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      王家崗地區(qū)流體包裹體與微觀瀝青特征及意義

      2014-08-20 05:59:24武明輝金曉輝張海君中石化石油勘探開發(fā)研究院北京100083
      石油天然氣學(xué)報(bào) 2014年11期
      關(guān)鍵詞:東營黃色藍(lán)色

      武明輝,金曉輝,張海君 (中石化石油勘探開發(fā)研究院,北京100083)

      張立寬 (中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京100029)

      油氣包裹體是含油氣盆地內(nèi)油氣運(yùn)移聚集過程的原始記錄,是記錄地下油氣形成的最直接證據(jù),保留了相關(guān)古流體的各種物理和化學(xué)信息,是人們追蹤油氣成藏過程的鑰匙[1,2]。近年來流體包裹體在油氣成藏期次與成藏年代研究、油氣運(yùn)移方向分析、古溫壓場(chǎng)分析等方面得到廣泛應(yīng)用,已成為油氣成藏研究的常規(guī)手段??紫吨械臑r青是現(xiàn)今地下烴類賦存狀態(tài)的直接反映,根據(jù)其熒光變化可以為判斷油氣生成、運(yùn)聚、成熟度等提供直觀的顯微巖石學(xué)證據(jù)[3~5]。

      王家崗地區(qū)在沉積成藏過程中受多種變化的應(yīng)力場(chǎng)控制,形成了斷層多、斷塊小,油氣成藏條件復(fù)雜,各斷塊間油氣貧富差異大的特點(diǎn),這也造成了現(xiàn)今該地區(qū)油水關(guān)系復(fù)雜,勘探開發(fā)難度大的現(xiàn)狀。對(duì)該地區(qū)油氣形成、運(yùn)移規(guī)律的認(rèn)識(shí)是制約勘探的關(guān)鍵因素。前人在研究區(qū)做了大量的基礎(chǔ)地質(zhì)研究[6~14]。通過對(duì)探區(qū)內(nèi)20口井100余塊沙河街組 (Es)儲(chǔ)層樣品中流體包裹體與微觀瀝青的顯微觀察與定量統(tǒng)計(jì),并進(jìn)行了微束熒光光譜分析和均一溫度測(cè)試,結(jié)合區(qū)域埋藏史、熱演化史和生排烴史,對(duì)該區(qū)油氣充注幕次、運(yùn)移方向與時(shí)間進(jìn)行研究。

      1 地質(zhì)概況

      東營凹陷位于濟(jì)陽坳陷東南部,走向呈北東東向,凹陷具有 “北斷南超、北陡南緩”的構(gòu)造格局,南部緩坡帶發(fā)育了3個(gè)大型局部構(gòu)造帶,分別為王家崗構(gòu)造帶、純化-草橋構(gòu)造帶、八面河構(gòu)造帶[6,7](圖1)。其中王家崗構(gòu)造帶位于南部緩坡帶東段,油氣成藏條件復(fù)雜,是東營凹陷重要的含油氣潛力接替區(qū)帶之一。

      2 流體包裹體特征

      2.1 流體包裹體巖石學(xué)特征

      圖1 王家崗構(gòu)造帶構(gòu)造位置示意圖

      油氣包裹體在熒光激發(fā)下有熒光顯示。油氣包裹體的顏色和熒光特征主要是由它所含的碳?xì)浠衔锓N類、包裹體的厚薄與大小所決定[2]。通過熒光顯微鏡對(duì)研究區(qū)流體包裹體薄片觀察,在微觀分布上,區(qū)內(nèi)流體包裹體常見散布狀或呈群帶狀賦存于石英加大邊中,而石英裂縫中的油氣包裹體常呈串珠狀或面狀分布,長石溶蝕縫洞中的油氣包裹體常呈孤立或群體分布。包裹體大小一般介于1~20μm,其形態(tài)上差異較大,石英裂縫及加大邊中的油氣包裹體多呈橢圓狀、長條狀或不規(guī)則狀,長石中的油氣包裹體受晶格缺陷影響常呈長方形。熒光顏色上,普遍存在黃色、藍(lán)色2種 (圖2)。黃色可以是淡黃色、黃色、黃白色和黃綠色;藍(lán)色可以是藍(lán)白色、藍(lán)色和藍(lán)綠色。黃色系列的油氣包裹體,單偏光下氣相顏色呈灰黑色,液相呈淺褐色至褐色,熒光下,該類油氣包裹體氣相不發(fā)光,液相呈各種黃色熒光;藍(lán)色系列油氣包裹體,單偏光下氣相呈灰色或灰白色,液相呈無色至淺褐色,該類油氣包裹體熒光下液相部分呈各種藍(lán)色。區(qū)內(nèi)油氣包裹體氣液比變化較大,在10%~70%之間。另有少量樣品觀察到三相油氣包裹體 (氣相-液相-固相),其中固相無熒光顯示,一般認(rèn)為是在后期演化中包裹體成分分異、沉淀和炭化過程中形成的。

      圖2 王家崗地區(qū)Es油氣包裹體照片與熒光光譜

      2.2 油氣包裹體的平面分布特征

      石油及瀝青中含有的不飽合烴及其衍生物,在紫外光激發(fā)下,吸收一部分波長較短、能量較大的紫外光光子,隨后釋放出一部分波長較長,能量較低的可見光光子,因而具有熒光性。一般說來,不飽合烴的分子量越大,發(fā)出的熒光顏色越深。在輕質(zhì)油中,低分子芳香烴較多,油質(zhì)含量高,以藍(lán)色、天藍(lán)色、藍(lán)白色等淺色熒光為主;在重質(zhì)油中,膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高,高分子稠環(huán)芳香烴較多,以棕黃或暗褐色等深色熒光為主;碳質(zhì)瀝青不發(fā)光。通過微束熒光分析儀測(cè)試樣品相應(yīng)的熒光圖譜,根據(jù)主峰的熒光波長位置變化即熒光顏色的不同和熒光強(qiáng)度的變化,可以分析有機(jī)流體作用的期次,劃分成巖序列。

      在王家崗地區(qū)樣品中主要檢測(cè)到黃色與藍(lán)色2種系列熒光的油氣包裹體,以及少量黃綠或藍(lán)綠色等過渡顏色的油氣包裹體,反映了不同時(shí)期的油氣充注過程。為進(jìn)一步了解含油氣包裹體的熒光特征,開展了顯微鏡下的微束熒光測(cè)試。圖2為研究區(qū)黃、藍(lán)2種主要熒光顏色的含油氣包裹體及其熒光光譜。黃色熒光的油氣包裹體其熒光光譜主峰在550~570nm之間,藍(lán)白色熒光的油氣包裹體其熒光光譜主峰明顯較黃色熒光偏左,一般在480~540nm之間。由于不同油氣流體的混合及同一流體的演化成熟度不同,部分熒光顏色顯示出黃綠、藍(lán)綠等過渡色,因此,往往在熒光光譜主峰位置的變化上表現(xiàn)出連續(xù)性。GOI(含油氣流體包裹體豐度指標(biāo))可以反映油氣運(yùn)移方向等信息。在平面圖上,根據(jù)GOI分布特征顯示,黃色熒光油氣包裹體分布范圍明顯大于藍(lán)色熒光 (圖3)。

      圖3 王家崗地區(qū)Es油氣包裹體GOI平面分布圖

      3 微觀瀝青特征

      3.1 微觀瀝青巖石學(xué)特征

      顯微鏡下觀察結(jié)果表明,該區(qū)Es發(fā)育黃色、黃白色熒光瀝青、藍(lán)色熒光瀝青、黃綠色熒光瀝青、黃褐色熒光瀝青、褐色熒光瀝青以及碳質(zhì)瀝青等多種類型,以黃色熒光瀝青和藍(lán)色熒光瀝青為最常見,且與油氣運(yùn)移密切關(guān) (圖4)。

      藍(lán)色熒光瀝青浸染部分褐色瀝青后,熒光顏色可變?yōu)辄S綠色。形態(tài)分布上,一般藍(lán)色熒光瀝青呈枝脈狀分布,黃色熒光瀝青常呈團(tuán)塊狀分布,不發(fā)光的碳質(zhì)瀝青一般分布于巖石孔隙間或沿裂縫呈條帶狀分布。黃色、黃白色、黃褐色熒光瀝青常常被藍(lán)色、藍(lán)白色熒光瀝青包裹、切割或溶蝕。黃色熒光瀝青沿碳質(zhì)瀝青分布或包裹碳質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青。根據(jù)瀝青的微觀分布及相互間關(guān)系表明:碳質(zhì)瀝青、膠質(zhì)瀝青的形成時(shí)間最早,多為原生瀝青,代表了烴源巖的分布;而黃色、黃白色、黃褐色熒光瀝青的形成時(shí)間要早于藍(lán)色、藍(lán)白色熒光瀝青,代表了2期與油氣運(yùn)移有關(guān)的瀝青特征,這與油氣演化的順序也相符。

      圖4 王家崗地區(qū)Es孔隙中瀝青顯微照片與熒光光譜

      3.2 微觀瀝青的平面分布特征

      在平面分布上(圖5),根據(jù)微觀瀝青觀察統(tǒng)計(jì)認(rèn)為,該區(qū)經(jīng)歷了3期油氣充注:第1期以膠質(zhì)瀝青、碳質(zhì)瀝青為代表,成熟度低或未成熟,規(guī)模和范圍較廣,整個(gè)地區(qū)均有分布,基本為原地形成;第2期為黃白、黃色熒光瀝青,僅在研究區(qū)北部生烴凹陷深部流體活動(dòng)處出露明顯,豐度不高;第3期為藍(lán)白色、藍(lán)色熒光瀝青,該期瀝青分布廣于第2期的黃色熒光瀝青,豐度相對(duì)較高見圖5。

      圖5 王家崗地區(qū)Es微觀瀝青平面分布圖

      4 流體包裹體的均一溫度與成藏期次確定

      研究中,在包裹體薄片觀察時(shí)初步篩選了產(chǎn)狀上與油氣成藏相關(guān)的次生鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測(cè)試,排除了個(gè)別包裹體可能因?yàn)樾孤┒鴮?dǎo)致均一溫度不準(zhǔn)確的情況發(fā)生。該次測(cè)試共計(jì)獲得105個(gè)有效均一溫度數(shù)據(jù)。溫度范圍主要分布于78.9~137.5℃之間 (圖6)。將包裹體的均一溫度投到相應(yīng)的埋藏史圖上,由此判斷該地區(qū)的油氣充注時(shí)間可劃分為2期,一期為東營組末期(34~24Ma),另一期為館陶組末期-第四紀(jì) (13.8~0Ma)。高于正常埋藏史地溫梯度以上的數(shù)據(jù)印證了前人關(guān)于該區(qū)存在深部熱流體活動(dòng)的推論[12~15]。

      圖6 王家崗地區(qū)Es流體包裹體均一溫度-埋藏史圖

      5 結(jié)論

      1)王家崗地區(qū)油氣包裹體可以根據(jù)熒光特征劃分為以藍(lán)色熒光和黃色熒光為主的2期。

      2)研究區(qū)瀝青可以根據(jù)熒光特征及分布劃分為以碳質(zhì)瀝青、黃色熒光瀝青和藍(lán)色熒光瀝青為主的3期。其中碳質(zhì)瀝青代表了未成熟的烴源巖的分布特征,后2期瀝青與現(xiàn)今油氣成藏關(guān)系密切。

      3)研究區(qū)主要發(fā)生了2期油氣成藏:一期為東營末組期 (34~24Ma),對(duì)應(yīng)于廣泛分布的黃色熒光油氣包裹體和分布范圍較小的黃色熒光瀝青;另外一期為館陶組末期-第四紀(jì) (13.8~0Ma),對(duì)應(yīng)于分布范圍較小的藍(lán)色、藍(lán)白色熒光的油氣包裹體和藍(lán)色熒光的瀝青。其中,在2期油氣成藏中,以第2期成藏規(guī)模相對(duì)較大,范圍最廣,成熟度高,是研究區(qū)油氣成藏的關(guān)鍵時(shí)期。

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