時(shí)保宏,張 艷,張 雷,黃 靜,唐 朝

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065； 2.中國石油 長慶油田分公司 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安710018；3.中國石油 長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018)

運(yùn)用流體包裹體資料探討鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)長9油藏史

時(shí)保宏1,張 艷2，3,張 雷2，3,黃 靜2，3,唐 朝2，3

(1.西安石油大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院,陜西 西安 710065； 2.中國石油 長慶油田分公司 低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安710018；3.中國石油 長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院，陜西 西安 710018)

鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)三疊系延長組長9油層組是該區(qū)油藏發(fā)育的重點(diǎn)層位。在區(qū)域地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，通過流體包裹體偏光-熒光觀察、均一溫度測試、熒光光譜及紅外光譜等分析方法，結(jié)合埋藏?zé)嵫莼焚Y料，確定了姬塬地區(qū)長9油藏的充注期次。分析表明，長9儲(chǔ)層烴類包裹體物理相態(tài)主要為發(fā)綠色、黃綠色熒光的液態(tài)烴、含氣烴的液態(tài)烴兩類。與其共生的鹽水包裹體均一溫度分布連續(xù)，具有明顯的單峰分布特征，對應(yīng)溫度為100～120 ℃，鹽度分布也較集中，峰值區(qū)間NaCl濃度為3%～5%，表明發(fā)生過一期連續(xù)、流體性質(zhì)和交換作用變化不大的烴類運(yùn)移、充注過程。同樣，石油包裹體熒光光譜及紅外光譜特征及參數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也佐證了姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層經(jīng)歷了一期烴類充注，充注的有機(jī)質(zhì)成熟度較高，烴類包裹體熒光光譜主峰波長、形態(tài)相似，波峰近似，λmax為495 nm，對應(yīng)綠色、黃綠色熒光區(qū)。結(jié)合研究區(qū)埋藏史、地?zé)崾肪C合分析得出，姬塬地區(qū)長9原油充注過程發(fā)生距今120～130 Ma，即早白堊世中、晚期為主要的油氣成藏期。

均一溫度；紅外光譜；熒光光譜；成藏期次；流體包裹體；姬塬地區(qū)；鄂爾多斯盆地

姬塬地區(qū)為鄂爾多斯盆地石油資源豐富區(qū)域之一，三疊系延長組發(fā)育長4+5、長6、長8 油層組等多個(gè)大型巖性油藏。近年來，隨著復(fù)合成藏理論及致密油氣研究的深入，姬塬地區(qū)延長組下組合長9油層組逐漸引起了石油地質(zhì)工作者的重視，并對其沉積環(huán)境，儲(chǔ)層特征及油水分布規(guī)律等進(jìn)行了系統(tǒng)研究[1-4]，其中涉及長9成藏史的研究則較少。本文利用包裹體系統(tǒng)測試分析資料，對該區(qū)域長9油藏的充注史加以探討。

1 區(qū)域地質(zhì)概況及樣品選取

姬塬地區(qū)位于鄂爾多斯盆地中西部，構(gòu)造上屬于伊陜斜坡與天環(huán)坳陷兩個(gè)構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)延長組自下而上劃分為長10—長1共10個(gè)油層組。長9沉積時(shí)期，研究區(qū)發(fā)育三角洲沉積，儲(chǔ)集體主要為平原分流河道及前緣水下分流河道砂巖。砂巖具有粒度細(xì)、分選及磨圓差、非均質(zhì)性較強(qiáng)[5-6]等特征?？碧奖砻鳎芯繀^(qū)長9油藏主要分布在油層組上部，油藏規(guī)模較小，油水關(guān)系復(fù)雜，油層出水率較高[7]。

針對研究區(qū)長9儲(chǔ)層巖性細(xì)，不利于鏡下包裹體觀察分析的特點(diǎn)，特篩選粒度相對較粗的巖心送樣磨制包裹體薄片。此次共選取15口鉆井的巖心樣品磨片進(jìn)行包裹體測溫、期次劃分、熒光及紅外光譜等測試分析。具體測試方法前人[8-14]做了不少詳細(xì)說明，此處不在贅述。

2 烴類包裹體特征

2.1 包裹體期次及特征

據(jù)偏光-熒光鏡下觀察結(jié)果分析，樣品中烴類包裹體主要賦存在切及石英顆粒或切穿石英顆粒及加大邊的微裂隙中。依據(jù)烴類包裹體所顯示的相態(tài)特征、產(chǎn)狀及顯微偏光-熒光顏色等特征，研究區(qū)長9砂巖可識別出特征明顯的一期烴類包裹體。

該期包裹體主要發(fā)育于成巖石英顆粒次生加大中晚期及成巖期后，沿切穿石英顆?；蚴⒓哟筮叺奈⒘严冻删€-帶狀分布，發(fā)育豐度極低-中等，包裹體個(gè)體大小一般為5～20 μm，形狀規(guī)則，多為橢圓形、圓形(表1)。其物理相態(tài)以含氣烴的液態(tài)烴和液態(tài)烴為主，透射光下液烴多呈深褐色(圖1a—b)、淡黃色及黃色(圖1c—e),氣烴呈灰色(圖1f)，在藍(lán)光激發(fā)下液態(tài)烴包裹體多顯示黃綠色、綠色熒光(圖1g—i)。

與烴類包裹體共生的鹽水包裹體均一溫度的穩(wěn)定性較高。因此，一般選取與烴類包裹體共生的鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測定。測試結(jié)果表明，姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層中與烴類包裹體共生的鹽水包裹體均一溫度分布范圍為80～120 ℃，分布連續(xù)，且只存在一個(gè)峰值區(qū)間，峰值為100～120 ℃(圖2)，反映研究區(qū)長9烴類的運(yùn)移和充注是一個(gè)連續(xù)的過程，在這連續(xù)過程中存在一次大規(guī)模的流體活動(dòng)[15-16]；包裹體鹽度分布范圍偏向低鹽度，NaCl濃度峰值區(qū)間在3%～5%，分布較集中(圖2)，表明地層中的流體交換作用不普遍，流體性質(zhì)差別不大，反映為一期充注。

2.2 包裹體鹽水體系

處于不同鹽水體系的包裹體，其流體組分不同。目前主要是通過采用冷凍法(與均一溫度測量過程相反)獲得始熔溫度來確定包裹體中流體的鹽水體系。始熔溫度與鹽水體系的低共結(jié)溫度是一致的。對于某一鹽水體系而言，低共結(jié)溫度是該體系的特征值。如NaCl-H2O體系的低共結(jié)溫度是-20.8 ℃，KCl-H2O體系是-10.6 ℃，H2O+NaCl+ MgCl2體系低共結(jié)溫度是-35 ℃，CaCl2-NaCl-H2O三元體系的低共結(jié)溫度是-52 ℃。依據(jù)鹽水體系的特征值對比分析包裹體的始熔溫度，就能確定該包裹體中的鹽水溶液屬于哪一體系[17-18]。長9包裹體始熔溫度平均值為-45.5 ℃，主要分布于-40 ℃～-60 ℃，接近三元鹽水體系(圖3)，表明研究區(qū)長9油藏處于封閉狀態(tài),油藏保存條件較好，與上述包裹體鹽度分析結(jié)果相一致。

表1 姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層烴類包裹體特征及類型劃分

注：賦存礦物產(chǎn)狀①代表切穿石英顆粒及其加大邊的微裂隙;②代表石英顆粒加大邊微裂隙;③代表切穿石英顆粒的微裂隙。

圖1 姬塬地區(qū)長9典型烴類包裹體偏光-熒光照片F(xiàn)ig.1 Polarized light and fluorescent microscope of typical hydrocarbon inclusions of Chang9 reservoir in Jiyuan areaa.沿切穿石英顆粒及其加大邊微裂隙群成線狀分布、呈透明無色或淡褐色的含烴鹽水包裹體，C77井，埋深2 457.65m，正交偏光照片；b.沿切穿石英顆粒的微裂隙成帶分布、呈淡褐色的含烴鹽水包裹體，L99井，埋深2 849 m，單偏光；c.細(xì)砂巖中沿切穿石英顆粒的次生微裂隙成線狀分布、呈淡黃色-灰色，Y148井，埋深2 557.7 m，單偏光；d.細(xì)砂巖中沿切穿石英顆粒的成巖期后次生微裂隙成帶分布、呈淡黃色-灰色的液烴、油-氣包裹體與呈透明無色的含烴鹽水包裹體，C77井，埋深2 457.65 m，單偏光；e.細(xì)砂巖中沿切穿石英顆粒的次生微裂隙成帶分布的油-氣包裹體，呈淡黃色-灰色，C141井，埋深2 471.5 m，單偏光；f.沿切穿石英顆粒的成巖期后次生微裂隙成帶分布、呈深灰色的氣烴包裹體，A102井，埋深2 467.5 m，單偏光；g.液烴、油-氣包裹體呈淺黃綠色熒光，UV激發(fā)；h.包裹體液烴顯示綠色熒光，UV激發(fā)；i.油-氣包裹體顯示黃綠色熒光，UV激發(fā)

圖2 姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層烴類包裹體鹽度a)與均一溫度b)分布Fig.2 Salinity(a)and homogenization temperature(b)distribution in fluid inclusions from Chang9 reservoir of Jiyuan area

圖3 姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層烴類包裹體始熔溫度分布Fig.3 Eutectic temperature distribution of fluid inclusions from Chang9 reservoir in Jiyuan area

3 包裹體熒光及紅外光譜分析

3.1 包裹體熒光光譜分析

烴類包裹體熒光及光譜分析測試以熒光鏡下所觀察的包裹體的熒光顏色為依據(jù)，對熒光光譜特征及強(qiáng)度進(jìn)行更為精確的測量。烴類包裹體的熒光顏色是不同成熟度油氣的直接顯示，表征了不同幕次的油氣充注。根據(jù)包裹體成熟度的不同，熒光光譜存在“藍(lán)移”或“紅移”現(xiàn)象，隨著烴類包裹體成熟度增加，光譜主峰值減少，熒光光譜表現(xiàn)為向藍(lán)色熒光移動(dòng)的現(xiàn)象；反之，隨著光譜主峰值增加，成熟度減少，熒光光譜則表現(xiàn)為向紅色熒光移動(dòng)的現(xiàn)象[10,19]。

上述包裹體特征論述中已對研究區(qū)長9包裹體產(chǎn)狀、熒光顏色做了詳細(xì)說明，在此基礎(chǔ)上，利用熒光光譜分析儀，通過激發(fā)光對單個(gè)典型烴類包裹體進(jìn)行光譜測定分析，從而獲得熒光光譜圖。研究區(qū)熒光光譜圖結(jié)構(gòu)及形態(tài)相似，主峰波長近似，λmax為495 nm，發(fā)黃綠色熒光(圖4)，判斷研究區(qū)長9油層組主要發(fā)育一期烴類成熟度較高的烴類包裹體。

圖4 姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層典型石油包裹體熒光光譜Fig.4 Typical fluorescence spectrum of inclusions from Chang9 reservoir in Jiyuan area

3.2 包裹體顯微紅外光譜測定

顯微紅外光譜技術(shù)常用來對單個(gè)石油包裹體的有機(jī)成分進(jìn)行測定。光譜吸收峰的強(qiáng)度表示化學(xué)結(jié)構(gòu)的相對豐度，反映有機(jī)質(zhì)的組成特征。研究中常用ΣCH2/ΣCH3(亞甲基峰面積與甲基面積比值)、Xinc(包裹體有機(jī)質(zhì)烷基碳原子數(shù))和Xstd(標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)質(zhì)烷基碳原子數(shù))這3個(gè)參數(shù)(參數(shù)計(jì)算方法見參考文獻(xiàn)[10]和[17])來表征石油包裹體成熟度[20-21]。其值越小，表明有機(jī)質(zhì)的成熟度越高,反之，則亦然。

Y148、C141和C77井石油包裹體的紅外參數(shù)中ΣCH2/ΣCH3值在1.738～5.782，Xinc介于10.418～55.356，Xstd值分布范圍為6.806～21.785，與紅外光譜圖(圖5)相結(jié)合可以看出，研究區(qū)有機(jī)質(zhì)成分中甲基相對富集，長鏈烷烴含量相對較低，成熟度較高，與黃綠色包裹體熒光特征相佐證。

圖5 姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層典型石油包裹體顯微-紅外光譜Fig.5 Micro-FTIR of the hydrocarbon inclusions from Chang9 reservoir in Jiyuan area a.C141井；b.Y148井；c.C77井

4 長9油藏充注期次

儲(chǔ)層中與烴類共生的鹽水包裹體均一溫度代表油氣運(yùn)移充注時(shí)儲(chǔ)層的古地溫。采用將其投點(diǎn)到模擬恢復(fù)的儲(chǔ)層熱埋藏史圖的方法來確定油藏成藏時(shí)間。此次利用PRA的BasinMod1D軟件對研究區(qū)長9儲(chǔ)層熱埋藏史圖進(jìn)行了模擬恢復(fù)。模擬恢復(fù)所需的地層剝蝕量、古地溫梯度、現(xiàn)今地表溫度及各地層沉積及剝蝕厚度、發(fā)生的時(shí)間等數(shù)據(jù)引自參考文獻(xiàn)[22-24]。研究區(qū)長9與烴類共生鹽水包裹體均一溫度峰值段100～120 ℃對應(yīng)地質(zhì)年代為120～130 Ma，說明石油充注時(shí)間為早白堊世中晚期，即長9油藏主成藏期為早白堊世中晚期(圖6)。

5 結(jié)論

1) 鄂爾多斯盆地姬塬地區(qū)延長組長9儲(chǔ)層烴類包裹體主要沿切穿石英顆粒或石英加大邊的微裂隙成線-帶狀分布；物理相態(tài)主要為發(fā)綠色、黃綠色熒光的液態(tài)烴、含氣烴的液態(tài)烴兩類。烴類包裹體熒光光譜主峰波長、形態(tài)相似，波峰近似，λmax為495 nm，對應(yīng)綠色、黃綠色熒光區(qū)。烴類包裹體紅外光譜圖反映包裹體中烴類有機(jī)質(zhì)成分中甲基相對富集，長鏈烷烴含量相對較低，成熟度較高。與其共生的鹽水包裹體均一溫度分布連續(xù)，具有明顯的單峰分布特征。

2) 姬塬地區(qū)長9儲(chǔ)層充注了一期連續(xù)、流體性質(zhì)和交換作用變化不大的具有較高成熟度的烴類流體。結(jié)合研究區(qū)埋藏史、地?zé)崾肪C合分析得出，姬塬地區(qū)長9原油充注過程發(fā)生距今約120～130 Ma，即早白堊世中晚期為研究區(qū)長9油藏主要形成時(shí)期。

圖6 姬塬地區(qū)埋藏-熱演化史及油氣充注期次Fig.6 Burial-thermal history and oil accumulation stages in Jiyuan area

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(編輯 張亞雄)

Dating of hydrocarbon accumulation by fluid inclusion characteristics in the Chang9 of Yanchang Formation in Jiyuan area,the Ordos Basin

Shi Baohong1,Zhang Yan2,3,Zhang lei2,3,HuangJing2,3,Tang Chao2,3

(1.SchoolofEarthSciencesandEngineering,Xi’anShiyouUniversity,Xi’an,Shaanxi710065,China;2.NationalEngineeringLaboratoryforExplorationandDevelopmentofLow-PermeabilityOil&GasFields,ChangqingOilfieldCompany,PetroChina,Xi’an,Shaanxi710018,China;3.ResearchInstituteofExplorationandDevelopment,ChangqingOilfieldCompany,PetroChina,Xi’an,Shaanxi710018,China)

Chang9 oil layer of the Triassic Yanchang Formation is a key horizon for reservoir development in Jiyuan area,Ordos Basin.The characteristics of fluid inclusions in Chang9 reservoir in Jiyuan area were analyzed systematically based on the measurements of Fourier transform infrared spectroscopy,fluorescence spectroscopy,and homogenization temperature to determine,in combination with the burial-thermal history,the phases and periods of hydrocarbon migration and accumulation.The results show that there are two types of hydrocarbon inclusions in the reservoir of Chang9,namely liquid hydrocarbon inclusions and gas liquid hydrocarbon inclusions with green or yellow-green fluorescence.The homogenization temperature of brine inclusions associated with the hydrocarbon inclusions has a continuous distribution with a 100-120 ℃ peak value.Salinity distribution is relatively concentrated with a peak value of 3-5 wt%NaCl.These cha-racteristics indicate that there is one major phase of oil migration and accumulation in the study area.Consistently,fluorescence spectroscopy and Fourier transform infrared spectroscopy data demonstrate that the Chang9 reservoir has undergone one phase of hydrocarbon charging with high organic matter maturity,with yellow-green and green fluorescence,corresponding to the fluorescence spectrum of 495nm.The analysis of burial and thermo-evolutionary history of Chang9 oil layer show that the hydrocarbon charging occurred mainly in mid-late stage of the Early Cretaceous.

homogenization temperature,FTIR,fluorescence spectrum,hydrocarbon accumulation timing,fluid inclusion,Jiyuan area,Ordos Basin

2014-01-15;

2014-10-20。

時(shí)保宏(1970—)，男，博士、副教授，油氣成藏地質(zhì)學(xué)及天然氣地球化學(xué)。E-mail:bh.sh@163.com。

陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2012JM5010)。

0253-9985(2015)01-0017-06

10.11743/ogg20150103

TE122.1

A