包裹体在油气地质中的应用

油气测试分析技术与应用作业：流体包裹体姓名：学号：老师：陈永进流体包裹体在油气地质上的应用中国地质大学（北京）能源学院10060913班摘要：流体包裹体在油气地质上的应用很广泛，流体包裹体在研究油气成藏期次、有机质的成熟度、流体包裹体均一温度与油气的生成与演化以及在油气运移聚集研究中有重要作用。关键词：流体包裹体地质应用油气成藏示踪引言：在矿物形成过程中，由于各种因素的影响，使正在生长（或长成后）的矿物产生各种缺陷，介质在矿物继续生长过程中被圈闭于这些缺陷中而保留、保存下来。这些独立的封闭体系就是流体包裹体。包裹体含有丰富的成岩成矿信息，因而被广泛应用于确定成岩成矿流体的性质形成条件与形成时代。•流体包裹体概念包裹体（inclusion）也简称为包体，原是矿物学中使用的一个术语，指矿物中由一相或多相物质组成的并与宿主矿物具有相的界限的封闭系统。包裹体的物质来源可以是与宿主矿物无关的外来物质或是相同于宿主矿物的成岩、成矿介质。包裹体的成分多样，形状和大小各异，既有固相，也有液相和气相的，还有这三种相态的不同组合。包裹体含有成岩成矿的“母液”，因此它是研究地质作用的珍贵样品，能较客观地反映地质历史的原貌。油气包裹体是存在于储层并被捕获封闭于成岩自生矿物晶格缺陷或碎屑矿物成岩愈合裂隙中的显微流体样品主要成分有甲烷乙烷等各种烷烃芳香族化合物液体原油及沥青等有机质有时也含一定量的盐水溶液这种包裹体通常也称作烃流体包裹体或者有机包裹体。按它与主矿物形成的时间关系，可分为原生、假次生和次生包裹体；按其含有物的物理状态，可分为岩浆包裹体和流体包裹体，后者又可按气液比分为气相包裹体（气液比>50%）和液相包裹体（气液比<50%）；按相态数分为单相、两相和多相包裹体；按成分分为高盐度、低盐度、含二氧化碳、硫化氢以及含有机质包裹体等。二•形成机制一般认为油气运移充注过程只要发生成岩作用就会形成油气包裹体。悬浮油滴分布在盐水溶液中，矿物结晶生长时，捕获盐水溶液形成盐水溶液包裹体，捕获油滴形成含全烃的油气包裹体；二者一起捕获就形成既含油气又含盐水溶液的包裹体已深入探讨过碎屑岩储层中油气包裹体的形成机制欧光习将其归纳为跨越障碍物式捕获酸溶式捕获和微裂隙式捕获机制。此外，石油的侵位与成岩作用关系尚有争议，后者与储层质量密切相关。有人依据石英胶结物中存在油气包裹体及其均一温度同现今储层温度相近，以及油、水饱和带之间孔隙度的相似，认为石油侵位不会终止成岩作用。有人根据一些含油砂岩或碳酸盐岩储层孔隙度的显著差异，认为石油充满储层会抑制成岩作用。最近的实验表明只要达到一定的温压条件，即使在石油饱和度很高的环境下也会发生石英的胶结和捕获包裹体。这些成果为利用油气包裹体及其共生的盐水溶液包裹体，探讨油气的形成运移聚集与后期变化奠定了基础。

三．研究方法包裹体研究的基本方法，除光学显微镜观察外，温度的测定用均一法、爆裂法和淬火法盐度的测定用冷冻法；气相成分的测定主要用激光拉曼探针、气相色谱和质谱；液相成分的测定主要用离子色谱、原子吸收光谱和激光拉曼探针；固相成分的测定主要用电子探针和扫描电镜；同位素组成的测定用质谱计和离子探针。四．应用包裹体形成后由于没有外来物质的加入和自身物质的流出，具有可靠的原生性，在油气成藏研究中有着重要的作用。通过岩相学鉴定、荧光特征、显微测温与成分分析，可以重建油气成藏史，探讨油气运移、聚集成藏规律。划分油气运移成藏期次利用油气包裹体研究油气充注史已被证明是一种行之有效的方法，其期次划分是确定油气成藏期次的关键，方法主要是根据油气包裹体的产状、颜色、荧光，均一温度分布与成岩序列等。阿联酋油井中E下白垩统碳酸盐岩中发现了两类油气包裹体一类沿方解石晶体裂隙分布，显示黄E白色荧光，另一类呈孤立状分布，显示暗蓝色荧光，由此推断研究区有过两期油气充注事件，并结合构造成岩史限定了其大致的时间等。根据西部地区Y砂岩中桂类包裹体的颜色、荧光和大小，将其分为两期，为研究区两期油气充注模式提供了有力证据。李荣西、王建宝等也利用油气包裹体研究了渤中坳陷和轮南低凸起的油气成藏史，明确了包裹体的世代和油气运移期次。最近有学者$B；%采用油气包裹体气相组分中的A^B含量、总桂含量值作为划分油气运移期次的标志。但是应该注意，包裹体期次并非等同于生烃成藏期次"尤其是像塔里木盆地这样具多期构造运动、多套油源层、多期生烃排烃、多期成藏、多次运移再分配的五多+复杂盆地，不能见到几期包裹体就认为有几期油气充注，必须结合成岩史、生烃史和构造史进行综合分析，应该明确"成岩自生矿物才是确包裹体序次的根本依据。确定油气藏的形成时间传统方法多从桂源岩生排桂与圈闭形成期的时空匹配关系论证油气藏的形成时间$B8%!但这些方法所确定的时间都是相对的"定量研究油气运移&聚集时间一直受到学者们的关注!目前流体包裹体广泛应用于古地温和油气成藏史的研究"成为定量确定油气成藏时间的一种有效方法!该方法首先通过测定与油气包裹体共生的盐水溶液包裹体的均一温度推算其形成深度H=100（Th-To）/PGT【式中,H为包裹体形成深度,Th为样品盐水溶液包裹体的均一温度,To为古地表温度,PGT为古地温梯度】结合储层埋藏史和热史分析，即可确定不同期次油气注入的时间等。利用储集岩自生碳酸盐相中具荧光效应的石油包裹体及其产状，结合埋藏史确定了阿曼和阿联酋白垩系灰岩中的油气运移时间等。利用自生矿物中包裹体的烃类分子特征，结合详细的成岩作用研究及流体包裹体显微测温数据确定了油田石油到达储层的时间。肖贤明等应用储层中流体包裹体均一温度等信息，结合盆地古地温演变与沉积构造史，推算出鄂尔多斯晚古生代深盆气藏的成藏时间。唐俊红等利用与油气包裹体共生的同期盐水溶液包裹体的均一温度，结合埋藏史推算了川西南气区三次油气的运移、聚集时间。这种方法的前提是盐水溶液包裹体的均一温度近似等于捕获温度，且古地温和埋藏史资料一定可靠。但一般盐水溶液包裹体的均一温度只代表最小捕获温度，比真实捕获温度低!只有盐水溶液包裹体达到气体饱和时均一温度才等于捕获温度。因此要注意这一方法计算的油气成藏年代的偏差。油气运移、充填及成藏过程研究油气运移发生在生油期后的构造运动时期,油气运移时间的确定是油气地质研究的核心内容之一,不同世代储层矿物中流体包裹体的特征可用于确定油气运移、充填、成藏及构造运动的研究。根据包裹体成分和有机组分含量的差别判断油气运移的期次,如包裹体成分和有机组分含量的巨大差别说明有不同来源的有机流体多期运移;通过成岩序列研究推算有机包裹体和盐水包裹体形成时间,结合盆地地层的时间2温度埋藏史曲线确定烃类运移时间(郑荣才,1997;Stasiuketal.,1997;郑有业等,1998)。覃建雄(1993)利用鄂尔多斯盆地东部奥陶系含油气包裹体的方解石脉、石膏脉、重晶石脉、硬石膏脉及铁白云石脉的分布特征确定油气运移的通道。柳益群等(1997)通过流体包裹体研究认为鄂尔多斯盆地东部上三叠统进入有机质成熟阶段，开始生烃和运聚过程，油的生成和运移温度为112〜122°C。刘德汉(1995)在塔里木盆地近奥陶系上部不整合面附近碳酸盐岩缝合线上下的方解石和萤石中发现有亮黄色、蓝绿色、棕黄色三种不同荧光性质的有机包裹体共生，推断有三期含烃流体供油现象。储层有机包裹体研究是确定油气运移充填期次的有效方法，把储层中不同期次自生矿物中有机包裹体的组成与圈闭中已经聚集成藏的油气地球化学特征进行对比研究，可以全面地了解圈闭中油气的充填过程(Nedkvinteetal.,1993;Parnelletal.,1998;Isakenetal.,1998)。如Shetland西部侏罗纪砂岩(Parnelletal.,1998)及塔里木盆地轮南地区(周凤英等,2001)的烃类包裹体和气体包裹体研究表明至少经历两次石油充填,两次石油的荧光特征明显不同；而塔里木盆地塔中油气系统存在三期大范围的石油运移和聚集(Xiaoetal.,1996)。Karlsen等(1993)分析了北海Ula油田砂岩中钾长石、石英、斜长石等矿物中有机包裹体的成分,石英和斜长石中有机包裹体中烃类色质分析显示早期成熟度低的石油和现开发的成熟度高的原油混合,显示了多期有机质的混合特征。油气藏形成期分析是油气勘探评价的重要内容。我国许多含油气盆地具有多期油气生成、多期油气成藏同时又遭受多期破坏的特点,准确认识现存油气藏的形成时间对于油气勘探和部署意义重大。储层油气包裹体(特别是有机包裹体)研究为油气藏成藏期的确定提供了有效手段,储层自生矿物中的流体包裹体是储层流体活动的原始样品,是研究储层成岩作用、流体演化及油气侵入过程的直接对象。利用有机包裹体的成分变化特征和均一温度,结合埋藏史和沉积相的分析,根据不同世代矿物中流体包裹体均一温度的分布特征可用来推断油气成藏的时间,对比流体包裹体成分分析结果可提供油气藏流体成分的变化(McNeiletal.,1998;Nedkvinteetal.,1993;Isakenetal.,1998)。Nedkvinte等(1993)和Karlsen等(1993)对北海Ula油田流体包裹体研究表明，钾长石与石英和钠长石具有不同的油源。钾长石中的有机包裹体成分与现今油藏原油成分差别较大，而石英和钠长石有机包裹体成分与现今油藏原油成分接近，其最高均一温度(143C)与现今油藏温度也一致，根据石英和钠长石的成岩作用时间(10Ma)推断,Ula油田成藏时间开始于10Ma。琼东南盆地流体包裹体及精细埋藏史研究表明(Chenetal.,1997),早期油气运移发生于上新世(518〜210Ma),而油气大量进入储层的第三期含烃热流体活动于210Ma之后。反映油气的成熟度与来源油气包裹体的特征和类型反映了矿物与有机质形成时的物理化学条件，有机质性质，丰度及演化程度。随演化程度的提高，油气包裹体呈现如下变化规律：单偏光下液态烃的颜色在由浅变深#呈现无色、浅黄色、黄色、黄褐色、褐色、灰色、黑色、淡红色的变化趋势#气态烃为黑色，荧光下液态烃的颜色出现亮黄、浅黄、棕色、褐黄、褐色、暗蓝、蓝灰、暗蓝、乳白色。气态烃不发荧光类型由液态烃为主，液Z气态烃含固体沥青包裹体与总有机组分的含量比值由小变大，由此可定性确定有机质的热演化程度和油气的形成阶段：含油气盆地往往经历多期构造运动和多期成藏，现今的油气组分可能是不同期次油气混合的结果，另外油气运移过程地质色层效应，相分离以及运移路径上的混染等因素的影响也会使其成分发生改变，从而使油气源追踪复杂化。油气包裹体作为封存在矿物晶穴或裂隙中的石油微小样品，可记录每一期油气运移的特征，且这些特征一般不会因后期的改造而消失，因此可根据不同期次包裹体中烃类的组成和生物标志物分布研究不同期次油气的来源。涉及的主要方法有油气包裹体成分分析、包裹体成分与产层油和烃源岩的地球化学对比,显示产层油与包裹体中的烃类来源不同。前者主要源于海陆交互相富泥烃源岩，可能为中上侏罗统泥岩(后者源于海相烃源岩#氧化环境较弱#油气包裹体中，三甲基萘和齐墩果烷生物标志物指示了被子植物的输入#说明油气来源于白垩系或者更新的烃源岩。张金亮等剖析了盐城凹陷储层油气包裹体的地球化学特征，指出油气原始母源兼有水生藻类和高等植物#油气主要来源于古生界海相腐泥型源五．展望综上所述,流体包裹体在确定盆地热演化历史、古热流体、有机质类型、成熟度、生烃排烃、油气运聚及成藏等方面取得了重要进展,已成为油气地质地球化学定量化研究的重要手段。目前如下几个领域需进行深入研究,是油气地质地球化学研究的前沿方向。流体包裹体精细实验技术研究油气藏流体包裹体中不同物理化学性质组分有效的实验分析技术是进行油气流体包裹体精细研究的基础,目前应用的实验技术的适宜性、不同实验方法分析结果间的差异及其地质地球化学意义有待于进一步探讨。单个包裹体分析是包裹体精细研究的关键实验技术,是油气定量化研究的前沿方向,但目前所有的实验方法在单个包裹体组分和同位素分析中都存在一定的限制;另一方面,高度分异流体包裹体的组成存在巨大差异,需建立有效的方法利用同成因不同类型单个流体包裹体组成确定油气运移的流体组成,通过不同期次有机包裹体的化学组成、同位素组成以及稀有气体同位素分析探讨油气形成的过程和模式。烃类流体运移分馏研究不同母质烃源岩成烃演化不同阶段生成的有机质组成不同,烃类组分的化学成分、同位素组成等是识别油气成因、来源、运聚和成藏的重要参数,对源岩和储层中不同期次有机包裹体和油气藏烃类化学组成和同位素组成的对比研究,可有效地示踪其成因和来源(Jenseniusetal.,1990)。在油气运移进入储集层过程中，烃类组分的化学成分、同位素组成的分馏是进行油气对比研究的基础,烃源岩和储层中自生矿物中包裹体封存了油气运移不同阶段的流体样品。选择源岩和储层中油气运移形成的流体包裹体自然剖面进行精细研究,对比模拟实验结果,确定油气运移过程中烃类组分的分馏参数。油气成藏定量化研究通过储层中不同期次有机包裹体的组成、烃类组分碳同位素组成和生物标志化合物与圈闭中已经聚集成藏的油气地球化学特征的对比研究,探讨圈闭中油气的成因、来源及充填过程。油气藏流体包裹体中的生物标志化合物保存完整,是探讨有机母质类型、沉积环境、演化过程的重要手段,其有机地球化学特征在判别源岩类型、环境、有机质成熟度等领域具有重要的意义,建立包裹体生物标志化合物研究有效的实验技术,开展包裹体、源岩、储层和油气藏生物标志化合物对比研究,为油气生成、运移成藏研究提供依据。有机包裹体成烃作用研究包裹体有机质是分散有机质的赋存形式之一,研究表明碳酸盐岩中包裹体有机质成烃作用对烃类气体成藏具有重要的贡献。深层油气地质地球化学研究中,高演化地区、深层烃源岩生烃过程中包裹体有机质的贡献、规模、成烃机理等对