吳玉明，閆偉賀，云建兵，張 帆

（1.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；2.黑龍江省致密油和泥巖油成藏研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶163712；3.大慶油田有限責(zé)任公司勘探事業(yè)部，黑龍江大慶163712）

1 地質(zhì)背景

徐家圍子斷陷位于松遼盆地北部，近南北向展布，是古中央隆起帶以東的東南斷陷區(qū)，為目前勘探程度最高、發(fā)現(xiàn)天然氣儲(chǔ)量最大的深部斷陷盆地[2]。徐家圍子斷陷從下至上發(fā)育白堊系的沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組、青山口組、姚家組、嫩江組、四方臺(tái)組和明水組，漸新統(tǒng)的依安組。營城組總體可劃分為四段：營二段和營四段則主要為碎屑巖，而研究主體營一段和營三段為火山巖，是氣藏主要的儲(chǔ)層。營一段巖性主要為酸性火山巖，包括晶屑凝灰?guī)r、流紋巖、凝灰質(zhì)熔結(jié)角礫巖等；營三段則包括玄武巖、安山玄武巖、英安巖、安山巖、流紋巖、凝灰?guī)r等[3]。隨著松遼盆地深層火山巖氣和致密砂礫巖氣勘探不斷取得新突破，天然氣成藏研究的不斷深入，需要搞清無機(jī)二氧化碳和烴類氣的成藏次序，恢復(fù)深層超高壓天然氣藏成藏時(shí)的古壓力和古溫度，推斷天然氣氣成藏過程、機(jī)理，對(duì)松遼盆地深層天然氣勘探具有重要意義。

2 研究方法

2.1 流體包裹體分析

通過對(duì)徐家圍子斷陷流體包裹體樣品分析，確定了徐家圍子斷陷主要的次生成巖礦物為石英次生加大邊（微裂隙）、方解石膠結(jié)物。以XS801井為例，鏡下可見2 期次次生成巖序次：在沙河子組4027.82m 薄片中可見早期石英顆粒周邊的方解石膠結(jié)+石英膠結(jié)，在營城組3754m薄片中可見晚期方解石膠結(jié)。該區(qū)包裹體類型為深灰色氣烴包裹體和無色鹽水包裹體，其分布特征為環(huán)石英加大邊、沿切穿石英顆粒及其次生加大邊的微裂隙以及方解石膠結(jié)物中成帶分布，其形態(tài)有橢圓形、長條形、半圓形及不規(guī)則形，其大小為直徑2～20μm，氣液比一般不大于5%。該區(qū)在火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組都發(fā)現(xiàn)了油氣包裹體，營城組和沙河子組最為發(fā)育。同時(shí)，對(duì)與油氣包裹體同期次的鹽水包裹體進(jìn)行了均一溫度分析，部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1、表2、表3。

2.2 顯微激光拉曼光譜分析

多數(shù)情況下，在烴類氣體和二氧化碳?xì)怏w的充注過程中，會(huì)被儲(chǔ)層中同期形成的次生包裹體所捕獲。如果能夠鑒定出包裹體中氣體成分，并確定不同成分的氣體包裹體形成次序，就能分析并得出烴類氣和二氧化碳?xì)獾某刹叵群箜樞?，再通過顯微激光拉曼技術(shù)可以直接對(duì)不同包裹體進(jìn)行定性分析。對(duì)徐家圍子斷陷的流體包裹體樣品進(jìn)行了顯微激光拉曼光譜分析，獲得相應(yīng)的包裹體拉曼光譜譜圖，并確定了包裹體內(nèi)主要的氣體成分（見表1、表2、表3），以及相應(yīng)氣體的拉曼特征峰峰位移。徐家圍子斷陷儲(chǔ)層中常見的氣包裹體成分主要為純CO2氣體、CH4和CO2混合氣體以及純CH4氣體三種。

表1 深層沙河子組包裹體成藏參數(shù)表

表2 深層營城組包裹體成藏參數(shù)表

表3 深層登婁庫組包裹體成藏參數(shù)表

3 氣藏成藏期次研究

結(jié)合流體包裹體特征和激光拉曼光譜特征可以看出，徐家圍子斷陷反映出氣藏為2～3 期的充注過程。以XS801 井為例，通過營城組和沙河子組包裹體鏡下觀察，在火山巖和砂礫巖中發(fā)現(xiàn)有系列氣包裹體，通過成巖序次和拉曼成分分析，可以得出該井氣包裹體的充注過程主要可以分為三個(gè)序次：首先充注純二氧化碳?xì)怏w，沙三段4026.32m氣包裹體中對(duì)應(yīng)的拉曼位移為1283.97cm-1，1387.66cm-1（圖1）；然后充注二氧化碳和甲烷的混合氣體，營城組3754.7m 氣包裹體中對(duì)應(yīng)的拉曼位移為1283.97cm-1、1387.66cm-1和2914.98cm-1（圖2）；最后充注純甲烷氣體，營城組3754.7m 氣包裹體對(duì)應(yīng)的拉曼位移為2917.1cm-1（圖3）。

圖1 XS801井沙三段4026.32m第一期氣包裹體激光拉曼譜圖

圖2 XS801井營城組3754.7m第二期氣包裹體激光拉曼譜圖

圖3 XS801井營城組3754.7m第三期氣包裹體激光拉曼譜圖

通過以上流體包裹體分析和激光拉曼光譜分析可以看出，徐家圍子斷陷在平面和縱向都表現(xiàn)出多組分動(dòng)態(tài)成藏過程，持續(xù)充注的CH4是形成工業(yè)氣流的重要條件。從深層沙河子組包裹體成藏參數(shù)表（表1）可以看出，沙河子組包裹體顯示為CO2和CH4混合充注，后期為純CH4，反映了源巖持續(xù)供氣；有利于氣藏形成和保存。從深層營城組和登婁庫組包裹體成藏參數(shù)表（表2、表3）可以看出，營城組包裹體主要為CH4充注，登婁庫組包裹體CO2充注比例高，反映了營城組成藏時(shí)氣源充足，圈閉及保存條件好。

4 氣藏成藏壓力

國外學(xué)者的實(shí)驗(yàn)表明（Jeffery 等，1996），激光拉曼譜圖上的特征峰峰位置隨著壓力的變化而變化[1]，因此可以利用拉曼特征峰與壓力的關(guān)系獲取了單個(gè)包裹體的內(nèi)壓。再本研究中，首先建立了氣體拉曼特征峰位移與壓力關(guān)系圖版來表征氣體壓力和拉曼峰位移的關(guān)系圖版；然后，利用上述2.2 中獲得的該區(qū)不同氣包裹體的拉曼峰位移，在關(guān)系圖版中獲得相應(yīng)的包裹體內(nèi)壓；最后，通過上述2.1 中獲得的與氣包裹體同期的鹽水包裹體的均一溫度，經(jīng)過熱史和埋藏史的恢復(fù)，最終可以得到該地層的成藏古壓力。

以SS201 井為例：通過流體包裹體鏡下特征及激光拉曼光譜數(shù)據(jù)可以看出，其成藏過程可以分為3期。通過分析SS201井埋藏史和熱史圖（圖4），結(jié)合均一化溫度直方圖（圖5），利用之前建立的氣體特征峰拉曼位移與壓力關(guān)系圖版，可以得出3期成藏過程的古壓力和壓力系數(shù)等參數(shù)：其中，石英加大邊早期包裹體的內(nèi)壓為14+3MPa，同期鹽水包裹體均一溫度為123℃～133℃，則該深度地層古壓力為22.97～24.42MPa，包裹體形成時(shí)的深度為2106～2366m，氣充注時(shí)的壓力系數(shù)為1.09～1.03。石英加大邊中期包裹體的內(nèi)壓為17MPa，同期鹽水包裹體均一溫度為126.4℃～138.2℃，則該深度地層古壓力為23.17～23.85MPa，包裹體形成時(shí)的深度為2181～2457m，氣充注時(shí)的壓力系數(shù)為1.06～0.97。石英加大晚期包裹體的內(nèi)壓為17+2.8MPa，同期鹽水包裹體均一溫度為140.3℃～154.7℃，則該深度地層古壓力為27.92～28.89MPa，包裹體形成時(shí)的深度為2487～2733m，氣充注時(shí)的壓力系數(shù)為1.12～1.06。升深201 井沙河子組儲(chǔ)層三期氣體充注均為常壓—弱超壓。通過上述方法對(duì)徐家圍子斷陷的成藏壓力進(jìn)行全區(qū)范圍內(nèi)的擬合分析，確定該區(qū)的成藏壓力主要表現(xiàn)為常壓—弱超壓模式。

圖4 SS201井埋藏史和熱史圖

圖5 SS201井包裹體均一化溫度直方圖

5 結(jié)論

（1）徐家圍子斷陷主要的次生成巖礦物為石英次生加大邊（微裂隙）、方解石膠結(jié)物，包裹體類型為深灰色氣烴包裹體和無色鹽水包裹體，氣包裹體成分主要為純CO2氣體、CH4和CO2混合氣體以及純CH4氣體三種。

（2）通過流體包裹體分析和激光拉曼光譜分析可以看出，徐家圍子斷陷在平面和縱向都表現(xiàn)出多組分動(dòng)態(tài)成藏過程，持續(xù)充注的CH4是形成工業(yè)氣流的重要條件。

（3）徐家圍子斷陷的成藏壓力主要表現(xiàn)為常壓—弱超壓模式。