徐家围子断陷营城组火山岩流体包裹体发育特征及其地质意义
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摘要
松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩内同时发育有大规模的烃类气藏和二氧化碳气藏,对这些气藏中天然气的成因和充注期次目前还存在较大争议。气藏形成时捕获的流体包裹体保留了天然气充注时的原始特征,可以避免气藏形成后的演化作用对原始天然气的改造,因而在判断气藏内天然气的成因方面具有较大的优势；其均一温度也是目前研究气藏充注期次的主要手段。本文对该地区19口钻井中营城组火山岩内发育的次生气液两相流体包裹体的岩石学特征、成分、均一温度以及包裹体内的天然气碳同位素进行了系统的研究,并结合前人已有成果,对松辽盆地北部徐家围子断陷营城组火山岩气藏中天然气的成因、充注期次和充注模式进行了探讨。
激光拉曼成分分析结果表明营城组储层内发育了富CH4和富CO：的流体包裹体。汪家屯地区和兴城地区所测得的流体包裹体均为富CH4流体包裹体,昌德地区、昌五镇地区和丰乐地区富CH4和富CO：流体包裹体都有发育。富CH4流体包裹体均一温度介于40.0℃～298.0℃之间,出现频率最高的均一温度区间有3个：146.0℃～173.0℃(低温段)、180.0℃～225.0℃(中温段)和230.0℃248.0℃(高温段)。汪家屯地区三个温度段的流体包裹体均有发育；昌德地区发育低温段和中温段的流体包裹体；兴城地区、昌五镇地区和丰乐地区发育中温段和高温段的流体包裹。富CO2流体包裹体均一温度区间介于213.8℃～325.0℃之间,主要集中在230.0℃～270.0℃温度段,在昌德地区、昌五镇地区和丰乐地区地区均检测到。
以均一温度测试结果和烃源岩沙河子组的最高地温为依据,利用爆破法提取了不同均一温度段的流体包裹体内的天然气,并对其进行了碳同位素测试。结果表明,流体包裹体内天然气δ13Cco2值介于1.4‰～-66.8‰之间,烷烃碳同位素分布存在正序、反序和局部反序三种类型,说明徐家围子断陷火山岩气藏中有机和无机天然气均有充注。在230℃(低温段)爆破时提取的天然气以有机为主,其碳同位素分布基本呈正序；而在350℃(高温段)爆破时提取的天然气则以混合成因为主,其碳同位素分布大多呈局部反序。汪家屯地区低温段包括正序和局部反序分布,以正序分布为主,高温段均为局部反序分布；昌德地区芳深701井低温段和高温段均为正序分布,芳深9井低温段和高温段均为反序分布；兴城地区低温段和高温段都包括了三种分布类型,且都以正序分布为主；昌五镇地区低温段和高温段都包括了正序和局部反序分布,低温段以正序分布为主,高温段以局部反序分布为主；丰乐地区低温段均为正序分布,高温段正序分布和局部反序分布各占一半。
汪深101井检测到两期富CH4流体包裹体,碳同位素结果显示有机和无机天然气均发生过充注,但现今气藏成分主要为CH4,说明早期充注的无机天然气气藏被晚期CH4天然气取代,汪家屯地区各井、兴城地区各井和徐深9-1井、徐深23井和徐深302井均为相同充注方式。芳深701井捕获低温段富CH4流体包裹体和富CO2流体包裹体,碳同位素结果显示曾发生有机天然气充注,且井内不同深度气层主要成分不同,其为多期天然气混合充注形成,徐深22井充注方式和芳深701井相同。芳深9井检测到中温段CH4流体包裹体,碳同位素显示曾发生无机天然气充注,且现今气藏成分主要为CO2,说明芳深9井气藏由早期无机天然气充注并保存至今,徐深19井和徐深28井充注方式和芳深9井相同。徐深15井检测到中温段富CH4流体包裹体,碳同位素结果显示曾发生有机天然气充注,气藏内天然气成分主要为CH4,说明徐深15井直接由晚期有机天然气充注成藏。徐家围子断陷存在四种天然气充注模式：第一种是晚期天然气取代早期天然气成藏；第二种是早期天然气成藏之后保存至今；第三种是直接由晚期天然气充注成藏；第四种不同时期天然气混合充注成藏。汪家屯地区和兴城地区均为第一种充注模式；昌德地区包括后三种充注方式；昌五镇地区以第一种和第二种充注方式为主；丰乐地区则以第二种和第三种模式充注为主。
本文的研究结果证实了徐家围子断陷营城组火山岩气藏中确实存在有无机天然气充注,但仍以有机天然气充注为主；发现了断陷内不同地区的天然气充注方式不同,这很有可能就是不同气藏内天然气成分存在差异的原因；还丰富了对徐家围子断陷天然气成藏规律的认识,对松辽盆地内其他断陷深层天然气的勘探开发具有较大的实践指导意义。
There are both hydrocarbon gas and carbon dioxide gas reservoirs in Yingcheng Formation of Xujiaweizi Faulted-basin, Songliao Basin. Fluid inclusions may preserve the geochemic information of the gas when it was charging. This approach avoids the multiple impacts of gas passing post-dating, and also has great advantages in determining the genesis of gas. Homogenization temperatures are generallly used in understanding the gas charging time. In order to discuss the gas genesis and charging mode in Xujiaweizi Faulted-basin, petrographic characterization, composition, homogenization temperatures and carbon isotope of fluid inclusions in volcanic rocks in 19 wells of the Yingcheng Formation are studied in this paper.
Based on Fluid-inclusion petrography, CH4-rich and CO2-rich gas-liquid secondary fluid inclusions are discovered in volcanic rocks of the Yingcheng Formation. The homogenization temperatures of CH4-rich fluid inclusions in different samples range from 40.0℃to 298.0℃, and its main-frequency are 146.0℃-173.0℃, 180.0℃-225.0℃and 230.0℃-248.0℃. The CO2-rich ones range from 213.8℃to 325.0℃, while its main-frequency is 230.0℃-270.0℃.
The homogenization temperature and the highest buried temperature of source rocks (Shahezi Formation) have been inferred as inclusion-breaking temperatures. Heating the samples to these temperatures breaks the inclusions and subsequently natural gas in fluid inclusions can be extracted for carbon isotope analysis. Theδ13Cco2 values of fluid-inclusion-gas range from 1.4%o to -66.8‰. Distribution sequence of carbon isotopes display normal, reverse and partially reverse distribution. This indicates that both organic and inorganic natural gas charged in Xujiaweizi Fault-basin according to comprehensive analysis of various geochemical conditions, and organic hydrocarbon takes dominance.
The comparison between main components of fluid inclusions and natural gas indicates there are four charging modes in this area:(1) former gas replaced by the later; (2) early gas preserved and the later not charged; (3) gas charged in later stage; (4) gas charged by multiple stages.
Wangjiatun experienced three gas charging events, but early natural gas was replaced by later natural gas charging.
CH4-rich fluid inclusions of 146.0℃～173.0℃and 180.0℃～225.0℃and CO2-rich fluid inclusions are detected in Changde region. It experienced organic and inorganic gas charging. Gas of Fangshen701 Well was charged by multiple times, and Fangshen9 Well was charged by early inorganic gas.
CH4-rich fluid inclusions of 180.0℃～225.0℃and 230.0℃～248.0℃are detected in Xingcheng region. It experienced organic and inorganic gas charging, with a charging model of the early natural gas was replaced by the later.
CH4-rich fluid inclusions of 180.0℃～225.0℃and 230.0℃～248.0℃and CO2-rich fluid inclusions are detected in Changwu Town region. It experienced organic and inorganic gas charging. The gas charging mode of Xushen23 and Xushen302 Well is that the former gas charging was replaced by the later. Gas of Xushen22 Well was charged by multiple times, and Xushen28 Well was charged by early inorganic gas.
CH4-rich fluid inclusions of 180.0℃～225.0℃and 230.0℃～248.0℃and CO2-rich fluid inclusions are detected in Fengle region. It experienced organic and inorganic gas charging. The gas charging mode of Xushen15 is that gas charged by late time. Gas of Xushen19 Well was charged by early inorganic gas.
The results of this study confirmed that the inorganic gas charged in Xujiaweizi Fault-basin, but the organic gas took dominance. The natural gas charging in different regions have differente modes, resulting to the variation of gas components in respective reserviors. Different gas charging modes have been revealed in Xujiaweizi Fault-basin is understood, which will provide guidance for further exploration and development of natural gas.
激光拉曼成分分析结果表明营城组储层内发育了富CH4和富CO：的流体包裹体。汪家屯地区和兴城地区所测得的流体包裹体均为富CH4流体包裹体,昌德地区、昌五镇地区和丰乐地区富CH4和富CO：流体包裹体都有发育。富CH4流体包裹体均一温度介于40.0℃～298.0℃之间,出现频率最高的均一温度区间有3个：146.0℃～173.0℃(低温段)、180.0℃～225.0℃(中温段)和230.0℃248.0℃(高温段)。汪家屯地区三个温度段的流体包裹体均有发育；昌德地区发育低温段和中温段的流体包裹体；兴城地区、昌五镇地区和丰乐地区发育中温段和高温段的流体包裹。富CO2流体包裹体均一温度区间介于213.8℃～325.0℃之间,主要集中在230.0℃～270.0℃温度段,在昌德地区、昌五镇地区和丰乐地区地区均检测到。
以均一温度测试结果和烃源岩沙河子组的最高地温为依据,利用爆破法提取了不同均一温度段的流体包裹体内的天然气,并对其进行了碳同位素测试。结果表明,流体包裹体内天然气δ13Cco2值介于1.4‰～-66.8‰之间,烷烃碳同位素分布存在正序、反序和局部反序三种类型,说明徐家围子断陷火山岩气藏中有机和无机天然气均有充注。在230℃(低温段)爆破时提取的天然气以有机为主,其碳同位素分布基本呈正序；而在350℃(高温段)爆破时提取的天然气则以混合成因为主,其碳同位素分布大多呈局部反序。汪家屯地区低温段包括正序和局部反序分布,以正序分布为主,高温段均为局部反序分布；昌德地区芳深701井低温段和高温段均为正序分布,芳深9井低温段和高温段均为反序分布；兴城地区低温段和高温段都包括了三种分布类型,且都以正序分布为主；昌五镇地区低温段和高温段都包括了正序和局部反序分布,低温段以正序分布为主,高温段以局部反序分布为主；丰乐地区低温段均为正序分布,高温段正序分布和局部反序分布各占一半。
汪深101井检测到两期富CH4流体包裹体,碳同位素结果显示有机和无机天然气均发生过充注,但现今气藏成分主要为CH4,说明早期充注的无机天然气气藏被晚期CH4天然气取代,汪家屯地区各井、兴城地区各井和徐深9-1井、徐深23井和徐深302井均为相同充注方式。芳深701井捕获低温段富CH4流体包裹体和富CO2流体包裹体,碳同位素结果显示曾发生有机天然气充注,且井内不同深度气层主要成分不同,其为多期天然气混合充注形成,徐深22井充注方式和芳深701井相同。芳深9井检测到中温段CH4流体包裹体,碳同位素显示曾发生无机天然气充注,且现今气藏成分主要为CO2,说明芳深9井气藏由早期无机天然气充注并保存至今,徐深19井和徐深28井充注方式和芳深9井相同。徐深15井检测到中温段富CH4流体包裹体,碳同位素结果显示曾发生有机天然气充注,气藏内天然气成分主要为CH4,说明徐深15井直接由晚期有机天然气充注成藏。徐家围子断陷存在四种天然气充注模式：第一种是晚期天然气取代早期天然气成藏；第二种是早期天然气成藏之后保存至今；第三种是直接由晚期天然气充注成藏；第四种不同时期天然气混合充注成藏。汪家屯地区和兴城地区均为第一种充注模式；昌德地区包括后三种充注方式；昌五镇地区以第一种和第二种充注方式为主；丰乐地区则以第二种和第三种模式充注为主。
本文的研究结果证实了徐家围子断陷营城组火山岩气藏中确实存在有无机天然气充注,但仍以有机天然气充注为主；发现了断陷内不同地区的天然气充注方式不同,这很有可能就是不同气藏内天然气成分存在差异的原因；还丰富了对徐家围子断陷天然气成藏规律的认识,对松辽盆地内其他断陷深层天然气的勘探开发具有较大的实践指导意义。
There are both hydrocarbon gas and carbon dioxide gas reservoirs in Yingcheng Formation of Xujiaweizi Faulted-basin, Songliao Basin. Fluid inclusions may preserve the geochemic information of the gas when it was charging. This approach avoids the multiple impacts of gas passing post-dating, and also has great advantages in determining the genesis of gas. Homogenization temperatures are generallly used in understanding the gas charging time. In order to discuss the gas genesis and charging mode in Xujiaweizi Faulted-basin, petrographic characterization, composition, homogenization temperatures and carbon isotope of fluid inclusions in volcanic rocks in 19 wells of the Yingcheng Formation are studied in this paper.
Based on Fluid-inclusion petrography, CH4-rich and CO2-rich gas-liquid secondary fluid inclusions are discovered in volcanic rocks of the Yingcheng Formation. The homogenization temperatures of CH4-rich fluid inclusions in different samples range from 40.0℃to 298.0℃, and its main-frequency are 146.0℃-173.0℃, 180.0℃-225.0℃and 230.0℃-248.0℃. The CO2-rich ones range from 213.8℃to 325.0℃, while its main-frequency is 230.0℃-270.0℃.
The homogenization temperature and the highest buried temperature of source rocks (Shahezi Formation) have been inferred as inclusion-breaking temperatures. Heating the samples to these temperatures breaks the inclusions and subsequently natural gas in fluid inclusions can be extracted for carbon isotope analysis. Theδ13Cco2 values of fluid-inclusion-gas range from 1.4%o to -66.8‰. Distribution sequence of carbon isotopes display normal, reverse and partially reverse distribution. This indicates that both organic and inorganic natural gas charged in Xujiaweizi Fault-basin according to comprehensive analysis of various geochemical conditions, and organic hydrocarbon takes dominance.
The comparison between main components of fluid inclusions and natural gas indicates there are four charging modes in this area:(1) former gas replaced by the later; (2) early gas preserved and the later not charged; (3) gas charged in later stage; (4) gas charged by multiple stages.
Wangjiatun experienced three gas charging events, but early natural gas was replaced by later natural gas charging.
CH4-rich fluid inclusions of 146.0℃～173.0℃and 180.0℃～225.0℃and CO2-rich fluid inclusions are detected in Changde region. It experienced organic and inorganic gas charging. Gas of Fangshen701 Well was charged by multiple times, and Fangshen9 Well was charged by early inorganic gas.
CH4-rich fluid inclusions of 180.0℃～225.0℃and 230.0℃～248.0℃are detected in Xingcheng region. It experienced organic and inorganic gas charging, with a charging model of the early natural gas was replaced by the later.
CH4-rich fluid inclusions of 180.0℃～225.0℃and 230.0℃～248.0℃and CO2-rich fluid inclusions are detected in Changwu Town region. It experienced organic and inorganic gas charging. The gas charging mode of Xushen23 and Xushen302 Well is that the former gas charging was replaced by the later. Gas of Xushen22 Well was charged by multiple times, and Xushen28 Well was charged by early inorganic gas.
CH4-rich fluid inclusions of 180.0℃～225.0℃and 230.0℃～248.0℃and CO2-rich fluid inclusions are detected in Fengle region. It experienced organic and inorganic gas charging. The gas charging mode of Xushen15 is that gas charged by late time. Gas of Xushen19 Well was charged by early inorganic gas.
The results of this study confirmed that the inorganic gas charged in Xujiaweizi Fault-basin, but the organic gas took dominance. The natural gas charging in different regions have differente modes, resulting to the variation of gas components in respective reserviors. Different gas charging modes have been revealed in Xujiaweizi Fault-basin is understood, which will provide guidance for further exploration and development of natural gas.
引文
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