陳磊，徐長貴，楊海風(fēng)，黃江波，陳保柱

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

黃河口凹陷南斜坡新生界流體包裹體特征及成藏期

陳磊1，2，徐長貴1，楊海風(fēng)1，黃江波1，陳保柱1

（1.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

利用流體包裹體的分析測試技術(shù)與研究方法，對黃河口凹陷南斜坡火山巖發(fā)育區(qū)新生界碎屑巖儲層流體包裹體進(jìn)行了顯微熒光、均一化溫度、鹽度及豐度等分析測試，定量確定了油氣藏的成藏期次和油氣充注時間。結(jié)果表明：儲層流體包裹體主要包括鹽水包裹體、油氣包裹體2種類型，油氣包裹體以綠色、黃色及藍(lán)色熒光為主；新近系和古近系鹽水包裹體的均一化溫度分別為90～120℃，60～90℃，具有單峰、窄主頻的特點，鹽度數(shù)據(jù)和包裹體豐度具有雙低特點；古近系和新近系油氣成藏期為3.0 Ma以來，表現(xiàn)出晚期快速充注、同期幕式成藏的特點，具有“垂向貫通式”成藏模式。

流體包裹體；成藏期；均一化溫度；新生界；黃河口凹陷

流體包裹體技術(shù)最初主要應(yīng)用于礦床學(xué)的研究，自20世紀(jì)七八十年代以來，該技術(shù)在成藏年代學(xué)與成藏史研究方面得到了廣泛的應(yīng)用，已成為當(dāng)今油氣成藏年代學(xué)研究中最重要的方法之一［1］?；谪S富的勘探成果，前人針對黃河口凹陷新生界油氣成藏期和成藏模式進(jìn)行了深入研究。主要應(yīng)用圈閉形成時間法、生排烴史法、飽和壓力法及油藏地球化學(xué)法等定性地判定油氣成藏期［2］，并提出了晚期成藏理論［3］和中轉(zhuǎn)站［4］、網(wǎng)毯式［5］、階梯式等成藏模式，但對于油氣成藏期的確定缺乏定量化的研究，導(dǎo)致已建立的油氣成藏模式缺乏定量化證據(jù)支持。鑒于此，本文基于流體包裹體技術(shù)，通過系統(tǒng)分析大量的流體包裹體，定量化研究黃河口凹陷南坡的油氣成藏史，并歸納總結(jié)出新的油氣成藏模式，有效指導(dǎo)了下步油氣勘探研究工作。

1 地質(zhì)概況

黃河口凹陷位于渤海海域南部，屬于渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷的一個二級構(gòu)造單元，面積約3 300 km2（見圖1）。黃河口凹陷是中生代末期以來疊置在華北中—古生界基底上發(fā)育起來的新生代裂谷凹陷，具有典型的斷-坳二元結(jié)構(gòu)特點，下部古近系表現(xiàn)為“北斷南超”的箕狀斷陷結(jié)構(gòu)特點，上部新近系表現(xiàn)為坳陷結(jié)構(gòu)特點。

圖1 黃河口凹陷區(qū)域位置

凹陷沉積地層最大厚度超過6 000 m，自下而上發(fā)育孔店組、沙河街組、東營組、館陶組、明化鎮(zhèn)組及平原組地層，其中，沙河街組三段為主要烴源巖層，東營組一段、二段發(fā)育大套火山巖地層。油氣主要分布于明化鎮(zhèn)組下段（明下段）、東營組三段（東三段）和沙河街組一、二段（沙一、二段），具有“下生上儲”的成藏特點。

2 流體包裹體分析

本次研究針對黃河口凹陷南斜坡11口探井進(jìn)行了系統(tǒng)的壁芯、巖心樣品的觀察與采集，最終選取了7口探井，古近系和新近系砂巖地層合計采集43塊樣品，針對砂巖樣品中的流體包裹體進(jìn)行了分析測試。實驗測試主要在中國石油大學(xué)（華東）石油天然氣成藏機(jī)理教育部重點實驗室完成。檢測依據(jù)EJ/T 1105—1999礦物流體包裹體溫度的測定標(biāo)準(zhǔn)，在溫度26℃、濕度40%的條件下進(jìn)行；分析儀器為LINKAM THMS600型冷熱臺，測試精度±0.1℃；顯微鏡為日本產(chǎn)Olympus BX51型，另配100倍長焦工作鏡頭。

2.1 流體包裹體鏡下特征

本次共測定318個流體包裹體，主要宿主為石英顆粒的微裂隙，或由于溶蝕成因，孤立狀分布于長石顆粒中（見表1。GOI為含油包裹體豐度）。根據(jù)流體包裹體的相態(tài)和流體成分特征，觀測到的包裹體主要為鹽水包裹體、油氣包裹體（見圖2）。

表1 黃河口凹陷南斜坡流體包裹體測試數(shù)據(jù)

圖2 流體包裹體鏡下特征

其中：鹽水包裹體約占總數(shù)的94%，包裹體呈不規(guī)則狀或橢圓狀，直徑為1～35 μm，氣液比≤5%（見圖2a，2b）；油氣包裹體占5%，呈不規(guī)則狀或長條狀成群分布，直徑為2～75 μm，氣液比在10%左右（見圖2c，2d）。

研究表明，含有機(jī)質(zhì)流體包裹體在紫外線照射下能夠發(fā)生熒光反應(yīng)。熒光特征反映了有機(jī)質(zhì)的成熟度［6］，隨著有機(jī)質(zhì)成熟度由低向高演化，包裹體熒光顏色變化為紅色—橙色—黃色—綠色—藍(lán)白色—無色［7］。研究區(qū)油氣包裹體以綠色、黃色及藍(lán)色熒光為主（見圖2e，2f），表明黃河口凹陷沙三段有機(jī)質(zhì)成熟度已經(jīng)達(dá)到中等—高成熟階段。研究表明，黃河口凹陷沙三段烴源巖有機(jī)質(zhì)已處于熱演化的成熟—高成熟階段［8］，與包裹體熒光顏色所反映的有機(jī)質(zhì)熱演化程度基本一致。

2.2 流體包裹體均一化溫度和鹽度特征

通過對包裹體均一化溫度和鹽度特征的分析，可以綜合分析油氣成藏期次。包裹體的均一化溫度是流體包裹體研究最重要的內(nèi)容之一,是包裹體方法確定成藏期次和年代的重要依據(jù)［9］。研究認(rèn)為，包裹體的均一化溫度代表了流體捕獲時的最低形成溫度，與烴類包裹體同期形成的鹽水包裹體均一化溫度則是代表了油氣進(jìn)入儲層時的溫度［10-11］。由于沉積盆地中與油氣有關(guān)的流體包裹體形成溫度相對較低，一般對均一化溫度的測量結(jié)果可不進(jìn)行壓力矯正［12］，因此，同期鹽水包裹體溫度代表著油氣進(jìn)入儲層時的最低溫度。

研究區(qū)古近系砂巖中同期鹽水包裹體均一化溫度呈明顯的單峰連續(xù)分布特征，不同深度包裹體峰值為90～120℃，主頻為100～120℃，表明油氣為連續(xù)充注、一期成藏；新近系砂巖中，同期鹽水包裹體均一化溫度同樣呈明顯的單峰特征，不同深度包裹體峰值為60～90℃，主頻峰值為60～80℃，表明油氣為一期連續(xù)充注（見圖3）。

圖3 不同層系鹽水包裹體均一化溫度頻率

包裹體鹽度是反映油氣成藏流體物理化學(xué)性質(zhì)的重要地球化學(xué)參數(shù)，可指示流體的物理化學(xué)性質(zhì)和來源［13］。鹽度即氯化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其大小根據(jù)鹽水包裹體測定的冰點溫度來計算。計算結(jié)果表明，包裹體鹽度在0.18%～23.18%，集中于0～15%，總體呈現(xiàn)出低鹽度的特征。古近系包裹體鹽度集中于0～5%，10%～15%兩個較明顯的峰值，新近系包裹體鹽度集中于0～5%，5%～10%，20%～25%三個較明顯的峰值（見圖4）。

圖4 不同層系鹽水包裹體鹽度頻率

綜上所述，古近系和新近系鹽水包裹體溫度具有明顯單峰、窄主頻的特點，而包裹體鹽度均具有2～3個相似峰值，表明為同一系統(tǒng)流體活動，反映了油氣運移和充注為一個連續(xù)過程，具有一期幕式成藏的特征。從同期鹽水包裹體和油氣包裹體的均一化溫度來看，兩者均未出現(xiàn)異常高溫，表明東營組沉積期的火山活動沒有對油氣的運移和充注產(chǎn)生影響，說明油氣的成藏發(fā)生在火山活動停止后，即東營組沉積期后。

2.3 含油包裹體豐度

GOI即含油包裹體豐度，是Eadington等提出的一個參數(shù)，是指含油包裹體礦物顆粒數(shù)目占總礦物顆粒數(shù)的百分?jǐn)?shù)，可以用來辨別儲層含油飽和度和油水界面［14-15］。油田大量勘探實踐表明，當(dāng)GOI大于10%時為油層，小于1%時是水層或含油水層［2］。研究區(qū)古近系儲層樣品GOI的分布范圍為1%～5%，個別達(dá)到8%；新近系儲層樣品GOI的分布范圍為1%～3%?？傮w來看，研究區(qū)儲層中樣品的GOI值比較低，均小于10%。分析認(rèn)為，樣品GOI值總體較低的原因與油氣的晚期快速成藏相關(guān)，油氣運聚過程中含油包裹體來不及記錄［16］，早期亦沒有形成古油氣藏。古近系樣品中的GOI值略高于新近系儲層樣品的GOI，分析認(rèn)為，是油氣運聚方式?jīng)Q定了該現(xiàn)象，淺層油氣運聚方式主要依靠斷層的幕式活動，而深層油氣運聚方式具有多樣性，砂層、不整合面及斷層均可以輸導(dǎo)油氣，因此，古近系油氣運聚過程的持續(xù)時間長于新近系，古近系儲層所記錄的含油包裹體數(shù)量較多。

3 油氣成藏時間的確定

根據(jù)同期鹽水包裹體的均一化溫度，結(jié)合研究區(qū)的古地溫史和埋藏史，恢復(fù)包裹體捕獲時的古深度，可推算出油氣充注的最早地質(zhì)年代［11］。由于包裹體的均一化溫度代表了流體捕獲時的最低形成溫度，因此可推定油氣藏形成的最早時間。據(jù)此，利用Basin Mod軟件，將與烴包裹體同期的鹽水包裹體均一化溫度測試數(shù)據(jù)投影在對應(yīng)的單井埋藏史-熱演化史圖上，可獲得油氣充注的地質(zhì)年代。該方法中的地溫梯度或大地?zé)崃髦凳腔謴?fù)古地溫史、確定油氣成藏史的關(guān)鍵參數(shù)。綜合考慮參數(shù)確定的實用性和可靠性，實際通常采用鏡質(zhì)體反射率（Ro）約束法來確定地溫梯度或大地?zé)崃髦档目煽啃裕?7］。通過對比模擬計算出的Ro剖面和實測的Ro剖面，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，最終確定古地溫史。根據(jù)上述方法，將古近系和新近系鹽水包裹體形成時間分別在地質(zhì)年代軸上進(jìn)行投影（見圖5），反映了古近系和新近系油氣一期充注、同期成藏的特點，主成藏期在3.0 Ma以來，為晚期快速成藏。據(jù)研究，黃河口凹陷沙河街組烴源巖12.0 Ma以來進(jìn)入成熟期，5.1 Ma以來進(jìn)入大規(guī)模生排烴期［18］，流體包裹體確定的油氣成藏期與大規(guī)模排烴期相匹配，同時與鹽水包裹體的鹽度、含油包裹體豐度特征所揭示的油氣成藏特征相一致。

圖5 鹽水包裹體均一化溫度-埋藏史投影法確定油氣充注年齡

4 成藏模式探討

黃河口凹陷總體具有晚期快速成藏特點。前人為此建立了3種類型的油氣成藏模式：北部陡坡帶為“中轉(zhuǎn)站”成藏模式，凹陷區(qū)中央構(gòu)造帶為“網(wǎng)毯式”成藏模式，南部低凸起區(qū)為“階梯式”成藏模式。但對于黃河口凹陷南斜坡火山巖發(fā)育區(qū)的成藏模式一直未進(jìn)行深入研究。

南斜坡發(fā)育復(fù)雜斷塊型圈閉，控圈主斷裂東西向展布，具有繼承性發(fā)育特點。在古近紀(jì)早期的強(qiáng)烈斷陷期，主斷裂具有控凹、控沉積作用，斷層根部斷至沙三段烴源巖層。在古近紀(jì)末期，火山大規(guī)?；顒?，主斷裂成為主要的火山活動通道；在新近紀(jì)坳陷期，由于受新構(gòu)造運動影響，主斷裂晚期運動十分活躍，上部斷至近海底的第四系地層。剖面上，主斷裂與晚期伴生的次級斷層構(gòu)成多級“Y字形”組合，深淺層發(fā)育一系列斷塊構(gòu)造。油氣主要聚集在古近系火山巖覆蓋下的東三段和沙一、二段，以及火山巖之上的明下段地層，具有復(fù)式成藏特征。前人研究成果表明，緩坡帶具有“中轉(zhuǎn)站”成藏模式，油氣早期運移至東三段和沙一、二段儲層中成藏，隨著主斷裂的幕式活動，油氣不斷運移至淺層明下段聚集成藏。但根據(jù)目前流體包裹體的特征，其綠色—黃綠色—藍(lán)色熒光、相似的鹽度特征、較低的含油包裹體豐度，以及通過同期鹽水包裹體均一化溫度、古地溫史和埋藏史確定的成藏期，同時結(jié)合古近紀(jì)末期的大規(guī)模火山活動并未破壞油氣藏，綜合研究后認(rèn)為，在新近紀(jì)末期，來自沙三段烴源巖的成熟—高成熟油氣沿著砂體、不整合面和斷層，快速運移至明下段、東三段和沙一、二段地層成藏，具有晚期快速充注、同期幕式成藏的特點?？傮w來看，油氣以垂向快速輸導(dǎo)為主要特點，為“垂向貫通式”成藏模式（見圖6）。

5 結(jié)論

1）黃河口凹陷南坡新生界砂巖內(nèi)發(fā)育大量鹽水包裹體、油氣包裹體，包裹體以綠色、黃色及藍(lán)色熒光為主，表明黃河口凹陷沙三段有機(jī)質(zhì)成熟度已經(jīng)達(dá)到中等—高成熟階段。

2）古近系和新近系鹽水包裹體的均一化溫度分別為90～120℃，60～90℃，均具有明顯單峰、窄主頻的特點，反映了古近系和新近系的油氣運移和充注為一個連續(xù)過程，分別具有一期幕式成藏的特征。

3）結(jié)合包裹體的均一化溫度、古地溫史、埋藏史和鹽度、含油包裹體豐度特征，確定古近系和新近系油氣主成藏期為3.0 Ma以來，為同期快速成藏。

4）研究區(qū)新生界為復(fù)式成藏特征，油氣具有晚期快速充注、同期幕式成藏的特點，以垂向快速輸導(dǎo)為主要特點，為“垂向貫通式”成藏模式。

圖6 黃河口凹陷南斜坡成藏模式

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（編輯 李宗華）

Characteristics of Cenozoic fluid inclusions and accumulation period in southern slope of Huanghekou Sag

CHEN Lei1，2,XU Changgui1,YANG Haifeng1,HUANG Jiangbo1,CHEN Baozhu1
(1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China; 2.School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)

By analyzing microscopic fluorescence,homogenization temperature,salinity andGOIfor fluid inclusions,the hydrocarbon accumulation stages were studied quantitatively in the southern slope of Huanghekou Sag in Cenozoic.The results show that the reservoir includes salt-water inclusion and hydrocarbon inclusion with the green,yellow and blue fluorescences.The saltwater inclusions show the characteristics of low salinity and lowGOI,and one peak and narrow frequency of the homogenization temperature at 90-120℃and 60-90℃ in Paleogene and Neogene.The main hydrocarbon accumulation period is 3 Ma with vertical-direction accumulation model,which shows the characteristics of late-stage rapid and contemporaneous episodic accumulation.

fluidinclusion;accumulationperiod;homogenizationtemperature;Cenozoic;HuanghekouSag

國家科技重大專項課題“近海大中型油氣田形成條件與分布”（2011ZX05023-006）

TE122.2+1

：A

10.6056/dkyqt201701003

2016-06-23；改回日期：2016-11-03。

陳磊，男，1982年生，工程師，主要從事石油地質(zhì)綜合研究。E-mail：chenlei2@cnooc.com.cn。

陳磊，徐長貴，楊海風(fēng)，等.黃河口凹陷南斜坡新生界流體包裹體特征及成藏期［J］.斷塊油氣田，2017，24（1）：10-14.

CHEN Lei，XU Changgui，YANG Haifeng，et al.Characteristics of Cenozoic fluid inclusions and accumulation period in southern slope of Huanghekou Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（1）：10-14.