塔中地区中深5井寒武系油气成藏期次研究

梁祎琳 吴楠 丰勇

摘 要：塔里木盆地塔中地区中深5井在中下寒武统揭示了工业性油气显示。为厘定中深5井寒武系油气成藏期次，对溶孔充填方解石及微裂缝中检测到的大量与含烃（油、气）包裹体共生的盐水包裹体进行系统检测。基于紫外光、透射光显微镜下观察、均一温度测试、激光拉曼气体组分分析等技术手段，结合中深5井埋藏史-热史特征，对寒武系油气成藏期次开展研究。结果表明：塔中地区中深5井上寒武统阿瓦塔格组发育3期不同类型烃类包裹体，对应3期成藏过程;中深5井寒武系发育3期油气充注过程，第一期与第二期为加里东晚期原油充注过程，对应均一温度为90℃～110℃、130℃～140℃;第三期为喜山期天然气充注过程，对应均一温度为160℃。

关键词：塔里木盆地;寒武系;油气成藏期次

目前，我国油气勘探已将盆地深层或深部层系作为重点靶区，深部油气勘探成为必然趋势[1-2]。作为塔里木盆地油气勘探重要靶区之一，早在1997年塔中地区预测油气资源总量已接近全盆地总资源量的50%[3]。前人对塔里木盆地塔中地区油气成藏富集规律研究主要集中于奥陶系与志留系，吕修祥等认为塔中志留系经多次成藏过程[4];李宇平等通过地化分析得出油藏富集规律与断裂发育有关的结论[5];田辉等、吕修祥等、鲁雪松等认为塔里木盆地志留系经历3期石油充注事件[6-8];胡健等结合埋藏史和生标证据分析塔里木盆地志留系经历两期油气充注过程[9];肖贤明等经过流体包裹体测试分析表明塔中奥陶系存在3期油气运聚过程[10];王铁冠等通过原油特征分析塔里木盆地奥陶系经历两次充注成藏过程[11];周新源等研究认为塔中奥陶系油气分布规律受坡折带影响，为3期成藏、两期调整的成藏过程[12];庞宏等、朱光有等、王阳洋等结合前人研究并运用流体包裹体与构造运动分析方法认为塔中奥陶系存在3期成藏，期次分别为晚加里东、晚海西期及喜山期[13-15];沈卫兵等通过分析地球物理和地球化学参数研究了塔中地区奥陶系天然气富集规律[16]。塔中地区寒武系虽于1995—1998年开展了油气勘探研究，但受控制工程与储层发育等多方面因素影响，11口钻井均无重大油气突破。2013年中深1和中深1C两口井寒武系盐下白云岩首次发现工业性油气藏，故将勘探研究目标定位于中下寒武统[17-18]。2014年中深5井在下寒武统吾松格尔组发现良好油气显示，开启了塔中地区寒武系勘探研究新的征程[19-20]。

由于钻穿塔里木盆地寒武系特别是具有油气显示的井较少，导致塔中地区寒武系成藏条件研究相对薄弱。樊太亮等、刘豪等、杨鑫等针对寒武系层序划分问题从不同角度开展了研究[21-23];郑孟林等、庞雄奇等结合前人成果剖析塔里木盆地塔中地区自寒武纪以来经历4次大的构造演化阶段[24-25];宋道福等、庞雄奇等、史江龙等、通过地球化学特征、油源对比分析及生物标志化合物等方法判断塔中地区寒武系储层油气来源[18-19、26]。在前人研究成果基础上，笔者通过对中深5井寒武系流体包裹体的系统分析，进一步丰富塔中地区寒武系油气藏的成藏期次研究，深化对塔里木盆地寒武系油气成藏过程的认识。

1  地质背景

塔中地区位于塔里木盆地中央隆起带，由西部巴楚隆起、中部卡塔克隆起及东部古城墟隆起（塔东隆起）构成[27]。中深5井位于塔中隆起东北部古潜山区域（图1）。

塔中隆起是一个长期发育的继承性古隆起，于震旦系沉积前初现雏形，后经历多期構造运动，于新近纪晚期形成中央隆起带[24]。研究区地层发育较完整，由下寒武统玉尔吐斯组（黑色泥岩和页岩）、肖尔布拉克组（白云岩为主）、吾松格尔组（泥岩）;中寒武统沙依里克组、阿瓦塔格组（膏盐层）及上寒武统下丘里塔格组组成[28]。

2  样品与方法

本次研究于中深5井下寒武统吾松格尔组及中统阿瓦塔格组、沙依里克组白云岩储层中采集12块流体包裹体样品。将流体包裹体样品磨制成两面抛光的薄片，实验测试由长江大学成藏动力学微观检测实验室完成。获取的岩石样品及岩石薄片，测试方法及工作如下：①进行包裹体岩相学观察包括偏光、荧光等方法分析油气包裹体的相态、颜色、产状、赋存矿物及成岩序次关系等，所需设备包括Nikon Eclipse 80i双通道荧光-透射光显微镜、紫外光激发波长为330～380 nm及美国MAYA 2000 Pro光纤光谱分析仪;②使用Spectra Suite软件获取逐一含烃包裹体微束荧光光谱及参数，同时借助激光共聚焦显微镜技术判断流体包裹体气液比;③对高丰度含烃包裹体及伴生的同期盐水包裹体，运用Linkam THMSG600显微冷热台，结合均一法、冷冻法测定均一温度和冰点温度，测试结果误差约±0.1℃;④结合盆地模拟软件综合分析埋藏史、热史从而恢复中深5井油气充注期次、成藏期次。

3  成藏期次分析

中深5井中寒武统阿瓦塔格组流体包裹体样品主要成群分布于溶孔充填方解石中，以椭圆形及不规则形态为主，包裹体类型主要为单一气相、单一液相、气液两相含烃包裹体及同期气液两相盐水包裹体。据镜下观察发现，样品中含烃包裹体在紫外荧光下呈蓝、蓝绿色，透射光下呈褐色或无色（图2）。

均一温度指两相（或多相）流体包裹体转变成为单一相（也指相的均一）时所需温度。通常采用与含烃包裹体相伴生的盐水包裹体测定均一温度，近似代表成岩过程中捕获流体包裹体时的古地层温度。测试结果表明，中深5井与含烃包裹体相伴生的盐水包裹体的均一温度分布范围较广，于70℃～145℃及155℃～165℃均有分布，具多峰值分布特征，其中可划分出90℃～110℃、130℃～140℃两个较明显的高峰值，反映出研究区两期较强的原油充注过程（图3）。对纯气相包裹体通过激光拉曼光谱仪测定完成其组分研究[29]，特征峰值出现在2 914.11处，表明该包裹体气相成分主要是CH4（图4）[30-32]。对同期盐水包裹体进行均一温度测试得到峰值出现在160℃，初步判定为一期天然气充注过程（图3）。

此外，不僅在样品溶孔充填方解石中检测到大量发蓝绿色荧光单一液相油包裹体，在中深5井下寒武统肖尔布拉克组样品的晚期微裂缝（切割围岩）中亦检测到大量黑褐色沥青。综合研究区地质及成藏演化史分析，可排除重力分异、生物降解、油藏内部或输导层中的成熟、原油的混合及热对流等储层沥青成因作用，推测认为研究区储层发现大量沥青主要是气体脱沥青作用，反映喜山期大量干气混入导致肖尔布拉克组古油藏发生脱沥青作用，验证了喜山期经历了一次大规模的天然气充注过程[33-35]。

据前人对塔中地区埋藏史、热史的研究绘制埋藏史图[36]，结合流体包裹体均一温度相关数据结果，将峰值90℃～110℃、130℃～140℃及160℃投影到中深5井埋藏史图上，得到3期对应地质时间：晚奥陶—早志留世、早志留—中志留世及中新世（图5）。综上认为，中深5井寒武系经历3期油气充注过程，加里东晚期—海西早期两期原油充注、喜山期一期天然气充注。

4  结论

（1） 塔中地区中深5井上寒武统阿瓦塔格组发育3期不同类型烃类包裹体，第Ⅰ、Ⅱ期为溶孔充填方解石中检测到大量发蓝绿色荧光单一液相油包裹体;第Ⅲ期为溶孔充填方解石中的气相包裹体。

（2） 通过流体包裹体研究发现，中深5井寒武系发育3期油气充注过程，第Ⅰ期与第Ⅱ期为原油充注，对应均一温度为90℃～110℃及130℃～140℃，为加里东晚期成藏;第Ⅲ期为天然气充注，对应均一温度为160℃，喜山期成藏。

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Abstract： Industrial oil and gas from the Middle and Lower Cambrian were found in Well ZS5 in the Tazhong area of the Tarim Basin. In order to determine the hydrocarbon accumulation period of the Cambrian in the Zhongshen 5 well， a large number of brine inclusions coexisting with hydrocarbon-containing （oil， gas） inclusions detected in the dissolved pores and micro-cracks were systematically tested. Based on the ultraviolet light， transmission light microscopy observation， homogenization temperature test， laser Raman gas composition analysis and other technical means， combined with the burial history of the Zhongshen 5 well， the research on the Cambrian oil and gas accumulation period was carried out. The results show that there are three different types of hydrocarbon inclusions in the Upper Cambrian Avatag Formation in the Zhongshen 5 well of the Tazhong area， corresponding to the three stages of accumulation process; there are three stages in the hydrocarbon filling process of the Cambrian development in the Zhongshen 5 well， the first and second stages are the filling process of crude oil in the Caledonian movement， and the corresponding homogenization temperature is 90°C-110°C and 130°C-140°C; the third stage is the natural gas charging process happened during Himalayan movement， corresponding to the homogenization temperature of 160°C.

Key words： Tarim Basin;Cambrian;Hydrocarbon accumulation period