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文档简介
1、油气成藏期次与成藏历史研究油气成藏期次与成藏历史研究一、概述二、油气成藏期次主要研究方法(一)油藏演化研究中的油气地化方法(二)成藏期次研究中的储层包裹体分析(三)成藏期次研究中的同位素年代学方法三、油气成藏动力学四、新构造运动下油气(晚期)快速成藏条件五、结束语Copyright: 高先志,2010一、概述成藏过程研究是油气成藏研究的重要内容成藏过程是一个复杂过程描述成藏过程的一些概念还比较混乱成藏过程的研究方法不断发展中Copyright: 高先志,20101、成藏过程研究是成藏机理研究的核心层区盖域一、概述油气是流体,易动性特点Copyright: 高先志,20105在您的找油方程式中缺
2、了什么?含 油 系 统有效构造源岩X?通道储层Copyright: 高先志,20106流体历史是缺失的关键环节含 油 系 统有效构造源岩X=通道储层成藏流体的历史Copyright: 高先志,2010层区盖域油气成藏过程是油气从烃源岩到圈闭的演化过程,受油气生成、运移、聚集与保存过程各种地质作用的综合影响。油气成藏是一个复杂的动态演化过程油气成藏演化史是含油气系统中各地质要素和地质作用过程在时间和空间上有机匹配的历史。 Copyright: 高先志,2010成藏过程研究是成藏机理研究的重要内容!来过没有?什么时候来的?从哪个方向来?通过什么途径来?来的时候的地质条件?来的规模?来时的成分?一期
3、充注、多期充注?聚集过又运移走了?或破坏了?油气成藏模式油气成藏控制因素Copyright: 高先志,2010 追溯油气成藏过程是认识油气分布的“金钥匙”!准确分析经历了多期构造运动的复杂含油气盆地的油气运聚期次、追溯油气运移历史,研究油气成藏过程,可以深化对油气分布规律的认识,提高油气勘探效益。 Copyright: 高先志,20102、表述成藏过程的相关术语Confusion, Misapplied 一、概述Copyright: 高先志,2010成藏史与油气藏演化史油气成藏史(油气成藏过程)指油气从形成、运移、到聚集和油气藏调整改造的历史油气藏演化史是指油气藏形成过程(包括调整、破坏过程)
4、。在时间上,它不仅包括了油气运聚成藏的时期,还包括了成藏以后的一切演变;在内容上,包括充注过程、圈闭演化史(形成、调整)和油气藏破坏。Copyright: 高先志,2010成藏期与充注期油气成藏期是指油气运移到圈闭中聚集的整个时间;油气充注期专指油气进入圈闭储层聚集成藏这段时间。对于烃源岩附近和被烃源岩包裹的透镜体油气藏,其油气成藏期与充注期基本上是一致的;对于运移距离比较远的,甚至通过断层、不整合长距离运移而聚集的油气藏,其成藏期开始时间要比充注期早得多,二者有可能部分重叠,也可能根本不重叠;对于次生油气藏,其充注期取决于先期聚集油气圈闭的破坏作用,肯定要比成藏期来得晚。(陈红汉,2007)
5、Copyright: 高先志,2010充注期次与成藏期次一个油气藏是由多次充注而形成,在时间上充注期是整个成藏期的一部分。一次充注不是一个成藏期,一个成藏期可存在多期充注:连续充注与非连续型充注(多期充注)单源连续充注一期成藏和多源连续充注一期成藏单源多期充注非连续成藏与多源多期充注非连续成藏。Copyright: 高先志,2010成藏期次的界定成藏期是一个时间段,一个构造运动期形成的油气藏对应为一个成藏期(高先志,2010)一个沉降期与一个抬升期所形成油气藏为不同期次的油气藏构造运动史控制油气藏的形成史!Copyright: 高先志,2010生烃期、运移期与成藏期含义不同从分子级别看,次序上
6、有先后,时间上有早晚但从大尺度上看,从整体上看,三者具有一致性但是,北海207/1a-5井区的揭示烃源岩生烃时间为116-83Ma,而圈闭储层充注时间为83-71Ma,石油从三叠系烃源岩中排出(116 Ma),到进入白垩系储层中(83Ma)运移过程花费了33Ma。表明运移是缓慢的Mark, eta.l,2005. Dating of multistage fluid flow in sandstones。运移是快速的, 运移和成藏是同期的Copyright: 高先志,2010早期成藏与晚期成藏先期成藏与后期成藏之分及早期成藏与晚期成藏之分一个油藏存在多个充注期,能否把早期充注称之为早期成藏,晚
7、期充注称之为晚期成藏?一个地区不同油藏存在着成藏早晚之分,能否分别称之为早期成藏和晚期成藏?晚期成藏有特定的含义,一般指新生代以来形成的油气藏。Copyright: 高先志,2010有效成藏期目前油气藏中所保存的油气的聚集期为有效成藏期一般来说最晚一期充注或是最晚一期成藏更为重要。它对现今油气藏的规模、性质等方面有着决定性的影响。因而有时也可以把最晚一期成藏称之为有效成藏期。古老油气藏大部分都已破坏消失,只有那些不断有油气充注或是晚期成藏的才能被保存下来;而目前它们未必具有多期成藏的特征。Copyright: 高先志,2010主成藏期对于多期成藏的油气藏,对目前油气藏贡献最大的成藏期可称为主成
8、藏期。一般来说,最晚一期的成藏多为主成藏期。对于一个地区而言,大多数油气藏的成藏期,反映了主成藏期。Copyright: 高先志,2010古油藏与次生油藏Copyright: 高先志,2010一、概述3、成藏期次研究主要方法概述Copyright: 高先志,201020世纪70年代以来,特别是从90年代开始,油气成藏史研究思想和方法不断发展构造发展史埋藏史热演化史成岩史储层有机岩石学成岩矿物同位素地质年代学油气藏地球化学四个方面地质历史分析三个方面实验室研究油气藏形成史研究实现宏观与微观紧密结合,推测与实测相互对比定性与定量紧密结合, 静态描述与动态分析相互对比Copyright: 高先志,2
9、010油气成藏期次研究方法新进展Copyright: 高先志,2010成藏期次研究主要方法与构造演化有关的成藏期研究方法与烃源岩演化有关的油气成藏期研究方法与油气藏饱和压力有关的油气成藏期研究方法与储集层成岩作用有关的油气成藏期研究方法与储集层有机岩石学有关的油气成藏期研究方法与油藏地球化学有关的油气成藏期研究方法Copyright: 高先志,2010油气成藏期次和成藏过程综合分析+正演分析地质演化历史分析圈闭发育史烃源岩生烃史油藏饱和压力反演分析地球化学分析油气组成分析包裹体分析储层沥青分析成岩矿物定年Copyright: 高先志,2010、油气成藏过程的正演分析 地质演化历史分析方法“正演
10、”分析方法建立在盆地演化史、构造演化史、沉积埋藏史和热史研究的基础之上,从而将油气充注与地质时间有关的圈闭发育和源岩生排烃结合起来判断油气成藏期。 根据圈闭发育史确定成藏期 根据烃源岩主要生烃期确定成藏期 根据油藏饱和压力确定成藏期 Copyright: 高先志,2010(1)根据圈闭发育史确定成藏期油气藏是烃类流体在圈闭中聚集的结果,所以成藏期只能与圈闭的形成期相当或晚于圈闭的形成期。圈闭发育史准确确定的基础是沉积埋藏史和构造发育史圈闭的演化和调整必然导致对油气藏的改造Copyright: 高先志,2010 (2)根据烃源岩主要生烃期确定成藏期 油气生成是油气藏形成的前提,因此,烃源岩油气生
11、成并排出的主要时期则是油气藏形成的最早时期。生烃期分析的准确性取决于烃源岩层位、古地温梯度和埋藏史的准确确定。 Copyright: 高先志,2010烃源岩生烃史的模拟目前国际上流行的4套盆地动态数值模拟系统中都有相应的热史和生烃史模拟子系统:Petromod:德国有机地球化学研究所研制Basin2:由美国Illinois大学与政府实验室及阿莫科、阿科和雪佛龙公司等20个单位合作研制; Temispack:法国国家石油研究院(IFP)研制; BasinMod:美国Platte River公司(PRA)研制。Copyright: 高先志,2010利用EasyRo方法生烃史模拟选择盆地中具有丰富的
12、R。资料的典型探井,通过压实校正和剥蚀厚度计算恢复单井地层的埋藏史热历史恢复;根据古地温模式通过EasyRo模型计算生油层的成熟度Ro值;用实测的生油层的Ro值与计算的Ro值进行对比,使计算的Ro与实测的Ro吻合。最终Ro随时间的演化就可以作为烃源岩生烃历史Copyright: 高先志,2010西部某盆地烃源岩演化史模拟渤海湾某凹陷烃源岩生烃模拟Copyright: 高先志,2010(3)根据油藏饱和压力确定成藏期 油藏在饱和压力情况下,其地层压力与饱和压力相等。根据与油气藏饱和压力相当的油藏埋深来推断其成藏时的地质时间。Copyright: 高先志,2010假设和使用条件油藏在形成时是被天然
13、气饱和的,并且没有气顶,因此,油藏形成时的地层压力与饱和压力相等(刚好饱和) 在油藏形成后,没有新的气体注入,也没有气体的损失 没有油向气裂解的过程发生 可用于计算目前不饱和油藏(没有气顶)的形成时间 Copyright: 高先志,2010油藏的饱和压力等于油藏形成时的地层压力;根据饱和压力(油藏形成时的地层压力)求出油藏形成时的埋深:H根据埋深求出形成时间:从油藏的现今埋藏深度(A层)上推H到B层,B层沉积的时期就是油藏形成的时期计算成藏时间的方法 Copyright: 高先志,2010、油气成藏期的“反演”分析 运用“成藏化石”来反推成藏历史油气组成和性质是油藏演化的结果储层中胶结物及其中
14、流体包裹体记录了当时的成藏条件(温度、压力、流体成分和相态);同时随着含油气饱和度增加,孔隙水流体与矿物之间的反应受抑制(如储层中石英次生加大等)或中止(自生伊利石、钾长石的钠长石化等)。Copyright: 高先志,2010(1)油气特征与油气成藏过程分析 油气族群划分和精细的油气源对比,可以建立起不同油气与烃源灶的对应关系,从而结合生烃史推测油气充注期;根据分子地球化学成熟度参数(包括油气总体特征的物性参数、碳同位素特征,常规烷烃类参数,芳烃类的萘系列)准确获得确定储层中油气的热成熟度,通过烃类流体与烃源区源岩成熟度演化对比分析,可以更精确地限定油气成藏时间;从油气藏非均质性推断储集层中烃
15、类流体充注史、判断烃类注入方向和时间,并结合油水界面的位置及其变迁史,说明油气藏的演化史 Copyright: 高先志,2010(2)流体包裹体研究与油气成藏期分析包裹体均一温度与沉积埋藏史古地温梯度相结合确定成藏时的埋深,确定成藏地质时期;运用油气包裹体丰度,推断油气田油气充注的路径,确定油气藏油水界面;通过分析不同世代油气包裹体的成分,对比研究油气充注过程中油气成分的变化过程;通过矿物形成的先后顺序及其水溶液包裹体盐度的变化研究盆地热液流体的演化过程。通过Rb-Sr法和40Ar/39Ar法开展流体包裹体定年分析获得其绝对地质年龄,分析对象包括石英和方解石等各类胶结物。流体包裹体是指矿物结晶
16、生长时被包裹在矿物晶格的缺陷或窝穴内的成矿流体。其形成后由于没有外来物的加入和自身流体的外溢。“封闭条件”下仍保留着原始成矿流体的成分、性质。反映的是成矿时的物理化学条件(成矿时的温、压,成矿溶液的密度和盐度,成矿流体的组分和同位素特征等。Copyright: 高先志,2010(3)储层沥青研究与油气成藏期分析储层沥青是油藏中石油蚀变的产物或者通过物理化学作用后分异的产物,记录了油藏演化或被改造、破坏的信息。如通过对储层沥青的生标特征研究可以发现储层沥青曾经遭受生物降解,结合埋藏史从而确定油气早期聚集、破坏的过程;固体沥青反射率反映了烃类流体转变为固体沥青后所经历的热历史,从储层固体沥青反射率
17、、沥青反射率化学反应动力学,结合储层埋藏史和热演化史定量分析,可确定油藏破坏的时间。储层固体沥青中含有一定数量的铀矿物,利用同位素地质年代学方法(如U-Pb法)可确定固体沥青形成的绝对地质年龄。 Copyright: 高先志,2010(4)成岩矿物定年与油气成藏期分析利用砂岩储集层中自生矿物的同位素年龄来限定油气藏的形成时间。油气在储集层中聚集成藏时,储集层中自生矿物形成作用基本中止。根据钾-氩衰变体系、铷-锶衰变体系、铀-钍-铅衰变体系,建立有K/Ar法、40Ar/39Ar法、Rb/Sr法、U-Th-Pb法 Copyright: 高先志,2010(5)储集层中磁性矿物的古地磁分析 储集层中烃
18、类流体充注引起磁铁矿(Fe3O4)和磁黄铁矿沉淀,通过对储集层自生磁性矿物的古地磁学分析,结合地磁极性年代表,可界定烃类流体的运聚时间。 油藏中磁铁矿形成的地球化学过程可能与微生物作用有关,油藏抬升氧化条件可引起次生赤铁矿(Fe2O3)形成,而磁铁矿和磁黄铁矿沉淀作用基本中止。 应用古地磁学方法测量每一个矿物相不仅可确定石油运聚的时间,也可分析运聚作用持续时间。Copyright: 高先志,2010二 油藏期次研究主要方法(一)油藏演化研究中的油气地化方法(二)成藏期次研究中的储层包裹体分析(三)成藏期次研究中的同位素年代学方法Copyright: 高先志,2010(一)成藏演化研究中的油气地
19、化方法油气藏中的油气是经过生成、运移、聚集和保存等历程后的综合结果。油气藏中的油气承载了油气生成历史、运移历史和油气藏演变历史等诸多信息。依据油气特征来推演成藏历史Copyright: 高先志,2010影响油气藏烃类组成和性质的因素来源有机质的类型和演化程度;单源或多源,一期或多期。运移散失、氧化层析作用分异(差异运移、差异聚集)成藏后的调整和破坏封闭能力的改变圈闭可容纳空间的改变盖层的剥蚀水洗、生物降解作用热蚀变Copyright: 高先志,20101.1 原油成熟度所反映的成藏期次1.2 利用原油成熟度反演成藏时期1.3 藏-藏对比,分析差异聚集1.4 藏-藏对比,分析油藏泄漏1.5 油藏
20、破坏条件下的生物降解作用(一)成藏演化研究中的油气地化方法Copyright: 高先志,2010在统一的供烃系统中,烃源岩早期供给的油气成熟度低,后期供给的油气成熟度高,从而出现:早期成藏的油气成熟度低;后期成藏的油气成熟度高。1.1 原油成熟度所反映的成藏期次Copyright: 高先志,2010表征原油成熟度的参数常用的原油成熟度的地化参数类别参数成熟度判识标准饱和链烃CPI(碳优势指数)原油成熟度增加,比值趋于1OEP(奇偶优势指数)五环萜烷莫烷/藿烷原油成熟度增加,比值减小。(从未熟沥青到原油其比值0.8到0.05)C31升藿烷的22S/(22S+22R)原油成熟度增加,比值增加;比值
21、异构化终点值(过熟阶段)在0.570.6。C31升藿烷22S/22R1 成熟 ;1未成熟。Ts/Tm原油成熟度增加,比值增加。(适用于演化程度较高阶段的成熟度判别)甾类C29的20S/(20S+20R)原油成熟度增加,比值增加;比值从0上升到0.5左右C29 /(+)原油(或抽提)成熟度增加,比值增加;比值从0上升到0.7左右。芳烃类甲基菲指数MPIRo=aMPI+b(a,b为常数)。该指数只适用于成熟阶段原油成熟度的计算。Copyright: 高先志,2010最常用的原油成熟度参数 C29规则甾烷异构化指数Copyright: 高先志,2010存在两个成熟度区间,反映充注时期与成藏时期不同成
22、熟度差异所反映的成藏期次Copyright: 高先志,2010原油成熟度有一定宽度的连续变化,一期持续充注。持续供烃条件下原油成熟度的变化Copyright: 高先志,20101.2 利用原油成熟度反演成藏时期原油成熟度分析与烃源岩演化史分析相结合来分析油气藏的供烃期(成藏期)。烃源岩成烃史原油成熟度-烃源岩成熟度关系Copyright: 高先志,2010原油成熟度参数与对应烃源岩的演化成熟度Copyright: 高先志,2010 应用实例核二段底现今Ro值分布 核三上段底现今Ro值分布 核三下段底现今Ro值分布 泌阳凹陷烃源岩和油气分布层位泌阳凹陷核三上段原油成熟度平面分布图(1)油源对比与
23、运聚单元划分,确定成藏体系(源-藏关联分析,确定供烃灶位置)Copyright: 高先志,2010核三下段成熟度平面分布图Copyright: 高先志,2010泌阳凹陷不同地区烃源岩热演化史模拟(2)模拟烃源岩的演化历史,运用原有成熟度限定成藏时期Copyright: 高先志,2010评述该方法是依据生烃历史分析成藏期的深化有确定的原油成熟度,可以限定何时烃源岩达到对应的演化程度,从而确定的成藏期相对更明确。受原油成熟度指标范围的限制,多数生物标志物在高演化阶段不能进一步反映成熟度的变化。Copyright: 高先志,20101.3 藏-藏对比,分析差异聚集在统一的成藏系统中,沿油气运移方向,
24、近源位置的油气藏成熟度高;远源位置的油气藏成熟度低。符合差异聚集原理。Copyright: 高先志,2010侧向运移条件下,持续供烃导致差异聚集近源方向的圈闭,原油成熟度高,充满系数大;远源方向的圈闭,原油成熟度低,充满系数小。近源圈闭中的油气经历了替换过程。Copyright: 高先志,2010评述明确单源供烃前提下。一般出现在具有长距离连通储层,发育多个圈闭,油气进行侧向运移的背景条件下。多源条件下不同成熟度油气的供给导致结论错误。Copyright: 高先志,20101.4 藏-藏对比,分析油藏泄漏圈闭封闭性变差情况下,泄漏导致的油气分异,因泄漏会导致近源圈闭中的原油成熟度会低于远源圈闭
25、中的成熟度。Copyright: 高先志,2010弱封闭断层圈闭,会发生顶部泄露作用,导致原油密度变大、成熟度变小和充满度变低。充满度:0.83原油密度:0.885充满度:1.0原油密度:0.839油气藏发生了泄漏Copyright: 高先志,20101.5 油藏破坏条件下的生物降解作用构造抬升或断裂破坏作用导致油气藏的破坏常常伴生着生物降解作用。生物降解:指细菌对某些烃类选择性代谢,是导致原油组分发生变化的最重要因素之一,往往与水洗、氧化作用同时进行。导致烷烃消失,密度变大。Copyright: 高先志,2010锦洲油田曙光油田观喜岭油田高升油田雷家-冷家堡油田小洼油田海外河油田牛心坨油田(
26、Mz)平面分布:8个油田纵向分布:古生界潜山、中生界、第三系Es4(杜家台、高升等) 、Es3(热河台、大凌河、莲花)、Es2(兴隆台)、Es1(于楼)以及馆陶组等多个层系.辽河西部凹陷稠油分布实例Copyright: 高先志,2010正常坐标正常坐标生物降解导致原油胶质沥青质(杂原子化合物)含量高密度和粘度变大。Copyright: 高先志,2010生物降解作用的地化特点稠油族组分的变化;原油中轻质组分的损耗与缺失。正构烷烃大量缺失、出现生物降解标志物(25-降解藿烷系列)。生标物的绝对丰度与相对分布出现异常稠油具有高酸值特征Copyright: 高先志,2010生物降解顺序:正、异构链烷烃
27、无环类异戊二烯烃环烷烃烷基苯、萘倍半萜、烷基菲规则甾烷藿烷、升藿烷系列重排甾烷降藿烷孕甾烷三芳甾烷系列 。Copyright: 高先志,2010饱和烃轻质馏分降低沥青质重质馏分增加Copyright: 高先志,2010Copyright: 高先志,2010Copyright: 高先志,2010TIC原油烃类降解平面分布Q2-8-310CQ2-9-10Q2-14-8Q2-14-509Q2-15-308Suan 26-30Suan 6J150-18-114J150-18-119 降解导致链烷烃缺失或损耗 降解导致链烷烃缺失或损耗Copyright: 高先志,2010出现25-降藿烷(降解标志物)的
28、原油平面分布Copyright: 高先志,2010Copyright: 高先志,2010曙一区曙二区曙三区曙四区曙光外围曙古潜山曙光低潜山540m1500m1000m埋藏浅的油藏,更容易发生生物降解作用Copyright: 高先志,2010纵向上: 大气淡水可活动带稠油都容易形成侧向上:大气淡水泄水区带生物降解总是与地层水活动有关Copyright: 高先志,2010二 油藏期次研究主要方法(一)油藏演化研究中的油气地化方法(二)成藏期次研究中的储层包裹体分析(三)成藏期次研究中的同位素年代学方法Copyright: 高先志,2010(二)成藏期次研究中的储层包裹体分析流体包裹体是矿物生长过程
29、中,被包裹在矿物晶格的缺陷和窝穴中的成矿流体。包裹体类型按成分:有机(油、气)包裹体、盐水包裹体按相态:液体包裹体,气体包裹体,气-液两相包裹体形态、大小不一定是圆的几个m大小Copyright: 高先志,2010克拉2气藏方解石脉中的气态烃包裹体KL202,E1kOVCopyright: 高先志,2010石英颗粒裂缝中烃类包裹体石英颗粒裂缝中烃类包裹体PL19-3Copyright: 高先志,2010在晚期白云石硬石膏脉中的硬石膏中管状气态烃包裹体KL2,K1bsWVL:260320OVCopyright: 高先志,2010用于成藏分析的包裹体信息类型包裹体宿主矿物及其世代油气包裹体的荧光颜
30、色油气包裹体的丰度(GOI)油气包裹体的成分盐水包裹体的均一化温度(Th)盐水包裹体的冰点、盐度Copyright: 高先志,2010应用储层流体包裹体研究的基本假设包裹体记录了矿物生长和演化时的种种条件。“成矿化石”三个基本假设或前提均一体系封闭体系等溶体系Copyright: 高先志,20102.1 包裹体形成的世代和期次2.2 荧光颜色反映包裹体形成的早晚2.3 油气包裹体丰度分布反映的油藏演化2.4 油气包裹体成分分析2.5 盐水包裹体均一温度2.6 盐水包裹体盐度(二)成藏期次研究中的储层包裹体分析Copyright: 高先志,20102.1 包裹体形成的世代和期次用于研究流体历史的
31、包裹体都是次生包裹体,即在成岩后生作用过程中,形成于自生矿物中的包裹体。颗粒内的原生包裹体Copyright: 高先志,2010成岩事件序列不同自生矿物中的包裹体反映形成的早晚有别Copyright: 高先志,2010Copyright: 高先志,2010包裹体形成早晚的判断Copyright: 高先志,2010晚期碳酸盐含量增多,出现亮晶方解石胶结,岩石致密,颗粒多为缝合线接触,且中期的石英次生加大边在进一步的压实下破裂产生构造微裂隙。(发育晚期包裹体)泌阳凹陷成岩序列:早期的机械压实,部分石英颗粒破碎,石英次生加大边不明显;中期发育石英和长石次生加大边,早期方解石胶结;(发育早期包裹体)C
32、opyright: 高先志,2010早期包裹体砂岩粒间早期方解石胶结物中成群分布、呈褐色的液烃包裹体。石英次生加大边沿加大边内侧发育大量呈黑褐色的液烃包裹体发育中等 ,赋存于石英、长石的次生加大边中,也有少部分分布于粒间的早期方解石胶结物及成岩早期裂缝中 。根据包裹体颜色(深褐色)、荧光(弱荧光)、成熟度(低)、气液比(均为液态),确定为早期油气包裹体,Copyright: 高先志,2010晚期包裹体包裹体沿切穿石英颗粒的微裂隙面分布、呈淡黄色的液烃、气液烃包裹体呈淡黄色的液烃、气液烃包裹体显示显示浅绿色荧光 比较发育,主要分布于穿石英颗粒的成岩期后构造裂缝,石英颗粒内成岩晚期的构造微裂隙中,
33、或分布于砂岩粒间晚期方解石胶结物中 。根据包裹体颜色(浅黄-灰色)、荧光(强荧光)、成熟度(高)、气液比(相对较高),确定为晚期油气包裹体,Copyright: 高先志,20101.鄂尔多斯盆地北部中侏罗统直罗组砂岩中的三期方解石胶结物:第一期为泥晶、微-细晶方解石;第二期细晶方解石,胶结/交代第一期;第三期亮晶、连晶方解石胶结/交代第一、二期。正交偏光2.第一期方解石胶结物中均匀分布有呈黑褐色的液烃包裹体。正交偏光3.第二期方解石胶结物中均匀分布有呈褐色、显示黄褐色荧光的(气)液烃包裹体。UV激发荧光4.第三期方解石胶结物中成群分布有呈灰色、显示蓝绿色荧光的气(液)烃包裹体(湿气)。UV激发
34、荧光5.鄂尔多斯盆地北部二叠系石盒子组储层石英次生加大边发育的黄褐色、显示褐黄色荧光的(气)液烃包裹体。UV激发荧光Copyright: 高先志,20109.塔里木盆地东部英南2气藏下侏罗统下部志留系顶部储层(3740.15 m),具次生加大石英为晚期亮晶-连晶方解石所胶结或交代,以及沿石英加大期的微裂隙发育褐色液烃包裹体。透射光10.塔里木盆地东部英南2气藏下侏罗统下部志留系顶部储层(3740.15 m),沿石英加大边中-内侧分布的灰褐色、黄褐色液烃包裹体(无荧光显示)。透射光Copyright: 高先志,20108.塔里木盆地塔河油田泥盆系东河砂岩储层中先后形成的三期成岩矿物:石英次生加大
35、、石英胶结物、黑色及黄褐色沥青充填物。透射光11,12.塔里木盆地东部英南2气藏下侏罗统下部储层(3670.6 m)中的两期包裹体:一为沿加大边分布,或沿未切穿加大边的微裂隙分布,呈深褐色的液烃包裹体;二为沿切穿石英颗粒及其加大边的微裂隙分布(成岩石英次生加大期后形成)、呈浅黄、淡黄色及透明无色、显示浅黄色、浅黄绿色荧光的液烃、气液烃包裹体。11/12:透射偏光-UV激发荧光Copyright: 高先志,20102.2 荧光颜色反映包裹体形成的早晚荧光可反映热演化程度,有机包裹体荧光颜色从褐色橙色黄色绿色蓝白色无色,反映从低成熟到高成熟的趋势 * 荧光显微镜下不同期次烃类流体具不同荧光Copy
36、right: 高先志,2010油气包裹体荧光特征 包裹体荧光特征荧光可反映热演化程度,有机包裹体荧光颜色从褐色橙色黄色绿色蓝白色无色,反映从低成熟到高成熟的趋势 泌343 2499-2517m Eh32 Copyright: 高先志,2010泌279井 1862-1869m Eh35 王27井 1775-1784m Eh36泌194井 2082-2090m Eh36 不同地区油气包裹体的荧光颜色褐黄色荧光浅绿色荧光浅蓝色荧光王集-新庄地区有三种颜色的荧光,分别是褐黄色、浅绿色、浅蓝色。褐黄色指示成熟稍低的原油;浅绿色和浅蓝色指示成熟度稍高的原油,说明,该地区至少存在2期次的油气充注历史王集-新
37、庄地区Copyright: 高先志,2010黄色荧光白色荧光蓝白色荧光梨树凹地区有三种颜色的荧光,黄色指示原油成熟度较低;白色和蓝白色指示原油成熟度较高。说明该区油气存在2期成藏。不同地区油气包裹体的荧光颜色梨树凹-下二门地区泌198井 2781-2790m Eh34 泌198井 2781-2790m Eh34 Copyright: 高先志,2010准确的确定包裹体形成早晚,需要联合自生矿物序列与荧光颜色分析用于成藏研究可以定性分析油气充注过程,不能确定具体时期连续的多次充注也能形成不同的荧光颜色评述Copyright: 高先志,20102.3 油气包裹体丰度分布反映的油藏演化GOI = 石英
38、颗粒总数含有石油包裹体的石英颗粒数 GOI 是含有石油包裹体的矿物颗粒数的度量GOI 通过薄光片在荧光显微镜下统计100个以上视域获得Copyright: 高先志,2010GOI值反映了历史时期中储层的含油饱和度从已知油田的统计中发现:0.010.1110100油层水层GOIGOI 5为油层GOI 15 可能为石油运移的输导层Copyright: 高先志,2010伽马射线测井和GOI分析发现古今油水界面发生了明显变化古油/水界面今油/水界面Copyright: 高先志,2010根据油水界面变化反演的成藏过程第一阶段第二阶段第三阶段断层再活动引起油气泄漏和油水界面的改变Copyright: 高先
39、志,2010GOI推测地质历史上油柱高度明显高于现今;目前气顶以前也是油藏。实例:塔中4油气藏的形成历史目前油水界面(OWC)以上的油层和以下的含水砂岩层油包裹体丰度相似, 说明目前油水界面(OWC)以下的含水砂岩层在地质历史上曾经是油层。 塔中402凝析气顶砂岩段中含有大量的含油流体包裹体,说明现气顶在地质历史上是古油层. 凝析气顶的形成主要有二种可能解释,一是晚第三纪后天然气注入,二是近晚期(第四纪)微小的抬升导致油藏压力下降,气体出溶形成气顶. 古油水界面(-2610m)之下油包裹体丰度很低,地质历史中没有成过藏Copyright: 高先志,2010塔中4区CIII油藏经历了多期成藏,
40、第一期油注入发生在海西末期, 主要来源于塔中隆起带本身的下寒武统烃源岩或I号断裂以北的中奥陶统烃源岩; 随后发生了调整破坏,原油经历了生物降解; 第二期油充注主要发生在第三纪, 油来源于塔中地区中上奥陶统源岩.近晚期(晚第三纪以来)的断裂活动,使油藏再次经历了明显调整破坏,烃类流体沿断裂向上运移, 一方面原塔中4 CIII油藏油水界面(OWC)上抬(从-2610m 变为-2510m), 另一方面形成了塔中4区CI和CII次生油藏.塔中4油气藏形成过程评述纵向上需对储层连续加密取样包裹体丰度和成分分析相结合能更好说明充注过程以及充注成分的变化Copyright: 高先志,20102.4 油气包裹
41、体成分分析分析方式群包裹体成分分析单包裹体成分分析分析技术气体包裹体显微激光拉曼光谱分析油包裹体的色质分析通过包裹体成分本身及其与储层吸附烃或储层游离油气成分的对比分析,来反演成藏过程。包裹体中烃类成分与油气藏中烃类成分对比分析可确定各期次的成藏贡献。Copyright: 高先志,2010包裹体油和储层产出油的轻烃和正烷烃组成相似,说明油源单一。实例一:单一油源,一期成藏Copyright: 高先志,2010包裹体油和产出油的生物标志物组成相似Copyright: 高先志,2010Copyright: 高先志,2010油源对比结果Pr/PhC35/C34+C35 homohopanesC29/
42、C30 hopanes0123RatioInclusion oilProduction oil包裹体油和储层产出的油具有相似的源岩特征Copyright: 高先志,2010实例2:多源或多期成藏多源或者多期充注油藏的包裹体总分析往往在饱和烃分布上表现为双峰特点。与储层游离烃先比,包裹体烃类往往表现出低成熟,体现包裹体多在充注早期形成,晚期油气包裹体可能不发育。包裹体成分与储层吸附烃或游离烃成分的不同,反映了油气充注过程的多期性和复杂性。Copyright: 高先志,2010古城地区正构烷烃 :包裹体的烃类分布都分别在在低碳数范围和高碳数范围出现明显的双峰分布特点,说明油气充注存在多期性 油气包
43、裹体成分特征 Copyright: 高先志,2010油气包裹体成分与吸附烃成分特征比较 古城地区包裹体成分与吸附烃的甾烷谱图特征基本一致,均为“V”字型。而两者在饱和烃分布上有很大差别,吸附烃分布为单峰分布,而包裹体中的烃类分布则为双峰分布,且成熟度低。至少存在两期成藏。后期高成熟油为主,从而稀释或混合了原来低成熟的油导致游离烃只表现为较高成熟油的特征。 Copyright: 高先志,2010新庄地区包裹体成分与吸附烃的甾烷谱图可以看出泌浅38包裹体成分为“L”型,吸附烃为“V”型,新浅38井包裹体成分与吸附烃为“L”型,新浅23井包裹体成分与吸附烃为“V”型 。饱和烃分布上吸附烃和包裹体中的
44、烃都有双峰分布的特征,显示混源的特征。 油气包裹体成分与吸附烃成分特征比较 Copyright: 高先志,2010实例3 被破坏油藏曾被破坏的油气藏,其包裹体成分没有遭受降解,而吸附烃或游离烃表现出明显的生物降解特征Copyright: 高先志,2010包裹烃、吸附烃与储层烃的对比证据(全扫描荧光定量)3003004005006002004000Wave Length (nm)Intensity30040050060020040002004000Emission SpectraR1=Em360nm / Em320nm when excited by 270 nm UV lightExtract
45、Fluid Inclusion ExtractEx/Em258/368 nmEx/Em260/375 nmR1=2.8R1=5.6S1-32-58C, Es4, 1022-1164.1m内层吸附烃包裹烃储层降解油发射波长激发波长颜色表示强度Copyright: 高先志,2010测试对象:与烃包裹体共生的均相捕获之盐水包裹体装置冷热台显微镜(荧光-投射光一体化)方法两相包裹体采用升温法均相采用冷冻-回温法2.5 盐水包裹体均一温度Copyright: 高先志,2010分世代测定盐水包体的均一化温度梨树凹地区早期包裹体:主要赋存于石英次生加大边中,也有少部分分布于成岩早期裂缝中,为环石英的次生加大
46、边成带分布,或沿切及石英颗粒次生加大边的成岩早期微裂隙成带状或面状分布,该期包裹体均为液态烃包裹体,发育程度中等,单偏光下呈深褐色、褐色,反映早期低成熟稠油类型 Copyright: 高先志,2010分世代测定盐水包体的均一化温度梨树凹地区晚期包裹体:发育于石英颗粒成岩次生加大期后的构造活动期及晚期方解石胶结期或期后,主要分布于穿石英颗粒的成岩期后构造裂缝,沿石英颗粒微裂隙(成岩期后构造微裂隙)分布,或分布于砂岩粒间晚期方解石胶结物中,包裹体呈灰褐色、淡褐色,显示褐黄色、黄色、浅蓝白色荧光;包裹体中的气烃呈灰色。其中,液烃包裹体占70,气液烃包裹体占20,气烃包裹体占10 Copyright:
47、 高先志,2010王集-新庄地区早期包裹体:主要赋存于石英、长石次生加大边中,也有少部分分布于粒间的早期方解石胶结物及成岩早期裂缝中,为环石英及长石颗粒的次生加大边成带分布,该期油包裹体透射光下呈深褐色、褐色,反映早期低成熟稠油类型 Copyright: 高先志,2010王集-新庄晚期包裹体:发育于石英、长石颗粒成岩次生加大期后的构造活动期及晚期方解石胶结期或期后,主要分布于穿石英颗粒的成岩期后构造裂缝,石英颗粒内成岩晚期的构造微裂隙中,或分布于砂岩粒间晚期方解石胶结物中,油包裹体呈灰褐色、浅黄-灰色、透明无色,显示黄色、浅黄色、浅绿色荧光;气包裹体中的气烃呈灰色。其中,液烃包裹体占65,气液
48、烃包裹体占30,气烃包裹体占5。该类包裹体发育程度高 Copyright: 高先志,2010均一化温度的数据处理校正应用Potter(1977)制作的不同NaCI浓度的均一化温度与压力关系图,把常压条件下校正到包裹体体捕获时的条件下的温度。分布统计对一口井,同一样品,根据包裹体产状、期次分别按一定间隔绘制成直方分布图Copyright: 高先志,2010根据包裹体宿主矿物的世代分期统计均一温度是关键。地区切及石英颗粒及其次生加大边的、成岩期微裂缝早期方解石胶结石英次生加大初期切穿石英颗粒及其次生加大边和构造活动期微裂缝晚期方解石胶结范围均值数量范围均值数量范围均值数量范围均值数量范围均值数量王
49、集某井65-8677.61469-8677.2166363196-108103.851181181新庄某井57-6862.52/69-7979.123/杨楼某井62-7569.86/83-9286969-76725古城某井64-7970.22177-9185.5465-7369271-12785.12996-102992梨树凹-下二门某井68-93819/88-11997.85110-1201159泌30462-7569.62075751/78-10288.831/Copyright: 高先志,2010对同一个样品的测点进行统计分析Copyright: 高先志,2010第1期对同一样品按寄主矿
50、物的的世代统计包裹体均一化温度的分布测定数测定数Copyright: 高先志,2010错误的做法是不分样品深度的统计分析Copyright: 高先志,2010不同井、不同层位、不同深度的测点温度统计分布结果的陷阱Copyright: 高先志,2010准确表达油气成藏时间“一一对应”Copyright: 高先志,2010结合埋藏史、温度史恢复推测包裹体形成时期(成藏期次)泌65井 泌228井 Copyright: 高先志,2010评述选对对象与油气包裹体共生的盐水包裹体确定包裹体形成期次是基础按同一埋深统计均一化温度是关键埋藏史、温度史恢复准确是保证剥蚀厚度恢复古地温梯度的确定Copyright
51、: 高先志,2010包裹体均一温度的连续分布与非连续分布连续分布连续充注非连续分布非连续充注一个成藏期中可能是连续的充注,也可能非连续充注。同一个地区不同井或不同深度的充注时间可以有差别,但并不一定是成藏期不同Copyright: 高先志,2010是连续充注还是多期充注?Copyright: 高先志,2010地质时间(Ma)深度(m)一期还是两期?Copyright: 高先志,2010是沉降期成藏还是抬升期成藏?结论是:either or both, depending on the situationCopyright: 高先志,2010利用自生矿物序列及其包裹体均一化温度的变化来判断是沉降
52、期成藏还是抬升期成藏油气充注39-37Ma成藏发生在沉降期样品:马3井 E2d1-1(1747.2m ) 1069892Copyright: 高先志,2010突发性热事件形成的包裹体,不能用埋藏史恢复来确定形成时期泌304井埋藏曲线上最高温度为68,发育于石英成岩次生加大期后的构造活动期,主要分布于穿石英颗粒的成岩期后构造裂缝,或分布于石英颗粒内成岩晚期的构造微裂隙中。包裹体均一化温度为101、102;包裹体盐度比较高。分布于大断层附近,可能与深源热液活动有关。Copyright: 高先志,2010岩浆侵入导致包裹体温度的异常高交代微粒石英颗粒后形成的晚期方解石胶结物中成群分布、呈透明无色的含
53、烃盐水包裹体。均一温度为:152、195。 均一化温度:152、195可见残留的沥青,可作为油藏遭受破坏的证据本区在三垛期存在辉绿岩侵入,油藏可能遭受破坏。 马7井Copyright: 高先志,20102.6 盐水包裹体盐度 与油气包裹体共生的盐水包裹体,其盐度可以反映油气运移时地层水的盐度特征。从理论上讲,同一地区同期形成的盐水包裹体具有相近的盐度,反过来说,一个地区如果存在多种盐度的包裹体,说明其形成时期不同。 与应用均一化温度的变化相类似,连续充注的包裹体,其盐度也会有一定改变,那么盐度变化多大才反映新一时期的更替?因此应该首先根据寄宿矿物的世代分清期次。 由于改变流体的盐度和温度的因素
54、并不相同,因此通过关联分析同一盐水包裹体的均一化温度,并不能得到期次结论的一致性。Copyright: 高先志,2010地层水盐度的变化具有区域性,与压实阶段、区域构造活动等因素有关,与包裹体均一化温度相比,其与深度的关联程度相对弱从整体上看,盐度存在0-6(wtNaCl),6-13(wtNaCl),13-23(wtNaCl)3个不同区间泌阳凹陷盐水包裹体盐度分布 测点Copyright: 高先志,2010地区井号层位早期包裹体盐度值(wtNaCl)晚期包裹体盐度值(wtNaCl)古城泌65Eh3-31.74、2.24、3.06、10.49、10.73、11.583.87、3.39、3.87泌
55、123Eh3-45.416.3泌124Eh3-51.06、5.11、6.88、12.284.03、20.15泌184Eh3-51.57、12.282.57泌184Eh3-62.07、1.741.23、1.74、1.74、2.07、3.06、3.87、6.16、17.79、18.04、18.47、19.05泌228Eh3-34.65、7.59、7.59、7.73、8.55、8.95、9.214.34、4.96、10.24、13.51、14.36泌282Eh3-810.49、10.86、11.22、12.62、20.15、22.24、9.98、10.24下二门泌198Eh3-40.88、1.57、
56、1.743.87、4.34、4.65、5.56泌238Eh3-32.07、2.24、4.34/梨树凹泌342Eh217.6112.73、19.84、22.51泌343Eh3-2/1.74、2.9、3.39、3.55、3.55、3.71、3.71、3.87、3.87、4.03、4.03、4.96、5.11、5.11、5.26、5.41安棚泌69Eh2-24.65、4.80、5.41、5.26、4.18、3.87、3.71、3.87、4.033.06、3.06、3.55、3.87、3.39、3.55、6.59、6.88、2。24、5.71、4.96泌96Eh3-110.363.39、3.39、10
57、.36、10.73、10.98、11.34、11.46、13.4、13.51、13.72、17.61、3.71B304块泌304Eh2-12.24、3.06、5.71、13.18/泌336Eh12.24、5.56、6.1617.52、17.7地区井号层位早期包裹体盐度值(wtNaCl)晚期包裹体盐度值(wtNaCl)王集-新庄王15Eh3-40.881.57、2.07、2.24王27Eh3-60.88、1.74/王28Eh3-21.74、3.71、5.56、5.560.71王37Eh3-30.35、0.88、0.88、1.23、1.74、4.96/新浅38Eh3-32.9、3.062.41、2
58、.41、2.57、2.74、2.9、3.06、3.06、3.06新浅23Eh3-4/0.35、0.53、13.72、19.13、19.29泌浅38Eh3-25.26、5.41、5.56泌194Eh3-20.88、0.88、0.88、1.062.9、8.95、9.21、9.34泌194Eh3-65.68、7.02、7.317.05、7.21、7.38泌279Eh3-50.53、0.71、0.88、1.23、1.4/杨楼泌148Eh3-65.26/杨浅19Eh3-5/0.53、0.53、0.71、0.88、0.88、2.07、2.24泌171Eh3-421.89/盐度按早晚包裹体的归类Copyri
59、ght: 高先志,2010安棚地区盐度均位于存在3-6,6-10(wtNaCl)的盐度范围,早期包裹体盐度集中分布一个区间;晚期包裹体存在两个区间,或是一个相对宽的分布范围,说明抬升期地层水盐度的持续变化。Copyright: 高先志,2010二 油藏期次研究主要方法(一)油藏演化研究中的油气地化方法(二)成藏期次研究中的储层包裹体分析(三)成藏期次研究中的同位素年代学方法Copyright: 高先志,2010(三)成藏期次研究中的同位素年代学方法 主要衰变体系 K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd,Th-Pb,U-Pb钐-铷铀-铅铷-锶钍-铅钾-氩常用伊利石的K-Ar定年法 C
60、opyright: 高先志,2010自生伊利石同位素定年理论假设 储层中伊利石的形成需要富钾的水介质环境,烃类充注到储集层后,储层中的介质条件发生改变,导致钾长石的钠长石化中止:储集层中伊利石的生长便中止了。所以在油气充注前后,砂岩储层中的自生伊利石的同位素年龄会有明显的不同。Karlsen等(1993)倾向认为,石油注入储层后,自生伊利石可能同石英加大作用一样并不一定终止。储层常常并非100%地为油气所饱和,只要其中还存在孔隙水介质,各种水-岩相互作用就不会完全停止。Copyright: 高先志,2010K-Ar定年计算公式Copyright: 高先志,2010伊利石K-Ar定年分析技术四个
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