川西北双鱼石地区栖霞组储层成藏期次及流体演化

倪蕊 ,  马行陟 ,  陈勇 ,  冯艳伟 ,  鲁雪松 ,  宋一帆 ,  张辉 ,  范俊佳

地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (02) : 596 -608.

PDF (10464KB)
地球科学 ›› 2023, Vol. 48 ›› Issue (02) : 596 -608. DOI: 10.3799/dqkx.2022.403

川西北双鱼石地区栖霞组储层成藏期次及流体演化

作者信息 +

Stages of Hydrocarbon Accumulationand Fluid Evolution of Qixia Reservoir in Shuangyushi Area, Northwest Sichuan Basin, China

Author information +
文章历史 +
PDF (10714K)

摘要

以岩心观察描述为基础,结合偏光显微镜薄片、阴极发光及流体包裹体等分析手段,探讨了川西北双鱼石构造栖霞组储层成岩和成藏期次及流体演化. 结果表明,川西北双鱼石构造栖霞组上部储层整体为亮晶云质灰岩,可将其成岩矿物充填划分为四期,依次为早期微细晶方解石、重结晶的方解石、围岩孔洞中共生的石英钠长石和沥青、裂缝中充填的白云石和方解石. 结合不同成岩阶段流体包裹体特征与埋藏史分析表明,二叠到中三叠纪研究区整体沉降接受沉积,埋深加大并受峨眉地裂伴随的热液作用影响,形成重结晶方解石,早中三叠-中侏罗纪下寒武统烃源岩达到生油高峰,使得第一期原油充注到栖霞组储层,随后二叠系中下部烃源岩在早侏罗-早白垩世达到生油高峰,即第二期原油充注. 富硅热流体的充注形成石英和钠长石,同时由于埋深和热流体的改造,部分原油裂解生成沥青,古气藏开始逐步成藏. 燕山晚期到喜山期龙门山地区在中生代中晚期经历了持续的逆冲构造变形,在构造裂缝充填白云石和方解石. 裂缝充填方解石脉中捕获含甲烷包裹体和沥青包裹体,即古气藏随之调整,整体呈现早成藏晚调整的特点.

关键词

四川盆地 / 川西北地区 / 二叠系栖霞组 / 成藏期次 / 流体演化 / 石油地质

Key words

Sichuan Basin / northwest Sichuan / Permian Qixia Formation / stages of hydrocarbon accumulation / fluid evolution / petroleum geology

引用本文

引用格式 ▾
倪蕊,马行陟,陈勇,冯艳伟,鲁雪松,宋一帆,张辉,范俊佳. 川西北双鱼石地区栖霞组储层成藏期次及流体演化[J]. 地球科学, 2023, 48(02): 596-608 DOI:10.3799/dqkx.2022.403

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

0 引言

深层碳酸盐岩地层是当前油气勘探的重要领域之一,四川盆地碳酸盐岩地层勘探取得了许多重大突破,成为关注的热点(李剑等,2019). 双鱼石构造位于四川盆地西北部龙门山断褶带与川北低缓断褶带的过渡区(彭先等,2020),横跨剑阁-江油两地,区块栖霞组和茅口组气藏具有超深、高温、高压、含硫的特点,属典型的“三超气田”,勘探开发是世界级难题. 自2016年年初首口试采井双探1井投产至今,双鱼石区块先后8口气井陆续投产,日产量超过200万m3. 川西北气矿双鱼001-H2井栖霞组测试获很高产气量,该井是双鱼石区块成功获气后的第4口高产气井,该井完钻井深7 396 m,完钻层位栖霞组,显示该区栖霞组具有巨大的勘探潜力,但是关于栖霞组储层的成岩和成藏演化还存在诸多不清之处.

盆地流体性质和流体运移是影响储层成岩作用的关键因素(焦养泉等,2000刘立等,2000张枝焕等,2000赖兴运等,2004王伟庆等,2005朱如凯等,2009). 深部热液流体对四川盆地碳酸盐岩储层的改造作用日益受到学者们的重视,随着油气储层成岩作用与油气成藏研究的不断深入,人们也在探索盆地流体类型、流体动力学与成岩演化及油气成藏的关系,认为活动热流体具有重要的石油地质意义(王震亮,2002刘建章等,2004朱如凯等,2009). 热液流体对储层的改造是深层碳酸盐岩有利储层发育的重要机制之一(金之钧等,2006刘树根等,2008王坤等,2016杨雨然等,2019),前人在对川西北地区热液作用的研究中表明该地区热液作用受峨眉山地幔柱影响,热液活动时间与川西北晚二叠-三叠纪岩浆活动较匹配,与岩浆活动有关的热液流体沿张性断裂进入中二叠统地层,促使灰岩发生热液白云石化作用(黄思静等,2012李辉等,2014杨雨然等,2019). 热液在沿输导系统运移过程中,随着温压变化及与围岩的相互作用,往往沉淀出一些特殊的矿物或矿物组合(刘树根等,2008). 黄思静等(2012)在川西地区栖霞组热液白云岩中发现了伊利石、石英、黄铁矿、氟磷灰石、重晶石、黄铁矿和焦沥青,其中白云石溶蚀孔洞中的萤石、氟磷灰石(方解石)反映热液白云石沉淀后温度下降造成的流体性质改变和白云石的溶解. 热液也可导致干酪根强制成熟,此过程中也可形成少量沥青与甲烷气体,焦沥青则是有机质因热液蚀变而发生的强迫成熟和过成熟产物(刘树根等,2008黄思静等,2012). 由于双鱼石地区以栖霞组台缘滩相白云岩为主要储层,前人已对其开展过研究工作,在储层特征、白云岩成因、天然气成藏等方面取得了一系列成果和认识,而对于栖二段的颗粒灰岩储层特征及成岩成藏流体演化的系统研究相对较少,因此,笔者通过岩心和薄片观察,采用阴极发光、拉曼光谱、流体包裹体等分析测试手段,对双鱼石栖霞组上部储层成岩矿物充填序列进行了系统分析,探讨了成藏流体演化及油气成藏演化期次,以期为深入认识深层碳酸盐岩储层成岩演化和油气成藏提供依据.

1 地质概况

四川盆地的形成演化具有时间长、厚度大、构造-沉积旋回多,后期改造强烈等特点(黎荣等,2019曾鑫耀等,2020),是在上扬子克拉通基础上发展起来的大型含油气叠合盆地(汪泽成等,2002). 双鱼石地区构造位置西邻龙门山逆掩推覆带,东接川北古中拗陷低缓区,北部为米仓山隆起,南缘山前断褶带(图1)(吕文正等,2018). 受龙门山推覆作用的影响,区内形成隆坳相间的格局. 双鱼石构造带位于矿山梁东南侧、天井山构造东侧,隶属于广元市剑阁县,面积约为260 km2伍顺利,2018).

四川盆地川西北地区经历了桐湾、加里东、云南、海西、印支、燕山及喜山等多期构造活动(沈浩等,2016王鼐等,2016梁瀚等,2018陈竹新等,2019易士威等,2021),其中印支期和喜山期构造活动决定该区最终的构造格局和构造样式(易士威等,2021). 在加里东运动前,四川盆地热状态稳定,盆地内接受了广泛的二叠纪碳酸盐岩海侵沉积(黎荣等,2019曾鑫耀等,2020),加里东运动时期,扬子地台发生抬升,隆起程度不高. 泥盆-石炭纪川西地区局部抬升剥蚀,印支运动早期(二叠-中三叠),该地区处于稳定的台地边缘环境,浅海沉积;印支晚期(中三叠-晚三叠)该地区全面海退,龙门山地区抬升遭受剥蚀,由于印支晚期构造作用加剧,形成一系列推覆构造(苏楠等,2021). 燕山期(侏罗-古近纪)研究区整体构造作用不强,沉积平静,呈构造隆升演化状态. 喜山期构造作用剧烈,使该地区重新挤压缩短,发育一系列褶皱和推覆构造(李艳,2018沈桐等,2021).

川西北地区发育下寒武统、二叠系和上三叠统等多套烃源岩和海陆相多类多层储集体,以及嘉陵江组、雷口坡组和须家河组区域性盖层(图1)(易士威等,2021),并且双鱼石构造和圈闭形成时间早,油气地质条件优越. 双鱼石气藏主要产层是栖霞组,该地区栖霞组白云岩广泛发育,自下而上可分为栖一段和栖二段,厚度可达70~130 m,栖一段整体较薄,岩性主要为深灰-灰色中-薄层含泥泥晶灰岩,局部见硅质条带;栖二段相对较厚,主要发育灰白-浅灰色中-厚层状晶粒白云岩、颗粒/残余颗粒白云岩、豹斑状/白云质灰岩及亮晶颗粒灰岩,其中,栖二段白云岩为储层层段(彭先等,2020). 储集层主要发育于栖霞组中上部,岩性以晶粒白云岩为主,储集类型为裂缝-孔隙型(杨光等,2015). 研究区发育多套烃源岩,包括震旦系陡山沱组泥岩、下寒武统筇竹寺组泥岩、下志留统龙马溪组泥岩和中二叠统(栖霞组和茅口组碳酸盐岩及梁山组的煤系烃源岩),且川西北地区构造位置特殊,经历多期构造运动,油气藏经过多阶段调整.

2 样品采集及研究方法

样品采自双鱼石地区ST2井、ST3井和ST8井3口探井,均属下二叠统,包括栖霞组和茅口组,共26个岩样. 岩石样品制成厚度约0.07 mm的双面抛光包裹体薄片及对应的多功能薄片. 样品的镜下观察、流体包裹体的激光拉曼光谱测试和显微测温均在中国石油大学(华东)流体包裹体实验室完成. 阴极发光测试在中国石油大学(华东)储层微观分析实验室完成,阴极发光分析在BII CLF-2阴极发光仪下进行,测试条件保持工作束压为12.9 kV、束流为320 mA以进行对比. 镜下观察使用的仪器为徕卡显微镜,仪器型号为DM2700P,主要在透光下观察. 流体包裹体激光拉曼光谱测试使用的仪器为LabRam-010激光拉曼光谱仪,该仪器采用显微共焦系统、CCD信号检测系统,光学分辨率约为1.5 cm-1,数值分辨率为0.1 cm-1,实验所用的激光光源波长为532 nm,共焦孔为1 000 μm,狭缝为400 μm,积分时间为5 s,实验的环境温度为20 ℃,湿度为50%. 为了确保样品测试的准确性,在对流体包裹体进行激光拉曼光谱测试之前用单晶硅标准样对激光拉曼光谱仪进行校正.

流体包裹体均一温度和冰点温度测试采用LinKman公司生产的THMSG-600冷热台,经过标准样品校正后,误差为±0.1 ℃. 测量均一温度时,加热速度为5 ℃/min,测温过程随时注意相态变化,在相变点附近加热速度降为2 ℃/min,直到流体包裹体达到均一. 包裹体达到均一温度之后,继续升温5~10 ℃,并仔细观察包裹体是否达到均一,确定达到均一后降温到室温. 测量冰点温度时降温速度为30 ℃/min,快速降温到-90 ℃后暂时停留3 min,确保包裹体完全被冻住. 然后以5 ℃/min的速度进行升温,观察包裹体内的相变特征,在冰点温度附近加热速度降为2 ℃/min,当包裹体内最后一块冰完全融化时测得的温度即为冰点温度. 读取冰点温度后继续升温,直到恢复室温后停止加热.

与含甲烷流体包裹体同期形成的盐水包裹体记录了天然气成藏时地层水的成分和盐度特征,其测试结果是恢复捕获压力的必要参数. 利用Bodnar(1993)提出的流体包裹体冰点温度与其盐度的关系,来确定与甲烷共生盐水包裹体的盐度. 流体包裹体的PVT数值模拟是恢复捕获压力的重要手段,本文中PVT模拟是利用Knight and Bodnar(1989)的NaCl-H2O体系的状态方程进行计算的,主要方程如下:

T=374.1+8.800Φ+0.1771Φ 2-0.02113Φ 3+7.334×10-4 Φ 4
P=2094-20.56T+0.06896T 2-8.903×10-5 T 3+4.214×10-8 T 4

式中:T为捕获温度(℃);P为压力(105 Pa);Φ为盐度的质量百分数(%).

3 储层成岩特征

3.1 岩石学特征

薄片鉴定结果表明,研究区栖二段上部主要发育亮晶云质灰岩,呈灰-灰黑色,围岩中保留生物碎屑,且普遍发育孔洞和裂缝(图2a2c2e),其中主要充填方解石(图2a2b),部分孔洞充填有沥青(图2e),此外,少数孔洞发育石英和长石(图2e),石英分布较分散,长石呈板条状.

3.2 成岩矿物充填序列

通过对栖霞组样品岩相学和阴极发光观察,将栖霞组成岩矿物充填划分为以下4期:

Ⅰ期:为早期形成的围岩微细晶方解石,呈灰黑色,颗粒细小不自形-半自形,阴极发光下不发光(图3a3b3c3d);

Ⅱ期:为围岩中重结晶作用形成的方解石,颗粒较围岩方解石大,半自形,约50~100 μm,阴极发光下不发光(图3a3b3c3d),其拉曼峰在1 087 cm-1(图4a1、4a2);

Ⅲ期:为孔洞中伴生的石英(图4b4c)、长石(图4e4f4g)和围岩中的沥青(图4d). 石英发育在围岩孔隙中,呈灰白色,自形-半自形,约100~200 μm,阴极发光下呈蓝紫色(图3e3f3g3h),其拉曼峰在464 cm-1图4b2、4c2),长石与石英伴生,零星分布于围岩孔隙中,呈灰白色,自形-半自形,约100~150 μm,阴极发光下呈蓝紫色(图3e3f),其拉曼峰在478 cm-1和507 cm-1图4e2、4f2、4g2). 长石和石英颗粒自形程度均高于重结晶方解石. 围岩中的沥青分布在裂缝边部和重结晶矿物颗粒周围(图4d1),部分沥青脉被裂缝切割(图3e3g),其拉曼峰在1 339 cm-1和1 599 cm-1图4d2),由于沥青分布于石英颗粒晶间孔中,三者伴生,石英和钠长石自形程度相近且在石英和钠长石中均发育有沥青包裹体,其沥青成熟度相近,因此将三者划分于同一成岩期;

Ⅳ期:为脉体中充填的白云石和方解石,两者自形程度相近,白云石主要分布在脉体边部(图4j1),自形,颗粒较大,约0.5~1.0 mm,阴极发光下呈橘红色(图3b3d),白云石的拉曼峰在1 097 cm-1图4j2),方解石分布在脉体中部,颗粒较大,自形,约0.5~1.0 mm,阴极发光下不发光(图3a3b3c3d),其拉曼峰在1 087 cm-1图4h2、4i2),裂缝中矿物总是从边部向中部生长,因此白云石稍早于方解石充填或基本同时.

4 成岩成藏流体特征

4.1 流体包裹体特征

总的来看,川西北双鱼石地区栖霞组有3期成岩矿物发育包裹体,包括重结晶方解石、石英钠长石和裂缝充填方解石. 围岩微细晶方解石颗粒不自形,颗粒细小,包裹体不发育. 重结晶方解石中流体包裹体发育较差,为液固两相包裹体,呈不规则状,约5 μm(图4a1),拉曼测试结果表明,其为含沥青包裹体(图4a2);围岩孔洞充填的石英中流体包裹体少,为液固两相包裹体,呈椭圆形,6 μm左右(图4b1、4c1),拉曼测试结果显示,其为含沥青甲烷包裹体(图4b2)和沥青包裹体(图4c2),与石英共生的钠长石中流体包裹体较发育,包括盐水包裹体(图4e1)、沥青包裹体(图4f1)和含甲烷包裹体(图4g1),均为两相包裹体,呈长条状,7~15 μm左右,拉曼测试结果显示成矿流体中含甲烷和沥青(图4f2、4g2);裂缝中白云石中流体包裹体发育较差,裂缝中方解石流体包裹体非常发育,为气液两相包裹体,约5~14 μm,呈不规则状,拉曼测试结果显示其多数为盐水包裹体(图4h),发育少量含甲烷包裹体(图4i1、4i2).

4.2 流体温压特征

根据流体包裹体均一温度测定和PVT模拟,重结晶方解石中流体包裹体均一温度范围为80~117 ℃,主要集中在100~110 ℃区间(图5),PVT模拟结果显示其捕获温度99.9~131.3℃,捕获压力为18.9~27.0 MPa,压力系数范围为0.92~1.05(表1);钠长石中流体包裹体均一温度范围为190~201 ℃(图5),PVT模拟得出其捕获温度为220.3~233.3 ℃,捕获压力为51.7~57.1 MPa,压力系数范围为1.11~1.31(表1). 裂缝中方解石中盐水包裹体均一温度范围为130~160 ℃,主要集中在150~160 ℃,而与含甲烷包裹体共生的盐水包裹体均一温度较分散(图5),PVT模拟结果显示其捕获温度为158.3~221.7 ℃,捕获压力为37.4~51.0 MPa,压力系数范围为1.13~1.35(表1).

4.3 沥青成熟度

拉曼成熟度法(RaMM)是一种基于腐殖显微组分碳拉曼光谱参数的多元线性回归分析的非图形热成熟度测定技术,该方法不需要鉴定显微组分类型;该方法使用了从碳的一阶振动光谱得出的五个参数,并基于多元线性回归方程,产生等效镜质组反射率值(等效R o)(Wilkins et al.,2014, 2015). 重结晶方解石中发育含沥青包裹体,计算结果显示其Ro为2.88;围岩孔洞充填的石英中发育的含沥青包裹体,其R o为2.99~3.22,钠长石中沥青包裹体的R o为3.84,围岩中与长石、石英伴生的沥青R o为3.60,三者沥青反射率相近但存在差异,与重结晶方解石中含沥青包裹体成熟度差异较大. 郭迪孝和酆轩增(1990)的研究表明不同类型有机质经过相同热演化后,它们之间镜质体反射率差异较大,因此不同成岩期次矿物中沥青包裹体Ro存在差异的原因可能与不同期次油源差异有关.

上述结果表明在成岩成藏过程中存在多期流体活动,Xiao et al.(2020)在对双鱼石地区栖霞组方解石胶结物的研究中发现其铁和锰含量较低,镁含量较高,由于胶结物中高镁含量记录了地层水的地球化学特征,表明方解石胶结物主要来自于地层水,这一推断与本研究中储层的石英胶结物(即酸性环境)和沥青一致;通过对钠长石中流体包裹体均一温度测试和PVT模拟得出钠长石捕获温度为220.3~233.3 ℃,因此该期流体为富硅热流体,并含裂解沥青;结合脉体充填方解石中含甲烷流体包裹体和构造演化,该期成岩流体中的甲烷为气藏调整泄漏并被成矿流体携带运移被捕获.

5 油气成藏期次及演化

5.1 油气成藏期次

基于岩相学、成岩序列和流体包裹体分析,将成岩演化阶段与研究区埋藏史结合(图6),进而确定了双鱼石地区油气运聚的阶段和时间. 本研究层段具有3期油气充注和1期气藏调整,矿物充填第Ⅱ期记录了两期原油充注,矿物充填第Ⅲ期记录了一期天然气充注,矿物充填第Ⅳ期记录了天然气调整.

根据Xiao et al.(2020)建立的盆地生排烃史模型及高国辉等(2020)关于下寒武烃源岩和中二叠烃源岩在双鱼石构造带的热演化埋藏史,研究区下寒武烃源岩在晚寒武世开始生烃,由于加里东运动,下寒武统烃源岩的R o值长期保持在R o <0.7%. 晚二叠世由于峨眉地裂作用引起的区域热液活动,使研究区地层迅速被埋,温度升高,下寒武统烃源岩进入生油门限开始生油. 早中三叠世至中侏罗世,下寒武统烃源岩的油气生成量达到峰值,即在该储层第Ⅱ期出现了第一期油充注. 中-下二叠烃源岩沉积后迅速埋藏,进入中三叠世的生油窗(R o=0.5%),在晚侏罗到早中白垩世达到其生油高峰,即在第Ⅱ期出现第二期油充注,因此第Ⅱ期重结晶方解石中捕获了沥青包裹体,可能为油包裹体经历热演化而成,其捕获温度区间为99.9~131.3 ℃. 两期原油充注与重结晶方解石中流体包裹体捕获温度对应的时间相符合,因此重结晶方解石中捕获的沥青包裹体中的沥青为下寒武统泥岩(Ⅰ型)(孙奕婷等,2019)和中二叠统生屑灰岩泥灰岩(Ⅱ1-Ⅲ)混合成因. 白垩纪以后,随着埋深增加和热液作用影响,烃源岩逐渐进入过成熟阶段,古气藏逐步成藏,并且由于热液作用,在第Ⅲ期围岩中发育热成因沥青,同期石英和长石中也捕获了沥青和含甲烷包裹体,钠长石中与含甲烷包裹体伴生的盐水包裹体捕获温度在220.3~233.3 ℃,捕获温度对应的时间与该期天然气充注相符合,该期含沥青包裹体中沥青主要来自中二叠统烃源岩(Ⅱ1-Ⅲ),可能受少量下寒武统烃源岩影响. 在相同受热条件下(<360 ℃),类型好的有机质比类型差的有机质的R o值低,变化率小(郭迪孝和酆轩增,1990). 因此即使经历了同样的热演化过程,重结晶方解石中沥青包裹体的Ro低于石英和长石中沥青包裹体的R o且差异较大,而同期的石英和钠长石可能受下寒武统烃源岩影响程度不同,导致其沥青包裹体的R o有差异,但是差异不大. 白垩纪以后,下寒武统烃源岩逐渐进入过成熟阶段甚至达到死碳阶段(R o>4.0%),喜山期该地区强烈抬升,油气生成逐渐停止,由于喜山期构造强烈,早期形成的气藏遭到破坏,因此第Ⅳ期裂缝中方解石捕获了含甲烷包裹体,其捕获温度(158.3~221.7 ℃)对应的时间与喜山期相符合,而且从该期流体包裹体的压力系数(1.13~1.35)来看,虽然该地区由于抬升使得早期气藏遭到破坏,但其仍保持超压环境,因此该地区栖霞组仍保留有可观的天然气储量.

5.2 油气成藏演化过程

通过对研究区成岩序列和流体演化的研究,结合该地区构造演化史和埋藏生烃史(图6),总结了双鱼石油气成藏演化过程(图7). 泥盆-石炭纪川西地区发生抬升剥蚀,使得在成岩早期该地区以台地边缘的浅海沉积环境接受沉积,形成第一成岩期的微细晶方解石,即地层岩石初始形成. 在二叠-中三叠纪随着研究区整体沉降接受沉积,埋深加大,并且由于峨眉地裂运动引发的热液活动使得地层温度升高,导致栖霞组储层发生重结晶作用形成方解石,同时下寒武统烃源岩在晚二叠纪进入生油门限开始生油,早中三叠到中侏罗纪达到生油高峰,在此阶段由于印支运动构造活动加剧,使得大量原油沿盆地深大断裂充注到栖霞组储层中,以下生上储的成藏模式形成第一期古油藏,随后在侏罗纪该地区继续接受沉积,埋深持续加深,二叠系烃源岩在中三叠世进入生油窗,到侏罗纪达到生油高峰,使第二期原油充注到栖霞组储层. 通过测试钠长石中盐水包裹体捕获温度在220.3~233.3 ℃,并且钠长石和石英共生,推测该成岩阶段是由富硅热流体充注形成,在此阶段深部热液沿断裂垂直上升,经过下寒武统烃源,当时下寒武统筇竹寺组泥页岩正处于烃源岩液态烃转化高峰,因此深部热液混合了部分源岩流体,据Davies and Smith(2006)研究,热液可导致干酪根强制成熟,在此过程中可形成少量沥青与甲烷气体,与本次研究中发现的石英和钠长石中的含沥青甲烷包裹体相符合. 该热液活动时间与川西北地区晚二叠-三叠纪岩浆活动较匹配,且金之钧等(2006)认为只有热液才能携带较多的SiO2,并能在进入围岩裂隙后沉淀出较多的自生石英晶体. 晚侏罗-白垩纪时期由于埋深持续加大,部分原油裂解生成裂解沥青,该期沥青与石英和钠长石中沥青包裹体的成熟度相近,因此三者属同一充填期,即热成因沥青,同期古气藏开始逐步成藏. 在碳酸盐岩储层中构造作用形成的裂缝是最重要的运移通道,其连接原生粒间孔隙、岩溶孔和热液溶蚀孔(Jiu et al.,2020),燕山期龙门山地区在中生代中晚期仍经历持续的逆冲构造变形,随后喜山期在印度板块向北俯冲于欧亚板块的远距离效应的作用下,龙门山北段发生不同程度的挤压缩短,形成推覆构造,并且形成的构造裂缝中充填方解石和白云石,同时古气藏进行一定程度的调整,方解石脉捕获的含甲烷包裹体中的甲烷即为古气藏遭到破坏调整后被该期成岩流体捕获而来,研究区成藏整体呈现早成藏、中裂解、晚调整的特点.

6 结论

(1)研究区栖霞组上部以亮晶云质灰岩为主,发育孔洞和裂缝,其成岩矿物充填划分为四个阶段:Ⅰ为成岩早期形成的微细晶方解石,Ⅱ为围岩孔洞中的重结晶方解石,Ⅲ为孔洞中充填的石英、长石及沿孔隙和裂隙边缘充填的沥青,Ⅳ为沿晚期构造裂缝边缘分布的白云石和沿构造裂缝中部分布的方解石.

(2)通过对不同成岩阶段矿物中流体包裹体岩相学观察和测试,成岩过程中存在多期流体演化. 重结晶方解石中发育沥青包裹体,其记录的流体温度为99.9~131.3 ℃,压力为18.9~27.0 MPa,压力系数范围为0.92~1.05;与石英(富硅热流体)同期的钠长石中发育沥青包裹体和盐水包裹体,其记录的流体温度为220.3~233.3 ℃,压力为51.7~57.1 MPa,压力系数范围为1.11~1.31;裂缝中的方解石中流体包裹体比较发育,多为盐水包裹体,少数为含甲烷包裹体和含沥青包裹体,该期记录的流体温度为158.3~221.7 ℃,压力为37.4~51.0 MPa,压力系数范围为1.13~1.35.

(3)结合双鱼石地区栖霞组流体包裹体、埋藏史、生烃史及成藏过程,早中三叠到中侏罗纪下寒武统烃源岩达到生油高峰,重结晶方解石中流体包裹体记录了下寒武统烃源岩原油充注形成的第一期古油藏,随后中下二叠统烃源岩进入生油窗并逐步达到生油高峰形成第二次油气充注. 由于富硅热流体的充注和改造,部分原油裂解形成沥青并被石英和钠长石捕获,该期矿物中流体包裹体记录了古气藏成藏. 燕山后期-喜山期构造作用形成的构造裂缝被白云石和方解石充填,剧烈的构造运动使得先前形成的气藏进行调整,并被方解石所捕获形成含甲烷包裹体和沥青包裹体.

参考文献

[1]

Bodnar,R.J., 1993. Revised Equation and Table for Determining the Freezing Point Depression of H2O-NaCl Solutions. Geochimica et Cosmochimica Acta, 57(3): 683-684.https://doi.org/10.1016/0016-7037(93)90378-A.

[2]

Chen,Z.X., Li,W., Wang,L.N. et al., 2019. Structural Geology and Favorable Exploration Prospect Belts in Northwestern Sichuan Basin, SW China. Petroleum Exploration and Development, 46(2):397-408 (in Chinese with English abstract).

[3]

Davies,G.R., Smith L.B., 2006. Structurally Controlled Hydrothermal Dolomite Reservoir Facies: an Overview. AAPG Bulletin, 90 (11): 1641 - 1690. https://doi.org/10.1306/05220605164

[4]

Gao,G.H.,Cao,J.,Luo,B.,2020.Evidence of the Middle Permian Marine Mixed Type Source Rocks in the Northwestern Sichuan Basin and Its Contribution to Large Gas Reservoirs in Shuangyushi Area. Acta Petrolei Sinica, 41(4):433-445 (in Chinese with English abstract).

[5]

Guo,D.X.,Feng,X.,1990. Is Vitrinite Reflectance the General Criterion of Maturation? Petroleum Geology & Experiment,(4):421-425(in Chinese with English abstract).

[6]

Huang,S.J., Li,X.N., Huang,K.K.,et al.,2012.Authigenic Noncarbonate Minerals in Hydrothermal Dolomite of Middle Permian Qixia Formation in the West of Sichuan Basin, China. Journal of Chengdu University of Technology (Natural Science Edition), 39(4):343-352 (in Chinese with English abstract).

[7]

Jiao,Y.Q.,Wu,F.D., Li,S.T.,2000. Diagenism and Thermal Fluid Episode Migration Events in Luanping Basin, China. Acta Petrologica Sinica, 16(4): 615-622 (in Chinese with English abstract).

[8]

Jin,Z.J., Zhu,D.Y., Hu,W.X., et al.,2006.Geological and Geochemical Signatures of Hydrothermal Activity and Their Influence on Carbonate Reservoir Beds in the Tarim Basin. Acta Geologica Sinca. (2):245-253+314(in Chinese with English abstract).

[9]

Jiu,B.,Huang,W.H.,Mu,N.N., et al., 2020. Effect of Hydrothermal Fluids on the Ultra-Deep Ordovician Carbonate Rocks in Tarim Basin, China, Journal of Petroleum Science and Engineering, 194:107445. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2020.107445.

[10]

Knight, C.L., Bodnar, R.J. 1989. Synthetic Fluid Inclusions: IX. Critical PVTX Properties of NaCl-H2O Solutions. Geochimica et Cosmochimica Acta, 53:3-8.

[11]

Lai,X.Y., Yu,B.Y., Chen,J.Y.,et al.,2004.Thermodynamic Conditions for Dissolution of Clastic Skeleton Particles and Its Application in Kela 2 Gas Field. Science in China, (1):45-53(in Chinese).

[12]

Li,H., Zhang,W., Zhu,Y.Y.,2014.Hydrothermalism of Dolomites in the Middle Permian, Western-to-Northern Sichuan Basin. Natural Gas Technology and Economy,8(6):12-15+77(in Chinese with English abstract).

[13]

Li,J., She,Y.Q., Gao,Y.,et al.,2019.Onshore Deep and Ultra-Deep Natural Gas Exploration Fields and Potentials in China. China Petroleum Exploration,24(4):403-417 (in Chinese with English abstract).

[14]

Li,R., Hu,M.Y., Yang,W.,et al.,2019.Sedimentary Facies Model and Favorable Reservoir Distribution of theMiddle Permian in Sichuan Basin. Oil & Gas Geology,40(2):369-379 (in Chinese with English abstract).

[15]

Li,Y.,2018.Structural Characteristics of the Middle Permian in the Shuangyushi-Zhongba Area, Longmenshan Piedmont(Dissertation).Southwest Petroleum University, Chengdu, 53-54(in Chinese with English abstract).

[16]

Liang,H., Xiao,F.S., Ran,Q.,et al.,2018.Accurate Structural Modeling on the Northern Section of Complex Structural Belt at Longmenshan Piedmont in the Sichuan Basin and Its Implications for Oil and Gas Exploration. Natural Gas Industry, 38(11):26-32 (in Chinese with English abstract).

[17]

Liu,J.Z., Liu,W., Wang,C.W.,2004.Hydrothermal Fluids Flow Types in Sedimentary Basinsand Its Significance of Petroleum Geology. Offshore Oil, (3):8-13(in Chinese with English abstract).

[18]

Liu,L., Yu,J.M., Sun,X.M.,et al.,2000. Basin Characteristics of Thermal Convection Diagenesis and Its Research Significance. Advance in Earth Sciences, (5):583-585(in Chinese with English abstract).

[19]

Liu,S.G., Huang,W.M., Chen,C.H.,etal.,2008. Primary Study on Hydrothermal Fluids Activities and Their Effectiveness on Petroleum and Mineral Accμmulation of Simian System-Palaeozoic in Sichuan Basin. Mineralogy And Petrology, (3):41-50(in Chinese with English abstract).

[20]

Lv,W.Z., Chen,X., Guan,X.,et al.,2018.Characteristic Structural Interpretation and Reservoir Prediction in Shuangyushi Area, Northwest Sichuan. Oil Geophysical Prospecting,53(Suppl.1):228-233(in Chinese with English abstract).

[21]

Peng,X., Peng,J., Zhang,L.J.,et al.,2020.Characteristics and Main Controlling Factors of the Middle Permian Qixia Formation Reservoir in Shuangyushi Structure. Journal of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition),42(5)(in Chinese with English abstract).

[22]

Shen,H., Wang,H., Wen,L.,etal.,2016.Natural Gas Exploration Prospect in the Upper Paleozoic Strata, NE Sichuan Basin. Natural Gas Industry, 36(8):11-21 (in Chinese with English abstract).

[23]

Shen,T.,Meng,L.F.,Chen,W.,et al.,2021. Tectonic Activities in Middle and North Sections of Longmenshan Thrust Belt During Late Indosinian: Evidence from Structural Analysis and Detrital Zircon Geochronology. Earth Scienc, 46(5):1728-1736 (in Chinese with English abstract).

[24]

Su,N.,Yang,W.,Yuan,B.G.,et al.,2021. Structural Features and Deformation Mechanism of Transtensional Faults in Himalayan Period, Sichuan Basin. Earth Science,46(7):2362-2378 (in Chinese with English abstract).

[25]

Sun,Y.T.,Tian,X.W.,Ma,K.,et al.,2019.Carbon and Hydrogen Isotope Characteristics and Source of Natural Gas in Shuangyushi Gas Reservoir, Northwestern Sichuan Basin. Natural Gas Geoscience, 30(10):1477-1486 (in Chinese with English abstract).

[26]

Wang,K., Hu,S.Y., Hu,Z.Y.,et al.,2016. Cambrian Hydrothermal Action in Gucheng Area, Tarim Basin and Its Influences on Reservoir Development. Acta Petrolei Sinica,37(4):439-453 (in Chinese with English abstract).

[27]

Wang,N., Wei,G.Q., Yang,W.,etal.,2016.Characteristics and Geological Significance of Structural Patternsin Northwest Sichuan Basin. China Petroleum Exploration,21(6):26-33 (in Chinese with English abstract).

[28]

Wang,W.Q., Chen,J., Zou,L.P.,2005.Study on the Relationship Between Diagenesis and Pore Fluid Activity in Dongying Sag. Journal of Shengli Oilfield Staff University,(3):40-42(in Chinese).

[29]

Wang,Z.C., Zhao,W.Z., Peng,H.Y.,2002.Characteristics of Multi-Source Petroleum Systems in Sichuan Basin. Petroleum Exploration And Development,(2):26-28(in Chinese with English abstract).

[30]

Wang,Z.L.,2002. Developments in the Fluid Dynamics and Hydrocarbon Migration of Sedimentary Basins. Petroleum Geology & Experiment, (2):99-103+109(in Chinese with English abstract).

[31]

Wilkins,R.W.T., Boudou,R.,Sherwood,N., et al.,2014. Thermal Maturity Evaluation from Inertinites by Raman Spectroscopy: the ‘RaMM’ Technique, International Journal of Coal Geology, 128-129:143-152. https://doi.org/10.1016/j.coal.2014.03.006.

[32]

Wilkins,R.W.T., Wang,M., Gan,H.J., et al.,2015. A RaMM Study of Thermal Maturity of Dispersed Organic Matter in Marine Source Rocks, International Journal of Coal Geology, 150-151:252-264.https://doi.org/10.1016/j.coal.2015.09.007.

[33]

Wu,S.L.,2018.Geological Architecture and Its Controls Upon Distribution of Hydrocarbon in the Northern Segment of Western Sichuan Basin(Dissertation).China University of Geosciences, Beijing(in Chinese with English abstract).

[34]

Xiao,D., Cao,J., Luo,B.,et al.,2020. Mechanism of Ultra-Deep Gas Accμmulation at Thrust Fronts in the Longmenshan Mountains, Lower Permian Sichuan Basin, China, Journal of Natural Gas Science and Engineering,83:103533. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2020.103533.

[35]

Yang,G., Wang,H., Shen,H.,et al.,2015.Characteristics and Exploration Prospects of Middle Permian Reservoirsin the Sichuan Basin.Natural Gas Industry, 35(7):10-16 (in Chinese with English abstract).

[36]

Yang,Y.R., Zhang,Y., Xie, C.,et al.,2019.Hydrothermal Action of Middle Permian Qixia Formation in Northwestern Sichuan Basin and Its Effect on Reservoirs. Lithologic Reservoirs,31(6):44-53 (in Chinese with English abstract).

[37]

Yi,S.W., Gao,Y., Li,M.P., et al., 2021. Structural Style of Foreland Thrust Belt and Hydrocarbon Accμmulation Mode of QixiaFormationin Northwest Sichuan Basin. Journal of Xi 'an Shiyou University (Natural Science Edition),36(4); 1-12,118(in Chinese with English abstract).

[38]

Zeng,X.Y., Zhong,D.K., Li,R.R.,et al.,2020. Genesis of Dolomites of the Lower Permian Qixia Formation in Shuangyushi Area, Northwestern Sichuan Basin. Journal of China University of Mining & Technology, 49(5);974-990(in Chinese with English abstract).

[39]

Zhang,Z.H., Hu,W.X., Zeng,J.H.,et al.,2000.Study of Fluid-Rock Interactions in Eogene Formation inDongying Depression, Bohai Gulf Basin. Acta Sedimentologica Sinica, (4):560-566 (in Chinese with English abstract).

[40]

Zhu,R.K., Zou,C.N., Zhang,N.,et al.,2009.Diagenetic Fluid Evolution and Genesis Mechanism of Tight Sandstone Gas Reservoir: A Case Study of the Upper Triassic Xujiahe Formation in Sichuan Basin. Science in China,39(3):327-339 (in Chinese).

[41]

陈竹新,李伟,王丽宁,等,2019.川西北地区构造地质结构与深层勘探层系分区.石油勘探与开发, 46(2):397-408.

[42]

高国辉,曹剑,罗冰,等,2020.四川盆地西北部中二叠统海相混合型烃源岩的证据及对双鱼石大气藏的成藏贡献.石油学报,41(4):433-445.

[43]

郭迪孝,酆轩增,1990.镜质体反射率是成熟度的通用“标尺”吗?.石油实验地质,(4):421-425.

[44]

黄思静,李小宁,黄可可,等,2012.四川盆地西部栖霞组热液白云岩中的自生非碳酸盐矿物.成都理工大学学报(自然科学版),39(4):343-352.

[45]

焦养泉,武法东,李思田,等,2000.滦平盆地成岩作用过程及古热流体幕式运移事件分析.岩石学报, (4):615-622.

[46]

金之钧,朱东亚,胡文瑄,等,2006.塔里木盆地热液活动地质地球化学特征及其对储层影响.地质学报,(2):245-253+314.

[47]

赖兴运,于炳松,陈军元,等,2004.碎屑岩骨架颗粒溶解的热力学条件及其在克拉2气田的应用.中国科学(D辑:地球科学), (1):45-53.

[48]

黎荣,胡明毅,杨威,等,2019.四川盆地中二叠统沉积相模式及有利储集体分布.石油与天然气地质,40(2):369-379.

[49]

李辉,张文,朱永源,2014.川西—北地区中二叠统白云岩热液作用研究.天然气技术与经济,8(6):12-15+77.

[50]

李剑,佘源琦,高阳,等,2019.中国陆上深层—超深层天然气勘探领域及潜力.中国石油勘探,24(4):403-417.

[51]

李艳,2018.龙门山山前带双鱼石-中坝地区中二叠统构造特征分析(硕士学位论文).成都:西南石油大学. 53-54.

[52]

梁瀚,肖富森,冉崎,等,2018.四川盆地龙门山前复杂构造带北段精细构造建模及对油气勘探的启示.天然气工业,38(11):26-32.

[53]

刘建章,刘伟,王存武,2004.沉积盆地活动热流体类型及其石油地质意义.海洋石油, (3):8-13.

[54]

刘立,于均民,孙晓明,等,2000.热对流成岩作用的基本特征与研究意义.地球科学进展,(5):583-585.

[55]

刘树根,黄文明,陈翠华,等,2008.四川盆地震旦系-古生界热液作用及其成藏成矿效应初探.矿物岩石, (3):41-50.

[56]

吕文正,陈骁,关旭,等,2018.特色构造解释及储层预测技术在川西北双鱼石地区的应用.石油地球物理勘探,53(S1):228-233+16.

[57]

彭先,彭军,张连进,等,2020.双鱼石构造栖霞组白云岩储层特征及主控因素.西南石油大学学报(自然科学版),42(5):1-12.

[58]

沈浩,汪华,文龙,等,2016.四川盆地西北部上古生界天然气勘探前景.天然气工业,36(8):11-21.

[59]

沈桐,孟立丰,陈伟,等,2021.龙门山中北段印支晚期构造活动:来自构造解析及碎屑锆石年代学的证据.地球科学,46(5):1728-1736.

[60]

苏楠,杨威,苑保国,等,2021.四川盆地喜马拉雅期张扭性断裂构造特征及形成机制.地球科学,46(7):2362-2378.

[61]

孙奕婷,田兴旺,马奎,等,2019.川西北地区双鱼石气藏中二叠统天然气碳氢同位素特征及气源探讨.天然气地球科学,30(10):1477-1486.

[62]

汪泽成,赵文智,彭红雨,2002.四川盆地复合含油气系统特征.石油勘探与开发, (2):26-28.

[63]

王坤,胡素云,胡再元,等,2016.塔里木盆地古城地区寒武系热液作用及其对储层发育的影响.石油学报,37(4):439-453.

[64]

王鼐,魏国齐,杨威,等,2016.川西北构造样式特征及其油气地质意义.中国石油勘探,21(6):26-33.

[65]

王伟庆,陈菁,邹丽萍,2005.东营凹陷成岩作用与孔隙流体活动的关系探讨.胜利油田职工大学学报,(3):40-42.

[66]

王震亮,2002.盆地流体动力学及油气运移研究进展.石油实验地质,(2):99-103+109.

[67]

伍顺利,2018.川西北段地质结构及其控油气作用(硕士学位论文).北京:中国地质大学,107-117.

[68]

杨光,汪华,沈浩,等,2015.四川盆地中二叠统储层特征与勘探方向.天然气工业,35(7):10-16.

[69]

杨雨然,张亚,谢忱,等,2019.川西北地区中二叠统栖霞组热液作用及其对储层的影响.岩性油气藏,31(6):44-53.

[70]

易士威,高阳,李明鹏,等,2021.四川盆地川西北前陆冲断带构造样式及栖霞组成藏模式.西安石油大学学报(自然科学版),36(4):1-12+118.

[71]

曾鑫耀,钟大康,李荣容,等,2020.川西北双鱼石地区下二叠统栖霞组白云岩成因研究.中国矿业大学学报,49(5):974-990.

[72]

张枝焕,胡文瑄,曾溅辉,等,2000.东营凹陷下第三系流体-岩石相互作用研究.沉积学报, (4):560-566.

[73]

朱如凯,邹才能,张鼐,等,2009.致密砂岩气藏储层成岩流体演化与致密成因机理——以四川盆地上三叠统须家河组为例.中国科学(D辑:地球科学),39(3):327-339.

基金资助

国家自然科学基金面上基金(42173042;41873070)

AI Summary AI Mindmap
PDF (10464KB)

151

访问

0

被引

详细

导航
相关文章

AI思维导图

/