注。由于缺少均一溫度大于180 ℃的包裹體，故不存在中三疊世–侏羅紀(jì)原油大量裂解的生氣高峰和喜山期構(gòu)造演化的氣藏調(diào)整充注期，說(shuō)明含氣性可能較差。此外，通過(guò)對(duì)下伏筇竹寺組烴源巖熱解最大峰溫（Tmax）研究發(fā)現(xiàn)，Tmax為438.0～443.0 ℃，平均值為440.6 ℃。按照烴源巖成熟度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[12]，主要處于未成熟生油階段。這一結(jié)論與包裹體均一溫度和鹽度關(guān)系的結(jié)論一致，再次證實(shí)五探1井寒武系龍王廟組主要存在生烴初期和生油高峰期兩期充注，不存在后期的原油裂解氣充注。

4 油氣成藏期次

圖4 五探1井龍王廟組流體包裹體均一溫度和鹽度特征

川東地區(qū)龍王廟組油氣充注期次研究表明[13–14]，川東地區(qū)寒武系龍王廟組儲(chǔ)層有四期成藏，第一期為生烴期初期成藏階段，成藏時(shí)期發(fā)生在志留紀(jì)–泥盆紀(jì)，烴源巖為低成熟階段；第二期為古油藏成藏階段，成藏時(shí)期發(fā)生在泥盆紀(jì)–中三疊世，烴源巖處于生油高峰，為成熟–高成熟早期；第三期為氣藏成藏階段，成藏時(shí)期發(fā)生在晚三疊世–侏羅紀(jì)，原油大量裂解，烴源巖處于生氣高峰，處于高成熟中晚期；第四期為古氣藏調(diào)整成藏階段，成藏時(shí)期發(fā)生在喜山期，烴源巖處于過(guò)成熟期，表現(xiàn)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致古氣藏抬升、調(diào)整充注（圖5）。

通過(guò)油氣充注期次的對(duì)比，五探1井寒武系龍王廟組可能只存在志留紀(jì)–泥盆紀(jì)生烴初期成藏階段和泥盆紀(jì)–中三疊世古油藏成藏階段，屬于早期成藏。結(jié)合包裹體均一溫度特征、包裹體拉曼光譜成分分析[15–16]，五探1井成藏時(shí)間較早、缺乏原油裂解氣和生氣高峰天然氣充注，結(jié)合蓋層封閉性等保存條件，該區(qū)含氣性可能較差。同時(shí)，川東地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)多期且強(qiáng)烈，深大基底斷裂發(fā)育，具備下古生界油氣向上覆中淺層運(yùn)聚的地質(zhì)條件。

5 結(jié)論

五探1井龍王廟組流體包裹體的宿主礦物為白云巖，發(fā)育兩期油氣包裹體，包裹體均一溫度僅分布在第一、二期，對(duì)應(yīng)生烴初期和生油高峰的早期，缺乏原油裂解氣和生氣高峰天然氣運(yùn)聚時(shí)期的包裹體，因此，不利于天然氣成藏充注；受蓋層封閉性、保存條件等成藏條件限制，五探1井區(qū)含氣性較差，但有利于天然氣向上覆中淺層運(yùn)聚成藏，即可能為 該區(qū)下一步的勘探方向。

圖5 川東地區(qū)寒武系氣藏成藏期次綜合分析