川東地區五探1井寒武系龍王廟組流體包裹體特征及成藏期次

張文濟，葉朝陽，李世臨，郭艷波，姜 華，徐發波

（1.中國石油西南油氣田分公司重慶氣礦，重慶 400021；2.中國石油勘探開發研究院，北京 100083）

近年來，流體包裹體分析技術的研究和應用取得重大進展。在成藏史研究方面，主要有三個方面的作用：①油氣包裹體的形成時代代表油氣運移充注時期；②烴類流體包裹體的均一溫度記錄油氣運移充注時期儲層的古地溫，通過熱史和儲層埋藏史的恢復即可確定包裹體形成時的埋藏深度，其對應的地質時代即為油氣藏的形成年代；③油氣包裹體的成分可以反映注入油氣的地球化學特征和相態特點。前人研究認為，川東地區達州–開江古隆起檀木場構造為該地區下古生界寒武系天然氣的有利勘探區帶[1–4]。五探1井為該構造高點鉆達震旦系地層的風險探井，對該井龍王廟組儲層流體包裹體的特征進行分析，研究其成藏期次，闡明其成藏條件，對川東地區寒武系龍王廟組勘探具有重要意義。

1 地質概況

五探1井龍王廟組頂界以粉晶白云巖與上覆高臺組底部粉砂質灰巖分界，粉晶白云巖電性上表現為自然伽馬低值、電阻率高值；底部以泥晶灰巖與下伏滄浪鋪組頂部的泥巖分界，泥晶灰巖電性上表現為自然伽馬高值、電阻率低值。龍王廟組可以分為上下兩段，上段巖性主要為顆粒白云巖、角礫白云巖、白云巖；下段巖性主要為鮞粒（殘余）白云巖、顆粒白云巖、灰質云巖、云質灰巖，上下兩段以泥巖分界[5–7]。五探1井在寒武系龍王廟組儲層中發現豐富的流體包裹體，獲得大量的基礎資料，為川東地區下古生界天然氣成藏研究提供基礎資料，對明確該區下古生界天然氣勘探潛力具有一定的意義。

2 包裹體特征及均一溫度

本次研究共采集6個樣品，井深分別為6 893.85，6 896.60，6 897.58，6 898.00，6 898.01，6 899.00 m，主要分布在龍王廟組白云巖儲層的石英顆粒中。流體包裹體的顯微觀察、測溫實驗和激光拉曼均在中國石油勘探開發研究院分析化驗所完成。包裹體測溫儀器為LINKAM THMS600型冷熱臺，激光拉曼儀器為LABHR–VIS LabRAM HR800研究級顯微激光拉曼光譜儀。

2.1 包裹體巖相特征

五探1井流體包裹體觀測表明，包裹體類型為含烴鹽水包裹體，重質油和天然氣包裹體共生（圖1）。包裹體形狀均為規則狀，呈成群或成帶分布，長軸長度為2～40 μm，一般為4～6 μm。氣液比不大于 5%，均一相態為液相，鹽度為1.74%～23.18%。五探1井龍王廟組流體包裹體的宿主礦物為白云巖，根據賦存礦物產狀可以劃分3類：白云巖縫洞石英充填物、白云巖白云石晶粒、白云巖縫洞白云石充填物。包裹體均一溫度檢測結果表明，白云巖中不含油，無熒光顯示。白云巖部分裂縫中充填黑褐色、黑色固體瀝青，無熒光顯示。

圖1 五探1井龍王廟組流體包裹體巖相特征

2.2 均一溫度分析

五探 1井龍王廟組儲層包裹體均一溫度為108～170 ℃，未檢測到均一溫度大于180 ℃的高溫包裹體（表1）。陶士振等將龍王廟組含烴鹽水包裹體分為四期[8]：第一期包裹體均一溫度小于120 ℃；第二期包裹體均一溫度為120～180 ℃；第三期包裹體均一溫度為180～220 ℃；第四期包裹體均一溫度大于220 ℃。顯然，五探1井包裹體均一溫度僅分布在第一、二期（圖2），而川中磨溪地區龍王廟組包裹體均一溫度主要為 200～240 ℃，差異較大[9]。

五探1井龍王廟組儲層測井解釋證實含氣性差，遠小于川中龍王廟組。由此可見，五探1井不存在高溫包裹體，即該井區成藏時間較早，缺乏原油裂解氣和生氣高峰天然氣運聚時期的包裹體。因此，不利于天然氣成藏充注。

表1 五探1井包裹體均一溫度與鹽度數據

圖2 五探1井龍王廟組流體包裹體均一溫度分布

2.3 包裹體顯微激光拉曼光譜特征

激光拉曼光譜成分分析主要集中對單個包裹體中揮發組分、子礦物、絡陰離子的測定和氣水化合物進行研究，對油氣儲層包裹體中常見的揮發組分（H2S、CO2、N2）及烴類組分（CH4、C2H6、C3H8、C6H6）等能夠有效地識別出來[10]。

通過五探1井5個包裹體顯微激光拉曼光譜分析，大部分包裹體激光拉曼特征峰分布于三個區間，即 465.0～466.5，1 086.0～1 097.0，2 599.0～2 612.0 cm–1，而峰值大于2 910.0 cm–1的樣品點很少。五探1井寒武系龍王廟組巖石樣品含CO2、H2S、N2、CH4等氣體，測點樣品賦存礦物為石英（圖3）。CO2譜峰位置1 281.0，1 385.0 cm–1，H2S譜峰位置2 599.0 cm–1，N2譜峰位置 2 327.0 cm–1，CH4譜峰位置 2 910.0 cm–1。從五探1井根據拉曼特征峰值（激光相對強度）與氣體成分之間的關系可見，包裹體氣體成分主要為H2S和CO2，CH4含量極少（表2）。

圖3 五探1井寒武系龍王廟組包裹體激光拉曼光譜分析（井深：6 897.58 m）

表2 五探1井包裹體拉曼光譜特征峰值與氣體組分對應分析

為了定量分析包裹體氣體成分的差別，對五探1井龍王廟組儲層成巖礦物中的含烴鹽水包裹體進行拉曼光譜成分定量分析，結合前人研究，估算了H2S、CO2、CH4、N2的含量（表3）。該方法具有半定量性質，有一定的誤差，但能夠反映各組分的相對含量。結果表明：五探1井含烴鹽水包裹體中CH4較低，僅為0～22.05%，平均為10.35%；H2S和CO2的含量較高，H2S變化大，為0～47.44%，平均高達17.85%；CO2分布穩定，為0～17.65%，平均為7.66%。川中磨溪地區龍王廟組高產氣井 CH4含量為95.95%～97.03%，CO2含量為2.11%～2.23%，H2S含量為0.42%～0.69%。與川中磨溪地區對比，五探1井含氣性較差。

由于本區新完鉆井的五探1井目的層未試油，根據測井資料和包裹體激光拉曼光譜分析結果，初步認為達州–開江地區寒武系龍王廟組含氣性差，具體情況有待進一步勘探與研究證實。

表3 五探1井包裹體氣體組分拉曼光譜定量分析

3 油氣充注期次

根據川東地區鉆遇下古生界地層埋藏史及熱演化史，川東地區龍王廟組存在4期油氣充注[11]：第一期為志留紀–泥盆紀少量液態烴充注期，烴源巖演化程度低，地層溫度小于120 ℃，鏡煤反射率（Ro）小于0.7%；第二期為泥盆紀–中三疊世生油高峰期充注期，烴源巖處于成熟–高成熟早期，地層溫度為120～180 ℃，Ro為0.7%～1.3%；第三期為晚三疊世–侏羅紀原油裂解充注期，烴源巖處于高成熟中晚期，地層溫度為180～220 ℃，Ro為1.3%～2.0%；第四期為古氣藏調整充注期，發生在喜山運動期，烴源巖處于過成熟期，地層溫度大于220 ℃，Ro大于2.0%，表現為構造運動導致古氣藏調整充注。

五探1井寒武系龍王廟組包裹體均一溫度和鹽度關系表明，均一溫度均小于180 ℃（圖4）。當溫度為108～110 ℃時，包裹體內發現重質油，說明該期存在古油藏成藏事件，對應的油氣充注期次為生烴初期，表現為干酪根生成液態烴，同時產生少量重質油。當溫度為120～180 ℃時，包裹體內發現天然氣，對應的油氣充注期次為生油高峰的早期充注，表現為大量液態烴生成，同時伴生一定的天然氣。隨著均一溫度的升高，含鹽度反而逐漸下降，說明五探1井的包裹體油氣充注期次主要為早期充注。由于缺少均一溫度大于180 ℃的包裹體，故不存在中三疊世–侏羅紀原油大量裂解的生氣高峰和喜山期構造演化的氣藏調整充注期，說明含氣性可能較差。此外，通過對下伏筇竹寺組烴源巖熱解最大峰溫（Tmax）研究發現，Tmax為438.0～443.0 ℃，平均值為440.6 ℃。按照烴源巖成熟度評價標準[12]，主要處于未成熟生油階段。這一結論與包裹體均一溫度和鹽度關系的結論一致，再次證實五探1井寒武系龍王廟組主要存在生烴初期和生油高峰期兩期充注，不存在后期的原油裂解氣充注。

4 油氣成藏期次

圖4 五探1井龍王廟組流體包裹體均一溫度和鹽度特征

川東地區龍王廟組油氣充注期次研究表明[13–14]，川東地區寒武系龍王廟組儲層有四期成藏，第一期為生烴期初期成藏階段，成藏時期發生在志留紀–泥盆紀，烴源巖為低成熟階段；第二期為古油藏成藏階段，成藏時期發生在泥盆紀–中三疊世，烴源巖處于生油高峰，為成熟–高成熟早期；第三期為氣藏成藏階段，成藏時期發生在晚三疊世–侏羅紀，原油大量裂解，烴源巖處于生氣高峰，處于高成熟中晚期；第四期為古氣藏調整成藏階段，成藏時期發生在喜山期，烴源巖處于過成熟期，表現為構造運動導致古氣藏抬升、調整充注（圖5）。

通過油氣充注期次的對比，五探1井寒武系龍王廟組可能只存在志留紀–泥盆紀生烴初期成藏階段和泥盆紀–中三疊世古油藏成藏階段，屬于早期成藏。結合包裹體均一溫度特征、包裹體拉曼光譜成分分析[15–16]，五探1井成藏時間較早、缺乏原油裂解氣和生氣高峰天然氣充注，結合蓋層封閉性等保存條件，該區含氣性可能較差。同時，川東地區構造活動多期且強烈，深大基底斷裂發育，具備下古生界油氣向上覆中淺層運聚的地質條件。

5 結論

五探1井龍王廟組流體包裹體的宿主礦物為白云巖，發育兩期油氣包裹體，包裹體均一溫度僅分布在第一、二期，對應生烴初期和生油高峰的早期，缺乏原油裂解氣和生氣高峰天然氣運聚時期的包裹體，因此，不利于天然氣成藏充注；受蓋層封閉性、保存條件等成藏條件限制，五探1井區含氣性較差，但有利于天然氣向上覆中淺層運聚成藏，即可能為 該區下一步的勘探方向。

圖5 川東地區寒武系氣藏成藏期次綜合分析