天然气成藏过程再现分析技术及地质应用.pdf

2 0 1 3年 4月 第 3 2卷第 2期 大庆石油地质与开发 Pe t r o l e u m Ge o l o g y a n d Oi l fie l d De v e l o p me n t i n Da q i n g Ap r ．， 2 01 3 Vo l _ 3 2 No ． 2 DoI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ J ． I S S N． 1 0 0 0 3 7 5 4 ． 2 0 1 3 ． 0 2 ． 0 0 5 天然气成藏过 程再现分析技术及地质应用 邹伟奇 邹育良 张学军 1 ．东北石 油大学 ，黑龙 江 大庆1 6 3 3 1 8 ；2 ．大庆油 田有限责任公司勘探开发研究 院 ，黑龙 江 大庆1 6 3 7 1 2 摘要建立天然气成藏过程再现分析技术 ，研究了松辽盆地徐家围子断陷不同类型气藏 6口井的成藏过程。 认为徐家围子断陷气藏存在4种成藏过程只经历过烃类气成藏 卫深5 、达深 4 0 1 ；首先充注 C O ，然后烃气 充注，最后成为烃类气藏 徐深 1 - 2 0 3 ；烃类气和液烃首先成藏，然后 C O 驱走烃类气 ，最后成为 C O 气藏 芳深9 ；烃类气和 C O 一起成藏，只不过对不同井而言，两种气体成分所占比例不同，最后成为 C O 气藏 徐深 1 9 、徐深 2 8 。 关键词天然气成藏；包裹体；显微一激光拉曼光谱；逐层剥离 ；松辽盆地 中图分类号T E 1 2 2 ． 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 0 - 3 7 5 4 2 0 1 3 0 2 - 0 0 2 7 -09 D I S P L A YI NG AND A NAL YZ I NG T EC HNI QUE S oF GAS - R E S E RVoI R ACCUM ULATI ON P RoCES S AND THEI R GEoLoGI CAL APP LI CATI oNS Z O U We i q i 。Z O U Y u l i a n g ，Z H A N G X u e j u n 1 ． N o r t h e a s t P e t r o l e u m U n i v e r s i t y ， D a q i n g 1 6 3 3 1 8 ，C h i n a ；2 ． E x p l o r a t i o n a n d D e v e l o p me n t R e s e a r c h I n s t i t u t e o f D a q i n g O i lfie l d C o m p a n y L t d ． ， D a q i n g 1 6 3 7 1 2 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e d i s p l a y i n g a n d a n a l y z i n g t e c h n i q u e s o f t h e g a s r e s e r v o i r a c c u mu l a t i o n p r o c e s s a r e d e v e l o p e d，a n d f u r t h e r mo r e t h e p r o c e s s e s f o r d i f f e r e n t t y p e s o f t h e g a s r e s e r v o i r a c c u m u l a t i o n i n c l u d i n g 6 w e l l s i n X u j i a w e i z i Fa u l t De pr e s s i o n i n So n g l i a o Ba s i n a r e s t u d i e d ． T he a c h i e v e me n t s s h o w t h a t t h e r e a r e 4 k i n d s o f t he p r o c e s so n l y e n r i c h e d b y t h e h y d r o c a r b o n g a s e s We l l We i s h e n 5 a n d We l l D a s h e n 4 0 1 ； fi r s t fi l l e d b y C O 2 a n d t h e n h y d r o c a r - b o n g a s e s 。 fi n a l l y s h y d r o c a r b o n g a s r e s e r v o i r We l l X u s h e n 1 - 2 0 3 ； fi r s t a c c u m u l a t i o n o f t h e h y d r o c a r b o n g a - s e s a n d l i q u i d h y d r o c a r b o n ， t h e n t h e g a s d i s p l a c e d a w a y b y C O 2 ， fi n a l l y f o r ms C O 2 r e s e rvo i r We l l F a n g s h e n 9 ； c o n t e mp o r a n e o us r e s e rvo i r a c c u mul a t i n g o f t h e h y d r o c a r b o n g a s e s a n d CO2，b u t for di f f e r e n t we l l s ，t h e pr o p o r t i o n s o f t h e t w o k i n d s o f g a s a r e d i f f e r e n t a n d fi n a l l y C O 2 r e s e rvo i r i s f o r m e d We l l X u s h e n 1 9 a n d X u s h e n 2 8 ． Ke y wo r d s n a t u r a l g a s r e s e rvo i r a c c umu l a t i o n；i n c l u s i o n；mi c r o s c o p i c l a s e r Ra ma n s p e c t r um ； p e e l e d l a y e r b y l a y e r ； S o n g l i a o Ba s i n 自2 0世纪 8 0年代 以来 ，流体包裹体分析技术 在石油地质及勘探 中的应用研究 日益广泛和深入 ， 并得到了广大石油地质工作者的高度重视。油气包 裹体作为 “ 微型古油藏”，记录了盆地流体 的物理 性质及化学组成 ，反映了其生成 、运移 、聚集成藏 以及后期调整的整个演化过程 ，并且也是最直接的 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 1 1 1 改回日期2 0 1 3 -01 2 7 基金项目国家重点基础研究发展计划 “ 9 7 3 ”项 目 “ 火山岩油气藏分布规律与资源预测” 2 0 0 9 C B 2 1 9 3 0 8 。 作者简介邹伟奇 ，男 ，1 9 9 0年生，在读本科 ，主要从事测井和成藏地球化学研究。 E ma i l z o u we i q i 7 7 7 1 6 3 ． e o m 2 8- 大庆石油地质与开发 2 0 1 3正 油气运移和成藏 的证据 4 。 。流体包裹体方法 已成 为当代油气成藏年代学研究的主要方法之一l 5 删 。 2 O世纪 7 0年代 以来 ，显微激光拉曼光谱 分析 方法 ，作 为一项非破坏性微区分析技术已经渗入到 了地学研究 的各个领域 ，可对单个流体包裹体组分 进行无 损分 析。它具 有微 观 微 区、微 量 、原 位、多相态 固态、液态、气态 、分辨率高、稳 定性好等特点 ，使得它成为 目前测定单个包裹体成 分及相对摩尔分数的快速有效方法 。 油气藏的成藏过程研究在油气勘探 中具有极其 重要的作用 ，油气藏的成藏史和成藏过程的正确与 否直接关系到下一步勘探。到 目前为止 ，对于如何 恢复气藏的成藏过程及充注序次，还没有一个很好 的分析方法。笔者基于包裹体分析、显微激光拉曼 光谱分析技术和逐层剥离的制样技术 ，建立 了天然 气成藏过程再现分析技术 ，并利用该技术对松辽盆 地徐家围子 断陷深层天然气 的成 藏过程进行 了研 究 ，取得了较好的应用效果 。 1地质 背景 徐家围子断陷是松辽盆地深层发现天然气最多 的断陷。2 0 0 2年徐 深 1井在 营城组 砾岩和火 山岩 中，获得 了高产工业气流 ，从此拉开了松辽盆地深 层天然气勘探 、开发 的序幕。徐家围子断陷位于松 辽盆地北部 ，西与中央古隆起带以断层相隔 ，东南 和东北分别 与朝 5 9 一万 隆古 隆起 及东北断 隆区呈 斜坡过渡 ，是一个呈近 S N走 向的箕状断陷，东西 最宽处 4 0 k m，南北长约 8 0 k m，总体表现为西断 东超的构造格局 。该断 陷具 有 明显 的断坳双层 结 构 ，其中断陷早期演化形成 了多个次级凹陷 ，从北 向南其分别是安达凹陷、徐家围子中部凹陷和徐家 围子南部凹陷。根据钻井揭示和地质地球化学综合 研究表 明，徐家围子断陷发育多套 白垩系地层 ，主 要烃源岩是沙河子组煤系地层。该源岩 目前处于高 成熟一过成 熟阶段 ，以形成 天然气为主_ 2 。 目前 在该断陷已发现多个烃类和 C O 气藏 ，主要储层 为营城组火山岩和砂砾岩。 2实验 方法与样品选取 2 ． 1实验方法 2 ． 1 ． 1气 包裹体偏 光 显微镜 分析 实验采用 L e i c a 公司生产的4 5 0 0 P显微镜对包 裹体薄片进行分析，以确定成岩、成矿期次，并做 好标记，便于拉曼光谱分析鉴定。 2 ． 1 ． 2气 包裹体 显微一 激 光拉 曼光 谱 分析技 术 拉曼光谱可以分析鉴定单个气包裹体 的成分 ， 并可以计算 出检测到的每个气组分相对质量摩尔浓 度 。实验采用的仪器是法国 J Y公 司生产 的 H R 8 0 0 显微一激光拉曼光谱仪 ，通过实验确定气包裹体拉 曼光谱 分析主 要条 件为 6 3 3 n m氦氖 激光光 源 ； 狭缝 1 0 0 m；共 焦针 孔 2 0 0 m；曝光 时 间 5 1 0 S ；累计次数 2次。 流体 包裹体 中物 质 的相对 质量摩 尔浓度 、 ，与该物质分子 的拉曼散射峰强度 ， 。 、， b 、该 分 子的拉曼散射截面 、 、以及拉曼光谱仪光学 和电学响应效率 因子 叼 、 ，存 在如下关系 设 F 7 7 ， F b b b ，则有 F ／F b X b ／ X ， a ／ ， h 拉曼量化 因子 ，进而可推出 X ． ／ X ， a ／ ， F ／F。 _ 2 。进一步推 出气包裹体 中各组分 的相 对质量摩尔浓度计算公式 ， n ， 、 X i ～ 1 0 0 ％ 1 ∑m 0 式 1 中 表示气组分 的相对质量摩 尔浓度 ； m 为 i 组分单位响应因子的峰面积 ，用 m A ／ F 表示 ，4 表示 i 组分 的拉曼峰面积 ， 表示 i 组分 的拉曼响应因子 。 2 ． 1 ． 3逐层剥 离的制样技术 在对包裹体薄片的激光拉曼光谱分析 中，经常 会遇到尽管样品中的包裹体很丰富 ，但激光拉曼光 谱仪对其中很多包裹体检测不到拉曼信号，使研究 无法深人。经过实验研究发现 ，产生该现象是 因为 激光拉曼光谱仪激光束能量小 ，只能穿透距离样品 表面最近的少数包裹体 。通过采用对包裹体薄片样 品多次抛切 ，多次检测不同包裹体的方法 ，保证了 尽可能多的 目标包裹体得到拉曼信号 ，为对包裹体 的深入研究奠定了基础 。 2 ． 1 ． 4天然气成藏过程再现分析技术 所谓天然气成藏过程再现分析技术 ，就是通过 偏光显微镜对成岩、成矿期次进行确定，然后利用 逐层剥离的制样技术和显微一激光拉曼光谱仪对单 一 包裹体成分进行定性和定量分析，依据气体各组 分的相对质量摩尔浓度的变化，再结合包裹体均一 温度的测定，分析研究天然气成藏过程。 2 ． 2样品选取 在现今的烃类气藏 中，选取卫深 5井、达深 4 0 1 井和徐深 1 - 2 0 3 井样品；同时在现今的 C O 气 第 3 2卷第 2期 邹伟奇等天然气成藏过程再现分析技术及地质应用 3 3 表 2 芳深 9井包裹体激光拉曼光谱分析数据 Ta b l e 2 L a s e r Ra n l a n s p e c t r o s c o p i c a n a l y z e d d a t a f o r t h e i n c l u s i o n s i n W e l l F a n g s h e n 9 表3 徐深 2 8井包裹体激光拉曼分析 Ta b l e 3 La s e r Ra m an s p ec t r o s c o p i c an a l y s e s for the i n c l u s i o n s i n W e l l Xns h e n 2 8 表 4 徐深 1 9井包裹体激光拉曼分析 Ta b l e 4 La s e r Ra ma n s p e c t r o s c o p i c a n a l y s e s fo r th e i n c l u s i o n s i n W e l l Xu s h e n 1 9 第 3 2卷第 2期 邹伟奇 等天然气成藏过程再现分析技术及地质应用 3 5 4结 论 1 本研究发现 了松辽 盆地徐家 围子断 陷深 层天然气有 4种 成藏模式 只经历过烃类 气成藏 达深 4 0 1 、卫深 5 ；首先充注 C O ， ，然后烃气逐 渐充注 ，最后成为烃类气 藏 徐深 1 - 2 0 3 ；烃类 气先 成 藏 ，然 后 C O 充 注 ，最后 成 为 C O 气 藏 芳深 9、徐深 1 9 ；以 C O 、C H 同时成藏 ，对不 同井而言 ，C O 、C H 的相对 质量摩 尔浓度不 同， 与幔源沟通 的 C O 不断驱替气藏 中的 C H ，最后 形成 C O 气藏 徐深 2 8 、徐深 1 9 。 2 现今 的 C O ， 气 藏均检 测到含 烃包裹 体 ， 说明徐家围子断陷在主要生气期 ，形成了大范围烃 类气藏 ，后来沟通地幔的气藏逐渐被 C O ， 所取代 。 3 天然气成藏过程再现分 析技术可 以很好 地描述气藏的成藏过程 、充注序次、充注成分及充 注时间，解决了天然气成藏过程无法再现 的难题 ， 相信随着该技术的不断完善和发展 ，必将在油气勘 探中发挥极其重要的作用 。 参考文献 [ 1 ]Ha l l D，S h e n t w u W ，S t e r n e r M．U s i n g fl u i d i n c l u s i o n s t o e x p l o r e f 0 r o i l a n d g a s[ J ]．P e t r o 1 ．E n g ．I n t ．， 1 9 9 7， 7 0 1 1 2 9 - 3 4 ． [ 2 ]K a r l s e n D A，N e d k v i t n e T， L a r t e r S R，e t a 1 ．H y d r o c a r b o n c o mp o s i t i o n o f a u t h i g e n i e i n c l u s i o n s a p p l i c a t i o n t o e l u c i d a t i o n o f p e t r o l e - a m r e s e r v o i r fi l l i n g h i s t o r y [ J ]．G e o c h i m i c a e t C o m o c h i mi c a A c t a ，1 9 9 3 ， 5 7 1 5 3 6 4 1 - 3 6 5 9 ． [ 3 ]C o n l i ff e J ，B l a rn e y N F，F e e l y M，e t a 1 ．H y d r o c a r b o n m i g r a t i o n i n t h e P o r c u p i n e Ba s i n，o f f s h o r e I r e l a n de v i d e n c e f r o m fl u i d i n c l u s i o n s t u d i e s[ J ] ．P e t r o l e u m G e o s c i e n c e ，2 0 1 0 ，1 6 1 6 7 7 6 ． [ 4 ]S u c h y V，D o b e s P ，S y k o r o v a I ，e t a 1 ．O i l b e a r i n g i n c l u s i o n s i n v e i n q u a r t z a n d c alc i t e a n d b i t u me n s i n v e i n s Te s t a me n t t o mu l t i p l e p h a s e s o f h y d r o c a r b o n m i gra t i o n i n t h e B a r r a n d i a n b a s i n1 o w e r P a - l a e o z o i c ，C z e c h R e p u b l i c[ J ] ．Ma r i n e a n d P e t r o l e u m G e o l o g y ， 2 0 1 0，2 7 3 2 8 5 - 2 9 7 ． [ 5 ]P a g e l M， Wa l g e n w i t z F ， D u b e s s y J ．F l u i d i n c l u s i o n s i n o i l a n d g a s b e a ti n g s e d i me n t a r y f o r ma t i o n s【 C]／ ／ T h e r m a l m o d e l i n g i n s e d i - me n t a ry b a s i n s ． Ho u s t o n，T e x a s Gu l f P u b l i s h i n g Co mp a n y， 1 9 8 5 5 6 5- 5 8 3 ． [ 6 ]高先志，陈发景 ． 应用流体包裹体研究油气成藏期次以 柴达木盆地 南八 仙 油． 田第 三 系储 层 为 例 [ J ]．地 学 前 缘 ， 2 0 0 0，7 4 5 4 8 -5 5 4 ． [ 7 ]施继锡 ，李本超 ，傅家谟 ，等 ．有机包裹体及其与油气的关系 [ J ]．中国科 学B辑 ，1 9 8 7，1 0 3 3 1 8 - 3 2 6 ． [ 8 ]H u l e n J B ，B e r e s k i n S R，L e mi e u x M．T i mi n g a n d t e m p e r a t u r e o f p e t rol e u m e n t r a p me n t i n t h e G r a n t C a n y o n O i l fi e l d ，N e v a d a[ J ]． A A P G B u l l e t i n ，1 9 9 0，7 4 8 1 3 - 2 8 ． [ 9 ] 肖贤 明 ．应用储层 流体包裹体 信息研 究天然气 气藏 的成藏 时 间 [ J ]．科学通报 ，2 0 0 2 ，7 1 2 9 5 7 6 0 ． [ 1 0 ]N e d k v i t n e T ， K a r l s e n D A， S j o r l y k k e K ， e t a 1 ． R e l a t i o n s h i p b e - t we e n r e s e r v o i r d i a g e n e t i c e v o l u t i o n a nd p e t r o l e u m e mp l a c e me n t i n t h e U l a F i e l d ，N o rt h S e a[ J ]．Ma r ．P e o 1 ．G e o 1 ． ，1 9 9 3，1 0 5 2 5 5 ． 2 7 0 ． [ 1 1 ]G o r g e S C ． G e o c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f o i l b e a ti n g fl u i d i n c l u s i o n s a n d p r o d u c e d o i l f r o m t h e T o ro s a n d s t o n e s ，P a p u a Ne w Gu i n e a [ J ]．O r g a n ．G e o c h e m ． ，1 9 9 7，2 6 3 ／ 4 1 5 5 1 7 3 ． [ 1 2 ]柳少波，顾家裕 ． 包裹体在石油地质研究中的应用与问题讨 论 [ J ]．石 油与天然气地质 ，1 9 9 7 ，8 4 3 2 6 - 3 3 1 ． [ 1 3 ]赵靖舟 ． 塔里木盆地烃类流体包裹体与成藏年代分析 [ J ]． 石油勘探与开发 ，2 0 0 2 ，2 9 4 2 1 - 2 5 ． [ 1 4 ]陶士振，邹才能，袁选俊．流体包裹体在油气勘探中的应用 以吉林油田扶新隆起扶余油层为例 [ J ]．中国石油勘 探 ，2 0 0 6，1 1 4 4 6 _ 5 2 ． [ 1 5 ]贾元琴． 琼东南盆地崖城地区流体包裹体特征和油气充注期 次分析 [ J ]．沉积学报 ，2 0 1 2，3 0 1 1 8 9 - 1 9 6 ． [ 1 6 ]王岚 ．榆林一神木气 田包裹体特征及油气地质意义 【 J ]．大 庆石油地质与开发 ，2 0 0 8 ，2 7 1 2 6 - 2 9 ． [ 1 7 ]朱景 修 ．泌 阳 凹陷 王集一新 庄 油 气 成 藏期 次 及 运 聚 模式 [ J ]． 大庆石油地质与开发 ，2 0 1 1 ，3 0 4 5 - 8 ． [ 1 8 ]孙德强．流体包裹体在研究柴北缘油气运移中的应用 [ J ]． 大庆石油地质与开发 ，2 0 0 7 ，2 6 1 3 5 3 9 ． [ 1 9 ]柯小平 ．盐 湖盆地 流体包裹体特征及油气地质意义 [ J ]．大 庆石油地质与开发 ，2 0 0 6 ，2 5 4 1 5 ． 1 7 ． [ 2 O ]薛永超 ．三肇地区登娄库组 天然气成藏过程 [ J ]．大庆石油 地质与开发 ，2 0 0 4 ，2 3 3 4 I 5 ． [ 2 1 ]何谋春． 有机包裹体的拉曼光谱测定 [ J ]． 石油实验地质， 2 0 0 2 ，2 4 2 1 8 1 - 1 8 3 ． [ 2 2]冯子 辉 ．松辽盆地深层火 山岩储 层包裹体及 天然气成藏期研 究[ J ]．天然气地球科学 ，2 0 0 3，1 4 6 4 3 6 44 1 ． [ 2 3 ]刘德 汗 ．油气包裹体及其在 石油勘探和开 发中的应用 [ M]． 广州 广东科技出版社 ，2 0 0 7 ． 编辑宋铁 星