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川东南深层海相碳酸盐岩区保存条件的动态评价_流体

时间:2012-06-09  作者:王国芝,刘树根,马永生,徐国盛,邹灿
从上面的分析表明,下组合地层中均发现有生气窗期所形成的热裂解沥青,从沥青在储层中的丰度和含量反映出生油窗期下组合地层中的油藏规模:灯影组大型古油油藏、寒武系小型油藏、奥陶系油气显示、志留系小型油藏。所有下组合地层中的古油藏在生气窗期转变为古气藏和沥青充填。

③生气窗后充注的盐水流体

下组合中生气窗后的盐水流体充注有四期:方解石(87Sr/86Sr:0.7131)、方解石(87Sr/86Sr:0.7157-0.7160)(表1)、石英、萤石-重晶石-方铅矿-闪锌矿等,它们都形成于石油热裂解沥青之后,前三期流体的相对时序关系不清,最晚一期为热液成矿流体为,对萤石所进行的Rb-Sr和Sm-Nd同位素测年,表明该期流体充注发生于128.3-129.74Ma。

87Sr/86Sr为0.7131的流体,主要见于志留系和奥陶系地层中(表1),它们的87Sr/86Sr均高于志留纪或奥陶纪海水的87Sr/86Sr,说明该期流体应当是外来富锶流体。志留系地层中脉体与围岩间明显的△δ13C脉-围岩(-1.45‰)和△δ18O脉-围岩(-4.42‰)进一步支持该期流体为外来流体。虽然该期流体的87Sr/86Sr明显地低于志留系围岩的87Sr/86Sr(0.7149),相对于围岩来说它是贫锶的,但相对于同期海水来说它仍是富锶的。同时它也说明,在该期盐水流体充注前曾发生过另一期更为富锶流体的充注,流体与围岩间发生了充分的同位素交换,从而造成志留系围岩的87Sr/86Sr陡增。该期流体与林1井灯影组中一期流体的87Sr/86Sr(0.7129-0.7132)相近,表明寒武系、奥陶系和灯影组的流体曾经连通过。在下组合不同层位的地层中均见有相同来源的盐水流体,表明下组合内部的泥质岩、膏盐岩对流体不具有封隔能力,下组合内部的保存条件被破坏,热裂解成因的古气藏逸散。

充填于寒武系中的另一期流体,它的87Sr/86Sr为0.7157, 与充填于奥陶系中的一期流体的87Sr/86Sr(0.7160)相近,表明该期流体为同源流体,它们的87Sr/86Sr既高于寒武纪海水的87Sr/86Sr也高于奥陶纪海水的87Sr/86Sr,说明它们应当是外来流体。由于该期流体在下伏灯影组和相邻区域内均未见及,推测该期流体可能源自于寒武系泥质岩,从而使其具有极富锶特征。奥陶系和寒武系地层中均具有来源相同的流体,表明当流体充注时,寒武系和奥陶系中的流体曾是连通了的,寒武系内部的泥质岩不具有对流体的封隔能力。

充填于孔洞缝中的石英,主要见于震旦系储层中,也偶见于寒武系地层中,它们呈自形锥状。通过对石英中液态CH4包裹体和盐水包裹体的研究发现,形成石英的流体,具有超压流体的特征,它们主要形成于燕山晚期古气藏的破坏过程中(Wang et al.,2008)。而最晚一期成矿热液流体,主要充注于灯影组裂缝中,常形成重晶石+萤石+方铅矿+闪锌矿组合,其中萤石的初始87Sr/86Sr 为0.7144,萤石中检测出有CH4包裹体,说明该期流体可能是来自于地壳深部的热液流体与油田热卤水混合形成的混合流体。

3.1.2 区域性盖层中盐水流体的地球化学示踪

二叠系区域性盖层中流体的碳、氧、锶同位素地球化学分析结果如表2所列。围岩的87Sr/86Sr稳定于0.7074-0.7077间,脉体的87Sr/86Sr变化较大(表2)。脉体HG1-2、LF43-1

表2北部剖面区域性盖层中脉体与围岩的同位素分析结果

样号

围 岩(C)

充 填 物(V)

岩性

层位

δ13C

δ18O

87Sr/86Sr

矿物

δ13C

δ18O

87Sr/86Sr

HG1-2

灰岩

二叠系

3.523

-7.049

0.7074

方解石

2.321

-9.474

0.7078

HG1-1

灰岩

二叠系

-

-

-

方解石

1.617

-7.468

0.7089

LF41-1

灰岩

二叠系

2.76

-8.395

0.7074

方解石

2.215

-7.795

0.7098

LF41-2

灰岩

二叠系

-

-

0.7077

方解石

-

-

0.7099

LF43-1

灰岩

二叠系

-

-

0.7075

方解石

-

-

0.7082

中的87Sr/86Sr分别为0.7078和0.7082,它们与同期海水的87Sr/86Sr(0.7072-0.7083, Veizer et al.,1991;石和等,2002)相近。但它们的碳、氧同位素与围岩相差明显,表明它们的流体来自于二叠系本身,为同源异位流体。

另外几个样品(HG1-1,LF41-1,LF43-1)的87Sr/86Sr变化于0.7089-0.7099间,它们明显地高于同期海水的87Sr/86Sr(0.7072-0.7083,Veizer et al.,1991;石和等,2002),表明它们应当是来自于二叠系以外的外源富锶流体。其中87Sr/86Sr为0.7098和0.7099的样品与下伏灯影组中的一组流体(0.7100-0.7102)相近,表明该期流体应当是来自于下伏灯影组中的流体,但灯影组中的这组流体是生油窗前的流体。另一组87Sr/86Sr为0.7089 的流体可以来自于志留系(87Sr/86Sr:0.7076-0.7089,Veizer,1991),也可以来自于寒武系(87Sr/86Sr:0.7089-0.7096,Veizer,1991; Denison etal.,1998)碳酸盐岩地层的重溶,这里笼统地归之于源于下组合。

从前面的分析说明,二叠系区域性盖层中有来自于下组合中的流体,说明下组合内部的直接盖层曾一段时期封闭性能较差流体,导致下组合中的流体进入到了二叠系区域性盖层之中。

3.1.3保存条件的动态变化

根据前面对不同层位中流体的充注序列和流体的地球化学示踪,将北部剖面的流体充注和保存条件的变化过程总结于图2中。

加里东期在灯影组内形成古油藏,下组合内的直接盖层具有较强的封盖能力;在加里东晚期-海西早期,由于构造隆升,使古油藏破坏,形成第一世代的沥青。海西晚期到印支期期间,生油窗前在灯影组内存在多期流体充注,下组合内部的直接盖层总的具有较好的封盖能力,但不时地被破坏,造成不同层位的流体相连通,甚至一部分流体进入到区域盖层中。生油窗期,下组合内的直接盖层具有较好的封盖能力,在下组合内形成了大小规模不等的油藏;生气窗期延续了生油窗期良好的保存条件。燕山-喜马拉雅期,先前好的流体封隔层由于挤压和隆升作用,使流体封隔层被破坏,古气藏逸散和破坏(图2)。

3.2 南部剖面流体示踪及保存条件动态变化

3.2.1林1井下组合中的流体地球化学示踪

林1井下组合内古油藏、古气藏形成过程与北部剖面相似,这里不再详述。下面重点对第二期生油窗前盐水流体和生气窗后盐水流体进行重点解剖。

①生油窗前的盐水流体

下志留统石牛栏组围岩(灰岩)的锶同位素比值87Sr/86Sr集中于0.7092-0.7093和0.7106,充填于孔洞缝中方解石的87Sr/86Sr为0.7114-0.7116和0.7123(表3)。围岩与脉体的锶同位素比值均明显的高于同时代正常海水的锶同位素比值(0.7078-0.7087,Veizer,1991),表明围岩受到了富锶流体的改造,形成方解石脉的流体为一种外源富锶流体。孔洞缝充填物与围岩间明显的锶同位素差值(△87Sr/86Sr脉-围岩=0.0017-0.0023)、明显的△δ13C脉-围岩(-0.416 ‰PDB–0.754‰PDB)和△δ18O脉-围岩(-0.54‰PDB –0.283‰PDB)差值,说明外源富锶流体与围岩相互作用时,二者间尚未达到同位素平衡。

下志留统龙马溪组两个钙质泥岩样品的87Sr /86Sr分别为0.7171和0.7206,充填于裂缝中方解石的87Sr /86Sr分别为0.7170和0.7180(表3)。其中一组配对样品脉体与围岩的△87Sr/86Sr脉-围岩=-0.0001,说明形成脉体的流体来自于相邻的围岩,属于内源流体。另一组配对样品的△87Sr/86Sr脉-围岩 为-0.0026,围岩与脉体的87Sr /86Sr均高于寄主围岩同时代海水的87Sr /86Sr,在上覆或下伏所有地层中均未发现类似的极富锶流体,说明这期流体可能来自于志留系中的钙质泥岩,属于内源异位流体。

下寒武统牛蹄塘组钙质泥岩的87Sr /86Sr为0.7219,充填于裂缝中方解石的87Sr /86Sr分别为0.7186,0.7187(表3)。方解石异常高的富锶特征,说明有陆源锶的加入,即形成方解石的流体应当是来自于钙质泥岩。充填物的87Sr/86Sr明显地低于寄主围岩的87Sr/86Sr,

流体

图2 丁山-林滩场构造东部剖面多期流体充注与保存条件动态变化模式图

(深度标有0m者为地表样品综合,其余样品主要来自于丁山1井)

 

样品编号

岩性

井深(m)

层位

δ13C(‰) PDB

δ18O(‰) PDB

87Sr/86Sr

△(充填物-围岩) (‰)

△δ13C

△δ18O

87Sr/86Sr

LF1—1V

生油窗前充填方解石

0

P1m

2.041

-7.457

0.7074

-1.913

0.507

0.0000

LF1—1C

泥晶灰岩

3.954

-7.964

0.7074

0.0001

LF1—2V

生油窗前充填方解石

0.7075

LF2—1V

生油窗前充填方解石

0

P1m

2.768

-8.945

0.7075

1.352

-1.141

0.0001

LF2—1C

泥晶灰岩

1.416

-7.804

0.7074

L1—31V

生油窗前充填方解石

468.76

S1sh

0.649

-10.378

0.7123

-0.177

0.399

0.0017

L1—31C

微晶灰岩

0.826

-10.777

0.7106

L1—30V

生油窗前充填方解石

469.21

S1sh

0.721

-10.370

0.7115

-0.297

-0.283

0.0023

L1—30C

微晶灰岩

1.018

-10.087

0.7092

L1—28V

生油窗前充填方解石

507.27

S1sh

0.476

-9.235

0.7114

-0.416

-0.127

0.0022

L1—28C

泥晶灰岩

0.892

-9.108

0.7092

L1—27V

生油窗前充填方解石

512.47

S1sh

1.201

-9.216

0.7114

0.754

-0.283

0.0022

L1—27C

泥晶灰岩

0.447

-8.933

0.7092

L1—26V

生油窗前充填方解石

514.38

S1sh

1.186

-9.246

0.7116

0.316

-0.54

0.0023

L1—26C

泥晶灰岩

0.870

-8.706

0.7093

L1—25V

生油窗前充填方解石

697.10

S1l

1.287

-7.323

0.7170

1.044

1.877

-0.0001

L1—25C

泥岩

0.243

-9.200

0.7171

L1—24V

生油窗前充填方解石

756.51

S1l

-3.142

-10.276

0.7180

-2.218

-0.772

-0.0026

L1—24C

泥岩

-0.924

-9.504

0.7206

L1—23V

生油窗前充填方解石

2463.38

1n

-4.300

-13.736

0.7187

-1.364

-2.166

-0.0032

L1—23C

泥岩

-2.936

-11.570

0.7219

L1—22V

生油窗前充填方解石

2468.29

1n

-4.311

-13.859

0.7186

L1—21V

生油窗前充填白云石

2619.29

Z2dn

2.944

-9.150

0.7121

1.037

-2.573

0.0027

L1—21C

泥晶白云岩

1.907

-6.577

0.7094

L1—19V

生油窗前充填白云石

2624.07

Z2dn

2.292

-11.463

0.7119

0.644

-4.188

0.0026

L1—19C

泥晶白云岩

1.648

-7.275

0.7093

L1—17V

生油窗前充填白云石

2624.91

Z2dn

2.358

-11.394

0.7120

0.751

-4.253

0.0024

L1—17C

藻微晶白云岩

1.607

-7.141

0.7096

表3林1井二叠系-震旦系碳酸盐岩围岩及孔洞缝充填物的同位素地球化学分析结果

表3 林1井二叠系-震旦系碳酸盐岩围岩及孔洞缝充填物的同位素地球化学分析结果(续)

 

样品编号

岩性

井深(m)

层位

δ13C(‰)

PDB

δ18O(‰)

PDB

87Sr/86Sr

△(充填物-围岩) (‰)

△δ13C

△δ18O

87Sr/86Sr

L1—15V

生油窗前充填白云石

2651.14

Z2dn

2.984

-10.092

0.7123

1.146

-7.284

0.0023

L1—15C

泥晶白云岩

1.838

-2.808

0.7100

L1—14V

生油窗前充填白云石

2654.70

Z2dn

2.354

-10.128

0.7111

0.22

-3.533

-0.0001

L1—14C

泥晶白云岩

2.134

-6.595

0.7112

L1—12V

生油窗前充填白云石

2659.02

Z2dn

1.637

-12.266

0.7119

-0.902

-6.054

0.0019

L1—12C

泥晶白云岩

2.539

-6.212

0.7100

L1—11V

生油窗前充填白云石

2660.21

Z2dn

0.7119

0.0016

L1—11C

泥晶白云岩

0.7103

L1—10V

生油窗前充填白云石

2762.45

Z2dn

2.433

-11.188

0.7119

-0.827

-4.931

0.0015

L1—10C

泥晶白云岩

3.260

-6.257

0.7104

L1—9V

生油窗前充填白云石

2764.37

Z2dn

1.636

-12.273

0.7118

-1.731

-5.919

0.0020

L1—9C

泥晶白云岩

3.367

-6.354

0.7098

L1—8V

生油窗前充填白云石

2764.89

Z2dn

1.817

-12.566

0.7121

-1.454

-5.564

0.0024

L1—8C

泥晶白云岩

3.271

-7.002

0.7097

L1—7V

生油窗前充填白云石

2767.85

Z2dn

0.7109

 -

- 

0.0011

L1—7C

泥晶白云岩

0.7098

L1—6V

生油窗前充填白云石

2825.19

Z2dn

1.916

-11.713

0.7107

-1.101

-4.252

0.0008

L1—6C

白云岩

3.017

-7.461

0.7099

L1—5V

生油窗前充填白云石

2827.72

Z2dn

2.196

-11.274

0.7129

-0.501

-3.029

0.0032

L1—5C

藻纹层状白云岩

2.697

-8.245

0.7097

L1—4V

生油窗前充填白云石

2828.77

Z2dn

1.890

-11.594

0.7132

-1.226

-4.257

0.0041

L1—4C

白云岩

3.116

-7.337

0.7091

L1—3V

生油窗前充填白云石

2830.64

Z2dn

2.412

-8.857

0.7130

-0.733

-1.974

0.0036

L1—3C

藻纹层状白云岩

3.145

-6.883

0.7094

L1—1V

生油窗前充填白云石

2832.06

Z2dn

2.242

-9.984

0.7121

-1.13

-2.808

0.0023

L1—1C

泥晶白云岩

3.372

-7.176

0.7098

L1—2V

生油窗前充填白云石

2832.17

Z2dn

2.082

-10.638

0.7120

-1.312

-3.507

0.0023

L1—2C

泥晶白云岩

3.394

-7.131

0.7097

87Sr/86Sr脉-围岩= -0.0032,充填物与围岩间明显的碳、氧同位素差异(表3),表明充填于牛蹄塘组中的流体应当属于内源异位流体。

充填于灯影组中的流体具有多期性,按照它们的87Sr /86Sr特征可以至少分为三期,它们分别是:0.7107-0.7111,0.7118-0.7123,0.7129-0.7132(表3)。87Sr /86Sr为0.7118-0.7123的这期流体,绝大部分分析值介于0.7119-0.7120间;所有白云岩围岩样品的87Sr /86Sr变化于0.7093-0.7112间(表3)。围岩样品的87Sr /86Sr大大地高于同期海水的87Sr/86Sr(0.7083,张志超,1995),表明围岩样品受到了富锶流体的强烈改造,但这种改造究竟是受早期表生大气淡水岩溶作用还是受到了后期外源富锶流体作用所致则难以确定。从配对样品的87Sr/86Sr特征来看,除一个样品充填物的87Sr /86Sr稍低于围岩样品外,其余所有充填物样品的87Sr/86Sr均高于寄主围岩,△87Sr/86Sr脉-围岩变化于0.0008-0.0041间,说明所充注流体应当具有外源的特征。对于87Sr/86Sr值为0.7107-0.7111的流体,它们的87Sr/86Sr与部分灯影组中白云岩的87Sr/86Sr十分接近(表3),表明这期流体可能是在深埋过程中灯影组白云岩重溶后所形成的流体,当它们重新迁移到其它部位沉淀后,也会造成充填物与围岩间明显的碳、氧和锶同位素差异(表3)。至于另外两组富锶流体(87Sr/86Sr :0.7118-0.7123,0.7129-0.7132),它们的87Sr/86Sr明显地高于与寄主围岩同时代海水的87Sr/86Sr(0.7083,张志超,1995),具有极富锶的特征,说明它只能是外部来源的流体或者是极为富锶的流体与灯影组白云岩作用后再沉淀的产物。

 

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