周振柱，陳 勇，周瑤琪

(1.山東科技大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266590;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)

東營凹陷是中國東部典型的含油斷陷型凹陷，坨莊地區(qū)位于東營凹陷北部陡坡帶坨勝永斷裂帶中西段，北靠陳家莊凸起，油藏儲(chǔ)層為砂礫巖體(圖1)，由于靠近勝北斷裂，所以其成藏過程與斷裂活動(dòng)有著密切的關(guān)系。斷裂活動(dòng)可以提供油氣的運(yùn)移通道，而形成的低壓異?？梢砸员梦饔锰峁┯蜌膺\(yùn)移動(dòng)力。前人對東營凹陷的油氣成藏進(jìn)行了很多研究[1－6］。陳中紅等[1－2］認(rèn)為東營凹陷超壓封存箱發(fā)育，幕式排烴是重要的排烴方式;邱楠生等[3－5］及杜春國等[6］以沸騰包裹體作為有力的證據(jù)，認(rèn)為幕式充注是東營凹陷深部油氣成藏的重要方式，而異常高壓是幕式充注的主要?jiǎng)恿?。在油氣成藏過程中，儲(chǔ)層中的壓力變化對油氣的充注有重要的影響，超壓利于流體的排出，低壓利于流體的充注，異常高壓可以提供油氣運(yùn)移的動(dòng)力，而儲(chǔ)層低壓異常造成的壓力差也可以提供動(dòng)力，只是最初的低壓過程不易保存，沒有引起學(xué)者的重視，少見有關(guān)低壓油氣成藏的報(bào)道。東營凹陷深層普遍發(fā)育異常高壓[7］，是油氣運(yùn)移成藏過程中壓力平衡的結(jié)果，而平衡過程中儲(chǔ)層壓力的變化，可以由儲(chǔ)層中的流體包裹體記錄下來。通過恢復(fù)流體包裹體的捕獲條件，結(jié)合埋藏史分析可以復(fù)原油氣運(yùn)移的時(shí)期和溫壓條件，對研究油氣成藏過程中的壓力變化有重要意義[8－9］。本文通過對東營凹陷T165油藏儲(chǔ)層裂縫充填方解石脈流體包裹體的分布、熒光和測溫結(jié)果分析及PVT模擬，恢復(fù)了油氣運(yùn)移充注的溫壓條件。根據(jù)模擬結(jié)果，結(jié)合精細(xì)埋藏史分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)油氣成藏初期捕獲的流體包裹體形成于低壓環(huán)境下，表現(xiàn)出低壓成藏的特征。

圖1 東營凹陷T165油藏剖面Fig.1 Profile of T165 reservoir in Dongying Sag

1 樣品特征

研究樣品取自T165井沙四段，T165井位于勝北斷層西段，2002年試油99 t/d，是一口典型高產(chǎn)井，主力油層為沙河街組四段上亞段(簡稱沙四上)非典型背斜側(cè)向封堵的砂礫巖體。樣品中發(fā)育一條高角度裂縫，充填方解石脈，脈中偶見泥巖角礫，表現(xiàn)出構(gòu)造裂縫的特征。脈中方解石顆粒的結(jié)晶形態(tài)有所差異(圖2):一是它形細(xì)晶顆粒，一般0.15 mm，晶間可見泥質(zhì)，主要發(fā)育在裂縫邊緣和泥巖角礫邊緣;二是自形中晶顆粒，最大1mm，最小0.2 mm，一般0.4 mm，干凈明亮，發(fā)育在裂縫中央。因此，根據(jù)方解石的晶體形態(tài)可以將脈體分為2個(gè)期次。

圖2 東營凹陷T165油藏方解石脈中不同結(jié)晶形態(tài)的顆粒Fig.2 Different crystal shapes in calcite veins of T165 reservoir in Dongying Sag

圖3 東營凹陷T165油藏方解石脈中流體包裹體照片F(xiàn)ig.3 Pictures of fluid inclusions contained in calcite veins of T165 reservoir in Dongying Sag

方解石脈中的流體包裹體數(shù)量很多，但類型較為簡單，主要為重油包裹體和鹽水包裹體。油包裹體均為氣液兩相，大部分包裹體液相呈黃褐色，紫外光下發(fā)深黃色熒光，表明油氣成熟度較低(圖3a，b)，但中晶顆粒中有極少數(shù)包裹體發(fā)藍(lán)色熒光，與成群發(fā)育的鹽水包裹體和少數(shù)黃色熒光油包裹體共生(圖3c，d)，且氣液比、均一溫度也與黃色熒光油包裹體相近，可能形成于油氣的差異捕獲。鹽水包裹體既有單個(gè)分布的，亦有成群分布的，單個(gè)分布的包裹體稍大(10～20 μm)，形狀不規(guī)則，為氣液兩相;成群分布的包裹體較小(＜10 μm)，有氣液兩相的，也有單一液相的(圖3c－f)。另外，細(xì)晶方解石中重油包裹體豐度大，鹽水包裹體少見;中晶顆粒中重油包裹體豐度較低，可見負(fù)晶形包裹體，鹽水包裹體豐度大。

2 流體包裹體捕獲溫壓條件恢復(fù)

2.1 流體包裹體測溫分析

在顯微觀察及熒光觀察的基礎(chǔ)上，對樣品中的流體包裹體進(jìn)行顯微測溫分析，實(shí)驗(yàn)在中國石油大學(xué)(華東)地球化學(xué)與巖石圈動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，使用儀器為Linkam THMS 600型冷熱臺(tái)，誤差為0.1℃。

測試結(jié)果(圖4)顯示，細(xì)晶方解石顆粒中油氣包裹體的均一溫度分布在85.8～109.7℃，主要集中于90～100℃的溫度區(qū)間;中晶方解石中油氣包裹體的均一溫度分布在73.5～102.5℃，主要集中在90～95℃的溫度區(qū)間，兩者溫度區(qū)間大部分重疊，加之熒光顏色相同，氣液比相似，說明油源一致或捕獲條件相同。另外還有一些超高均一溫度(＞170℃)或不均一的油氣包裹體，可能是油氣發(fā)生裂解或非均一捕獲形成的。細(xì)晶顆粒中鹽水包裹體很少，其均一溫度分布在106.3～114.7℃，平均110.4℃;中晶顆粒中鹽水包裹體的均一溫度主要分布于105.4～126.6℃，沒有明顯的溫度集中段，表明了油氣充注的持續(xù)性。

圖4 東營凹陷T165油藏方解石脈中流體包裹體均一溫度Fig.4 Homogenization temperature histograms for fluid inclusions contained in calcite veins of T165 reservoir in Dongying Sag

圖5 同溫不同壓捕獲油氣包裹體均一溫度關(guān)系Fig.5 Different homogenization temperatures of hydrocarbon inclusions trapped at the same temperature and different pressure

中晶顆粒中的油氣包裹體均一溫度較細(xì)晶顆粒中的要低，而鹽水包裹體均一溫度相近，中晶顆粒的略高。對于同種類型的油氣包裹體，如果捕獲溫度相近，則均一溫度越高，捕獲壓力越低(圖5)，高壓捕獲的包裹體均一溫度要低一些[10］。因此，中晶顆粒包裹體捕獲時(shí)儲(chǔ)層壓力有所增加。

2.2 流體包裹體PVT模擬

目前流體包裹體模擬軟件主要有PVTSim，F(xiàn)ITOil，PVTpro4.0以及 VTFLINC 等，其基本原理是將烴類包裹體等容線和共生鹽水包裹體等容線的交點(diǎn)作為包裹體捕獲的溫壓條件，國內(nèi)外已有許多應(yīng)用實(shí)例[11－20］。本文主要利用PIT模擬方法(FIT－Oil)結(jié)合顯微紅外測試進(jìn)行包裹體捕獲溫壓的恢復(fù)。PIT模擬是Thiéry等[13］由烴類包裹體顯微測溫和體積測定資料建立的烴類包裹體熱力學(xué)模擬的計(jì)算方法，根據(jù)包裹體氣相充填度和均一溫度確定參數(shù)α和β，模擬包裹體組分，計(jì)算等容線，結(jié)合共生鹽水包裹體均一溫度，恢復(fù)包裹體的捕獲溫度和捕獲壓力。Thiéry等利用FIT－Oil軟件分析了北海 Alwyn油田烴類包裹體的捕獲條件[12－13］，取得了很好的效果;Grimmer等[17］識別出重質(zhì)油、輕質(zhì)油、濕氣、干氣和凝析氣五類烴類包裹體的類型，說明了該方法的適用性較強(qiáng)。

本文流體包裹體PVT模擬的具體過程為:通過共聚焦激光掃描顯微鏡，計(jì)算油氣包裹體的氣液比;冷熱臺(tái)測量包裹體的均一溫度;根據(jù)氣液比和均一溫度，運(yùn)用FIT－Oil軟件模擬流體成分，繪制烴類包裹體的P－T相圖以及等容線;依據(jù)同期鹽水包裹體的均一溫度做垂線，將其與油氣包裹體等容線的交點(diǎn)作為流體包裹體的捕獲溫度和捕獲壓力(圖6，表1)。根據(jù)T165井分層、錄井、測溫、鏡質(zhì)體反射率等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，結(jié)合油田資料，繪制了T165井埋藏史圖，綜合PVT模擬結(jié)果和埋藏史曲線，可以確定油氣充注成藏的時(shí)期(圖7)。

圖6 東營凹陷T165油藏方解石脈中流體包裹體模擬P－T相圖Fig.6 P － T phase diagram of fluid inclusions contained in calcite veins of T165 reservoir in Dongying Sag

3 討論

前人研究認(rèn)為[21］，東營凹陷坨莊地區(qū)主要有兩個(gè)油氣成藏時(shí)期，即沙河街組三段沉積時(shí)期和館陶中后期至今。PVT模擬結(jié)果顯示，T165油藏的成藏主要是在5.6 Ma以來，為第二成藏期，由于勝北斷層在這一時(shí)期較為活躍而形成裂隙，脈體中并沒有第一期油氣成藏的包裹體記錄。從流體包裹體均一溫度的分布特點(diǎn)可以看出，T165油藏的油氣成藏是一個(gè)基本連續(xù)的過程。

圖7 東營凹陷坨165井埋藏史曲線Fig.7 Burial history of well Tuo165 in Dongying Sag

表1 東營凹陷T165油藏部分流體包裹體PVT模擬結(jié)果Table 1 Results of PVT simulation of part of fluid inclusions of T165 reservoir in Dongying Sag

3.1 低壓捕獲機(jī)理分析

流體包裹體PVT模擬結(jié)果顯示，在T165油藏油氣成藏過程中，初期壓力系數(shù)小于1，表現(xiàn)出低壓成藏的特點(diǎn)，其后逐漸增大，由低壓逐漸過渡為超壓(現(xiàn)今壓力系數(shù)為1.2)。根據(jù)埋藏史分析，在館陶末及明化鎮(zhèn)組沉積初期，研究層處于低成熟度早期生油階段，這與流體包裹體較小的氣液比相匹配，也與油氣包裹體黃色熒光相一致，因此，當(dāng)時(shí)并不具備大規(guī)模油氣成藏的油源條件，而油氣藏的形成與構(gòu)造裂縫的產(chǎn)生密切相關(guān)。T165井產(chǎn)能較高，可能就是因?yàn)閮?chǔ)層內(nèi)裂縫發(fā)育。裂縫的形成一般有2種原因，即異常高壓和構(gòu)造活動(dòng)。包裹體模擬結(jié)果顯示，在T165井儲(chǔ)層油氣充注的早期，壓力是低于靜水壓力的，區(qū)別于流體壓裂縫形成的流體包裹體，且裂縫發(fā)育的形態(tài)與流體壓裂縫也不同，排除了裂縫的異常高壓成因，因此認(rèn)為其為構(gòu)造成因裂縫。研究認(rèn)為，斷層活動(dòng)及裂縫的發(fā)育可以產(chǎn)生地震泵作用[22－23］，為油氣運(yùn)移提供動(dòng)力。在烴源巖成熟度較低，還未達(dá)到油氣排出與運(yùn)移充注壓力的情況下，斷層活動(dòng)產(chǎn)生構(gòu)造裂縫可以形成低壓空間，泵吸作用使周圍流體向裂縫運(yùn)移，通過裂縫快速地聚集成藏。伴隨著油氣的充注，壓力逐漸恢復(fù)，至最后表現(xiàn)出與東營凹陷其他地區(qū)相一致的超壓特點(diǎn)。因此，T165油藏成藏初期以低壓為特點(diǎn)，油氣運(yùn)移充注的動(dòng)力主要來源于構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的泵吸作用。

3.2 方解石結(jié)晶期次與成藏特征分析

方解石脈的形成可以劃分為2個(gè)期次，但油氣成藏只有一期，因此，在油氣成藏過程中可能有介質(zhì)條件的改變。2種形態(tài)方解石顆粒中油氣包裹體具有相似的氣液比、顏色、熒光顏色及均一溫度分布特征，說明油氣的來源并沒有發(fā)生變化，而油氣包裹體和鹽水包裹體豐度的此消彼長，說明了流體中油—水比的變化改變了方解石結(jié)晶的介質(zhì)條件，從而使其結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變。因此，在研究油氣成藏過程中，不能簡單地把自生礦物結(jié)晶期次與成藏期次等同起來，必須考慮介質(zhì)條件的改變，多種技術(shù)與方法的結(jié)合(尤其是流體包裹體分析)，才能更加準(zhǔn)確地劃分成藏階段。

T165井深部儲(chǔ)層方解石脈的形成可以在一定程度上反映油氣成藏過程，其內(nèi)的包裹體類型和分布體現(xiàn)了油氣運(yùn)移成藏的特點(diǎn)。方解石脈中油氣包裹體豐度基本由脈的邊緣向中間逐漸降低，而鹽水包裹體豐度則有相反的表現(xiàn)?？梢哉J(rèn)為，在成藏初期，由于烴源巖尚未成熟，生油能力有限，生成的油氣尚未達(dá)到排烴條件，而斷層活動(dòng)形成了一系列的裂縫，在地震泵作用下，油氣通過裂縫運(yùn)移充注，高豐度的油氣抑制了方解石的生長，形成了富含油氣包裹體的細(xì)晶方解石顆粒。其后，烴漸少而水漸多，促進(jìn)了方解石的生長，形成了中晶方解石顆粒，并捕獲了少量油氣包裹體和大量甚至成群的鹽水包裹體。

4 結(jié)論

(1)儲(chǔ)層方解石脈中流體包裹體PVT模擬結(jié)果顯示，研究區(qū)的成藏主要是在明化鎮(zhèn)組沉積時(shí)期，T165油藏油氣成藏是一個(gè)壓力破壞與再平衡的過程，在成藏初期，壓力系數(shù)小于1，表現(xiàn)出低壓充注成藏的特征，油氣運(yùn)移充注的動(dòng)力主要來源于構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的泵吸作用;隨著油氣的持續(xù)充入，壓力逐漸恢復(fù)，至最后表現(xiàn)出與其他地區(qū)一致的超壓特點(diǎn)。低壓是低壓成藏的特征，斷層活動(dòng)產(chǎn)生的裂縫形成低壓區(qū)，泵吸作用使周圍烴源巖向低壓區(qū)排烴，有利于油氣快速聚集成藏，易于形成高產(chǎn)油氣藏。

(2)由方解石脈巖相學(xué)特征劃分的結(jié)晶期次不能代表成藏期次，需結(jié)合詳細(xì)的流體包裹體分析及其他的技術(shù)和方法，才能更加準(zhǔn)確地劃分成藏期次或階段。

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