黄河口凹陷南斜坡新生界流体包裹体特征及成藏期

陈磊，徐长贵，杨海风，黄江波，陈保柱

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

黄河口凹陷南斜坡新生界流体包裹体特征及成藏期

陈磊1，2，徐长贵1，杨海风1，黄江波1，陈保柱1

（1.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300452；2.中国石油大学（华东）地球科学与技术学院，山东 青岛 266580）

利用流体包裹体的分析测试技术与研究方法，对黄河口凹陷南斜坡火山岩发育区新生界碎屑岩储层流体包裹体进行了显微荧光、均一化温度、盐度及丰度等分析测试，定量确定了油气藏的成藏期次和油气充注时间。结果表明：储层流体包裹体主要包括盐水包裹体、油气包裹体2种类型，油气包裹体以绿色、黄色及蓝色荧光为主；新近系和古近系盐水包裹体的均一化温度分别为90～120℃，60～90℃，具有单峰、窄主频的特点，盐度数据和包裹体丰度具有双低特点；古近系和新近系油气成藏期为3.0 Ma以来，表现出晚期快速充注、同期幕式成藏的特点，具有“垂向贯通式”成藏模式。

流体包裹体；成藏期；均一化温度；新生界；黄河口凹陷

流体包裹体技术最初主要应用于矿床学的研究，自20世纪七八十年代以来，该技术在成藏年代学与成藏史研究方面得到了广泛的应用，已成为当今油气成藏年代学研究中最重要的方法之一［1］。基于丰富的勘探成果，前人针对黄河口凹陷新生界油气成藏期和成藏模式进行了深入研究。主要应用圈闭形成时间法、生排烃史法、饱和压力法及油藏地球化学法等定性地判定油气成藏期［2］，并提出了晚期成藏理论［3］和中转站［4］、网毯式［5］、阶梯式等成藏模式，但对于油气成藏期的确定缺乏定量化的研究，导致已建立的油气成藏模式缺乏定量化证据支持。鉴于此，本文基于流体包裹体技术，通过系统分析大量的流体包裹体，定量化研究黄河口凹陷南坡的油气成藏史，并归纳总结出新的油气成藏模式，有效指导了下步油气勘探研究工作。

1 地质概况

黄河口凹陷位于渤海海域南部，属于渤海湾盆地济阳坳陷的一个二级构造单元，面积约3 300 km2（见图1）。黄河口凹陷是中生代末期以来叠置在华北中—古生界基底上发育起来的新生代裂谷凹陷，具有典型的断-坳二元结构特点，下部古近系表现为“北断南超”的箕状断陷结构特点，上部新近系表现为坳陷结构特点。

图1 黄河口凹陷区域位置

凹陷沉积地层最大厚度超过6 000 m，自下而上发育孔店组、沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组及平原组地层，其中，沙河街组三段为主要烃源岩层，东营组一段、二段发育大套火山岩地层。油气主要分布于明化镇组下段（明下段）、东营组三段（东三段）和沙河街组一、二段（沙一、二段），具有“下生上储”的成藏特点。

2 流体包裹体分析

本次研究针对黄河口凹陷南斜坡11口探井进行了系统的壁芯、岩心样品的观察与采集，最终选取了7口探井，古近系和新近系砂岩地层合计采集43块样品，针对砂岩样品中的流体包裹体进行了分析测试。实验测试主要在中国石油大学（华东）石油天然气成藏机理教育部重点实验室完成。检测依据EJ/T 1105—1999矿物流体包裹体温度的测定标准，在温度26℃、湿度40%的条件下进行；分析仪器为LINKAM THMS600型冷热台，测试精度±0.1℃；显微镜为日本产Olympus BX51型，另配100倍长焦工作镜头。

2.1 流体包裹体镜下特征

本次共测定318个流体包裹体，主要宿主为石英颗粒的微裂隙，或由于溶蚀成因，孤立状分布于长石颗粒中（见表1。GOI为含油包裹体丰度）。根据流体包裹体的相态和流体成分特征，观测到的包裹体主要为盐水包裹体、油气包裹体（见图2）。

表1 黄河口凹陷南斜坡流体包裹体测试数据

图2 流体包裹体镜下特征

其中：盐水包裹体约占总数的94%，包裹体呈不规则状或椭圆状，直径为1～35 μm，气液比≤5%（见图2a，2b）；油气包裹体占5%，呈不规则状或长条状成群分布，直径为2～75 μm，气液比在10%左右（见图2c，2d）。

研究表明，含有机质流体包裹体在紫外线照射下能够发生荧光反应。荧光特征反映了有机质的成熟度［6］，随着有机质成熟度由低向高演化，包裹体荧光颜色变化为红色—橙色—黄色—绿色—蓝白色—无色［7］。研究区油气包裹体以绿色、黄色及蓝色荧光为主（见图2e，2f），表明黄河口凹陷沙三段有机质成熟度已经达到中等—高成熟阶段。研究表明，黄河口凹陷沙三段烃源岩有机质已处于热演化的成熟—高成熟阶段［8］，与包裹体荧光颜色所反映的有机质热演化程度基本一致。

2.2 流体包裹体均一化温度和盐度特征

通过对包裹体均一化温度和盐度特征的分析，可以综合分析油气成藏期次。包裹体的均一化温度是流体包裹体研究最重要的内容之一,是包裹体方法确定成藏期次和年代的重要依据［9］。研究认为，包裹体的均一化温度代表了流体捕获时的最低形成温度，与烃类包裹体同期形成的盐水包裹体均一化温度则是代表了油气进入储层时的温度［10-11］。由于沉积盆地中与油气有关的流体包裹体形成温度相对较低，一般对均一化温度的测量结果可不进行压力矫正［12］，因此，同期盐水包裹体温度代表着油气进入储层时的最低温度。

研究区古近系砂岩中同期盐水包裹体均一化温度呈明显的单峰连续分布特征，不同深度包裹体峰值为90～120℃，主频为100～120℃，表明油气为连续充注、一期成藏；新近系砂岩中，同期盐水包裹体均一化温度同样呈明显的单峰特征，不同深度包裹体峰值为60～90℃，主频峰值为60～80℃，表明油气为一期连续充注（见图3）。

图3 不同层系盐水包裹体均一化温度频率

包裹体盐度是反映油气成藏流体物理化学性质的重要地球化学参数，可指示流体的物理化学性质和来源［13］。盐度即氯化钠质量分数，其大小根据盐水包裹体测定的冰点温度来计算。计算结果表明，包裹体盐度在0.18%～23.18%，集中于0～15%，总体呈现出低盐度的特征。古近系包裹体盐度集中于0～5%，10%～15%两个较明显的峰值，新近系包裹体盐度集中于0～5%，5%～10%，20%～25%三个较明显的峰值（见图4）。

图4 不同层系盐水包裹体盐度频率

综上所述，古近系和新近系盐水包裹体温度具有明显单峰、窄主频的特点，而包裹体盐度均具有2～3个相似峰值，表明为同一系统流体活动，反映了油气运移和充注为一个连续过程，具有一期幕式成藏的特征。从同期盐水包裹体和油气包裹体的均一化温度来看，两者均未出现异常高温，表明东营组沉积期的火山活动没有对油气的运移和充注产生影响，说明油气的成藏发生在火山活动停止后，即东营组沉积期后。

2.3 含油包裹体丰度

GOI即含油包裹体丰度，是Eadington等提出的一个参数，是指含油包裹体矿物颗粒数目占总矿物颗粒数的百分数，可以用来辨别储层含油饱和度和油水界面［14-15］。油田大量勘探实践表明，当GOI大于10%时为油层，小于1%时是水层或含油水层［2］。研究区古近系储层样品GOI的分布范围为1%～5%，个别达到8%；新近系储层样品GOI的分布范围为1%～3%。总体来看，研究区储层中样品的GOI值比较低，均小于10%。分析认为，样品GOI值总体较低的原因与油气的晚期快速成藏相关，油气运聚过程中含油包裹体来不及记录［16］，早期亦没有形成古油气藏。古近系样品中的GOI值略高于新近系储层样品的GOI，分析认为，是油气运聚方式决定了该现象，浅层油气运聚方式主要依靠断层的幕式活动，而深层油气运聚方式具有多样性，砂层、不整合面及断层均可以输导油气，因此，古近系油气运聚过程的持续时间长于新近系，古近系储层所记录的含油包裹体数量较多。

3 油气成藏时间的确定

根据同期盐水包裹体的均一化温度，结合研究区的古地温史和埋藏史，恢复包裹体捕获时的古深度，可推算出油气充注的最早地质年代［11］。由于包裹体的均一化温度代表了流体捕获时的最低形成温度，因此可推定油气藏形成的最早时间。据此，利用Basin Mod软件，将与烃包裹体同期的盐水包裹体均一化温度测试数据投影在对应的单井埋藏史-热演化史图上，可获得油气充注的地质年代。该方法中的地温梯度或大地热流值是恢复古地温史、确定油气成藏史的关键参数。综合考虑参数确定的实用性和可靠性，实际通常采用镜质体反射率（Ro）约束法来确定地温梯度或大地热流值的可靠性［17］。通过对比模拟计算出的Ro剖面和实测的Ro剖面，在此基础上进行适当调整，最终确定古地温史。根据上述方法，将古近系和新近系盐水包裹体形成时间分别在地质年代轴上进行投影（见图5），反映了古近系和新近系油气一期充注、同期成藏的特点，主成藏期在3.0 Ma以来，为晚期快速成藏。据研究，黄河口凹陷沙河街组烃源岩12.0 Ma以来进入成熟期，5.1 Ma以来进入大规模生排烃期［18］，流体包裹体确定的油气成藏期与大规模排烃期相匹配，同时与盐水包裹体的盐度、含油包裹体丰度特征所揭示的油气成藏特征相一致。

图5 盐水包裹体均一化温度-埋藏史投影法确定油气充注年龄

4 成藏模式探讨

黄河口凹陷总体具有晚期快速成藏特点。前人为此建立了3种类型的油气成藏模式：北部陡坡带为“中转站”成藏模式，凹陷区中央构造带为“网毯式”成藏模式，南部低凸起区为“阶梯式”成藏模式。但对于黄河口凹陷南斜坡火山岩发育区的成藏模式一直未进行深入研究。

南斜坡发育复杂断块型圈闭，控圈主断裂东西向展布，具有继承性发育特点。在古近纪早期的强烈断陷期，主断裂具有控凹、控沉积作用，断层根部断至沙三段烃源岩层。在古近纪末期，火山大规模活动，主断裂成为主要的火山活动通道；在新近纪坳陷期，由于受新构造运动影响，主断裂晚期运动十分活跃，上部断至近海底的第四系地层。剖面上，主断裂与晚期伴生的次级断层构成多级“Y字形”组合，深浅层发育一系列断块构造。油气主要聚集在古近系火山岩覆盖下的东三段和沙一、二段，以及火山岩之上的明下段地层，具有复式成藏特征。前人研究成果表明，缓坡带具有“中转站”成藏模式，油气早期运移至东三段和沙一、二段储层中成藏，随着主断裂的幕式活动，油气不断运移至浅层明下段聚集成藏。但根据目前流体包裹体的特征，其绿色—黄绿色—蓝色荧光、相似的盐度特征、较低的含油包裹体丰度，以及通过同期盐水包裹体均一化温度、古地温史和埋藏史确定的成藏期，同时结合古近纪末期的大规模火山活动并未破坏油气藏，综合研究后认为，在新近纪末期，来自沙三段烃源岩的成熟—高成熟油气沿着砂体、不整合面和断层，快速运移至明下段、东三段和沙一、二段地层成藏，具有晚期快速充注、同期幕式成藏的特点。总体来看，油气以垂向快速输导为主要特点，为“垂向贯通式”成藏模式（见图6）。

5 结论

1）黄河口凹陷南坡新生界砂岩内发育大量盐水包裹体、油气包裹体，包裹体以绿色、黄色及蓝色荧光为主，表明黄河口凹陷沙三段有机质成熟度已经达到中等—高成熟阶段。

2）古近系和新近系盐水包裹体的均一化温度分别为90～120℃，60～90℃，均具有明显单峰、窄主频的特点，反映了古近系和新近系的油气运移和充注为一个连续过程，分别具有一期幕式成藏的特征。

3）结合包裹体的均一化温度、古地温史、埋藏史和盐度、含油包裹体丰度特征，确定古近系和新近系油气主成藏期为3.0 Ma以来，为同期快速成藏。

4）研究区新生界为复式成藏特征，油气具有晚期快速充注、同期幕式成藏的特点，以垂向快速输导为主要特点，为“垂向贯通式”成藏模式。

图6 黄河口凹陷南斜坡成藏模式

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（编辑 李宗华）

Characteristics of Cenozoic fluid inclusions and accumulation period in southern slope of Huanghekou Sag

CHEN Lei1，2,XU Changgui1,YANG Haifeng1,HUANG Jiangbo1,CHEN Baozhu1
(1.Tianjin Branch of CNOOC Ltd.,Tianjin 300452,China; 2.School of Geosciences,China University of Petroleum,Qingdao 266580,China)

By analyzing microscopic fluorescence,homogenization temperature,salinity andGOIfor fluid inclusions,the hydrocarbon accumulation stages were studied quantitatively in the southern slope of Huanghekou Sag in Cenozoic.The results show that the reservoir includes salt-water inclusion and hydrocarbon inclusion with the green,yellow and blue fluorescences.The saltwater inclusions show the characteristics of low salinity and lowGOI,and one peak and narrow frequency of the homogenization temperature at 90-120℃and 60-90℃ in Paleogene and Neogene.The main hydrocarbon accumulation period is 3 Ma with vertical-direction accumulation model,which shows the characteristics of late-stage rapid and contemporaneous episodic accumulation.

fluidinclusion;accumulationperiod;homogenizationtemperature;Cenozoic;HuanghekouSag

国家科技重大专项课题“近海大中型油气田形成条件与分布”（2011ZX05023-006）

TE122.2+1

：A

10.6056/dkyqt201701003

2016-06-23；改回日期：2016-11-03。

陈磊，男，1982年生，工程师，主要从事石油地质综合研究。E-mail：chenlei2@cnooc.com.cn。

陈磊，徐长贵，杨海风，等.黄河口凹陷南斜坡新生界流体包裹体特征及成藏期［J］.断块油气田，2017，24（1）：10-14.

CHEN Lei，XU Changgui，YANG Haifeng，et al.Characteristics of Cenozoic fluid inclusions and accumulation period in southern slope of Huanghekou Sag［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（1）：10-14.