有機巖石學

（補遺）湯達禎2016年2月一、盆地熱演化及數字模擬1、盆地熱演化模式盆地熱演化模式

a、SUBSIDENCEDUETOTHERMALCOOLING

b、CRUSTALSTRECHINGANDCOOLDOWN

c、SUBSIDENCEBYSTRETCHING

d、SUBSIDENCEDUETODEEPCRUSTALMETAMORPHISM

e、COMBINEDMECHANISMSSUBSIDENCEDUETOTHERMALCOOLINGFIRGUREB-490hchehl0hshc+hshl0hsmaxQoQTIMETIMEMOHOMOHODepthDepthToTshehlToTsMaximumsedimentaccumulationwhere1/aisthethermaltimeconstant(S0≦1/a≦63myrs)wherehsInitialConditionsUniformextensionCoolingT°C0FIGUREB-50SUBSIDENCEBYSTRETCHINGFIGUREB-52OhlhcohshehlhsQTIMETIMEMOHOMOHOToTsDepthDepthToTsstretchingfactorcoefofthermalexpansionwhereandThenwhereεiscrustalcontributintoobservedSurfaceheatflow,QandQohchlohsLhehlhsQTIMETIMEToTsFIGUREB-53SDepthDepthSheUpwardmigrationofmetamorphicfaciesboundary,Where:Sisgradientofmetamorphicfaciesboundary;Kiscrustalthermalconductivity;andεiscrustalcontributiontoobservedsurfaceheatflow,Q,Qo.ToTshlhl2、盆地熱演化數值模擬川西坳陷熱史模擬選擇正確的動力學模型恢復埋藏史古地溫恢復成熟演化生烴作用模擬模擬結果分析化學反應動力學模型選擇

理論根據是范特霍夫關系式

γ=2nγ-溫度因子

n=(Ti-100)/10并選取10oC作為基準間隔，另其指數n=0，有機質成熟度表示成

R0%=ΔTTI=2n×ΔtTTI=∑ΔTTI=∑2n×Δt原理對比TTI模型

R0%=12exp[-3.3(H/C)]-(O/C)

假定鏡質體在演化生烴過程中，存在四種獨立的平行反應：鏡質體→殘余鏡質體+H2O

a

鏡質體→殘余鏡質體+CO2

b

鏡質體→殘余鏡質體+CHn

c

鏡質體→殘余鏡質體+CH4

d根據物質平衡原理關系式：LLNL模型Arrhenius方程：k=Aexp(-E/RT)

k是反應速率“常數”

A是頻率因子E是反應活化能CHXOY→C1-b-c-dHx-2a-nc-4dOy-2b-a+aH2O+bCO2+cCHn+dCH4川西坳陷古地溫梯度模擬結果

(oC/100m)年代川西坳陷南部川西坳陷北部E3.563.17K3.603.27J3.753.63T3.713.54川西坳陷北部成熟演化史川西坳陷南部成熟演化史

根據Bostick等(1979)的圖表和我國熱史單一的松遼、鄂爾多斯、二連等盆地的實測數據，采用雙重回歸的方法建立了T-t-Ro,m經驗公式(r=0.99)，推導并優化了數值算法。Ro,m=0.492t0.093/[646.32/(111.85+lnt)-lnT]

式中，Ro,m為鏡質組平均反射率值(％)，t為巖層絕對年齡值(Ma)，T為古地溫度值(oK)。

這是Arrhenius方程在煤變質作用方面的一種統計表達式，即煤變質作用熱動力學經驗公式，可以用于求解盆地的正常地熱場及附加地熱場對煤變質作用的影響，實現對煤的多階段多熱源疊加變質作用的模擬。

圖5-8珠三坳陷不同時刻的T8-Tg平均熱分布泉州-寧化剖面童子巖組煤系巖漿附加地熱場動態模擬結果(兩次巖漿侵入)浙閩粵東部在深成變質作用條件下，上古生界煤級只能達到肥煤(盆地邊緣)-低級無煙煤(盆地中心)，而聚煤期后花崗巖巖漿侵入和熱液所造成的附加地熱場使其達到中級無煙煤-超級無煙煤。撫順盆地古近紀含煤—含油巖系遭遇大規模輝綠巖床侵入的疊加地熱場動態模擬結果

在深成變質作用條件下，撫順盆地古近系的煤級只能達到褐煤，而聚煤期后的大規模輝綠巖床侵入和熱液循環所造成的附加地熱場，使其達到低煤級(長焰煤-氣煤)煙煤。85003鉆孔78023鉆孔203-1鉆孔N800號孔二、儲層有機流體包裹體分析均一溫度優點：

1直觀，操作簡單

2古地溫近似值，熱事件標志

3期次劃分缺點：

1受包裹體數量限制，主觀因素影響

2忽略宿主礦物的影響

3古地溫多呈非線性演化

川東北飛仙關鮞灘部分樣品伴烴鹽水包裹體統計川東北飛仙關鮞灘大量樣品伴烴鹽水包裹體統計鹽度根據液相包裹體的冷凍溫度換算單位：NaCl相當百分數常與均一溫度配套使用東營凹陷不同洼陷油包裹體及其同期鹽水包裹體均一溫度分布直方圖熒光分析優點：操作簡單，快速缺點：異地或異源的烴類包裹體區分流體包裹體類型——有機包裹體和鹽水包裹體定性揭示有機包裹體成分——熒光強度評價有機質成熟度——主峰值、紅綠商晚期形成的包裹體中烴類成熟度較高（同地、同源的）自生礦物不同成巖階段捕獲的流體包裹體及其產狀示意圖A.石英顆粒內裂紋中早成巖期捕獲的有機包裹體;B.成巖中期石英次生加大邊中的原生有機包裹體;C.成巖晚期穿石英顆粒裂紋捕獲的有機包裹體;D.成巖晚期方解石膠結物中的有機包裹體鄂爾多斯上古生界碳酸巖鹽中方解石脈最邊部生長的是早期方解石,其中很難檢測到包裹體;第二期細晶方解石中有少量包裹體;位于圖中部的粗晶方解石屬于第三期,含大量包裹體。早期裂隙晚期裂隙自生礦物的同位素組成鄂爾多斯盆地含鈾砂巖包裹體中流體的H-O同位素組成山西南部高煤級煤系脈體包裹體煤系脈體包裹體的地球化學特征受控于脈體形成時的古物理化學環境,因此被視為反映古地下流體、古地熱場、古壓力場等煤化作用因素的可靠標志。氣相色譜、原子光譜——水溶液中的離子類型巖漿作用：Na、K，F、Cl、SO4沉積作用：Ca、Mg氫氧同位素組成分布——流體物質來源研究區晚古生代煤系脈體流體包裹體氫氧同位素分布Steppard圖解1——陽城樣品;2——翼城樣品;3——沁源樣品

包裹體研究

自身礦物

成巖作用

礦物組構

裂縫

熒光

劃分期次

均一溫度

鹽度

有機包裹體

鹽水包裹體

離子分析H、O同位素

地質作用

流體來源

古地熱場、古流體場的演化一、研究任務應用流體包裹體技術，同時結合油氣地質學和成藏動力學的基本理論，對有機流體的生成階段、充注期次及油氣分布特征等做初步的探論，期望找出反映盆地熱演化史、生排烴史和遷移路徑的有用信息，并分析壓力在空間上的分布規律及異常壓力產生的原因。

二、國內外研究現狀國際石油大公司：大陸石油公司Conoco、阿莫科石油公司Amoco、埃克桑－美孚ExxonMobil都是這一技術的積極倡導者和應用者。學術領域中，歐洲的學者走在了前面；近年來，在流體包裹體技術的應用和發展中澳大利亞的學者在這一領域中也比較活躍。

目前流體包裹體技術在油氣勘探領域中主要用于5個方面：（1）估計儲集巖中各類成巖礦物的形成溫度、時間和推斷流體的成因；（2）估計油氣運移的時間（成藏期）和溫度，研究油氣沖注史和古油水界面等；（3）估計古地溫，以便重建更完整的熱演化史；（4）估計熱成熟度；（5）判別儲層的分割化。三、理論與技術理論依據：

盆地中的沉積物在沉積成巖的過程中將周圍活躍的流體捕獲，形成了包裹體。這一捕獲過程不但貫穿了整個成巖階段，甚至一直延續到成巖期后的構造活動期。包裹體的形成PS包裹體的形成氣泡包裹體的形成三、理論依據與技術保障理論依據：因此，通過研究這些被保存的包裹體的類型、分布、巖相學、熱力學、化學成分等顯微地質特征，可以了解漫長的地質時期各個階段油氣生成、運移、演化、聚集等成藏地質環境、物理化學條件與演化的重要信息。技術保障（1）激光拉曼測試分析技術激光拉曼光譜顯微探針是近幾年來迅速發展起來的分子光譜微區分析技術。目前該項技術在烴源巖研究中的應用主要是原位測定不同生烴期單體有機流體包裹體的氣液相成分及其相對含量，厘定油氣演化和成藏的動力學過程等。

（2）熒光顯微分析技術有機包裹體特征與油氣生成演化程度具有對應關系，運用有機包裹體熒光顯微分析技術，對有機包裹體的數量、形態、顏色以及有機質成熟度進行詳細研究，可以了解沉積有機質本身和沉積成巖的演化程度，指示油氣生成和演化階段，判斷油氣運移期次。

（3）顯微冷熱臺技術冷熱臺是均一法測溫和測定包裹體冰點的主要儀器之一。

350oC25oC-100oC0oC均一法測溫350oC25oC-100oC0oC均一法測溫350oC25oC-100oC0oC均一法測溫350oC25oC-100oC0oC均一法測溫350oC25oC-100oC0oC均一法測溫350oC25oC-100oC0oC均一法測溫均一溫度

Th350oC25oC-100oC0oC鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC完全凍結溫度鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC始熔溫度Tfm鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC鹽度的測定350oC25oC-100oC0oC冰點溫度Tm鹽度的測定四、技術路線壓力計算包裹體的觀察與描述巖相學特征研究熱力學特征研究激光拉曼成分測定宿主礦物熒光特征類型均一溫度、鹽度分布特征古高程計算密度計算流體勢計算形成期次劃分流體勢分布與形成機制成藏作用及地層壓力異常的流體響應成藏配置預測成分分析五、研究成果儲層包裹體主要類型有機流體包裹體巖相學特征

有機流體包裹體成分分異

有機流體包裹體熱力學特征

有機流體包裹體成因類型與形成序次

古流體勢與油氣運移

成藏作用及地層壓力異常的流體響應

（一）儲層包裹體類型

包裹體繼承性包裹體成巖包裹體原生包裹體次生包裹體假次生包裹體

川西地區包裹體按成因分類結果

繼承性鹽水包裹體（碼淺8井，1873.8m）石英加大邊中氣態包裹烴（鹽淺3井，1866.9m）方解石膠結物中的氣態烴包裹體（中46井，2414.1m）膠結物（礦物集合體）中的氣態烴包裹體（中46井，2370.3m）石英微裂隙中的有機和無機包裹體（中46井，2370.3m）方解石脈中的氣態烴包裹體（射1井，5274.0m）圖版Ⅰ包裹體鹽水包裹體有機流體包裹體單相氣態烴包裹體氣態+液態烴包裹體氣態烴+鹽水包裹體固態包裹體單相鹽水包裹體氣水兩相包裹體氣態烴+液態烴+鹽水包裹體根據包裹體與地質環境的適配性，又區分為原位注入和異位侵入兩類，前者在更大程度上反映了流體自生、擴散、緩慢定位特征；后者則主要體現了外來、涌流、瞬間定位特征。川西儲層包裹按相態和組分分類（二）包裹體巖相學特征井號深度(m)層位豐度(%)包裹體類型形態大小(μm)宿主礦物及產狀碼淺8井1873.8J2s2-4氣態烴鹽水方柱形不規則形3-10膠結物方解石解理，石英微裂隙鹽淺3井1866.9J2s1-5氣態烴鹽水圓形橢圓形菱形3-4膠結物方解石解理，石英微裂隙，石英加大邊中46井2260-3158T2x21-5氣態烴氣態+液態二相固態瀝青鹽水橢圓形菱形不規則形3-12石英微裂隙，膠結物方解石解理，膠結物射1井5274P1m0.5-2氣態烴不規則形圓形2-4結晶灰巖，方解石脈主要井包裹體特征及分布

石英微裂隙中的固態瀝青包裹體（中46井，2314.1m）

方解石膠結物中的三相包裹體（白龍1井，4729m）

方解石中氣態烴+鹽水包裹體（LJ3井

2992.0m）

石英微裂隙中的氣+液態烴包裹體（中46井，2370.3m）

石英微裂隙氣+液態烴+鹽水包裹體（柘1井

4247.0m）

石英微裂隙中多種包裹體共生（碼淺8井，1873.8m）

圖版Ⅱ

流體包裹體共生組合——同一類型或不同類型流體包裹體共存同一宿主礦物

（1）氣態烴包裹體與鹽水包裹體共生組合：這種組合比較常見，絕大多數氣態烴包裹體都伴生有同期的鹽水包裹體，特別是在石英微裂隙中，共生現象更為普遍。（2）氣態烴包裹體與氣態+液態烴包裹體共生組合：當二者均以原生包裹體形式共存時，個體都不大，一般2—4μm，構成了一個近似連續變化的序列。這種組合僅見于須家河組砂巖。（3）固態瀝青包裹體與鹽水包裹體共生組合，這種共生組合形式偶爾發現，只在中46井上三疊統須二段見及。（三）有機流體包裹體成分分異分析結果表明，包裹體成分中鹽水一般占30%—60%，平均45.87%；有機組分主要包括CH4

、C2H2

、C2H4、

C2H6、

C3H6

、C3H8

、C4H6

、C6H6等8種組分，含量一般25%—50%，平均40.53%；其它非烴組分主要包括CO2

、H2、、H2S、CO等4種，含量一般5%—15%，平均12.34%。

4種類型：（1）富H2O+C2-C6烷烴包裹體（Ⅰ型）：以H2O為主，次為C2-C6烴；（2）富H2O+CH4包裹體（Ⅱ型）：以H2O為主，次為CH4；（3）富CH4包裹體（Ⅲ型）：以CH4為主，次為H2O、C2-C6烴；（4）非烴氣混注包裹體（Ⅳ型）：通常仍以水、烴類為主，CO2及其它非烴類氣介入明顯。在實測包裹體中，Ⅰ型占79%，Ⅱ型占5%，Ⅲ型占10%，Ⅳ型占6%。

聚類分析——

以0.36線為基準，明顯地分為4個群組，其中群組Ⅰ樣品63個，群組Ⅱ樣品17個，群組Ⅲ樣品11個，群組Ⅳ樣品9個。群組Ⅰ：主要分布層位是上三疊統須二段。膠結物中包裹體占51.8%，石英微裂隙占42.8%。大部分應屬于成巖作用中期，以壓實—膠結作用為主的階段，有機質處于未—低熟。群組Ⅱ：各層分布數量相差不大。方解石脈占52.9%，石英微裂隙占29.4%，結晶灰巖占11.8%，膠結物只占5.9%。形成于成巖中期壓實—溶蝕作用為主的階段，有機質中低熟。群組Ⅲ：上三疊統須二段分布為主。石英微裂隙占54.5%，方解石脈占27.3%，結晶灰巖占9.1%，膠結物占9.1%。形成于成巖作用晚期溶蝕—破裂作用為主的階段，有機質高熟。群組Ⅳ：上三疊統須二段占66.7%。石英微裂隙中包裹體占77.8%，方解石脈中包裹體樣品占22.2%。屬次生成因，形成于成巖作用晚期以破裂—溶蝕作用為主的階段，有機質過熟，油氣二次運移。（四）有機流體包裹體熱力學特征

從理論上講，深部地層中包裹體所測的均一溫度值，應通過壓力校正才能代表包裹體形成時的古地溫。本次研究曾對包裹體均一溫度進行校正，期望獲得更接近于包裹體的地質溫度。實驗室測得的均一溫度和包裹體真實的捕獲溫度或形成溫度之間的差值（Tt-Th）是壓力和密度的函數，一般稱之為“壓力校正值”，因此有

Tt=Th+△T采用Potter壓力校正操作后，經反復對比反演模擬地層古地溫與包裹體的校正溫度，后者普遍偏高，相反，直測的包裹體均一溫度倒是與反演數值十分接近。

全區樣品均一溫度分布范圍很寬，從90—220℃都有樣品分布，具雙峰特征，第一峰值在100—110℃，第二峰值在160—170℃。均一溫度和均一壓力總的變化趨勢是隨著地層時代變老，其數值增大。沙溪廟組測值意外偏高，均一溫度分布在140—180℃，超出所在地層正常埋深所能達到的溫度，為外侵流體快速貫入。方解石脈包裹體均一溫度最高，峰值200—210℃；方解石膠結物中包裹體的均一溫度中等，峰值150—160℃；石英微裂隙中包裹體的峰值均一溫度較低，只有100—120℃；石英次生加大邊中的包裹體均一溫度測試數據較少，分別為95℃和102℃,與石英微裂隙中包裹體的峰值均一溫度相當，但其鹽度比石英微裂隙中包裹體鹽度值低，推測石英加大邊包裹體形成于成巖中期，埋深不大，有機質處于中低成熟。

（五）有機包裹體成因及形成序次

伴隨含油氣盆地的沉降、沉積、壓實、成巖、抬升等一系列地質作用，有機質從未熟—低熟—成熟，油氣生成—運移—聚集，有機流體包裹體處在這樣一個復雜系統中，包裹體的成因和序次與成巖作用、有機質演化、溫壓體制、流體動力體制等多種地質因素有關。地質流體事件制約著同期包裹體的共同特征。

壓實作用（線接觸）（中46井，3584.6m）

壓溶作用（凸凹接觸）（白龍1井，4775.9m）

石英加大邊（龍7井，3319.4m）

方解石中原油包裹體顯示強熒光（中46井，3284.8m）

顆粒間膠結物充填（白淺30井，1138.4m）

溶蝕作用使石英顆粒邊緣呈凹穴狀（中46井，2275.2m）圖版Ⅲ

成巖階段成巖作用類型有機質演化溫壓體制水文體制包裹體宿主礦物包裹體特征早期成巖階段粒間壓實膠結未成熟低溫（＜50℃）大氣水一般無包裹體形成中期成巖作用早A膠結、粒間壓實未成熟中低溫（＜50℃）壓實水一般無包裹體形成B膠結、粒間壓實偶有固態瀝青包裹體低溫、低鹽度中C粒內壓實、膠結、溶蝕低成熟中溫石英微裂隙、結晶灰巖、方解石脈方解石膠結物均一溫度低、鹽度低、CH4含量低、CO2含量高D粒內壓實、溶蝕、膠結、重結晶中成熟中高溫方解石膠結物、石英微裂隙、石英加大邊包裹體均一溫度中等、鹽度中等、CH4含量中等、CO2含量中等晚E重結晶、溶蝕、膠結、高成熟高溫石英微裂隙、石英加大邊包裹體、結晶灰巖、方解石脈均一溫度高、鹽度高、CH4含量中等、CO2含量低F破裂、裂縫充填過成熟晚期成巖作用破裂作用二次運移變化大溫壓水、滲濾水石英微裂隙均一溫度低、鹽度低、CH4含量高、CO2含量低成巖作用、有機質演化與包裹體成因

川西北部烴源巖成熟演化史

川西南部烴源巖成熟演化史

須家河組有機流體包裹體主要形成序次——

（1）前150Ma：侏羅系蓋層基本形成，須家河組埋深達到3000-4000m，甚至更大，有機質在90-110oC地溫條件下成熟甚至越過生烴高峰，形成低溫低鹽度包裹體（均一溫度一般低于130oC，鹽度小于5%）；（2）前150-130Ma：大約在侏羅紀末，坳陷內部構造分異加強，但整體仍以沉降為主，烴源巖溫、壓條件變化不大，地層束縛水數量劇減鹽度增高。形成低溫高鹽度包裹體（均一溫度一般仍低于130oC，鹽度一般大于5%）；（3）前130-100Ma：是白堊系蓋層主要形成階段，須家河組達到最大埋深，有機質過熟并產出氣態烴。沉降過程局部伴隨斷裂活動，構造活躍也使得流體在擴散的同時發生“涌流”遷移。形成高溫低鹽度包裹體（均一溫度高于130oC，鹽度一般小于5%，其鹽度大多高于低溫高鹽度包裹體）；（4）前100-50Ma：大約從中白堊紀至新生代構造抬升前，地層埋深較長時間維持在原來水平。相應階段形成高溫高鹽度包裹體（均一溫度高于130oC，鹽度大于5%）。川西中46井儲層包裹體均一溫度剖面分布圖

外侵流體包裹體（六）古流體勢與油氣運移地層中油勢（或油勢梯度）、氣勢（或氣勢梯度）被通常泛指為流體勢（fluidpotential）（或流體勢梯度（fluidpotentialgradient）），根據它們的高低即可判斷油、氣、水的運動方向和聚集地帶。關于流體勢的數學定義有多種，其中以Hubbert的表達式最為常用：

式中：φ—為流體勢；g—為重力加速度；z—為該點相對于某一基準面的高程；p—為該點流體壓力；ρ—為該點流體密度；v—為該點流速。

川西坳陷北部須二段前150Ma流體勢圖川西坳陷北部處在統一的流體場中，等勢線北東走向，低勢區以關基井為標志，分布在白龍場、柘壩場、文興場、老關廟一帶，流體勢由大于12×104m2/s2變化到小于3×104m2/s2，變化迅速且幅度較大。

川西坳陷北部須二段前130Ma流體勢圖川西坳陷北部仍然處在統一的流體場中，低勢區作北西西向遷移，以中46井為標志，在中壩形成向南開口等勢線分布格局，流體匯聚中心指向江油、安縣，區域勢差變小，由大于11×104m2/s2變到小于5×104m2/s2。

川西坳陷北部須二段前100Ma流體勢圖以劍閣-蒼溪（魚1井-思1井）為界，勢場分化成向南西、北東兩個方向的流體運聚體系，前者的等勢線向西南開口，勢差變化相對較快，流體勢由大于9×104m2/s2變化到1×104m2/s2以下；后者的等勢線向北東開口，等勢線間距大，勢差幅度小、變化慢，流體勢由大于9×104m2/s2變化到6×104m2/s2左右。

川西坳陷北部須二段前50Ma流體勢圖類似于前130—100Ma間流體場格局，明顯具有繼承性發展的特點，同時，勢差變化幅度整體降低。

川西坳陷北部須二段儲層包裹體的信息表明，燕山期區域流體場明顯經歷了變動-調整-再變動-再調整歷史演化。

川西坳陷南部，平落壩氣藏（平落2井、平落3井）香二段古流體勢低于周邊（邛1井、白馬7井），不同井位均顯示較高流體勢值（大于6×104m2/s2），但彼此間的勢差不大。

（七）成藏作用及壓力異常的流體響應

有關流體在沉積盆地中的運動方式及其動力來源不同學者強調不同的因素。Toth（1980）強調重力作用，Magara（1978）強調壓實作用，Grauls（1999）強調盆地中的超壓背景。Oliver（1986）曾提出造山帶構造排液—側向遷移假說。流體包裹體信息表明，川西坳陷經歷前陸盆地演化，受龍門山-米倉山推覆構造擠壓，盡管流體運動方式可能被復雜化，但殘存沉積流體和新生烴類流體的存在及其運動仍然代表了含油氣系統中油氣生成、遷移、定位乃至成藏的主要行為特征。成藏過程自源流體起主導作用——

川西地區包裹體主要產出在石英微裂隙、膠結物、方解石脈、石英加大邊和方解石溶孔中。不同產狀包裹體的組成成分存在著差別，其中差別最為明顯的是存在于膠結物和石英微裂隙中的包裹體。石英裂隙包裹體系多期次產物，其形成作用幾乎貫穿了整個成巖過程。以石英裂隙包裹體為典型的水含量變化在很大程度上反映了巖石束縛水受壓釋放的作用實質。

不同儲層，包裹體非烴氣構成多在5%-20%之間，僅須家河組儲層出現少數高值變化。儲層時代越老，包裹體水含量越低，烴類含量越高，但須家河組包裹體囊括了其它儲層各種化學組成的包裹體種類。上三疊統包裹體類型最全，其次是中三疊統，雖不否定其它層位自源補充的可能性，但能肯定上三疊統烴源輸出的主導地位（甚至“上生下儲”或“新生舊儲”）。abdef

川西地區不同時代儲層包裹體化學組成a-蓬萊鎮組b-沙溪廟組c-須家河組d-雷口坡組e-下三疊統f-茅口組cabcdef

川西地區不同時代儲層包裹體化學組a-蓬萊鎮組b-沙溪廟組c-須家河組d-雷口坡組e-下三疊統f-茅口組注意：除茅口組外，其它層位包裹體形成期也是須家河組包裹體集中形成之時。地層壓力異常與生烴作用關系——

流體勢變化與區內現代地層壓力異常變化輪廓極為吻合，即低勢區（流體匯聚帶）正好對應目前高壓異常區，這些區域也是上三疊統生烴強度相對高值區，如白龍場、柘壩場、文興場、老關廟。區內地層壓力異常的格局推測在燕山期（侏羅系-早白堊世）盆地快速沉降過程中已經定格，并且與三疊系烴源巖生烴作用關系密切。成藏配置預測——

（1）曾經為古流體場的低勢區現今發現氣藏的幾率更高，但可能遭遇地層壓力異常；（2）在水溶烴擴散運聚背景下，瞬時高溫有機流體包裹體可指示烴類涌流遷移、高效成藏，但須避讓烴類外瀉斷裂構造。煤儲層的成巖改造作用-包裹體應用

煤儲層發生的成巖作用主要是壓實和孔隙充填作用。壓實明顯降低煤儲層的孔隙度和滲透率，因此不同埋藏深度的煤層，其物性差異大。根據剖面觀察、樣品觀察以及掃描電鏡分析，本區煤層中的裂縫和孔隙常被自生粘土礦物、方解石、黃鐵礦充填，降低了煤儲層的滲透性。不同部位充填程度不同，導致了煤儲層的非均質性。

煤層觀測煤層割理普遍被自生礦物所充填沁水盆地南、北緣肉眼可見方解石薄膜充填，兩翼為緊閉充填，肉眼不能鑒定充填礦物煤層埋藏、熱演化、構造發展史分析“W”字型埋藏曲線地溫場經歷了正常－異常高－正常的轉變過程裂隙、割理系統和方位地點煤層產狀充填特征平均密度,條/m汾西高陽礦3#35<83,37<82緊閉充填，不明顯59介休兩渡礦2#5<82,65<76,75<78緊閉充填，不明顯60霍州白龍礦2#1<82,80<81,75<80方解石充填77靈石柳岔溝礦2#24<83方解石充填57翼城2#331<42，304<55方解石充填17沁水寧凹溝礦2#280<83，285<77割理緊閉，充填不明顯53陽城西溝礦3#325<83,328<89，330<70割理緊閉，方解石充填28沁源3#285<83，307>71方解石充填73潞安3#276<88,304<67,324<80方解石充填72晉城成莊礦3#66<82,33<86方解石充填35晉城潘莊礦3#318<80,304<83方解石充填55霍州辛置礦9#275<87,285<87,22<85方解石充填124沁源北漳礦10#287<86,22<79,357<62方解石充填93潞安小河堡礦15#20<51,315<73,345<76方解石充填48沁水盆地構造裂隙及其充填物的基本特征沁水盆地主力煤層中主要發育三組裂隙系統，第一組走向變化為1-80度之間，一般35-40度，第二組走向為275-357度，大多數集中在280-295度之間，第三組走向為330－360度，多數集中在340-350度之間。其中又以第一組發育程度最強，第二組次之，第三組最弱，在晉城礦區和陽泉礦區和屯留礦區割理發育密度最大，其它地區密度相對較小。裂隙中的充填物以方解石為主，石英少見，以第三組裂隙充填程度最高。沁水盆地煤層割理及其充填物的基本特征

地點煤層割理發育組數充填特征面割理平均密度條/m汾西高陽礦3#2緊閉充填130介休兩渡礦2#2緊閉充填155霍州白龍礦2#2緊閉充填145靈石柳岔溝礦2#2方解石充填214翼城2#2方解石充填540沁水寧凹溝礦2#2緊閉充填884陽城西溝礦3#2緊閉充填1204沁源3#2緊閉充填786潞安3#2緊閉充填760晉城成莊礦3#2緊閉充填1420晉城潘莊礦3#2緊閉充填1300霍州辛置礦9#2緊閉充填865沁源北漳礦10#2緊閉充填1060潞安小河堡礦15#2方解石充填143下部煤層的割理發育密度在下主煤層較高，上主煤層相對較低，割理密度以晉城礦區和陽泉礦區、潞安和霍西礦區最大。手標本觀測充填物類型主要為方解石，以沁水盆地的南北兩端充填嚴重，兩翼割理緊閉，肉眼不能鑒別其充填物。

電鏡觀測結果填充物主要分為兩類一類以高嶺石和伊利石為主粘土礦物一類以碳酸鈣膠結物為主碳酸鹽巖礦物割理礦物的組合形態和方式表明，割理形成于煤化作用期其割理充填礦物類型在區域和地層上都有一定的變化，一般黃鐵礦先沉淀，然后是粘土礦物，接著是碳酸鹽礦物。煤層割理特征及其常見充填物全貌，斜交割理煤巖中割理充填的高嶺石粘土全貌，煤巖面割理半充填，端割理未充填煤巖中的面割理和端割理，未充填各種自生礦物的穿插、組合關系割理中自生黃鐵礦割理面上的方解石，有溶蝕現象各種自生礦物的穿插、組合關系方解石、伊利石填充物及晶間孔，方解石形成晚于伊利石高嶺石、綠泥石和方解石，高嶺石形成早于方解石各種自生礦物的穿插、組合關系方解石被自生伊利石圍繞黃鐵礦晶間為伊利石粘土，伊利石形成晚于自生黃鐵礦三、烴源巖評價臨清坳陷東部

烴源巖及其生、排烴作用研究

《臨清坳陷東部油氣資源綜合評價》項目任務與目標烴源巖及其生排烴作用地質異常一體化研究：（1）多層系烴源巖的構成和分布特征研究；（2）烴源巖（低熟油）的有機地球化學研究和沉積有機相研究；（3）烴源巖形成演化、生烴潛力、生排烴作用研究；（4）油氣藏及油氣苗的油源對比；（5）多層系烴源巖生、排烴作用的動力學機制及其異常地質條件分析；（6）重點區塊與重點層段的資源預測、估算與評價。第一階段（2000年9月-2001年2月）：（1）烴源巖及其生排烴作用區域對比；（2）依據已有資料，開展多層系烴源巖有機巖石學與有機地球化學初步研究；（3）以德州三維區為重點，對沙河街組烴源巖及其生排烴作用進行初步研究；（4）建立數據庫、圖形庫。課題執行情況第二階段（2001年3月-2001年11月）：（1）臨清坳陷東部多層系烴源巖有機巖石學與有機地球化學對比研究；（2）臨清坳陷東部混源、多階油氣發生條件與烴源對比研究；（3）臨清坳陷東部生、排烴基本地質條件與控制因素研究；（4）臨清坳陷東部二次生烴作用與油氣聚集關系的研究。課題執行情況第三階段（2001年11月-2002年8月）：（1）建立研究區完整的有機巖石學圖片庫。（2）加強石炭-二疊系烴源巖及其潛力研究。（3）總結烴源巖系有機相時空變化規律。

（4）完成源巖對比、分布研究。（5）完成生、排烴作用實驗模擬研究。（6）以物質平衡法和實驗模擬法相結合，進行資源量及其分布評價。課題執行情況實物工作量：廣泛的信息調研、資料分析，觀察描述21口井巖心、采集樣品309件；完成26項（計1921件樣品）實驗測試；對勘探項目（梁古1井、德古2井）實施跟蹤研究。課題執行情況工作步驟之一根據臨清坳陷源巖發育特征，系統建立烴源巖成分分類體系與有機顯微組分分類體系，編輯完成臨清坳陷烴源巖顯微圖冊，為今后烴源巖直觀研究提供基礎。烴源巖巖石類型分布顯微組分組顯微組分亞組顯微組分顯微組分亞型鏡質組富氫鏡質亞組結構富氫鏡質體無結構富氫鏡質體

鏡質亞組結構鏡質體Ⅰ型結構鏡質體Ⅱ型結構鏡質體

無結構鏡質體均質鏡質體膠質鏡質體團塊鏡質體鏡質碎屑體

半鏡質亞組（貧氫鏡質亞組）結構半鏡質體無結構半鏡質體半鏡質碎屑體

惰質組

半絲質亞組結構半絲質體無結構半絲質體微粒體

絲質亞組絲質體火焚絲質體氧化絲質體惰性碎屑體菌核體

殼質組殼質亞組孢子體大孢子體小孢子體角質體薄壁角質體厚壁角質體木栓質體類脂碎屑體

樹脂亞組樹脂體

腐泥組藻質亞組藻質體

無定形亞組腐泥體

礦物瀝青基質體

動物有機碎屑亞組動物皮層體

有機顯微組分分類命名含腐泥質泥巖。薄片，單偏光，×240：德1井，D1-5，Es1,1892m。油頁巖，薄片，單偏光，×240：德6井，D6-13，Es3,2358m含生屑-粉砂質灰巖。薄片，正交偏光，×240：賈2井，J2-13，Es3,2602m。含生屑鮞?；規r，薄片，正交偏光，×120：賈2井，J2-15，Es3,2678m粉砂質巖類及其有機質分布泥質巖類及其有機質分布灰質巖與油頁巖類及其有機質分布煤與碳質泥巖類及其有機質分布復雜生源有機質的構成與分布復雜生源有機質的構成與分布工作步驟之二

采用有機巖石學、油氣地球化學多項參數，建立HI-OI、HI-Tmax等有機質類型劃分圖版，實現源巖-源巖、油-源巖的對比。

烴源巖HI與OI關系圖

烴源巖HI與Tmax關系圖德1井油源對比結果德1井Es1的油顯示與該段烴源巖相關性極好，在反映烴源關系的同時，還在一定程度上表明Es1未熟烴源巖的烴產量尚不足以形成規模排放和運移。油顯示和烴源巖飽和烴總離子流對比圖

a--德1井Es1油顯示（1897m)

b--德1井Es1泥巖（1887-1925m）

三萜類指紋對比圖三萜類指紋對比相關系數在0.92以上，表明德1井Es1油顯示來源于Es1烴源巖。德1井油源對比結果德1井Es4原油主要來源于沙四段泥巖和沙三段中、下部泥巖，為Es4和Es3烴源巖的混源貢獻；各類指紋特征與沙四段烴源巖具有更好的相關性，指示沙四段泥巖貢獻更大。1.德南洼陷原油和烴源巖碳同位素對比圖

2.異戊二烯烷烴指紋對比圖3.甾烷指紋特征對比4.三萜類指紋特征對比賈2井油源對比結果甾烷（上圖）萜烷（下圖）對比賈2井Es3原油與本層段的烴源巖相關性差，和德1井Es4原油甾烷和萜烷參數相關性較好，指紋特征較一致，故此推測賈2井Es3原油可能來源于類同德南洼陷的Es3中、下段和Es4烴源巖。工作步驟之三采用有機質活化能評價新技術、新參數，描述烴源巖生烴反應特性及其油氣發生特點。顯微組分反應活性

干酪根反應活性

沙一段Ⅰ型、Ⅱ1型為主，富腐泥物質，較多類脂組分，活化能較大幅度降低；高氫指數，強生油趨勢Ⅰ型、Ⅱ1、Ⅱ2型烴源巖頻繁交替，其中Ⅱ2型源巖占所測樣品一半。油氣兼生的傾向明顯。

樣品為Ⅲ型烴源巖，其中惰質組分含量較高，占有機質的16%，生烴活化能偏高

沙三段沙二段沙四段樣品為Ⅲ型烴源巖，與沙二段相比，原始沉積環境還原性相對較強，源巖活化能、反應溫度相應偏低

層位差別德南洼陷沙一段以Ⅰ型、Ⅱ1型烴源巖為主，沙三段以Ⅱ型源巖為主，殼質組分含量高，活化能與生烴門限反應溫度最低。沙一段源巖氫指數明顯大于沙三段。

源巖類型多變，Ⅰ型、Ⅱ1型烴源巖與其它洼陷的相比，活化能大多偏高，生烴起始溫度也偏高，源巖中殼質組的相對含量則呈最低值。

沙一段、沙三段所測樣品均為Ⅱ1型烴源巖，兩段源巖品質俱佳，生油傾向較強，但生烴反應提前量（門限溫度的降低）不明顯。

沈莊洼陷禹城洼陷

區塊差別工作步驟之四揭示臨清坳陷古近系低熟-未熟油成因機制，歸納總結出硫細菌還原成烴演化模式。

未熟-低熟油的形成條件地質條件有機質演化淺湖-較深湖相暗色泥巖發育規模較大；烴源巖沉積過程經常性出現水體適度咸化；混合型有機質輸入豐富特別是藻類繁殖量大；沉積-構造條件有良好匹配。

生烴顯微組分以腐泥組的藻類體、礦物瀝青基質、殼質組以及鏡質組的基質鏡質體等為主。藻類體與鏡質組互為消長，合占形態有機組分總量的70%-90%，水生藻類與陸生高等植物構成重要生源。在未熟-低熟演化階段，總烴增加，非烴下降。如德南洼陷從沙一段到沙四段，總烴含量從17.67%增至32.5%，而非烴+瀝青質含量卻由82.33%減至47.2%。烴源巖中含雜原子的非烴和瀝青質可溶有機質的生烴轉化十分活躍。生源母質

未熟-低熟油的生物標志

源巖中普遍檢出甲藻甾烷、4-甲基甾烷化合物，指示藻類是重要的生源母質。甾類化合物中C27-C29規則甾烷豐度呈V字型分布，且C27>>C28<C29，以C27甾烷為主，均指示低等水生生物起源特征。霍烷、霍烯化合物的存在，指示細菌生源，C20+不規則類異戊二烯烷烴的發育，則表明細菌活動增強和菌藻類生源構成特點。

富硫大分子與烴類的生成

烴源巖全硫量與生烴潛量正相關，還原環境或半咸水-咸水沉積環境中存在的富硫大分子有利于源巖早期生烴。芳烴餾分中的含硫化合物含量與有機碳、氯仿瀝青A含量和生烴潛量亦為正相關。

富硫大分子生烴轉化機理

富硫大分子中，不同原子鍵間的鍵能有明顯的差異，S-S鍵平均鍵能約為250KJ/mol，S-C鍵約為275KJ/mol，而C-C鍵則為350KJ/mol。早期低溫轉化階段，S-S鍵、S-C鍵的解離斷裂，易于高硫含量的未熟-低熟油的形成。

含硫大分子影響下的未熟-低熟油發生軌跡

由源巖生烴潛量與熱解峰溫Tmax建立的生烴模式表明：隨著Tmax值增大，生油潛量值先后出現兩個生烴峰值，即未熟-低熟源巖的生烴作用存在兩個階段。富硫大分子降解生烴階段的Tmax

值為400-435℃，Ro值為0.2％-0.5％，生油峰位于Tmax420℃，Ro=0.35%左右。未熟-低熟油生成趨勢殼質組相對含量與門限反應溫度關系圖

未熟-低熟油生成趨勢

殼質組相對含量與活化能關系圖工作步驟之五

通過模擬實驗，合理采集參數，建立區分有機質類型的生烴量計算模版，據此從烴源巖及其生、排烴作用角度，進行重點區塊油氣資源預測評價。烴源巖品質及其成因主烴源巖生排烴作用資源分布預測資源評估及其依據烴源巖品質及其成因主烴源巖生排烴作用資源分布預測資源評估及其依據干酪根顯微組分

（1）美國EXXON公司法（2）原石油部（1986）部頒標準：

類型指數T=（100a+50b-75c-100d）/100其中：a、b、c、d分別為腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組百分含量。T80，為型（腐泥型）；80>

T40，為1型

（混合1型）；40>

T0，為2型

（混合2型）；0>

T，為

型（腐殖型）其他劃分（見：李賢慶等，烴源巖有機巖石學研究方法與應用，重慶：重慶大學出版社，1997）源巖有機質類型沙一段烴源巖

顯微組分（組）含量相對比例沙三段烴源巖

顯微組分（組）含量相對比例沙二段、沙四段和孔店組烴源巖

顯微組分（組）含量相對比例石炭二疊系烴源巖

顯微組分（組）含量相對比例烴源巖類型指數空間變化

及各洼陷有機質類型對比有機質豐度及其變化

莘縣凹陷下第三系烴源巖有機碳分布有機質豐度及其變化

德州凹陷下第三系烴源巖有機碳分布有機質豐度及其變化

中生界烴源巖有機碳大于0.6%的頻數不足20%（主要分布在姜1井和莘參1井）有機質豐度及其變化

古生界烴源巖有機碳變化大，煤變化于38.8%-84.69%之間，平均60左右%；煤系暗色泥巖為0.40%-13.4%。

不同時代源巖有機質分布及有機質轉化特征根據有機巖石學、沉積環境及有機地球化學參數綜合劃分出臨清坳陷源巖5種沉積有機相。德1井烴源巖有機相綜合評價剖面德南洼陷德1井Es1沉積有機相主要為A相，少部分為B相，Es2沉積有機相為D相。Es3下部至Es4上沉積有機相為C相，Es4下沉積有機相為D-E相?？傮w上，由下往上，沉積有機相從生氣相變為生油相，有機相類型趨于變好。禹參2井烴源巖有機相綜合評價剖面

禹城洼陷禹參2井由下往上，從Es4至Es1，沉積有機相波動變化，Es3大部分和Es1為B相，而Es4和Es2則以D相為主。

沈參1井烴源巖有機相綜合評價剖面

沈莊洼陷Es3沉積有機相主要為B-A相，Es1、Es2和Es3上部沉積有機相為C相，Es4和Ek上部為D相，Ek則主要為E相。賈2井烴源巖有機相綜合評價剖面

在沙三段2680.6-2691.8m油斑灰質鮞粒白云巖中試產獲工業油流，表明該井具有良好的油氣資源前景。聊古2井烴源巖有機相綜合評價剖面

石炭-二疊系烴源巖沉積有機相主要發育D相和C相，有利于煤層氣和煤成氣的生成。烴源巖品質及其成因主烴源巖生排烴作用資源分布預測資源評估及其依據烴源巖生、排烴作用成熟度變化累積烴產率與剩余潛力有機碳恢復系數熱解烴成分烴源巖含水裂解特征生、排烴強度與油氣分配生、排烴作用對壓力的響應程序熱解模擬封閉熱壓模擬程序熱解模擬--成熟度變化

程序熱解模擬--累積氫指數

程序熱解模擬—有機碳恢復系數

程序熱解模擬—烷烯分布

不同階段熱解烴氣油比

（C1-C4烴/C5+烴，單位：ml/mg）樣號熱解溫度（℃）平均值200-300300-350350-400400-450450-500500-600D1-30.300.180.220.250.540.560.34D1-100.140.250.390.420.761.780.62D5-100.790.400.540.791.040.970.76D6-30.340.210.360.280.401.440.51J2-90.351.180.510.541.182.020.96SC1-350.100.520.390.480.842.330.78LG2-80.790.240.560.771.532.821.12LG2-160.580.810.740.541.502.091.04

封閉熱壓模擬—泥巖生排烴作用軌跡

封閉熱壓模擬綜合參數—泥巖樣號Ro（%）模擬溫度(℃)氣態烴(ml/g.TOC)排出液態烴(mg/g.TOC)殘留烴(mg/g.TOC)生油率(mg/g.TOC)生烴率(mg/g.TOC)排油率（%）排烴率（%）氣油比(ml/mg)德5（高壓）

25027.5827.5090.23117.73145.3123.3637.900.23

300209.9170.0856.72126.80336.7055.2783.151.66

350344.2055.2017.5472.73416.9375.8995.794.73

400569.2512.663.0915.74584.9980.4099.4736.16

450903.6610.436.7217.15920.8060.8299.2752.70

封閉熱壓模擬—泥灰巖生排烴作用軌跡

封閉熱壓模擬綜合參數—泥灰巖樣號Ro（%）模擬溫度(℃)氣態烴(ml/g.TOC)排出液態烴(mg/g.TOC)殘留烴(mg/g.TOC)生油率(mg/g.TOC)生烴率(mg/g.TOC)排油率（%）排烴率（%）氣油比(ml/mg)德6（高壓）

25017.3126.43117.93144.36161.6718.3127.050.12

300218.8655.5673.38128.95347.8143.0978.901.70

350560.2368.9124.6293.53653.7673.6796.235.99

400899.0924.297.1831.47930.5577.1899.2328.57

4501051.6015.754.8120.561072.1776.6099.5551.14

封閉熱壓模擬—煤生排烴作用軌跡

封閉熱壓模擬綜合參數—煤樣號Ro（%）模擬溫度(℃)氣態烴(ml/g.TOC)排出液態烴(mg/g.TOC)殘留烴(mg/g.TOC)生油率(mg/g.TOC)生烴率(mg/g.TOC)排油率（%）排烴率（%）氣油比(ml/mg)聊古2（高壓）0.772502.125.3515.6721.0323.1525.4632.280.101.4430065.6215.6920.8836.57102.2042.9079.571.791.6235074.5830.096.0636.15110.7383.2394.532.061.75400172.7114.351.2115.56188.2792.2099.