辽河滩海西部地区油气成藏时间和成藏期次

石 刚，张金川，唐 玄，荆铁亚，边瑞康

(1.海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室，中国地质大学，北京 100083;2.中石化勘探开发研究院，北京 100083)

引 言

中国东部地区的陆相断陷盆地以中、新生界发育为主，尤其是以古近系为主的湖、河、沼相沉积物厚度大，分布集中且有机碳含量高，具有形成大型油气田的物质基础［1］，为了确定辽河地区油气成藏时代，近年来，多位研究人员对辽河地区油气成藏时间进行了较为深入的研究。徐波［2］、姜建群［3］、陈振岩［4］等对辽河西部凹陷和东部凹陷的成藏期次进行了研究，但是专门针对辽河滩海西部地区油气成藏时间和成藏期次的研究相对较少。为了进一步说明滩海西部地区油气成藏时期，通过对比研究，应用流体包裹体法和生烃史法综合分析了辽河滩海西部地区的成藏时间和成藏期次。

1 流体包裹体法确定油气成藏期次

1.1 流体包裹体确定油气成藏期次原理

包裹体是指在矿物形成过程中，由于各种因素的影响，使正在形成(或形成后)的矿物产生各种缺陷，介质被矿物圈闭于这些缺陷中而保留、保存下来。这些独立的封闭体系就是流体包裹体［5－6］。按物理状态分类，包裹体可以分为流体和岩浆包裹体。在确定油气成藏期次的过程中通常借助流体包裹体的均一温度推断油气藏的成藏年代。其理论假设是:显微镜下所见包裹体在其形成之初为均匀的热流体，由于温度和压力降低，产生了相界线，出现了相的分异。当温度升高，包裹体内部的两相(或多相)转变成单一的均匀相态，也即达到了相的统一，这时的温度，即为均一温度(也叫充填温度)，它代表了包裹体的形成温度。其基本原理是:沉积岩中与成岩演化、油气形成有关的包裹体通常发育于自生矿物中，因此确定出自生矿物的年龄便可知道包裹体中捕获流体(油、气、水)的年龄，但通常自生矿物的形成时间不易确定，因此，通常由包裹体恢复古地温，根据古地温梯度进一步确定包裹体的形成深度，再根据研究区的沉积埋藏史和热演化史来确定包裹体的形成时间，进而确定自生矿物和油的充注时间。

包裹体形成时间即代表其宿主自生矿物的形成时间，若其中含有烃类包裹体，其形成时间也即油气注入时间［7］。

1.2 实验与样品介绍

流体包裹体测温实验在中国地质大学(北京)完成，使用英国产Linkam THMSG600冷热台进行测温，测量温度范围为－196～+600℃，精度为±0.1℃。首先在显微镜下找到可以观测的流体包裹体并观察类型，加热包裹体使包裹体内达到单一相并记录均一温度，完成记录后，用氮气冷却，完成一个包裹体的测试。实验所用样品主要来自于辽河滩海西部地区LH4－1－1井、JL1井和J114井。

测试样品主要采自滩海西部地区沙河街组地层，流体包裹体的宿主矿物以石英为主，部分流体包裹体以方解石为宿主矿物;多数包裹体呈串珠状分布，少数为孤立或与有机质伴生;所观测流体包裹体多为成藏期包裹体，少数是成岩时形成的包裹体;所测包裹体均为气液两相包裹体(V－L)，直径为2～14 μm，气液比3% ～20%，均一温度为80～120℃，盐水密度均小于10%，属于低盐度流体包裹体，测试数据见表1，拍摄的包裹体照片见图1。

表1 流体包裹体实验数据统计

图1 盐水包裹体显微照片(样品均为沙河街组)

1.3 包裹体的荧光反映

有机质在紫外线的照射下能够发生荧光反应，含有机质的流体包裹体在紫外线的照射下同样会有荧光反应，利用这个特点既可以迅速区分含有机质包裹体和不含有机质包裹体，又可以通过荧光颜色推测有机质成熟度。实验过程中通过对包裹体进行荧光和偏光显微镜观察，发现偏光颜色均为黑色，荧光颜色均为暗黄色(表 2、图 2)。R C Burrus［8］和G Meeleon［9］，余孝颍、陈红汉［10－12］等认为有机质包裹体的荧光颜色由红色—橙色—黄色—绿色—蓝白色—无色变化，反映了有机质从低成熟向高成熟演化过程。实验结果荧光颜色均呈现暗黄色，结合包裹体荧光颜色变化顺序，可以推断滩海西部地区有机质成熟度已经达到中成熟—高成熟阶段。张金川、李晓光、单衍胜［13－14］等研究发现辽河油田西部凹陷的南部成藏体系(小洼—月海构造带一线，属于受大洼—海南断裂控制的陡坡断裂带)有机质成熟度较高，有机质演化均已达到成熟—高成熟阶段，与包裹体荧光颜色反映的有机质演化程度基本吻合。

表2 包裹体荧光反应特征统计

1.4 成藏期分析

流体包裹体是油气运移时在储层中所留下的直接证据，运用流体包裹体资料研究油气运聚期，主要是运用流体包裹体的均一温度，确定油气运移充注时储层的古地温，通过热史和埋藏史的恢复确定包裹体形成时的埋藏深度，从而确定对应的地层时代即油气藏的形成时间。

图2 包裹体荧光与偏光显微照片(样品均为沙河街组)

研究中，通过对J114井、JL1井和LH4－1－1井的包裹体数据进行单井统计，其均一温度主频分别为90～100、7～80和90～100℃，对应的成藏时间分别是26～20、25～19、10～3 Ma。

图3 滩海西部地区油气成藏时间判定图版(J114井)

此外，对J114井做了单井埋藏史恢复(图3)，并在埋藏史图中标定了均一温度主频对应的时间段，J114井埋藏史图中油气主成藏期为26～20 Ma，以同样方法做了JL1和LH4－1－1井的埋藏史图及均一温度对应的时间主频。均一温度和对应的成藏时间反映油气主成藏期包括2个阶段，第1阶段成藏时间为26～19 Ma，对应的地质年代为沙河街组—东营组沉积时期，第2阶段成藏时间为10～3 Ma，对应地质年代为东营组—馆陶组时期，结合包裹体均一温度、埋藏史和包裹体荧光特征分析，第1期成藏以生油为主，是滩海西部地区石油生成聚集成藏的主要时期;第2期成藏以生气为主，是滩海西部地区生成天然气的主要时期。综合分析认为辽河滩海西部地区具有两期成藏，先油后气的特点。

2 生烃史法确定油气成藏时期

作为对比研究，除了应用流体包裹体法确定油气成藏期外还应用了生烃史法来确定辽河滩海西部地区的成藏时期。生烃史法原理认为，油气藏形成时间不可能早于油气生成时间。只有在烃源岩达到生烃条件时才能够大量生成油气，因此，大规模的油气成藏期只能晚于油气生成高峰期，或在油气生成期内。滩海西部地区的主力烃源岩为沙三段、沙一二段和东营组。本次研究根据烃源岩厚度、TOC、Ro、埋藏深度等数据，对西部地区3个层段在沙三段末、沙一二段末、东三段末、东二段末、东一段末、馆陶组末和现今的阶段生油、生气量分别进行了模拟计算。

图4 滩海西部地区生烃史

从生烃史图上可以看出(图4)，滩海西部地区从沙三段末开始生油，至馆陶组沉积早期，生油量逐渐增大，20 Ma左右达到生油量的最大值，此后生油量逐渐减小，但在馆陶组沉积期间，一直保持着较大的生油量。生气量则从东二段末逐渐增大，至馆陶组末5.2 Ma达到生气量的最大值。分析认为，滩海西部地区在东营组至馆陶组沉积时期内均保持了较大的生油量，在馆陶组至现今的沉积时期内均保持了较大的生气量，因此，油藏主要在东营组至馆陶组沉积时期内(33.5～5.2 Ma)形成，气藏主要在馆陶组至现今的沉积时期内(24.6～0.0 Ma)形成。

3 结论

(1)运用流体包裹体法分析，辽河滩海西部地区具有两期成藏、先油后气的特点。第1期成藏以生油为主，主生油期为26～19 Ma，对应的地质年代为沙河街组—东营组沉积时期，第2期以生气为主，主要生气时期为10～3 Ma，对应地质年代为东营组—馆陶组时期。运用生烃史法分析滩海西部地区油气成藏时间，西部地区油藏主要在东营组至馆陶组沉积时期内(33.5～5.2 Ma)形成，气藏主要在馆陶组至现今的沉积时期内(24.6～0.0 Ma)形成。

(2)通过2种分析方法确定的成藏时间略有差异，产生这种差异的原因主要是2种分析方法的思路和理论假设不同。生烃史法的前提假设是:油气成藏不能早于油气大量生成的时期，生烃史法测定的是烃源岩开始生烃和停止生烃的时间，侧重于确定主生烃期。用包裹体法确定的油气成藏时间是油气成藏时储层捕获包裹体的时间，借助储层捕获包裹体的时间来确定油气成藏时间。从油气生成运聚的整个过程来看，油气生成后经过运移才能在有利的圈闭内聚集成藏，运移经历的地质时间即是2种方法确定的成藏时间差异。用包裹体法确定的成藏区间落在生烃法确定的区间范围以内，与2种方法理论假设基本吻合。

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