趙玉濤， 邵明禮， 賈可心， 林 爽， 唐 敏

( 1. 中國石油吉林油田分公司 勘探開發(fā)研究院，吉林 松原 138000； 2. 中國石油吉林油田分公司 油氣工程研究院，吉林 松原 138000 )

松遼盆地德惠斷陷華家構造帶深層儲層油氣成藏期次
——來自流體包裹體證據(jù)

趙玉濤1， 邵明禮1， 賈可心1， 林 爽2， 唐 敏1

( 1. 中國石油吉林油田分公司 勘探開發(fā)研究院，吉林 松原 138000； 2. 中國石油吉林油田分公司 油氣工程研究院，吉林 松原 138000 )

松遼盆地德惠斷陷具有多期油氣充注的特征，受復雜構造運動的影響，原生油氣藏發(fā)生調(diào)整改造。運用流體包裹體分析技術，根據(jù)烴類包裹體巖相特征及其伴生鹽水包裹體均一溫度，結合埋藏史和熱史模擬，研究德惠斷陷華家構造帶深層儲層成藏期次和時間。結果表明，德惠斷陷華家構造帶深層儲層油氣共經(jīng)歷三期油氣充注過程和二次調(diào)整改造，第一期油充注發(fā)生在沙河子組沉積末期(141.5～135.0 Ma)；第二期油氣充注發(fā)生在登婁庫組沉積末期—青山口沉積時期(116.0～91.5 Ma)；第三期油氣充注發(fā)生在嫩江組沉積時期(81.0～72.5 Ma)。第一次原油調(diào)整改造發(fā)生在營城組沉積晚期到登婁庫組沉積早期(128.1～121.0 Ma)；第二次原油調(diào)整改造和第一次天然氣調(diào)整改造發(fā)生在新近紀(4.0～1.0 Ma)。德惠斷陷經(jīng)歷較為復雜的油氣成藏過程。

油氣成藏期次； 流體包裹體； 巖相特征； 華家構造帶； 德惠斷陷； 松遼盆地

0 引言

油氣藏的形成是烴類流體從源巖到圈閉的運聚過程，油氣藏形成時期分析是油氣勘探評價的重要內(nèi)容。油氣成藏時期研究是成藏機理研究的重點內(nèi)容，對勘探有重要的實踐意義[1]。20世紀90年代以來，在成藏年代學研究方面取得許多重大進展，一些新的分析技術和研究方法相繼出現(xiàn)，已形成包括油藏地球化學法、同位素測年法、油氣水界面追溯法、流體包裹體法等。油藏地球化學法主要是運用不同時期形成油藏的非均質(zhì)性確定油氣成藏期次，但是油藏的非均質(zhì)性形成的原因除了不同期次油氣充注外，還受其他因素影響，不能確定油氣充注的具體時間[2]。同位素測年法主要應用儲層中自生伊利石僅在流動的富鉀水介質(zhì)中形成，油氣進入儲層后伊利石形成過程停止[3-4]，主要運用油氣儲集層中自生伊利石礦物的K-Ar和40Ar-39Ar測年技術，但是該種方法很難得到一條極其平坦的40Ar-39Ar曲線，并且自生伊利石的純度與碎屑物質(zhì)(主要是碎屑伊利石)的混入程度也影響準確成藏定年[5]。油氣水界面追溯法應用油氣藏在最初形成時油氣水界面一般呈水平狀態(tài)，以后受構造運動等的影響，油氣水界面發(fā)生變遷，直至構造穩(wěn)定期油氣水界面又重新演變?yōu)樗浇缑?，可以分析已知油氣藏油氣水界面演變史，追溯現(xiàn)今油氣藏的油氣水界面(即水平界面)在地質(zhì)歷史上最早形成的時間，即可確定油氣藏的形成時間[6]。油氣包裹體法的形成世代是反映油氣運移充注歷史的最好記錄。沉積物中形成的包裹體是各種自生礦物在形成時捕獲的，自生礦物形成的次序是確定包裹體期次的最主要依據(jù)[7]。此外，利用流體包裹體均一溫度，結合地層埋藏史和熱史恢復能夠準確厘定油氣成藏期次和成藏時間[6,8]，運用流體包裹體特征是研究油氣成藏時間的有效途徑和手段[9-10]。綜合應用流體包裹體法對德惠斷陷深層儲層油氣成藏期次進行研究，可以為深層油氣成藏研究和勘探部署提供依據(jù)。

松遼盆地深層地層主要指拱張裂陷期的火石嶺組、沙河子組及營城組地層，已經(jīng)證實沙河子組烴源巖具有較好的生烴潛力[11]，鉆井揭示沙河子組烴源巖主要為深湖一半深湖相黑色、灰黑色泥巖。松遼盆地深層存在NNE向溝通烴源巖的斷裂，因此為深層儲層中油氣的聚集提供有利的運移通道[12]。德惠斷陷隸屬于松遼盆地東南隆起區(qū)內(nèi)次一級構造單元[13]，成為吉林油田油氣勘探的重要接替領域[14]。目前，已經(jīng)鉆遇的多口井見到較好的油氣顯示，是勘探開發(fā)的有利區(qū)塊。

1 地質(zhì)背景

德惠斷陷位于松遼盆地南部的東部斷陷帶北部，構造演化與盆地區(qū)域演化特征相似，可劃分為拱張裂陷期、坳陷沉降期和反轉定型期三個演化階段，其中火石嶺組、沙河子組及營城組地層為拱張裂陷期形成的。火石嶺組沉積時期，受燕山運動第Ⅱ幕的影響，產(chǎn)生一系列北北東走向的區(qū)域性張性斷裂(見圖1(a))。沙河子組沉積時期，板塊俯沖作用減慢，水域不斷擴大，斷陷盆地水體變深，地層局部超覆于火石嶺組地層之上(見圖1(b))。營成組沉積時期為斷陷期晚期，受燕山運動第Ⅲ幕的影響，全區(qū)遭受風化剝蝕，尤其是研究區(qū)東部和南部長期處于隆起，遭受強烈風化剝蝕，只在斷陷邊部殘留營城組地層(見圖1(c))。

圖1 德惠斷陷構造Fig.1 Structural map of Dehui depression

華家構造帶位于德惠斷陷農(nóng)安走滑斷裂帶以西，北部為郭家構造帶，東部為鮑家洼槽和合隆洼槽，西部為農(nóng)西洼槽和龍王洼槽(見圖2)。華家構造帶處于構造有利部位，主要發(fā)育火石嶺組、沙河子組和營城組三套烴源巖，有機質(zhì)類型以Ⅱ2～Ⅲ型為主，烴源巖具有良好的生烴潛力，其中沙河子組生烴條件相對較好，成熟度較高。由于受到復雜構造運動的影響，德惠斷陷經(jīng)歷多期生排烴過程，并且油氣經(jīng)歷多期充注和調(diào)整改造過程。

2 樣品與實驗

流體包裹體分析的樣品來源于華家構造帶的德深16、德深17、德深19井深層儲層(見表1)，共計11個樣品。流體包裹體均一溫度測試在中國石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院完成。測試儀器采用Linkam THMSG600型冷熱臺，冷熱臺溫度分辨率為0.1 ℃，采用均一法測試溫度的精度為±1 ℃，根據(jù)中華人民共和國核行業(yè)標準EJ/T 1105—1999《礦物流體包裹體溫度的測定》[15]進行測試。

井號深度/m層位巖性德深162204．76～2209．46K1sh凝灰?guī)r德深172232．00～2240．00K1yc英安巖德深192313．00～2425．00J3hs凝灰質(zhì)砂巖

3 烴類包裹體巖相學特征

流體包裹體是指成巖成礦流體(含氣液的流體或硅酸鹽熔融體)在礦物結晶生長過程中，被包裹在礦物晶格缺陷或穴窩中且保留下來的獨立封閉體系[16-17]。烴類包裹體記錄古油氣藏的特征，通過烴類包裹體與成巖礦物世代及其共生關系分析，可以確定油氣成藏的相對時間[18]，為油氣充注期次提供巖相學上的證據(jù)。

研究區(qū)烴類包裹體微觀特征見圖3。由圖3可知，石英顆粒成巖期裂隙捕獲大量天然氣包裹體，根據(jù)不同裂隙捕獲天然氣包裹體的相互序次關系，可以判斷天然氣充注的序次，其中一條裂紋被后期的裂紋切斷而發(fā)生形變，說明被切斷的裂紋中包裹體的捕獲時間較早，而切斷早期裂紋中包裹體的捕獲時間要晚于被切斷裂紋中包裹體的捕獲時間，因此可以說明至少存在兩期天然氣充注(見圖3(a))。在孔洞充填方解石中檢測到大量天然氣包裹體，說明在方解石形成的過程中存在天然氣的充注(見圖3(b))。在孔洞充填方解石中檢測到油包裹體，說明在方解石形成的過程中有原油的充注(見圖3(c-f))。溶蝕縫被大量瀝青充填，說明油氣充注后經(jīng)歷調(diào)整破壞，因此有大量瀝青的存在(見圖3(g))。原油和天然氣充注期次和成藏時間還需要根據(jù)包裹體均一溫度進行分析并準確劃分。

圖3 研究區(qū)烴類包裹體微觀特征Fig.3 Microscopic characteristics of hydrocarbon inclusion in the study area

4 油氣充注期次和成藏時間

4.1 包裹體均一溫度特征

流體包裹體的均一溫度記錄古地溫，通過對與烴類包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度分析，可以劃分油氣活動和成藏期次[18]。應用鹽水包裹體均一溫度，根據(jù)兩點原則劃分流體充注幕次：一是具有相同產(chǎn)狀和相似氣/液比的流體包裹體組合；二是相似產(chǎn)狀和相似氣/液比包裹體內(nèi)部均一溫度大致按15 ℃間隔分幕。與烴類包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度數(shù)據(jù)見表2，包裹體均一溫度分布見圖4。德深16井儲層中與油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度分布(見圖4(a))顯示，共有四幕油充注和兩次調(diào)整改造，第一幕充注與油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度在76.3～82.6 ℃ 之間；第二幕充注與油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度在107.5～125.1 ℃之間；第三幕充注與油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度在131.7～139.4 ℃之間；第四幕充注與油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度在145.1～153.6 ℃ 之間。兩次調(diào)整改造與油包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度分別在73.0～75.6、85.5～98.8 ℃之間，第一次調(diào)整改造發(fā)生在第二幕油充注后，第二次調(diào)整改造發(fā)生在第四幕油充注后。與氣包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度分布(見圖4(b))顯示，共有三幕氣充注，均一溫度范圍分別為121.0～125.4、130.5～140.7、145.1～156.5 ℃(見表2)，對應第二幕、第三幕和第四幕油充注溫度。

表2 華家構造帶深層儲層烴類包裹體伴生鹽水包裹體均一溫度

圖4 與烴類包裹體伴生鹽水包裹體均一溫度分布Fig.4 Diagram about homogenous temperature of aqueous inclusion associating with hydrocarbon

德深17井儲層中與氣伴生的鹽水包裹體均一溫度分布(見圖4(c))顯示，共有三幕氣充注和一次調(diào)整改造，三幕氣充注對應的鹽水包裹體均一溫度分別為105.3～120.8、130.0～145.0、146.0～150.6 ℃，對應第二幕、第三幕和第四幕油充注溫度；調(diào)整改造對應的鹽水包裹體均一溫度為85.2～100.1 ℃(見表2)。

德深19井儲層中與氣包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度分布(見圖4(d))顯示，共有兩幕氣充注和一次調(diào)整改造，兩幕氣充注對應的鹽水包裹體均一溫度分別為122.1～139.3、143.7～160.8 ℃，對應第三幕和第四幕油充注溫度；調(diào)整改造對應的鹽水包裹體均一溫度為99.4～118.6 ℃(見表2)。

綜上所述，德惠斷陷華家構造帶深層儲層共經(jīng)歷四幕油氣充注和兩次調(diào)整改造，其中油充注發(fā)生在第一幕—第四幕，氣充注發(fā)生在第三幕和第四幕；第一幕充注后，原油發(fā)生一次調(diào)整改造過程，第四幕油和氣充注后，原油和天然氣經(jīng)歷一次調(diào)整改造過程。

4.2 埋藏史—熱史模擬

為了進行埋藏史—熱史恢復，模擬德深16、德深17、德深19井單井埋藏史—熱史。德惠斷陷主要經(jīng)歷三次剝蝕改造，下白堊統(tǒng)沙河子組沉積早期經(jīng)歷一次剝蝕，德惠斷陷華家構造帶剝蝕厚度在350～550 m之間；下白堊統(tǒng)營城組沉積末期經(jīng)歷一次較弱的剝蝕，華家構造帶剝蝕量在100～400 m之間；在嫩江組末期經(jīng)歷一次較強烈的剝蝕，華家構造帶剝蝕厚度在1 300～1 600 m之間。

邊界條件主要包括古水深、古熱流和古地溫梯度。松遼盆地德惠斷陷斷陷期為湖相沉積環(huán)境，凹陷期為河流相沉積環(huán)境，采用鏡質(zhì)體反射率法[19]計算古熱流數(shù)據(jù)，分析松南隆起區(qū)德惠斷陷德深1井古熱流數(shù)據(jù)與地質(zhì)時間的關系(見圖5)。采用文獻[20]方法綜合確定松遼盆地古地溫梯度。采用PetroMod軟件1D模塊進行埋藏史—熱史模擬。德深16井在嫩江組末期構造運動之前，火石嶺組地層深度可達4 600 m，地層最高溫度約為220 ℃，由于受到嫩末反轉構造運動的影響而地層被抬升剝蝕，地層溫度降低，火石嶺組現(xiàn)今地層最高溫度約為110 ℃(見圖5(a))。在嫩末反轉構造運動前，德深17井火石嶺組地層最深約為5 000 m，其地層最高溫度約為280 ℃；受到嫩末反轉構造運動的影響，現(xiàn)今火石嶺地層最深約為4 000 m，現(xiàn)今地層最高溫度約為170 ℃(見圖5(b))。在嫩末反轉構造運動前，德深19井火石嶺組地層最深約為3 700 m，其地層最高溫度約為225 ℃；在嫩末反轉構造運動地層抬升剝蝕后，火石嶺組地層深度約為3 000 m，現(xiàn)今火石嶺組地層最高溫度約為125 ℃(見圖5(c))。因此，受到嫩末反轉構造運動的影響，德惠斷陷轉變?yōu)槟贻p的“冷盆”。

4.3 油氣成藏時間

根據(jù)單井埋藏史—熱史模擬結果，結合與油包裹體和氣包裹體伴生的鹽水包裹體均一溫度，將均一溫度投影到埋藏史—熱史圖上確定油氣成藏時間，將不同均一溫度投影出的時間標到統(tǒng)一的時間軸上(見圖6)，德惠斷陷華家構造帶深層儲層共經(jīng)歷三期油氣充注和一次調(diào)整改造。其中第一期油氣充注發(fā)生在141.5～135.0 Ma之間(即沙河子組沉積晚期—白堊紀早期)，對應第一幕油充注；第二期油氣充注發(fā)生在116.0～91.5 Ma之間(即登婁庫組沉積晚期—青山口組沉積時期—白堊紀中期)，對應第二幕和第三幕油和天然氣充注；第三期油氣充注發(fā)生在81.0～72.5 Ma之間(即嫩江組沉積時期—白堊紀晚期)，對應第四幕油和天然氣充注。由于受到營城組末期構造運動的影響，第一幕油充注后油藏中油遭受調(diào)整破壞，發(fā)生在128.0～121.0 Ma之間(即營城組沉積晚期到登婁庫組沉積早期—白堊紀早期)；然后受到嫩江組末期抬升剝蝕的影響，油和天然氣經(jīng)歷一次調(diào)整改造過程，發(fā)生在4.0～1.0 Ma之間(即新近紀)。

圖5 德惠斷陷單井埋藏史—熱史模擬結果

圖6 華家構造帶深層儲層油氣成藏期次及成藏時間Fig.6 Hydrocarbon accumulation stages and ages of deep reservoir in Huajia tectonic zone

5 結論

(1)德惠斷陷華家構造帶深層儲層氣包裹體主要在石英顆粒微裂隙和縫洞充填方解石中，根據(jù)氣包裹體巖相學分析至少存在兩期天然氣充注，原油包裹體主要在縫洞充填方解石中被檢測到。

(2)德惠斷陷華家構造帶深層儲層存在四幕油充注，天然氣充注發(fā)生在第二幕、第三幕和第四幕，原油經(jīng)歷兩次調(diào)整改造，天然氣經(jīng)歷一次調(diào)整改造。

(3)德惠斷陷華家構造帶深層儲層經(jīng)歷三期油氣充注和兩次調(diào)整改造，第一期油充注發(fā)生在141.5～135.0 Ma之間；第二期原油和天然氣充注發(fā)生在116.0～91.5 Ma之間；第三期油氣充注發(fā)生在81.0～72.5 Ma之間。原油的第一次調(diào)整改造發(fā)生在128.0～121.0 Ma之間，原油的第二次調(diào)整改造和天然氣的第一次調(diào)整改造發(fā)生在4.0～1.0 Ma之間。

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2016-08-01；編輯：任志平

吉林油田公司科技專項(JY16A2-2-4)

趙玉濤(1989-)，男，碩士，助理工程師，主要從事油氣成藏動力學和有機地球化學方面的研究。

TE122.1+1

A

2095-4107(2017)01-0073-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.01.008