鄂尔多斯盆地三叠系延长组长8油藏烃类特征及充注期次

鄂尔多斯盆地三叠系延长组长8油藏烃类特征及充注期次

3.中国科学院地质地球物理研究所兰州油气资源研究中心（兰州730000）。(1.NationalEngineeringLaboratoryforExplorationandDevelopmentofLow-PermeabilityOil&GasFields,Xi’an710018,China;2.PetroChinaChangqingOilFieldCompany,Xi’an710018,China;3.InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China)引用:付金华,邓秀芹,王琪,等.鄂尔多斯盆地三叠系长8储集层致密与成藏耦合关系:来自地球化学和流体包裹体的证据[J].石油勘探与开发,2017,44(1):48-57.FUJinhua,DENGXiuqin,WANGQi,etal.CompactionandhydrocarbonaccumulationofTriassicYanchangFormationChang8member,OrdosBasin,NWChina:Evidencesfromgeochemistryandfluidinclusions[J].PetroleumExplorationandDevelopment,2017,44(1):48-57.0致密油田发现近年来,鄂尔多斯盆地三叠系延长组致密油气勘探取得了重大突破,先后发现了西峰、姬塬、华庆等致密油田。前人对延长组致密砂岩油藏的成藏条件和主控因素、成藏机理方面做了大量工作1延长组早期油岩改造中生代晚三叠世,鄂尔多斯地区发育大型内陆坳陷湖盆,沉积了一套厚约1000m的碎屑岩(见图1),即延长组。经历了2亿年的构造、成岩等作用的改造,延长组现今发育大型低渗透岩性油藏和致密油。延长组自上而下可划分长1—长10共10段,其中长7段为最大湖泛期沉积,富有机质优质烃源岩发育,为中生界主力烃源岩。其下部长8段为浅水三角洲相沉积,分流河道、水下分流河道砂体发育,且延伸远,主砂带砂体厚度较大,分布稳定2样品采集和实验方法储集层烃组分分步抽提是近年来针对油气藏微观地球化学发展起来的一项分析技术2.1储集层未充放电烃类烃类实验首先采集86块长8段油砂制作薄片,分析其显微荧光特征,依据含油多少筛选出了Q22井、X231井、H115井和M51井(见图1)的样品进行分步抽提,其孔隙度分别为6.7%、8.1%、9.1%和8.5%,平均粒度值分别为3.53、2.57、2.44和2.7。然后,采用物理压碎、酸液处理和索式抽提相结合的方法,对油砂中的烃分步分离。实验共识别出4种赋存状态的烃类,即游离烃、封闭烃、碳酸盐胶结物包裹体烃(以下简称胶结物烃),以及石英与长石包裹体烃(以下简称包裹体烃)。具体实验流程如下(见图2)。1游离烃是对清洗过的岩样,粉碎至0.5~1.5cm大小的样品颗粒,用二氯甲烷-甲醇溶剂体系(体积比93∶7)采用索氏抽提法获得的烃。游离烃代表分布在储集层开放孔隙系统中的烃。2封闭烃是将经过上述处理后的岩样,用温和的手工方式继续破碎至单矿物颗粒,在破碎过程中为了控制分离程度,用显微镜随时观察,并用筛子筛出小于单矿物颗粒的部分,以去除岩样过分破碎而释放出的包裹体中的烃,然后用二氯甲烷-甲醇溶剂体系(体积比93∶7)采用索氏抽提法获得烃类。封闭烃代表储集层非连通孔隙中的烃。3胶结物烃是对步骤2处理后的单矿物样品用6%的盐酸处理,使碳酸盐胶结物充分溶解,然后用二氯甲烷-甲醇溶剂体系(体积比93∶7)采用索氏抽提法获得烃类。胶结物烃为碳酸盐胶结物包裹体中的烃。4包裹体烃是将步骤3处理后的岩样用蒸馏水冲洗至中性,然后用新配制的重铬酸钾-浓硫酸溶液和双氧水处理,再用二氯甲烷-甲醇(体积比93∶7)溶剂采用索氏抽提法至表面无烃,然后将砂粒在二氯甲烷-甲醇(体积比10∶1)溶剂中磨细并抽提得到单矿物颗粒石英与长石中的包裹体烃。2.2gc-ms分析对分离出的不同赋存状态的烃类,首先进行称重,然后除胶结物烃和包裹体烃外,均用正己烷沉淀沥青质,用柱色谱(硅胶-氧化铝,体积比4∶1)分离得到饱和烃和芳烃馏分,然后利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行组分分析。具体实验条件如下:气相色谱-质谱联用仪为美国安捷伦科技公司生产的HP6890N型气相色谱与HP5973型质谱仪。色谱条件为:美国J&WHP-5(30muf0b40.25mmuf0b40.25µm)弹性石英毛细管柱,柱箱始温80℃,恒温2min后以4℃/min方式升温至290℃,恒温30min,气化室温度为280℃,载气为高纯氦气,载气流速为1.2mL/min。质谱条件为:离子源为EI源,离子源温度230℃,离子源电离能为70eV;气相色谱-质谱联用仪接口温度为280℃,谱库采用美国NIST02L库。2.3油气成藏史研究方法石油具有在紫外光激发下产生波长400~700nm可见光的荧光特性,不同性质的原油具有不同的荧光光谱,利用其主峰波长、最大荧光强度及红绿商等参数综合分析油气充注史成为一种重要而有效的油气成藏史研究方法3不同固碳条件下的烃类地球化学特征3.1胶结物烃含量分离出的4种赋存状态烃类含量差异显著,其中游离烃的含量远大于其他烃类,绝对含量为7.99~12.80mg/g,平均为10.85mg/g,相对含量平均为93.4%;封闭烃的绝对含量为0.13~0.60mg/g,平均含量为0.41mg/g,相对含量分布范围为0.96%~4.96%,平均为3.50%;胶结物烃含量与封闭烃含量相近,绝对含量分布范围为0.21~0.48mg/g,平均为0.31mg/g,相对含量分布范围为1.47%~5.47%,平均值为2.63%;包裹体烃含量最低,其绝对含量平均为0.055mg/g,相对含量为0.27%~0.70%,平均为0.47%(见图3)。3.2烃类碳质热演化程度、碳数及碳氢烃的含量、碳化速率链烷烃是烃源岩和原油饱和烃馏分的主要化学组分,其组成和碳数分布可反映有机质类型、沉积环境和热演化程度。4种烃类的正构烷烃峰型分布完整,碳数范围为C规则甾烷异构化参数C势裹体烃的成熟度相对较低,包裹体烃、胶结物烃、封闭烃和游离烃的热演化程度呈现依次增高的趋势。陈琰和包建平等式中MPR——甲基菲比值,无因次;R根据(1)式计算了不同赋存状态烃的折算镜质体反射率R4包体的均匀温度和广受欢迎的光谱特性4.1均一温度分布实验中挑选与烃类包裹体同期的盐水包裹体进行均一温度测量,结果统计显示,均一温度数值分布连续,主要分布区间为80~120℃。在这一温度区间内,随着包裹体均一温度增高,包裹体数量也有所增加(见图8)。均一温度处于90~120℃的包裹体所占比例最高,超过50%。4.2流体光谱分析游离烃在透射光下为无色,荧光下为黄白色或蓝白色;封闭烃在透射光下为无色,荧光下为蓝白色或亮黄白色;碳酸盐胶结物烃在荧光下为蓝白色;石英与长石包裹体烃在荧光下主要为黄白色和蓝白色。本文采用两种参数对荧光光谱特征进行定量化描述:1主峰波长(λ本次实验中,游离烃和封闭烃荧光强度较弱,无法进行光谱特征测试,因此主要对碳酸盐胶结物烃、长石与石英包裹体烃进行荧光光谱特征分析。结果显示,同一块样品的不同包裹体烃的荧光参数呈现有规律的变化,其中长石包裹体烃的主峰波长值最大,为483.4~534.6nm,平均502.1nm;其次是石英包裹体烃,主峰波长为474.3~530.9nm,平均为496.4nm,碳酸盐胶结物中包裹体烃主峰波长最小,分布区间为469.2~491.1nm,平均为476.3nm。QF494.40.920.30494.91.320.52长石Q221428.05储层密度的详细历史与成藏历史的关系5.1不同固碳条件下的烃发育序列5.1.1以成岩时代为视角,探索烃类的气藏成岩胶结物烃与包裹体烃的关系:长8储集层碳酸盐胶结物中的烃类包裹体宿主矿物多含铁,以铁方解石为主,少量为铁白云石。从成岩作用的角度分析,含铁碳酸盐胶结形成于成岩作用相对较晚的偏碱性介质条件,在中成岩B期大量出现。硅质和长石质胶结在早成岩阶段晚期开始出现,在中成岩A期、B期酸性流体环境下普遍发育。因此,石英包裹体和长石包裹体的主要形成时间早于碳酸盐包裹体。游离烃、封闭烃、胶结物烃的关系:在长8储集层抽提出的烃类中,游离烃含量占绝对优势,代表了主成藏期充注的烃。封闭烃赋存于储集层非连通孔隙中,其发育程度受油气成藏过程中成岩作用的影响,即这些含烃的孤立孔隙与周围其他孔隙早期是连通的,但后来在晚期胶结、黏土矿物转化、压实等作用下孔隙被分隔成更小的孔隙,一些孔隙甚至被封死,变成孤立孔,一部分烃也因此被封闭在孤立孔中。通过上面的分析可知,各种烃捕获的先后顺序为:长石与石英包裹体烃→碳酸盐胶结物包裹体烃→封闭烃→游离烃。5.1.2根据包裹光的光谱特性，进行了分析λ5.1.3储集层烃的热演化程度甲基菲比值折算R综上所述,几种方法在关于长8储集层4种烃的热演化程度分析方面的认识是一致的,即4类烃的捕获先后顺序为:石英与长石包裹体烃→碳酸盐胶结物烃→封闭烃→游离烃。5.2灌溉5.2.1发展成藏阶段长8储集层包裹体均一温度分布连续(见图8),说明长8油藏的形成具有连续成藏的特征,在该过程中发生了3期主要充注(见表3)。Ⅰ期:以石英和长石包裹体烃为代表,具有λⅡ期:以碳酸盐包裹体烃为代表,具有λⅢ期:以封闭烃和游离烃为代表,C5.2.2主成藏期和主成藏期确定在抽提出的几种赋存状态烃中,游离烃所占的比例最高,平均含量高达93.4%,其次是封闭烃,含量为3.5%,两者含量占样品分离出总烃的96.9%,因此确定它们代表了主成藏期的充注,即第Ⅲ期充注为主成藏期。5.3胶结损失的致灾作用长8储集层孔隙度一般为5.2%~12.2%,成岩作用较晚阶段形成的晚期碳酸盐胶结物含量平均为5.7%,即说明晚期碳酸盐胶结损失的孔隙度高达5.7%,最终造成储集层致密化。通过上述分析,获得3点认识:1以游离烃和封闭烃为代表的晚期充注是长8油藏的主成藏期;2游离烃、封闭烃的热演化程度近于或高于含铁碳酸盐胶结物烃的热演化程度;3晚期碳酸盐胶结是造成储集层致密化的决定因素。以此为基础,判断长8油藏大规模的充注成藏发生于晚期含铁碳酸盐胶结之后。因此,长8油藏具有先致密后成藏的特征。6包裹体烃类岩沉积环境与烃源主体的关系采用物理压碎、酸液处理与分步抽提相结合的方法,获得了长8段砂岩中4种不同赋存状态的烃类,即:游离烃、封闭烃、碳酸盐胶结物烃和包裹体烃;4类烃的正构烷烃峰型分布完整,主峰碳为前峰型,正构烷烃无明显奇偶优势,表明