塔中地區(qū)中深5井寒武系油氣成藏期次研究

梁祎琳 吳楠 豐勇

摘 要：塔里木盆地塔中地區(qū)中深5井在中下寒武統(tǒng)揭示了工業(yè)性油氣顯示。為厘定中深5井寒武系油氣成藏期次，對(duì)溶孔充填方解石及微裂縫中檢測(cè)到的大量與含烴（油、氣）包裹體共生的鹽水包裹體進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)?；谧贤夤?、透射光顯微鏡下觀察、均一溫度測(cè)試、激光拉曼氣體組分分析等技術(shù)手段，結(jié)合中深5井埋藏史-熱史特征，對(duì)寒武系油氣成藏期次開展研究。結(jié)果表明：塔中地區(qū)中深5井上寒武統(tǒng)阿瓦塔格組發(fā)育3期不同類型烴類包裹體，對(duì)應(yīng)3期成藏過程;中深5井寒武系發(fā)育3期油氣充注過程，第一期與第二期為加里東晚期原油充注過程，對(duì)應(yīng)均一溫度為90℃～110℃、130℃～140℃;第三期為喜山期天然氣充注過程，對(duì)應(yīng)均一溫度為160℃。

關(guān)鍵詞：塔里木盆地;寒武系;油氣成藏期次

目前，我國(guó)油氣勘探已將盆地深層或深部層系作為重點(diǎn)靶區(qū)，深部油氣勘探成為必然趨勢(shì)[1-2]。作為塔里木盆地油氣勘探重要靶區(qū)之一，早在1997年塔中地區(qū)預(yù)測(cè)油氣資源總量已接近全盆地總資源量的50%[3]。前人對(duì)塔里木盆地塔中地區(qū)油氣成藏富集規(guī)律研究主要集中于奧陶系與志留系，呂修祥等認(rèn)為塔中志留系經(jīng)多次成藏過程[4];李宇平等通過地化分析得出油藏富集規(guī)律與斷裂發(fā)育有關(guān)的結(jié)論[5];田輝等、呂修祥等、魯雪松等認(rèn)為塔里木盆地志留系經(jīng)歷3期石油充注事件[6-8];胡健等結(jié)合埋藏史和生標(biāo)證據(jù)分析塔里木盆地志留系經(jīng)歷兩期油氣充注過程[9];肖賢明等經(jīng)過流體包裹體測(cè)試分析表明塔中奧陶系存在3期油氣運(yùn)聚過程[10];王鐵冠等通過原油特征分析塔里木盆地奧陶系經(jīng)歷兩次充注成藏過程[11];周新源等研究認(rèn)為塔中奧陶系油氣分布規(guī)律受坡折帶影響，為3期成藏、兩期調(diào)整的成藏過程[12];龐宏等、朱光有等、王陽洋等結(jié)合前人研究并運(yùn)用流體包裹體與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)分析方法認(rèn)為塔中奧陶系存在3期成藏，期次分別為晚加里東、晚海西期及喜山期[13-15];沈衛(wèi)兵等通過分析地球物理和地球化學(xué)參數(shù)研究了塔中地區(qū)奧陶系天然氣富集規(guī)律[16]。塔中地區(qū)寒武系雖于1995—1998年開展了油氣勘探研究，但受控制工程與儲(chǔ)層發(fā)育等多方面因素影響，11口鉆井均無重大油氣突破。2013年中深1和中深1C兩口井寒武系鹽下白云巖首次發(fā)現(xiàn)工業(yè)性油氣藏，故將勘探研究目標(biāo)定位于中下寒武統(tǒng)[17-18]。2014年中深5井在下寒武統(tǒng)吾松格爾組發(fā)現(xiàn)良好油氣顯示，開啟了塔中地區(qū)寒武系勘探研究新的征程[19-20]。

由于鉆穿塔里木盆地寒武系特別是具有油氣顯示的井較少，導(dǎo)致塔中地區(qū)寒武系成藏條件研究相對(duì)薄弱。樊太亮等、劉豪等、楊鑫等針對(duì)寒武系層序劃分問題從不同角度開展了研究[21-23];鄭孟林等、龐雄奇等結(jié)合前人成果剖析塔里木盆地塔中地區(qū)自寒武紀(jì)以來經(jīng)歷4次大的構(gòu)造演化階段[24-25];宋道福等、龐雄奇等、史江龍等、通過地球化學(xué)特征、油源對(duì)比分析及生物標(biāo)志化合物等方法判斷塔中地區(qū)寒武系儲(chǔ)層油氣來源[18-19、26]。在前人研究成果基礎(chǔ)上，筆者通過對(duì)中深5井寒武系流體包裹體的系統(tǒng)分析，進(jìn)一步豐富塔中地區(qū)寒武系油氣藏的成藏期次研究，深化對(duì)塔里木盆地寒武系油氣成藏過程的認(rèn)識(shí)。

1 ?地質(zhì)背景

塔中地區(qū)位于塔里木盆地中央隆起帶，由西部巴楚隆起、中部卡塔克隆起及東部古城墟隆起（塔東隆起）構(gòu)成[27]。中深5井位于塔中隆起東北部古潛山區(qū)域（圖1）。

塔中隆起是一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)育的繼承性古隆起，于震旦系沉積前初現(xiàn)雛形，后經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，于新近紀(jì)晚期形成中央隆起帶[24]。研究區(qū)地層發(fā)育較完整，由下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組（黑色泥巖和頁巖）、肖爾布拉克組（白云巖為主）、吾松格爾組（泥巖）;中寒武統(tǒng)沙依里克組、阿瓦塔格組（膏鹽層）及上寒武統(tǒng)下丘里塔格組組成[28]。

2 ?樣品與方法

本次研究于中深5井下寒武統(tǒng)吾松格爾組及中統(tǒng)阿瓦塔格組、沙依里克組白云巖儲(chǔ)層中采集12塊流體包裹體樣品。將流體包裹體樣品磨制成兩面拋光的薄片，實(shí)驗(yàn)測(cè)試由長(zhǎng)江大學(xué)成藏動(dòng)力學(xué)微觀檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室完成。獲取的巖石樣品及巖石薄片，測(cè)試方法及工作如下：①進(jìn)行包裹體巖相學(xué)觀察包括偏光、熒光等方法分析油氣包裹體的相態(tài)、顏色、產(chǎn)狀、賦存礦物及成巖序次關(guān)系等，所需設(shè)備包括Nikon Eclipse 80i雙通道熒光-透射光顯微鏡、紫外光激發(fā)波長(zhǎng)為330～380 nm及美國(guó)MAYA 2000 Pro光纖光譜分析儀;②使用Spectra Suite軟件獲取逐一含烴包裹體微束熒光光譜及參數(shù)，同時(shí)借助激光共聚焦顯微鏡技術(shù)判斷流體包裹體氣液比;③對(duì)高豐度含烴包裹體及伴生的同期鹽水包裹體，運(yùn)用Linkam THMSG600顯微冷熱臺(tái)，結(jié)合均一法、冷凍法測(cè)定均一溫度和冰點(diǎn)溫度，測(cè)試結(jié)果誤差約±0.1℃;④結(jié)合盆地模擬軟件綜合分析埋藏史、熱史從而恢復(fù)中深5井油氣充注期次、成藏期次。

3 ?成藏期次分析

中深5井中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組流體包裹體樣品主要成群分布于溶孔充填方解石中，以橢圓形及不規(guī)則形態(tài)為主，包裹體類型主要為單一氣相、單一液相、氣液兩相含烴包裹體及同期氣液兩相鹽水包裹體。據(jù)鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，樣品中含烴包裹體在紫外熒光下呈藍(lán)、藍(lán)綠色，透射光下呈褐色或無色（圖2）。

均一溫度指兩相（或多相）流體包裹體轉(zhuǎn)變成為單一相（也指相的均一）時(shí)所需溫度。通常采用與含烴包裹體相伴生的鹽水包裹體測(cè)定均一溫度，近似代表成巖過程中捕獲流體包裹體時(shí)的古地層溫度。測(cè)試結(jié)果表明，中深5井與含烴包裹體相伴生的鹽水包裹體的均一溫度分布范圍較廣，于70℃～145℃及155℃～165℃均有分布，具多峰值分布特征，其中可劃分出90℃～110℃、130℃～140℃兩個(gè)較明顯的高峰值，反映出研究區(qū)兩期較強(qiáng)的原油充注過程（圖3）。對(duì)純氣相包裹體通過激光拉曼光譜儀測(cè)定完成其組分研究[29]，特征峰值出現(xiàn)在2 914.11處，表明該包裹體氣相成分主要是CH4（圖4）[30-32]。對(duì)同期鹽水包裹體進(jìn)行均一溫度測(cè)試得到峰值出現(xiàn)在160℃，初步判定為一期天然氣充注過程（圖3）。

此外，不僅在樣品溶孔充填方解石中檢測(cè)到大量發(fā)藍(lán)綠色熒光單一液相油包裹體，在中深5井下寒武統(tǒng)肖爾布拉克組樣品的晚期微裂縫（切割圍巖）中亦檢測(cè)到大量黑褐色瀝青。綜合研究區(qū)地質(zhì)及成藏演化史分析，可排除重力分異、生物降解、油藏內(nèi)部或輸導(dǎo)層中的成熟、原油的混合及熱對(duì)流等儲(chǔ)層瀝青成因作用，推測(cè)認(rèn)為研究區(qū)儲(chǔ)層發(fā)現(xiàn)大量瀝青主要是氣體脫瀝青作用，反映喜山期大量干氣混入導(dǎo)致肖爾布拉克組古油藏發(fā)生脫瀝青作用，驗(yàn)證了喜山期經(jīng)歷了一次大規(guī)模的天然氣充注過程[33-35]。

據(jù)前人對(duì)塔中地區(qū)埋藏史、熱史的研究繪制埋藏史圖[36]，結(jié)合流體包裹體均一溫度相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果，將峰值90℃～110℃、130℃～140℃及160℃投影到中深5井埋藏史圖上，得到3期對(duì)應(yīng)地質(zhì)時(shí)間：晚奧陶—早志留世、早志留—中志留世及中新世（圖5）。綜上認(rèn)為，中深5井寒武系經(jīng)歷3期油氣充注過程，加里東晚期—海西早期兩期原油充注、喜山期一期天然氣充注。

4 ?結(jié)論

（1） 塔中地區(qū)中深5井上寒武統(tǒng)阿瓦塔格組發(fā)育3期不同類型烴類包裹體，第Ⅰ、Ⅱ期為溶孔充填方解石中檢測(cè)到大量發(fā)藍(lán)綠色熒光單一液相油包裹體;第Ⅲ期為溶孔充填方解石中的氣相包裹體。

（2） 通過流體包裹體研究發(fā)現(xiàn)，中深5井寒武系發(fā)育3期油氣充注過程，第Ⅰ期與第Ⅱ期為原油充注，對(duì)應(yīng)均一溫度為90℃～110℃及130℃～140℃，為加里東晚期成藏;第Ⅲ期為天然氣充注，對(duì)應(yīng)均一溫度為160℃，喜山期成藏。

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Abstract： Industrial oil and gas from the Middle and Lower Cambrian were found in Well ZS5 in the Tazhong area of the Tarim Basin. In order to determine the hydrocarbon accumulation period of the Cambrian in the Zhongshen 5 well， a large number of brine inclusions coexisting with hydrocarbon-containing （oil， gas） inclusions detected in the dissolved pores and micro-cracks were systematically tested. Based on the ultraviolet light， transmission light microscopy observation， homogenization temperature test， laser Raman gas composition analysis and other technical means， combined with the burial history of the Zhongshen 5 well， the research on the Cambrian oil and gas accumulation period was carried out. The results show that there are three different types of hydrocarbon inclusions in the Upper Cambrian Avatag Formation in the Zhongshen 5 well of the Tazhong area， corresponding to the three stages of accumulation process; there are three stages in the hydrocarbon filling process of the Cambrian development in the Zhongshen 5 well， the first and second stages are the filling process of crude oil in the Caledonian movement， and the corresponding homogenization temperature is 90°C-110°C and 130°C-140°C; the third stage is the natural gas charging process happened during Himalayan movement， corresponding to the homogenization temperature of 160°C.

Key words： Tarim Basin;Cambrian;Hydrocarbon accumulation period