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102第六章苏里格西部天然气成藏特征研究油气成藏研究是近年来油气地质与勘探研究的一个前沿领域，也是指导油气勘探实践活动最重要的理论支撑。鄂尔多斯盆地上古生界碎屑岩天然气藏属于低渗透天然气藏，天然气储层主要为河流－三角洲沉积体系，特别是在盆地中北部平缓构造背景上，发源于北部物源区的近南北向展布的河流砂体叠合连片分布，储层砂体物性差，天然气运移和聚集机理复杂（李文厚等，2002；张明禄等，2002；席胜利等，2004）。第一节有机包裹体特征与天然气成藏期次苏里格气田是鄂尔多斯盆地发现的一个大型低渗透天然气田，目前人们对其气藏形成时间、成藏过程、控制因素等认识存在着不同的观点。本次研究应用有机包裹体方法，通过有机包裹体岩相学特征研究，分析天然气藏形成地质条件，探讨天然气藏形成机理。一、有机包裹体与天然气成藏有机包裹体是含油气沉积盆地储集岩成岩矿物结晶生长过程中捕获储层中油气流体而形成的富含油气有机质成分的流体包裹体。由于油气包裹体是油气成藏过程的直接标志和原始记录，记录了油气从生成、运移到聚集成藏过程中的大量信息，可以为人们提供大量有关生成、运移到聚集时间、路径、方向、过程和温压等物理化学条件以及油气成分等信息，因此油气包裹体研究成为油气成藏研究的重要手段和方法。图6-1油气包裹体与油气成藏研究的地质意义由于研究流体包裹体必须同时研究成岩作用和孔隙演化，因此，流体包裹体研究是解决关于成岩作用与孔隙演化的阶段性和油气充注的时序关系的最好方法，可以用来探讨低渗透储层天然气成藏机理问题。有机包裹体具有特殊的地质意义，它反映了关键地质时间发生的关键地质事件过程中油气形成、运移和聚集成藏以及成岩流体的综合信息（图6-1），也就是说，有机包裹体既记录了气藏流体信息，同时又纪录了成岩流体信息，有机包裹体就是关键时间油气成藏各因素匹配巧合的记录。103表6-1油气包裹体样品地质特征井号样号层位深度m气/水层岩性井号样号层位深度m气/水层岩性苏53S53-1盒83339.67岩屑砂岩苏45S45-4山13668.41含气层石英砂岩苏53S53-2盒83340.75含气层岩屑砂岩苏45S45-5盒83610.53含气层石英砂岩苏53S53-3盒83341.88岩屑砂岩苏47S47-1盒83580.84气层石英砂岩苏53S53-4山13368.49石英砂岩苏47S47-2盒83582.6气层岩屑砂岩苏53S53-5山13372.75岩屑砂岩苏60S60-1盒83655.26气层岩屑砂岩苏77S77-1盒83132.1气层岩屑砂岩苏60S60-2盒83671.68气层石英砂岩苏77S77-2盒83134.56含气层岩屑砂岩苏60S60-3山13727.74含气层石英砂岩苏77S77-3盒83137.2含气层岩屑砂岩苏60S60-4盒83661.26含气层石英砂岩苏77S77-4盒83142.81岩屑砂岩苏60S60-5盒83672.62气层岩屑砂岩苏75S75-1盒83440.86岩屑砂岩苏50S50-1盒83628.93岩屑砂岩苏75S75-2盒83442.1含气层岩屑砂岩苏50S50-2盒83638.01石英砂岩苏75S75-3盒83443.71岩屑砂岩苏50S50-3山13704.57石英砂岩苏65S65-1盒83558.55石英砂岩苏100S100-1盒83329.94气层岩屑砂岩苏65S65-2盒83564.26石英砂岩苏100S100-2盒83332.06气水层岩屑砂岩苏65S65-3山13638.79石英砂岩苏100S100-3山13391.85岩屑砂岩苏65S65-4山13640.2石英砂岩苏100S100-4山13404.78岩屑砂岩苏65S65-5山13642.7岩屑砂岩苏100S100-5盒83334.93气水层岩屑砂岩苏64S64-1盒83417.92岩屑砂岩苏105S105-1盒83578.02气层石英砂岩苏64S64-2盒83419.55岩屑砂岩苏105S105-2山13610.24岩屑砂岩苏64S64-3山13486.63含气层岩屑砂岩苏105S105-3山13619.28石英砂岩苏64S64-4山13490.57岩屑砂岩苏83S83-1盒83440.82气水层岩屑砂岩苏87S87-1盒83632.72气层石英砂岩苏83S83-2盒83442.07气水层岩屑砂岩苏87S87-2盒83635.23气层岩屑砂岩苏83S83-3山13484.36含气层石英砂岩苏87S87-3盒83644.75含气层岩屑砂岩苏89S89-1盒83575.17气水层石英砂岩苏87S87-4山13708.35岩屑砂岩苏89S89-2盒83581.2气水层岩屑砂岩苏87S87-5山13709.43气层岩屑砂岩苏89S89-3山13638.4含气层石英砂岩苏87S87-6山13710.68气层岩屑砂岩苏89S89-4山13639.25石英砂岩苏48S48-1盒83645气层石英砂岩苏89S89-5山13636.73含气层岩屑砂岩苏48S48-2盒83645.47石英砂岩苏99S99-1盒83434.77气层岩屑砂岩苏48S48-3山13683.88岩屑砂岩苏99S99-2盒83437气层石英砂岩苏45S45-1盒83606.99石英砂岩苏99S99-3山13448.47石英砂岩苏45S45-2盒83608.37含气层石英砂岩苏99S99-4山13488.33岩屑砂岩苏45S45-3山13668含气层石英砂岩苏45S45-5盒83610.53含气层石英砂岩苏45S45-4山13668.41含气层石英砂岩104二、有机包裹体特征与包裹体期次1.样品地质特征本次研究的流体包裹体样品采自于鄂尔多斯盆地苏里格西部盒8和山1段样品，有代表性地采集了65块岩心样品进行系统分析研究。样品地质特征见表6-1所示。根据成岩作用与成岩过程中矿物包裹的有机包裹体岩相学特征，综合研究包裹体期次和其记录的成藏期次特征，研究内容包括储层成岩作用、期次，成岩自生矿物组构、相互包裹或穿插关系和形成时间序列，油气包裹体相态、形态、颜色、分布和均一温度等。在查明了储层和包裹体岩相学特征之后，结合包裹体均一温度与储层沉积热演化史地质分析方法确定油气成藏过程。2.有机包裹体特征大量显微镜岩相学观察研究表明，苏里格储层砂岩普遍见有两期有机包裹体，分别形成于早成岩期的晚期成岩阶段和晚成岩期。与鄂尔多斯盆地三叠系油藏中的具有荧光的油气包裹体特征截然不同，苏里格西部盒8和山1段储层砂岩中的包裹体都无荧光。包裹体主要分布在矿物颗粒内溶蚀孔隙或者裂隙，在胶结物中很少见到包裹体。苏里格西部盒8和山1段储层砂岩中所见到的包裹体相态主要为气液两相，少量为纯液相、纯气相，气液两相中还见有两种不同特征的液相或者气相，此类包裹体实际上属于三相包裹体。包裹体主要为次生包裹体，其形态主要有沿裂隙定向分布的串珠状，颗粒溶蚀不规则状形态。包裹体大小不一，从2μm到50μm不等，裂隙中包裹体相对较小，一般约14×8μm；溶蚀孔中包裹体，大可到24×40μm，小到4×2μm。气/液比变化范围大，从100％的纯气或纯液，到高达80％的气液比。气泡大小不一，形状可随着包裹体的形状发生变化，从通常的圆形到不规则状，位置可由中部到边部，到角落。表6-2苏里格西部探区盒8和山1包裹体期次及其特征期次气/液比（%）相态光性特征形态分布意义早期（第一期）10-30（1）气态烃+盐水（2）气态烃+液态烃+盐水,（3）气态烃+液态烃气态烃灰色居中,高突起,厚壁；盐水无色透明,分布在边缘，无荧光。椭圆,裂隙串珠状分布,不规则状充填溶蚀孔隙。含天然气流体运移进入储层,含气饱和度较低晚期（第二期）大于60（1）纯气相,（2）气态烃+少量盐水气相深灰黑色,盐水透明无色,分布边部,无荧光。充填裂隙分布,溶蚀孔隙充填分布。天然气聚集,成藏颜色是包裹体另一个重要的特征，本次见到的包裹体颜色多样，包括无色透明的，灰白色，灰色，灰黑到黑色。颜色从单色到不均匀灰白等混合色都有，透明度从高透明到不透明。通过这些属性特征，揭示出包裹体隐含丰富且重要的流体信息，为人们研究当时成岩成藏过程提供重要的途径和方法。3.有机包裹体期次结合盆地区域演化历史以及前面所研究成岩作用，根据显微镜下大量观察的有机包裹体分布特征和包裹体物理相态特征，研究区可以识别出特征明显的两期各具特点的包裹体。表6-2总结105出了二期包裹体的基本特征，图6-2为二期包裹体在显微镜下的产状特征示意图，它们分别代表了不同期次有机流体成岩、成藏地质事件。第一期（早期包裹体）包裹体属于早期成藏期间包裹的有机流体产物。主要相态为气态烃+盐水，气态烃+液态烃+盐水和气态烃+液态烃，其物理相态主要有气液二相。主要呈串珠状定向分布在裂隙中，单个包裹体呈椭圆形，或者呈不规则状充填分布在溶蚀孔隙中。包裹体特征为无荧光，气态烃为灰色居中，高突起，厚壁；盐水无色透明，分布在边缘角落，液相烃灰色、褐色，包裹体测试结果发现此类包裹体的均一温度相对较低。图6-2显微镜下两期包裹体产状和形态等特征示意图第二期包裹体（晚期包裹体）属于晚期成藏期间包裹的烃类流体产物，主要为纯气相和气态烃+少量盐水，分布在溶蚀孔隙和充填裂隙中，偶尔在胶结物中（方解石胶结物和硅质胶结）见到了此类包裹体，但是只是个别现象。包裹体特征为气相呈深灰黑色居中，而且占据包裹体绝大部分空间，盐水为无色透明，多分布在颗粒的边部。两期包裹体特征不同，反映了二者形成环境地质条件不同，早期包裹体形成于早期有机流体充注期间，此时随着埋深加大，温度达到生烃温度，天然气开始进入储层，储层孔隙中富含原始地层水，此时形成的包裹体含有较多的盐水成分，故颜色较浅，气/液比较小。而晚期包裹体形成于天然气大量形成期间，是天然气主要成藏阶段形成的，在成岩晚期，随着天然气大量形成，天然气大规模充注进入储层，储层孔隙中原始地层水被驱替，储层天然气饱和度相对增加，有机包裹体中有机质含量相对较高，气/液比增大。分布在裂隙中的早期包裹体最明显的特征就是呈串珠状定向分布在早期裂隙和以不规则形态分布在溶蚀孔隙中，早期裂隙没有切穿碎屑颗粒（图6－3），早期包裹体大小不定，但是一般地相对较小，多在4-7um。分布在碎屑颗粒溶蚀孔隙中的第一期有机包裹体特征是包裹体形态很不规则，包裹体个体较大，一般在10-15um，包裹体中的液态相以无色盐水为主，而烃类成分少。106图6-3苏里格盒8和山1段储层砂岩早期包裹体显微镜下特征(1)苏75，盒8，3440.86m，石英碎屑早期裂隙包裹体(早于加大边)；(2）苏50，盒8，3638.01m，石英碎屑溶蚀孔中早期气液二相包裹体；(3)苏48，盒8，3645m，石英碎屑溶蚀孔中早期气液二相包裹体；(4)苏65，山1，3638.79m，石英碎屑早期裂隙中气液二相包裹体；(5)苏45，盒8，3166.01m，石英碎屑早期溶蚀孔中液相包裹体(加大边中无包裹体)；(6)苏65，盒8，3564.26m，石英碎屑早期溶蚀孔气液二相包裹体。从显微镜下观察可以发现这种溶蚀孔隙的形成与裂隙有关，因为有些溶蚀孔隙中的包裹体刚好分布在不同方向的裂隙交叉处，另外有些溶蚀孔隙中的包裹体沿裂隙呈一向延长状分布,早期包裹体分布在加大边之前(图6-3)。第一期包裹体为含微量有机质的流体包裹体，包裹体化学成分主要为CO2，N2和H2O等成分（见后面成分分析），而且，分布产状以裂隙为主，也有溶蚀孔隙。分析认为，第一期含有机质的流体包裹体仅代表初期小规模天然气成藏事件。第二期(晚期)包裹体主要分布在石英颗粒溶蚀孔以及晚期裂隙，包裹体在偏光显微镜下为深色气相或者气液二相包裹体，裂隙切穿整个颗粒(图6-4)。第二期包裹体一般较大，在20倍物镜下就可以区别清楚，多呈面状形态。以CH4为主的有机烃含量很大，气/液比大，气泡绝对尺寸大,包裹体以深色为主。结合后面激光拉曼成分分析结果，后期包裹体代表大规模天然气成藏事件。在显微镜下可以见到早晚两期包裹体同时存在现象,即早期浅色以盐水为主的包裹体与晚期深色以烃类气体为主