合川大气田须家河组储层流体包裹体特征及天然气成藏期研究.pdf

1 8 石油天然 气学报2 0 1 2 年 l 2 月第 3 4 卷第 1 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T e c h n o l o g y De c ． 2 0 1 2 V o 1 ． 3 4 No ． 1 2 合川大气 田须家河组储层流体 包裹体 特征及 天然气成藏期研 究 王 萌 ，李贤庆 ，黄孝波 ， 中国 矿业大学煤炭资源 与安全开采国家重 点实 验室 、 付铜洋 ，赖守宁 ＼ 中国矿业大学地球科学与测绘工程学院， 北京1 0 0 0 8 3 ／ {射增业 中国石油勘探开 发研究院廊坊分院， 河北廊坊 o 6 5 o o 7 [ 摘要]观测 了合川 I 大 气田须家河组储层砂岩样 品中流体包裹体 的镜下特 征、类型、均一温度分布 及盐度 特征 ，并结合 自生伊利石 K A r 测年 ，研 究了合川大 气田须家河组天然气成藏 时期。结果表 明，合川大 气 田须家河组储层砂岩样 品中流体包裹体主 要发育于 石英颗粒 裂缝及 石英次 生加大边 中，大 多数 为盐水包 裹体和含 气包裹体 ，包裹体个体较小 ，一般小于 2 0 ／ m，呈群状、 串珠状 或零 星状分布 ；盐水 包裹体均 一 温度 主要分布 范围为 8 5 ～1 6 5 ℃，盐度 主要分布 为 4 ～1 8 N a C 1 。依 据包裹体 均一温度 的实测结果 ， 结合 沉积埋藏一 热演化 史资料 ，认为合川大气 田须家河组天然 气充注可 能是 一个连续 的过 程，其主要成 藏 时期为晚侏 罗世一 早 白垩世 。 [ 关键词]天然气 ；成藏时期；流体包 裹体 ；均一温度 ；须 家河 组；合川大 气田 [ 中图分类号]TE 1 2 2 ． 1 [ 文献标 志码 ]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 2 1 2 0 0 1 8 0 6 天然气 成藏 时期研 究是 石油 天然气 地质 学 的一个前 沿领 域 ，准确 确定 天然气 藏 的成藏 时期对 于研 究 天然气成藏规律和资源评价、丰富天然气成藏理论具有重要意义。传统意义上的油气成藏期分析方法是 通过盆 地 的构造 发育史 、圈闭形成 史 、烃源 岩生排 烃史 的研 究 ，根据 烃源岩 主生 烃期 、圈闭形成 期 、油 藏饱和压力来分析油气成藏时期 ，属于间接确定油气成藏期 的方法 ] 。近些年 ，油气成藏期研究在 国 内外取得了长足的进展，一些新的分析技术和方法，如流体包裹体分析、自生矿物同位素定年 、生烃动 力学 、油气地球化学方法等，为油气成藏期 的确定提供了更精确的分析手段_ 3 ] 。特别是流体包裹体分 析备受青睐，由于它在含油气盆地储集岩中普遍存在 ，含有丰富的成藏成矿信息，流体包裹体已作为一 种重要 的成矿流体示踪手段，广泛应用于分析油气运移、成藏期次和油气成藏史等研究中_ 1 ] 。 近年来 ，中石油 在 四川盆地 中部 简 称 “ 川 中” 地 区上 三叠 统 须 家河 组 T 。 x 岩 性 气 藏勘 探 取 得了较大进展 ，发现 了合川、广安、安岳等大气田。国内学者对川 中地区 T 。 X气藏 的成藏特征与成藏 机理进行过一些研究_ l7 ～ ] ，但对于该 区天然气成藏期次争议较大 ，如有二期充注成藏 ～ J 、一期充注成 藏l g 。 等的不同认识 ，并且对合川大气 田成藏时期和充注成藏过程研究少。笔者以储层砂岩样 品为研究 对象 ，系统地观测了合川大气 田T。 x储层中流体包裹体的镜下特征 、类型、均一温度分布及盐度特征 ， 并结合 自生伊利石 K Ar 测年数据 ，研究 了合川大气田 T 。 X天然气的成藏时期 。旨在为川中地区 T 。 x岩 性大气田的成藏过程分析与成藏机制研究提供科学依据。 1 地质概况 川中地区位于四川 I 盆地西侧龙泉山与东侧华蓥山两大深断裂之问，北至营山构造．南到威远古隆起 [ 收稿日期]2 0 1 2一o 7 一] 6 [ 基金项 目]国家科技重大专项 2 O l 1 Z X 0 5 0 o 7 0 0 2 ；国家重点基础研 究计划 9 7 3 ”项 目 2 0 1 2 CB 2 1 4 7 0 2 ；教育部 高等 学校博 士 学科点专项科研基金项目 2 O l 1 0 0 2 3 1 1 0 0 1 7 ；中央高校基本科研业务费专项 2 0 1 0 Y M0 1 。 [ 作者简介 ]王萌 I 9 8 8一 ，女 ，2 0 1 0年西安石油大学毕业 ，硕士生 ，现主要从事油气成藏研究 。 [ 通讯作者 ]李贤庆 ，Te l 0 1 0 6 2 3 3 1 8 5 4 8 1 3 1 ，E ma i l L i x q c u mt b ． e d u ． c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 1 2期 王萌等 合川大气田须家河组储层流体包裹体 特征 及天然 气成 藏期研究 以北 。该地 区 整体 呈西倾 单斜构 造背 景 ，构 造 上 属 于 川 中平 缓 褶 皱 区 ，面 积 约 5 ． 3 1 0 k m [ 。川 中 地 区 T 。 X天 然 气 经 过 5 O多 年勘 探 ， 已发 现 了 八 角 场 、 充 西 、 磨 溪 、 广 安 、 合川、安 岳 等大 中 型气田 图 1 ，天 然气探 明储 量超 过 万亿 立 方米 。区内 T X为一套 河 、湖 相 沉 积 的 煤 系 地 层。根据 岩性 组合 特征，可 分 为须一 段 ～ 须 六 段 T 。 X ～ T3 X 6 。 其中 T3 X 】 、T3 X 3 和 T。 X 为 灰 黑 色 泥 图 1 四川盆地天然气藏分布及合 川大气 田位置 岩 、炭质 泥岩 夹粉 砂岩 和煤 线 ，是 T 。 X气藏 的 主要烃 源 岩 ，也 是重 要 的盖层 ；T 。 X 、T 。 X 和 T 。 X 主要 为灰色、灰白色中一 细粒砂岩 ，为主要的储集岩 。烃源岩在 中侏罗世开始进入生烃门限，晚侏罗世开始 大量生油 ，进入高成熟的湿气生成阶段 ，现今 的热演化程度基本处于高成熟阶段，以生成湿气为主。 T。 X 、T 。 X 。 、T 。 X 烃 源岩 与 T。 X 、T 。 X 、T。 X 储 集 层 间互 叠 置 ，呈“ 三 明 治” 结 构 ，具 有 广 覆 式 分 布特征，构成有利的生储盖组合 。 合川大气 田位于重庆市西北部潼南县 、合川区和四川省武胜县境 内，为丘陵地貌 ，地面海拔在 2 1 2 3 9 6 m之间，平均为 2 9 3 m。合川大气 田由合川 1 井 区、合川 1 2 5 井 区和潼南 2 井区共 3块组成，发育 T。 X 。低渗透砂岩气藏。它是构造背景下的岩性 圈闭气藏 ，为川 中地区新近探 明的千亿方储量大气 田， 天然气主要来 自下伏 T 。 X 和上覆 T。 X 。烃源岩。该气 田天然气成份以甲烷为主 ，不含 H S ，与川 中地 区其他 T。 X气藏天然气性质基本一致 ，为优质天然气。合川大气田 T 。 X天然气主要为湿气 ，甲烷含量 为 8 7 ． 6 ～9 3 ． 3 0． 4，干燥 系数 为 8 8 ． 4 ～ 9 4 ． 6 ；天 然 气 组 分 碳 同位 素 分 析 结 果 显 示 ，8 C 值 为 一 4 1 ％ o 一3 7 ％ 0 ，艿 ”C z 值为～2 8 ％ 0 2 4 ％ o ，6 C 。 值为一2 4 ％ o ～一2 1 ％ o ，表现出腐殖型天然气的特点 。 2 样品与试验方法 研究的包裹体样品采 自合川大气田的 T 。 X储集岩 ，岩性主要是 中一 细粒砂岩 。研究过程 中，重点选 取了合 1井、合 1 0 3 井 、合 1 0 8井等 的 1 0多块流体包 裹体样 品进行详细测试 ，包 括包裹体镜下观察 、 包裹体均一温度和冰点测定。 将 储层 岩 心样 品磨 制成 包裹 体 两面光 薄 片 ，在 德 国蔡 司公 司生产 的 Ax i o s k o p 4 0 A P O L偏 光 显微镜 上进行细致 的岩 相学观察 ，确定 流体包裹 体 的相 态、类 型和分布特 征 ；使用 英 国 L i n k a m公 司产 的 MD S G6 0 0电动冷热台，在温度为 2 O ℃、湿度为 3 0 的条件下对流体包裹体进行均一温度和冰 点测定， 分析误差为0 ． 0 0 1 ℃；采用有关 Na C 1 一 H O溶液盐度和冰点的相关关系和曲线图 ，计算得到包裹体的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 * 石油天然气地质 2 0 1 2 年 1 2月 3 5 3 O 25 2 O ， O 0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6 1 8 盐度 N a C 1 ／ ％ 僻 聪 盐度 N a C 1 图 7 合川 1井和合川 1 0 8井 Lx储层的包裹体盐度频率分布直方图 流体包裹体形成伴随着油气运移聚集 ，利用与烃类包裹体同期的盐水包裹体的均一温度 ，可以确定 烃类包裹体的形成时间[ 1 。由于沉积盆地中与油气有关的流体包裹体形成温度相对较低 ，一般对包裹 体均一温度测量结果可以不进行温度校正 ，因此 ，同期盐水包裹体的均一温度即可代表储层 中烃类包裹 体的捕获温度 ，并结合沉积埋藏史和古地温史 ，就可以分析油气成藏时期_ l ] 。 如前所述 ，合川大气 田 T 。 X储层包裹体的均一温度主要分布范围为 8 5 ～1 6 5 ℃ 见图 3 。依据流体 包裹体均一温度的实测结果，结合沉积埋藏一 热演化史资料 ，可以推算出合川大气田 T。 X天然气 的成藏 时期 。研究认为 ，合川大气田 T。 X天然气可能是一个连续充注的成藏过程，主要成藏时期为晚侏罗世一 早 白垩 世 ，即 1 7 0 ～1 2 5 Ma 图 8 。 暑 到 地 质年龄／ Ma 图 8合川大气 田 1 “ 3 x天然气成藏时期分析 Fm t 0 从川中地区 T 。 X气藏储层岩心 中选取中细粒砂岩样 品，扫描电镜观察样品的粒度和伊利石的形态、 含量 ，确定可用于 白生矿物伊利石定年分析。分析结果表 明，T。 X砂岩样品的伊利石 K Ar 年龄分布在 加他 如 0 6 4 2 O 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 l 2期 王萌等 合川大 气田须 家河组储层流体包裹体 特征 及天然气成藏期研究 2 3 1 2 5 7 7 Ma 图 9 ，这一年龄对应的地质年代是 晚侏罗世末一 早 白垩世，说明 T 。 X天然气主要充注成藏 ● 期 为 晚侏 罗世末 一 早 白垩 世 。 4 结 论 1 合川大气田 T 。 X储层流体包裹体较发育 ， 大多数为盐水包裹体 和含气包裹体 ，包裹体个体 较 小 ，一 般 小 于 2 0 m，气 液 比 主 要 为 5 ～ 1 2 ％，主要寄存在石英颗粒裂缝及石英次生加大 边 中，呈群状 、串珠状或零星状分 布，包裹体盐 度 主要 为 4 ～ 1 8 Na C 1 。 2 合川大气 田 T 。 X储层样 品 中盐水包 裹体 均一 温 度 的主 要 分 布 范 围 为 8 5 ～ 1 6 5 。C，且 不 同 井 T 。 X样品的包裹体均一温度分布有所差异 。结 合沉积埋藏一 热 演化史资料 ，推算 出合川大 气 田 T。 X天然气主要充注成藏时期为晚侏罗世一 早 白垩 世 ，这与伊利石 K Ar 测年结果基本一致。 样品号 图 9 T x砂岩样品的伊利石 K - A t 测年结果 研究工作得到 了中国石油勘探 开发研 究院廊坊分院李剑教授 、张光武高级工程 师，中国石油勘探开 发研 究院 胡 国艺 高级 工程 师 、方世 虎 高级 工程 师等 的大 力支持 与 帮助 ，在 此深表谢 意 [ 参考文献] [ 1 ]王飞宇 ，金之钧 ，吕修祥 ，等 ．含油气盆地成藏期分析理论和新方法 [ J ]．地球科学进展 ，2 0 0 2 ，1 7 5 7 5 4 7 5 9 ． [ 2 ]E n g l a n d W A，Ma c k e n z i e A S ，Ma n n D M，e t n ￡ ． T h e mo v e me n t a n d e n t r a p me n t o f p e t r o l e u m f l u i d s i n t h e s u b s u r f a c e[ J ]． J Ge M S o c ， 1 9 8 7， 1 4 4 3 2 7～ 3 4 7 ． [ 3 ]马安来 ，张水昌 ，张大江 ，等 ．油气成藏期研究新进展 『 J ]．石油与天然气地质 ，2 0 0 5 ，2 6 3 2 7 2 2 7 5 ． [ 4 ]陈红汉 ．油气成藏年代学研究进展 [ J ]．石油与天然气地质 ，2 0 0 7 ，2 8 2 1 4 3 ～1 4 9 ． [ 5 ]李贤庆 ，肖贤明 ，田辉 ，等 ．天然气生成动力学及其应用 [ M]．北京 地质出版社 ，2 0 1 1 ． [ 6 ]赵孟军 ，宋岩 ，潘文庆 ，等 ．沉积盆地油气成藏期研究及成藏过程综合分析方法 [ J ]．地球科 学进展 ，2 0 0 4 ，1 9 6 9 3 9 9 4 4 ． [ 7 ]赵文智 ，王红军 ，徐春春 ，等 ．川 I 中地区须家河组 天然 气藏 大范 围成藏 机理 与 富集条 件 [ J ]．石 油勘 探与 开发 ，2 0 1 0 ，3 7 2 1 4 6 ～ 1 5 5 ． [ 8 ]蒋裕强 ，郭贵安 ，陈义才 ，等 ．川中地区须家河组天然气成藏机制研究 [ J ]．天然气工业 ，2 0 0 6 ，2 6 1 1 1 ～3 ． [ 9 ]陶士振 ，邹才能 ，陶小晚 ，等 ．川中须家河组流体包裹体与天然气成藏机理 [ J ]．矿物岩石地球化学通报 ，2 0 0 9，2 8 1 2 ～9 ． [ 1 o ] 谢增 业，杨威 ，高嘉玉 ，等 ．川 I 中～ 川南地 区须家河组流体包裹体特征及其成藏指示意义_ lJ ]．矿物岩石地球化 学通报 ，2 0 0 9 ，2 8 1 4 8 ～ 5 2 ． [ 1 1 ] 肖贤明 ，刘祖发 ，刘德汉 ，等 ．应用储层流体包裹体信息研究天然气的成藏时间 [ J ]．科学通报 ，2 0 0 2 ，4 7 1 2 9 5 7 ～9 6 o ． [ 1 2 ] 刘德 汉，卢 焕章， 肖贤明 ．油气 包裹体及 其在石油勘探 和开发中的应 用 [ M]．广州 广 东科技 出版社 ，2 0 0 7 ． [ 编辑] 宋换新 ∞ ∞ ∞ 们 加 0 日 萋 鑫廿专 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m