王湘平，豐 勇，曹自成

（1.中國地質大學（武漢）資源學院，湖北 武漢 430074； 2.長江大學 地球科學學院，湖北 武漢 430100； 3.中國石化西北油田分公司 石油勘探開發(fā)研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

0 引言

油氣充注幕次和成藏時間是油氣成藏研究的主要環(huán)節(jié)，也是選擇和確定有利圈閉目標的核心問題.20世紀90年代以來，成藏年代學研究取得許多進展，出現(xiàn)一些新的分析技術和研究方法，由傳統(tǒng)的間接定年、定性分析向直接定年、定量分析方法轉變[1－4].趙靖舟分析油藏地球化學、有機巖石學、同位素測年等方法的特點，其中流體包裹體方法與生產結合比較緊密且被廣泛應用[1].歐光習等利用流體包裹體方法定性和定量分析成礦流體性質、來源、期次及油氣成藏演化等，認為流體包裹體在研究中具有不可替代的作用[2].劉德漢等分析烴類包裹體的分類及不同類型的烴類包裹體所代表的地質意義[3].卓勤功等研究流體包裹體形成機制及其在油氣成藏機理中的重要意義[4].沉積儲層中發(fā)育的大量有機包裹體是沉積有機質轉化生成的各種原始烴類的“縮影”，是油氣運移、聚集和演化的直接標志[5－6].研究有機包裹體，不僅能獲取油氣充注時儲層的溫度、壓力、體積、成分等信息，結合埋藏史、熱史分析，還可以確定油氣充注進儲層的幕次和時間，半定量—定量地確定油氣成藏時間[7－8].

塔里木盆地已經發(fā)現(xiàn)塔北、塔河、塔中及巴楚—麥蓋提等重要油氣富集區(qū).作為油氣資源增儲上產的潛力目標區(qū)域，巴楚—麥蓋提地區(qū)重要性越來越突出.該地區(qū)斷裂構造發(fā)育、縱向上儲蓋組合多[9]，人們利用構造演化特點或源巖的生排烴歷史等方法，確定下部奧陶系或泥盆系的油氣成藏時間，但對石炭系儲層油氣充注幕次和時間缺乏研究[10－12].筆者利用有機包裹體熒光顏色、微束熒光光譜定量參數(shù)分析及均一溫度測試等方法，對塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)石炭系儲層樣品進行流體包裹體綜合分析，確定石炭系油氣充注幕次和時間，為該地區(qū)油氣勘探開發(fā)提供參考.

1 地質概況

塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)位于塔里木盆地西北部，包括中央隆起帶西北部的巴楚斷隆和麥蓋提斜坡，橫跨中央隆起巴楚隆起和西南凹陷區(qū)的麥蓋提斜坡西北部（見圖1），以色力布亞—瑪扎塔格斷裂帶為界，統(tǒng)稱為巴—麥地區(qū)[13].巴—麥地區(qū)石炭系小海子組（C2x）和巴楚組（C1b）為該地區(qū)重要的油氣勘探層位，已有多口井見到油氣顯示，并在麥4、麥6及巴開2等井獲得工業(yè)油流，成為建立產能接替的重要研究區(qū)域.

圖1 研究區(qū)位置及取樣井位分布Fig.1 The regional location and sampling wells distribution

2 烴類包裹體識別

采集巴—麥地區(qū)麥4井、麥6井、巴探4井和巴開2井石炭系小海子組和巴楚組儲層16塊樣品，利用流體包裹體綜合分析方法，研究油氣賦存狀態(tài)及運聚過程.測試樣品為磨制成雙面拋光的流體包裹體樣品，首先，進行巖相學觀測和油包裹體檢測，使用Nikon Eclipse 80i雙通道熒光—透射光顯微鏡，配備美國MAYA2000pro光纖光譜分析儀，紫外激發(fā)光波長為330～380nm；其次，通過SpectraSuite軟件獲取單個油包裹體微束熒光光譜及參數(shù)；最后，選擇合適的流體包裹體組合進行油包裹體及其同期鹽水包裹體均一溫度測試，在Linkam THMSG600冷熱臺上進行測試，測定誤差為±0.1℃.測試過程遵循文獻[14]操作流程.

2.1 鏡下特征

樣品巖性主要為淺灰色粉晶—細晶灰?guī)r，裂縫和溶孔較發(fā)育，其中半充填—全充填亮晶方解石.使用熒光—透射光顯微鏡對樣品薄片進行顯微巖相學觀察，結果顯示小海子組和巴楚組中烴類包裹體比較發(fā)育.手標本及顯微觀察結果表明，烴類包裹體多存在于亮晶的方解石，極少量宿主于石膏脈體.根據(jù)相態(tài)，主要存在4類烴類包裹體（見圖2）：（1）單一液相的油包裹體；（2）純天然氣相包裹體；（3）油氣兩相包裹體；（4）含溶解輕烴的鹽水包裹體.以油氣兩相包裹體和含溶解輕烴的鹽水包裹體為主.

2.2 光譜參數(shù)

原油中的芳烴在紫外光照射下發(fā)出不同顏色熒光，在顯微鏡下可有效區(qū)分含原油和不含原油的包裹體[15－17].由于原始烴類演化程度不同，不同有機包裹體的成分存在差異，熒光顏色也不相同，一般重烴含量較高的油包裹體的熒光顏色表現(xiàn)為長波段的紅光或黃光；輕烴含量較高的油包裹體的熒光顏色向短波段的綠光或藍光遷移，表明包裹體中原油的成熟度增加[18－20].

顯微熒光光譜技術用于識別多套烴源巖或油氣多幕運移中形成的不同類型烴類包裹體[21－22]，為定性—定量研究烴類包裹體熒光光譜特性，建立光譜分析參數(shù)，包括：烴類包裹體熒光光譜的主峰波長λmax；熒光光譜波長在650nm與在500nm處強度的比值（紅綠熵值）Q，Q＝I650／I500，I為熒光在一定波長時的光譜強度；熒光光譜波長在750～535nm與在535～430nm處面積的比值Qf535，Qf535＝f750～535／f535～430，f為熒光光譜在一定波長范圍時的面積.

圖2 巴—麥地區(qū)石炭系儲層中典型烴類包裹體的產狀及類型Fig.2 Photomicrographs showing the occurrences and fluorescent colors of different orders of hydrocarbon inclusion in Bachu－Maigaiti area of Tarim basin

I650和f750～535越大，包裹體油中含有大分子組分越多、油成熟度越低；I500和f535～430越大，包裹體油中含有小分子組分越多、油成熟度越高.因此，Q和Qf535越大，包裹體中油的成熟度越低；反之，包裹體中油的成熟度越高.分析巴—麥地區(qū)石炭系流體包裹體薄片中烴類包裹體熒光光譜，該地區(qū)烴類包裹體熒光顏色多樣，具有藍白色、藍綠色和黃綠色熒光油包裹體（見圖2，其中UV為熒光照片；TR為與之對應的透射光照片）、圖3（a））.無論是在定量分析參數(shù)還是在光譜譜形上，3種顏色熒光油包裹體具有比較明顯的區(qū)別（見圖3（b）、表1），其中藍白色熒光烴類包裹體光譜參數(shù)λmax在448.5～467.4nm之間，Q和Qf535分別為0.141～0.233和0.493～0.666，光譜形態(tài)為典型的單峰；藍綠色熒光烴類包裹體光譜參數(shù)λmax在485.3～495.8nm之間，Q和Qf535分別為0.222～0.348和0.703～0.971，光譜形態(tài)為雙峰；黃綠色熒光烴類包裹體光譜參數(shù)λmax在529.6～546.0nm之間、Q和Qf535分別為0.384～0.636和1.050～1.621，光譜形態(tài)為雙峰.根據(jù)烴類包裹體鏡下特征和微束熒光定量分析結果，初步確定巴—麥地區(qū)石炭系至少存在3幕油和1幕氣充注過程.

圖3 巴—麥地區(qū)石炭系烴類包裹體光譜參數(shù)Fig.3 Multi－parameterscomparison chart of hydrocarbon inclusions of Carboniferous reservoirs in Bachu－Maigaiti area

表1 巴—麥地區(qū)石炭系4口井烴類包裹體微束熒光光譜分析結果Table 1 Detail data ofλmax，Qand Qf535for the three types oil inclusions in 4wells in Bachu－Maigaiti area

3 油氣充注幕次和時間

3.1 古流體溫度分布

巖相學觀察及有機包裹體熒光顏色分析只能間接得到包裹體的成分及其演化程度，為劃分研究區(qū)油氣充注期次，需要對比烴類和同期的鹽水包裹體組合的溫度測試結果，并結合多參數(shù)、多證據(jù)進行分析.原油被捕獲形成包裹體后，成分易受到后期溫度、壓力的影響而發(fā)生變化，因此油包裹體的均一溫度一般只作為參考；鹽水包裹體成分相對單一，受后期溫度、壓力等影響極小，所以可以用同期鹽水包裹體均一溫度代表油充注進儲層時的地層溫度.測試油包裹體及其同期鹽水包裹體均一溫度后，將鹽水包裹體均一溫度投影到埋藏史、熱史圖上，即可獲得油充注進儲層的時間[23－24].流體包裹體顯微測溫結果顯示，塔里木盆地巴—麥地區(qū)石炭系經歷4幕流體活動，以該地區(qū)油包裹體同期的鹽水包裹體為標準，各幕流體包裹體均一溫度分別為64.4～84.5、88.3～120.7、124.7～139.1和146.5～166.3℃（見圖4、表2）.前3幕流體活動檢測到油包裹體，均一溫度分別為40.6～75.2、79.0～106.7和116.0～140.7℃；第4幕流體活動時間與晚期充注的天然氣同期.

圖4 巴—麥地區(qū)4口井流體包裹體均一溫度分布直方圖Fig.4 Histogram of homogenization temperatures of hydrocarbon inclusions and aqueous inclusions in4wells in Bachu－Maigaiti area

3.2 油氣成藏時間

在埋藏史、熱史恢復基礎上，結合流體包裹體均一溫度測試結果，確定巴—麥地區(qū)石炭系各期流體充注時間（見表2、圖5）.巴—麥地區(qū)石炭系存在3幕油充注，充注時間分別為第一幕，距今276.0～250.0 Ma；第二幕，距今16.0～6.0Ma；第三幕，距今5.0～2.0Ma.晚期天然氣充注時間為距今1.0～0Ma.綜合流體包裹體分析結果和巴—麥地區(qū)油氣成藏事件揭示，巴—麥地區(qū)石炭系地層油氣成藏集中發(fā)育存在2個階段，分別為海西晚期（距今276.0～250.0Ma）和喜山中—晚期（距今16.0～0Ma）（見圖5）.

表2 巴—麥地區(qū)石炭系4口井流體包裹體均一溫度分期Table 2 Determination of hydrocarbon charging time with the microthermometry results and the dating results in 4wells in Bachu－Maigaiti area

圖5 巴—麥地區(qū)巴探4井石炭系油氣充注時間及油氣成藏事件Fig.5 Burial history of Bachu－Magaiti area and determination of hydrocarbon charging time with the microthermometry results and hydrocarbon migration and accumulation events in well BT4of Bachu－Maigaiti area of Tarim basin

4 油氣成藏過程

流體包裹體綜合分析結果顯示塔里木盆地巴—麥地區(qū)油氣成藏時間集中在2個階段（見圖5）：（1）第一階段為海西晚期（距今276.0～250.0Ma）.該階段巴—麥地區(qū)寒武系及奧陶系主要烴源巖已經進入生油高峰階段，或部分進入高成熟階段，局部達到生干氣階段[9，25－26].該地區(qū)在經歷加里東旋回末期到海西運動后，表現(xiàn)出南部低北部高、東部低西部高的構造格局，使巴楚地區(qū)東部油氣沿斷裂或者不整合面向西部運移，麥蓋提斜坡的油氣由南向北運移聚集，形成以發(fā)黃綠色熒光油包裹體為代表的第一期油氣成藏事件，油源來自于下部寒武系地層（見圖6）.（2）第二階段為喜山中—晚期（距今16.0～0Ma）.該階段儲層樣品中油包裹體表現(xiàn)為多熒光顏色共存的特點，以藍綠色和藍白色為主，同時伴隨大量純氣相包裹體.同期鹽水包裹體均一溫度跨度較大，時間主要集中在距今16.0～0Ma之間，具有快速、混合來源充注的特點.由地層埋藏史（見圖5）可知，海西運動末期，該地區(qū)經歷一次規(guī)模大、持續(xù)時間長的抬升剝蝕事件，到喜山期巴—麥地區(qū)的構造格局與海西期完全相反，變?yōu)楸焙蜄|部高、南和西部低的構造格局.早期形成的油氣藏向東、北向作相應調整[10]，石炭系烴源巖在麥蓋提斜坡深部位和巴楚斷隆上局部已經達到成熟階段[13]，提供新的油源，導致巴—麥地區(qū)石炭系儲層第二階段成藏具有混合來源的特點（見圖6）.

圖6 巴—麥地區(qū)過麥4—巴開2—麥6井油藏演化剖面Fig.6 Cross section of hydrocarbon accumulation evolution of the Bachu－Maigaiti area

5 結論

（1）塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)石炭系儲層油包裹體主要有3種熒光顏色：黃綠色、藍綠色和藍白色，同時還有大量的天然氣包裹體，石炭系儲層在地質歷史時期至少經歷過3幕油和1幕氣的充注.

（2）該地區(qū)石炭系油氣成藏時間集中在2個階段，分別是海西晚期（距今276.0～250.0Ma）和喜山中—晚期（距今16.0～0Ma），第二階段具有混合來源的特征.

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