朱聯(lián)強(qiáng)，袁海鋒，林雪梅，曾 偉，徐云強(qiáng)

(1.成都理工大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2.西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610500)

四川盆地安岳構(gòu)造在寒武系龍王廟組獲探明儲(chǔ)量4 403.8×108m3 [1-2]，但龍王廟組儲(chǔ)層埋藏深，受加里東期、印支期、燕山期、喜馬拉雅期等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，經(jīng)歷強(qiáng)烈的埋藏和成巖改造，油氣多期運(yùn)聚成藏，具早聚晚藏的特征，成藏過(guò)程復(fù)雜[3-5]。

受加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，川中古隆起范圍內(nèi)抬升剝蝕量達(dá)700～1 200 m[6]，龍王廟組地層被抬升到地表—近地表環(huán)境，在大氣淡水淋濾下發(fā)生強(qiáng)烈的表生巖溶作用，發(fā)育一套典型的深埋灘相巖溶儲(chǔ)層[7]。前人對(duì)龍王廟組的油氣成藏開(kāi)展了詳細(xì)的研究，并取得了豐碩的成果[8-13]。郝彬等[8]認(rèn)為，川中地區(qū)龍王廟組儲(chǔ)層瀝青未經(jīng)歷過(guò)生物降解，瀝青以原油熱裂解及脫瀝青成因?yàn)橹?，并識(shí)別出5期油氣充注。袁海鋒等[9]通過(guò)地球化學(xué)的方法，識(shí)別出龍王廟組儲(chǔ)層存在4期油氣成藏。徐昉昊等[10]識(shí)別出3期烴類包裹體，并運(yùn)用40Ar-39Ar定年方法測(cè)得古氣藏充注的時(shí)間為(125±8) Ma。運(yùn)用包裹體地球化學(xué)恢復(fù)油氣運(yùn)移及成藏期次的過(guò)程中，包裹體賦存礦物的充填序列尤為重要[14-18]，前人在研究過(guò)程中都強(qiáng)調(diào)了礦物充填序列的重要性，但在研究過(guò)程中只是對(duì)其做一個(gè)粗略劃分，更多的僅將其作為一種參考，并未與之緊密結(jié)合。本文通過(guò)大量巖心及薄片觀察，綜合考慮儲(chǔ)層中不同期礦物充填關(guān)系、陰極發(fā)光等特征，建立了比較完整的礦物充填序列；在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同期礦物捕獲的包裹體巖相學(xué)特征及拉曼成分，精細(xì)恢復(fù)了龍王廟組儲(chǔ)層的油氣充注期次及成藏過(guò)程，并結(jié)合埋藏—熱演化歷史確定了各期油氣充注的時(shí)間。晚白堊世以來(lái)的喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是盆地內(nèi)諸多大型氣藏調(diào)整成藏的重要時(shí)期，普光、威遠(yuǎn)、安岳等大型氣藏在這一時(shí)期均有明顯的調(diào)整[19]，氣藏調(diào)整時(shí)間約為40 Ma。

1 地質(zhì)概況

安岳構(gòu)造在區(qū)域上位于川中低緩構(gòu)造帶，隸屬于樂(lè)山—龍女寺古隆起[20](圖1)。早寒武世的拉張背景下，樂(lè)山—龍女寺水下古隆起開(kāi)始形成；志留紀(jì)末，加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期，基底劇烈抬升，古隆起基本定型；此后古隆起進(jìn)入穩(wěn)定埋藏期，并在喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期抬升調(diào)整[21-22]。安岳構(gòu)造長(zhǎng)期處于古隆起軸部以東的穩(wěn)定構(gòu)造高部位，是油氣聚集成藏的有利區(qū)。

龍王廟組沉積期經(jīng)歷了2期海平面升降旋回[23]，是一套蒸發(fā)—局限臺(tái)地相背景下沉積的儲(chǔ)層，顆粒灘亞相是優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層發(fā)育的層段。研究表明，龍王廟組儲(chǔ)層主要發(fā)育于下段的頂部及上段的中上部[7]。

2 樣品分析與研究方法

經(jīng)大量巖心觀察及鏡下薄片觀察，選取磨溪21井等10口井的鮞粒云巖、殘余砂屑粉—細(xì)晶云巖、含溶洞粉晶云巖為主要研究對(duì)象，所選樣品溶蝕孔洞發(fā)育，礦物充填序列較全。

圖1 四川盆地安岳構(gòu)造位置及寒武系龍王廟組巖性綜合柱狀圖

通過(guò)偏光顯微鏡對(duì)薄片詳細(xì)觀察，結(jié)合礦物陰極發(fā)光特征，明確主要成巖礦物充填期次及時(shí)間序列。通過(guò)熒光顯微鏡觀察，明確不同充填次序礦物中賦存油氣包裹體的分布特征及相態(tài)、類型、豐度等巖相學(xué)特征，并運(yùn)用激光拉曼分析烴類包裹體的成分及成熟度，確定油氣包裹體的發(fā)育期次及其反映的油氣充注期次，最終結(jié)合龍王廟組儲(chǔ)層埋藏—熱演化史，分析各期次油氣成藏的時(shí)間。包裹體測(cè)溫及成分分析在北京核工業(yè)地質(zhì)研究院完成，實(shí)驗(yàn)運(yùn)用LINKAM THMS600型冷熱臺(tái)，LabramHR800型激光拉曼光譜儀，室溫25 ℃，濕度50%。陰極發(fā)光在西南石油大學(xué)完成，實(shí)驗(yàn)運(yùn)用CL8200 MK5陰極發(fā)光顯微鏡，室溫25 ℃。

3 礦物充填序列

龍王廟組儲(chǔ)層主要巖石類型為砂屑云巖、鮞粒云巖、生屑砂屑云巖、膏質(zhì)砂屑云巖、粉細(xì)晶云巖及泥粉晶云巖；主要的儲(chǔ)集空間類型包括粒間孔、晶間孔，部分為粒間晶間溶孔、粒內(nèi)溶孔、鑄?？准叭芸p，儲(chǔ)層極為發(fā)育。

儲(chǔ)層中縫洞充填礦物的組構(gòu)形態(tài)、充填關(guān)系是詳細(xì)劃分礦物充填次序的重要依據(jù)，礦物陰極發(fā)光特征是劃分過(guò)程中重要的輔助手段。黃思靜[24]、SCHOLLE等[25]通過(guò)系統(tǒng)的碳酸鹽巖成巖作用研究表明，不同成巖環(huán)境下充填礦物組構(gòu)形態(tài)大小各不相同，海水環(huán)境下方解石膠結(jié)物多為纖維狀，淺埋藏環(huán)境下的方解石形態(tài)以等軸粒狀為主，中—深埋藏環(huán)境下沉淀的方解石常呈等軸粗粒結(jié)構(gòu)，嵌晶結(jié)構(gòu)發(fā)育。早期充填物多沿縫洞邊緣生長(zhǎng)，晚期充填物則充填于縫洞中央或早期礦物的晶間孔。礦物陰極發(fā)光主要受控于礦物的微量元素特征，尤其是Fe、Mn元素，其中Fe作為猝滅劑，Mn作為激發(fā)劑[25]。同期礦物來(lái)自于相同流體源，微量元素特征相似，陰極發(fā)光特征相近；而不同時(shí)期充注的流體，微量元素特征往往存在差異，礦物陰極發(fā)光特征不盡相同[26-27]。

通過(guò)對(duì)磨溪地區(qū)多口井(磨溪21等)樣品的巖石薄片觀察、鏡下成巖礦物的充填關(guān)系、陰極發(fā)光特征的綜合分析，恢復(fù)了安岳構(gòu)造龍王廟組儲(chǔ)層相對(duì)完整的礦物充填期次(圖2，表1)。第一期為海底環(huán)境下的纖狀白云石，陰極發(fā)光為暗紅光(圖2a，b)，代表著海水環(huán)境。第二期為淺埋藏環(huán)境下的等軸粒狀白云石，陰極發(fā)光為昏暗光(圖2c，d)。第三期為加里東期構(gòu)造抬升后再次淺埋藏期的自形中晶白云石，陰極發(fā)光為紅光—亮紅光(圖2e)。

圖2 四川盆地安岳構(gòu)造寒武系龍王廟組儲(chǔ)層礦物膠結(jié)充填序列

a,b.亮晶鮞粒云巖，a為單偏光，b為陰極發(fā)光，鮞粒和海底成巖環(huán)境纖狀—葉片狀白云石膠結(jié)物(ⅠDol)發(fā)暗紅光，高石6井，4 546.94 m；c,d.粉晶云巖，c為單偏光，d為陰極發(fā)光，粉晶云巖不發(fā)光，淺埋藏環(huán)境粒狀白云石(ⅡDol)昏暗光—不發(fā)光，高石10井，4 654.3 m；e.粉晶砂屑云巖，陰極發(fā)光，再次淺—中埋藏的中—粗晶白云石(ⅢDol)紅光—亮紅光，晶間孔瀝青充填，磨溪28井，3 866.73 m；f,g.粉晶砂屑云巖，f為單偏光，g為陰極發(fā)光，中—深埋藏的中—粗晶白云石(ⅣDol)具嵌晶結(jié)構(gòu)，昏暗光—不發(fā)光，磨溪28井，3 866.95 m；h,i.粉晶砂屑云巖，h為正交偏光，i為陰極發(fā)光，深埋藏的中—粗晶白云石(ⅤDol)昏暗光—不發(fā)光，磨溪6井，4 542 m；j,k.粉晶砂屑云巖，j為單偏光，k為陰極發(fā)光，深埋藏期的粗晶白云石(ⅥDol)具嵌晶結(jié)構(gòu)，發(fā)暗紅光—紅光，磨溪21井，4 637 m；l.縫洞壁上生長(zhǎng)的自形石英(ⅦQ)，單偏光，磨溪12井，4 660.5 m；m,n.溶洞細(xì)晶白云石晶間充填的瀝青，磨溪28井，3 866.73 m；o.溶洞充填的再次淺—中埋藏的中—粗晶白云石及瀝青，單偏光，磨溪28井，3 866.73 m

Fig.2 Mineral cemented filling sequence of Cambrian Longwangmiao Formation in Anyue, Sichuan Basin

表1 四川盆地安岳構(gòu)造寒武系龍王廟組儲(chǔ)層特征

第四期為中—深埋藏環(huán)境的自形中—粗晶白云石，陰極發(fā)光為暗紅光—紅光(圖2f，g)。第五期為深埋藏環(huán)境下的塊狀晶、異形晶白云石，陰極發(fā)光為暗紅光(圖2h，i)。第六期為深埋藏環(huán)境下的粗晶—塊狀晶白云石，陰極發(fā)光為紅光(圖2j，k)。第七期為晚期構(gòu)造裂縫中的自形石英，不發(fā)光(圖2l)。值得注意的是，在溶洞充填的白云石晶間孔中發(fā)現(xiàn)了大量的瀝青(圖2m，n)。通過(guò)鏡下對(duì)礦物充填序列的對(duì)比劃分，發(fā)現(xiàn)瀝青普遍晚于第三期再次淺中埋藏期的中晶白云石(圖2o)，可能是在加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后再次埋藏過(guò)程中原油裂解時(shí)形成的[8]。在識(shí)別出的7期礦物中，從第三期白云石充填物開(kāi)始，均發(fā)現(xiàn)大量烴類包裹體，并在第三期白云石中發(fā)現(xiàn)大量液態(tài)烴包裹體，第四～六期白云石及晚期裂縫充填的石英中依次發(fā)現(xiàn)大量液態(tài)烴及氣態(tài)烴包裹體，較完整地記錄了油氣成藏過(guò)程(圖3)。

4 流體包裹體特征及充注期次

4.1 巖相學(xué)特征及激光拉曼成分

包裹體的激光拉曼分析能表征油氣成藏時(shí)的流體信息[28-29]，對(duì)已選取充填礦物中賦存烴類包裹體觀察，明確了流體包裹體的相態(tài)特征及含烴包裹體豐度，并運(yùn)用LabramHR800型激光拉曼光譜儀對(duì)流體包裹體進(jìn)行激光拉曼光譜分析，以恢復(fù)安岳構(gòu)造龍王廟組儲(chǔ)層油氣成藏期次。

再次淺—中埋藏環(huán)境的中晶白云石(ⅢDol)中烴類包裹體豐度較高(約20%)，成群分布，以單相褐色液烴包裹體為主(圖3a)。中深埋藏環(huán)境的中—粗晶白云石(ⅣDol)中烴類包裹體豐度極高(約80%)，成群分布，以褐色液烴包裹體為主，部分灰色氣烴包裹體(圖3b)；流體包裹體主要成分為CH4、H2S、CO2、H2O和瀝青(圖4a)。深埋藏早期的塊狀晶白云石(ⅤDol)中烴類包裹體豐度極高(約40%)，包括部分深褐色的液烴包裹體及大量呈深灰色的氣烴包裹體(圖3c)，流體包裹體主要成分為CH4、C2H4、C6H6、H2S和H2O(圖4b)。深埋藏期的粗晶白云石(ⅥDol)中烴類包裹體豐度較高(約10%)，成群分布，發(fā)育深灰色氣烴包裹體(圖3d)，流體包裹體主要成分為CH4(圖4c)。最晚期石英(ⅦQ)中烴類包裹體豐度較低(約1%～2%)，為深灰色氣烴包裹體(圖3e，f)，流體包裹體主要成分為CH4和H2O(圖4d)，石英的出現(xiàn)代表含硅質(zhì)地層水的侵入[30]，古氣藏的氣水界面可能發(fā)生變化。

4.2 油氣充注期次

通過(guò)包裹體巖相學(xué)特征與對(duì)應(yīng)的激光拉曼成分分析，得出龍王廟組儲(chǔ)層主要經(jīng)歷了5期油氣充注。

第一期為古油藏，被再次淺—中埋藏環(huán)境的中晶白云石(ⅢDol)記錄；烴類包裹體以單相褐色液烴包裹體為主，豐度高，在原油大量充注時(shí)捕獲。第二期為古油氣藏，被中深埋藏環(huán)境的中—粗晶白云石(ⅣDol)記錄；烴類包裹體包括褐色液烴及灰色氣烴包裹體，大量液態(tài)烴及氣態(tài)烴被捕獲，并發(fā)生脫瀝青作用，形成沉淀型瀝青[31]。第三期為古濕氣藏，被深埋藏早期的塊狀晶白云石(ⅤDol)記錄；烴類包裹體以深灰色的氣烴包裹體為主，古油藏大部分裂解為濕氣，儲(chǔ)層瀝青多是這一階段原油裂解形成，氣藏主要成分為CH4、C2H4和C6H6等。第四期為古干氣藏，被深埋藏期的粗晶白云石(ⅥDol)記錄；烴類包裹體基本為深灰色氣烴包裹體，濕氣藏已基本裂解為干氣，以CH4為主。第五期為古干氣藏調(diào)整，被晚期石英(ⅦQ)記錄；烴類包裹體為深灰色氣烴包裹體，含硅質(zhì)地層水侵入，氣水界面發(fā)生變化。

圖3 四川盆地安岳構(gòu)造寒武系不同期次白云石、石英中的流體包裹體

a.第一期流體包裹體，原生，賦存于再次淺—中埋藏的中晶白云石(ⅢDol)晶粒中，為成群分布、呈褐色、深褐色的液烴包裹體，磨溪12井，4 750.80 m；b.第二期流體包裹體，原生，賦存于中深埋藏的中—粗晶白云石(ⅣDol)中，成群分布的淡黃—灰色的含烴鹽水包裹體及呈深褐色的液烴包裹體，磨溪3井，4 589.88 m；c.第三期流體包裹體，原生，賦存于深埋藏的粗晶白云石(ⅤDol)中，成群分布、呈褐色、深褐色的液烴包裹體及呈深灰色的氣烴包裹體，磨溪12井，4 750.80 m；d.第四期流體包裹體，原生，賦存于構(gòu)造裂縫充填的中—粗晶白云石(ⅥDol)中，成群分布、呈深灰色的氣烴包裹體，磨溪13井，4 589.88 m；e,f.第五期流體包裹體，原生，賦存于晚期石英(ⅦQ)中，深灰色氣烴包裹體，磨溪12井，4 664.99 m

Fig.3 Fluid inclusions in dolomite and quartz in Cambrian during different periods, Anyue, Sichuan Basin

圖4 四川盆地安岳構(gòu)造寒武系龍王廟組流體包裹體激光拉曼圖譜

a.中深埋藏白云石內(nèi)賦存的包裹體中拉曼成分，磨溪12井，4 750.8 m；b.深埋藏期粗晶白云石內(nèi)賦存的第四期包裹體中拉曼成分，磨溪21井，4 648.5 m；c.深埋藏期粗晶白云石內(nèi)賦存的第四期包裹體中拉曼成分，磨溪21井，4 664.5 m；d.晚期裂縫充填石英內(nèi)賦存的包裹體中拉曼成分，磨溪21井，4 665 m

Fig.4 Laser Raman spectrum of fluid inclusions in Cambrian Longwangmiao Formation, Anyue, Sichuan Basin

5 油氣成藏時(shí)間

傳統(tǒng)的確定油氣成藏期的方法是根據(jù)構(gòu)造演化史、圈閉形成史以及烴源巖的生排烴史來(lái)間接地推斷油氣成藏的大致時(shí)間[32-34]。近年來(lái)，儲(chǔ)層自生伊利石K-Ar (或40Ar-39Ar)定年也開(kāi)始運(yùn)用于油氣成藏時(shí)間的確定[35]，但碳酸鹽巖地層缺少可定年的礦物，因此采用傳統(tǒng)的埋藏史—熱歷史—均一溫度方法。

選取確定充填序列的不同期次白云石、石英等充填物，測(cè)得鹽水包裹體的均一溫度(表1，圖5)，并建立了單井地層構(gòu)造熱演化史(圖6)，將包裹體均一溫度投影到曲線上,獲取不同期次油氣成藏時(shí)間。古油藏、古油氣藏、古濕氣藏、古干氣藏形成期的包裹體均一溫度峰值分別為120～130，140～150，180～190，200～210 ℃(圖5a-d)，與龍王廟組T-t曲線的交點(diǎn)在橫坐標(biāo)的投影分別在231 Ma左右(早三疊世)、205Ma左右(早侏羅世)、158 Ma左右(晚侏羅世)和107 Ma左右(早白堊世晚期)(圖6)；干氣藏調(diào)整時(shí)包裹體的均一溫度峰值為200～210 ℃(圖5e)，與龍王廟組T-t曲線的交點(diǎn)在橫坐標(biāo)的投影在40 Ma左右(晚白堊世以來(lái))(圖6)。

圖5 四川盆地安岳構(gòu)造寒武系龍王廟組地層不同成巖礦物中包裹體均一溫度頻率

圖6 四川盆地安岳構(gòu)造寒武系龍王廟組地層埋藏史及構(gòu)造史

中二疊世以來(lái)，地層迅速埋藏[20, 36]，筇竹寺組烴源巖進(jìn)入生油窗，并在早三疊世達(dá)到生烴高峰，原油沿?cái)嗔堰M(jìn)入龍王廟組儲(chǔ)層，并在高部位聚集形成古油藏。早侏羅世，大量低分子液烴及氣烴沿?cái)嗔堰M(jìn)入儲(chǔ)層，被圈閉捕獲并發(fā)生脫瀝青作用，形成部分沉淀型瀝青[31]。晚侏羅世，古油藏已基本裂解為古氣藏[37]，在原油大量裂解過(guò)程中形成焦瀝青[38]，在儲(chǔ)層孔洞中大量產(chǎn)出。到早白堊世晚期，濕氣藏全部裂解為干氣，形成古干氣藏，這個(gè)時(shí)間與徐昉昊等[11]流體包裹體40Ar-39Ar定年測(cè)得的時(shí)間基本吻合。晚白堊世以來(lái)，筇竹寺組烴源巖已過(guò)成熟，原油基本裂解為天然氣，此間喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得地層抬升，圈閉改造，溫度、壓力場(chǎng)變化，古氣藏再次運(yùn)聚可能是古氣藏氣水界面發(fā)生變化的重要原因，是現(xiàn)今氣藏定型的關(guān)鍵時(shí)期[19]。

6 結(jié)論

(1)安岳構(gòu)造寒武系龍王廟組地層礦物膠結(jié)充填的序列為：海底環(huán)境纖維狀白云石、淺埋藏環(huán)境粒狀白云石、再次淺埋藏—中埋藏環(huán)境中晶白云石、中—深埋藏環(huán)境中—粗白云石、深埋藏環(huán)境塊狀晶、粗晶白云石6期白云石膠結(jié)充填物及晚期石英。在再次淺—中埋藏環(huán)境白云石—晚期石英中識(shí)別出了5期烴類包裹體，不同期次的膠結(jié)充填物中發(fā)育的包裹體類型、豐度及相態(tài)有明顯區(qū)別，記錄了龍王廟組儲(chǔ)層的5期油氣成藏。

(2)安岳構(gòu)造龍王廟組儲(chǔ)層5期油氣成藏過(guò)程為：早三疊世的原油充注古油藏形成期，被再次淺埋藏—中埋藏環(huán)境中晶白云石捕獲的褐色液烴包裹體記錄；早侏羅世的古油藏裂解期，被中—深埋藏環(huán)境白云石捕獲的液態(tài)烴及氣態(tài)烴記錄；晚侏羅世的古油藏裂解、古濕氣藏形成期，被深埋藏環(huán)境塊狀晶白云石捕獲的氣烴包裹體記錄；早白堊世晚期的古濕氣藏裂解、古干氣藏形成期，被深埋藏環(huán)境的粗晶白云石記錄；晚白堊世以來(lái)的氣藏調(diào)整期，被晚期石英捕獲的氣烴包裹體記錄。

(3)喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得地層抬升，原始圈閉改造，溫度、壓力場(chǎng)變化，古氣藏再次運(yùn)聚，晚期構(gòu)造裂縫充填的石英記錄了川中地區(qū)龍王廟組氣藏調(diào)整的關(guān)鍵時(shí)間約在40 Ma，這一時(shí)期是盆地內(nèi)諸多大型氣藏晚期調(diào)整定型的關(guān)鍵時(shí)期。