Natural Gas Geoscience >

2025 , Vol. 36 >Issue 12: 2252 - 2268

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2025.06.004

Fluid inclusion characteristics and hydrocarbon charge history in the Shaximiao Formation tight sandstone reservoirs of Jinqiu Gas Field in the central Sichuan Basin

  • Ke PAN , 1 ,
  • Xiaojuan WANG 1 ,
  • Binfeng CAO , 2 ,
  • Xiaoting PANG 1 ,
  • Hualing MA 3 ,
  • Ziyuan LI 1 ,
  • Zhanghao LIU 1 ,
  • Chen XIE 3
Expand
  • 1. Exploration and Development Research Institute，PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chengdu 610041，China
  • 2. State Key Laboratory of Continental Evolution and Early Life，Department of Geology，Northwest University，Xi’an 710069，China
  • 3. PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company，Chengdu 610051，China

Received date: 2025-02-14

  Revised date: 2025-06-05

  Online published: 2025-07-03

Supported by

The Major Science and Technology Project of PetroChina Southwest Oil & Gasfield Company(2022ZD01)

Fold

Abstract

Previous studies on hydrocarbon charge dating in the Shaximiao Formation of Jinqiu Gas Field in the central Sichuan Basin are rather sparse and unsystematic， resulting in insufficient understanding of gas accumulation formation and adjustment process. It is of great importance to further clarify hydrocarbon charging history and to understand dynamic evolutions of gas accumulations of Jinqiu Gas Field. An integrated fluid inclusion method of petrography， micro-fluorescence spectroscopy， microthermometry， laser Raman spectroscopy， and paleo-pressure simulation has been employed， combined with the thermal/burial history simulation of typical wells and hydrocarbon generation history simulation of source rocks. The results show that oil inclusions and methane gaseous hydrocarbon inclusions occur in the Shaximiao Formation reservoirs in the study area. Those hydrocarbon inclusions are mainly distributed in healed microfractures within and cutting through quartz grains， and within quartz overgrowths and carbonate cements in the middle diagenetic stage. The aqueous inclusions， coeval with oil inclusions and gaseous hydrocarbon inclusions， have homogenization temperature ranges from 103.8 to 145.0 ℃ and from 81.3 to 149.0 ℃， respectively. Burial history modeling indicates that the reservoirs were buried to the maximum depth at the end of the Early Cretaceous followed by tectonic uplift since the Late Cretaceous to the present-day. The activity history and intensity of hydrocarbon source-related faults directly affected oil and gas supply. The reservoirs undergone two periods of hydrocarbon charge： the end of early Cretaceous to middle Paleocene （104-59 Ma）， the end of Oligocene to the present-day （24-0 Ma）. During hydrocarbon charge and accumulation， the Longquanshan fault， Jiao-1 flaut， Lianghe-1 fault and those normal faults cutting the Lower Jurassic were activated， and the gas from the Xujiahe Formation and the oil from the Lower Jurassic migrated vertically along faults and leaked into and accumulated in the Shaximiao Formation. During the first charging period， the reservoirs were medium-over pressured， and then changed to normal and abnormally low pressure state during uplift. The research results are of great significance for the tight sandstone gas exploration and deployment of the Shaximiao Formation in central Sichuan Basin

Key words： Central Sichuan Basin; Shaximiao Formation; Tight sandstones; Fluid inclusion; Hydrocarbon charge; Accumulation mode

Cite this article

Ke PAN , Xiaojuan WANG , Binfeng CAO , Xiaoting PANG , Hualing MA , Ziyuan LI , Zhanghao LIU , Chen XIE . Fluid inclusion characteristics and hydrocarbon charge history in the Shaximiao Formation tight sandstone reservoirs of Jinqiu Gas Field in the central Sichuan Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2025 , 36(12) : 2252 -2268 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2025.06.004

0 引言

流体包裹体是在宿主矿物形成时或形成后捕获并封闭其中的古流体样本，存在于矿物晶格缺陷或者裂隙中，形成一个独立、封闭的流体地球化学体系［1］。包裹体记录了流体（含烃类流体）充注和运移时储层中温度、压力及流体化学成分等信息［2-3］。因此，常被应用于恢复地层温度和压力演化［4-5］、分析储层成岩流体环境变化［6］、研究油气成藏过程［7］等。目前，流体包裹体分析已是一项成熟的油气运移成藏研究技术，广泛用于古油藏识别、运移路径示踪、油气源对比、古流体压力恢复及油气充注时间确定等［5， 7-11］。
在储层埋藏成岩和油气充注过程中，烃类包裹体和盐水包裹体有时能被宿主矿物同时捕获，两者具有相同的捕获温度和压力。因此，在流体包裹体岩相学及包裹体与寄主矿物间关系的系统观测基础上，利用与烃类包裹体同期的盐水包裹体的均一温度数据，结合热/埋藏史模拟，可确定储层油气充注的期次和年代［9-12］。然而，该方法不仅工作量大、耗时长，也受限于包裹体温度测定和热/埋藏史模拟的准确性。即使获得较准确的包裹体温度和热/埋藏史，在盆地演化过程中，复杂构造演化往往导致多期地层埋藏和抬升交替发生，致使利用古温度和热/埋藏史对油气充注活动进行定年也具有不确定性和多解性［13-14］，要求研究者充分理解油气充注与构造演化和断裂活动史之间联系。不少学者尝试将包裹体分析与先进的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪的微区原位碳酸盐矿物U-Pb定年技术相结合约束油气成藏年代［13-14］。尽管原位碳酸盐矿物U-Pb定年具有高精度、高灵敏度的特点，但价格昂贵且面临标样开发、样品U-Pb体系封闭性等问题进而制约了其应用的广泛性［15-16］。因此，必须结合烃源岩生排烃演化史、构造演化和断裂活动史、包裹体岩相学和均一温度及古压力等信息，综合厘定储层油气充注的期次和年代，揭示油气运聚、调整演化的动态过程。
四川盆地中部（川中）地区金秋气田中侏罗统沙溪庙组致密砂岩气勘探开发形成了良好局面，潜力巨大。截至2023年底，提交探明储量776×108 m3，控制储量119×108 m3，累计产气23×108 m3。川中地区沙溪庙组整体处于单斜构造背景，以岩性气藏为主，发育须家河组煤系烃源岩及下侏罗统湖相泥页岩，烃源断裂幕式输导［17-18］。三角洲前缘砂体叠置连片形成厚层规模储层［19-20］。目前，少数学者利用流体包裹体手段对金秋气田沙溪庙组天然气充注期次和年代进行了判断［17-21］，但研究工作总体偏少，且缺乏系统性、综合性，导致对油气充注历史和气藏形成、调整演化的认识不够深入。因此，需要开展流体包裹体岩相学、显微温度学、激光拉曼、古压力恢复、热/埋藏史和烃源岩生烃史模拟等分析，以期进一步厘定储层油气充注历史，深入认识金秋气田气藏形成演化过程，支撑川中地区沙溪庙组致密气勘探部署工作。

1 地质背景

金秋气田处于四川盆地川中平缓褶皱带和川北低平褶皱带的过渡区域［图1（a）］。研究区中、新生界陆相地层自下而上主要为上三叠统须家河组，下侏罗统自流井组、凉高山组，中侏罗统沙溪庙组及上侏罗统遂宁组、蓬莱镇组［图1（b）］。在三叠纪之前研究区以差异升降构造运动为主，之后受到印支、燕山及喜马拉雅等构造运动的影响但构造形变整体相对较弱［22］。研究区西侧紧邻龙泉山逆冲断裂带，区内发育逆断层和正断层［图1（a）］。逆断层走向以北东向和东西向为主，向下切割至须家河组，例如角1断层、两河1断层［图1（c）］；这与晚三叠世北西—南东向构造挤压及中侏罗世末至早白垩世大巴山—米仓山冲断带构造变形相关的挤压等密切联系［22］。正断层走向以北东向为主，次为北西向、东西向，少部分切割自流井组和凉高山组，大部分的正断层为中侏罗统内部断层［图1（c）］；这可能与沙溪庙组沉积早、中期弱伸展背景下的隆坳差异沉降有关［22］。
图1 金秋气田代表性钻井和断裂分布（a）、川中地区侏罗系地层柱状图（b）及金秋气田典型地震解释剖面（c）

Fig.1 Distribution of representative wells and faults in Jinqiu Gas Field（a）， Jurassic stratigraphical column in the Chuanzhong area （b） and typical seismic interpretation profile of Jinqiu Gas Field （c）

研究区沙溪庙组主要发育红色、灰绿色泥岩，夹浅灰色砂岩，泥岩不具备生烃能力。沙溪庙组整体厚度可达2 000 m，以层内全盆稳定分布的叶肢介页岩为界，进一步划分为沙一段和沙二段。沙一段以朵叶状浅水三角洲沉积为主，而沙二段主要为枝状分流河道型浅水三角洲［20］。纵向上，共发育多期河道砂组［图1（b）］，砂体发育主要呈北东—南西向展布［图1（a）］。目前，金秋气田在多个砂组发现气藏，其中沙二1亚段6号、7号、8号、9号砂组相对富气，展现出纵向上多期砂组复合成藏的格局［图1（b）］。物性分布整体上具有低孔低渗的特征，孔隙度为 2.4%~17.83%，平均值为11.2%；渗透率为（0.001~97）×10-3 μm2，平均为0.94×10-3 μm2［23］。
川中地区发育须家河组、自流井组大安寨段及凉高山组烃源岩［17-18］。须家河组烃源岩为灰黑色泥岩和煤，厚度为100~800 m，泥岩TOC含量平均为1.83%，R O值平均为1.35%，现今处于成熟—高成熟阶段，生气为主；在中—晚侏罗世开始生烃，早白垩世晚期达到生烃高峰［24］。大安寨段烃源岩主要为灰黑色泥页岩，厚度为20~80 m，TOC含量平均为1.4%，R O值平均为0.97%，处于成熟阶段，生油为主；在早白垩世中晚期开始生烃［25］。沙溪庙组气藏相关盖层主要有2套，其中内部的泥页岩可作为其直接盖层，上覆遂宁组、蓬莱镇组泥岩为区域性盖层。

2 样品和实验方法

本文采集了XQ3、QL18、QL205H及QL17等4口典型钻井的41块砂岩样品。对所有样品制备铸体薄片，观测成岩矿物的产状和共生关系。进一步选择代表性样品，利用FEI Quanta450 FEG场发射扫描电子显微镜，观察成岩矿物间微观结构关系，判断其形成序次。电镜放大倍数达100万倍，图像分辨率≤3.5 nm。
在此基础上，选择8块典型样品，制备流体包裹体薄片。使用Nikon 80I双通道荧光显微镜，进行流体包裹体岩相学分析。紫外线激发波长为330~380 nm。识别流体包裹体组合，并标记出体积较大（>2 μm）的烃类和共生盐水包裹体，为后续显微荧光光谱、激光拉曼光谱及测温做好准备。使用Maya2000Pro光谱仪进行荧光光谱测试。使用Linkam THMSG 600显微冷热台，依据GOLDSTEIN 等［26］的加热—冷却循环方法进行测温，精度为±0.1 ℃。测温依据的行业标准为《沉积盆地流体包裹体显微测温方法》（SY/T 6010—2011）。
采用英国Renishaw inVia™ Qontor®显微共聚焦激光拉曼光谱仪，使用532.06 nm（Nd： YAG）激光器获得包裹体的拉曼光谱。获得的光谱范围为0~4.000 cm-1，光谱分辨率<0.65 cm-1。依据的标准为《包裹体成分激光拉曼光谱分析方法》（Q/HSHFSYZC021—2019）。
选择体积较大且为球形或椭球形的油包裹体，利用Leica DM5500激光共聚焦扫描显微镜求得气液比［27］。测定误差为0.1 μm3，激发波长为405 nm。综合油包裹体均一温度、气/液比及共生盐水包裹体的均一温度等参数，模拟获得包裹体捕获古压力。油包裹体相态包络线和等容线使用PIT软件进行模拟，具体方法流程参考苏奥等［10］。对气态烃包裹体，利用拉曼位移法计算气相密度，具体方法参考韦腾强等［21］。再综合密度和甲烷包裹体共生盐水包裹体的均一温度，根据DUAN等［28-29］状态方程估算捕获古压力。
使用PetroMod®1-D软件对研究区单井热/埋藏史、烃源岩生烃史进行模拟分析。地层的厚度、深度及岩性数据源于西南油气田分公司钻井报告。利用FALVEY 等［30］的孔隙度—深度关系校正盆地建模中压实系数和确定相关热参数。按照GUO 等［31］的方法构建混合岩性，然后计算其原始孔隙度和压实系数。沉积物—水界面温度（SWIT）利用该软件进行计算。根据各地层的沉积环境估算其古水深（PWD）。利用钻井实测地层温度和实验测试的R O数据校准模型。

3 实验结果

3.1　储层主要成岩作用与成岩序次

理解储层成岩事件和成岩序次，判断流体包裹体宿主矿物相对成岩时间，对认识包裹体形成期次和序列有重要的意义。金秋气田沙溪庙组砂岩主要发育细粒和中—细粒、分选中等的岩屑长石砂岩［19，23］。原生粒间孔为主，粒内溶孔和铸模孔次之［图2（a），图2（b）］［19，23］。除泥岩岩屑、浅变质岩岩屑及云母碎屑等软颗粒的机械压实形变和长石颗粒溶蚀作用外［图2（b）—图2（d）］，研究区目的层砂岩发育方解石、浊沸石、黏土矿物、钠长石及石英等胶结物（［图2（e）—图2（l）］。
图2 金秋气田沙溪庙组砂岩成岩作用典型显微照片

（a）原生粒间孔、溶蚀孔隙， QL18井， 2 104.72 m； （b）绿泥石薄膜发育， 见长石颗粒溶蚀后绿泥石薄膜形态保持完好， 表明为晚期溶蚀，QL18井，2 107.88 m；（c）、（d）软岩屑和云母碎屑受压实沿石英等刚性颗粒弯曲变形，XQ3井，2 174.97 m； （e）方解石连晶式胶结，颗粒呈漂浮状，XQ3井，2 182.33 m； （f）方解石沉淀之前绿泥石薄膜发育且长石等不稳定颗粒明显发生溶蚀，XQ3井，2 182.33 m； （g）斑点状方解石发育在石英加大边之后， QL18井， 2 105.79 m； （h）浊沸石斑点状胶结， QL205H井， 2 368.77 m； （i）钠长石和石英晶体沉淀在绿泥石薄膜之后，QL18井， 2 106.73 m； （j）石英晶体和伊利石、伊/蒙混层共生， XQ3井， 2 180 m；（k）、（l）钠长石和石英加大边发育在绿泥石薄膜之后， QL18井， 2 103.88 m

Fig.2 Typical micrographs of the Shaximiao Formation sandstone diagenesis of Jinqiu Gas Field

方解石有连晶状和斑点状2种产状。前者几乎胶结样品全部粒间孔导致颗粒总体呈“漂浮”状，岩石压实强度相对弱［图2（e）］，也见此类样品中长石颗粒溶蚀普遍［图2（f）］，推测该方解石形成于早期近地表溶蚀之后、强烈压实减孔之前。斑点状方解石局部填充粒间孔隙或溶蚀孔隙［图2（g）］。浊沸石胶结方式类似于斑点状方解石［图2（h）］。
黏土矿物主要为绿泥石、伊/蒙混层和伊利石，高岭石罕见。绿泥石多呈薄膜状附着于颗粒表面，发育在早期连晶状方解石胶结之前［图2（b），图2（f），图2（i）］。伊/蒙混层和伊利石呈发丝状充填于孔隙，与钠长石和石英晶体相共生［图2（j）］。石英加大多为I级加大，发育在斑点状方解石之前或与其同时沉淀［图2（g），图2（k）］。石英、钠长石晶体和加大边发育在绿泥石薄膜之后［图2（i），图2（k），图2（l）］。依据镜下成岩产物之间结构关系，将研究区沙溪庙组成岩序次关系总结如图3所示。
图3 金秋气田沙溪庙组砂岩综合成岩序列

Fig.3 Generalized paragenetic sequence of the Shaximiao Formation sandstones in Jinqiu Gas Field

3.2　流体包裹体岩相学

在透射光和紫外荧光下，对流体包裹体的形状、颜色、产状特征及寄主矿物等进行观察和描述。根据室温条件下包裹体的相态和成分的差异，将其分为烃类包裹体和盐水包裹体，烃类包裹体进一步分为液态烃（油）和气态烃包裹体。
油包裹体形态不规则，普遍小于5 μm，以气液两相为主，大部分气液比小于10%，而凝析油包裹体气液比较大，介于25%~50%之间（图4）。透射光下油包裹体为无色、淡褐色，紫外荧光下呈黄绿色、蓝色及蓝绿色，主要赋存于石英颗粒内和穿石英颗粒愈合缝中，多呈串珠状和面状分布（图4）。
图4 金秋气田沙溪庙组砂岩油包裹体典型显微照片及荧光光谱

（a~b）石英颗粒内愈合缝中发黄绿色荧光的油包裹体，XQ3井，2 191.2 m； （c）图4（b）星号位置； （d~e）石英颗粒内愈合缝中发蓝色荧光的凝析油包裹体，QL18井，2 096.09 m； （f）图4（e）星号位置；（g~h）石英颗粒内愈合缝中发蓝绿色荧光的油包裹体，QL205H井，2 372.06 m； （i）图4（h）星号位置

Fig.4 Typical micrographs of oil inclusions and fluorescence spectra in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

与液态烃包裹体相比较，气态烃包裹体数量非常丰富，形状多样，包括圆状、椭圆状、三角状、扁长状及不规则状，大小为5~30 μm，气液比大于70%［图5（a）—图5（d）］。透射光下呈褐色、深褐色，激光拉曼测试显示存在明显的CH4峰（2 913 cm-1），此外一些包裹体气相组分也含CO2峰（1 282 cm-1、1 387 cm-1）（图6）。这些甲烷气态烃包裹体主要发育在石英颗粒内和穿石英颗粒愈合缝和破裂面中［图5（a）—图5（c）］，少数在中成岩期的石英加大边和斑点状方解石胶结物中发育［图5（d）］，主要呈面状和串珠状，次为孤立状。
图5 金秋气田沙溪庙组砂岩流体包裹体典型显微照片

（a）穿石英颗粒愈合缝中气态烃包裹体， QL17井， 2 180.46 m； （b）穿石英颗粒愈合缝中气态烃包裹体， QL18井， 2 101.53 m； （c）石英颗粒内愈合缝中气态烃包裹体， QL205H井， 2 358.38 m； （d）粒间斑点状方解石中气态烃包裹体， QL205H井， 2 368.77 m； （e）石英加大边中原生盐水包裹体， QL205H井， 2 358.38 m； （f）粒间斑点状方解石中原生盐水包裹体， QL18井， 2 101.53 m

Fig.5 Typical micrographs of fluid inclusions in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

图6 金秋气田沙溪庙组砂岩气态烃包裹体激光拉曼光谱

（a）穿石英颗粒愈合缝中气态烃包裹体， QL17井， 2 180.46 m；（b） 石英颗粒内愈合缝中气态烃包裹体， QL205H井， 2 358.38 m

Fig.6 Laser Raman spectra of gaseous hydrocarbon inclusions in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

盐水包裹体数量众多，形状复杂，包括圆状、椭圆状、扁长状及不规则状。大小不一，为2~20 μm，以气液两相为主，气液比小于10%。透射光下为无色或颜色浅，无荧光显示。除在石英颗粒内和穿石英颗粒愈合缝和破裂面中发育外，在中成岩期的石英加大边和斑点状方解石胶结物中也常见，呈孤立状、面状及串珠状［图5（e）—图5（f）］。

3.3　显微温度和盐度

研究中获得了23个油包裹体的均一温度数据（图7，表1）。其中，2个黄绿色荧光的油包裹体的均一温度值分别为63.4 ℃和66.7 ℃。10个蓝色荧光的油包裹体的均一温度值为50.6~155.8 ℃，平均值为115.4 ℃。11个蓝绿色荧光的油包裹体的均一温度值为52.6~128.7 ℃，平均值为78.5 ℃。凝析油包裹体主要发蓝色荧光，个别为蓝绿色；气液比较大；均一温度值总体偏大，为125.7~155.8 ℃，平均值为138.7 ℃。剔除凝析油包裹体外，对比分析发现黄绿色、蓝色荧光的油包裹体的均一温度值较蓝绿色荧光的油包裹体总体小（图7，表1）。
图7 金秋气田沙溪庙组砂岩油包裹体及共生盐水包裹体均一温度分布

Fig.7 Homogenization temperature distribution of oil inclusions and associated aqueous inclusions in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

表1 金秋气田沙溪庙组砂岩流体包裹体分析数据结果

Table 1 Fluid inclusion analysis results of the Shaximiao Formation sandstones in Jinqiu Gas Field

井号 深度/m 包裹体组合 包裹体类型 包裹体数量

荧光

颜色

 产状 大小/μm

气液比

/%

均一温度

/℃

冰点温度

/℃
QL17 2 180.46 1 油包裹体 4 蓝绿色 石英颗粒内愈合缝 （4~6）/5 （5~8）/7 （52.6~68.1）/62.1
2 油包裹体 3 蓝色 石英颗粒内愈合缝 （4~7）/6 3 （50.6~69.9）/57.8
3 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 穿石英颗粒愈合缝 5 （4~6）/5 （109.2~112.7）/111.0 -9.9
4 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 4 穿石英颗粒愈合缝 （5~9）/7 （7~8）/7 （119.5~134.2）/127.3 -8.6
QL18 2 096.09 1 凝析油包裹体 3 蓝色 石英颗粒内愈合缝 （4~22）/11 （25~30）/27 （125.7~132.6）/129.8
2 与凝析油包裹体组合1共生的盐水包裹体 2 石英颗粒内愈合缝 （3~7）/5 （6~7/7 （123.9~145.0）/134.5 -2.5
3 凝析油包裹体 1 蓝绿色 粒间碳酸盐胶结物 4 30 128.7
4 与凝析油包裹体组合3共生的盐水包裹体 1 粒间碳酸盐胶结物 6 7 139.2 -1.7
5 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 石英颗粒内愈合缝 （6~8）/7 5 （102.9~107.5）/105.2 -1.8
6 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 4 穿石英颗粒愈合缝 （2~4）/3 （6~8）/7 （137.5~149.0）/144.2 -6.5~-1.5/-4.0
QL18 2 101.53 1 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 穿石英颗粒愈合缝 （7~10）/9 （6~7）/7 （111.5~117.8）/114.7 -7.8~-7.1/-7.5
2 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 穿石英颗粒愈合缝 （6~7）/7 5 （123.8~131.3）/127.6 -6.5
3 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 石英颗粒内愈合缝 （5~7）/6 （5~7）/6 （82.9~91.4）/87.2 -3.1~-2.5/-2.8
QL205H 2 358.38 1 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 3 石英颗粒内愈合缝 （4~10）/6 （4~6）/5 （115.4~120.5）/118.0 -8.7
2 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 4 石英颗粒内愈合缝 （6~13）/9 （5~7/6 （100.1~109.2）/106.6 -9.5~-8.5/-8.8
QL205H 2 368.77 1 凝析油包裹体 4 蓝色 穿石英颗粒愈合缝 （5~6）/6 （25~50）/36 （143.2~155.8）/147.9
2 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 穿石英颗粒愈合缝 （4~5）/5 （5~6）/6 （113.9~119.0）/116.5
3 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 穿石英颗粒愈合缝 4 5 （93.7~96.3）/95.0
4 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 3 穿石英颗粒愈合缝 （6~9）/8 （5~7）/6 （81.3~94.2）/86.6 -4.6~-3.5/-4.1
5 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 3 粒间碳酸盐胶结物 （8~13）/10 5 （92.9~95.3）/93.8 -4.4~-3.1/-3.8
QL205H 2 372.06 1 油包裹体 6 蓝绿色 石英颗粒内愈合缝 （4~8）/6 （5~9）/7 （76.3~92.1）/81.2
2 与油包裹体组合1共生的盐水包裹体 1 石英颗粒内愈合缝 6 4 103.8
3 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 石英颗粒内愈合缝 （5~7）/6 （5~7）/6 （107.9~115.3）/111.6 -2.8
4 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 3 石英颗粒内愈合缝 （4~10）/7 （5~7）/6 （93.0~103.2）/98.2 -2.0~-0.9/-1.5
5 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 4 穿石英颗粒愈合缝 （5~19）/11 （3~4）/4 （91.7~96.0）/93.6 -8.3~-7.0/-7.7
XQ3 2 185.32 1 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 穿石英颗粒愈合缝 （4~7）/6 6 （139.5~141.2）/140.4 -8.5~-6.8/-7.7
2 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 4 穿石英颗粒愈合缝 （9~18）/12 （4~6）/5 （81.7~93.1）/88.3 -7.2~-7.0/-7.1
XQ3 2 191.2 1 油包裹体 2 黄绿色 石英颗粒内愈合缝 （5~8）/7 （4~5）/5 （63.4~66.7）/65.1
2 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 2 石英颗粒内愈合缝 （5~6）/6 （4~5）/5 （83.1~86.0）/84.6 -3.4
3 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 1 石英加大边 7 6 113.3 -4.5
4 与气态烃包裹体共生的盐水包裹体 5 穿石英颗粒愈合缝 （4~9）/6 （3~5）/4 （88.5~95.5）/91.5

注：（4~6）/5=（最小值—最大值）/平均值

获得了4个与蓝色、蓝绿色荧光的油包裹体共生的盐水包裹体的均一温度数据（图7，表1）。其中，3个与凝析油包裹体共生，均一温度值为123.9~145.0 ℃，平均值为136.0 ℃；2个冰点温度数据分别为-2.5 ℃和-1.7 ℃。另外1个与蓝绿色荧光的油包裹体共生的盐水包裹体的均一温度为103.8 ℃。
对与气态烃包裹体共生的盐水包裹体，获得了58个均一温度数据（图8，表1）。与油包裹体共生的盐水包裹体相比，其分布范围大，介于81.3~149.0 ℃之间，平均值106.7 ℃。获得了28个冰点温度数据，介于-9.9~-0.9 ℃之间，平均值为-5.6 ℃。
图8 金秋气田沙溪庙组砂岩气态烃包裹体共生盐水包裹体均一温度分布

Fig.8 Homogenization temperature distribution of aqueous inclusions coexisting with gaseous hydrocarbon inclusions in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

3.4　古压力恢复

选择进行古压力恢复的油包裹体的气液比为17.9%~33.1%，平均值为25.9%。油包裹体的均一温度值为76.3~131.2 ℃，平均值为103.9 ℃。甲烷含量为54.51%~59.34%（mol），平均值为57.19%（mol）。共生盐水包裹体的均一温度值介于103.8~139.2 ℃之间，平均值为119.9 ℃。捕获古压力恢复结果为34.6~47.9 MPa，平均值为40.4 MPa（图9，图10，表2）。
图9 金秋气田沙溪庙组砂岩油包裹体温度—压力模拟相图

（a）石英颗粒内愈合缝中发蓝色荧光的凝析油包裹体， QL18井， 2 096.09 m，捕获古压力35.8 MPa；（b）石英颗粒内愈合缝中发蓝绿色荧光的油包裹体， QL205H井， 2 372.06 m，捕获古压力47.9 MPa；P tr和T tr分别为捕获压力和温度

Fig.9 Temperature-pressure simulation phase diagram of oil inclusions in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

图10 金秋气田沙溪庙组砂岩烃类包裹体捕获古压力与共生盐水包裹体均一温度

Fig.10 Trapping paleo-pressures of hydrocarbon inclusions and homogenization temperature values of associated aqueous inclusions in the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field

表2 金秋气田沙溪庙组砂岩油包裹体捕获古压力模拟结果

Table 2 Oil inclusion trapping paleo-pressure simulation results of the Shaximiao Formation sandstones in Jinqiu Gas Field

钻井井号 深度/m 产状 荧光颜色 气液比/%

甲烷含量

/%（mol）

 油包裹体均一温度/℃ 共生盐水包裹体均一温度 /℃ 捕获古压力/MPa
QL18 2 096.09 石英颗粒内愈合缝 蓝色 28.9 55.97 125.7 134.5 35.8
2 096.09 石英颗粒内愈合缝 蓝色 33.1 57.55 131.2 134.5 34.6
2 096.09 粒间碳酸盐胶结物 蓝绿色 31.2 57.14 128.7 139.2 36.9
QL205H 2 372.06 石英颗粒内愈合缝 蓝绿色 21.2 58.6 76.3 103.8 47.9
2 372.06 石英颗粒内愈合缝 蓝绿色 17.9 54.51 81.5 103.8 40.5
2 372.06 石英颗粒内愈合缝 蓝绿色 23.1 59.34 80.2 103.8 46.7
对气态烃包裹体，甲烷密度为0.138 7~0.225 7 g/cm3，平均值为0.183 9 g/cm3。共生盐水包裹体均一温度值为81.3~127.3 ℃，平均值为103.1 ℃；捕获古压力结果为33.8~64.4 MPa，平均值为47.3 MPa（图10，表3）。
表3 金秋气田沙溪庙组砂岩甲烷气态烃包裹体捕获古压力模拟结果

Table 3 Methane gaseous hydrocarbon inclusion trapping paleo-pressure simulation results of the Shaximiao Formation sandstones in Jinqiu Gas Field

钻井井号 深度/m 产状 甲烷密度/（g/cm3） 同共生盐水包裹体均一温度/℃ 捕获古压力/MPa
QL17 2 180.46 穿石英颗粒愈合缝 0.184 5 127.3 41.9
穿石英颗粒愈合缝 0.202 2 127.3 48.3
穿石英颗粒愈合缝 0.205 6 127.3 49.6
QL18 2 101.53 石英颗粒内愈合缝 0.177 3 87.2 33.8
石英颗粒内愈合缝 0.184 7 82.9 57.3
QL205H 2 358.38 石英颗粒内愈合缝 0.225 7 106.6 55.6
QL205H 2 368.77 穿石英颗粒愈合缝 0.182 81.3 64.4
穿石英颗粒愈合缝 0.138 7 84.3 42.1
XQ3 2 185.32 穿石英颗粒愈合缝 0.174 4 93.1 36.1
XQ3 2 191.2 石英加大边 0.163 6 113.3 44.2

3.5　热/埋藏史和烃源岩生烃史模拟

川中地区侏罗纪以来大地热流值处于稳定状态，分布在50~60 mW/m2之间，新生代略有升高；现今大地热流值为50~70 mW/m2，地温梯度为24~30 ℃/km［32］。晚白垩世以来，川中地区总剥蚀量约为1 500~3 000 m，且由西北向东南方向逐渐增大［24，33］。金秋气田主要经历了晚燕山期（早白垩世早期至古新世）、早喜马拉雅期（始新世末至渐新世初）、晚喜马拉雅期（渐新世以来）3期剥蚀，其中晚燕山期剥蚀厚度为500~1 300 m，晚喜马拉雅期剥蚀厚度为550~1 300 m。
热/埋藏史模拟，结果表明研究区中侏罗世晚期—晚侏罗世早期快速沉降，随后沉降速率减缓，至早白垩世末达最大埋深。晚白垩世以来，受燕山运动和喜马拉雅运动的影响，发生构造抬升剥蚀（图11）。晚白垩世快速抬升，古近纪缓慢抬升及新近纪至今快速抬升［34］。随着地层抬升增加，上覆地层累积剥蚀厚度达到2 700~2 900 m，古地温降低了50~60 ℃（图11）。
图11 金秋气田典型钻井热/埋藏史、生烃史模拟

Fig.11 Thermal/burial and hydrocarbon generation history modeling of typical wells in Jinqiu Gas Field

川中及邻近地区发育须家河组、自流井组大安寨段及凉高山组等多套烃源岩。开展生烃史模拟（图11），发现须家河组烃源岩在晚侏罗世中期R O值达0.5%，进入生烃门限；至早白垩世末最大埋深，R O值接近1.2%，达到生气高峰；大安寨和凉高山组烃源岩在早白垩世早期R O值达0.5%，开始生油；至早白垩世末，R O值达0.9%。

4 讨论

4.1　油气充注期次和年代

结合热/埋藏史，将包裹体均一温度数据能转换成地质时间，从而对储层成岩矿物和油气充注活动进行定年［9-12］。利用该方法，韦腾强等［21］认为金秋气田沙溪庙组经历了一期天然气充注，发生在白垩纪晚期地层埋深最大时期（约75~65 Ma）。张本健等［17］认为金秋气田发生过2期天然气充注，第一期白垩纪晚期（88~68 Ma）；第二期发生在始新世中晚期（47~38 Ma）。
前人的争议之一是均一温度数据点投影在埋藏还是抬升阶段，抑或是在2个阶段均投影。另外，前人［17，21，24-35］认为研究区晚期构造抬升从喜马拉雅运动开始。最新的研究发现川中地区晚期抬升剥蚀从早白垩世末开始发生，约100~90 Ma［36，37］。研究区先埋藏后抬升的特点决定了所测盐水包裹体均一温度数据点均可在埋藏和抬升阶段投影。因此必须结合烃源岩生排烃演化史、须家河组成藏史（须家河组气藏可作为沙溪庙组烃源，详见下文）及断裂活动演化史，综合考虑后才能准确厘定储层油气充注的期次和年代。
根据生烃史模拟（图11），结合前人［24-25］研究成果，须家河组烃源岩在晚侏罗世中期进入生气门限，早白垩世晚期达到生气高峰；大安寨和凉高山组烃源岩在早白垩世早期开始生油。前人［24，35］研究认为川中地区须家河组油气充注成藏时间为晚侏罗世—早白垩世初期、早白垩中晚期、晚白垩世以来，前两期为成熟和高成熟天然气向储层中充注，而晚期为晚白垩世以来抬升调整。研究区目的层油包裹体发黄绿色、蓝绿色及蓝色等不同荧光，可能与油的成熟度有关，也可能与不同时期充注的油的混合甚至是天然气和油相互作用等有关［9-10］。一般情况下，从黄绿色、蓝绿色到蓝色，油的成熟度逐渐增大［10］。
研究区逆断裂主要表现为烃源断裂，图12总结了主要的烃源断裂活动历史。规模最大的龙泉山断裂在侏罗纪活动强烈至早白垩世初停止，早白垩世末活化并迅速增强，晚白垩世末减弱保持稳定，至晚喜马拉雅期中新世中期以来活动再变得强烈［22］。与龙泉山断裂相比，角1断层和两河1断层等逆断裂在中侏罗世中期停止活动，晚白垩世早期活化增强，随后活动强度也减弱而保持稳定，中新世中期以来活动变得强烈［22］。穿下侏罗统的正断层在中侏罗世短暂活动，晚白垩世早期活化增强，随后也减弱至中新世中晚期以来再变得强烈［22］。考虑到主要烃源断裂的活动历史，在埋藏阶段，由包裹体均一温度和埋藏史所确定的介于107~131 Ma之间的地质年代数据是不合理的（图12），因为此时烃源断裂是不活动的。不同井热/埋藏史相似，但包裹体成藏年代数据有差异，可能与钻井和相关烃源断裂之间的距离及烃源断裂的主要活动时间有关。
图12 金秋气田沙溪庙组砂岩烃类充注成藏年代（断裂活动历史参考文献［21］）

Fig.12 Hydrocarbon charge dating of the Shaximiao Formation sandstones of Jinqiu Gas Field（the history of fault activities is cited from Ref.［21］）

基于上述对烃源岩生烃演化史、须家河组成藏史及研究区断裂活动史的讨论，综合确定天然气总体经历了2期充注，为早白垩世末—古新世中期（104~59 Ma）、渐新世末至今（24~0 Ma）（图12），主要与须家河组烃源有关。油充注年代主要为晚白垩世初（98~93 Ma）和渐新世末至今，可能与下侏罗统烃源有关。

4.2　成藏过程和模式

金秋气田沙溪庙组烃源来自须家河组煤系烃源岩和下侏罗统大安寨段、凉高山组湖相泥页岩烃源岩，其中须家河组是主要的气源［17-18］。须家河组烃源岩热演化现今处于成熟—高成熟阶段，以生气为主，而下侏罗统烃源岩热演化成熟，以生油为主。在川西地区，须家组烃源岩厚度大、热演化程度高，生气强度最大，处于生烃强度中心；往川中地区，厚度薄、演化程度低、生气强度减小（图13）。前人［18，22］研究认为龙泉山断裂为研究区最重要的烃源断裂；该断裂由北东向南西方向，断距减小，活动减弱，进而导致由北东向南西方向，烃源供给强度减弱。除龙泉山断裂外，区域上也存在角1断层和两河1断层等烃源断裂，连通须家河组烃源（包括烃源岩和气藏）为沙溪庙组提供充足的气源（图13）。沙溪庙组三角洲前缘分流河道垂向叠置形成厚层优质孔隙型砂岩储层，为规模气藏形成奠定了良好基础［19-20］。沙溪庙组内泥页岩可作为直接盖层或组内封隔层，上覆遂宁组泥岩为区域性盖层。综合分析，整个成藏演化过程和模式梳理如下。
图13 金秋气田代表性钻井和断裂分布及天然气分布关系（生烃强度分布据参考文献［22］）

Fig.13 Relationships between of representative well， fault and gas distributions in Jinqiu Gas Field（the distirbution of hydrocarbon generation intensity is cited from Ref.［22］）

在侏罗纪末期（约150 Ma），须家河组烃源岩进入生气阶段且组内储层经历了第一期充注［24，35］。此时，下侏罗统烃源岩处于未成熟—低熟阶段。龙泉山断裂活动减弱，角1和两河1等烃源断裂在中侏罗世中期就已停止活动（图12）。该期沙溪庙组埋深至1 600~1 800 m，由于烃源断裂活动弱或者不活动，气源供给极少，沙溪庙组储层几乎不发生充注（图12，图14）。
图14 金秋气田沙溪庙组油气充注和成藏演化历史

Fig.14 Hydrocarbon charge and accumulation evolutionary history the Shaximiao Formation in Jinqiu Gas Field

早白垩世末期（约100 Ma），须家河组烃源岩埋藏不断增大接近最深，已经达到生气高峰；天然气大规模充注运移，须家河组储层经历了第二期规模充注［24， 35］。下侏罗统烃源岩在早白垩世早期开始生烃。自晚白垩世，区域构造抬升开始。龙泉山断层在早白垩世末活化并迅速增强；角1断层和两河1断层及贯穿下侏罗统的正断层在晚白垩世早期也发生活化增强（图12）。须家河组天然气沿断裂向上垂向运移进入沙溪庙组；下侏罗统烃源岩生成的油气也沿着断裂进入沙溪庙组（图14）。此时，沙溪庙组埋深至4 700~5 000 m，遭受早成岩和中成岩初期压实、溶蚀及胶结作用改造，储层仍处于中等孔渗条件，经历了大规模充注，在浮力作用下运聚成藏。沙溪庙组此时存在弱—中等超压（图12）。甲烷包裹体的捕获压力为 36~56 MPa，计算压力系数范围为 1.1~1.4。
随着抬升持续进行，至晚喜马拉雅期中新世中期以来，龙泉山断层活动再变得强烈；角1断层和两河1断层等逆断裂和贯穿下侏罗统的正断裂也再活化变得强烈（图12）。须家河组天然气和下侏罗统油气沿着断裂垂向输导持续进入沙溪庙组（图14）。该期沙溪庙组抬升至3 500~3 700 m；层内断裂和砂体构成油气运移和调整的通道，在浮力作用下运聚成藏。受喜马拉雅期强烈构造运动的影响，沙溪庙组遭受抬升，由中弱超压降至现今的常压—低压状态（图12）。

5 结论

（1）川中地区金秋气田沙溪庙组储层普遍发育油包裹体和甲烷气态烃包裹体，分布在石英颗粒愈合缝及中成岩期的石英加大边和碳酸盐胶结物中。油包裹体和气态烃包裹体共生盐水包裹体的均一温度值分别为103.8~145.0 ℃、81.3~149.0 ℃。
（2）热/埋藏史模拟表明研究区中侏罗世晚期—晚侏罗世早期快速沉降，随后沉降减缓，至早白垩世末达最大埋深；晚白垩世以来，抬升剥蚀。须家河组烃源岩在晚侏罗世中期进入生烃门限，至早白垩世末达到生气高峰；大安寨和凉高山组烃源岩在早白垩世早期开始生油。
（3）结合烃源断裂的活动史和烃源岩生烃史，利用包裹体数据和热/埋藏史确定沙溪庙组总体经历了两期天然气充注，为早白垩世末—古新世中期（104~59 Ma）、渐新世末至今（24~0 Ma），气源为须家河组。油充注年代主要为晚白垩世初（98~93 Ma）和渐新世末至今，与下侏罗统烃源有关。
（4）油包裹体捕获古压力为34.6~47.9 MPa，气态烃包裹体捕获古压力为33.8~64.4 MPa。第一期充注时目的层以弱—中等超压为主，后随抬升和断裂作用超压消散，演变为现今的常压—低压。
（5）晚白垩世早期和中新世中期，龙泉山断层、角1断层和两河1断层及贯穿下侏罗统的正断裂发生活化，须家河组天然气和下侏罗统油沿断裂垂向输导进入沙溪庙组运聚成藏。

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