渤海湾盆地济阳坳陷博兴洼陷沙四上亚段页岩层系流体包裹体特征及其油气地质意义

  • 王鑫 , 1, 2 ,
  • 刘惠民 2, 3 ,
  • 张鹏飞 2, 3 ,
  • 李军亮 1, 2 ,
  • 李政 1, 2 ,
  • 翟正 1, 2 ,
  • 张顺 1, 2 ,
  • 杜振京 2, 3
展开
  • 1. 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院,山东 东营 257015
  • 2. 页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室,山东 东营 257015
  • 3. 中国石化胜利油田分公司,山东 东营 257015

王鑫(1988-),男,山东泰安人,博士,高级工程师,主要从事页岩油富集理论研究.E-mail:.

收稿日期: 2025-06-29

  修回日期: 2025-11-11

  网络出版日期: 2025-11-28

基金资助

国家自然科学基金企业创新发展联合基金“陆相断陷湖盆页岩油富集机理与立体开发方法”(U24B6002)

国家科技重大专项“渤海湾超级盆地油气富集规律与新领域勘探技术”(2024ZD14001)

The development characteristics of fluid inclusions and its petroleum geological significance in the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag of Jiyang Depression in Bohai Bay Basin

  • Xin WANG , 1, 2 ,
  • Huimin LIU 2, 3 ,
  • Pengfei ZHANG 2, 3 ,
  • Junliang LI 1, 2 ,
  • Zheng LI 1, 2 ,
  • Zheng ZHAI 1, 2 ,
  • Shun ZHANG 1, 2 ,
  • Zhenjing DU 2, 3
Expand
  • 1. Exploration and Development Research Institute of Shengli Oilfield Company,Dongying 257015,China
  • 2. State Key Laboratory of Shale Oil and Gas Enrichment Mechanisms and Efficient Development,Dongying 257015,China
  • 3. Shengli Oilfield Company,SINOPEC,Dongying 257015,China

Received date: 2025-06-29

  Revised date: 2025-11-11

  Online published: 2025-11-28

Supported by

The National Natural Science Foundation of China Joint Fund for Enterprise Innovation and Development(U24B6002)

the National Science and Technology Major Projects(2024ZD14001)

摘要

流体包裹体是页岩层系中烃类流体活动的历史记录,对于认识页岩油微运移作用与富集过程具有重要意义。针对页岩层系中碳酸盐纹层、裂缝脉体与砂质夹层等包裹体主要捕获介质,开展页岩地层流体包裹体岩相学观察,综合流体包裹体组合FIA分析与盆地数值模拟,精确厘定页岩油包裹体捕获时间与期次,并探讨了不同介质捕获行为的油气地质意义。研究表明,博兴洼陷沙四上亚段页岩层系主要发育黄绿色荧光低成熟与蓝白色荧光高成熟2类含烃包裹体,被碳酸盐纹层、各类裂缝中方解石脉体与砂质夹层中石英颗粒捕获,不同介质的捕获时间与期次存在明显差异,揭示博兴洼陷沙四上亚段页岩油富集过程可分为构造抬升前、构造抬升中与构造抬升后3期,碳酸盐纹层、裂缝脉体与砂质夹层中的包裹体捕获行为指示了页岩油多期富集过程中的微运移作用与有效输导通道。

本文引用格式

王鑫 , 刘惠民 , 张鹏飞 , 李军亮 , 李政 , 翟正 , 张顺 , 杜振京 . 渤海湾盆地济阳坳陷博兴洼陷沙四上亚段页岩层系流体包裹体特征及其油气地质意义[J]. 天然气地球科学, 2026 , 37(3) : 518 -527 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2025.11.005

Abstract

Fluid inclusions are the historical records of hydrocarbon fluid activity in shale strata, which is of great significance for understanding the micro-migration and enrichment process of shale oil. In view of the main capture media of inclusions such as carbonate laminae, fracture veins and sandy interlayers in shale strata, the petrographic observation of fluid inclusions in shale strata was carried out. Combined with FIA analysis of fluid inclusion assemblages and basin numerical simulation, the capture time and stage of shale oil inclusions were accurately determined, and the oil and gas geological significance of the capture behavior of different media was discussed. The results show that two types of hydrocarbon-bearing inclusions, yellow-green fluorescence low maturity and blue-white fluorescence high maturity, are mainly developed in the shale strata of the upper Es 4 in Boxing sag, which are captured by quartz particles in carbonate laminae, calcite veins in various fractures and sandy interlayers. There are obvious differences in the capture time and period of different media. It is revealed that the enrichment process of shale oil in the upper Es 4 in Boxing sag can be divided into three stages: before tectonic uplift, during tectonic uplift and after tectonic uplift. The capture behavior of inclusions in carbonate laminae, fracture veins and sandy interlayers indicates the micro-migration and effective transport channels in the multi-stage enrichment process of shale oil.

0 引言

传统观点认为,页岩油具有明显的自生自储或源储一体的特征1-3。然而陆相断陷盆地页岩非均质性强,富有机质黏土纹层与相对贫有机质碳酸盐纹层叠置发育,黏土纹层中生成的烃类在满足自身干酪根与无机矿物吸附后,可沿次生孔隙、成岩缝、超压缝等多种通道向相邻且孔渗性较好的碳酸盐纹层或砂质夹层中微运移调整富集4-7。近年来,随着岩石热解、激光共聚焦、分子模拟等技术的深入应用,虽然可在一定程度上反映现今页岩中烃类微运移现象8-10,但仍缺乏地质历史时期中微运移活动的直接证据与相关研究。流体包裹体是流体在矿物结晶生长过程中,被包裹在矿物晶格缺陷中的历史流体,可以反映烃类流体被捕获过程中经历的地质信息与成藏背景,是记录烃类流体活动特征的重要标志11-13。因此,本文以博兴洼陷沙四上亚段页岩层系为研究对象,通过流体包裹体岩相学观察、均一温度测定等方法,系统分析页岩地层中流体包裹体发育特征,结合包裹体组合FIA分析与盆地数值模拟,精确厘定页岩油富集时间与期次,探讨其油气地质意义,以期为陆相断陷盆地页岩油富集理论提供支撑。

1 区域地质概况

博兴洼陷是中国东部陆相断陷盆地济阳坳陷东营凹陷的主要生烃洼陷之一,也是目前东营凹陷页岩油勘探与开发的热点地区之一,勘探面积约为1 000 km2。研究区构造格局受高青—平南断层控制,为一北西断陷、东南超覆,北西陡、东南缓的箕状断陷结构,洼内受高94断层、博兴断层影响,自北向南可划分为洼陷带、断阶带与斜坡带3个次级构造带14图1(a),图1(b)]。钻井和地震资料揭示,博兴洼陷新生代地层自下而上发育古近系(孔店组、沙河街组、东营组)、新近系(馆陶组、明化镇组)和第四系(平原组)等地层,其中沙四上亚段页岩层段见显示井30口,7口井获得工业油流,展现出巨大的页岩油勘探潜力。该地区页岩类型以富有机质纹层状富碳酸盐类页岩与混合类页岩为主,R O值大于0.7%,已进入生油高峰,页岩样品有机碳TOC含量普遍在2%左右,岩石热解S 1均值为2 mg/g岩石,页岩油饱和度指数OSI(S 1/TOC)在100 mg/gTOC左右,页岩层段原油密度小于0.89 g/cm3,脆性矿物含量大于65%,具有相对优质的储集性、较好的含油性、较好的油气可流动性、较强的可压性。
图1 博兴洼陷构造特征与地层综合柱状图

Fig.1 Structural characteristics and stratigraphic comprehensive histogram of Boxing subsag

2 页岩流体包裹体岩相学特征

流体包裹体岩相学观察表明,博兴洼陷沙四上亚段页岩层系主要发育黄绿色荧光低成熟与蓝白色荧光高成熟2类含烃包裹体,前者多赋存于碳酸盐纹层与裂缝方解石脉体中,呈线状或带状展布,后者赋存于砂质夹层中的石英颗粒、各类裂缝脉体中,部分烃类流体被碳酸盐纹层中方解石脉体捕获。

2.1 碳酸盐纹层

博兴洼陷沙四上亚段碳酸盐纹层中发育多种类型方解石脉体,依据晶体生长形貌与结构特征可划分为纤维状结构脉体、块状结构脉体等。其中纤维状结构方解石脉体中可见与晶体生长方向平行的发绿色或黄绿色荧光群体包裹体,多为单一液相,荧光色指示成熟度较低[图2(a)—图2(d)]。碳酸盐纹层中也发育块状结构方解石脉体,呈顺层展布,与纤维状结构脉体相邻,可见发绿色荧光含烃包裹体,成熟度也较低[图2(e),图2(f)]。此外,在部分样品中可见少量发蓝白色荧光的含烃包裹体,如FYP1井沙四上亚段3 468.4 m岩心段发育的碳酸盐纹层中,可见纤维状结构方解石脉体晶间缝中赋存的高成熟群体包裹体[图2(g),图2(h)]。其中纤维状结构方解石脉部分具有附着在隐晶质方解石层(沉积期沉淀形成)生长倾向,其中一些主要在隐晶质方解石层的一侧边缘,而一些又在纹层的上下两侧生长,可能与博兴洼陷沙四上段页岩生烃排酸有关,释放的有机酸溶解了隐晶质碳酸盐颗粒导致重结晶作用形成纤维状结构方解石。
图2 博兴洼陷沙四上亚段碳酸盐纹层中方解石脉体与含烃包裹体照片

(a)FX184井,3 529.25 m,透射光照片,纤维状结构方解石脉;(b)FX184井,3 529.25 m,UV激发荧光照片,晶间缝中发育绿色荧光含烃包裹体;(c)FX120井,3 269.53 m,透射光照片,纤维状结构方解石脉;(d)FX120井,3 269.53 m,UV激发荧光照片,晶间缝中发育黄绿色荧光含烃包裹体;(e)FX184井,3 340.32 m,透射光照片,不同类型方解石脉体;(f)FX184井,3 340.32 m,UV激发荧光照片,晶间缝中发育绿色荧光含烃包裹体;(g)FYP1井,3 468.4 m,透射光照片,纤维状结构方解石脉;(h)FYP1井,3 468.4 m,UV激发荧光照片,晶间缝中发育蓝白色荧光含烃包裹体

Fig.2 Photos of calcite veins and hydrocarbon-bearing inclusions in the carbonate laminae of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

2.2 裂缝脉体

页岩中裂缝不仅为页岩油微运移提供重要的输导通道,也是烃类聚集的储集空间。博兴洼陷沙四上亚段页岩层系中存在不同成因的裂缝,如高角度构造缝、超压破裂缝等,均有含烃包裹体的发育。
博兴洼陷位于东营凹陷西南缘,构造结构受控于伸展—走滑复合应力机制,发育典型的基底卷入型正断层系统,二级、三级断裂发育15。在FX184、F120等井沙四上亚段岩心中可见多条高角度构造缝,缝体形态狭长,延伸较远。阴极发光显示裂缝被方解石脉体充填,并沟通多套黏土纹层与碳酸盐纹层[图3(a),图3(b),图3(e)],缝中主要发育块状结构方解石脉体,发绿色荧光的低成熟含烃流体被脉体中裂纹捕获[图3(c),图3(d)],同时也存在发蓝绿色—蓝白色高成熟含烃流体被捕获的情况[图3(f)],指示页岩油可通过高角度构造缝发生多期次烃类运移。
图3 博兴洼陷沙四上亚段高角度构造缝中方解石脉体与含烃包裹体照片

(a)FX184井,3 455.3 m,铸体薄片照片,高角度构造缝;(b)FX184井,3 455.3 m,阴极发光照片,构造缝中填充方解石脉体;(c)FX184井,3 455.3 m,透射光照片,块状结构方解石脉;(d)FX184井,3 455.3 m,UV激发荧光照片,裂纹中发育绿色荧光含烃包裹体;(e)F120井,3 279.7 m,阴极发光与铸体薄片照片,高角度构造缝中填充方解石脉体;(f)F120井,3 279.7 m,UV激发荧光照片,裂纹中发育蓝绿色—蓝白色荧光含烃包裹体

Fig.3 Photos of calcite veins and hydrocarbon-bearing inclusions in high-angle structural fractures of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

镜下也常见超压破裂缝,该类裂缝呈蛇曲形态,延伸较短,可以连通多套纹层,缝内被方解石填充,带状展布或零星分布的绿色—蓝绿色荧光含烃流体被捕获其中(图4)。超压缝的发育与高孔隙流体压力的形成密切相关,博兴洼陷压力系数普遍在1.4以上,欠压实作用、矿物脱水、有机质生烃、水热增压及构造挤压等多种因素均可导致异常压力的发育。当异常压力达到一定值时,可使最小主应力由挤压状态变为拉张状态,形成张裂缝16,含烃流体可通过裂缝进行微运移,流体中Ca2+沉淀形成方解石脉体后,部分烃类被其捕获形成包裹体。
图4 博兴洼陷沙四上亚段超压缝中方解石脉体与含烃包裹体照片

(a)FX184井,3 455.3 m,透射光照片,超压破裂缝;(b)FX184井,3 455.3 m,UV激发荧光照片,缝中发育蓝绿色—绿色荧光含烃包裹体;(c)FY2HF井,3 549.53 m,透射光照片,超压破裂缝;(d)FY2HF井,3 549.53 m,UV激发荧光照片,缝中发育绿色荧光含烃包裹体

Fig.4 Photos of calcite veins and hydrocarbon-bearing inclusions in the overpressure fractures of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

2.3 砂质夹层

博兴洼陷沙四上亚段页岩碳酸盐矿物整体含量较高,介于50%~80%之间,但部分井发育少量砂质夹层,如FYP1井3 455.2 m处岩心可见厚度20 cm的砂质夹层,有明显油浸现象。通过铸体薄片与阴极发光薄片鉴定,可以发现碳酸盐矿物颗粒与石英颗粒混杂分布。结合包裹体岩相学分析,可在UV激发荧光照射下观察到石英颗粒中发育蓝白色荧光的高成熟含烃包裹体,GOI值大于5%(图5),指示相邻黏土纹层生成的烃类只需经过极短距离的运移,即可进入砂质夹层这一页岩油微运移的有效通道,从而被石英颗粒破裂缝或次生加大边捕获。
图5 博兴洼陷沙四上亚段砂质夹层中石英颗粒与含烃包裹体照片

(a)FYP1井,3 455.2 m,铸体薄片照片;(b)FYP1井,3 455.2 m,阴极发光照片,石英与方解石颗粒混杂;(c)FYP1井,3 455.2 m,透射光照片,石英颗粒;(d)FYP1井,3 455.2 m,UV激发荧光照片,石英颗粒中发蓝白色荧光含烃包裹体

Fig.5 Photos of quartz particles and hydrocarbon-bearing inclusions in sandy interlayers of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

3 流体包裹体组合FIA分析

3.1 分析原理

流体包裹体均一温度是恢复古地温、划分成藏期次、厘定成藏时间的关键参数。在常规油气成藏研究中,前人17-19结合单井热史与埋藏史认为博兴洼陷常规油气成藏具有“早晚两期,晚期为主”的特征,与之相比,页岩油自生自储,其油气微运移与富集过程是持续发生的。然而,博兴洼陷在东营组沉积末期(24.6 Ma)发生东营运动,主要表现为区域抬升与地层剥蚀20,导致沙四上亚段在沉降—抬升—再沉降这一过程中经历了相似的地层温度(约为100~110 ℃),当页岩层系流体包裹体均一温度落在这一温度区间时,往往难以判定该温度下捕获的流体是地层沉降时,还是构造抬升过程中,抑或是再次接受沉降时形成包裹体,为页岩油富集时间与期次的精确厘定带来了巨大的困难。
针对这一问题,本文研究引入流体包裹体组合FIA(Fluid Incluson Assemblage)这一概念,对研究区包裹体开展综合研究。流体包裹体组合FIA是指“岩相学上能够分得最细的有关联的一组包裹体”或“通过岩相学方法能够分辨出来的、代表最细分的流体捕获事件的一组包裹体”21。每个FIA都是建立在岩相学关系上的,代表了一个在时间上分得最细的包裹体封存事件22。在这个定义中有2点需要强调,一是FIA是岩相学上可分辨的;二是FIA内的所有包裹体都是同时形成的。根据这个定义,如果母流体是单相流体,那么FIA内的所有包裹体应显示相同的成分、温度和压力23。FIA的最佳例子是同一愈合裂隙内的次生包裹体,也叫流体包裹体面(Fluid Inclusion Plane或FIP),以及同一生长环带内的原生包裹体21
因此,本文采用FIA概念进行页岩层系流体包裹体数据评价的依据是:如果FIA内的包裹体形成了一个均一的流体相,且流体体积和成分在捕获后未发生变化,那么这些包裹体就应该有相同的成分、密度和均一温度。基于此,如果流体包裹体的测温数据是一致的,就可以推测均一捕获和等容体系的假定是正确的,因此测温数据是有效的。

3.2 分析实例

基于流体包裹体组合FIA这一分析理论,以FX184井3 493.83 m裂缝脉体中烃类包裹体为例,对页岩样品中油气富集时间与期次进行了精细划分。
通过包裹体赋存部位、数量、发育形态及气液比等特征,识别该碳酸盐矿物中主要发育4组包裹体组合,分别为方解石颗粒中部呈交叉状在1号与2号裂纹中赋存的呈线状展布发绿色荧光烃类包裹体、左下方呈群体状展布的发绿色荧光烃类包裹体以及零星分布、体积较大的孤立烃类包裹体[图6(a)—图6(c)]。其中,均一温度测定表明1号裂纹包裹体均一温度介于95~105 ℃之间,2号裂纹包裹体均一温度介于100~110 ℃之间,孤立包裹体均一温度显示为2期形成,分别为85~95 ℃与120~125 ℃,群体包裹体温度较为集中,为115~135 ℃[图6(d)]。结合不同包裹体组合均一温度与单井热史—埋藏史模拟结果,认为孤立包裹体可明显划分为早晚2期富集,群体包裹体主要为晚期大规模形成,然而1号与2号裂纹中赋存的包裹体均一温度与东营运动时期地层重复经历的温度(100~105 ℃)存在重叠。通过均一温度对比,发现1号裂纹赋存的包裹体均一温度存在部分95~100 ℃温度点,为沙四上亚段构造抬升中经历的地层温度,2号裂纹赋存的包裹体均一温度数据中介于105~110 ℃之间的高温点较多,构造抬升期沙四上亚段地层难以达到该温度,同时2号裂纹切过1号裂纹,加之该时期构造活动是裂纹发育的主要成因,据此判定1号裂纹为构造抬升期形成并捕获含烃流体,而2号裂纹捕获的含烃流体应为地层再沉降后形成。
图6 页岩地层流体包裹体FIA分析示意

(a)FX184井,3 493.83 m,透射光照片,方解石晶体;(b)FX184井,3 493.83 m,UV激发荧光照片,晶体中发育多种FIA组合包裹体;

(c)FIA组合包裹体要素抽稀;(d)不同包裹体组合均一温度与捕获时间

Fig.6 FIA analysis diagram of fluid inclusions in shale formation

3.3 分析结果

本文研究分别针对碳酸盐纹层、裂缝脉体与砂质夹层中的烃类及其伴生盐水包裹体、原生盐水包裹体均一温度、盐度进行了测定(表1),并通过包裹体组合FIA分析与不同组合间交切关系研究,结合含烃流体包裹体及伴生盐水包裹体均一温度与单井热史—埋藏史模拟,采用均一温度投影法,对碳酸盐纹层、裂缝脉体与砂质夹层中的页岩油富集时间与期次进行了精细厘定。
表1 博兴洼陷沙四上亚段页岩地层流体包裹体测温数据

Table 1 Temperature measurement data of fluid inclusions in the shale formation of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

赋存

部位

井号 深度/m 捕获位置 烃类包裹体 盐水包裹体产状 均一温度/℃

盐度

/%(wt,NaCl)

荧光色 均一温度/℃

FY1 3 439.80 方解石脉体晶间缝 绿色 72.8~90.5
FYP1 3 468.40 方解石脉体晶间缝 蓝绿色 80.2~98.7
F120 3 320.62 方解石脉体中裂纹 绿色 101.7~106.3 烃类伴生 112.7 17.4
方解石脉体晶间缝 蓝绿色 102.6~107.3 烃类伴生 84.5~95.7 9.5

F120 3 279.70 方解石脉体内裂纹 蓝绿色 98.0~109.1 烃类伴生 89.7~92.3 7.2
方解石脉体内裂纹 蓝绿色 烃类伴生 114.8~118.6 17.2
方解石脉体内裂纹 原生 48.4~53.5 8.1
方解石脉体内裂纹 原生 114.4~124.3 8.4
FX184 3 493.83 方解石脉体内裂纹 绿色 87.7~92.3
方解石脉体内裂纹 绿色 96.3~107.8
方解石脉体内裂纹 绿色 121.2~124.3
方解石脉体内裂纹 绿色 116.4~134.6
FX184 3 529.25 方解石脉体内裂纹 绿色 95.1~108.2
方解石脉体内裂纹 绿色 110.5~144.5
FX184 3 546.25 方解石脉体内裂纹 绿色 68.5~108.6

FYP1 3 454.50 石英颗粒内裂纹 蓝绿色 90.1~108.6 烃类伴生 98.5~126.7 11.9
石英颗粒内裂纹 亮蓝色 108.7 烃类伴生 102.2~134.1 4.4
F119 3 291.50 石英颗粒内裂纹 蓝绿色 105.1~116.1 烃类伴生 125.5~136.6 11.7
F119 3 292.00 石英颗粒内裂纹 蓝绿色 97.3~115.6 烃类伴生 107.1~116.8 21
石英颗粒内裂纹 蓝绿色 烃类伴生 117.5~146.1 7.8
F137 3 167.50 石英颗粒内裂纹 蓝绿色 111.3 烃类伴生 98.3~118.1 2.4
石英颗粒内裂纹 蓝色 烃类伴生 121.4~127.8 7.7
石英颗粒次生加大边 蓝绿色 104.5
分析表明,碳酸盐纹层中含烃流体往往被与脉体生长方向平行的晶间缝或者裂纹所捕获,均一温度指示页岩油富集时间为沙一段沉积时期(距今35.0 Ma左右),存在少量明化镇组沉积时期(距今3.0 Ma)形成的包裹体;裂缝脉体形成时间较早,原生盐水包裹体均一温度介于48.4~53.5 ℃之间,为早成岩阶段,后期捕获烃类流体,其包裹体均一温度跨度大,期次多,贯穿东营组沉积末期沙四上亚段地层构造抬升与再次沉降全过程,表明裂缝频繁开启,导致流体跨层运移,烃类流体被多期捕获,页岩油富集时间为沙一段沉积时期(距今35 Ma左右)、构造抬升期(距今28~19 Ma)与馆陶沉积时期至今(距今15.7~0 Ma);砂质夹层中发育大量烃类包裹体,并伴生有盐水包裹体,形成时间分别为东营组沉积期(距今28 Ma左右)与馆陶组末期至现今(距今15.7~0 Ma),并以第二期为主(图7)。整体上,古近纪以及东营运动地层抬升剥蚀期,页岩油富集时间跨度大,期次多;馆陶组沉积至今,页岩油富集时间相对集中。
图7 博兴洼陷沙四上亚段页岩油富集时间与期次

Fig.7 Shale oil enrichment time and stage of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

4 油气地质意义

流体包裹体的赋存介质及其形成时间与期次可作为页岩油运移与富集特征的重要标志,对于认识页岩层系中烃类微运移作用与流体再分配具有重要意义。结合页岩层系流体包裹体岩相学与捕获时间研究,认为博兴洼陷沙四上亚段页岩油富集过程可分为构造抬升前、构造抬升中与构造抬升后3期,碳酸盐纹层、裂缝脉体与砂质夹层中的流体捕获行为指示了页岩油多期富集过程中的微运移作用与有效输导通道。
构造抬升前(距今42.5~25 Ma),随地层埋深持续加大,沙四上亚段页岩压实与生烃排水促使大量酸性流体的排出,同时伴随黏土纹层中富钙流体的迁移,促进了碳酸盐纹层中方解石颗粒的溶蚀与重结晶作用24-25。含烃流体通过碳酸盐纹层横向微运移时被顺层纤维状结构方解石脉体捕获,同时高角度构造缝、超压破裂缝成为烃类垂向运移的重要通道,缝体中填充的块状结构方解石脉体可以大量捕获烃类流体,表明超压缝、构造缝等跨层缝网与横向顺层脉体构成的孔缝网络已初步成为页岩油微运移的有效通道。
构造抬升中(距今25~14 Ma),受东营运动地层抬升剥蚀影响,生烃中止,由于该时期构造活动强烈,断层活化,各类闭合裂缝重新开启,此时裂缝脉体是烃类流体的主要捕获介质,指示含烃流体垂向跨层运移频繁。
构造抬升后(距今14~0 Ma),东营运动结束,地层再次接受沉降,该时期沙四上亚段页岩中干酪根进入主生烃期,开始规模生排烃,促进了碳酸盐矿物溶蚀孔等各类次生孔隙的发育,改善了页岩地层储集空间。同时,异常压力十分发育,压力系数可达1.4,导致超压破裂缝重复开启。流体包裹体岩相学观察证实,砂质夹层中石英颗粒与超压破裂缝中方解石脉体成为晚期高成熟包裹体的主要赋存介质,部分存在碳酸盐纹层中方解石脉体捕获含烃流体的情况,揭示页岩层系中烃类流体可通过碳酸盐纹层、砂质夹层等横向通道与裂缝垂向通道构成的页岩复杂孔缝网络进行微运移与富集。
图8 博兴洼陷沙四上亚段页岩油富集时间与成岩演化关系

Fig.8 Relationship between shale oil enrichment time and diagenesis evolution of the upper fourth member of Shahejie Formation in Boxing subsag

5 结论

(1)流体包裹体岩相学观察表明,渤海湾盆地济阳坳陷博兴洼陷沙四上亚段页岩层系主要发育黄绿色荧光低成熟与蓝白色荧光高成熟2类含烃流体,前者多被碳酸盐纹层与裂缝中方解石脉体捕获,呈线状或带状展布,后者被砂质夹层中的石英颗粒、各类裂缝脉体捕获,部分被碳酸盐纹层中方解石脉体捕获。
(2)基于包裹体组合FIA分析与均一温度投影法,认为碳酸盐纹层中包裹体形成时间主要为沙一段沉积时期,少量明化镇组沉积时期捕获;裂缝脉体中烃类流体多期捕获,包裹体形成时间为沙一段沉积时期、构造抬升期与馆陶沉积时期至今;砂质夹层中包裹体形成时间分别为东营组沉积期与馆陶组末期至现今,并以第二期为主。
(3)流体包裹体的赋存介质、形成时间与期次揭示,博兴洼陷沙四上亚段页岩油富集过程可分为构造抬升前、构造抬升中与构造抬升后3期,碳酸盐纹层、裂缝脉体与砂质夹层中的烃类流体捕获行为指示了页岩油多期富集过程中的微运移作用与有效输导通道。
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