王國(guó)芝，劉樹(shù)根，劉 偉，范 蕾，袁海鋒

（油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（成都理工大學(xué)），成都610059）

四川盆地是中國(guó)南方最大的含油氣疊合盆地。震旦系燈影組位于疊合盆地的底部，多期構(gòu)造變動(dòng)、多期次生烴、多期流體充注和多期成藏使燈影組中油氣成藏過(guò)程十分復(fù)雜［1－7］。它們先后經(jīng)歷古油藏→古氣藏→現(xiàn)今氣藏的成藏過(guò)程，具有生排烴差異、多期運(yùn)聚、早聚晚藏的特征［4］。疊合盆地不同部位的構(gòu)造差異明顯，油氣成藏過(guò)程也顯示出差異性［1，2，4，7－9］，為了揭示這種成藏的差異就需要對(duì)不同油氣藏的成藏過(guò)程進(jìn)行精確刻畫。多期構(gòu)造變動(dòng)必然會(huì)造成多期流體釋放，在儲(chǔ)層的孔洞縫中形成多世代的礦物充填［10，11］，不同世代礦物和其中的流體包裹體能較連續(xù)地記錄油氣的生成、運(yùn)移、聚集和成藏過(guò)程［12－14］。本文試圖通過(guò)對(duì)四川盆地中部高石梯構(gòu)造燈影組儲(chǔ)層中所充填的礦物世代序列的建立，結(jié)合流體包裹體和古油（氣）水界面的演變，重建燈影組油氣藏的形成和演化過(guò)程。

1 地質(zhì)概況

川中高石梯構(gòu)造處于四川盆地中部，位于安岳、遂寧—潼南之間，屬安岳—磨溪構(gòu)造帶的一部分（圖1）。該構(gòu)造圈閉面積為251km2，閉合度200m，主高點(diǎn)位于高石梯北約5km。高石梯構(gòu)造與相鄰的安平店構(gòu)造、磨溪構(gòu)造3個(gè)潛伏構(gòu)造，有一共圈線存在，共圈海拔高度為－4.8km，閉合度達(dá)250m（圖1）［9］。高石梯構(gòu)造震旦系儲(chǔ)層主要形成于燈二段末期和燈四段末期［15］。高石1井測(cè)井解釋燈二—燈四段氣層跨度近500m，縱向上具多個(gè)氣藏。2011年7月，高石梯構(gòu)造高石1井經(jīng)酸化測(cè)試獲日產(chǎn)天然氣上百萬(wàn)立方米，顯示出高石梯構(gòu)造燈影組的巨大勘探潛力。

2 多期流體充注

流體充注事件序列的建立，主要依據(jù)儲(chǔ)層中孔、洞、縫內(nèi)所充填礦物的相對(duì)時(shí)序關(guān)系和流體包裹體特征來(lái)確定［10］。通過(guò)對(duì)高石1井和高科1井（位置見(jiàn)圖1）的巖心和巖石薄片研究表明，燈影組儲(chǔ)層中存在多期次的流體充注［10，15］，其中與油、氣成藏密切相關(guān)的關(guān)鍵流體充注大致有3期。下面以高石1井為例予以說(shuō)明。

圖1 樂(lè)山－龍女寺古隆起震旦系頂界地震反射構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Structural map of the top of the Sinian strata in the Leshan-Longnüsi paleo-uplift（據(jù)袁海鋒等（2014）［9］，略有改動(dòng)）

2.1 生油窗前的流體充注

該期流體充注所形成的礦物以晶粒狀白云石為代表，它們貼附于古喀斯特孔洞的邊緣處，構(gòu)成一個(gè)白色環(huán)邊。該期白云石形成于瀝青形成之前（圖2-A），表明這些白云石應(yīng)當(dāng)是形成于石油充注以前，屬于生油窗前深埋過(guò)程中流體充注產(chǎn)物。

2.2 生油窗期的流體充注

生油窗期主要是石油的充注，在燈影組中形成古油藏。該期油藏流體主要充填于生油窗前流體充注后殘余的孔洞縫中，并在后期的深埋過(guò)程中發(fā)生熱裂解形成瀝青和天然氣。因而，該期流體現(xiàn)今主要以瀝青的形式存在（圖2），并廣泛分布于燈四段和燈二段的古喀斯特儲(chǔ)層中。瀝青的產(chǎn)出狀態(tài)有2種形式，一種為塊狀，另一種為球顆狀或半球顆狀，充填于殘余孔洞中。

2.3 生氣窗后流體充注

該期流體主要為鹽水流體，以自形錐狀石英和/或晶粒狀白云石為代表。通過(guò)對(duì)不同井段巖心和薄片的統(tǒng)計(jì)觀察發(fā)現(xiàn)，從孔洞的邊緣向中心依次可見(jiàn)白云石→瀝青→石英（圖2-A）、瀝青→石英（圖2-B，C）或?yàn)r青→石英＋白云石（圖2-D）的先后充填序次關(guān)系。由于它們充填的時(shí)間晚于熱裂解瀝青，表明該期流體充注主要發(fā)生于生氣窗之后。

3 流體包裹體特征

3.1 生油窗期流體包裹體

選取生油窗之前所充填的白云石進(jìn)行研究，該期白云石中的流體包裹體主要為十分細(xì)小的氣液兩相鹽水包裹體和較為豐富的黃褐色油包裹體。鹽水包裹體因過(guò)于細(xì)小而無(wú)法測(cè)定其均一溫度和鹽度。由于含有較豐富的油包裹體，表明該期流體充注應(yīng)當(dāng)是發(fā)生于油氣生成過(guò)程中。

圖2 燈影組儲(chǔ)層孔洞中的礦物充填世代關(guān)系Fig.2 Multi-generation mineral fillings in the vugs of the Dengying Formation reservoir

3.2 生氣窗后流體包裹體

生氣窗后所形成的礦物主要以自形錐狀石英為主，有時(shí)也可見(jiàn)白云石。流體包裹體主要發(fā)育于自形錐狀石英中。下面選取其中最具代表性的石英予以說(shuō)明。

3.2.1 包裹體巖相學(xué)特征

石英中流體包裹體極為發(fā)育，主要類型為氣液兩相鹽水包裹體和豐富的烴類包裹體（圖3）。其中，氣液兩相鹽水包裹體形態(tài)有三角形、平行四邊形、橢圓形、長(zhǎng)條形、不規(guī)則形狀等，大小從2 μm×4μm～27μm×55μm，絕大多數(shù)集中于2 μm×4μm～6μm×8μm之間，氣液比大多集中于15%左右。一般來(lái)說(shuō)，烴類包裹體的個(gè)體比氣液兩相鹽水包裹體大，大小從6μm×8μm～60 μm×81μm，絕大多數(shù)＞7μm×15μm。烴類包裹體邊緣十分粗黑，一般呈無(wú)色（圖3-A），表明有機(jī)部分演化程度較高。

3.2.2 成分特征

對(duì)石英中36個(gè)流體包裹體的拉曼光譜分析表明，無(wú)論是在氣液兩相鹽水包裹體的氣相部分還是在烴類包裹體中，均見(jiàn)明顯的CH4特征峰（圖4），在個(gè)別烴類包裹體中還檢測(cè)出少量SO2（圖4-B）。對(duì)單相烴類包裹體的拉曼光譜分析表明，絕大部分包裹體的拉曼特征峰處于2 914～2 915cm－1間，表明這部分烴類包裹體應(yīng)該為純液相甲烷包裹體。對(duì)單相烴類包裹體的降溫冷凍實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的降低烴類包裹體中逐漸出現(xiàn)氣泡并隨溫度降低而增大，說(shuō)明這些烴類包裹體在常溫下的均一相態(tài)為液態(tài)。

3.2.3 均一溫度和鹽度

選取氣液兩相鹽水包裹體和純甲烷包裹體共存的石英，進(jìn)行流體包裹體均一溫度測(cè)定，從而獲得流體的密度和鹽度。

圖3 生氣窗后的石英中的流體包裹體特征Fig.3 Characteristics of the fluid inclusions in the quartz formed after the gas-generating window

圖4 石英中流體包裹體拉曼光譜特征Fig.4 Raman spectrogram of the fluid inclusion in the quartz

樣品GS46取自于4 980.17～4 981.87m的深度，該樣品中25個(gè)氣液兩相包裹體的冰點(diǎn)溫度介于－2.0～－5.0℃，均一溫度介于145.0～209.0℃（圖5-A），由此計(jì)算得到的鹽度范圍為3.28%～7.82%，密度 范 圍 為 0.90～0.96g/cm3。樣品GS61取自于4 958.40～4 958.47m的深度，樣品中35個(gè)氣液兩相鹽水包裹體的冰點(diǎn)溫度介于－0.3～－18.0℃，均一溫度介于118.0～188.0℃（圖5-B），由此計(jì)算得到的鹽度范圍為0.50%～20.95%，密度范圍為0.93～1.10g/cm3。

對(duì)純液相甲烷包裹體的測(cè)溫，主要選取樣品中純度較高的甲烷包裹體。雖然經(jīng)激光拉曼光譜測(cè)試，純液相甲烷包裹體中也含有少量雜質(zhì)；但是，實(shí)際測(cè)溫結(jié)果顯示，純液相甲烷包裹體均一溫度介于－84.7～－87.0℃。研究表明，純甲烷體系的均一溫度為－82.6℃［16］。由此對(duì)比可知，實(shí)驗(yàn)所選取的甲烷包裹體可以視為純甲烷體系，非烴組分含量極少。利用前人提出的富甲烷包裹體顯微測(cè)溫方法［17，18］進(jìn)行測(cè)溫。純甲烷包裹體測(cè)溫顯示，GS 4 6樣品中的純甲烷包裹體密度為0.23～0.25g/cm3，GS61樣品中的純甲烷包裹體密度為0.24～0.26g/cm3，均高于甲烷的臨界密度0.162g/cm3，屬高密度甲烷包裹體。

圖5 石英中流體包裹體均一溫度分布直方圖Fig.5 Distribution histogram of the homogenization temperatures of the fluid inclusions in the quartz

3.2.4 壓力

利用與單相烴包裹體共生的氣液兩相鹽水包裹體所獲得的均一溫度，選擇一些成分相對(duì)單一的甲烷包裹體，可以利用文獻(xiàn)中所提供的方法［19，20］，計(jì)算出流體包裹體捕獲時(shí)的壓力。對(duì)來(lái)自于高石1井不同深度石英中的流體包裹體研究表明，樣品GS46中氣液兩相鹽水包裹體峰溫集中于190～210℃（圖5-A）；樣品GS61中氣液兩相鹽水包裹體峰溫集中于110～130℃和160～190℃（圖5-B）。由此獲得樣品 GS46在峰溫200℃時(shí)的壓力為79.4～92.51MPa（表1），對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)為1.35～1.57。樣品GS61在峰溫120℃的壓力為64.85～78.07MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)為 1.95～2.28；在峰溫 180℃ 的壓力為81.72～98.12MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)為1.56～1.88（表2）。所有樣品中甲烷包裹體的壓力數(shù)據(jù)均顯示出明顯的超壓特征。

4 討論

高石梯構(gòu)造燈影組第二段和第四段孔洞中具有白云石→瀝青→石英/石英＋白云石的充填序列（圖2）。作為固態(tài)的瀝青，它不可能似鹽水流體或油藏流體一樣運(yùn)移。大量的瀝青賦存于燈影組中，暗示燈影組中曾經(jīng)油藏的富集和成藏。瀝青充填以前所形成白云石中富含油包裹體，說(shuō)明該期流體形成于油氣的生成過(guò)程中。從白云石→瀝青的充填序列，反映的正是烴類開(kāi)始成熟、運(yùn)移、聚集形成古油藏的過(guò)程。生油窗之后所充填的石英中富含液態(tài)甲烷包裹體和氣－液兩相鹽水包裹體，說(shuō)明該期流體具有油田鹵水的性質(zhì)，它應(yīng)當(dāng)來(lái)自于古氣藏下伏的底水或邊水。因而，石英的結(jié)晶和沉淀的部位代表的應(yīng)當(dāng)是油田底水或邊水的位置，而熱裂解瀝青的位置代表的應(yīng)當(dāng)是古油藏或古氣藏位置。相應(yīng)地通過(guò)瀝青和石英的分布位置可以恢復(fù)確定古油藏油水界面或古氣藏的氣水界面位置。如前所述，生氣窗之后所充填石英形成于瀝青之后，并與熱裂解瀝青相伴生，暗示著古氣水界面上移，原為古氣藏占據(jù)的空間已為底水或邊水所占據(jù)。

表1 GS46石英中甲烷包裹體捕獲壓力計(jì)算結(jié)果Table 1 Trapping pressure of the methane inclusions in the quartz from Sample GS46

高科1井燈影組的頂界埋深為4 980.2m，該井的取心段位于5 447.78～4 986.13m的深度，層位有燈二段、燈三段和燈四段。燈二和燈四段取心段碳酸鹽巖儲(chǔ)層孔洞中均有不同程度的瀝青充填和石英充填。根據(jù)現(xiàn)今瀝青分布的層段，可以大致確定燈四段古油藏中油水界面距燈四段頂200.08m。古油藏中的石油在原位發(fā)生熱裂解形成古氣藏時(shí)，如果假定構(gòu)造高點(diǎn)和構(gòu)造圈閉未發(fā)生改變，由于油熱裂解時(shí)體積的改變和由此引起的增壓，必然會(huì)導(dǎo)致氣水界面向下移動(dòng)，相應(yīng)地，氣水界面的深度距燈四段頂應(yīng)當(dāng)＞200.08 m。換言之，在4 986.13～5 343.40m 深度的儲(chǔ)層中均應(yīng)為氣藏。從生氣窗之后所形成石英的分布深度范圍（5 343.40～4 986.13m）來(lái)看，它與古氣藏的分布深度相一致，表明生氣窗之后從燈四段頂界以下約200.08m的深度范圍內(nèi)，原本應(yīng)由CH4占據(jù)的儲(chǔ)集空間被油田底水全部占據(jù)。這一推論，暗示著原來(lái)古氣藏中的氣已全部被破壞或遷移調(diào)整到其他部位。現(xiàn)今的實(shí)鉆顯示，在燈四段4 989.5～4 980.2m的深度發(fā)育有氣層［8］，這一事實(shí)表明，在石英充填后，先前為油田鹵水所占據(jù)的儲(chǔ)集空間重新為CH4所充填形成現(xiàn)今的氣藏。

高石1井燈四段頂界埋深為4 954.5m，燈二段頂界埋深為5 284.15m。取心井段的深度為4 985.26～4 956m，屬于燈四段。高石1井燈四段與油氣藏密切相關(guān)的充填與高科1井相似，從4 985.26～4 956m的深度均有瀝青和石英充填。燈二段在深度為5 300～5 309m處的巖屑薄片中可以觀察到有瀝青存在。從燈四段孔洞中所充填瀝青的深度，表明古油水界面距燈四段頂至少＞30.76m。當(dāng)古油藏原位熱裂解形成古氣藏后，氣水界面將會(huì)較古油水界面下移。從生氣窗之后所充填的石英在燈四段中出現(xiàn)的最淺深度為4 957.7m，十分接近于燈四段頂界的埋深（4 954.5m），由此暗示著古氣藏形成后，該井所在位置儲(chǔ)層中的古氣藏全部破壞或調(diào)整遷移到其他地方成藏了。通過(guò)實(shí)鉆發(fā)現(xiàn)，該井現(xiàn)今的氣藏主要發(fā)育于燈四段的4 956～5 093m深度和燈二段的5 300～5 390m深度；燈四段中氣藏的氣水界面距燈四段頂界241.5m：由此說(shuō)明，古氣藏在該井重新進(jìn)行了成藏。

研究表明，石油熱裂解廣泛存在于四川盆地下組合油氣藏中［4，9］。1t石油熱裂解生氣量可達(dá)550～720m3［21］，裂解氣體積遠(yuǎn)大于油的體積，從而使古氣藏具有超壓特征，在超壓的作用下一部分熱裂解氣可溶于水形成水溶氣［22］。從前面對(duì)樣品GS46和GS61中生氣窗之后所充填石英流體包裹體溫度和烴類包裹體的捕獲壓力的分析表明，烴類包裹體捕獲壓力分別為79.4～92.51 MPa和81.72～98.12MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)分別為1.35～1.57和1.56～1.88，由壓力系數(shù)反映當(dāng)該期流體充注和礦物結(jié)晶沉淀時(shí)具有超壓特征。由于這些石英形成于熱裂解后的古氣藏破壞過(guò)程中，其超壓流體特征暗示古氣藏破壞時(shí)仍然保持了古氣藏形成時(shí)的超壓；大量液態(tài)烴類包裹體的存在，說(shuō)明在超壓作用下部分甲烷曾溶于水中形成了水溶氣。

高石梯構(gòu)造現(xiàn)今氣藏的壓力明顯不同于古氣藏的壓力。高石1井燈四中－燈四上、高石1井燈四下、高石3井和高石6井燈四段氣藏的實(shí)測(cè)壓力分別為52.276MPa、55.405MPa、57.009 MPa和57.779MPa，對(duì)應(yīng)的壓力系數(shù)分別為1.06、1.1、1.13和1.13。高石1井燈二段氣藏的實(shí)測(cè)壓力為57.609MPa，壓力系數(shù)為1.1。實(shí)測(cè)壓力值和壓力系數(shù)反映出現(xiàn)今氣藏的壓力具有常壓特征。如果將現(xiàn)今氣藏壓力、壓力系數(shù)與生氣窗之后氣藏的壓力和壓力系數(shù)對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，從生氣窗之后到現(xiàn)今，古氣藏從超壓氣藏演變?yōu)楝F(xiàn)今常壓氣藏，壓力的降低可能與喜馬拉雅期的構(gòu)造隆升和古氣藏的逸散有密切的關(guān)系。

從前面2口關(guān)鍵井的成藏過(guò)程分析表明，它們均經(jīng)歷了古油藏形成、古油藏原位裂解形成古氣藏、古氣藏被破壞、油田底水上移在原古氣藏中形成石英，其后CH4再次注入重新成藏成現(xiàn)今氣藏，并由超壓氣藏演變?yōu)槌簹獠亍纳鷼獯爸笫⒌姆植挤秶砻?，古油藏?zé)崃呀馑纬傻墓艢獠卦谶@2口井基本上全部被破壞掉或遷移出去了。那么究竟是被破壞掉了還是遷移到其他位置重新成藏了呢？據(jù)中國(guó)石油西南油氣田公司川中油氣礦的研究資料表明（會(huì)議交流），上覆的寒武系龍王廟組中的氣藏的源與燈影組氣藏的源在組成上有所不同，暗示燈影組的氣藏可能未曾垂向遷移到上覆地層的儲(chǔ)層中。同時(shí)，從生氣窗之后石英流體包裹體所顯示的超壓特征，也表明隨構(gòu)造高點(diǎn)改變，引起油田底水（以石英形式表現(xiàn)）充注時(shí)仍然具有較好的保存條件，推測(cè)應(yīng)當(dāng)是古氣藏中的氣發(fā)生了大規(guī)模的側(cè)向遷移，而這種遷移與磨溪構(gòu)造、高石梯構(gòu)造、威遠(yuǎn)－資陽(yáng)構(gòu)造的形成演化密切相關(guān)。

通過(guò)前面對(duì)生油窗之前、生油窗和生氣窗之后所充注的鹽水流體和油/氣藏流體的逐一解剖，將高石梯構(gòu)造油氣藏的可能形成演化過(guò)程恢復(fù)如圖6所示。二疊紀(jì)－三疊紀(jì)末期，高石梯構(gòu)造和磨溪構(gòu)造初步形成，此時(shí)的構(gòu)造高點(diǎn)可能位于磨溪地區(qū)；石油向高石梯構(gòu)造和磨溪構(gòu)造運(yùn)移聚集和成藏形成古油藏（圖6-A）。侏羅紀(jì)－晚白堊世，隨著埋藏深度的增加和溫度的增高，古油藏中的石油在原位開(kāi)始裂解形成天然氣和瀝青，瀝青充填于孔洞的邊緣，天然氣形成古氣藏；較好的保存條件，使熱裂解作用所產(chǎn)生的超壓體系得以維持，氣水界面較古油藏形成時(shí)期的油水界面下移（圖6-B）。喜馬拉雅期，隨著資陽(yáng)構(gòu)造和威遠(yuǎn)構(gòu)造的形成，磨溪－高石梯地區(qū)的構(gòu)造高點(diǎn)從磨溪向高石梯方向遷移，古氣藏相應(yīng)地開(kāi)始調(diào)整成藏（圖6-C，D，E）；在喜馬拉雅早期，隨著資陽(yáng)構(gòu)造的形成，高石梯－磨溪地區(qū)的構(gòu)造高點(diǎn)由磨溪地區(qū)向高石梯方向遷移，先前高石梯構(gòu)造中的古氣藏由高石梯向資陽(yáng)方向發(fā)生側(cè)向遷移，古氣藏中的氣水界面上移，直至古氣藏全部消失（圖6-C）；其后，隨著磨溪構(gòu)造高點(diǎn)向高石梯構(gòu)造方向遷移，磨溪構(gòu)造中的古氣藏側(cè)向遷移到高石梯構(gòu)造中重新成藏，磨溪構(gòu)造中的古氣藏被破壞（圖6-D）；在喜馬拉雅晚期，隨著資陽(yáng)構(gòu)造的高點(diǎn)向威遠(yuǎn)構(gòu)造的遷移，高石梯構(gòu)造和磨溪構(gòu)造的高點(diǎn)向資陽(yáng)方向的遷移，磨溪以東地區(qū)的古氣藏又調(diào)整至磨溪構(gòu)造中重新成藏形成現(xiàn)今氣藏（圖6-E）。在古氣藏的調(diào)整成藏過(guò)程中，氣藏具有從超壓向常壓演變的特征。

圖6 高石梯構(gòu)造燈影組油氣成藏過(guò)程模式圖Fig.6 The process of hydrocarbon accumulation of Dengying Formation in the Gaoshiti structure

5 結(jié)論

a.高石梯燈影組油氣藏中存在至少3期礦物充填：白云石→瀝青→石英/白云石＋石英。早期的白云石中富含油包裹體，晚期的石英中富含液態(tài)甲烷包裹體。烴類包裹體的捕獲壓力為79.4～98.12MPa，壓力系數(shù)為1.35～1.88，顯示超壓特征。

b.高石梯氣藏具有多期成藏特點(diǎn)，屬于構(gòu)造調(diào)整氣藏。其可能的成藏過(guò)程為：二疊紀(jì)－三疊紀(jì)末期形成古油藏；侏羅紀(jì)—晚白堊世，古油藏中的石油在原位開(kāi)始裂解形成超壓古氣藏；喜馬拉雅早期，古氣藏向資陽(yáng)－威遠(yuǎn)方向遷移破壞；喜馬拉雅中晚期，磨溪地區(qū)的氣藏遷移調(diào)整至高石梯地區(qū)重新成藏。在調(diào)整成藏過(guò)程中，氣藏具有從超壓向常壓演變的特征。

c.古氣藏的破壞、側(cè)向遷移和重新聚集成藏，可能主要受構(gòu)造演化和構(gòu)造高點(diǎn)的側(cè)向遷移控制。

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