楊鵬，劉可禹,2，LI Zhen，MCINNES Brent Ian Alexander，劉建良

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（華東）深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島 266580；2. 海洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室，山東青島266071；3. John de Laeter Centre，F(xiàn)aculty of Science and Engineering，Curtin University，Perth WA 6485，Australia）

0 引言

能夠形成油藏的潛在含油氣系統(tǒng)可以從太古宇一直跨越到新近系[1]，例如在距今約2 900 Ma的砂巖中發(fā)現(xiàn)油包裹體[2]以及在距今約1 400 Ma的沉積巖中發(fā)現(xiàn)油氣顯示[3]，但勘探發(fā)現(xiàn)的絕大部分具有商業(yè)開(kāi)采價(jià)值油藏的形成年齡普遍小于400 Ma[4-6]。根據(jù)Miller[5]的研究結(jié)果，全球工業(yè)油藏的年齡中值為29 Ma，而且超過(guò)75%的工業(yè)油藏都是在過(guò)去75 Ma間形成的。實(shí)際上，地質(zhì)歷史中的油藏在形成后普遍會(huì)遭受各種類型的破壞和改造作用，例如生物降解和水洗、蒸發(fā)分餾、TSR作用（硫酸鹽熱化學(xué)還原作用）、熱裂解、構(gòu)造活動(dòng)以及斷層泄漏等[7]。構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度和蓋層的封閉能力是影響油氣藏保存的兩大基本因素[8-9]。熱裂解作用對(duì)深層—超深層油藏的影響較大，能夠促使油藏向凝析氣藏或氣藏轉(zhuǎn)化[4,8]。油藏中原油開(kāi)始發(fā)生熱裂解的溫度通常認(rèn)為是在160 ℃附近[10-12]。

塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)資源潛力巨大，是中國(guó)深層—超深層油氣勘探重要的前沿陣地[13-15]。臺(tái)盆區(qū)海相碳酸鹽巖層系位于塔里木疊合盆地的下構(gòu)造層，具有地層年代古老、埋藏深度大的特點(diǎn)，在經(jīng)歷多旋回的構(gòu)造疊加改造后，海相碳酸鹽巖油氣藏發(fā)生了復(fù)雜的破壞和改造作用[15-16]。順北—躍參油田的發(fā)現(xiàn)是近年來(lái)塔里木盆地臺(tái)盆區(qū)超深層海相碳酸鹽巖油氣勘探的一個(gè)重大突破[17-19]，其主要目的層系為埋深超過(guò)7 000 m的中—下奧陶統(tǒng)一間房組和鷹山組。與塔北地區(qū)奧陶系風(fēng)化殼型油氣藏不同，順北—躍參地區(qū)奧陶系油藏屬于斷溶體型油藏，具有沿?cái)嗔褞дw含油、差異富集的特征[17]，且在同一條斷裂帶上油藏之間往往相互獨(dú)立。Yang等[20]研究表明順北地區(qū)主要經(jīng)歷兩期重要的油氣充注過(guò)程，分別發(fā)生在加里東晚期和海西中期，之后油藏便一直完好保存至今。相比較而言，躍參地區(qū)奧陶系斷溶體型油藏的充注及演化歷史研究卻相對(duì)薄弱。

流體包裹體是封存在石英、長(zhǎng)石和方解石等造巖礦物中的一小部分地質(zhì)流體[21]，可以記錄油藏在形成、改造以及破壞過(guò)程（生物降解和水洗、蒸發(fā)分餾、熱裂解、TSR作用以及斷層泄漏等）中的地質(zhì)信息[22-23]，并且一般不受后期地質(zhì)過(guò)程的影響。詳細(xì)的流體包裹體分析有助于還原不同時(shí)期充注石油的地球化學(xué)信息，揭示石油的充注歷史以及次生改造過(guò)程。激光原位方解石U-Pb定年技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的針對(duì)低U含量礦物的一種高精度定年方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多期次方解石的精確定年，已被廣泛用于斷層活動(dòng)以及流體演化歷史的重建等研究[24-27]。特別指出的是，當(dāng)油氣充注事件與方解石膠結(jié)物的形成同時(shí)發(fā)生時(shí)，少量的油珠可以被捕獲在方解石的晶格缺陷中而形成原生流體（油）包裹體[28]，在這種情況下，通過(guò)研究發(fā)育原生流體（油）包裹體的方解石膠結(jié)物的形成時(shí)間，可間接獲得油氣充注的時(shí)間。YJ1X井奧陶系一間房組連續(xù)取心長(zhǎng)度接近90 m，為研究該地區(qū)油藏充注及演化過(guò)程提供了豐富素材。因此，基于原位方解石U-Pb定年、原油與儲(chǔ)集巖烴類地球化學(xué)特征以及流體包裹體分析結(jié)果，本文擬對(duì)躍參地區(qū)YJ1X井超深層油藏的充注與演化歷史開(kāi)展系統(tǒng)研究，以期深化對(duì)躍參地區(qū)奧陶系超深層油藏演化過(guò)程的認(rèn)識(shí)，并為下步的超深層油氣勘探提供借鑒。

1 地質(zhì)背景

躍參地區(qū)在南北方向上位于塔里木盆地塔北隆起和順托果勒低隆起之間，東西方向位于阿瓦提坳陷與滿加爾坳陷之間（見(jiàn)圖1a）。研究區(qū)自上而下鉆遇地層包括第四系、新近系、古近系、下白堊統(tǒng)、下侏羅統(tǒng)、三疊系、下二疊統(tǒng)、下石炭統(tǒng)、上泥盆統(tǒng)、下志留統(tǒng)以及奧陶系。與順北地區(qū)類似，躍參地區(qū)下古生界海相碳酸鹽巖地層構(gòu)成了一個(gè)完整的生-儲(chǔ)-蓋組合（見(jiàn)圖1b）。儲(chǔ)集層主要發(fā)育在奧陶系一間房組（O2yj）以及鷹山組（O1—2y），儲(chǔ)集空間類型主要為與斷層相關(guān)的溶洞、溶孔以及裂縫[17,19]。上覆的上奧陶統(tǒng)桑塔木組（O3s）為區(qū)域蓋層，下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組頁(yè)巖（—C1y）是該地區(qū)主要的烴源巖[17-19,29-31]。YJ1X井所在位置如圖1a所示，主要油層為奧陶系一間房組，深度范圍為7 178.54～7 260.00 m（見(jiàn)圖2）。油層中部（7 219.27 m）溫度為 155.27 ℃，地溫梯度為21.5 ℃/km。油層中部壓力為81.83 MPa，壓力系數(shù)為1.13，屬于正常壓力油藏。YJ1X井一間房組油層現(xiàn)今的地層水礦化度為 152 358～173 493 mg/L，水型為CaCl2型。

圖1 塔里木盆地構(gòu)造分區(qū)簡(jiǎn)圖及研究區(qū)位置圖（a）、過(guò)AA′近北東向構(gòu)造-地層結(jié)構(gòu)剖面（b）（據(jù)文獻(xiàn)[18]修改）

2 實(shí)驗(yàn)樣品與分析方法

本次研究共選取30塊YJ1X井奧陶系一間房組碳酸鹽巖巖心樣品（見(jiàn)圖1a），取樣深度為 7 203.60～7 290.18 m，主要用于開(kāi)展碳酸鹽巖樣品連續(xù)抽提實(shí)驗(yàn)、方解石脈體期次劃分、原位方解石U-Pb定年以及流體包裹體分析。然而，由于YJ1X井奧陶系一間房組碳酸鹽巖儲(chǔ)集層中部分方解石脈體較細(xì)，不宜開(kāi)展原位方解石U-Pb定年分析，考慮到順北地區(qū)與躍參地區(qū)具有相同的沉積環(huán)境以及流體演化歷史，故選取順北地區(qū)SB5井（見(jiàn)圖1a）奧陶系一間房組碳酸鹽巖巖心樣品5塊（取樣深度為7 331.27～7 427.30 m）用于輔助開(kāi)展方解石脈體期次劃分以及原位方解石 U-Pb定年分析。本次研究所用的油樣取自YJ1X井奧陶系一間房組產(chǎn)層中（見(jiàn)圖2）。順北地區(qū)奧陶系原油地球化學(xué)特征引自Yang等[20]。

碳酸鹽巖樣品連續(xù)抽提實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所完成。根據(jù)Yu等[32]提出的碳酸鹽巖樣品連續(xù)抽提流程，對(duì)4塊YJ1X井碳酸鹽巖巖心樣品開(kāi)展抽提實(shí)驗(yàn)以獲得其中的游離油和包裹體油，取樣位置如圖2所示。本次研究中，游離油和包裹體油分別被命名為 YJ-1A、YJ-2A、YJ-3A、YJ-4A 和 YJ-1B、YJ-2B、YJ-3B、YJ-4B。獲得的 YJ1X井游離油、包裹體油以及產(chǎn)層原油用于開(kāi)展色譜（GC）以及色譜-質(zhì)譜（GC-MS）分析，具體實(shí)驗(yàn)流程參考Yang等[20]。

圖2 YJ1X井奧陶系一間房組綜合柱狀圖

利用Tescan綜合礦物分析儀對(duì)方解石顆粒進(jìn)行識(shí)別后，在澳大利亞科廷大學(xué)John de Laeter Centre開(kāi)展原位方解石U-Pb定年分析。激光剝蝕為ASI RESOlution-SE 193 nm 準(zhǔn)分子激光剝蝕系統(tǒng)，元素豐度測(cè)定采用Agilent 8900 QQQ四級(jí)桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀。激光頻率為10 Hz，能量密度為4.0 J/cm2，束斑直徑為87 μm，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的剝蝕時(shí)間為60 s。原始數(shù)據(jù)利用Iolite 3.7軟件進(jìn)行處理。本次研究中，天然的方解石樣品 WC-1（（254.4±6.4）Ma）[33]作為主要的參考標(biāo)樣。分析數(shù)據(jù)利用IsoplotR程序獲得Tera-Wasserburg諧和曲線[34]以得到樣品的U-Pb同位素年齡。

利用Zeiss Axio Imager A2m偏光顯微鏡對(duì)10塊碳酸鹽巖巖心樣品開(kāi)展巖相學(xué)觀察，并利用Relion Ⅲ冷陰極裝置開(kāi)展陰極發(fā)光成像研究，束流電壓為15 keV，電流為500 μA。YJ1X井25塊碳酸鹽巖巖心樣品被制備成近 80 μm 厚、雙面拋光的包裹體厚片，按照Goldstein和Reynolds[21]提出的FIA（流體包裹體組合）方法，對(duì)流體包裹體開(kāi)展研究。根據(jù) Eadington等[35]提出的方法，采用FOI（油包裹體豐度）技術(shù)來(lái)表征不同深度碳酸鹽樣品中石油包裹體的豐度特征。利用HoribaiHR320成像光譜儀獲取單個(gè)油包裹體的顯微熒光光譜。利用 Linkam THMSG600冷熱臺(tái)，根據(jù)Goldstein和Reynolds[21]提出的循環(huán)測(cè)溫流程，對(duì)流體包裹體開(kāi)展顯微測(cè)溫研究，其中均一溫度的測(cè)量精度為±1 ℃，冰點(diǎn)溫度的測(cè)量精度為±0.1 ℃。鹽水包裹體的等效 NaCl鹽度根據(jù) Bodnar[36]提出的公式計(jì)算。

3 石油地球化學(xué)特征

塔里木盆地躍參地區(qū)YJ1X井奧陶系超深層油藏整體上屬于欠飽和揮發(fā)性油藏，原油密度為0.813 g/cm3，黏度為3.25 mPa·s，含硫量為0.20%，含蠟量為4.70%，生產(chǎn)氣油比為141 m3/m3，屬于低黏度、低含硫的輕質(zhì)油。原油飽和烴、芳香烴、非烴以及瀝青質(zhì)的含量分別為77.8%，11.6%，7.6%，3.0%。巖心抽提得到的游離油中飽和烴、芳香烴、非烴以及瀝青質(zhì)的含量分別為 41.0%～70.5%，15.1%～18.9%，10.5%～18.8%，3.9%～23.6%。隨著深度增加，游離油中飽和烴的含量逐漸降低，從70.5%降低到41.0%，而膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的含量表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖2）。

一間房組原油、游離油和包裹體油的姥植比為0.30～0.92，表明烴源巖是在缺氧條件下形成的[1,37]。一間房組原油、游離油及包裹體油的 Pr（姥鮫烷）與nC17的比值和Ph（植烷）與nC18的比值分別為0.14～0.44與0.21～0.50，其對(duì)應(yīng)的烴源巖基本上位于海相Ⅱ型有機(jī)質(zhì)分布范圍內(nèi)[38]，這與順北地區(qū)奧陶系原油的地球化學(xué)特征類似（見(jiàn)圖3）。一間房組原油、游離油和包裹體油中均檢測(cè)出C21孕甾烷、C22升孕甾烷、C27～C29重排甾烷以及規(guī)則甾烷等一系列甾烷標(biāo)志物，并且C27～C29規(guī)則甾烷呈“V”字型分布。由圖4可以看出，C29規(guī)則甾烷的相對(duì)含量在三者中最高，這與順北地區(qū)奧陶系原油的地球化學(xué)特征相似，表明綠藻是有機(jī)質(zhì)的重要來(lái)源[39]。一間房組原油中C23TT（C23三環(huán)萜烷）的相對(duì)豐度最高，C20TT/C23TT、C23TT/（C23TT+ C30H）的值分別為0.57和0.81。游離油中C20/C23TT、C23TT/（C23TT+C30H）的值分別為0.24～0.51和0.33～0.65。包裹體油的萜烷分布特征與游離油相似，C20TT/C23TT、C23TT/（C23TT+C30H）的值分別為 0.26～0.99和0.21～0.65。特別指出的是，游離油和包裹體油中三環(huán)萜烷的相對(duì)含量隨著深度增加呈逐漸下降的趨勢(shì)，而五環(huán)三萜烷的相對(duì)含量則表現(xiàn)出相反的變化趨勢(shì)，相應(yīng)地，游離油、包裹體油中 C23TT/（C23TT+C30H）的值也分別從 0.65下降至 0.33、0.21，這一點(diǎn)與游離油中飽和烴相對(duì)含量隨深度增加而降低，而膠質(zhì)和瀝青質(zhì)相對(duì)含量隨深度增加而增加的變化趨勢(shì)一致（見(jiàn)圖2）。一間房組原油、游離油以及包裹體油均位于DBT（二苯并噻吩）與 P（菲）的比和姥植比交會(huì)圖的 2區(qū)和3區(qū)附近（見(jiàn)圖5），與順北地區(qū)奧陶系原油的地球化學(xué)特征比較類似，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的烴源巖可能為形成于海洋環(huán)境中的頁(yè)巖[40]。因此，原油、游離油以及包裹體油與順北地區(qū)奧陶系儲(chǔ)集層原油的地球化學(xué)特征相似，可以劃分為同一油族，推測(cè)它們來(lái)自于類似沉積環(huán)境中形成的海相烴源巖。

圖3 一間房組原油、游離油以及包裹體油Ph/nC18與Pr/nC17交會(huì)圖（據(jù)文獻(xiàn)[38]修改）

圖4 一間房組原油、游離油以及包裹體油C27—C29規(guī)則甾烷三角圖

圖5 一間房組原油、游離油以及包裹體油Pr/Ph與DBT/P交會(huì)圖（據(jù)文獻(xiàn)[40]修改）

一間房組原油、游離油以及包裹體油的 C29ββ/（ββ+αα）和C2920S/（20S+20R）的值分別為0.47～0.57和0.45～0.55，說(shuō)明生成這些烴類的烴源巖成熟度已經(jīng)接近或者大于生油高峰階段的成熟度，上述參數(shù)已不能作為有效的成熟度指標(biāo)[1]。MPI1與F1是表征高成熟烴類常用的成熟度參數(shù)[41-42]。根據(jù)MPI1與F1的交會(huì)圖（見(jiàn)圖6），原油、游離油以及包裹體油全部位于交會(huì)圖的左下方區(qū)域，與順北地區(qū)奧陶系油藏第1次充注的石油特征比較接近。結(jié)合甲基菲指數(shù)MPI-1與鏡質(zhì)體反射率的相關(guān)性[43-44]，原油、游離油以及包裹體油的等效鏡質(zhì)體反射率值為0.80%～0.96%，這與順北地區(qū)奧陶系油藏發(fā)生第 1次石油充注時(shí)烴源巖對(duì)應(yīng)的成熟度（0.82%～0.91%）比較接近[25]。此外，游離油與包裹體油的Ts/（Ts+Tm）、MPI1、F1以及MDR（甲基二苯并噻吩比值）等地球化學(xué)參數(shù)在數(shù)值上比較接近，且在垂向上變化幅度較?。ㄒ?jiàn)圖2），表明YJ1X井奧陶系油藏中烴類在垂向上具有相對(duì)一致的成熟度。

圖6 一間房組原油、游離油以及包裹體油MPI1與F1交會(huì)圖（據(jù)文獻(xiàn)[20]修改）

4 方解石膠結(jié)物U-Pb定年

本次研究共識(shí)別出兩期方解石膠結(jié)物，分別命名為C1和C2（見(jiàn)圖7a、圖7b）。C1膠結(jié)物作為裂縫充填物產(chǎn)出，多為中—粗晶方解石，呈塊狀或者馬賽克狀集合體，發(fā)暗紅色陰極光或者不發(fā)光。C2方解石膠結(jié)物同樣以裂縫充填物的形式出現(xiàn)并且切割 C1方解石膠結(jié)物，主要由發(fā)橘黃色陰極光的塊狀或者馬賽克狀方解石集合體構(gòu)成（見(jiàn)圖7b）。原位方解石U-Pb定年結(jié)果表明，C1方解石膠結(jié)物的形成年齡為（446.1±4.4）Ma（見(jiàn)圖8a），C2方解石膠結(jié)物的形成年齡為（425.7±14.0）Ma（見(jiàn)圖8b）。這些年齡結(jié)果驗(yàn)證了不同期次方解石脈體之間的切割關(guān)系，并可為石油充注時(shí)間提供約束。

圖7 研究區(qū)主要方解石膠結(jié)物類型巖相學(xué)特征

圖8 研究區(qū)C1方解石膠結(jié)物（a）和C2方解石膠結(jié)物（b）的U-Pb同位素年齡

5 流體包裹體類型及成因解釋

YJ1X井奧陶系儲(chǔ)集層中FOI（油包裹體豐度）隨深度變化的趨勢(shì)如圖2所示。油包裹體主要由兩相（氣-液或者固-液）和三相（固-液-氣）流體包裹體組成，此外還包括少量的多相（固相瀝青-液相石油-水-氣相）和純油流體包裹體（見(jiàn)圖9）。油包裹體在單偏光下呈無(wú)色或者淡黃色，在紫外光激發(fā)下發(fā)黃白色、近白色、藍(lán)白色以及亮藍(lán)色熒光。油包裹體中的瀝青通常沿包裹體壁分布或懸浮于油包裹體中。油包裹體主要呈橢圓形、細(xì)長(zhǎng)形、方形或者不規(guī)則形態(tài)，直徑一般為5～15 μm，氣體充填度一般為 5%～20%。根據(jù)油包裹體氣體充填度、熒光顏色以及瀝青含量的差異，本次研究共識(shí)別出兩類不同的油包裹體組合：Ⅰ類和Ⅱ類油包裹體組合，其分布范圍如圖2所示。Ⅰ類油包裹體組合的分布范圍較大，基本上在所有的巖心樣品中均有發(fā)育，而Ⅱ類油包裹體組合分布范圍較小，與現(xiàn)今產(chǎn)油層分布范圍近乎一致。Ⅰ類油包裹體組合是指發(fā)亮藍(lán)色熒光、氣體充填度一般大于10%、常溫下呈氣-液兩相的油包裹體（見(jiàn)圖9a、圖9b）。大部分Ⅰ類油包裹體沿方解石膠結(jié)物中的愈合裂隙分布，少量沿著C2方解石膠結(jié)物的生長(zhǎng)帶集中分布（見(jiàn)圖9c）或者在方解石晶體內(nèi)部零散狀分布，表現(xiàn)出原生流體包裹體的典型特征[21]。Ⅱ類油包裹體組合是指發(fā)藍(lán)白色、近

白色以及黃白色熒光、氣體充填度一般小于5%、常溫下呈固-液兩相或者固-液-氣三相的油包裹體（見(jiàn)圖9d—圖9g）。它們一般沿切割方解石晶體的愈合裂隙發(fā)育，鏡下可見(jiàn)Ⅱ類油包裹體組合切割Ⅰ類油包裹體組合的情況（見(jiàn)圖9h）。隨著深度的增加，Ⅱ類油包裹體組合中瀝青含量逐漸增加，而氣體充填度則逐漸降低。因此，在油藏的上部位置Ⅱ類油包裹體組合通常由固-液-氣三相流體包裹體組成（見(jiàn)圖9d、圖9e），而在油藏的下部位置，Ⅱ類油包裹體組合主要由固-液兩相流體包裹體組成（見(jiàn)圖9f、圖9g），并常與孔隙中發(fā)紅棕色熒光的固體瀝青相伴生。

圖9 YJ1X井奧陶系一間房組油包裹體顯微特征

一間房組油包裹體與原油的顯微熒光光譜特征整體表現(xiàn)出規(guī)律性的變化（見(jiàn)圖10）。Ⅰ類油包裹體顯微熒光光譜的λmax和QF535范圍分別為533.33～540.64 nm和 1.46～1.68，而Ⅱ類油包裹體顯微熒光光譜的λmax和QF535分別為538.03～560.95 nm和 2.30～3.17。此外，原油的顯微熒光光譜的λmax和QF535分別為537.93 nm和2.00，整體上與Ⅱ類油包裹體的顯微熒光光譜特征更為相似（見(jiàn)圖10a）。根據(jù)塔北地區(qū)奧陶系儲(chǔ)集層原油QF535與相對(duì)密度的相關(guān)關(guān)系（見(jiàn)圖10b），Ⅰ類包裹體油對(duì)應(yīng)的相對(duì)密度為0.808～0.815 g/cm3，Ⅱ類包裹體油對(duì)應(yīng)的相對(duì)密度為0.825～0.862 g/cm3。本次研究對(duì) 10組流體包裹體組合開(kāi)展顯微測(cè)溫研究（見(jiàn)表1、圖11），共包括133個(gè)油包裹體以及 63個(gè)伴生的鹽水包裹體（見(jiàn)圖9i—圖9l）。Ⅰ類油包裹體Th值分布于87.2～116.9 ℃，眾數(shù)為90～95 ℃（見(jiàn)圖11a），對(duì)應(yīng)的鹽水包裹體Th值分布于90.5～115.6 ℃，Tm值為-7.5～-3.5 ℃（見(jiàn)圖11b），計(jì)算得到的等效NaCl鹽度為5.7～11.1%，平均值為8.5%。Ⅱ類油包裹體Th值跨度較大，從28.0 ℃一直變化到70.2 ℃，眾數(shù)為50～55 ℃，對(duì)應(yīng)的鹽水包裹體Th值和Tm值分別為 85.2～111.5 ℃和-14.9～-14.2 ℃，計(jì)算得到的等效NaCl鹽度為18.0～18.6%，平均值為18.3%。

表1 YJ1X井奧陶系儲(chǔ)集層流體包裹體顯微測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)

圖10 油包裹體、原油熒光光譜及密度特征

圖11 流體包裹體顯微測(cè)溫特征

包裹體油的熒光顏色作為烴類的熱成熟度指標(biāo)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[45]。隨著熱成熟度增加，包裹體油的熒光顏色通常表現(xiàn)出由黃色到藍(lán)色的變化，對(duì)應(yīng)的熒光光譜表現(xiàn)出“藍(lán)移”的特征。由圖10a可以看出，相對(duì)于Ⅱ類包裹體油和原油，Ⅰ類包裹體油的熒光光譜明顯發(fā)生了“藍(lán)移”，表明Ⅰ類包裹體油對(duì)應(yīng)的成熟度應(yīng)比Ⅱ類包裹體油和原油所對(duì)應(yīng)的成熟度高。然而，該結(jié)論明顯與上文根據(jù)芳香烴化合物計(jì)算得到的包裹體油成熟度結(jié)果相悖（見(jiàn)圖2、圖6）。實(shí)際上，樣品YJ-1B、YJ-2B以及YJ-3B的包裹體油由Ⅰ類和Ⅱ類兩類包裹體油組成，根據(jù)芳香烴化合物計(jì)算得到的包裹體油成熟度應(yīng)代表Ⅰ類和Ⅱ類包裹體油的“平均”或者“混合”成熟度，而YJ-4B的包裹體油主要由Ⅰ類包裹體油組成，其基本代表Ⅰ類包裹體油對(duì)應(yīng)的成熟度。但由圖2和圖6可以看出，YJ-1B—YJ-4B樣品的一系列與成熟度相關(guān)的地球化學(xué)參數(shù)在垂向上比較接近，并未表現(xiàn)出變化趨勢(shì)，由此可以推斷這兩類包裹體油可能具有相似的成熟度，并代表同一期油氣充注事件。

Cheng等[46]和馬安來(lái)等[47]認(rèn)為順北和躍參地區(qū)的儲(chǔ)集層原油并未受到生物降解和水洗、蒸發(fā)分餾和TSR作用的影響。因此，生物降解和水洗、蒸發(fā)分餾以及TSR作用并未參與油藏的改造或者破壞過(guò)程。原油熱裂解作用是形成兩類油包裹體的另一重要機(jī)制。地層抬升剝蝕和巖漿活動(dòng)熱事件被認(rèn)為是導(dǎo)致塔里木盆地二疊紀(jì)地層溫度異常升高的原因[48-49]。1維盆地模擬結(jié)果[25]卻表明順北地區(qū)油層原油在二疊紀(jì)并未受到熱裂解的影響，現(xiàn)今的地層溫度是順北地區(qū)奧陶系地層所經(jīng)歷的最大地層溫度。順北地區(qū)奧陶系油藏油層中部地層溫度157.8～162.6 ℃[20]，接近原油熱裂解的門檻溫度，原油可能會(huì)發(fā)生輕微熱裂解。同樣，YJ1X井油層中部現(xiàn)今的地層溫度為155.27 ℃，在此溫度下，原油不可能發(fā)生顯著的熱裂解作用。Ping等[50]指出原油熱裂解作用通常會(huì)引起同一流體包裹體組合內(nèi)油包裹體發(fā)生熒光顏色的“藍(lán)移”、焦瀝青的相對(duì)含量及氣體充填度的增加等現(xiàn)象，然而，上述這些特征明顯與本文觀察到的油包裹體巖相學(xué)特征不相符。因此，原油熱裂解作用并非Ⅰ類和Ⅱ類兩類油包裹體組合的主要成因。

斷層泄漏可以引起儲(chǔ)集層壓力瞬間急劇下降，從而導(dǎo)致原油中輕烴組分的散失以及膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的沉淀[51-53]，Ⅰ類油包裹體組合主要是由氣-液兩相流體包裹體組成，且氣體充填度通常大于 10%。顯微測(cè)溫過(guò)程中這些油包裹體均一呈液相，表明這些油包裹體是以純液相捕獲的。Ⅰ類油包裹體Th值的分布區(qū)間與伴生的鹽水包裹體Th值的分布區(qū)間近似一致（見(jiàn)表1、圖11a），說(shuō)明這些油包裹體是在油層原油中氣體接近飽和狀態(tài)下捕獲的[49-50]。Ⅱ類油包裹體組合主要由固-液兩相和三相油包裹體組成，氣體充填度一般小于5%。Ⅱ類油包裹體中的瀝青通常沿包裹體壁分布或懸浮于油中，其相對(duì)含量隨著深度增加而逐漸增加。在顯微測(cè)溫過(guò)程中Ⅱ類油包裹體通常由三相變成固-液兩相，這些現(xiàn)象說(shuō)明Ⅱ類油包裹體可能是非均一相捕獲的。Ⅱ類油包裹體的Th值普遍小于伴生鹽水包裹體的Th值（見(jiàn)表1、圖11a），這可能說(shuō)明被捕獲的原油處于氣體欠飽和狀態(tài)[54-55]。油層原油的熒光特征基本與Ⅱ類油包裹體的熒光特征類似（見(jiàn)圖10），以及現(xiàn)今產(chǎn)油層與Ⅱ類油包裹體組合分布區(qū)域的下部邊界近乎一致（見(jiàn)圖2），說(shuō)明Ⅱ類油包裹體捕獲的石油與現(xiàn)今油層中的原油特征基本一致，Ⅱ類油包裹體可能記錄了油藏中最后一次石油充注、調(diào)整或者改造事件的發(fā)生。相對(duì)于Ⅰ類油包裹體組合，Ⅱ類油包裹體組合的分布范圍明顯減?。ㄒ?jiàn)圖2），這也表明油藏中原油曾發(fā)生過(guò)輕烴泄漏。游離油中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的相對(duì)含量以及游離油和包裹體油中三環(huán)萜烷與五環(huán)三萜烷的相對(duì)含量隨深度的變化表明油藏中原油曾發(fā)生過(guò)重力分異，相對(duì)較重的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組分逐漸聚集到油藏的下部。基于以上分析，推斷斷層微泄漏作用是兩類油包裹體形成的主要原因，其中Ⅰ類油包裹體組合記錄了初始?xì)怙柡驮偷某渥⑦^(guò)程，而Ⅱ類油包裹體組合反映在發(fā)生斷層微泄漏后殘余油藏中氣欠飽和原油的特征。

6 YJ1X井奧陶系油藏的充注歷史與保存

本次研究的一些 C2方解石膠結(jié)物中發(fā)育的Ⅰ類油包裹體在巖相學(xué)上表現(xiàn)出原生流體包裹體的特征（見(jiàn)圖9c），說(shuō)明這些原生油包裹體的形成時(shí)間可能與方解石膠結(jié)物的形成時(shí)間一致，從而可以用來(lái)指示油氣充注事件的發(fā)生時(shí)間。因此，C2方解石膠結(jié)物形成時(shí)（（425.7±14.0）Ma）伴隨著油氣充注事件的發(fā)生。通常情況下，油氣充注時(shí)間是將油包裹體伴生鹽水包裹體的Th值投影到盆地埋藏史曲線上來(lái)確定[56]?？紤]到方解石中流體包裹體發(fā)生再平衡作用的潛在效應(yīng)[21,57-59]，選擇油包裹體伴生鹽水包裹體的最小值代表其最小捕獲溫度。由圖12可以看出，Ⅰ類油包裹體的捕獲時(shí)間發(fā)生在距今415 Ma的早泥盆世（T1），該年齡與C2方解石膠結(jié)物的形成年齡相當(dāng)；Ⅱ類油包裹體的捕獲時(shí)間發(fā)生在距今384 Ma的中泥盆世（T2），代表發(fā)生部分輕烴泄漏之后殘余油藏的形成時(shí)間。結(jié)合研究區(qū)構(gòu)造演化歷史，YJ1X井奧陶系超深層油藏的形成和演化歷史可以劃分為以下3個(gè)階段。

圖12 研究區(qū)典型井埋藏史-熱演化史圖

6.1 石油充注階段

加里東早期（寒武紀(jì)—早奧陶世），塔北地區(qū)發(fā)育穩(wěn)定的臺(tái)地相碳酸鹽巖地層，并在與沉積間斷相關(guān)的不整合和大氣淡水巖溶作用的影響下，形成廣泛發(fā)育的巖溶型儲(chǔ)集層。加里東中期（奧陶紀(jì)），受到塔中隆起與塔北隆起整體隆升的影響，躍參地區(qū)形成近南北向的構(gòu)造低隆帶，并廣泛發(fā)育斷穿寒武系的北東向和北西向走滑斷層。晚奧陶世，伴隨著桑塔木組巨厚泥巖的沉積，躍參地區(qū)地區(qū)形成完整的生-儲(chǔ)-蓋組合[17,19,29]。加里東晚期（志留紀(jì)），躍參地區(qū)下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組（—C1y）快速沉降促使有機(jī)質(zhì)成熟生油[19-20]。石油沿近于直立的走滑斷層向上運(yùn)移，進(jìn)入奧陶系和志留系圈閉形成大型油藏。YJ1X井奧陶系油藏油氣充注事件發(fā)生在距今約425 Ma，對(duì)應(yīng)烴源巖的等效鏡質(zhì)體反射率值小于或者等于0.9%，相當(dāng)于生油窗的早期階段。石油中的天然氣接近飽和，并被Ⅰ類油包裹體組合記錄。

6.2 油藏泄漏階段

加里東晚期—海西早期（志留紀(jì)—泥盆紀(jì)），躍參地區(qū)整體抬升，并繼承發(fā)育一系列大型走滑斷裂帶，向上擴(kuò)展至中—下泥盆統(tǒng)[17,19,29]。強(qiáng)烈的構(gòu)造隆升導(dǎo)致該地區(qū)地層發(fā)生大規(guī)模的剝蝕作用[60-61]。上覆的志留系油藏由于缺乏優(yōu)質(zhì)蓋層而經(jīng)歷嚴(yán)重的生物降解作用，導(dǎo)致志留系瀝青砂巖的廣泛發(fā)育[62]。相比而言，下伏的奧陶系油藏由于埋深較大且保存條件較好，未受到生物降解作用的影響。但該地區(qū)的構(gòu)造隆升以及活動(dòng)的走滑斷層破壞了奧陶系油藏的完整性并導(dǎo)致地層壓力急劇下降。當(dāng)?shù)貙訅毫抵廉a(chǎn)層原油的泡點(diǎn)壓力時(shí)，原油中的輕烴組分就會(huì)沿著蓋層中的破裂處或相對(duì)高孔滲部位向上發(fā)生泄漏。輕烴組分的揮發(fā)破壞了原油中非極性組分的平衡狀態(tài)，導(dǎo)致膠質(zhì)分子脫離瀝青質(zhì)分子的表面以建立新的熱動(dòng)力學(xué)平衡。與此同時(shí)，瀝青分子為了降低總表面自由能會(huì)發(fā)生凝結(jié)作用，并且當(dāng)凝結(jié)程度能夠克服布朗懸浮力時(shí)便出溶形成沉淀物[51-52]。這些出溶的瀝青質(zhì)以及膠質(zhì)沉淀在重力的作用下，逐漸向油藏的下部匯聚，導(dǎo)致油藏下部的原油中含有更多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。因此，YJ1X井奧陶系超深層油藏下部的游離油以及捕獲的Ⅱ類油包裹體中含有更多的膠質(zhì)和瀝青質(zhì)（見(jiàn)圖2、圖9d—圖9g）。另外，擴(kuò)散作用在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化過(guò)程中也可以使氣和輕烴組分發(fā)生泄漏，導(dǎo)致油藏的成分發(fā)生變化。

6.3 油藏保存階段

晚泥盆世，隨著海水侵入順托果勒地區(qū)以及上泥盆統(tǒng)東河塘組的沉積，海西早期造山運(yùn)動(dòng)結(jié)束[60]。地層的持續(xù)沉降使得殘余油藏得以保存下來(lái)，但油柱高度明顯小于最初原油充注時(shí)的高度（見(jiàn)圖2）。海西中—晚期（石炭紀(jì)—二疊紀(jì)），躍參地區(qū)由拉張應(yīng)力環(huán)境轉(zhuǎn)為擠壓應(yīng)力環(huán)境，發(fā)育擠壓性或者壓扭性斷裂，構(gòu)造格局基本與海西早期類似。海西中—晚期被認(rèn)為是塔北地區(qū)油氣充注的重要階段，在英買力、哈拉哈塘、塔河以及順北油田均發(fā)現(xiàn)在該時(shí)期發(fā)生大規(guī)模油氣充注的證據(jù)[7,20,63-64]。然而，該期油氣充注對(duì)躍參地區(qū)YJ1X井奧陶系超深層油藏的貢獻(xiàn)較小，地球化學(xué)以及油包裹體方面也未發(fā)現(xiàn)明顯證據(jù)。原因可能有以下兩點(diǎn)[61,65]：一是躍參地區(qū)發(fā)育多組“X”形共軛走滑斷層，其主要活動(dòng)時(shí)期是在加里東中期—海西早期，在海西中—晚期活動(dòng)相對(duì)較弱，故油氣充注強(qiáng)度也相應(yīng)較低；二是YJ1X井位于次級(jí)走滑斷裂上，儲(chǔ)集層與通源斷裂的連通性較差，故后期油氣充注強(qiáng)度也相對(duì)較低。印支期—燕山期（三疊紀(jì)—白堊紀(jì)），躍參地區(qū)整體處于持續(xù)沉降的構(gòu)造格局，后期多幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也并未對(duì)本區(qū)產(chǎn)生重要影響，直至喜馬拉雅晚期（新近紀(jì)—第四紀(jì)），躍參地區(qū)形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局[17,29]。與此同時(shí)，躍參地區(qū)背景熱流處于不斷降低的狀態(tài)[66-67]，即使 YJ1X井奧陶系超深層油藏現(xiàn)今油層深層超過(guò)7 000 m，但油層中部的溫度僅為 155 ℃左右，在此條件下，YJ1X井奧陶系油藏中的原油仍以液態(tài)形式存在，并未發(fā)生顯著的熱裂解作用。此外，YJ1X井一間房組油層的地層水為 CaCl2型，表示該地區(qū)油藏的封閉性良好?，F(xiàn)今地層水的礦化度為152 358～173 493 mg/L，這與Ⅱ類油包裹體伴生的鹽水包裹體的鹽度比較相近（18.0%～18.6%），說(shuō)明自Ⅱ類油包裹體捕獲后，YJ1X井奧陶系油藏可能一直處于相對(duì)封閉狀態(tài)。

因此，YJ1X井奧陶系油藏僅在距今約425 Ma的早泥盆世發(fā)生過(guò)一次石油充注，盡管在海西早期（中泥盆世）發(fā)生過(guò)少量輕烴損失，但之后油藏基本上保存完好。該油藏具有早期淺層成藏、后期深埋保存的成藏模式，油藏能夠保存至今歸因于穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境、較低的地溫條件以及良好的蓋層封閉性。

7 結(jié)論

塔里木盆地躍參地區(qū) YJ1X井奧陶系超深層油藏原油、游離油和包裹體油等烴類屬于同一油族，來(lái)自于相同沉積環(huán)境中形成的海相烴源巖。油層原油、游離油和包裹體油等烴類具有相似的成熟度，其等效鏡質(zhì)體反射率約為0.80%～0.96%。

儲(chǔ)集層中識(shí)別出兩種不同類型的油包裹體組合，其中Ⅰ類油包裹體代表充注過(guò)程中最初進(jìn)入圈閉氣體相對(duì)飽和的原油，Ⅱ類油包裹體代表油藏發(fā)生輕微輕烴泄漏后殘留的欠飽和原油。YJ1X井奧陶系超深層油藏的形成時(shí)間為距今約為425 Ma的早泥盆世，盡管在海西早期（中泥盆世）遭受過(guò)輕微輕烴損失，但整體上為一保存相對(duì)完好的原生油藏。

該研究表明在一些構(gòu)造環(huán)境穩(wěn)定、地溫條件較低以及蓋層封閉性良好的古老克拉通盆地中可以發(fā)育約400 Ma的原生油藏，這些油藏具有早期淺層成藏、后期深埋保存的成藏模式。這類油氣藏的研究可以深化對(duì)古老油氣藏形成與保存機(jī)制的認(rèn)識(shí)，并為下步的深層—超深層油氣勘探工作提供借鑒。

致謝：筆者感謝北京大學(xué)能源研究院金之鈞院士、中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院張水昌教授對(duì)本次研究給與的支持、澳大利亞科廷大學(xué)Kai Rankenburg和Noreen J.Evans博士以及中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所于雙副研究員在原位方解石 U-Pb定年分析以及碳酸鹽巖樣品抽提實(shí)驗(yàn)中提供的幫助。

符號(hào)注釋：

F1——甲基菲比值；FOI——油包裹體豐度，%；MDR——甲基二苯并噻吩比值；MPI1——甲基菲指數(shù)；QF535——波長(zhǎng)750 nm和波長(zhǎng)535 nm所限定的積分面積與波長(zhǎng)535 nm和波長(zhǎng)430 nm所限定的積分面積之比；T1——石油充注時(shí)間，Ma；T2——?dú)堄嘤筒匦纬蓵r(shí)間，Ma；Th——均一溫度，℃；Tm——冰點(diǎn)溫度，℃；λmax——最大強(qiáng)度波長(zhǎng)，nm。