基于定量熒光技術的庫車拗陷英買7構造帶古近系油氣成藏過程分析

吳 凡，付曉飛，卓勤功，桂麗黎，王 媛，蘆 慧

（1.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 2.中聯煤層氣有限責任公司，北京 100011； 3.中國石油勘探開發研究院 中國石油天然氣集團公司盆地構造與油氣成藏重點實驗室，北京 100083； 4.中國石油塔里木油田勘探開發研究院，新疆 庫爾勒 841000）

基于定量熒光技術的庫車拗陷英買7構造帶古近系油氣成藏過程分析

吳 凡1，2，3，付曉飛1，卓勤功3，桂麗黎3，王 媛4，蘆 慧1

（1.東北石油大學 地球科學學院，黑龍江 大慶 163318； 2.中聯煤層氣有限責任公司，北京 100011； 3.中國石油勘探開發研究院 中國石油天然氣集團公司盆地構造與油氣成藏重點實驗室，北京 100083； 4.中國石油塔里木油田勘探開發研究院，新疆 庫爾勒 841000）

利用定量顆粒熒光技術，研究塔里木盆地庫車拗陷英買7構造帶油氣調整特征.英買19古近系儲層砂巖樣品定量熒光光譜響應及流體包裹體觀測、儲層瀝青鏡下分析結果表明：英買19有殘余油層存在且古油柱厚度大于現今油層厚度，古油藏發育并發生原油泄漏；英買19現今油水界面在4 706 m處；英買7構造帶油氣藏早期吉迪克期～康村期以油充注為主，并形成古油藏，晚期庫車期開始以氣充注為主，天然氣經過階段性充注、氣洗改造原有油氣藏，古油水界面多次向下調整，后受構造抬升運動影響，最終形成現今凝析氣藏.該研究成果為英買7構造帶古近系油氣成藏過程研究提供依據.

庫車南部斜坡帶；英買7構造帶；油氣成藏過程；古油水界面恢復；定量熒光技術

0 引言

油氣藏油水界面的變遷記錄油氣藏形成以后的調整、改造及破壞的歷史.根據恢復油氣藏在各地質歷史時期古油水界面位置，可以確定油氣運聚成藏的時間，恢復流體成藏的調整過程，幫助認識油氣藏形成和分布規律，為油氣藏成藏特征研究奠定基礎[1].近年來，熒光技術逐步應用于包裹體及成藏過程研究，為識別古油柱、現今與古油水界面等研究提供證據[2-3]，該技術具有快速、簡便和經濟等特點，已經在油氣成藏領域得到廣泛應用[4-5].

塔里木盆地庫車拗陷作為油氣勘探的重要領域，人們研究油氣系統的成藏過程，認為庫車拗陷具有多期次充注的特征，但成藏過程認識存在差異[6-9].英買7構造帶位于庫車拗陷南部斜坡帶的西南部，緊鄰塔北隆起，在古近系、白堊系、奧陶系獲得工業性油流，主要分析古近系凝析油氣藏的成藏過程.對于該構造帶古近系油氣來源，認為是庫車拗陷三疊系—侏羅系陸相烴源巖[6，8，10-13]，但油氣充注過程存在差異，如趙靖舟等認為早期康村期形成英買21和英買23～17低熟氣藏，晚期庫車期形成英買19和英買7～9成熟氣藏[7]；Liang Digang等認為中新世早期成油、上新世以來晚期聚氣[6]；趙孟軍等認為喜馬拉雅早期油氣聚集、破壞和喜馬拉雅晚期天然氣聚集、調整[8，14].

筆者利用定量顆粒熒光技術（QGF和QGF-E）識別古油層和殘余油層，恢復油水界面的變遷歷史，分析油氣調整特征，并結合包裹體觀測、儲層瀝青證據為油氣成藏過程研究提供指導.

1 石油地質特征

庫車拗陷位于塔里木盆地北部，構造單元可劃分為“三帶一凹一斜坡”，從北向南依次為北部單斜帶、克拉蘇—依奇克里克構造帶、烏什—拜城—陽霞凹陷、秋里塔格構造帶及南部斜坡帶[15].英買7斷裂構造帶位于南部斜坡帶西南端，是一個呈北東—西南向展布的二級構造帶，由一系列北東向燕山—喜山期正斷層組成，沿斷層形成一系列古近系至白堊系的斷背斜、斷鼻和斷塊構造，東面是紅旗斷裂構造帶，南鄰英買2號構造，西接南喀—英買力低隆，北面是羊塔克斷裂構造帶.構造帶內部自西向東可劃分為英買21號、英買23號、英買17號、英買7～19號、英買9號斷裂構造帶（見圖1）.該地區油氣藏為典型的“復式油氣藏”，類型包括古近系的帶底油或油環的底水塊狀凝析氣藏、英買7號構造奧陶系的潛山內幕背斜底水塊狀油藏和英買9號構造白堊系的邊水層狀油藏，其中古近系的油主要來源于庫車拗陷上三疊統黃山街組的湖相烴源巖，氣主要來自庫車拗陷侏羅系的煤系烴源巖[16-18].

圖1 英買7構造帶油氣藏分布及剖面Fig.1 Distribution and profile of oil and gas in Yingmai 7 fault structure belt

2 樣品與實驗

定量熒光技術（QFT）可以連續采集多口井不同深度的樣品進行系統的光譜分析，根據整個樣品的剖面變化識別油水界面，判斷現今油層和古油層，進而分析油氣性質等[19-23].該技術主要包括定量顆粒熒光技術（QGF，Quantitative Grain Fluorescence）、包裹體定量顆粒熒光技術QGF+、粒間萃取物定量熒光技術（QGF-E）和三維全掃描定量熒光技術（TSF，Total Scanning Fluorescence）.

QGF根據儲層樣品顆粒的熒光響應，分析不同烴類的QGF光譜特征反映油質的輕重，由輕至重光譜向長波方向偏移；凝析油和輕質油的光譜曲線在300～600 nm之間呈現不對稱且向短波長方向傾斜的特征，波峰位置介于375～475nm之間；重質油的光譜曲線在475 nm附近形成寬峰.四環芳香烴和極性化合物最大光譜峰出現在475～550 nm之間，次級峰在375 nm附近.QGF指數是波長在375～475 nm之間平均光譜強度與波長300 nm處光譜強度的歸一化值，可以作為識別古油水界面的標志，油層的QGF指數比水層的高；QGF-E是QGF的拓展，測量吸附于儲層巖石顆粒表面的、可溶于二氯甲烷（DCM）的烴類提取物的紫外激發光的熒光強度和光譜特征[8，9，11-15]，參數主要有Imax（最大熒光強度）和λmax（最大熒光強度對應波長），一般認為油層熒光強度普遍較高，而水層樣品的熒光強度很低，譜線很平緩且接近基線，殘余油層熒光強度介于油層與水層之間[22-23]，分析結果可以用于勘探和鉆井評價中現今油層及殘余油層的判定.Liu K等指出在解釋油水界面的依據時還要因地區而異，需要綜合考慮油藏QGF指數和QGFE光譜特征、整體強度和強度隨深度變化的趨勢，通常油水界面附近存在一個QGF-E強度突然增加的拐點[22].QGF、QGF-E檢測儀器是Varian Cary-Eclipse熒光光譜分光光度計，它對儲集層抽提物和固體顆粒熒光光譜可以進行快速和高精度檢測.

分析樣品來自英買19井，位于英買7構造帶中的英買19號斷背斜上.在英買19井古近系4 670.0～4 715.0 m的取心井段內系統采集29塊巖石樣品，其中，氣油界面4 697.5 m之上樣品17塊，油層4 698.5～4 704.5 m段樣品6塊，油水同層過渡帶4 704.5～4 707.5 m樣品3塊，水層4 707.5～4 715.0 m樣品3塊，每0.5～2.0 m間隔取樣，樣品巖性多為細砂巖，少部分為粉砂巖和中砂巖.另外，流體包裹體和孔隙瀝青的存在是油氣運移及原油充注最直接的證據[24-25]，利用ZEISS Imager A1m多功能顯微鏡，對英買19井儲層巖石樣品薄片進行鏡下觀測、分析.

定量熒光技術實驗方法：首先，將樣品研磨并篩選出40～60目的單顆粒，每個樣品稱取質量2.500 g，電子稱稱量精度達到10-3g.將稱量好的樣品分別放在50 m L燒杯中，加入20 m L二氯甲烷，將燒杯放入超聲儀中，進行超聲10 min，烘干.然后，每個燒杯中分別加入40 m L、質量分數為10%的雙氧水，將樣品在超聲儀中進行超聲10 min，放置在通風廚中靜置40 min，再進行超聲10 min，用蒸餾水清洗樣品，除去雙氧水溶解的物質.之后，加入40 m L、質量分數為3.6%的鹽酸，用玻璃棒攪動20 min，倒掉燒杯中鹽酸溶液，用蒸餾水清洗樣品3遍.最后，將樣品放在烘烤箱中烘烤24 h，溫度為60℃，烘干后分別加入20 m L二氯甲烷，進行超聲10 min，每個樣品分別提取10 m L溶液注入溶液瓶中，密封好，用做QGF-E分析，剩余樣品倒掉二氯甲烷，晾干后固體樣品做QGF分析.

3 結果與討論

3.1 QGF、QGF—E實驗結果

英買19井的QGF參數和QGF-E參數結果見表1.QGF指數分布在2.3～7.1之間，其中54.8%≥4，80.6%≥3，表現出分段規律性變化，從淺到深依次劃分為4 670.1～4 679.0、4 679.0～4 686.5、4 686.5～4 700.3、4 703.3～4 711.0 m四段，每一段隨深度增加QGF指數逐漸降低.QGF熒光強度分布在0.9～6.3 p.c.之間，λmax分布在369～403 nm之間，具有明顯的熒光強度峰值（見圖2）.QGF-E強度分布在9～721 p.c.之間，在4 670.0～4 690.0 m之間普遍大于20 p.c.，且其中有3個大于40 p.c.，在4 692.0～4 706.0 m之間普遍遠大于40 p.c.，但在4 698.0、4 698.8 m處出現小于20 p.c.的特殊值，此處QGF指數也較低，結合巖性分析是由泥巖夾層段導致的；4 706.0 m以下普遍小于20 p.c.，且4 706.0 m處出現明顯拐點；λmax分布在319～477 nm之間，普遍分布在370 nm左右，4 706.0 m以下曲線平緩，略呈微弱的峰形（見圖2）.

3.2 古油藏發育

樣品的QGF熒光響應結果見表1、圖2.QGF指數存在20 m（4 688.0～4 698.0、4 701.1～4 709.0 m）的儲層段QGF指數基本大于4，符合古油藏的顆粒熒光剖面特征，可以確定古油藏發育，推測古油柱厚度大于現今油層厚度，曾發生過原油泄漏；QGF光譜和QGF-E光譜具有明顯的熒光強度峰值，為凝析油和輕質油光譜特征；QGF光譜峰值絕大數在400 nm左右，而局部在350 nm左右，說明早期有輕組分烴充注，后期有成熟度較高的油或氣充注.

通過包裹體觀測，在氣層段4 693.6 m處的包裹體薄片中發現黃色熒光包裹體（見圖3），根據熒光顏色與油包裹體密度的關系，近黃色包裹體密度大，近藍色包裹體密度小[26-27]，認為該包裹體屬于烴類包裹體，為該氣層曾發生過原油充注提供直接證據.

通過鏡下觀察，在氣層4 697.2 m處薄片樣品的儲集層顆粒間與石英微裂縫中，發現大量發褐色熒光儲集層瀝青物質（見圖4），屬于成熟度相對偏低的膠質瀝青，推測為早期原油充注、遭受氣侵改造后殘留形成，是早期原油充注的原始證據.

表1 英買19的QGF和QGF—E實驗結果Table 1 QGF and QGF—E results in Yingmai 19

圖2 英買19儲層砂巖不同深度QGF光譜特征Fig.2 QGF spectrum characterization of sandstone samples in different depth of Yingmai 19

圖3 儲層流體包裹體特征及賦存狀態（英買19井，4 693.6 m，E）Fig.3 Microgragh of the fluid inclusion in the reservoir（Yingmai 19，4 693.6 m，E）

圖4 儲集層瀝青鏡下特征（英買19井，4 697.2 m，E）Fig.4 The microscopic characteristics of asphalt in reservoir（Yingmai 19，4 697.2 m，E）

3.3 油水界面變遷

QGF、QGF-E實驗分析結果見圖5，QGF-E強度在氣層段普遍大于20 p.c.，為殘余油層熒光強度特征，表明在整個氣層段曾發生過原油充注.根據QGF-E熒光強度分布特征顯示，在4 706.0 m處出現明顯拐點，結合綜合解釋4 704.5～4 707.5 m為油水同層，推斷4 706.0 m為現今油水界面.QGF指數和QGF-E熒光強度分段性特征表明，英買19存在古油藏分段調整的特征，推測不同時期存在4個古油水界面，分別為4 679.0、4 686.5、4 693.6、4 700.3 m.

3.4 油氣成藏過程分析

英買19井早期為原油充注，后期為天然氣階段性注入，結合庫車拗陷南部斜坡帶地區構造演化史，認為英買7構造帶油氣成藏過程主要經歷階段（見圖6[7]）：古近系末（見圖6（a）），英買7構造帶初步形成幾個平緩的背斜，因為油源供給不足而未形成油氣藏；新近系吉迪克組沉積期（N1j，23.0～12.0 Ma；見圖6（b）），庫車拗陷三疊系湖相烴源巖處于生油高峰，生成的原油從北向南經過長距離側向運移到南部斜坡帶，英買7構造帶現今局部構造基本形成，開始形成油藏，后因喜馬拉雅早期運動、斷層開啟等，聚集的油藏遭到一定程度的破壞而未形成統一油水界面；康村期（N1-2k，12.0～5.0 Ma；見圖6（c））英買7構造帶原油繼續充注，并開始初步形成統一的油水界面，東部英買19油水界面在深度4 679.0 m處；庫車早中期（N2k，5.0～3.0 Ma；見圖6（d））侏羅系煤系烴源巖開始生干氣，由于存在干氣充注和構造擠壓運動，原有的早期古油藏被氣洗并改造，逐漸形成凝析氣藏，英買19油水界面調整到4 686.5 m處；庫車晚期（2.5～1.6 Ma）進入大量生氣階段，氣洗和改造作用進一步加強，原油再次被天然氣排替，原有凝析氣藏又一次被改造，油水界面變至4 693.5 m處；第四紀西域期（1.6～0 Ma）由于受不斷充注的天然氣排替作用，古油水界面在原古油藏布局基礎上再次下調，后因構造抬升運動，最終形成現今油氣藏（見圖6（e））.

圖5 英買19古近系儲層砂巖定量熒光綜合剖面Fig.5 Quantitative fluorescence integrated profile of Paleogene reservoir sandstone samples in Yingmai 19

圖6 英買7構造帶油氣藏演化剖面Fig.6 The profiles of the evolution of reservoir in Yingmai 7 tectonic belt

4 結論

（1）根據英買19凝析氣藏古近系儲集層段29個砂巖樣品的定量顆粒熒光實驗分析結果，結合包裹體觀測、儲層瀝青分析、區域構造演化史分析，英買19古近系凝析氣藏現今油水界面位于井深4 706.0 m，原油表現為凝析油和輕質油特征.

（2）在英買19古近系氣層段發現發黃色熒光的包裹體和發褐色熒光遭受氣侵的儲集層瀝青，根據定量顆粒熒光結果，得出有殘余油層存在且古油柱厚度大于現今油層厚度，表明古油藏發生原油泄漏.

（3）英買7構造帶由于早期油充注、晚期氣階段充注的特征及構造抬升運動影響，英買19古油水界面發生4次變遷，分別為4 679.0、4 686.5、4 693.6、4 700.3 m.

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TE135.6；TE122.1

A

2095-4107（2014）04-0032-07

2014-04-14；

任志平

國家科技重大專項（2011ZX05003）；中國石油天然氣股份有限公司科學研究與技術開發項目（2011B-04）

吳 凡（1988-），男，碩士研究生，主要從事構造地質學與油氣成藏綜合方面的研究.

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2014.04.005