包裹体是成岩成矿溶液（含气液的流体）在矿物结晶生长过程中, 被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的, 至今尚在主矿物中封存并与宿主矿物有着相的界限的那一部分物质^{[1, 2, 3, 4, 5]}。包裹体既能保留油气成藏时期油气成分信息及物理化学条件, 亦可保留油气生成、运移到成藏过程中的重要信息^{[6, 7, 8]}。近年来, 包裹体分析技术在固体矿产勘察中得到了大量的应用, 地质学家也将其应用到油气资源的勘察和油气成藏期次的探究中, 包裹体分析技术如今已成为油气勘探中的重要部分, 在油气成藏机理方面的探究工作中, 扮演着不可或缺的角色^{[6, 7, 9]}。流体包裹体分析技术主要应用于以下几个方向：烃源岩排烃史探究、烃源岩有机质类型及成熟度推断探究、油气形成时期物理化学条件探究、油气演化程度及成藏史探究等^{[10, 11, 12]}。

对于鄂尔多斯盆地油气成藏时期的研究已经取得了相当丰富的成果。成科璋等^[13]对吴起地区延安组储层包裹体特征及油气成藏期次进行了详实的探究, 提出了鄂尔多斯盆地吴起地区延安组延10储层存在两次连续性油气充注：第一次油气充注距今112~106 Ma; 第二次油气充注距今102~97 Ma, 均为早白垩世晚期。刘玲等^[14]对鄂尔多斯盆地志丹地区长6-长9段储层致密史及油气成藏史进行探究, 认为该研究区长6-长9段油藏为“ 先致密、后成藏” 的成岩-成藏特征。为丰富鄂尔多斯盆地中西部成藏史研究, 笔者选取陕北志丹地区延长组上中组合主力产层长2、长6段, 运用流体包裹体分析技术进行系统研究。本文选取4口井中砂岩储层的9块样品进行实验, 对包裹体特征, 包括类型、形态、大小、岩相学特征、均一温度、密度、盐度等进行分析, 进而对该地区三叠系延长组长2、长6段成藏期次进行丰富且深入的分析, 以期为鄂尔多斯盆地三叠系延长组上中组合油气成藏规律的完善提供一定依据。

鄂尔多斯盆地油气的勘探潜力巨大, 埋藏着丰富的油气资源^[15]。陕北志丹地区位于鄂尔多斯盆地一级构造单元伊陕斜坡的中西部（图1）, 在西倾单斜的背景下, 同时发育明显的鼻状隆起带, 为该地区油气的聚集与储存提供了一定基础。通过资料分析发现：（1）该地区原油生产层有侏罗系延安组及三叠系延长组长1、长2、长4+5、长6、长7、长8段共7个油层组, 其中延安组、延长组长2段和长6段油层组累产占总产量94%以上, 具有较强的勘探潜力; （2）该地区三叠系沉积体系以三角洲和河沼相为主, 其中长2段为河沼相沉积, 长6段沉积时期处于志丹三角洲的前部, 属于三角洲前缘相沉积。

图1

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	图1 陕北志丹地区构造位置及地层综合柱状图（据文献[15]）

根据薄片鉴定、扫描电子显微镜、XRD全岩+黏土、粒度分析等方法, 对陕北志丹地区目的层进行分析（图2）。

图2

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	图2 陕北志丹地区长2、长6段砂岩组分三角图

该地区长2段储层岩石类型为灰色中-细粒岩屑长石砂岩, 少量的灰白色中-细粒长石砂岩, 填隙物主要为铁方解石、绿泥石及水云母, 分别占3.0%、2.5%、3.0%, 其次为硅质, 占1.4%; 长6段储层岩石类型为细粒长石砂岩, 填隙物含量平均13.6%, 主要为多水高岭石、绿泥石、方解石、铁方解石、硅质等, 胶结物含量平均为8.2%。

据岩心样品孔、渗统计, 长2段储层孔隙度集中分布在10%~18%之间, 平均值为14.6%, 渗透率集中分布在1~5 mD, 平均值为6.01 mD, 为低孔、特低渗储层; 长6段储层孔隙度主要集中在4%~16%之间, 平均值为10.2%, 渗透率平均值为0.88 mD, 相较于长2段, 物性明显较差, 属于低-特低孔致密储层。

流体包裹体的种类划分需要先在透射光显微镜下对其岩相学特征进行观察分析, 分类划分出不同产状的盐水包裹体, 明确其特征与类型; 接着在荧光显微镜下判别盐水包裹体与烃类包裹体, 在显微荧光照射下盐水包裹体不发光, 烃类包裹体发荧光, 根据烃类包裹体这一荧光特性可以观察其分布特征与所处产状; 最后将两种结果综合分析, 进而明确其岩相学特征, 为后续判识油气成藏期次提供可信的岩相学证据。

实验条件：观察仪器选取ZEISS双通道荧光-透射光显微镜, 测温仪器选取Linkam THMS 600型冷热台, 误差为± 0.5 ℃, 初始升温速率为5 ℃/min, 接近均一温度时调整为2 ℃/min, 以便读取包裹体均一温度。本次实验由陕西省油气成藏地质学重点实验室完成, 实验环境为室温20 ℃、相对湿度20%。

实验步骤：首先将包裹体样品制片, 然后利用显微镜对其成岩演化特征进行观察并对包裹体种类、形态、荧光光谱特征等进行深度分析。

3.1 包裹体种类及发育特征

据显微镜镜下观察综合分析表明, 志丹地区长2、长6段储层主要存在3类流体包裹体, 分别为盐水包裹体、含液态烃包裹体及液态烃类包裹体, 具体镜下特征如下：

（1）盐水包裹体：长2、长6段多发育此类包裹体, 在镜下透射光照射下为无色透明, 呈透镜状, 在荧光照射下不发光; 主要产出于石英次生加大边（图3a-图3c）、石英愈合微裂隙、石英溶蚀缝以及碳酸岩胶结物中; 此类包裹体大小不一, 个体介于2~7 μ m之间, 气液比介于4%~16%之间, 形状各异, 大部分为椭圆形及不规则形态, 也有少量圆形, 主要呈串珠状、带状以及星状分布, 少量呈孤立状分布（图3d、图3e）。

图3

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	图3 陕北志丹地区长2、长6段包裹体镜下照片

（2）含液态烃包裹体：该类包裹体在长2、长6段普遍发育, 在镜下透射光照射下为浅褐色, 在荧光照射下呈微弱黄色（图3f）; 主要产出于石英愈合微裂隙中, 少量产出于石英次生加大边; 此类包裹体多与盐水包裹体伴生产出, 大小不一, 介于2~6 μ m之间, 气液比介于10%~30%之间, 形状多为椭圆形, 也有少量圆形, 主要呈串珠状、带状产出（图3d）。

（3）液态烃类包裹体：长2、长6段也普遍发育该类包裹体, 在镜下投射光照射下呈淡黄色、浅褐色、褐色等, 在荧光照射下呈蓝白色、黄绿色、橘黄色（图3f、图3g）; 主要产出于石英愈合微裂隙中; 此类包裹体大小不一, 介于2~4 μ m之间, 气液比大于50%, 形状多为椭圆形, 呈带状、星状分布。

长2、长6段为致密储层, 相较于常规储层, 岩性致密, 岩石颗粒排列紧密（图3c、图3h）, 这给镜下寻找包裹体增加了一定的难度。包裹体在石英颗粒中较为常见, 本次实验通过扫描电镜及显微镜观察, 初步筛选镜下石英颗粒最为明显的薄片进行观察, 并在此过程中标记大小、位置等适合测温的盐水包裹体^[16]。长2及长6段储层砂岩中可见石英次生加大现象, 加大边主要沿颗粒边缘分布, 还有一些则向孔隙内部生长, 可分辨出两期次生加大（图3a-图3c）^{[17, 18, 19]}。包裹体主要沿着微裂隙分布（图3d、图3e）, 对于烃类包裹体而言, 在显微镜下直接观察较难发现, 需通过紫外光激发辅助观察。在紫外激发下, 发现该地区烃类包裹体多呈黄绿色、橘黄色（图3f、图3g）。流体包裹体大小集中分布于2~4 μ m, 个别可达12 μ m, 多产于石英愈合微裂隙中, 常呈串珠状成群成带分布, 形态主要为近圆形、三角形及不规则状^[10]。

3.2 荧光光谱特征

液态烃类包裹体的显微镜下荧光颜色在某种程度上能够反映出该地区有机质的演化程度。在显微镜荧光照射下, 该地区长2、长6段烃类包裹体多呈黄绿色、橘黄色（图3f、图3g）, 表明长2、长6段油层组有机质成熟度可达中等水平。

试验设备不同, 其所激发的光波, 这导致液态烃类包裹体在荧光照射下的颜色也有所不同, 将笔者的研究结果与同行科研工作者的进行比对, 会产生一定的误差。其次, 由于试验人员的不同, 利用肉眼观察来判别液态烃类包裹体的荧光颜色也将会存在误差。因此, 可以根据烃类包裹体物理化学性质的差异所对应不同的荧光光谱来区分不同性质的液态烃类包裹体^[20]。

对陕北志丹地区长2、长6段储层液态烃类包裹体的荧光光谱分析发现, 该地区长2、长6段储层液态烃类包裹体主峰波长介于465~570 nm之间（图4）, 反映该地区有机质成熟度中等, 与镜下观察结论相符。在荧光测试中发现, 石英加大边中会出现颜色各异的荧光反应, 且由于石英加大边破碎概率远大于其他部位, 说明其可能是后期受到破坏作用形成, 因此不宜作为判断油气多期成藏的依据^[21]。

图4

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	图4 陕北志丹地区长2、长6段包裹体荧光光谱特征

3.3 均一温度与冰点温度

流体包裹体均一温度是室温下呈两相或多相的包裹体, 通过人为加热, 使包裹体变成单一相流体的瞬时温度。一般选取烃类包裹体伴生的盐水包裹体进行温度测试, 其代表的储层烃类包裹体形成时期更为精确^{[22, 23, 24]}。

对该地区9块样品148个测温点进行包裹体均一温度测试, 冰点温度（包裹体进行降温时, 最初成为固相时的瞬时温度）一般选取镜下容易观察、处在视野范围中心且形态好、跳动较为稳定的盐水包裹体进行测试, 最终选取均一温度测试中的56个测温点进一步进行冰点温度实验, 根据实验结果绘制均一温度直方图（图5）及均一温度与冰点温度交会图（图6）。

图5

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	图5 陕北志丹地区长2、长6段均一温度直方图

图6

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	图6 陕北志丹地区长2、长6段均一温度与冰点温度交会图

分析结果表明, 该地区长2、长6段储层盐水包裹体均一温度分布在85~130 ℃之间, 均一温度连续分布, 表明包裹体经历的沉降-成岩演化未见明显间断。但长2、长6段储层包裹体出现峰值位置有所不同, 长2段储层盐水包裹体均一温度在90~120 ℃时较为集中, 在90~100 ℃出现峰值; 长6段储层盐水包裹体均一温度集中分布在90~130 ℃之间, 峰值介于100~110 ℃。均一温度均为“ 单峰” 式, 且盐水包裹体均一温度从长2段到长6段有逐渐增加态势。均一温度与其对应的冰点温度具有良好的负相关（图6）, 随着均一温度的增加, 冰点温度随之降低, 反映其受深部热流体影响较小, 未见明显的热异常事件。综合判断, 志丹地区长2、长6段储层油气充注为一个连续的过程^[5]。

在鄂尔多斯盆地三叠系延长组成藏期次的研究中, 单期次充注还是多期次充注是目前争论的焦点^[5], 通过对研究区长2、长6段流体包裹体镜下特征、荧光光学特征、均一温度、冰点温度、盐度及密度进行分析, 对该地区油气成藏期次的认识有了一定的基础, 进而结合该地区埋藏-热演化史进行综合分析, 能够理清该地区油气充注期次^{[27, 28]}。

目前, 利用流体包裹体的均一温度推测油气成藏时间最为准确。具体方法如下：（1）通过实验确定包裹体均一温度, 其代表着当时油气充注期的古地温^[29]; （2）由古地温梯度进一步确定包裹体形成时期的埋深; （3）绘制研究区热演化史图及沉积埋藏史图, 确定包裹体形成时期, 通过对埋藏史和热演化史的还原, 能够确定达到相应温度的时间, 从而最终确定油气充注时间。所以, 对于充注期次的确定而言, 盆地热演化史的恢复是否准确是判断其准确性的重要因素。

根据研究区L 228井分层数据、岩性数据、古地温梯度数据以及该地区剥蚀厚度资料, 利用PetrolMod软件进行埋藏史及热演化史的恢复（图7）, 最后将本次实验层组长2、长6段包裹体均一温度峰值区间在埋藏-热演化史图中进行投射, 结果表明, 陕北志丹地区长2、长6段充注期为111~100 Ma（早白垩世晚期）, 其中长6段略早于长2段, 为111~102 Ma, 而长2段充注期为109~100 Ma, 成藏期次为一期。

图7

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	图7 陕北志丹地区长2、长6段砂岩成藏期次图

（1）陕北志丹地区延长组长2、长6段储层流体包裹体分为3类, 分别为盐水包裹体、含液态烃包裹体及液态烃类包裹体, 包裹体大小集中分布于2~4 μ m, 个别可达12 μ m; 主要分布于石英加大边和石英愈合微裂隙; 包裹体盐度介于5.56%~7.70%之间, 为中等盐度; 包裹体密度介于0.91~1.11 g/cm³之间, 属中高密度。

（2）通过均一温度分布及其与冰点温度关系均可判断, 陕北志丹地区长2、长6段储层包裹体油气充注为一期, 且长6段储层包裹体温度略大于长2段。

（3）通过均一温度与热演化史及埋藏史结合分析, 判断长6段充注期略早于长2段, 其中长6段为111~102 Ma, 而长2段为109~100 Ma, 成藏期次为一期, 均为早白垩世晚期。

编辑 陈娟