库车坳陷大北1煤成大气田储层流体包裹体特征和成藏期研究

冯松宝

宿州学院地球科学与工程学院，安徽宿州，234000

近年来，流体包裹体技术已经广泛应用于石油地质领域，并且取得了较好的效果。流体包裹体中烃类组分的测试结果被用来研究母质特征与成熟度,进而研究油气源对比和油气的运移方向[1-4]。运用流体包裹体特征研究油气成藏史是油气成藏机制研究的一个有效途径和手段[5]。

长期以来，国内学者对库车坳陷克拉区带的研究较多，尤其是对克拉2大气田的研究较多。付晓飞等通过油气运移通道的研究，指出断裂运移通道是克拉2气田成藏的主要控制因素[6]。赵孟军通过研究克拉2气田的组分和组分碳同位素特征，指出了克拉2大气田经历了两次充注、两次成藏的过程[7]。由于勘探程度有限， 对大北地区的研究较少，基于此，本文利用流体包裹体镜下特征和均一温度测试结果，结合埋藏史和古热史，研究库车坳陷大北1煤成大气田天然气充注成藏期，为该区深入研究大气田成藏提供参考。

1 研究区地质背景

大北1大气田位于塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带西端的大北构造带上(图1)。目前已发现8个构造，圈闭总面积292 km2，地质储量达1 960.25×108m3，已钻的6口探井(大北1井、大北2井、大北101井、大北102井、大北102井和大北201井)均获工业气流。自上而下发育有第四系、新近系、古近系、下白垩系、侏罗系和三叠系，缺失上白垩系。三叠系和侏罗系为两套优质煤系烃源岩，下白垩统巴什基奇克组为有效优质储层，储层岩性为砂岩，分布稳定，古近系库姆格列木群膏岩、岩岩和泥岩为优质盖层[8]。

大北1大气田天然气组成以烃类气体为主，甲烷含量为91.44%～96.7%,乙烷含量为1.26%～4.39%，丙烷含量为0.03%～0.501%，几乎不含大于丙烷的烃类组分。非烃组分含量低，CO2含量为0%～1.55%，N2含量为0.88%～3.82%。天然气干燥系数高，都大于95%，明显属干气。大北1大气田的δ13C1为-40.7‰～-34.1‰，δ13C2为-28.1‰～-26.7‰，具有煤系烃源岩热成因作用产物的特征，属于煤成气。

2 样品与实验方法

本次研究选取了大北101井、大北104井、大北202井和大北102井共4口井的白垩系和古近系储层岩石样品，样品岩性主要为细砂岩和粉砂岩。按照要求，制成合格的流体包裹体薄光片，再进行流体包裹体镜下观察、包裹体均一温度的测定。

流体包裹体的岩相学观察，采用日产显微镜Olympus。在透射光和荧光条件下对包裹体的颜色、形状、大小、宿主矿物、产状等进行细致观察，确定流体包裹体的相态、分布特征及类型。储层流体包裹体均一温度的测定使用仪器为英国Linkam公司生产的THMS600G自动冷热台，测定误差为±0.1℃。

图1 大北大气田构造纲要图

3 实验结果与讨论

3.1 包裹体镜下特征

所观测的大北地区古近系、白垩系砂岩储层样品中的流体包裹体较少，主要是盐水包裹体，含少量与盐水包裹体共生的烃类包裹体，烃类包裹体中主要是气态烃包裹体，但也含少量液态烃包裹体(图2)。包裹体较少的原因可能是油气的强烈充注，抑制了成岩作用的进行，从而使包裹体较难形成[9]68-69。这些包裹体多以次生状态分布在石英颗粒边缘、石英颗粒内、石英颗粒裂缝和石英加大边中，以串珠状、孤立状、群状分布，大部分是次圆形，有少量椭圆形和长条形。个体较小，大部分小于10 μm。流体包裹体气液比小于10%(表1)。

图2 大北1大气田储层样品中包裹体显微照片

表1 大北1煤成大气田储层盐水包裹体测试数据表

3.2 包裹体均一温度

大北1大气田储层流体包裹体均一温度测试结果如表1所示。盐水包裹体的均一温度在82.5℃～198.2℃之间，分布范围较大，表明包裹体可能是不同时期流体充注时形成的。白垩系和古近系储层流体包裹体均一温度分布图如图3所示。古近系盐水包裹体均一温度在100℃～120℃和160℃～170℃ 2个温度段，表现为双峰特征；白垩系储层盐水包裹体均一温度比较集中，主要在120℃～140℃，表现为单峰特点。试验过程中，观察到古近系和白垩系储层中都有一定量的均一温度大于180℃的包裹体存在。李慧莉等研究克拉2大气田储层流体包裹体时指出，这可能与地下热液的活动有关[10]，因为这些包裹体形成于储集层埋藏成岩过程中，而根据地层热史分析，不可能达到如此高的温度，所以本地区的较高均一温度的包裹体也有可能与地下热液活动有关，在利用均一温度分析成藏时间时应去除。

图3 大北1大气田储层盐水包裹体均一温度分布直方图

3.3 天然气成藏期分析

对大北1大气田的储层流体包裹体与油气成藏，前人已做了一些相关的研究。曹连宇将大北地区储层流体包裹体均一温度分为3个区间[9]32-38，结合埋藏史和古地温史的分析认为库车坳陷具有多期成藏的特点，可能经历过3次油气充注过程，即新近系康村组沉积末期(9～5 Ma)、库车组沉积期(5～3.5 Ma)和库车组沉积晚期——更新世(3.5～1 Ma)。

图4 大北地区埋藏史图

本研究中，对大北1大气田的大北101、大北102、大北104和大北202共4口井储层流体包裹体均一温度进行了分析。4口井的白垩系包裹体均一温度主要在120℃～140℃之间，古近系包裹体均一温度主要在100℃～120℃和160℃～170℃之间。由于白垩系的取样深度为5 700 m左右，古近系取样深度为5 300 m左右，以地温梯度2.4℃/100 m，在地质历史上有相对的同期性，所以，大北1大气田可能是连续充注，一期成藏。结合张荣虎等人的研究成果[11]，根据地层资料和古地温梯度资料，对储层埋藏史和热史进行的恢复(图4)，大北1大气田成藏时间在3～1.5 Ma之间。对烃源岩的研究也表明，侏罗系阳霞组和三叠系黄山街组湖相泥岩，在库车组沉积晚期——第四纪西域期，烃源岩普遍达到高一过成熟阶段。大北地区的构造运动始于燕山运动的晚期，一直持续到喜马拉雅运动晚期，构造定型于喜马拉雅运动晚期，为气藏形成提供了圈闭条件，同时也说明了大北地区是晚期成藏。

4 结 论

(1)大北1大气田白垩系、古近系储层样品中主要发育盐水包裹体和烃类包裹体，烃类包裹体较少，主要分布在石英颗粒、石英颗粒裂隙和石英加大边中，个体较小，一般在10 μm以下，以孤立状、带状和群状分布。

(2)包裹体均一温度在白垩系储层中主要温度区间为120℃～140℃，古近系温度区间为100℃～120℃，在地质历史上具有相对的一致性。白垩系和古近系储层中包裹体均一温度区间都是连续的，说明充注可能是连续的。

(3)大北1大气田成藏为连续充注，一期成藏，成藏时间主要是在距今3～1.5 Ma，为晚期成藏。

参考文献：

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[11]张荣虎，张惠良，马玉杰，等．特低孔特低渗高产储层成因机制：以库车坳陷大北1气田巴什基奇克组储层为例[J]．天然气地球科学，2008，19(1)：75-82