鄂尔多斯盆地南部延长组油气成藏期次研究

发布时间：2020-05-19所属分类：工程师职称论文浏览：1次

摘 要： 摘要:为了研究鄂尔多斯盆地南部延长组油气成藏期次和成藏模式，采取镜下观察、激光拉曼、显微测温等方法对盆地南部地区延长组储层成岩作用和包裹体的特征进行了研究，并结合烃源岩生烃史、盆地热演化史，综合分析研究区延长组成藏期次。研究结果表明:鄂尔多

　　摘要:为了研究鄂尔多斯盆地南部延长组油气成藏期次和成藏模式，采取镜下观察、激光拉曼、显微测温等方法对盆地南部地区延长组储层成岩作用和包裹体的特征进行了研究，并结合烃源岩生烃史、盆地热演化史，综合分析研究区延长组成藏期次。研究结果表明:鄂尔多斯盆地南部地区延长组存在两期油气包裹体:第一期油气包裹体在荧光显微镜下呈蓝绿色或深绿色的液烃包裹体，丰度较低，伴生的盐水包裹体均一温度主峰为100～110℃;第二期油气包裹体以气液烃包裹体为主，包裹体在单偏光下为无色或淡黄色，荧光显微镜下为亮蓝色，丰度较高，伴生的盐水包裹体均一温度主峰为130～140℃。通过对油气包裹体的均一温度、盐度、密度研究明确了研究区为“一期两幕”成藏，结合盆地热演化史认为鄂尔多斯盆地南部地区延长组存在两次油气充注:第一次油气充注在早白垩世中期(距今115～125Ma)，第二次油气充注主要在早白垩世晚期(距今97～105Ma)。两次油气充注表明鄂尔多斯盆地南部地区延长组油气成藏时期为早白垩世(距今97～125Ma)。

　　关键词:流体包裹体;均一温度;成藏期次;延长组;鄂尔多斯盆地

　　0引言

　　上三叠统延长组在鄂尔多斯盆地油气勘探的众多层系中占有重要地位。前人对延长组的油气成藏期次做了大量工作，但针对鄂尔多斯盆地南部的长6、长7等油层组的成藏时间、成藏期次等仍持有不同观点，如:一期充注成藏[1-5]，认为早白垩世末期即盆地沉降高峰期和热演化高峰期为油气成藏时期;两期充注成藏[6-12]认为早白垩世为油气运移充注时间，在构造抬升期即晚白垩世晚期为大规模油气的成藏时间;三期充注成藏[13-16]，认为第一期低熟油小规模充注发生于中侏罗世末期，第二期中成熟油大规模运移位于晚侏罗世—早白垩世中期，第三期石油成藏发生于晚白垩世构造抬升调整成藏时期。由于前人对石油成藏期次的认识不同，导致了对生、储、盖、圈、运、保各项参数有效配置的关键时刻以及流体充注历史和成岩演化序列的匹配关系的认识不同。因此，有必要对鄂尔多斯盆地南部延长组油气成藏期次和成藏模式进行研究。

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　　通过对鄂尔多斯盆地南部地区13口井的23个岩心样品进行镜下观察、显微荧光观察、LinkamTHMSG600冷热台测温、5154.5nmReishawinvia激光器成分分析，综合运用埋藏史、热演化史模拟确定成藏期次和成藏时间。

　　1区域地质概况

　　研究区位于鄂尔多斯盆地南部合水-正宁-富县一带，南临渭北隆起，为晚三叠世的沉积中心，半深湖-深湖相沉积，发育有冲积扇、扇三角洲、湖泊浊积扇等[17-18];盆地中生代地层分布广泛，油田勘探目的层三叠系发育完整，其中延长组是鄂尔多斯盆地最重要的烃源岩发育层位，同时也是重要的产油层位之一。

　　本次受样品来源限制，主要研究该区域长6和长7段地层。长7沉积期，鄂尔多斯盆地进入板块碰撞拼接、幕式构造运动最活跃时期[19]，为湖盆发育的全盛时期，该区域湖盆快速沉降，大量发育浊积体，在后期地质作用的改造下，浊积体物性变好，成为较好的储集层。长6时期的湖盆正处于建设期，盆地面积较长7期小，发育有浊积岩等沉积产物，砂体西南-东北向展布，庆阳宁县地区以浊积体为主[20]。

　　研究区长7油层组砂岩的岩性主要为长石砂岩、岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩，粒径主要以细粒为主，中砂和粉砂含量很少，颗粒分选为中等-差，磨圆度为差-极差，胶结物主要由绿泥石、水云母和碳酸盐岩矿物组成[21]。长6油层组砂岩的岩性以长石砂岩为主，分选性中等，砂岩的粒度多为细粒-极细粒，磨圆度多为次棱状，颗粒支撑，胶结方式为接触式胶结，以线、点-线接触为主。

　　2样品与分析方法

　　本次选取研究区14口井的23个岩心样品进行实验。样品为来自三叠系延长组长6、长7油层组的细砂岩和粉砂岩(表1和图1)，首先对岩心取样并磨成岩石薄片和包裹体薄片，对岩石薄片在镜下观察成岩矿物和胶结物的组合关系，确定成岩作用、成岩序列、油气充注次序及对应的时间序列。

　　其次，在ECLIPSELV100NPOL镜下对包裹体进行岩相学研究，在镜下观察包裹体荧光颜色、形状、气液比、大小、交切关系、寄主矿物等信息，并结合包裹体寄主矿物形成的时间次序和对应的成岩作用次序，划分包裹体期次。

　　再次在5154.5nmReishawinvia激光器下测定所圈定油气包裹体和盐水包裹体的特征峰值，分析得出所划分期次包裹体的成分特征。再在LinkamTHMSG600冷热测温台测出与油气包裹体共生的盐水包裹体均一温度和冰点温度。最终结合研究区埋藏史、热史确定油气成藏期次。

　　3成岩作用与油气充注特征

　　3.1压实作用

　　研究区的长6、长7段岩石薄片里表现的压实作用可以分为机械压实作用和化学压实作用。

　　研究区机械压实作用主要表现为大部分视域矿物是以凹凸接触为主(图2(b))，石英颗粒周围有绿泥石膜但不完整(图2(c))，且在镜下可见到云母被挤压变形(图2(a))。脆性矿物如长石的破裂(图2(b))，部分石英颗粒由于绿泥石膜的抗压实作用，未被挤压变形。

　　研究区的化学压实作用主要表现为石英颗粒内部有压溶作用形成的愈合裂隙(图2(j)和图2(f))以及石英颗粒及其次生加大边上伴生的压溶现象。

　　3.2胶结作用

　　根据胶结物成分不同，长6、长7段可分为黏土矿物胶结、硅质胶结和钙质胶结。

　　黏土矿物胶结:薄片里的填隙物以黏土矿物为主(图2(c))，以绿泥石薄膜包裹石英颗粒最为常见(图2(c))，部分伊蒙混层充填在孔隙中间(图2(d))。大部分视域内颗粒之间以接触式胶结为主，黏土矿物在镜下分布不连续，包围石英颗粒但又被石英加大边包裹，表明黏土矿物胶结早于石英加大;部分在石英长石颗粒边缘形成衬边，部分充填在石英长石的溶蚀孔洞中，部分在石英加大边边缘分布(图2(f))，表明黏土矿物形成于石英次生加大之前。此外，胶结物和杂基受油气侵染，颜色明显变深，表明油气充注发生在胶结作用之后。

　　硅质胶结:视域内硅质胶结可分为两期。第一期主要表现为石英的次生加大作用(图2(f))，视域内石英加大边明显，并且可见石英加大边包裹有黏土矿物(图2(f))，切断了绿泥石膜，表明石英次生加大晚于黏土矿物与绿泥石膜的形成。第二期表现为粒间孔隙内部充填式的硅质胶结物(图2(e))，与第一期硅质胶结物中间有绿泥石薄膜阻隔。镜下观察时多在石英次生加大边内侧分布有沥青质和油气包裹体(图2(f))，由此可以推断先发生油气充注，后发生石英的次生加大作用，再出现绿泥石膜，再发生硅质胶结物充填粒间孔隙。

　　钙质胶结:镜下标本内的钙质胶结物分两类，一类主要是以泥晶方解石的形式存在于填隙物和岩屑中(图2(e));另一类是以亮晶方解石颗粒为主，镶嵌在矿物的溶蚀孔隙与部分石英次生加大边内(图2(a))，表明其形成晚于石英的次生加大与溶蚀作用;由此可以得出研究区目的层位钙质胶结是分两期进行的。

　　3.3微裂隙作用

　　在显微镜下观察的正宁-富县地区的岩石薄片内的微裂隙是分两期的(图2(j))，一组微裂隙未完全穿过矿物碎屑颗粒，而且被石英次生加大边所包裹，说明其形成时间于石英加大之前(图2(f));另一组则切穿了整个矿物颗粒和次生加大边(图2(g)、(i))，并且部分切割早期的裂缝，表明其形成时间是晚于石英次生加大作用的。镜下观察到:这两期裂隙的相交角度在60°～90°之间(图2(j)、(i))，而且沿着两期裂隙都分布有油气包裹体和一些沥青侵染物(图2(j))。

　　3.4溶蚀作用

　　视域内砂岩溶蚀现象在扫描电镜下能观察到大致的形态(图2(k))。按溶蚀孔洞的分布，分两种溶蚀作用，有明显的先后区别:一种分布在长石，石英等岩屑矿物上，在蚀孔内可以看到有黏土矿物充填，推断其溶蚀作用形成于早成岩阶段，与黏土矿物胶结同时形成或略早;另一种溶蚀孔洞被石英次生加大边包裹，沿着石英长石的解理裂缝分布，部分被方解石颗粒支撑或被油气充填，部分没有被油气充填，结构完整没有被交代，由此推断第二种溶蚀作用发生于钙质胶结之前，在石英次生加大作用之后，与第二次油气充注同时或者略晚。

　　3.5油气充注现象

　　通过镜下观察可明显区分两期油气充注。一期表现为残余有机质侵染绿泥石膜与杂基(图2(f))，部分被石英矿物缺陷晶格捕获，呈串珠状分布于石英颗粒表面愈合缝中;部分沿石英颗粒周围孔隙环状充填，抑制后期石英加大边的形成，表明这次油气充注早于石英次生加大作用。

　　另一期残余有机质主要沿切穿矿物颗粒及石英加大边的裂隙分布(图2(i))。表明该期油气充注时间晚于或者同期与第二次微裂隙作用。

　　3.6成岩-油气充注演化序列

　　由镜下观察，结合岩相学分析，厘定研究区延长组长6、长7段储层成岩作用序列和油气充注的先后关系(图3)。

　　长6、长7段成岩作用较为复杂，机械压实和黏土质胶结最先开始，最后结束的是钙质胶结和溶蚀作用。其中钙质胶结作用、溶蚀作用和微裂隙作用都是分前后两期，第一期发生在石英次生加大之前，第二期发生在加大边发育完善之后。在石英次生加大的前后还有两次油气充注现象。

　　具体是压实作用(早期机械压实)→溶蚀作用→绿泥石的薄膜形成→钙质胶接(早期泥晶方解石沉淀)→硅质胶结(充填粒间孔隙)石英次生加大开始→有机流体开始注入→微裂隙作用(形成第一期微裂隙)→沸石形成→长石，石英颗粒溶蚀→低熟油小规模充注(形成第一期包裹体)→石英次生加大明显→压溶作用→微裂隙作用(形成第二期微裂隙)→油气大规模充注(形成第二期油气包裹体)→溶蚀作用→硅质胶接(晚期方解石填充)。

　　通过对长6、长7段储层镜下观察笔者发现:(1)矿物的接触方式以凹凸接触和缝合线接触为主，孔隙度低于15%;(2)石英普遍具有次生加大边，且发育裂隙;(3)在扫描电镜下发现伊利石-蒙脱石矿物;(4)包裹体的阴极发光分析显示成熟度较高[22];(5)包裹体切片的测温实验数据显示两期包裹体均一温度峰值区分明显。综合以上所有结论，并结合前人对鄂尔多斯盆地延长组地层的古地温研究[23]，对比碱性盐介质(盐湖盆地)碎屑岩成岩阶段划分标志，推断长6、长7段储层进入了中成岩阶段(图3)。