鶯歌海盆地樂東10區(qū)新近系黃流組儲(chǔ)層天然氣充注與超壓演化史

范彩偉，劉愛群，吳云鵬，侯靜嫻

［中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，廣東 湛江 524057］

儲(chǔ)層異常高壓的形成往往與油氣充注發(fā)生壓力傳遞有關(guān)［1-2］，因此儲(chǔ)層壓力演化與油氣充注史關(guān)系密切?；謴?fù)古壓力的常用方法包括壓實(shí)方法、數(shù)值模擬方法和流體包裹體方法。壓實(shí)方法只適合于恢復(fù)由壓實(shí)不均衡形成的超壓，而數(shù)值模擬方法主要是基于軟件自帶數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到，由于儲(chǔ)層中超壓主導(dǎo)成因復(fù)雜，選擇合適模擬方法存在困難，因此難以真實(shí)再現(xiàn)壓力演化過程，特別是儲(chǔ)層古壓力的恢復(fù)［3-5］。通過恢復(fù)流體包裹體捕獲壓力來重建儲(chǔ)層孔隙流體壓力演化過程是目前最普遍且比較實(shí)用的方法。石英毛細(xì)管封裝固定組分技術(shù)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了激光拉曼光譜法定量測(cè)定CO2-CH4體系中天然流體包裹體［6-10］，提供關(guān)鍵的約束信息可用于評(píng)價(jià)流體捕獲條件［11-16］。相較于傳統(tǒng)相變測(cè)溫方法，激光拉曼原位定量光譜分析方法具有更高的精度。

鶯歌海盆地是中國(guó)南海北部海域重要的高溫、高壓含油氣盆地［17-18］。目前在鶯歌海盆地鶯東樂東10區(qū)發(fā)現(xiàn)了樂東10-1、樂東10-2和樂東10-3氣田等含氣構(gòu)造，證實(shí)了樂東10區(qū)優(yōu)越的天然氣成藏條件［19］。樂東地區(qū)黃流組儲(chǔ)層異常高壓非常發(fā)育，實(shí)測(cè)壓力系數(shù)最高可達(dá)到2.3。但是對(duì)于樂東10區(qū)壓力演化過程尚未開展相關(guān)研究，限制了鶯歌海盆地超壓環(huán)境油氣成藏機(jī)理研究。本研究以鶯歌海盆地樂東10區(qū)新近系黃流組砂巖儲(chǔ)層為研究對(duì)象，通過流體包裹體和激光拉曼光譜技術(shù)獲取黃流組砂巖儲(chǔ)層不同類型氣包裹體成分、均一溫度和鹽度等信息，恢復(fù)不同期次流體包裹體捕獲壓力，重建鶯歌海盆地黃流組儲(chǔ)層天然氣充注史與壓力演化過程，為鶯歌海盆地高溫、高壓區(qū)天然氣成藏規(guī)律研究提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

鶯歌海盆地屬于印澳-歐亞板塊碰撞所產(chǎn)生的“擠出-逃逸”大型新生代走滑伸展盆地［19］，盆地走向北西—南東向，盆地西鄰昆嵩隆起、東鄰北部灣盆地、海南隆起和瓊東南盆地，呈菱形結(jié)構(gòu)，劃分為河內(nèi)凹陷和鶯歌海凹陷2個(gè)次級(jí)單元［20］（圖1），其中鶯歌海凹陷劃分為鶯東斜坡、中央底辟區(qū)和鶯西斜坡3個(gè)構(gòu)造區(qū)帶，樂東10區(qū)位于鶯東斜坡南部。在早期斷陷階段，鶯歌海盆地在巖石圈拉伸和紅河斷裂走滑雙重作用下形成轉(zhuǎn)換-伸展型盆地，沉積了古近系始新統(tǒng)湖相地層、漸新統(tǒng)崖城組以及陵水組海-陸過渡相和海相地層［21-22］。在拗陷階段，盆地沉積了新近系三亞組、梅山組、黃流組、鶯歌海組和第四系海相地層。鶯歌海盆地新近紀(jì)以來的快速下沉和充填導(dǎo)致盆地發(fā)育大規(guī)模流體底辟和超高壓，形成鶯歌海盆地獨(dú)特而復(fù)雜的底辟成藏系統(tǒng)［23］。鶯歌海盆地?zé)N源巖主要為新近系梅山組和三亞組，有機(jī)質(zhì)類型主要為腐殖型，生氣為主［24］。較高的地溫梯度加速了中央凹陷底辟帶的有機(jī)質(zhì)熱演化，使烴源巖提前進(jìn)入生烴門限。天然氣組成和同位素特征顯示盆地內(nèi)CH4氣主要為煤成氣成因，而CO2既有有機(jī)成因，又有無機(jī)成因［25-26］，淺層和中、深層產(chǎn)出的天然氣在成熟度及天然氣組成上不具有明顯的規(guī)律性［27］。

圖1 鶯歌海盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾筒蓸泳环植糉ig.1 Structural unit division and sampling well distribution in the Yinggehai Basin

2 樣品與方法

本研究采集了鶯歌海盆地樂東10區(qū)LD10-A井和LD10-B井的新近系黃流組砂巖儲(chǔ)層樣品25塊，深度范圍為4 039～4 249 m。砂巖儲(chǔ)層樣品被制成雙面剖光的流體包裹體片之后用于開展流體包裹體巖相學(xué)觀察、顯微測(cè)溫、激光拉曼光譜分析以及流體包裹體捕獲壓力恢復(fù)。

流體包裹體巖相學(xué)觀察采用的儀器為Nikon80I多通道顯微鏡。測(cè)試流體包裹體的均一溫度和冰點(diǎn)溫度采用Linkam-THMSG600冷熱臺(tái)，流體包裹體的鹽度根據(jù)冰點(diǎn)溫度計(jì)算獲得。冷熱臺(tái)經(jīng)校正后顯微測(cè)溫誤差為±0.1℃，測(cè)溫過程中升溫速率控制在0.1～5.0℃/min。

高分辨率顯微共聚焦激光拉曼光譜儀型號(hào)為HORIBA Jobin Yvon S.A.S公司的LabRAM HR800顯微激光拉曼光譜儀。測(cè)試環(huán)境溫度為20～25℃，光源為YAG激光器，波長(zhǎng)532.06 nm，輸出功率350～400 mW。數(shù)據(jù)單次采集時(shí)間一般為10～20 s，疊加100～200次，激光拉曼光譜定量模型的建立和天然包裹體拉曼定量光譜的采集均在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

采集富氣相包裹體激光拉曼光譜采用的是300光柵多窗口模式，所采集的光譜用于定性判斷識(shí)別均一狀態(tài)下包裹體的寄主礦物和流體包裹體所含組分。利用氖燈的激光拉曼光譜標(biāo)準(zhǔn)峰對(duì)CH4包裹體的伸縮振動(dòng)峰進(jìn)行校正，最終計(jì)算確定拉曼峰偏移的真實(shí)值。以下是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合的純CH4包裹體CH4拉曼散射峰位移與CH4包裹體密度以及初始CH4拉曼散射峰位移的線性關(guān)系式［28］：

式中：D為實(shí)際CH4峰位移與初始甲烷拉曼散射峰位移的差值，cm-1；vd為實(shí)際CH4峰位移，cm-1；vo為初始CH4拉曼散射峰位移，cm-1，vo=2 917.58 cm-1；ρ為包裹體的密度，g/cm3。

通過獲取CH4氣包裹體同期鹽水包裹體的均一溫度，將密度和均一溫度的值代入CH4體系熱力學(xué)模型方程［29］，可以得到CH4氣包裹體的均一壓力。

純CO2包裹體CO2費(fèi)米雙峰間距與CO2包裹體的密度線性關(guān)系式［30］：

式中：Δ為CO2費(fèi)米雙峰間距，cm-1。

通過獲取CO2氣包裹體同期鹽水包裹體的均一溫度，將密度和均一溫度的值帶入Bakker模型方程［29］，可以得到CO2氣包裹體的均一壓力。

基于已建立的CO2-CH4混合氣拉曼定量模型以及確定的拉曼定量因子，采用多元回歸線性公式可以求取包裹體密度［29］，從而可進(jìn)一步獲取CO2-CH4混合氣包裹體捕獲壓力［29］。

式中：i，j，b是常數(shù)，無量綱；C為物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，%；v為物質(zhì)的拉曼峰位移，cm-1。

采用Basin Mod軟件對(duì)鶯歌海盆地樂東地區(qū)LD10-A井開展單井埋藏史和熱史模擬，模擬結(jié)果采用實(shí)測(cè)溫度和成熟度（鏡質(zhì)體反射率Ro）進(jìn)行校正，并模擬了凹陷中心的典型井LD22-1井主力烴源巖梅山組的生烴演化史。儲(chǔ)層天然氣充注時(shí)間是通過CH4包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度結(jié)合單井埋藏史和熱史模擬的方法確定的，在此結(jié)果上恢復(fù)儲(chǔ)層壓力演化過程。

當(dāng)流體包裹體樣品體積較小或者數(shù)量較少時(shí)，不能采用傳統(tǒng)的碎濾技術(shù)對(duì)其進(jìn)行同位素分析，無損、有效的拉曼光譜技術(shù)可以確定富CO2氣包裹體中碳同位素含量。Li等［29］提供了一種無損、有效的拉曼光譜技術(shù)來研究單一CO2包裹體內(nèi)CO2碳同位素（13C）含量。在LD10-A井和LD10-B井中選擇4個(gè)富CO2氣包裹體來計(jì)算其碳同位素含量，4種波峰分為1 267 cm-1和1 372 cm-1（v（13）-和v（13）+），～1287 cm-1和～1385 cm-1（v（12）-和v（12）+），分別對(duì)應(yīng)于13C和12C同位素的含量，通過光譜軟件Labspec計(jì)算不同峰的峰面積，代入Li等［29］給出的公式計(jì)算可以得到摩爾分?jǐn)?shù)比C13/C12和碳同位素比值。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 流體包裹體巖相學(xué)特征

鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組砂巖中發(fā)育豐富的次生含氣流體包裹體，主要位于石英微裂隙和加大邊中。室溫下可以觀察到氣相、氣-液兩相以及固-液兩相流體包裹體，所觀察的包裹體中固相主要為瀝青。流體包裹體巖相學(xué)觀察結(jié)合激光拉曼光譜可將黃流組砂巖中氣包裹體分為4類，分別為純-富CO2氣包裹體、富CH4氣包裹體、CO2-CH4混合氣包裹體以及含固體瀝青氣包裹體（圖2）。純-富CO2氣包裹體，多呈單一氣相，與氣-液兩相鹽水包裹體共生并切穿不同石英顆粒（圖2a）。流體包裹體巖相學(xué)觀察結(jié)合原位拉曼光譜測(cè)定結(jié)果顯示富CO2氣包裹體主要賦存于石英的愈合裂隙中，直徑一般在8～18μm，呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形。可以觀察到不同氣-液比包裹體在同一條裂紋中發(fā)育，說明存在CO2-水在不混溶體系下捕獲的現(xiàn)象（圖2b，c）。富CH4包裹體在室溫下多為單一氣相（圖2d），部分包裹體邊緣可見液相CO2，此類包裹體常與鹽水包裹體伴生，多發(fā)育在石英顆粒裂紋中。從富CH4包裹體群與CO2包裹體群交切關(guān)系判斷，第二期含CO2氣包裹體捕獲時(shí)期晚于第一期富CH4包裹體（圖2g，h）。CO2-CH4混合氣包裹體（圖2e）直徑范圍在5～9μm，主要發(fā)育在石英加大邊中，部分切穿加大邊和石英的主顆粒（圖2i，j），賦存于加大邊和切穿加大邊的混合氣包裹體群為最晚期捕獲。含固體瀝青的CO2包裹體主要賦存于石英加大邊和石英裂隙內(nèi)，液態(tài)部分為CO2，直徑在9～13μm（圖2f）。

圖2 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層流體包裹體巖相學(xué)特征顯微照片F(xiàn)ig.2 Micrographs showing the petrographic characteristics of fluid inclusions in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

3.2 流體包裹體均一溫度和鹽度

對(duì)含烴類和CO2氣包裹體共生的鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度和鹽度測(cè)試。對(duì)于這種不混溶體系捕獲的包裹體組合，一般選擇鹽水包裹體群中均一溫度的最小值作為其捕獲溫度。黃流組不同深度儲(chǔ)層中流體包裹體顯微測(cè)溫結(jié)果顯示（圖3），LD10-A井黃流組深度4 170 m和深度4 249 m樣品中純-富CO2氣包裹體伴生鹽水包裹體均一溫度主峰可以分為兩個(gè)區(qū)間，分別是155～160℃和170～175℃。LD10-B井黃流組深度4 039 m樣品中的純-富CO2氣包裹體伴生鹽水包裹體均一溫度范圍是155～165℃。富CH4氣包裹體伴生鹽水包裹體的均一溫度范圍為160～165℃。LD10-A井黃流組4 249 m樣品中CO2-CH4混合氣包裹體伴生鹽水包裹體的均一溫度范圍是180～185℃。純-富CO2氣包裹體伴生的鹽水包裹體鹽度普遍高于與CH4氣包裹體伴生的鹽水包裹體鹽度。與純-富CO2氣包裹體伴生的鹽水包裹體鹽度存在兩個(gè)范圍，分別為6.3%～7.8.%和3.1%～3.8%。與富CH4氣包裹體伴生的鹽水包裹體鹽度范圍為0.4%～1.5%，只有一個(gè)流體包裹體鹽度值超過1.5%。

圖3 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組流體包裹體均一溫度直方圖和均一溫度與鹽度關(guān)系Fig.3 Histogramsof homogenization temperaturefor different fluid inclusions，and diagram showing the relationship between homogenization temperature and salinity of fluid inclusions in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

3.3 氣包裹體激光拉曼光譜特征

原位激光拉曼光譜測(cè)試結(jié)果反映樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層中的CO2包裹體室溫下多由氣態(tài)CO2和液態(tài)CO2組成，純CO2流體包裹體具有典型的費(fèi)米雙特征峰（圖4a—c），而富CO2流體包裹體除了費(fèi)米雙峰之外，還有CH4的伸縮振動(dòng)峰，說明此類CO2包裹體內(nèi)含有少量CH4氣。LD10-A井黃流組純-富CO2流體包裹體費(fèi)米雙峰間距變化范圍在103.9～104.9 cm-1，LD10-B井黃流組純-富CO2流體包裹體費(fèi)米雙峰間距變化范圍在104.0～104.4 cm-1。LD10-A井黃流組儲(chǔ)層中發(fā)育大量次生富CH4氣包裹體，拉曼光譜中可見到高強(qiáng)度CH4伸縮振動(dòng)峰，同時(shí)可見低強(qiáng)度CO2費(fèi)米雙峰（圖4d—f），所測(cè)得CH4伸縮振動(dòng)峰范圍在2 912.95～2 913.10 cm-1。LD10-A井黃流組儲(chǔ)層中還發(fā)現(xiàn)CO2-CH4混合氣包裹體（圖4h），其中混合氣包裹體中費(fèi)米雙峰間距變化范圍在103.9～104.1 cm-1，CH4伸縮振動(dòng)峰范圍在2 911.80～2 911.83 cm-1。

圖4 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層典型流體包裹體拉曼光譜Fig.4 Raman spectra of typical natural gas fluid inclusions in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

3.4 氣包裹體密度和成分

通過拉曼峰面積比計(jì)算得到鶯歌海盆地樂東10區(qū)LD10-A井和LD10-B井黃流組儲(chǔ)層富CO2包裹體中CO2含量為92.2%～96.5%，CH4含量為3.5%～7.8%。根據(jù)激光拉曼測(cè)得CO2包裹體費(fèi)米雙峰間距的分布范圍計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的CO2包裹體密度分別為0.47～0.53 g/cm3和0.67～0.90 g/cm3（表1），密度的不同指示了CO2氣包裹體捕獲的期次性。富CH4氣包裹體中含有少量CO2，通過拉曼峰面積比計(jì)算CO2含量為3.2%～8.5%，CH4含量為91.5%～96.8%。采用CH4拉曼峰位移與密度之間的關(guān)系計(jì)算得到LD10-A井黃流組儲(chǔ)層石英礦物中次生純CH4流體包裹體的密度范圍為0.171～0.177 g/cm3（表2）。針對(duì)CO2-CH4混合氣包裹體，根據(jù)均一狀態(tài)下CH4和CO2的激光拉曼峰面積比計(jì)算氣體相對(duì)含量。結(jié)果顯示，LD10-A井中黃流組砂巖中的CO2-CH4混合氣包裹體中CO2占61.0%～63.0%，CH4占37.0%～39.0%，與現(xiàn)今氣層中CO2-CH4組分含量基本一致（表3），驗(yàn)證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)應(yīng)的CO2-CH4混合氣包裹體的密度范圍為0.62～0.71 g/cm3（圖5）。

圖5 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層不同類型流體包裹體密度與共生鹽水包裹體均一溫度關(guān)系Fig.5 Homogenization temperatureof associated salinefluid inclusionsvs.density of differenttypesof fluid inclusionsin the Huangliu Formation reservoir in Ledong10 area，Yinggehai Basin

表1 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層中純-富CO2包裹體拉曼定量參數(shù)Table 1 Summary of Raman quantitative parameters of pure/CO2-rich inclusionsin the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

表2 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層中富CH 4包裹體拉曼定量參數(shù)Table 2 Statistics of Raman quantitative parameters of CH 4-rich inclusions in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

表3 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層中混合氣包裹體拉曼定量參數(shù)Table 3 Statistics of Raman quantitative parametersof mixed gas inclusions in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

3.5 氣包裹體捕獲壓力

鶯歌海盆地樂東10區(qū)LD10-A井和LD10-B井黃流組儲(chǔ)層流體包裹體古壓力恢復(fù)結(jié)果顯示（圖6），純-富CO2包裹體捕獲壓力范圍比較大，在29.80～100.60 MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)為0.90～2.45（表1）。其中LD10-B井黃流組儲(chǔ)層中純-富CO2包裹體捕獲壓力變化范圍較小，在35.70～53.90 MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)為1.05～1.46。所得到的黃流組儲(chǔ)層富CH4包裹體捕獲壓力范圍相對(duì)比較集中，在45.56～47.13 MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)范圍在1.22～1.28（表2）。CO2-CH4混合氣包裹體捕獲壓力比較高，主要在91.50～95.60 MPa，壓力系數(shù)都在2.10以上（表3）。

圖6 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層不同類型流體包裹體均一溫度與捕獲壓力和壓力系數(shù)的關(guān)系Fig.6 Homogenization temperature of diverse types of fluid inclusions vs.trapped pressure and pressure coefficient in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

4 討論

4.1 天然氣充注期次和時(shí)間

CH4和CO2包裹體密度結(jié)合共生鹽水包裹體均一溫度和鹽度綜合分析認(rèn)為，鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層存在兩期CO2和兩期天然氣充注。第一期充注的CO2密度是0.47～0.53 g/cm3，對(duì)應(yīng)的CO2氣包裹體伴生鹽水包裹體均一溫度范圍是155～160℃（圖5），發(fā)生在約2.0 Ma（圖7）。第二期CO2密度相對(duì)第一期偏高，密度范圍是0.67～0.90 g/cm3，對(duì)應(yīng)的伴生鹽水包裹體均一溫度范圍是170～175℃，充注時(shí)間大約是在1.5～1.0 Ma（圖7）。第一期天然氣充注對(duì)應(yīng)的CH4氣包裹體密度范圍是0.171～0.177 g/cm3，伴生鹽水包裹體均一溫度范圍是在160～165℃，發(fā)生在1.8 Ma左右。第二期天然氣充注對(duì)應(yīng)的CH4包裹體密度范圍為0.62～0.71 g/cm3，伴生鹽水包裹體均一溫度范圍是180～185℃，充注時(shí)間大約為0.4 Ma?；旌蠚獍w為第二期天然氣充注到儲(chǔ)層之后捕獲形成，包裹體內(nèi)CO2與CH4相對(duì)摩爾含量與現(xiàn)今氣藏比例幾乎一致，低密度低壓力的第一期天然氣流體與高密度和高壓力的第二期CO2流體混合后，不可能形成對(duì)應(yīng)于此類混合氣包裹體中CO2和CH4的相對(duì)摩爾含量及捕獲壓力（表3），鶯歌海盆地兩期CO2和兩期天然氣充注均發(fā)生在約2.0 Ma以來，與始新世第三期走滑伸展活動(dòng)初期［28］具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。兩期天然氣充注時(shí)間與烴源巖大量生氣階段也具有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系（圖7b）。樂東10區(qū)具有早期淺埋后期快速深埋的特征，主力烴源巖中新統(tǒng)梅山組和三亞組晚期生烴且快速生氣。烴源巖早期熱演化程度相對(duì)較低，2.5 Ma左右開始進(jìn)入生氣階段，在2.0 Ma之后大量生氣［28］（圖7）。烴類氣體組分以CH4為主，主要是烴源巖生烴的有機(jī)成因來源，然而通過富CO2氣包裹體中碳同位素含量的計(jì)算可知兩期CO2都為無機(jī)成因來源（表4）。姜平［31］等人僅對(duì)樂東10區(qū)的天然氣充注幕次進(jìn)行了劃分，而沒有對(duì)具體CH4和CO2不同類型天然氣充注幕次進(jìn)行劃分，稅蕾蕾［32］等認(rèn)為樂東地區(qū)黃流組儲(chǔ)層經(jīng)歷了至少兩期富CO2的熱液流體活動(dòng)，郭瀟瀟［33］等認(rèn)為樂東區(qū)的烴類氣體的充注均在1.7 Ma之后，前人工作成果與本研究的結(jié)論較吻合，但前人研究沒有通過可靠手段來詳細(xì)刻畫CO2和CH4的流體活動(dòng)期次，這限制了烴類氣體有利富集區(qū)的進(jìn)一步勘探部署。

表4 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層中富CO2氣包裹體同位素參數(shù)Table 4 Statistics of isotopic parameters of CO 2-rich gas inclusions in the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

圖7 鶯歌海盆地樂東10區(qū)油氣充注和生烴過程Fig.7 Diagrams showing the hydrocarbon charging and generating processes in Ledong 10 area，Yinggehai Basin a.LD10-A井埋藏史、熱史模擬和天然氣充注時(shí)間；b.LD10-A井模擬地層溫度和鏡質(zhì)體反射率校正圖；c.LD22-1井生烴史模擬

4.2 儲(chǔ)層孔隙流體壓力演化

含氣包裹體的古壓力恢復(fù)結(jié)果結(jié)合流體包裹體捕獲時(shí)間得到的鶯歌海盆地樂東地區(qū)黃流組儲(chǔ)層超壓和壓力系數(shù)演化過程見圖8。鶯歌海盆地10區(qū)黃流組儲(chǔ)層壓力演化受天然氣充注控制，可劃分為4個(gè)階段：①在2 Ma時(shí)CO2氣體充注到黃流組儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層表現(xiàn)為常壓狀態(tài)，壓力系數(shù)大約為1.05；②在1.8 Ma時(shí)，烴源巖生成的天然氣充注使儲(chǔ)層中形成弱超壓，壓力系數(shù)達(dá)到1.24；③在大約1.0 Ma時(shí)，CO2再次充注到黃流組儲(chǔ)層，使地層從超壓快速升高，地層壓力從弱超壓快速上升至強(qiáng)超壓，壓力系數(shù)達(dá)到2.43，此時(shí)儲(chǔ)層剩余壓力為64.6 MPa；④大約在0.5 Ma，流體包裹體證據(jù)指示存在一期CH4充注，捕獲了一期混合氣包裹體，對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層壓力系數(shù)為2.25，剩余壓力為55.8 MPa。第二期烴類氣體充注之后的儲(chǔ)層剩余壓力和壓力系數(shù)均低于第二期CO2充注之后，從儲(chǔ)層中的壓力系數(shù)和剩余壓力來看，我們推測(cè)黃流組儲(chǔ)層充注第二期CO2之后存在天然氣泄漏，從而使儲(chǔ)層壓力降低，當(dāng)儲(chǔ)層孔隙壓力大于巖石破裂壓力的90%，地層會(huì)發(fā)生破裂，天然氣發(fā)生進(jìn)一步運(yùn)移和逸散，該地區(qū)超壓形成的大量微裂隙［31］也證明了天然氣可能存在散失。接著第二期CH4充注到儲(chǔ)層之后便形成現(xiàn)今的CO2-CH4混合氣藏。其中CO2氣包裹體中古壓力系數(shù)高達(dá)2.45，中海油（海南）分公司研究院資料顯示，黃流組上部蓋層泥巖密度可達(dá)到2.75 g/cm3，到壓實(shí)平衡階段，密度穩(wěn)定在2.6 g/cm3左右，包裹體的捕獲壓力揭示了孔隙流體古壓力達(dá)到靜巖壓力的89%，說明第二期CO2充注是儲(chǔ)層超高壓的主要成因機(jī)制。現(xiàn)今黃流組儲(chǔ)層壓力系數(shù)在2.15～2.32，與古壓力演化結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

圖8 鶯歌海盆地樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層超壓和壓力系數(shù)演化Fig.8 Overpressure and pressure coefficient evolution of the Huangliu Formation reservoir in Ledong 10 area，Yinggehai Basin

5 結(jié)論

1）鶯歌海盆地樂東10區(qū)高溫高壓氣田黃流組儲(chǔ)層發(fā)育純-富CO2氣包裹體、富CH4氣包裹體、CO2-CH4混合氣包裹體。依據(jù)激光拉曼峰面積比計(jì)算得出純-富CO2包裹體中CH4含量小于10%，富CH4氣包裹體中CH4含量為91.5%～96.8%，CO2-CH4混合氣包裹體中CH4含量為37.0%～39.0%，與現(xiàn)今氣藏成分相似。

2）樂東10區(qū)黃流組儲(chǔ)層存在兩期CO2充注和兩期烴類氣體充注：第一期低密度CO2充注時(shí)間大約在2.0 Ma；第二期高密度CO2充注發(fā)生在大約1.0 Ma；兩期烴類氣體充注時(shí)間均晚于兩期CO2充注時(shí)間，對(duì)應(yīng)的充注時(shí)間分別是在1.8 Ma和0.4 Ma，兩期CO2主要是無機(jī)來源，CH4主要是有機(jī)來源，由烴源巖生烴作用產(chǎn)生。

3）黃流組儲(chǔ)層壓力演化過程顯示，在2.0 Ma左右，第一期CO2充注到儲(chǔ)層中，儲(chǔ)層壓力系數(shù)為0.90～1.05，屬于常壓狀態(tài)，接著一期烴類氣體的充注使黃流組儲(chǔ)層達(dá)到弱超壓狀態(tài)，壓力系數(shù)大約為1.24。在1.0 Ma左右，第二期CO2充注使黃流組儲(chǔ)層壓力系數(shù)快速增加至2.43。在0.5 Ma左右，第二期烴類氣體的充注使儲(chǔ)層壓力系數(shù)降到2.25，接近巖石破裂壓力，儲(chǔ)層中壓力下降可能指示了在第二期CO2充注之后發(fā)生了天然氣泄漏，使儲(chǔ)層壓力降低。