徐亞楠,冀冬生,唐建華,李康(.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院地物所,新疆烏魯木齊 83003; .貴州天然氣能源投資集團(tuán),貴州 貴陽(yáng) 55008)
準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起中生界油氣包裹體定量分析及應(yīng)用探討
徐亞楠1,冀冬生1,唐建華1,李康2
(1.中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院地物所,新疆烏魯木齊 830013; 2.貴州天然氣能源投資集團(tuán),貴州 貴陽(yáng) 550081)
準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起中生界砂巖儲(chǔ)層中發(fā)育油氣包裹體,在前人油源對(duì)比及成藏演化等研究基礎(chǔ)上對(duì)油氣包裹體特征鏡下觀察,采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法定量分析白堊系、侏羅系油氣包裹體特點(diǎn),對(duì)油氣運(yùn)移與成藏過(guò)程作初步探討。研究表明:該地區(qū)中生界存在多源、多期充注特點(diǎn),并首次厘定研究區(qū)水層GOI介于2.8%~4%,對(duì)該區(qū)油氣水判識(shí)有指導(dǎo)意義。
準(zhǔn)噶爾盆地;車(chē)排子凸起;油氣包裹體豐度(GOI);油氣水判識(shí)
儲(chǔ)層油氣包裹體的GOI是指含油包裹體的礦物顆粒數(shù)目占總礦物顆粒數(shù)目的比例[1]。通過(guò)對(duì)澳大利亞和東南亞許多油田的油氣包裹體分析總結(jié),認(rèn)為油氣包裹體GOI數(shù)據(jù)能很好的識(shí)別油層、油氣通道和水層,并提出GOI的值大于5%為油層,1%~ 5%為運(yùn)移通道,小于1%為水層。王飛宇,姜振學(xué)等把這一原理應(yīng)用到油氣勘探中,用于識(shí)別古油藏、油水界面、運(yùn)移通道等,取得了一定效果,并在GOI理論和應(yīng)用方面提出了許多新的理論和觀點(diǎn)[1-6],如國(guó)內(nèi)盆地儲(chǔ)層油氣包裹體GOI指數(shù)的變化與Eadington等建議的油、運(yùn)移通道和水層的判別標(biāo)準(zhǔn)相似[4]。但也有例外,即約10%的油層樣品GOI數(shù)據(jù)較低(小于5%)。分析認(rèn)為,其原因可能是沿?cái)鄬拥目焖倩蛲砥诔刹?,反映了?chǔ)層含油氣飽和度的突然增高;或淺層(小于2 000 m)油氣聚集成藏時(shí)成巖作用不強(qiáng),膠結(jié)物不發(fā)育。
研究區(qū)位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起南端,鄰近扎伊爾山,向西北方向抬升,往南向四棵樹(shù)凹陷傾伏,東以紅車(chē)斷裂帶與沙灣凹陷-中拐凸起相接,該區(qū)中生界中砂巖儲(chǔ)層油氣包裹體發(fā)育。王緒龍、張義杰、曹劍等對(duì)該區(qū)的包裹體研究表明,準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)的油氣主要源于區(qū)內(nèi)瑪湖生烴凹陷的下二疊統(tǒng)風(fēng)城組和中二疊統(tǒng)下烏爾禾組,部分源于下二疊統(tǒng)佳木河組[7]。原油(儲(chǔ)層油砂抽提物)中三環(huán)萜烷(C20,C21,C23)的分布是反映母質(zhì)來(lái)源的一個(gè)良好指標(biāo):下降型(C20>C21=C23)、較大斜率上升型(C20
目前仍存在兩個(gè)問(wèn)題:①車(chē)排子凸起中生界油氣成藏期次有待進(jìn)一步驗(yàn)證;②油氣GOI的準(zhǔn)確范圍尚未厘定以及油氣包裹體受控于哪些因素,是否具有某種變化規(guī)律。本文針對(duì)上述兩個(gè)問(wèn)題對(duì)油氣包裹體進(jìn)行研究,系統(tǒng)觀測(cè)油氣包裹體鏡下特征并對(duì)其做進(jìn)一步定量描述,對(duì)車(chē)排子凸起中生界砂巖儲(chǔ)層的油氣運(yùn)移與成藏過(guò)程進(jìn)行初步探討。
本次研究在車(chē)排子凸起共采集49口井的巖石樣品(149塊薄片)(圖1)。層位涉及侏羅系、白堊系等。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巖心樣品采集后磨片,在熒光顯微鏡下進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)。前人的方法是在每塊薄片中隨機(jī)選取100個(gè)視域,統(tǒng)計(jì)計(jì)算每個(gè)視域中油氣包裹體顆粒在總顆粒中的比值。為提高統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性,本次研究嘗試新的觀測(cè)方法,由于研究區(qū)樣品有礫巖、砂巖、粉砂巖等,首先應(yīng)在合適的物鏡下對(duì)薄片粒徑進(jìn)行初步了解,統(tǒng)計(jì)能代表薄片平均顆粒粒徑大小的100個(gè)視域中平均顆粒數(shù)目。統(tǒng)計(jì)油氣包裹體時(shí),上下左右移動(dòng)物鏡,使薄片的每個(gè)顆粒均能被觀察到,反復(fù)交替使用透射光和熒光,較準(zhǔn)確地辨認(rèn)油氣包裹體。統(tǒng)計(jì)每個(gè)視域里油氣包裹體的數(shù)目和覆蓋整個(gè)薄片的視域數(shù)目,所得油氣包裹體GOI最能接近實(shí)際值,計(jì)算公式如下:
圖1 準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起烴類(lèi)包裹體GOI樣品井位分布圖Fig.1 Well distribution of GOI samples from hydrocarbon inclusion of Chepaizi uplift in Junggar basin
GOI(%)=含油包裹體礦物顆粒數(shù)目×100%/總礦物顆粒數(shù)目
1.1包裹體定性觀察
在不同期次油氣運(yùn)移中,會(huì)形成具不同成分特征及熱演化程度的包裹體,而有機(jī)包裹體的熒光色反映了內(nèi)部可溶有機(jī)質(zhì)組分和含量,因此,包裹體的熒光色在一定程度上可代表充注油氣的性質(zhì)[8]。
顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),研究區(qū)油氣包裹體主要存在于石英和長(zhǎng)石等顆粒的加大邊或愈合裂縫及膠結(jié)物中(圖2,3)。圖2-a是車(chē)2井油氣包裹體薄片觀察結(jié)果。透射光下包裹體無(wú)固定外形,見(jiàn)長(zhǎng)石顆粒裂縫;熒光顯微鏡下可觀察到大量油氣包裹體分布于長(zhǎng)石顆粒中,線(xiàn)狀分布于長(zhǎng)石裂縫中的為藍(lán)色,雜亂分布的為黃色,說(shuō)明其內(nèi)可溶有機(jī)質(zhì)組分不同。圖2-b為石英顆粒內(nèi)部的油氣包裹體觀察結(jié)果。透射光下見(jiàn)石英顆粒表面光滑,無(wú)次生蝕變產(chǎn)物和裂縫,包裹體外形好,見(jiàn)氣液兩相共存,雜亂或孤立分布于顆粒表面和次生加大邊中,在熒光顯微鏡下,見(jiàn)大量發(fā)藍(lán)色熒光的油氣包裹體,顆粒大小不等,最大直徑10 μm。
圖2 準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起車(chē)2井烴類(lèi)包裹體特征Fig.2 Characterisitics of hydrocarbon inclusion from well Che 2 of Chepaizi uplift,Junggar basin
圖3-a是車(chē)56井侏羅系齊古組不等粒砂巖,在透射光下,長(zhǎng)石見(jiàn)愈合的裂紋,顆粒表面見(jiàn)線(xiàn)狀排列包裹體,見(jiàn)氣液兩相且外形較好;在熒光顯微鏡下,油氣包裹體呈淺黃色。圖3-b是車(chē)淺6井白堊系吐谷魯群灰綠色砂質(zhì)泥巖,在透射光下,長(zhǎng)石顆??梢?jiàn)多條裂紋,其間分布直徑不等的包裹體;在熒光顯微鏡下,裂縫中的包裹體為藍(lán)色,呈線(xiàn)狀分布。
曹劍等采用顯微傅立葉變換紅外光譜技術(shù)測(cè)定油氣包裹體中有機(jī)質(zhì)的組成[8]。作為從紅外光譜中識(shí)別出的典型有機(jī)基團(tuán),甲基(CH3)和次甲基(CH2)紅外吸收區(qū)域峰值比(2 930 cm-1/2 860 cm-1)可反映油氣充注性質(zhì)(油源和/或成熟度)的變化。對(duì)研究區(qū)典型儲(chǔ)層有機(jī)包裹體紅外吸收峰2 930 cm-1/ 2 860 cm-1(CH3/CH2)比值的統(tǒng)計(jì)分析表明,包裹體中至少記錄了兩期不同性質(zhì)的含油氣流體充注。
此次通過(guò)對(duì)油氣包裹體定性觀察分析表明:準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起的油氣包裹體熒光顯示為黃色和淡黃色及藍(lán)色,說(shuō)明具不同組分和含量可溶有機(jī)質(zhì)的包裹體存在。
1.2包裹體定量表征
本次研究選取49口井的149塊薄片,其中在侏羅系15口井32塊薄片中觀察到了油氣包裹體,在白堊系11口井16塊薄片中有油氣包裹體顯示。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,本區(qū)侏羅系和白堊系油氣包裹體GOI最大值13%,最小值0.001%,平均2.63%,其中,GOI值在0%~1%之間的有16個(gè)樣品,1%~5%之間的有17個(gè)樣品,大于5%的有9個(gè)樣品。王飛宇等曾統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)一些油氣田中1 124個(gè)樣品的GOI數(shù)據(jù),結(jié)果表明:油層絕大多數(shù)GOI數(shù)據(jù)大于5%,且很多油藏中GOI數(shù)據(jù)超過(guò)10%,而水層GOI均低于5%、并低于1%的不多[5,6]。本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)相對(duì)前人統(tǒng)計(jì)結(jié)果普遍偏低,GOI多小于5%,推測(cè)與油氣包裹體的形成條件有關(guān)。
本次采用鹽水包裹體均一化溫度及油氣包裹體的溫度確定油氣成藏期次。在車(chē)排子凸起中生界(K1q,J1b)中,存在5個(gè)時(shí)期的鹽水包裹體和2個(gè)時(shí)期油氣包裹體(表1)。其中,油氣包裹體的第一期、第二期與鹽水包裹體第一期、第二期存在相關(guān)性,其他時(shí)期由于鹽水包裹體均一化溫度高,相應(yīng)的油氣包裹體不存在,原因或?yàn)槠渌}水包裹體與頻繁活動(dòng)的深部熱液有關(guān)。第一期油氣包裹體均一化溫度為52.9°C~73.4°C,第一期鹽水包裹體均一化溫度為71.7°C~90.9°C;第二期油氣包裹體均一化溫度為82.1°C~89.3°C,第二期鹽水包裹體均一化溫度為91.7°C~105.7°C,說(shuō)明侏羅系、白堊系油氣充注時(shí)流體類(lèi)型和環(huán)境存在差異,為不同期次流體充注。
圖3 準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起車(chē)56井、車(chē)淺6井烴類(lèi)包裹體特征Fig.3 Characteristics of hydrocarbon inclusion from Well Che 56 and Well Cheqian 6 in Chepaizi uplift,Junggar basin
通過(guò)測(cè)定包裹體均一化溫度,結(jié)合區(qū)帶埋藏史和地溫?zé)嵫莼?,可確定油氣充注期次和充注時(shí)間。因?yàn)榘w均一化溫度與當(dāng)時(shí)地層溫度相近,本次研究對(duì)均一化溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì),采用整個(gè)工區(qū)48塊樣品進(jìn)行綜合分析,將油氣包裹體均一化溫度投影到相應(yīng)的埋藏史圖和地溫?zé)嵫莼穲D上(圖4),油氣充注期次和時(shí)間就得以確定。以沙門(mén)011井為例,該井存在兩期油氣充注,分別為76.5°C~87.9°C峰溫對(duì)應(yīng)的第一期油氣成藏期、87.1°C~98.8°C峰溫對(duì)應(yīng)的第二期油氣成藏期。另外,中生代油的鏡質(zhì)體反射率Ro為0.6%~0.8%,油大多為低成熟的。綜上可推斷出第一期油長(zhǎng)期以來(lái)大規(guī)模充注,而第二期油氣充注時(shí)間相對(duì)較短,規(guī)模也較小。
表1 準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起均一化溫度數(shù)據(jù)表Table 1 Homogenization temperature of fluid inclusion from Chepaizi uplift,Junggar basin
圖4 準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子凸起沙門(mén)011井埋藏史及熱演化史圖Fig.4 Buried history and thermal evolution history of Well Shamen 011 in Chepaizi uplift,Junggar basin
油氣包裹體的鏡下熒光色觀察結(jié)果、油氣及鹽水包裹體均一化溫度測(cè)試結(jié)果與埋藏史、地溫?zé)嵫莼废辔呛希Y(jié)合前人對(duì)該區(qū)油氣包裹體特征描述進(jìn)一步驗(yàn)證了油源存在多源、多期充注的特點(diǎn)。
油氣包裹體是儲(chǔ)層含油氣與巖石相互作用的結(jié)果,因此,油氣包裹體的GOI組成必然受控于油氣充注和巖石特征的影響,兩種因素同時(shí)影響或其中一種因素占主導(dǎo)作用。油氣在巖石的運(yùn)移和聚集總是遵循由高勢(shì)到低勢(shì),優(yōu)先通過(guò)大孔隙喉道。若石油柱壓力足夠高,油源較充足,則會(huì)克服毛細(xì)管阻力,使油氣流入更小的孔隙喉道中,油氣包裹體較發(fā)育。巖石特征是決定巖石孔隙空間大小的重要特征,基于本次試驗(yàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)油氣包裹體GOI與巖石結(jié)構(gòu)特征之間的關(guān)系(圖5-a),樣品的GOI數(shù)據(jù)與巖性之間無(wú)較好相關(guān)性,說(shuō)明巖石物理性質(zhì)并非決定GOI組成的主要因素。統(tǒng)計(jì)GOI數(shù)據(jù)與測(cè)井解釋之間的關(guān)系(圖5-b),顯示GOI數(shù)據(jù)的變化和測(cè)井解釋之間呈良好相關(guān)性,從油層、油水同層、水層、干層、致密層,其GOI數(shù)據(jù)最高值依次降低,說(shuō)明GOI數(shù)據(jù)與含油氣的充注強(qiáng)度有密切關(guān)系,且從水層GOI介于2.8%~4%來(lái)看,GOI為2.8%~4%是判斷本區(qū)油氣性質(zhì)的重要參考標(biāo)準(zhǔn)。
巖石成巖作用是影響油氣包裹體GOI大小的重要因素之一,地層埋深也決定了成巖作用(圖6)。前人總結(jié)認(rèn)為[2,6],淺層(小于2 000 m)油氣運(yùn)聚成藏時(shí)膠結(jié)物不甚發(fā)育,故其GOI值往往低于5%。總體來(lái)看,GOI的分布與深度的關(guān)系不大,說(shuō)明本區(qū)油氣在大規(guī)模充注時(shí)儲(chǔ)層埋深可能未超過(guò)2 000 m。
準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中生界油氣成藏主要表現(xiàn)為混源多期成藏。本文采用油氣包裹體鏡下觀察及定量表征較細(xì)致地刻畫(huà)了油氣包裹體的一些特征,使前人基于油源對(duì)比、成藏演化及包裹體有機(jī)組成等推斷的成藏演化特點(diǎn)更深入全面,提供了新的補(bǔ)充資料。
(1)車(chē)排子凸起中生界油藏具備混源且多期成藏特征。首次厘定車(chē)排子凸起油氣水的GOI數(shù)值,GOI在2.8%~4%之間為水層,GOI小于2.8%為干層,GOI大于4%為油水同層或油層;
圖5 準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子侏羅系GOI數(shù)據(jù)與巖性、測(cè)井解釋之間的關(guān)系Fig.5 Relationship between GOI,lithology and logging interpretation in Jurassic Chepaizi uplift,Junggar basin
圖6 白堊紀(jì)、侏羅紀(jì)GOI數(shù)據(jù)與深度之間的關(guān)系Fig.6 Relationship between GOI and depth in Cretaceous and Jurassic
(2)包裹體GOI的影響因素,與砂巖顆粒粗細(xì)無(wú)正相關(guān),與儲(chǔ)層含油氣性具非常好的相關(guān)性;
(3)利用GOI組成特征對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地車(chē)排子地區(qū)油氣充注進(jìn)行了定性到定量的表征,取得了良好效果,表明其在準(zhǔn)噶爾盆地油氣運(yùn)移研究中具一定應(yīng)用前景。
致謝:感謝新疆油田研究院地物所李天明副總地質(zhì)師、唐建華高級(jí)工程師給予的支持和幫助;感謝《新疆地質(zhì)》編輯部的老師們辛苦的評(píng)審及合理化建議,在此一并表示感謝。
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QuantitativeAnalysisand Application of Mesozoic Fluid Inclusion in Chepaizi Uplift of J unggar Basin
Xu Yanan1,,Ji Dongsheng1,Tang Jianhua1,Li Kang2
(1.Institute of Geophysics,Research Institute of Exploration and Development,Xinjiang Oilfield Company,PetroChina, Urumqi,Xinjiang,830013,China;2.Guizhou Natural Gas Energy Investment Corporation, Guiyang,Guizhou,550081,China)
The hydrocarbon inclusion are developed in the Mesozoic sandstone reservoir of Chepaizi uplift in the Junggar basin.Based on previous study of oil-source correlation and accumulation evolutionary,we presented a quantitative analysis of the hydrocarbon inclusion characteristic by microscope observation and mathematical statistics,tried to analyze the characteristic of hydrocarbon inclusion in Cretaceous and Jurassic,and preliminary study on oil and gas migration and accumulation process.The results show that the Mesozoic have the features of multi-source,multiphase filling, and we determined that the GOI of the aquifers is between 2.8%~4%in the study area,it has Guiding significance for water/oil/gas recognition.This paper studied oil and gas migration with GOI and good results were obtained,so GOI has a certain application prospect in the study of oil and gas migration.
Junggar Basin;Chepaizi Uplift;Hydrocarbon Inclusion abundance(GOI);Water/oil/gas recognition
1000-8845(2016)03-388-06
TE122.1;P617.9
A
項(xiàng)目資助:大型油氣田及煤層氣開(kāi)發(fā)重大專(zhuān)項(xiàng)“準(zhǔn)噶爾前陸盆地油氣富集規(guī)律、勘探技術(shù)與區(qū)帶和目標(biāo)優(yōu)選”項(xiàng)目(2011ZX05003-005)資助
2015-04-25;
2016-01-14;作者E-mail:cnxuyn@petrochina.com.cn
徐亞楠(1984-),女,河北滄州人,工程師,碩士,現(xiàn)從事油氣勘探研究工作