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2 0 1 1 年 7月 第 2 6卷第4期 西安石油大学学报 自然科学版 J o u rna l o f X i a n S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n J u 1 .2 0 1 1 V o l I 2 6 No . 4 文章编号 1 6 7 3 - 0 6 4 X 2 0 1 1 0 4 - 0 0 1 2 - 0 7 库车坳陷东部下一 中侏罗统砂岩流体 包裹体特征与油气成藏期次研究 年秀清 , 罗金海 , 李杰林 , 张国锋 1 . 西北大学 地质学系, 陕西 西安 7 1 0 0 6 9 ; 2 . 青海油 田 格尔木天然气公司, 青海 格尔木 8 1 6 0 0 0 摘要 库车坳 陷东部下一 中侏 罗统砂岩储层中发育丰富的液烃 包裹体. 对与液烃 包裹体共 生的含烃 盐水包裹体特征和显微测温数据的系统分析表明, 该地区自中新世中一晚期以来油气持续充注, 并 存在 2期主要的充注过程. 第一期发生在早成岩阶段晚期, 主要 为低成熟油气充注, 充注时间为 1 2~ 1 0 Ma 大致相 当于中新世 吉迪克期 ; 第二期发生在 中成岩阶段早期 , 充注时间为9~ 7 Ma 大致相 当于中新世康村期 , 主要为低成熟油气充注, 并伴有少量的发浅黄色荧光的成熟油气充注. 不同 层位包裹体的丰度有明显差别, 下侏罗统阿合组 J a 和阳霞组 J Y 包裹体丰度 G O I 明显比中 侏罗统克孜勒努尔组 J k 和恰克马克组 J 2 q 高, 这可能与砂岩的粒度有关. 下侏罗统砂岩粒度较 大, 发育比较优质的储层 , 有利于包裹体发育; 中侏 罗统砂岩粒度较 细, 储层物性较差, 不利于包裹 体发育. 关键词 流体 包裹体 ; 均一温度 ; 油气充注期次 ; 流体 包裹体丰度 G O I ; 库车坳陷 中图分类号 T E l 3 5 文献标识码 A 流体包裹体是矿物在生长过程中所圈闭的成岩 成矿流体组分, 形成后由于没有外来物质的加入和 自身物质的流出, 因而保存着原始的成矿流体, 记录 了宿主矿物形成时成矿介质的各种物理、 化学信 息 . 利用流体包裹体的显微测温技术, 可以精确 测量流体的均一温度, 结合地层的时间 一 温度埋藏 史曲线就可以估算自生矿物中流体包裹体形成的温 度、 持续时间及流体运移的温度和时间 . 在流体 包裹体均一温度连续分布相对应的这个时间段内油 气是连续充注的 , 只有 当其均一 温度 表现为不连续 分布时, 才说明油气充注有间断, 才可能有多个成藏 期 . 运用流体包裹体特征研究油气注入史是研究 油气成藏过程的一种有效途径和手段_ 8 J . 库车坳陷位于塔里木盆地北部, 是在古生代克 拉通基础上发展起来的一个前陆盆地. 库车河以东 的库车坳陷东部地 区石油地质条件优越 , 地表油苗 丰富, 已经在下一中侏罗统砂岩储层中发现了依奇 克里克油田和依南 2 气藏. 刘中云等 对依南 2井 下侏罗统砂岩储层中流体包裹体的研究认为, 盐水 溶液包裹体均一温度有 2 期 8 0~ 9 O℃与 1 2 8 ~1 6 8 c C, 形成时间分别为 1 2 ~1 0 M a 和 7 6 M a . 郭宏莉 等_ 1。 。 对库车坳陷东部依奇克里克构造带下侏罗统 砂岩中流体包裹体的研究表明, 该地区至少存在 2 次油气运移 , 第一期温度在 8 0℃左右 , 大量 的油气 运移是第二期, 温度为 1 2 0~ 1 4 0 o C 和 1 6 0~ 1 8 0 oC . 高岗 等对依南 2井下侏罗统砂岩样品进行了包 裹体测试 , 结果显示阿合组储集层包裹体均一温度 主要分布于 1 2 0~1 5 0 o C范围内, 阳霞组储集层包裹 体均一温度主要分布于 1 0 0~ 1 4 0 o C; 古近纪晚期到 上新世早期 库车前期 是下侏罗统储集层中流体 收稿 日期 2 0 1 0 1 0 1 4 基金项目 国家自然科学基金项 目 编号 4 0 9 7 2 1 4 1 资助 作者简介 年秀清 1 9 8 5 一 , 女, 硕士研究生 , 主要从事油气地质与区域构造研究. E - m a i l 2 7 9 8 l 3 1 3 4 q q . c o m 年秀清等 库车坳陷东部下 一中侏罗统砂岩流体包裹体特征与油气成藏期次研究 一1 3一 包裹体形成的主要时期, 天然气的大规模注人时期 应在库车期 一 第四纪. 陶士振 等对库车坳陷北部 克依构造带的包裹体研究结果显示, 克依构造带油 气演化具有多期性, 其中第 1、 Ⅱ、 Ⅲ期包裹体分别 形成于中成岩期的早一中期阶段 、 中期阶段和晚期 阶段. 第 1 期有机包裹体代表凝析油 气 形成阶 段 , 第 Ⅱ 期代表凝析气形成阶段, 第Ⅲ期代表干气 形成阶段. 虽然前人对库车坳 陷东部侏罗系砂岩储层中的 流体包裹体进行过比较细致的研究 , 但是 目前仍存 在 2 个问题 1 前人对库车坳陷东部侏罗系砂岩 中流体包裹体的研究主要是针对钻井取得的某个特 定层位的岩心样品进行的, 岩心样品与露头样品是 否具有相同的流体包裹体特征 2 由于库车坳陷 东部 的侏罗系砂岩储 层主要发育于下侏罗统 , 前人 对流体包裹体的研究也主要是针对下侏罗统砂岩进 是否具有某种变化规律本文针对上述 2个问题对 露头区不同层位的下一中侏罗砂岩样品进行流体包 裹体研究, 系统观测流体包裹体的镜下特征、 均一温 度、 盐度等, 分析下一中侏罗统不同层位流体包裹体 的特点, 并对库车坳陷东部下一中侏罗统砂岩储层 的油气运移与成藏过程作初步的探讨. 1 基本地质特征 本文研究区位于库车河以东的库车坳陷东部地 区, 侏罗系在库车坳陷东部的库车河剖面、 克孜勒努 尔沟剖面和阳霞煤矿一带大面积出露 图 1 . 自下 而上依次被划分为阿合组 J a 、 阳霞组 J Y 、 克孜 勒努尔组 J 2 k 、 恰克马克组 J 2 q 、 齐古组 J 3 q 和 喀拉扎组 J 3 k . 上侏罗统在库车坳陷东部分布范围 小 , 厚度也小 , 所以本文的研究 内容没有涉及上侏罗 统. 研究区的下一 中侏罗统主要 由辫状河三角洲相 行的, 不同层位的下一中侏罗统砂岩在流体包裹体 含煤岩系组成 。 . 、、 一 一 一 堡 窒 Q \ /\ 乏 厂 一 鼠 艘 / 一/r , 二 / 搭揽 Q / , 、 , 、一 一 . 阿哈 勒 \一 Q Q 臻 库车 。 口 图 1 库车坳陷东部及邻区简化的地质图 F i g . 1 T h e g e o l o g i c a l ma p o f t h e e a s t e r n a r e a a n d the a d j a c e n t a r e a s o f Ku q a D e p r e s s i o n P t l x n - 下元古界兴地塔格群 , s 3 一 D 1 a r - 上志 留一 下泥盆 统阿尔腾 克斯组, P 2 b y 一 上二叠统比尤列包谷 孜群 , 4 。 一 泥盆纪花 岗岩, r 丌 4 一 泥盆纪花 岗斑岩 , 8 0 4 一 泥盆纪石英 闪长岩 ,∑4 一 泥盆纪超基性岩, N 2 - Q1 k - 上 中新统一 下更新统库车组, N1 j 一 下 中新统吉迪克组 , Q l x 一 下更新统西域组 , F 1 一 南天 山南缘逆冲断层 2 样 品与测试 样品采自库车河、 阳霞煤矿等6个剖面的阿合 组 J 。 a 、 阳霞组 J Y 、 克孜 勒努 尔组 J 2 k 和恰克 马克组 J q 图 1 , 共采集了3 2 个砂岩样品. 本次 研究对样品中流体包裹体的寄主矿物、 形态、 大小、 分布特征、 气液比、 均一温度等进行测试、 分析. 每个 样品选取了 61 5个包裹体进行测试 , 共测试 了 3 1 5个包裹体 , 得到了2 7 6个有效数据. 本次分析测 试是在核工业北京地质研究院分析测试研究中心核 工业地质分析测试研究中心进行的. 2 . 1 流体包裹体基本特征 库车坳陷东部下一中侏罗统发育丰富的成岩流 体包裹体, 赋存的主矿物为石英碎屑、 石英次生加大 边和方解石胶结物. 根据流体包裹体与矿物颗粒、 自 生矿物的切割关系、 包裹体的相态和荧光特征, 该区 包裹体主要划分为 2期 第一期发育于石英次生加 大早一中期, 第二期发育于石英次生加大或方解石 胶结期后. 通过镜下观察 , 该区样品包裹体具有以下 年秀清等 库车坳陷东部下 一中侏罗统砂岩流体包裹体特征与油气成藏期次研究 一1 5 一 发生相 的转变 , 即从 2相 或多相 转 变为 1相 , 也 即达到了相的均一, 这时的温度, 即为均一温度 . 流体包裹体的均一温度是对其进行分析研究的一个 重要参数, 在一般条件下, 代表包裹体被捕获时的温 度, 在与包裹体共生的各类型流体中, 盐水包裹体的 均一温度具有较大的稳定性 m_ l 8 ] . 本次研究共对 3 2 个砂岩样品中与液烃包裹体共生的盐水溶液包裹体 进行了均一温度测试, 获得了2 7 6 个测试数据, 部分 具有代表性的数据见表 2 . 表2 库车坳陷东部下一 中侏罗统砂岩流体包裹体测试数据 T a b . 2 T h eme a s u r e me n t d a t a o ft h efl u i di n du s | o ni nl o we r-mi d d l eJ u r a s s i c l u l d s t o n ei n t h e e s kb e r nKu q aae p r e s s i o n 测试结果表明, 同一样 品不 同包裹体均一温度 和盐度差异较大, 说明这些包裹体是在不同时期形 成的. 本次测定的盐水包裹体的中N a C 1 的质量分数 变化很大, 在 0 . 3 0 % ~ 2 3 . 0 3 %之间, 这表明该区地 层水在地质历史时期发生了很大变化. 盐水包裹体 均一温度介于5 0~ 1 3 0 oC 之间, 主要存在2期峰值, 且以第一期为主峰 图3 , 均一温度为 8 0~ 9 0℃. 主要沿石英次生加大边中 一内侧成带状分布, 或沿 切及 未切穿 石英次生加大边 的微裂隙成线/ 带状 分布, 为深褐色、 褐色液烃包裹体. 第二期为 1 0 0~ 1 1 0 o C, 主要沿切穿石英碎屑及其次生加大边的微 裂隙成线/ 带状分布, 或成带状分布于亮晶方解石胶 结物中, 大多为深褐色、 褐色的液烃包裹体, 偶见少 量灰色气烃包裹体. 一 1 6一 西安石油大学学报自然科学版 图 3 库车坳 陷东部下一 中侏罗统砂岩 包裹体均一温度直方图 Fi g . 3 The flu i d i n c l u s i o n h o mo g e n i z a t i o n t e mp e r a t u r e h i s t o g r a m o f l o we rmi dd l e J u r a s s i c s a n d s t o n ei nt he e a s t e r n Kuq aDe p r e s s i o n 2 . 3 流体包裹体 的丰度 GoI 孙玉梅 对流体包裹体丰度 G O I 的研究认 为, 一般情况下, G O I 高且多数颗粒表面及边缘孔隙 荧光强, 说明油气持续充注, 应为油藏; G O I 高, 颗粒 边缘孔隙中荧光微弱 , 则为后期遭到破坏 、 油气散失 的古油藏. 本次测定的下一 中侏罗统砂岩中2期包裹 体的 G O I 值差别较大, 第一期 G O I 值大多在 3 % 一 8 %之间, 第二期 G O I 值一般小于 2 %. 这可能是由 于第一期油气充注使得储层孔隙中的大部分水已被 烃类流体取代, 矿物在无水的环境中较难生长并捕 获流体包裹体造成的. 不同层位的 G O I 值差别也较大, 下侏罗统阿合 组和阳霞组的 G O I 值明显高于中侏罗统克孜勒努 尔组 和恰克马克组的 G O I 值 . 中侏 罗统克孜勒努尔 组和恰克马克组砂岩中流体包裹体的 G O I 值偏低, 推测其与岩石的孔隙度、 渗透率有关, 研究区阿合 组 、 阳霞组 的孔 隙度和渗透率均 明显高于克孜勒努 尔组、 恰克马克组的孔隙度和渗透率, 较低的孔隙 度、 渗透率使岩石捕获并封存流体包裹体的能力较 弱, 从而导致其 G O I 值偏低. 库车河剖面下侏罗统阿 合组 J a 个别样品中包裹体发育丰度极高 1 5 % ~ 4 0 % , 砂岩粒间孔 隙荧光显示微弱 弱黄色 , 反应 后期遭到破坏、 油气散失的古油藏 . 3 油气充注期次及充注时间 储集层中与烃类包裹体同期形成的盐水包裹体 的均一温度代表油气进入储集层的温度 . 通过测 定与烃类包裹体伴生的盐水包裹体的均一温度, 结 合研究区热演化史来推测其形成的古埋深、 对应的 地质时代、 近似代表油气充注时间 . 图3 显示, 该 地区包裹体均一温度主要存在2个峰值 8 0~ 9 0℃ 和1 0 0~ 1 1 0℃ , 并且其均一温度是连续分布的. 结 合构造史、 埋藏史等对该地区的成藏史进行综合分 析认为, 该地区自 新近纪以来油气持续充注. 同时 , 包裹体均一温度直方 图反应该地 区在油 气持续充注过程中有 2个较主要的充注期. 第一期 包裹体均一温度为8 O 一 9 0℃, 这期包裹体主要形成 在早成岩阶段的晚期. 包裹体均为深褐色、 黑褐色液 烃包裹体, 且数量较多, 说明该地区在有机质成熟度 较低时就有过大量的油气充注. 油气充注、 成藏埋深 日与盐水包裹体均一温度 、盆地的平均地表温度 、 古地温梯度 G之 间满 足H 一T o / G的关系. 根据库车坳陷东部地 区相关资料, 古地表温度取2 0℃, 古地温梯度取2 . 3 % / 1 0 0 I n _ 2 . 将测得的包裹体均一温度代入埋深计 算公式, 求得包裹体的埋藏深度为 2 6 0 9~ 3 0 4 3 In . 结合埋藏 一热演化史 图 图 4 , 推测该地区第一期 油气充注的时间大概为 1 2~1 0 M a 大致相当于吉 迪克期 . 这与刘中云等 对该地区依南 2井流体 包裹体的研究结果吻合. 第二期包裹体均一温度为 1 0 0 1 1 0℃, 这期油 气充注发生在中成岩阶段早期, 包裹体数量相对第 一 期较少, 多为深褐色、 褐色的液烃包裹体, 同时发 育少量浅黄色荧光 的液烃 、 气液烃包裹体和灰色气 烃包裹体. 这表明该地区第二期油气充注也是以低 成熟的稠油为主. 根据埋深公式计算得到第二期包裹体的埋藏深 度为 3 4 7 8~ 3 9 1 3 In . 根据埋藏 一 热演化史图 图 4 , 推测该地区第二期油气充注时间大概为 9~ 7 M a 大致相当于康村期 . 距今时间 / Ma 2 1 0 1 8 0 1 5 0 1 2 0 9 O 6 0 3 0 2 O℃ 4 ⋯⋯ 图 4明南 1井埋藏史图 Fi g . 4 The b ur i a l h i s t o r y o fM i n g n a n 1 we l l 4 露头样品与岩心样品流体包裹体特 征的对比分析 对库车坳陷东部野外露头剖面包裹体的分析表 明, 露头区下侏罗统砂岩中的流体包裹体与依南 2 钻井下侏罗统砂岩中的流体包裹体在颜色、 形态、 大 年秀清等 库车坳陷东部下 一中侏罗统砂岩流体包裹体特征与油气成藏期次研究 一1 7一 小、 丰度等方面并没有明显的差异, 但在包裹体均一 温度方面有些差异. 该地区与液烃包裹体伴生的盐 水包裹体的均一温度是连续分布的, 并存在 2 组主 要的峰值 一组为8 0 9 0℃, 另一组为 1 0 0 1 1 0 o C, 这与刘中云等 对库车坳陷东部依南 2井岩心样 品流体包裹体均一温度的研究结果基本类似. 对 比 露头样品与岩心样品, 本文研究的露头样品的第一 组均一温度与依南2 井包裹体的第一组均一温度大 致相同 , 而本文研究的露头样品的均一温度 明显低 于依南 2井包裹体 的第二组均一温度 , 本文研究 的 露头样品的最高均一温度为 1 2 8 o C . 综合地质背景 分析, 本文库车河、 阳霞煤矿等剖面的样品早一中侏 罗世包裹体埋藏深度大致在 2 6 0 9~ 3 9 1 3 In之间, 而依南 2井 的早侏罗世包裹体 的埋藏深度约为 4 5 0 0 m, 这可能是导致依南 2井下侏罗统包裹体第 二组均一温度较高的主要原 因. 因此 , 流体包裹体形 成时的埋藏深度对流体包裹体的均一温度具有显著 影响, 但是流体包裹体一旦被封存形成之后, 露头样 品出露地表后虽然温度、 压力等因素发生改变, 但对 仍处于封闭状态的包裹体影响并不大. 5 结论与认识 1 库车坳陷东部下一中侏罗统砂岩中主要发 育 2 期液烃包裹体 第一期发育于石英次生加大 早一中期, 均一温度为 8 0~ 9 0 o C; 第二期发育于石 英次生加大期后 , 均一温度为 1 0 0~1 1 0 o C. 包裹体 个体偏大, 以深褐色、 褐色液烃包裹体为主. 2 第一期包裹体 的丰度值 G O I 明显 比第二 期高, 这可能是由于第一期油气充注使得储层孔隙 中的大部分水已被烃类流体取代, 矿物在无水的环 境中较难生长并捕获流体包裹体造成的. 3 不同层位包裹体的丰度值 G O I 差别也较 大, 下侏罗统阿合组和阳霞组包裹体丰度值 G O I 明显高于中侏罗统克孜勒努尔组和恰 克马克组 , 这 可能与研究区砂岩的孔隙度、 渗透率有关. 研究区克 孜勒努尔组和恰克马克组的孔隙度、 渗透率均较低 导致捕获和保存流体包裹体的能力较差, 从而致使 其丰度值 G O I 偏低. 4 流体包裹体形成时的埋藏深度对流体包裹 体均一温度具有显著影响. 露头样品出露地表后虽 然压力和温度等因素都发生了改变, 但岩石在其包 裹体固结成岩后, 压力对包裹体的影响很小, 并且包 裹体形成之后处于封闭体系中, 因而露头样品中包 裹体特征与岩心样 品中包裹体特征几乎不存 在 差别. 5 库车坳陷东部下一中侏罗统储层中自中新 世中~晚期以来油气持续充注, 在此过程中存在 2 次大量的油气充注时期 第一期, 有机质成熟度较低 时就有过大量 的油气充注 , 充注时间为 1 21 0 Ma 大致相当于中新世吉迪克期 ; 第二期, 充注时间 为9~ 7 n a 大致相当于中新世康村期 . 参 考 文 献 [ 1 ] 潘立银, 倪培 , 欧光习, 等. 油气包裹体在油气地质研 究中的应用 概念, 分类 , 形成机制及研究意义[ J ] . 矿 物岩石地球化学通报 , 2 0 0 6, 2 5 1 1 9 - 2 8 . 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