库车坳陷克拉苏构造带超高压大气田储层流体包裹体特征及成藏信息

冯松宝，徐文明，顿亚鹏

(1.宿州学院 地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000； 2.中国石化 石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126； 3.安徽煤田地质局 第三勘探队，安徽 宿州 234000)

库车坳陷克拉苏构造带超高压大气田储层流体包裹体特征及成藏信息

冯松宝1，徐文明2，顿亚鹏3

(1.宿州学院 地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000； 2.中国石化 石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏 无锡 214126； 3.安徽煤田地质局 第三勘探队，安徽 宿州 234000)

对库车坳陷克拉苏构造带储层流体包裹体研究认为，储层包裹体以盐水包裹体为主，发育少量气态烃包裹体和气液两相包裹体，主要分布在石英中，以线状和面状分布，包裹体一般较小，主要分布在4～10 μm之间；盐水包裹体的均一温度为86.2～196.1 ℃，分布范围连续，不同区带的均一温度有差别，盐水包裹体的整体盐度较低，分布在2%～4%之间的频数最大；含烃包裹体丰度低，主要分布在0.1%～8.1%之间。分析认为，克拉苏构造带天然气充注是一个连续快速的过程，而且晚期天然气充注强度大。结合研究区的埋藏史，可知克拉苏构造带天然气成藏发生在库车期以来，克深区带的成藏时间晚于克拉区带，从东往西具有逐渐变晚的趋势。

流体包裹体；均一温度；盐度；含烃包裹体丰度；成藏期；克拉苏构造带；库车坳陷；塔里木盆地

流体包裹体是古流体活动唯一的原始样品，储层流体包裹体在形成过程中保留了流体充注时的压力、温度、成分以及pH值等物理化学信息。通过对包裹体的相关测试分析，可以有效研究油气成藏时间、期次、成矿流体性质、油气来源和成熟度，追踪油气运移方向、路径以及流体包裹体形成时的古温压等[1-7]。目前针对整个库车坳陷以及克拉苏构造带克拉区带的克拉2大气田研究较多。张鼐[8]认为克拉苏构造带克拉苏地区曾经历过2期油气运移事件；赵靖舟[9]认为库车坳陷以天然气藏为主,有机包裹体显示存在2～3 期油气充注，充注时间基本连续或部分重合；赵孟军等[10]认为库车坳陷具有2期成藏的地质条件。前人的研究主要针对整个库车坳陷，而对于克拉苏构造带不同区带的对比研究较少，而且在成藏期次和成藏时间上存在争议。本文对克拉苏构造带不同区域储层流体包裹体进行镜下观察、盐度和均一温度测定、含烃包裹体丰度估算，研究超高压储层流体包裹体特征，分析天然气充注运移特征，在此基础上结合沉积埋藏史和热史，分析克拉苏构造带不同区带的成藏期，为研究区超高压大气田天然气成藏研究及勘探提供参考。

图1 库车坳陷克拉苏构造带位置及构造单元划分

1 研究区概况

克拉苏构造带位于库车坳陷北部，南北20 km左右，东西160 km左右，介于拜城凹陷与北部单斜带之间(图1)。综合考虑区域构造变形的差异性，将克拉苏构造带进一步划分为克拉苏背斜区带和克深区带(深部区带)[11-12]。该区发育5套烃源岩，多条油源逆冲断层，4套储盖组合，成群成带的构造圈闭，优质的膏盐盖层，油气成藏条件十分优越，深层相继发现了克拉2、大北1、大北3和克深2等多个盐下大气田，展现出广阔的油气勘探前景。

2 样品与实验方法

选取库车坳陷克拉苏构造带上的克拉205，203，2-13和大北101，102，104，202等7口井27件储层样品，岩性主要是细砂岩、砂岩和粉砂岩，层位主要分布在白垩系巴什基奇克组(K1bs)和古近系库姆格列木组(E1-2km)。

流体包裹体的岩相学观察采用日本产显微镜Olympus，在透射光和荧光条件下进行包裹体的颜色、形状、大小、宿主矿物、产状等观察，确定流体包裹体的相态、分布特征及类型划分。流体包裹体的均一温度和冰点测定所使用仪器是Olympus显微镜和英国Linkam公司THMS600G自动冷热台，测定误差为±0.1 ℃。

3 实验结果与讨论

3.1 储层流体包裹体镜下特征

克拉苏构造带超高压大气田的白垩系和古近系储层主要发育盐水包裹体，二氧化碳包裹体和烃类包裹体较少。不同相态和比例的盐水、各种烃类和非烃类组分存在于包裹体中，代表了盆地古流体的不同原始组成，它们的分布及丰度是评价地层中有机质发育程度以及油气运移和富集程度的可靠指标[13]，能为天然气的成藏过程、成藏期次和成藏时间研究提供化学证据。

3.1.1 盐水溶液包裹体

盐水包裹体在研究区较发育(图2)，主要分布在方解石胶结物、白云石脉、石英颗粒表面、石英颗粒内、石英颗粒边缘和石英颗粒裂隙中；产出形式为石英颗粒表面串珠状、石英颗粒边缘孤立分布、石英颗粒表面线状分布和石英颗粒表面面状分布；个体大小介于3～16 μm之间，主要分布在4～10 μm之间；气液比在3%～10%之间；形态各异，有圆形、椭圆形、长条形等，颜色以浅色为主，无色或淡黄色。

3.1.2 二氧化碳包裹体

研究区CO2包裹体发育较少，呈孤立状分布在石英颗粒表面，大小在2～4 μm之间，呈淡紫色。

3.1.3 烃类包裹体

研究区发育的烃类包裹体类型有以下几种：液烃包裹体、盐水包裹体+液烃包裹体伴生、盐水包裹体+气烃包裹体和气烃包裹体。烃类包裹体主要分布在石英颗粒表面、石英颗粒中、石英颗粒边缘和石英颗粒愈合裂隙中，以孤立和线状为主。包裹体大小差异较大，大部分在3～10 μm之间；单偏光下以褐色和深褐色为主，荧光下以蓝白色和浅蓝白色为主。

图2 库车坳陷克拉苏构造带不同类型包裹体产状

3.2 流体包裹体均一温度和盐度特征

3.2.1 流体包裹体均一温度特征

均一温度是流体包裹体方法确定成藏年代的主要依据之一。由于与烃类包裹体共生的盐水包裹体被捕获时是均一相的，并一直处于等容封闭体系，所以盐水包裹体的均一化温度的测定结果可以不进行压力校正，就可以认为是油气包裹体被捕获时地层温度的下限值[14]。本次研究选取与烃类包裹体同期的盐水包裹体进行均一温度测定。

根据实验所测得的数据，以10 ℃为间隔，作均一温度直方图。储层盐水包裹体均一温度有以下特征：(1)均一温度分布在86.2～196.1 ℃，范围较宽，表明流体充注可能是一个连续的过程；均一温度呈双峰特征(图3)，第一个峰值在90～100 ℃之间，第二个峰值在120～140 ℃之间。根据前人关于库车坳陷早期成油、晚期成气的结论，第一个峰值可能是早期油气充注的结果，第二个峰值可能是天然气充注的结果。(2)均一温度在各个井之间表现出不同的特征(图4)，不同井均一温度在不同的温度区间分布不均匀，出现多个峰值。克拉205主频区分布在120～130 ℃；克拉2-13主要为100～110 ℃和120～130 ℃ 2个区间；大北101主频区在90～100 ℃和130～140 ℃ 2个区间。(3)不同层位有不同的特征(图5a)。2个储层的均一温度分布范围均较宽，但峰值温度有所不同。白垩系储层有2个峰值，第一个出现在90～100 ℃，第二个出现在120～140 ℃；古近系储层峰值主要出现在100～120 ℃之间。古近系储层距离源岩较远，前期大量烃类充注的时候，由于侧向挤压造成的剩余压力差太小，早期油气向古近系充注较少。(4)2 个区带均一温度均呈单峰特征(图5b)。克深区带均一温度峰值在110～140 ℃之间，克拉区带在120～150 ℃之间，峰值区间很近。结合2个区带的地质条件，分析认为由于克拉区带的圈闭构造形成早于克深区带，但是克拉区带距离拜城凹陷生烃中心较远，需要远距离的运移，这样就导致均一温度区间下限值大。

图3 库车坳陷克拉苏构造带超高压大气田储层流体包裹体均一温度分布

图4 库车坳陷克拉苏构造带单井均一温度分布

图5 库车坳陷克拉苏构造带不同层位、不同区带储层流体包裹体均一温度分布

3.2.2 流体包裹体的盐度特征

包裹体中的盐类成分及其含量是研究成藏条件非常重要的地球化学参数，也是计算包裹体捕获温度和捕获压力的必要参数。包裹体虽小，但其中所含的盐类成分十分复杂，主要为氯化物、硫酸盐、碳酸盐、重碳酸盐。一般情况下还不可能完全确定出包裹体中盐类的成分及含量，只能根据拉乌尔定律来确定出包裹体溶液所溶解的盐类的NaCl当量盐度。

在成岩环境中，成岩流体通常主要含有NaCl，同时含有KCl、MgCl2等。用相同冰点的NaCl溶液来计算混合的卤水体系的各种性质，误差很小。所以克拉苏构造带超高压大气田储层盐水包裹体的成矿流体可以用NaCl-H2O体系来代表。本次研究根据所测得的冰点，利用Hall等提出的H2O-NaCl体系盐度—冰点经验公式[15-16]，计算了盐度。

根据所测得的冰点数据换算成盐度，作盐度分布直方图。分析可知克拉苏构造带流体包裹体盐度具有如下特征：(1)整个研究区盐度分布在0.18%～22.71%之间，主要分布在0.18%～8%之间(图6)，属于低盐度水溶液，低盐度阶段烃类流体较活跃，可能是天然气充注的高峰期。盐度呈单峰特征，在2%～4%时出现峰值，这个时期可能是天然气充注高峰期。根据前人对孔隙流体压力的研究[17]，此时已经出现了超高压，超高压使得丙烷等烷烃气体在地层流体中溶解度变大，这样就使得地层流体溶解其他无机溶质的量减少，导致天然气充注期流体包裹体盐度较低(盐析效应的结果)。(2)2个区带共同的特点是低盐度区出现峰值(图7a)。克拉区带盐度分布范围较宽，出现了一些高盐度，原因可能是喜马拉雅晚期库车坳陷南部造山带的运动，使得构造剪切导致生热，流体蒸发作用加强[8]；克拉区带盐度区间连续性较好，流体充注时间可能早于克深区带，原因是克深区带的构造形成晚于克拉区带。(3)白垩系储层的盐度峰值出现在2%～4%，古近系储层盐度的峰值出现在2%以下(图7b)，出现这种差异的原因可能是大气降水影响。

图6 库车坳陷克拉苏构造带超高压大气田储层流体包裹体盐度分布

3.3 含烃包裹体丰度

库车坳陷是一个含气盆地，储层气液烃和液态烃包裹体发育比较少，主要发育气烃包裹体，所以通常用含烃包裹体丰度来近似代替含油包裹体丰度。含烃包裹体丰度是含有液态烃、气烃和气液烃的矿物颗粒占总颗粒数的百分比。测定方法是：在透射光和荧光(紫外光和蓝光)观察的基础上，在包裹体片的100个视域中，统计含有烃包裹体的颗粒与视域中的总矿物颗粒数，计算它们的比值。

根据实验结果作了不同区带的包裹体丰度直方图(图8)。分析图9可知： 27个样品的含烃包裹体丰度普遍不高，主要分布在0.3%～8.1%之间，克深区带和克拉区带储层含烃包裹体丰度之间没有明显的差异。根据现有勘探资料揭示的结果，克拉苏构造带是大气田大量发育的地区，天然气产量大，正常情况下气态烃包裹体应该较多，而且根据赵孟军等的研究成果，研究区早期发生过油充注，含烃包裹体丰度应该较大[10]。对于含烃包裹体丰度小的原因，结合研究区的地质资料，推断原因如下：(1)由于克拉苏构造带源岩干酪根主要是Ⅲ型，以产气为主，早期产生的油较少，充注强度小；(2)储层特征研究揭示，储层的孔隙度小于10%，渗透率小于10 md，基本属于低孔低渗储层，储集岩致密，储层物性差；(3)在天然气充注之前，储集层已经是超高压储层，超高压力阻碍了成岩作用的进行，从而抑制了气态烃包裹体的发育。

图7 库车坳陷克拉苏构造带不同区带、不同储层流体包裹体盐度分布

图9 库车坳陷克拉苏构造带埋藏史

3.4 克拉苏构造带不同区带大气田的成藏期

克深区带和克拉区带共同的特征是天然气干燥系数达到97%以上，天然气组分碳同位素较重，具有晚期成藏的特征[18]，但由于地理位置、构造差异以及圈闭的形成时间和距离生烃中心的距离不同，2个区带在成藏时间和成藏期次上存在差别。

(1)克拉区带以盐水包裹体为主、烃类包裹体较少、含烃包裹体丰度低、包裹体盐度值小等都表明，天然气充注是一个快速充注的过程。均一温度分布在60～180 ℃之间，均一温度分布连续，表明克拉区带油气充注是一个连续充注的过程。2个主频区为90～100 ℃和120～150 ℃，90～100 ℃可能是早期油气充注的结果，120～150 ℃是晚期天然气充注的反映。结合克拉区带的埋藏史(图9a)，认为克拉2大气田天然气藏形成时间大约在中新世库车期以来，即距今5.3 Ma。

(2)克深区带的均一温度只有一个主频区，主频区温度分布在110～140 ℃之间，表明早期油气充注较少，有些钻孔包裹体观察结果显示没有发生过油充注，以晚期天然气充注为主。包裹体盐度分布特征和克拉区带差别不大，盐度值较小，是烃类流体活跃的反映，表明晚期天然气充注作用较强。结合克深区带的埋藏史(图9b)，得出克深区带天然气藏形成时间大约在3 Ma以来。

4 结论

(1)克拉苏构造带白垩系和古近系储层包裹体以盐水包裹体为主，发育少量气态烃包裹体和气液两相烃类包裹体；包裹体的分布大部分与石英颗粒伴生，主要分布在石英颗粒表面或者石英颗粒中，以线状或面状形式产出；包裹体个体较小，主要在4～10 μm之间。

(2)储层盐水包裹体均一温度分布在86.2～196.1 ℃间，连续分布，表明超高压大气田的形成是一个连续充注的过程。盐水包裹体的盐度低，主要分布在2%～4%之间，是烃类流体活跃的反映。含烃包裹体丰度分布在0.1%～8.1%之间，丰度较低可能是天然气运移速度较快造成。

(3)克拉苏构造带晚期的天然气充注是一个连续、快速、强烈的充注过程。克深区带天然气成藏发生在3 Ma以来；克拉苏构造带天然气成藏发生在5 Ma以来，整个构造带从东往西，成藏时间有变晚的趋势。

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(编辑 韩 彧)

Fluid inclusion characteristics of reservoirs in Kelasu tectonic zone of Kuqa Depression and its accumulation information

Feng Songbao1, Xu Wenming2, Dun Yapeng3

(1.SchoolofEarthScienceandEngineering,SuzhouUniversity,Suzhou,Anhui234000,China;2.WuxiResearchInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214126,China;3.No.3ExplorationTeamofAnhuiBureauofCoalGeology,Suzhou,Anhui234000,China)

The analyses of fluid inclusion characteristics of reservoirs in the Kelasu tectonic zone of the Kuqa Depression show that saline inclusions are abundant while a few of gaseous hydrocarbon inclusions and gaseous-liquid inclusions also exist. The inclusions mainly locate in quartz as lines or in planar distribution. They are small, usually about 4-10 μm. The homogenization temperature of saline inclusions is 86.2-196.1 ℃, usually in continuous distribution and varies between different regions. The salinity of saline inclusions is low, generally 2%-4%. The hydrocarbon inclusions have low abundance, usually 0.1%-8.1%. It has been concluded that natural gas charged rapidly and continuously in the Kelasu tectonic zone, and the late charging had stronger strength. Burial history studies show that natural gas accumulations have occurred ever since the Kuqa period, and are later in the Keshen zone than in the Kela zone. From east to west, accumulation period becomes later and later.

fluid inclusion; homogenization temperature; salinity; hydrocarbon inclusion abundance; accumulation period; Kelasu tectonic zone; Kuqa Depression; Tarim Basin

1001-6112(2014)02-0211-07

10.11781/sysydz201402211

2013-01-23；

2014-02-15。

冯松宝(1982—)，男，博士，讲师，从事有机地球化学、油气成藏研究。E-mail: 117923691@qq.com。

国家油气科技重大专项(2011ZX05007-02)、 博士科研启动基金(2013jb03)、宿州学院创新团队建设资助计划(2013kytd01)和安徽省煤矿勘探工程技术研究中心平台项目(2013YKF02)联合资助。

TE122.3

A