边与天然气比A 第27卷第2 ol GAS GEOLOGY 2006年4月 文章编号:02539985(2006)020194-06 用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次 —以鄂尔多斯盆地陇东油田为例 李荣西席胜利2,邸领军2 (1长安大学,陕西西安710054;2中国石油长庆油田分公司,陕西西安710021) 摘要:鄂尔多斯盆地陇东油田长3油层砂岩储层主要成岩作用有压实作用、胶结作用溶蚀作用和裂隙作用等,成岩自生 矿物以绿泥石、自生石英、方解石和石膏为主。根据油气包裹体寄主成岩矿物的形成时间序列,识别出两期油气包裹体 第一期油气包裹体形成于早成岩阶段晩期埋藏成岩过程中,分布在石英和长石等矿物溶蚀孔隙、次生加大边底部和早期 裂隙中,包裹体形态不规则,一般较小(多为3~8μm),为多相烃类包裹体。第二期油气包裹体形成于晚成岩阶段晚期盆 地抬升阶段,分布在晚成岩阶段的晚期裂隙、硅质胶结物和亮晶方解石胶结物中,油气包裹体普遍含盐水,油、气、水相态 边界清楚。研究认为,第一期油气包裹体代表了油气运移充注过程,而第二期油气包裹体代表了油气大规模聚集成藏过 程。应用不同期次油气包裹体形成温度与储层沉积热演化史地质分析方法,确定本区油气充注运移时间约为122Ma(早 白垩世),而油气大规模聚集成藏时间约为80Ma晚白垩世晚期) 关键词:油气包裹体;岩相学;成藏时间;陇东油田;鄂尔多斯盆地 中图分类号:TE1123文献标识码:A Oil/ga s re servo iring pha ses determ ned through pe trogra ph ic ana lysis of hydrocarbon inc lusion s in reservoirs: takng Longdong oilf ie ld, Ordos basin, as an exam ple Li Rongxi i. xi Shengli. Dil injun (L Chang an University, Xi' an, Shaanxi 710054; 2 Changqing O ilfield Can pany, PetroChina, Xi' an, Shaanxi 710021) Abstract: The main diagenetic types of the sandstone reservoirs in Chang-3 reservoir in Longdong oilfield, O rdos basin, nc lude compacton, cementation, corro son and fracturing The d agene tic authigenic m ine rals are dom r nated by chlorite, auth igenetic quartz, calcite and gyp sum. Two different phases of hydrocarbon inclusions have been identified according t the fomation tme series of the host diagenetic m inerals The hydrocarbon inc lu sins fomed in the first phase would have been fomed during the burial diagenesis in late early diagenetic stage, and are distributed in the dissolution pores and bottom of overgrow th edge ofm ine rals, such as quartz and feldspar, as well as in earlier fractures They are charac terized by irregularity in shape and mall in size, rally in the range of 3-8 Hm, and are dom inated by multp le phase hydrocarbon inc lusions The hyd inclusions fomed in the second phase would have been fomed during basin up lifting stage in late lated iagenet stage,and are distributed in the late-fmed fractures, siliceous cement and sparry calcite cement They gene- rally contain saline water, and the boundaries of oil, gas and water are clear It is believed that the fomer re- presents the p ocess of hydrocarbon m igration and charging, while the latter rep resents the p rocess of large scale oil/gas accumulation and reservoiring Based on the temperatures of hyd carbon inc lusin fomed in varous phases and analyses of the sed mentary and themal evoluton histry of reservoirs, the tme of hydrocarbon mr graton and charging is de tem ined to be about 122 Ma( Early Cretaceous), while that of large-scale accumul ton and reservoiring is about 80 Ma late L ate Cretaceous Key words: hydrocarbon inclusion, petrography, tme of reservoiring, Longdong oilfield; O rdos basin 收稿日期:2006-01-10 第一作者简介:李荣西(1966-),男,副教授,油气地质与勘探 基金项目:国家重点基础研究发展规划(973)项目(G2003CB214600 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
第 27卷 第 2期 O IL & GAS GEOLOGY 2006年 4月 收稿日期 : 2006 - 01- 10 第一作者简介 :李荣西 (1966—) ,男 ,副教授 ,油气地质与勘探 基金项目 :国家重点基础研究发展规划 (973)项目 ( G2003CB214600) 文章编号 : 0253 - 9985 (2006) 02 - 0194 - 06 用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次 ———以鄂尔多斯盆地陇东油田为例 李荣西 1 ,席胜利 2 ,邸领军 2 (1. 长安大学 ,陕西 西安 710054; 2. 中国石油 长庆油田分公司 ,陕西 西安 710021) 摘要 :鄂尔多斯盆地陇东油田长 3油层砂岩储层主要成岩作用有压实作用、胶结作用、溶蚀作用和裂隙作用等 ,成岩自生 矿物以绿泥石、自生石英、方解石和石膏为主。根据油气包裹体寄主成岩矿物的形成时间序列 ,识别出两期油气包裹体。 第一期油气包裹体形成于早成岩阶段晚期埋藏成岩过程中 ,分布在石英和长石等矿物溶蚀孔隙、次生加大边底部和早期 裂隙中 ,包裹体形态不规则 ,一般较小 (多为 3～8μm) ,为多相烃类包裹体。第二期油气包裹体形成于晚成岩阶段晚期盆 地抬升阶段 ,分布在晚成岩阶段的晚期裂隙、硅质胶结物和亮晶方解石胶结物中 ,油气包裹体普遍含盐水 ,油、气、水相态 边界清楚。研究认为 ,第一期油气包裹体代表了油气运移充注过程 ,而第二期油气包裹体代表了油气大规模聚集成藏过 程。应用不同期次油气包裹体形成温度与储层沉积热演化史地质分析方法 ,确定本区油气充注运移时间约为 122 Ma (早 白垩世 ) ,而油气大规模聚集成藏时间约为 80 Ma (晚白垩世晚期 )。 关键词 :油气包裹体 ;岩相学 ;成藏时间 ;陇东油田 ;鄂尔多斯盆地 中图分类号 : TE112. 3 文献标识码 : A O il/ga s reservo ir ing pha ses determ ined through petrographic ana lysis of hydrocarbon inclusions in reservo irs: tak ing Longdong o ilfield, Ordos ba sin, a s an exam ple L i Rongxi 1 , Xi Shengli 2 ,D i Lingjun 2 (1. Chang’an University, X i’an, Shaanx i, 710054; 2. Changqing O ilfield Com pany, PetroChina, X i’an, Shaanx i, 710021) Abstract: The main diagenetic types of the sandstone reservoirs in Chang23 reservoir in Longdong oilfield, O rdos basin, include compaction, cementation, corrosion and fracturing. The diagenetic authigenic m inerals are dom i2 nated by chlorite, authigenetic quartz, calcite and gyp sum. Two different phases of hydrocarbon inclusions have been identified according to the formation time series of the host diagenetic m inerals. The hydrocarbon inclu2 sions formed in the first phase would have been formed during the burial diagenesis in late early diagenetic stage, and are distributed in the dissolution pores and bottom of overgrowth edge ofm inerals, such as quartz and feldspar, aswell as in earlier fractures. They are characterized by irregularity in shape and small in size, gene2 rally in the range of 3 - 8μm, and are dom inated by multip le phase hydrocarbon inclusions. The hydrocarbon inclusions formed in the second phase would have been formed during basin up lifting stage in late latediagenetic stage, and are distributed in the late2formed fractures, siliceous cement and sparry calcite cement. They gene2 rally contain saline water, and the boundaries of oil, gas and water are clear. It is believed that the former re2 p resents the p rocess of hydrocarbon m igration and charging, while the latter rep resents the p rocess of large scale oil/gas accumulation and reservoiring. Based on the temperatures of hydrocarbon inclusion formed in various phases and analyses of the sedimentary and thermal evolution history of reservoirs, the time of hydrocarbon m i2 gration and charging is determ ined to be about 122 Ma (Early Cretaceous) , while that of large2scale accumula2 tion and reservoiring is about 80 Ma ( late Late Cretaceous). Key words: hydrocarbon inclusion; petrography; time of reservoiring; Longdong oilfield; O rdos basin
第2期李荣西,等:用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次一以鄂尔多斯盆地陇东油田为例 储层油气包裹体是在储集岩裂缝、孔、洞充填心样品,通过显微镜下岩石薄片观察,最终选择了 物和胶结物等结晶生长过程中捕获储层中油气流延长组长3油层岩心样较齐全的庄27井、镇47井 体而形成的。储层油气包裹体的形成必须同时具和杨1井样品进行研究。首先在显微镜下通过岩 备两个条件:一是储层中有油气等烃类流体的运石薄片观察,结合扫描电镜和粘土矿物Ⅹ-射线 移或聚集活动;二是在油气等烃类流体运移或聚衍射分析,划分成岩期次,确定成岩作用类型和主 集的同时,储集岩发生了明显的成岩作用,成岩矿要成岩矿物及其形成时间序列。其次在偏光显微 物在结晶生长过程中就有机会捕获油气流体而形镜下和荧光显微镜下观察包裹体薄片,研究油气 成油气包裹体。通过对储层成岩作用和其中油气包裹体的岩相学特征,确定油气包裹体的分布特 包裹体特征的研究,可以反演储层成岩历史时期征、相态、类型、丰度、荧光及包裹体所赋存的寄主 的油气运移和成藏过程。成岩作用特性反映了储矿物的形成时间序列和期次,进而确定油气包裹 层当时的成岩环境、成岩时间和阶段,而油气包裹体期次及其反映的油气成藏期次。应用英国 体特征反映了油气来源成分和含油气饱和度(丰Lnkm科学仪器公司生产的THMS0型冷热台 度)。近年来油气包裹体被广泛用来研究油气成分别测量不同期次流体包裹体的均一温度和冰点 藏时间和期次为油气勘探中一种重要研究手段,温度,再用 Bodnar方程计算包裹体的盐度 越来越得到石油地质学家的重视,并取得了大量研 究成果2。 目前在研究油气成藏期次时,主要根据油2成岩作用与有机包裹体期次 包裹体均一温度、冰点或盐度和荧光特征等来划 成岩作用研究是油气包裹体研究的基础,只 分油气包裹体期次,进而确定油气成藏期次,比较有确定了成岩作用特征和成岩自生矿物形成的相 而言对储层和包裹体的岩相学研究较少。实际对时间序列,查明油气包裹体寄存的成岩矿物特 上,油气包裹体的这些特征与包裹体期次或者油征及其在成岩序列中的相对位置,才能确定油气 气成藏期次之间并没有直接的联系。均一温度、包裹体期次及其反映的油气运移和成藏期次等方 冰点或盐度只反映了包裹体形成时的环境条件,面的信息 而包裹体的荧光成因复杂,难以根据这些特征确 切地划分油气成藏期次。然而,通过沉积岩岩相2.1成岩阶段与成岩作用类型 学研究方法,可以清楚地确定成岩矿物的形成时 长3油层砂岩储层主要为长石砂岩、岩屑长 间序列和期次,由此可以确定成岩矿物中包裹的 油气包裹体的形成时间序列和期次,进而确定油 石砂岩和岩屑砂岩,以中细粒、细粒和粉砂结构为 气运移和聚集成藏期次 主,成岩作用复杂,类型多样。在前人对本区古地 鄂尔多斯盆地是我国重要的含油气盆地之一 温研究的基础上310,结合本文包裹体测温资料 三叠系延长组是一套以河流三角洲体系为主的含 和成岩矿物特征,推断陇东油田长3油层砂岩储 层经历过早成岩阶段的未成熟和低成熟期,目前 油气层。有关延长组成岩作用的研究很多,对成岩 作用阶段划分成岩作用序列、期次类型和主要成 正处于晚成岩阶段的成熟期,局部地段处于表生 岩矿物特征、孔隙演化、油气储集性等的研究取得成岩作用下。长3油层成岩作用特征见图1所 了大量成果。但是目前对延长组的油气成藏示,其主要成若作用如下 时间期次等却有不同的看法16~1。本文应用岩相 学研究方法在对鄂尔多斯盆地陇东油田延长组长 在早成岩阶段早期浅埋藏阶段,成岩作用主 3油层成岩作用研究的基础上,通过对不同期次成要以机械压实作用为主碎屑颗粒趋于最紧密堆 岩矿物和其包裹的油气包裹体特征的分析研究,来积,颗粒由点接触变为线接触到凸凹接触 确定长3油藏的油气运移成臧期次 2)早期胶结作用 早成岩阶段早期胶结作用以硅质、粘土和钙 1样品地质特征与研究方法 质胶结作用为主,表现为碎屑颗粒边缘形成粘土 矿物衬边、碎屑颗粒之间发生早期泥晶方解石和 本次研究采集了长庆陇东油田9口钻井的岩硅质充填胶结 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
第 2期 李荣西 ,等 :用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次 ———以鄂尔多斯盆地陇东油田为例 195 储层油气包裹体是在储集岩裂缝、孔、洞充填 物和胶结物等结晶生长过程中捕获储层中油气流 体而形成的。储层油气包裹体的形成必须同时具 备两个条件 :一是储层中有油气等烃类流体的运 移或聚集活动 ;二是在油气等烃类流体运移或聚 集的同时 ,储集岩发生了明显的成岩作用 ,成岩矿 物在结晶生长过程中就有机会捕获油气流体而形 成油气包裹体。通过对储层成岩作用和其中油气 包裹体特征的研究 ,可以反演储层成岩历史时期 的油气运移和成藏过程。成岩作用特性反映了储 层当时的成岩环境、成岩时间和阶段 ,而油气包裹 体特征反映了油气来源、成分和含油气饱和度 (丰 度 )。近年来 ,油气包裹体被广泛用来研究油气成 藏时间和期次 ,为油气勘探中一种重要研究手段 , 越来越得到石油地质学家的重视 ,并取得了大量研 究成果 [ 1, 2 ]。 目前在研究油气成藏期次时 ,主要根据油气 包裹体均一温度、冰点或盐度和荧光特征等来划 分油气包裹体期次 ,进而确定油气成藏期次 ;比较 而言 ,对储层和包裹体的岩相学研究较少。实际 上 ,油气包裹体的这些特征与包裹体期次或者油 气成藏期次之间并没有直接的联系。均一温度、 冰点或盐度只反映了包裹体形成时的环境条件 , 而包裹体的荧光成因复杂 ,难以根据这些特征确 切地划分油气成藏期次。然而 ,通过沉积岩岩相 学研究方法 ,可以清楚地确定成岩矿物的形成时 间序列和期次 ,由此可以确定成岩矿物中包裹的 油气包裹体的形成时间序列和期次 ,进而确定油 气运移和聚集成藏期次。 鄂尔多斯盆地是我国重要的含油气盆地之一。 三叠系延长组是一套以河流三角洲体系为主的含 油气层。有关延长组成岩作用的研究很多 ,对成岩 作用阶段划分、成岩作用序列、期次、类型和主要成 岩矿物特征、孔隙演化、油气储集性等的研究取得 了大量成果 [ 3～5 ]。但是 ,目前对延长组的油气成藏 时间、期次等却有不同的看法 [ 6～8 ]。本文应用岩相 学研究方法 ,在对鄂尔多斯盆地陇东油田延长组长 3油层成岩作用研究的基础上 ,通过对不同期次成 岩矿物和其包裹的油气包裹体特征的分析研究 ,来 确定长 3油藏的油气运移成藏期次。 1 样品地质特征与研究方法 本次研究采集了长庆陇东油田 9口钻井的岩 心样品 ,通过显微镜下岩石薄片观察 ,最终选择了 延长组长 3油层岩心样较齐全的庄 27井、镇 47井 和杨 1井样品进行研究。首先在显微镜下通过岩 石薄片观察 ,结合扫描电镜和粘土矿物 X - 射线 衍射分析 ,划分成岩期次 ,确定成岩作用类型和主 要成岩矿物及其形成时间序列。其次在偏光显微 镜下和荧光显微镜下观察包裹体薄片 ,研究油气 包裹体的岩相学特征 ,确定油气包裹体的分布特 征、相态、类型、丰度、荧光及包裹体所赋存的寄主 矿物的形成时间序列和期次 ,进而确定油气包裹 体期次及其反映的油气成藏期次。应用英国 L inkam科学仪器公司生产的 THMS600型冷热台 , 分别测量不同期次流体包裹体的均一温度和冰点 温度 ,再用 Bodnar方程计算包裹体的盐度 [ 9 ]。 2 成岩作用与有机包裹体期次 成岩作用研究是油气包裹体研究的基础 ,只 有确定了成岩作用特征和成岩自生矿物形成的相 对时间序列 ,查明油气包裹体寄存的成岩矿物特 征及其在成岩序列中的相对位置 ,才能确定油气 包裹体期次及其反映的油气运移和成藏期次等方 面的信息。 211 成岩阶段与成岩作用类型 长 3油层砂岩储层主要为长石砂岩、岩屑长 石砂岩和岩屑砂岩 ,以中细粒、细粒和粉砂结构为 主 ,成岩作用复杂 ,类型多样。在前人对本区古地 温研究的基础上 [ 3, 4, 10 ] ,结合本文包裹体测温资料 和成岩矿物特征 ,推断陇东油田长 3油层砂岩储 层经历过早成岩阶段的未成熟和低成熟期 ,目前 正处于晚成岩阶段的成熟期 ,局部地段处于表生 成岩作用下。长 3油层成岩作用特征见图 1所 示 ,其主要成岩作用如下。 1) 压实作用 在早成岩阶段早期浅埋藏阶段 ,成岩作用主 要以机械压实作用为主 ,碎屑颗粒趋于最紧密堆 积 ,颗粒由点接触变为线接触到凸凹接触。 2) 早期胶结作用 早成岩阶段早期胶结作用以硅质、粘土和钙 质胶结作用为主 ,表现为碎屑颗粒边缘形成粘土 矿物衬边、碎屑颗粒之间发生早期泥晶方解石和 硅质充填胶结
石油与天然气地 埋藏溶蚀作用形成的港湾状结构,庄27井,1874.91m;h石英颗粒自生加大边,加大边底部有 油气包裹体和沥青包裹体,杨1井,1282,81m,c石英碎屑早期裂隙中充填的油气和沥青包裹 体,庄27井,163764m;d石英碎屑早期裂隙中充填的串珠状气液两相油气包裹体杨1井 126234m;e晚期裂隙中分布的串珠状气液两相油气包裹体,庄27井,1637.64m;f晚期裂隙 中分布的串珠状气液两相油气包裹体,杨1井,1262.34m,g长石碎屑边钠长石加大边,庄27 井,1874,91m;h晚期裂隙和晚期石英胶结物中分布的气液两相油气包裹体,镇47井 686.08m;i晚期方解石胶结物,镇47井,1686.08m;j孔隙壁生长的叶片状绿泥石,扫描电镜 庄27井,1637.64m,k自形石英晶体,右上部为“搭桥状伊利石,扫描电镜,杨1井,1262,38m; 1石膏胶结物,庄27井,1874.91m 图1陇东油田长3油层主要成岩矿物及包裹体形态与分布特征 Fig. I Lic m mera lusions in Chang-3 oil reservoir in Longdong oilfield 3)溶蚀作用和早期裂隙作用 填,在石英加大边底部发育沥青环带(图1b),证 溶蚀作用的特点是在镜下见石英、长石等颗明溶蚀作用发生在石英自生加大之前。据研 粒边缘溶蚀成港湾状,直接与胶结物接触,几乎均究14,鄂尔多斯盆地东部在早、中侏罗世地层沉 被胶结物充填图1a)。长3油层的溶蚀作用实际积后,延长组埋深平均达2800m,热演化进入生 上是埋藏溶蚀作用。由于在侏罗纪晚期一白垩纪油门限,开始大量生油 早期(相当于早成岩阶段晚期)延长组随着埋藏深 早期裂隙作用与埋藏溶蚀作用基本同时进 度加大达到生油门限深度以下,烃源岩开始生烃行。早期裂隙的特征是没有穿过石英碎屑加大边 和排烃,地层流体中含有的油气等有机质(包括有(图c,d),说明此类裂隙形成于石英次生加大边 机酸)对石英和长石等碎屑颗粒及前期碳酸盐胶形成之前。因后期成岩作用的影响,早期裂隙愈 结物溶蚀形成粒间溶孔、粒内溶孔和晶间(或晶合,其中分布着沥青或者串珠状的油气包裹体,它 内)溶孔。埋藏溶蚀作用与生油期匹配,形成的溶们与埋藏溶蚀孔隙中的油气包裏体均属于早期油 蚀孔中充填有当时生成的油气,部分可见沥青充气包裹体(表1)。 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
196 石 油 与 天 然 气 地 质 第 27卷 a. 埋藏溶蚀作用形成的港湾状结构 ,庄 27井 , 1 874191 m; b. 石英颗粒自生加大边 ,加大边底部有 油气包裹体和沥青包裹体 ,杨 1井 , 1 282181 m; c. 石英碎屑早期裂隙中充填的油气和沥青包裹 体 ,庄 27井 , 1 637164 m; d. 石英碎屑早期裂隙中充填的串珠状气液两相油气包裹体 ,杨 1井 , 1 262134 m; e. 晚期裂隙中分布的串珠状气液两相油气包裹体 ,庄 27井 , 1 637164 m; f. 晚期裂隙 中分布的串珠状气液两相油气包裹体 ,杨 1井 , 1 262134 m; g. 长石碎屑边钠长石加大边 ,庄 27 井 , 1 874191 m; h. 晚期裂隙和晚期石英胶结物中分布的气液两相油气包裹体 , 镇 47 井 , 1 686108 m; i. 晚期方解石胶结物 ,镇 47井 , 1 686108 m; j. 孔隙壁生长的叶片状绿泥石 ,扫描电镜 , 庄 27井 , 1 637164 m; k. 自形石英晶体 ,右上部为“搭桥 ”状伊利石 ,扫描电镜 ,杨 1井 , 1 262138 m; l. 石膏胶结物 ,庄 27井 , 1 874191 m 图 1 陇东油田长 3油层主要成岩矿物及包裹体形态与分布特征 Fig11 Main diagenetic m inerals and shape and distribution of inclusions in Chang23 oil reservoir in Longdong oilfield 3) 溶蚀作用和早期裂隙作用 溶蚀作用的特点是在镜下见石英、长石等颗 粒边缘溶蚀成港湾状 ,直接与胶结物接触 ,几乎均 被胶结物充填 (图 1a)。长 3油层的溶蚀作用实际 上是埋藏溶蚀作用。由于在侏罗纪晚期 —白垩纪 早期 (相当于早成岩阶段晚期 )延长组随着埋藏深 度加大达到生油门限深度以下 ,烃源岩开始生烃 和排烃 ,地层流体中含有的油气等有机质 (包括有 机酸 )对石英和长石等碎屑颗粒及前期碳酸盐胶 结物溶蚀形成粒间溶孔、粒内溶孔和晶间 (或晶 内 )溶孔。埋藏溶蚀作用与生油期匹配 ,形成的溶 蚀孔中充填有当时生成的油气 ,部分可见沥青充 填 ,在石英加大边底部发育沥青环带 (图 1b) ,证 明溶蚀作用发生在石英自生加大之前。据研 究 [ 4, 8 ] ,鄂尔多斯盆地东部在早、中侏罗世地层沉 积后 ,延长组埋深平均达 2 800 m,热演化进入生 油门限 ,开始大量生油。 早期裂隙作用与埋藏溶蚀作用基本同时进 行。早期裂隙的特征是没有穿过石英碎屑加大边 (图 1c, d) ,说明此类裂隙形成于石英次生加大边 形成之前。因后期成岩作用的影响 ,早期裂隙愈 合 ,其中分布着沥青或者串珠状的油气包裹体 ,它 们与埋藏溶蚀孔隙中的油气包裹体均属于早期油 气包裹体 (表 1)
第2期李荣西,等:用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次—以鄂尔多斯盆地陇东油田为例 表1陇东油田长3油层成岩作用和油气包裹体分布特征 成岩阶段 早成岩阶段 未成熟阶段 低成熟阶段 成然晚成若阶段 高成熟阶段 压实、胶结作用 溶蚀作用、裂隙作用 次生加大 胶结作用、裂隙 成岩作用压实,硅质、泥晶方解石胶石英、长石等碎屑溶蚀,早石英、长石颗粒次生加大,晚期裂隙,硅质、亮晶方解 结,粘土矿物衬边 期裂隙作用 浊沸石溶蚀孔隙形成 石、石膏和绿泥石等胶结 油气包裹体 第一期油气包裹体 第二期油气包裹体 油气运移 油气生成、运移 油气聚集成藏 4)石英次生加大作用 石英和长石等碎屑颗粒边缘次生加大边非常 成岩作用未成鸦 早成岩阶段 发育(图1a,b,d,g),在碎屑颗粒次生加大边底部 分布有较多的沥青或油气包裹体,形成一个明显 方解石 的沥青环带图1b)。在长石碎屑颗粒基础上,次 生加大形成了呈枳壳状的钠长石生长环带(图 紫脱石 伊利白 高岭石 5)晚期胶结作用和晚期裂隙作用 绿泥石 浊沸石 晚期胶结作用表现为硅质胶结物钠长石亮沥寺 晶方解石、白云石、石膏和自生高岭石、绿泥石等 粘土矿物的胶结。晚期胶结物中见油气包裹体分 白油充注 油气包裹体 布图1h)。晚期裂隙的特点是切穿了整个碎屑 未罗红 第三纪 颗粒,其中分布有晚期油气包裹体和沥青侵染物 矿物溶蚀 矿物自生形成 图le,f,h),亮晶方解石解理缝中有沥青侵染现 象图1i)。在扫描电镜下观察,发现有大量叶片 图2陇东长3油藏成岩矿物形成与溶蚀 和石油充注序列 状自生绿泥石和石英自形晶分布在砂岩孔隙中 Fig 2 Fomation and dissolution of d agenetic m inerals (图1j,k) nd hydrocarbon charging sequence in Chang-3 resero ir in longdong oilfield 2.2成岩矿物序列 油气充注进入储层后就停止生长1。石英加大与 通过岩石学、扫描电镜和ⅹ-射线衍射分析 自生现象较为普遍,自生石英晶体完好(图1k)。 本区长3油层自生矿物主要有绿泥石、伊蒙混长石碎屑颗粒的加大作用主要是自生钠长石晶体 层、伊利石和高岭石等粘土矿物以及自生石英、长的生长(图1g)。方解石分早晚两期,早期方解 石、方解石和石膏等矿物。粘土矿物的x-射线石胶结物多为孔隙式胶结,晚期形成的方解石多 衍射分析表明绿泥石在本区储层中含量较高其交代其他碎屑颗粒或者呈亮晶方解石胶结物(图 含量一般在3%~8%之间。绿泥石主要有两种形1)。石膏为晚期胶结物(图1D。根据以上成岩 态和产状即早期的孔隙衬垫绿泥石和晚期的孔矿物特征及其相互关系建立的本区长3油层成岩 隙生长绿泥石,以后者为主,扫描电镜下其呈叶片矿物序列见图2 状集合体,向孔隙中心生长(图1j)。高岭石含量 较少,在扫描电镜下呈书页状集合体分布在粒间3油气包裹体期次与特征 孔隙中。伊檬混层广泛存在,多以孔隙衬垫和充 填的形式分布在粒间孔隙中。伊利石以片状或丝 3.1油气包裹体期次 状分布在颗粒表面或呈“搭桥弋状充填于孔隙中 (图1k),一般认为延长组伊利石多来源于伊檬 由成岩作用与油气包裹体分布特征可以识别 混层的成岩演化,形成于较晚成岩阶段,但是当出两期油气包裹体。第一期油气包裹体形成于沉 201994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
第 2期 李荣西 ,等 :用储层油气包裹体岩相学确定油气成藏期次 ———以鄂尔多斯盆地陇东油田为例 197 表 1 陇东油田长 3油层成岩作用和油气包裹体分布特征 Table 1 D iagenesis and d istr ibution of hydrocarbon inclusion s in Chang23 reservo ir in Longdong o ilfield 成岩阶段 早成岩阶段 晚成岩阶段 未成熟阶段 低成熟阶段 成熟阶段 高成熟阶段 成岩作用 油气包裹体 油气运移 压实、胶结作用 溶蚀作用、裂隙作用 次生加大 胶结作用、裂隙 压实 ,硅质、泥晶方解石胶 结 ,粘土矿物衬边 石英、长石等碎屑溶蚀 ,早 期裂隙作用 石英、长石颗粒次生加大 , 浊沸石溶蚀孔隙形成 晚期裂隙 ,硅质、亮晶方解 石、石膏和绿泥石等胶结 第一期油气包裹体 第二期油气包裹体 油气生成、运移 油气聚集成藏 4) 石英次生加大作用 石英和长石等碎屑颗粒边缘次生加大边非常 发育 (图 1a, b, d, g) ,在碎屑颗粒次生加大边底部 分布有较多的沥青或油气包裹体 ,形成一个明显 的沥青环带 (图 1b)。在长石碎屑颗粒基础上 ,次 生加大形成了呈枳壳状的钠长石生长环带 (图 1g)。 5) 晚期胶结作用和晚期裂隙作用 晚期胶结作用表现为硅质胶结物、钠长石、亮 晶方解石、白云石、石膏和自生高岭石、绿泥石等 粘土矿物的胶结。晚期胶结物中见油气包裹体分 布 (图 1h)。晚期裂隙的特点是切穿了整个碎屑 颗粒 ,其中分布有晚期油气包裹体和沥青侵染物 (图 1e, f, h) ,亮晶方解石解理缝中有沥青侵染现 象 (图 1 i)。在扫描电镜下观察 ,发现有大量叶片 状自生绿泥石和石英自形晶分布在砂岩孔隙中 (图 1 j, k)。 212 成岩矿物序列 通过岩石学、扫描电镜和 X - 射线衍射分析 , 本区长 3油层自生矿物主要有绿泥石、伊 /蒙混 层、伊利石和高岭石等粘土矿物以及自生石英、长 石、方解石和石膏等矿物。粘土矿物的 X - 射线 衍射分析表明 ,绿泥石在本区储层中含量较高 ,其 含量一般在 3% ～8%之间。绿泥石主要有两种形 态和产状 ,即早期的孔隙衬垫绿泥石和晚期的孔 隙生长绿泥石 ,以后者为主 ,扫描电镜下其呈叶片 状集合体 ,向孔隙中心生长 (图 1 j)。高岭石含量 较少 ,在扫描电镜下呈书页状集合体分布在粒间 孔隙中。伊 /蒙混层广泛存在 ,多以孔隙衬垫和充 填的形式分布在粒间孔隙中。伊利石以片状或丝 状分布在颗粒表面或呈“搭桥 ”状充填于孔隙中 (图 1k) ,一般认为延长组伊利石多来源于伊 /蒙 混层的成岩演化 ,形成于较晚成岩阶段 [ 3 ] ,但是当 图 2 陇东长 3油藏成岩矿物形成与溶蚀 和石油充注序列 Fig. 2 Formation and dissolution of diagenetic m inerals and hydrocarbon charging sequence in Chang23 reservoir in Longdong oilfield 油气充注进入储层后就停止生长 [ 4 ]。石英加大与 自生现象较为普遍 ,自生石英晶体完好 (图 1k)。 长石碎屑颗粒的加大作用主要是自生钠长石晶体 的生长 (图 1g)。方解石分早、晚两期 ,早期方解 石胶结物多为孔隙式胶结 ,晚期形成的方解石多 交代其他碎屑颗粒或者呈亮晶方解石胶结物 (图 1 i)。石膏为晚期胶结物 (图 1 l)。根据以上成岩 矿物特征及其相互关系建立的本区长 3油层成岩 矿物序列见图 2。 3 油气包裹体期次与特征 311 油气包裹体期次 由成岩作用与油气包裹体分布特征可以识别 出两期油气包裹体。第一期油气包裹体形成于沉
198 石油与天然气地 积埋藏过程中,分布在早成岩阶段晩期埋藏作用的流体温度和晚期油气运移聚集成藏时的温度, 形成的溶蚀孔隙和早期裂隙中,被石英和长石等 通过冰点温度测量结果计算的流体包裹体 后期次生加大边包裹起来,分布在次生加大边底盐度表明,长3油层油气包裹体盐度总体较高 部形成沥青环带状结构(图1b)。早期裂隙没有两期包裹体的盐度变化都较大,二者盐度一般都 切穿碎屑颗粒边界,其中有呈串珠状定向排列的在0.2%~12.5%,晚期包裹体的盐度(主要在 油气包裹体(图1c,d),包裹体形态不规则,大小8.0%~9.0%)般高于早期包裹体的盐度(一般 一般为3~8μm,气液比一般大于20%甚至更高;在4.0%~6.0%)。根据 RH Geo ld ste in的研究 包裹体相态复杂,一般含盐水及气态和液态烃类,认为,沉积盆地中盐度介于3.0%~23.0%的 也可见到沥青,为多相有机包裹体 含烃类流体包裹体属于典型的来源于沉积盆地内 第二期油气包裏体分布在晩成岩阶段的晩期的热演化油气流体 裂隙(图le,f、晚期硅质胶结物(图h)和亮晶方 解石胶结物中图1。油气包裹体在晚期裂隙中4油气成藏时间的确定 呈串珠状定向分布,晚期裂隙切穿了颗粒边界,硅 质胶结物中的油气包裹体呈椭圆形孤立分布,亮 根据鄂尔多斯盆地的构造演化特征,陇东地 晶方解石胶结物中的油气或沥青包裹体沿解理分区三叠系延长组沉积之后经历过多次抬升剥蚀作 布或者呈沥青侵染状。第二期油气包裹体较大,用和沉降埋藏作用。其中在晚三叠世末期一早侏 普遍含盐水,包裹体油、气、水相态边界非常清楚。罗世早期遭受构造抬升剥蚀,而后接受了早侏罗 由于晩期裂隙、硅质胶结物和亮晶方解石胶结物世晚期(相当于富县组)一中侏罗世(相当于延长 是晩期构造抬升过程中的成岩矿物,因此第二期组、直罗组和安定组)的沉积埋藏作用,晚侏罗世 油气包裹体形成于晚期构造抬升过程中 末期抬升剥蚀,在早白垩世沉降接受了志丹群沉 32油气包裹体形成条件和流体特征 积埋藏作用,之后鄂尔多斯盆地发生了区域性的 构造抬升,遭受大规模的剥蚀作用。在晚侏罗世 度,首先在显微镜下区分清楚要分析包裹体的期期剥蚀的地层厚度达1520m如,而晚白垩世末 为了确切地测量不同期次包裹体的均一温末期剥蚀的地层厚度达到1200 次和类型,然后按照时间先后顺序分别测量不同 根据鄂尔多斯盆地的古地温和构造演化史, 期次包裹体的均一温度、统计不同期次包裹体均以地层研究程度较高的陕参1井为参考,其中地 温度的峰值,要求每个样品测量的包裏体个数层分层和剥蚀厚度根据长庆硏究院的资料,地层 不少于25个。图3为均一温度测量结果。可以剥蚀厚度和古地温梯度参考文献[9],将中生代古 看出,早期油气包裹体的均一温度峰值在110~地温取值为40℃/Ⅻm,其他时代古地温取值为 120℃晚期油气包裹体的均一温度峰值在140~30~40℃/km,建立了陇东地区三叠系构造热演化 150℃,它们分别代表了本区早期油气生成运移时史曲线(图4)由于第一期油气包裹体形成于早 图3长3油层砂岩流体包裹体均一温度频率 Fig 3 Homogenizaton tmperature of fluid inc luson in Chang-3 oil reservoir sandstone in Longdong oilfield (a)第一期流体包裹体;(b)第二期流体包裹体 21994-2008ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki.net
198 石 油 与 天 然 气 地 质 第 27卷 积埋藏过程中 ,分布在早成岩阶段晚期埋藏作用 形成的溶蚀孔隙和早期裂隙中 ,被石英和长石等 后期次生加大边包裹起来 ,分布在次生加大边底 部形成沥青环带状结构 (图 1b)。早期裂隙没有 切穿碎屑颗粒边界 ,其中有呈串珠状定向排列的 油气包裹体 (图 1c, d) ,包裹体形态不规则 ,大小 一般为 3～8μm,气液比一般大于 20%甚至更高 ; 包裹体相态复杂 ,一般含盐水及气态和液态烃类 , 也可见到沥青 ,为多相有机包裹体。 第二期油气包裹体分布在晚成岩阶段的晚期 裂隙 (图 1e, f)、晚期硅质胶结物 (图 1h)和亮晶方 解石胶结物中 (图 1 i)。油气包裹体在晚期裂隙中 呈串珠状定向分布 ,晚期裂隙切穿了颗粒边界 ,硅 质胶结物中的油气包裹体呈椭圆形孤立分布 ,亮 晶方解石胶结物中的油气或沥青包裹体沿解理分 布或者呈沥青侵染状。第二期油气包裹体较大 , 普遍含盐水 ,包裹体油、气、水相态边界非常清楚。 由于晚期裂隙、硅质胶结物和亮晶方解石胶结物 是晚期构造抬升过程中的成岩矿物 ,因此第二期 油气包裹体形成于晚期构造抬升过程中。 312 油气包裹体形成条件和流体特征 为了确切地测量不同期次包裹体的均一温 度 ,首先在显微镜下区分清楚要分析包裹体的期 次和类型 ,然后按照时间先后顺序分别测量不同 期次包裹体的均一温度、统计不同期次包裹体均 一温度的峰值 ,要求每个样品测量的包裹体个数 不少于 25个。图 3为均一温度测量结果。可以 看出 ,早期油气包裹体的均一温度峰值在 110～ 120℃,晚期油气包裹体的均一温度峰值在 140～ 150℃,它们分别代表了本区早期油气生成运移时 的流体温度和晚期油气运移聚集成藏时的温度。 通过冰点温度测量结果计算的流体包裹体 盐度表明 ,长 3油层油气包裹体盐度总体较高 , 两期包裹体的盐度变化都较大 ,二者盐度一般都 在 012% ～1215% ,晚期包裹体的盐度 (主要在 810% ～910% )一般高于早期包裹体的盐度 (一般 在 410% ～610% )。根据 R. H. Geoldstein的研究 认为 [ 11 ] ,沉积盆地中盐度介于 310% ～2310%的 含烃类流体包裹体属于典型的来源于沉积盆地内 的热演化油气流体。 4 油气成藏时间的确定 根据鄂尔多斯盆地的构造演化特征 ,陇东地 区三叠系延长组沉积之后经历过多次抬升剥蚀作 用和沉降埋藏作用。其中在晚三叠世末期 —早侏 罗世早期遭受构造抬升剥蚀 ,而后接受了早侏罗 世晚期 (相当于富县组 ) —中侏罗世 (相当于延长 组、直罗组和安定组 )的沉积埋藏作用 ,晚侏罗世 末期抬升剥蚀 ,在早白垩世沉降接受了志丹群沉 积埋藏作用 ,之后鄂尔多斯盆地发生了区域性的 构造抬升 ,遭受大规模的剥蚀作用。在晚侏罗世 末期剥蚀的地层厚度达到 1 200 m,而晚白垩世末 期剥蚀的地层厚度达 1 520 m [ 10 ]。 根据鄂尔多斯盆地的古地温和构造演化史 , 以地层研究程度较高的陕参 1井为参考 ,其中地 层分层和剥蚀厚度根据长庆研究院的资料 ,地层 剥蚀厚度和古地温梯度参考文献 [ 9 ],将中生代古 地温取值为 40 ℃/km,其他时代古地温取值为 30～40 ℃/km,建立了陇东地区三叠系构造热演化 史曲线 (图 4) 。由于第一期油气包裹体形成于早 图 3 长 3油层砂岩流体包裹体均一温度频率 Fig13 Homogenization temperature of fluid inclusion in Chang23 oil reservoir sandstone in Longdong oilfield ( a)第一期流体包裹体 ; ( b)第二期流体包裹体