应用储层流体包裹体信息研究天然气气藏的成藏时间

以鄂尔多斯盆地晚古生代深盆气藏为例，应用储层中流体包裹体均一温度及其他信息，结合该盆地古地温演变与沉积构造史，推算出该气藏成藏时间为150－125Ma，并且具有南部早北部晚的特点。这一结论与鄂尔多斯盆地晚古生代气藏形成的地质地球化学条件相吻合。     

深盆气-成岩圈闭: 以鄂尔多斯盆地榆林气田为例

在鄂尔多斯盆地榆林气田的上倾部位, 不存在构造、地层和沉积岩性圈闭条件. 应用偏光显微镜、荧光显微镜、包裹体均一温度、拉曼光谱测试等手段研究了成岩作用的历史, 揭示出三期地质流体的活动, 分别发生在晚三叠世、晚侏罗世和早白垩世末期, 并发现圈闭的形成明显受成岩作用影响. 在第一和第二期流体作用期间, 酸性流体进入了储层, 引起溶蚀和胶结作用, 储层的孔渗条件得到一定程度的改善, 但是此后盆地的再次沉降引起的再压实作用使得储层致密化. 到早白垩世末期, 盆地内古生界主力气源岩进入大规模生排期, 气田上倾部位的气水过渡带内胶结作用继续进行, 进一步降低了孔隙度和渗透率. 榆林气田的成藏机理因此发生了从深盆气到成岩圈闭的转换, 有利于较长时间地保留天然气.     

塔中地区晚燕山-喜马拉雅期油气调整与热液活动的关系

早期海相油藏的后期调整改造是塔里木盆地油气藏的重要特征之一．大规模的油气调整与强烈的区域构造活动有关，并伴随有成岩流体、成矿流体等盆地流体的大规模运移．塔中地区奥陶系碳酸盐岩构造断裂溶扩缝及岩溶风化壳溶洞内萤石等热液矿物烃类包裹体的发育，钻井证实具矿床规模的萤石脉也是重要的油气储集层，形成萤石热液成矿与油气运移成藏独特的伴生或叠加关系．结合区域构造背景与萤石成矿环境，通过热液矿物电子自旋共振测年、包裹体激光拉曼、群体包裹体烃类化石等分析后证实，晚燕山-喜马拉雅期（110．4～30．8Ma）塔中地区发生了成矿热液与成藏流体的大规模运移事件，为重要的油气调整期，喜马拉雅期（34．3Ma以来）为重要的油气成藏期．     

松辽盆地深层CO2气藏40Ar-39Ar成藏年龄探讨

因缺乏合适的同位素年龄测定矿物, 油气成藏年龄从未被准确测定. 松辽盆地深层CO₂气藏储层营城组火山岩之石英发育CH₄-CO₂-盐水次生包裹体, 这种次生包裹体乃是气藏充注时捕获在石英裂隙中的流体形成的, 为开展⁴⁰Ar-³⁹Ar成藏年龄研究提供了极佳的测定对象. 火山岩储层石英次生包裹体⁴⁰Ar-³⁹Ar定年获得了高度线性相关的等时线,等时线年龄为(78.4± 1.3) Ma, 表明松辽盆地深层CO₂气藏充注发生于白垩纪晚期. 首次报道了高精度的天然CO2气藏成藏年龄数据, 建立了油气成藏年龄测定新技术, 证实了邱华宁在2006~2007年项目设计中提出的“以流体包裹体⁴⁰Ar-³⁹Ar定年技术解决油气成藏年龄”的研究思路和技术路线的正确性.     

和田河气田碳酸盐岩气藏特征及多期成藏史

根据气源对比研究, 认为该区气藏的主要气源岩为寒武系烃源岩. 在烃源岩演化和构造演化研究的基础上, 结合该区气藏储层沥青薄片分析和流体包裹体均一温度研究, 认为气藏主要有3个形成期. 第1期为晚加里东期, 寒武系烃源岩生成的油通过断层以液相形式向上运移至奥陶系碳酸盐岩储层中聚集, 成藏后由于地壳抬升, 该油藏被破坏; 第2期为晚海西期, 寒武系烃源岩到生凝析气阶段, 由于断裂活动切穿至二叠系, 烃类以液相形式进入奥陶系储层, 可能圈闭条件不好, 没有大规模成藏; 第3期为喜山期, 由于挤压应力的作用, 和田河气田两侧断裂活动剧烈, 形成现今的断垒构造, 寒武系烃源岩到生干气阶段, 烃类以气相形式向上运移至奥陶系和石炭系储层, 形成现今的大气藏.     

库车拗陷的油气成藏期

以侏罗系和三叠系两套陆相烃源层的地球化学对比为基础, 确定库车拗陷的天然气属煤型气, 主力气源岩是中、下侏罗统煤系; 主力油源岩则是上三叠统湖相泥岩. 库车拗陷中生代缓慢沉降, 而在晚第三纪急剧下沉, 导致5 Ma以来侏罗和三叠系烃源岩快速深埋、急剧演化到高成熟、过成熟阶段. 三叠系烃源岩晚到23~12 Ma的中新世早期才进入生油高峰, 而侏罗系则晚到5 Ma以来、特别是2.5 Ma以后才进入生干气期, 这是库车拗陷烃源岩热演化的一大特色. 提出了库车拗陷两期成藏、晚期聚气的模式, 其特点是: 主力油气藏往往油、气不同源, 油藏形成早, 气藏形成晚; 早期以油相作长距离侧向运移, 晚期以气相作短距离垂向运移, 也有侧向运移; 拗陷南、北侧圈闭形成时间有早有晚, 从而形成南油北气, 油在外环, 气在内环的分布格局. 虽然库车拗陷天然气成藏很晚, 但十分有利于大气田的保存.     

普光气田中高密度甲烷包裹体的发现及形成的温度和压力条件

根据包裹体均一温度测定和激光拉曼光谱分析,在普光气田三叠系储层中发现一批高密度甲烷包裹体,其均一温度Th=-117.5~-118.1℃,相对应的密度分别为0.3455～0.3477g/cm3,测定的甲烷包裹体的拉曼散射峰v1位移主要为2911~2910cm?1,也反映甲烷包裹体密度很高.样品中与甲烷包裹体主要共生的盐水包裹体均一温度Th=170~180℃,结合拉曼光谱分析的甲烷包裹体组成,用PVTsim软件模拟高密度甲烷包裹体在地质历史中的捕获压力达153~160MPa以上.观测数据表明,普光气田目前虽然为常压气藏,储层中流体压力在56~65MPa左右,但在白垩纪时期原油裂解气大量产出阶段可能形成高压.高密度甲烷包裹体的发现,为气藏在地质历史中的超压现象提供了重要证据.同时,根据拉曼光谱分析,发现部分高密度甲烷包裹体含少量H2S,CO2和重烃等信息,也揭示了包裹体捕获的地球化学环境可能与H2S的生成有关.甲烷包裹体的观测结果为研究油裂解气藏的压力条件和探讨H2S成因的硫酸盐化学反应(TSR)提供了依据.     

塔里木盆地轮南低凸起油气多期成藏动力学

根据烃源岩生烃期、封盖层与圈闭形成期、有机包裹体分析、储层沥青分析等技术综合确定了轮南低凸起区有二叠纪、白垩纪至早第三纪、晚第三纪至第四纪3个成藏期和二叠纪末期与晚第三纪至第四纪两个油气藏调整期. 综合研究表明, 早海西期形成的奥陶系大型潜山在二叠纪时为源自寒武系至下奥陶统的石油沿奥陶系风化壳顶面由南向北侧向充注成藏, 成藏后经历了二叠纪末期的改造、白垩纪至早第三纪的调整与晚第三纪至第四纪的再次充注的复杂过程, 形成了早期重质海相原生油藏和晚期原生轻质油气藏. 石炭系、三叠系、侏罗系油气藏则是奥陶系油气藏向上调整与再分配的结果, 其中, 三叠至侏罗系油气藏的形成受晚第三纪以来构造向北掀斜的影响, 源自不同烃源岩层系的油气沿断层垂向运移, 进入三叠系底部不整合面继而由北向南侧向运移和聚集成藏.     

普光气田中高密度甲烷包裹体的发现及形成的温度和压力条件

根据包裹体均一温度测定和激光拉曼光谱分析, 在普光气田三叠系储层中发现一批高密度甲烷包裹体, 其均一温度Th=−117.5~−118.1℃, 相对应的密度分别为0.3455～0.3477 g/cm³, 测定的甲烷包裹体的拉曼散射峰v1位移主要为2911~2910 cm⁻¹, 也反映甲烷包裹体密度很高. 样品中与甲烷包裹体主要共生的盐水包裹体均一温度Th=170~180℃, 结合拉曼光谱分析的甲烷包裹体组成, 用PVTsim软件模拟高密度甲烷包裹体在地质历史中的捕获压力达153~160 MPa 以上. 观测数据表明, 普光气田目前虽然为常压气藏, 储层中流体压力在56~65 MPa左右, 但在白垩纪时期原油裂解气大量产出阶段可能形成高压. 高密度甲烷包裹体的发现, 为气藏在地质历史中的超压现象提供了重要证据. 同时, 根据拉曼光谱分析, 发现部分高密度甲烷包裹体含少量H₂S, CO₂和重烃等信息, 也揭示了包裹体捕获的地球化学环境可能与H2S的生成有关. 甲烷包裹体的观测结果为研究油裂解气藏的压力条件和探讨H₂S成因的硫酸盐化学反应(TSR)提供了依据.     

运用流体包裹体探讨上古生界油气成藏期次和时间

流体包裹体在沉积盆地中广泛分布,它是封存于矿物晶穴或裂隙中的原始流体,是流体运移聚集过程的原始记录。流体包裹体在绝大多数情况下不因后期油气继承性活动的叠加改造而消失,在这些保存至今的形成于油气生、运、聚、散各阶段的原始样品中,含有丰富的油气成藏信息,对成矿流体的运移聚集成藏具有重要的示踪作用,成为追踪盆地流体活动的有利工具,近年来流体包裹体技术在油气成藏研究中得到广泛的应用。文章运用流体包裹体测温方法确定上古生界的油气成藏期次和成藏时间。     

强超压储层天然气成藏条件

研究对比了克拉2大气田的成藏条件及中国南海大陆架上琼东南盆地崖21-1构造, 认为强超压储层的成藏条件(在其他成藏条件都具备的条件下)最重要的有两条：一是天然气充注与超压形成时间搭配;二是盖层质量. 如果天然气充注比超压形成时间早, 而且具有蒸发岩层优质盖层, 则易于形成气藏;如果相反则难于形成气藏.     

鄂尔多斯盆地渭北隆起抬升期次及过程的裂变径迹分析

渭北隆起处于活动带(秦岭造山带)与稳定地块(鄂尔多斯地块)的过渡地带,构造位置独特重要,该带抬升期次及过程的确定对盆山作用、盆地动力学演化及油气成藏研究具有重要意义.本文运用磷灰石、锆石裂变径迹分析方法及热史模拟方法对渭北隆起进行了低温热年代学研究,研究表明渭北隆起抬升冷却在南北方向上具有明显的差异性,具有南早北晚的特点.南部奥陶系-下二叠统抬升早,主要为早白垩世晚期102~107 Ma以来,北部自新生代65Ma以来抬升,主要抬升时期为晚始新世40 Ma以来.渭北隆起主要有早白垩世晚期(102~107Ma)及40 Ma以来两期快速隆升,40 Ma以来为渭北隆起的主要快速隆升时期.热演化史模拟曲线表明渭北隆起在约125~100 Ma快速抬升,在100~40 Ma为缓慢抬升,自古近纪晚始新世约40 Ma以来,特别是5 Ma以来发生快速抬升冷却.渭北隆起新生代40 Ma以来的整体快速隆升与秦岭造山带北缘的隆升具有同时性,与渭河盆地的新生代以来快速沉降具有很好的耦合关系.     

中扬子地块南缘半坑古油藏成藏期及破坏期的 40Ar/39Ar 年代学约束

因为与油气成藏作用相关的矿物种类较少, 传统同位素测年法很难在油气成藏期方面展开应用, 油气成藏年代的直接、定量研究是同位素年代学和石油地质研究面临的重大科学问题. 本次研究对中扬子地块南缘(江南-雪峰隆起北缘)半坑古油藏断裂带内沥青伴生石英脉进行的包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 同位素真空击碎法测年实验, 获得了两条截然不同的、线性相关均良好的反等时线, 对应两个年龄坪, 两期年龄分别对应228 Ma 左右的原生包裹体和149 Ma 左右的次生包裹体, 代表了两期不同性质的流体行为. 古油藏断裂带内沥青及伴生的石英脉体是构造作用和成藏及改造作用过程中的一体化产物, 与构造作用和烃类运聚具有着非常严格的响应关系, 可以约束多期复杂构造作用下油气成藏、改造和破坏的时间, 据此将半坑古油藏成藏演化过程划分为晚印支期(228 Ma 左右)原生油气藏形成阶段和早燕山期(149 Ma 左右)油气藏改造阶段. 本次研究重建了多期复杂构造作用控制下的中扬子地块南缘(江南-雪峰隆起北缘)巨型油气成藏带内油气聚集与改造/破坏的年代学格架, 是江南-雪峰隆起北缘特殊大陆构造属性对海相油气巨量富集与改造/破坏的控制作用在时间链条上的体现. 展示了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年技术在油气成藏年代学方面, 特别是在中国南方地层时代老、烃类演化程度高、多旋回构造作用背景下的海相油气成藏地区应用的可行性与良好前景.     

北秦岭含柯石英斜长角闪岩的发现及其地质意义

详细的激光拉曼光谱分析,在陕西丹凤县城东北部的秦岭岩群斜长角闪岩锆石中发现柯石英、绿辉石、石榴子石和金红石等多种矿物包裹体.柯石英具有典型的524 cm?1主峰以及270和151 cm?1次峰的拉曼光谱组合,绿辉石显示680 cm?1拉曼特征峰.柯石英、石榴子石和绿辉石显微包裹体的发现证明,丹凤斜长角闪岩应该是退变的超高压榴辉岩,变质的峰期压力2.8 GPa.利用LA-ICP-MS锆石原位U-Pb定年方法,结合锆石CL图像特征、显微包裹体分布和微量元素组成,得到丹凤含柯石英斜长角闪岩的峰期变质时代为496.9±2.5 Ma,并同时得到451.7±4和425.8±3.3 Ma两期叠加变质事件年龄.丹凤斜长角闪岩锆石包裹体中柯石英的发现以及年代学研究结果与前人在邻区斜长角闪岩锆石包裹体中微粒金刚石的发现和490.4±5.8 Ma峰期变质年龄的获得,以及秦岭岩群已有榴辉岩和超高压长英质片麻岩普遍获得的~500 Ma的峰期变质以及~450和~420 Ma的后期构造事件叠加完全一致,表明北秦岭构造带的秦岭岩群在~500 Ma的早古生代确实经历过超高压变质作用,存在巨量陆壳物质的深俯冲.     

LA-ICP-MS测年对辽西-冀北地区髫髻山组火山岩上限年龄的限定

在辽西-冀北地区, 髫髻山组火山岩发育, 同时它的测年数据也较多, 但是, 由于测年数据的差别较大, 因而影响了相关地质问题的认识和研究. 在野外, 髫髻山组火山岩与之上的土城子组常常同时出露, 两者是平行不整合接触. 通过对该地区典型的中生代盆地(即冀北的滦平盆地、承德盆地, 辽西的凌源三十家子盆地、金岭寺-羊山盆地)中髫髻山组火山岩的系统采样, 尤其对上部层位进行了系统的采样, 应用LA-ICP-MS方法进行了测年, 并结合前人的测年结果, 得出了髫髻山组火山岩的上限年龄在156~153 Ma之间, 并认为髫髻山组火山岩的下限年龄应该在165 Ma附近, 髫髻山组应该是中侏罗世晚期到晚侏罗世的产物.     

前陆盆地异常压力特征与天然气成藏模式

库车、准南和川西等前陆盆地普遍存在异常高压, 其异常高压的分布特点是：压力系数高, 分布范围和层序广; 异常高压分布层位与岩性密切相关; 异常高压分布与山前拗陷区密切相关. 库车和准南地区异常高压的形成既有不均衡压实成因又有构造挤压成因, 但在不同盆地和同一盆地不同地质时期, 各种因素所起的主导作用不同. 通过分析重点前陆盆地异常压力分布与气藏的关系及异常压力对气藏形成的影响作用, 建立了不同的天然气成藏模式：(1) 强烈构造活动使超压带内成藏(库车克拉2气田); (2) 浅部泄压、后期成藏模式(准南呼图壁气田); (3) 深部压力传递伴随天然气运移和聚集成藏(川西新场气田).     

煤在降温和减压过程中天然气释放的模拟实验及在鄂尔多斯盆地的初步应用

进行了煤在降温和减压过程中的生气实验，研究了煤在高温高压下的储气能力及煤在降温和减压过程中的生气潜力．通过煤的吸附性能和天然气的PVT计算，初步探讨了高温高压状态下天然气在煤中的赋存状态．结合鄂尔多斯盆地上古生界气藏的地质背景，测定了煤在降温及减压进程中释放的气体体积、组成及碳同位素，计算了上古生界煤系在晚白垩世抬升以后释放天然气的产率，研究了该盆地抬升以后天然气的供给能力，并对气藏成因进行了初步探讨．结果表明鄂尔多斯盆地上古生界抬升以后，储存在煤中的天然气的仍具有较大供给能力，气藏存在弱的气体供给一逸散的动态平衡，这为鄂尔多斯盆地可能是一深盆气藏提供了另一个证据．     

南苏鲁超高压岩石含柯石英锆石中的流体包裹体

对锆石微区性质、显微结构、激光Raman测试及阴极发光图像的研究结果表明, 南苏鲁中国大陆科学钻探工程主孔片麻岩和退变榴辉岩中的锆石均保存了与柯石英等典型超高压矿物共存于同一变质增生锆石微区中的流体包裹体, 多数为CO₂(气)-H₂O(液)两相, 且以H₂O液相为主的流体包裹体, 少数为单一的H₂O液相流体包裹体, 表明苏鲁地体的榴辉岩及其围岩在超高压变质阶段并非处于“干体系”环境, 而是处在有流体参与的相对“湿体系”环境. SHRIMP定年结果显示, 含柯石英+流体包裹体的变质增生锆石微区的U-Pb年龄为233.7±4.3 Ma, 可能代表了苏鲁地体超高压变质峰期阶段至峰后降压初始阶段锆石生长时间. 其他锆石边的U-Pb年龄为213.2±5.2 Ma, 代表角闪岩相退变质过程中锆石增生的时间. 因此, 苏鲁地体超高压岩石折返过程中的流体活动主要出现在中晚三叠世, 不过在超高压阶段依然存在流体活动. 这些结果不仅为进一步深入探讨超高压变质过程中流体性质、演化以及流体-岩石相互作用机理提供重要的信息, 而且为今后在世界各地超高压岩石中准确识别原生流体包裹体提供了新的研究方法.     

锡石40Ar/39Ar 法直接定年探讨

赣南漂塘钨矿共生白云母和锡石⁴⁰Ar/³⁹Ar 定年对比研究, 前者采用激光阶段加热分析,后者采用真空击碎法提取流体包裹体. 白云母形成平坦的年龄谱, 坪年龄为159.3±1.5 Ma(2σ). 锡石形成下降型年龄谱, 最初6 个阶段表观年龄明显偏老且迅速下降, 从3954 Ma 降至196 Ma, 表明锡石中次生包裹体含有过剩氩; 第7~18 阶段形成了年龄坪, 坪年龄为159.1±1.8Ma, 对应的数据点构成高度线性相关的等时线, 等时年龄为158.6±2.9 Ma, 代表了原生包裹体的年龄. 锡石原生包裹体年龄与白云母年龄一致, 代表了漂塘钨矿的形成年龄. 研究结果表明锡石是⁴⁰Ar/³⁹Ar 真空击碎分析理想的定年对象, 其原生包裹体年龄代表了成矿年龄. 继闪锌矿之后, 再次拓展了流体包裹体⁴⁰Ar/³⁹Ar 法应用于矿石矿物直接定年测试对象.     

塔里木盆地克拉通区海相油气成藏期与成藏史

根据包裹体分析、伊利石K-Ar同位素测年、油气水界面追溯法等多种方法综合分析认为, 塔里木盆地克拉通区海相油气藏主要有晚加里东-早海西期、晚海西期和喜山期3期成藏以及燕山期和喜山期2期调整再成藏. 其中晚海西期是现存原生油藏的主要形成时期, 燕山期特别是喜山期是古油藏的调整再成藏时期, 喜山期也是气藏的主要形成时期. 目前发现的古生界油藏主要是晚海西期形成的原生油藏, 中生界油藏则主要为喜山期调整再聚集形成的次生油藏. 塔里木盆地克拉通区油气藏之所以普遍出现晚期调整现象, 主要与中新生代特别是晚第三纪以来塔里木盆地频繁而强烈的构造变动以及晚喜山期高过成熟天然气的强烈气侵作用有关, 另外克拉通区油藏幅度普遍较低也是造成早期油藏易发生调整的一个重要原因. 因此, 构造相对稳定的继承性古隆起和古斜坡区, 是塔里木盆地寻找大中型海相原生油藏的主要地区.