引用本文

Wang Peng,Liu Sibing,Shen Zhongmin,et al.Hydrocarbon accumulation history and its difference of gas reservoirs in Upper Triassic Formation of Sichuan Basin[J].Natural Gas Geoscience,2016,27(1):50-59.[王鹏,刘四兵,沈忠民,等.四川盆地上三叠统气藏成藏年代及差异[J].天然气地球科学,2016,27(1):50-59.]
doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2016.01.0050

四川盆地上三叠统气藏成藏年代及差异

王鹏1 ,刘四兵2,沈忠民2,黄飞1,罗自力1,陈飞3 

摘要  
利用烃源岩生烃史、圈闭形成时期、包裹体均一温度、自生伊利石测年、ESR测年等分析,对四川盆地上三叠统气藏成藏年代进行综合分析及差异对比。结果表明四川盆地上三叠统气藏成藏过程:主要发生在侏罗纪与白垩纪;可分为3期,喜马拉雅期前烃源岩早期生烃成藏、大量生烃成藏和喜马拉雅期部分油气调整再成藏,以喜马拉雅期前大量生烃成藏阶段最重要。四川盆地上三叠统气藏成藏年代区域差异显著:川西地区在晚三叠世的须五段沉积期开始成藏,中侏罗世早期至晚白垩世末期为主要成藏阶段;川中地区在晚侏罗世早期开始成藏,早白垩世中期至晚白垩世末期为主要成藏阶段;川南地区在晚侏罗世中期开始成藏,晚白垩世中期至晚白垩世末期为主要成藏阶段。即四川盆地上三叠统气藏成藏,川西地区最早,川中地区略早于川南地区。四川盆地上三叠统气藏成藏年代研究,有助于认识四川盆地上三叠气藏的成藏过程、成藏机理及气藏分布。同时研究发现四川盆地上三叠统自生伊利石多属深埋藏成因,故其测年结果主要记录了晚期成藏过程。这说明利用伊利石测年需要充分考虑其成因,否则测年结果可能难以准确反映成藏年代信息。

关键词 四川盆地       上三叠统       成藏年代       生烃史       包裹体均一温度       伊利石测年       ESR测年      

中图分类号:TE122.3      文献标志码:A      文章编号:1672-1926(2016)01-0050-10

Hydrocarbon accumulation history and its difference of gas reservoirsin Upper Triassic Formation of Sichuan Basin

Wang Peng1 ,Liu Si-bing2,Shen Zhong-min2,Huang Fei1,Luo Zi-li1,Chen Fei3 

Abstract  
Analysis of hydrocarbon generation,trap formation,inclusion homogenization temperature,authigenic illite dating and ESR dating were used to understand the hydrocarbon accumulation history and its difference of gas reservoirs in Upper Triassic Formation of Sichuan Basin.The results show the hydrocarbon accumulation mainly occurred during Jurassic and Cretaceous and could be classified into three stages:early hydrocarbon generation accumulation stage and mass hydrocarbon generation accumulation stage before Himalayan Epoch,and parts of hydrocarbon adjustment and re-accumulation during Himalayan Epoch.The second stage is more important than the other two.The Hydrocarbon accumulation histories are obviously distinct in different regions.In west Sichuan Basin,the gas accumulation began at the deposition period of member 5 of Xujiahe Formation and mass accumulation occurred during the Early Middle Jurassic to the end of Upper Cretaceous.In middle Sichuan Basin,the accumulation began at the early Upper Jurassic and the mass accumulation occurred from Middle Lower Cretaceous to the end of Upper Cretaceous.In south Sichuan Basin,the accumulation began at the Middle Upper Jurassic and the mass accumulation occurred from Middle Upper Cretaceous to the end of Upper Cretaceous.The accumulation history of west Sichuan Basin is the earliest,and the south Sichuan Basin is the latest.This paper will help to understand the accumulation process,accumulation mechanism and gas reservoir distribution of Triassic gas reservoirs in Sichuan Basin.Meanwhile,it is found that the authigenic illite origin of deep-burial and its dating is a record of the later accumulation.This suggests that the illite dating needs to fully consider illite origin,otherwise the dating results may be difficult to accurately reflect hydrocarbon accumulation history.

Key words Sichuan Basin;       Upper Triassic;       Hydrocarbon accumulation history;       Hydrocarbon generation history;       Inclusion homogenization temperature;       Authigenic illite dating;       ESR dating;      

引言

油气成藏年代是油气成藏过程分析及油气成藏机理研究的核心内容之一。尤其是在经历多期构造运动,具有多套烃源层、多个烃源区、多期油气生成、多次油气充注、多个油气系统,同时又遭受多期破坏的叠合盆地,各构造期都有可能发生油气运聚成藏[1-3]。现今油气藏中油气开始充注与结束充注的时间、经历了几期充注、哪期充注对油气藏贡献最大,这些问题都需要通过成藏年代研究来回答。同时准确认识叠合盆地油气成藏年代对剖析油气成藏机理、深化油气分布规律、提高油气勘探效率都有非常重要的意义。目前,油气成藏年代学已形成了包括烃源岩生烃史法、圈闭形成时期法、油气藏饱和压力法、流体包裹体法、油藏地球化学法、同位素测年法、储层沥青定年法、油气水界面追溯法等多种直接与间接、微观与宏观、定性与定量、正演与反演的油气藏定年的方法与技术[2-5],这为准确确定油气藏成藏年代奠定了基础。 四川盆地是一个典型的多期构造叠合盆地[6],油气资源丰富,同时油气成藏机理、油气分布等又十分复杂[6-8]。上三叠统作为四川盆地重要的天然气产层,其发现的天然气储量在四川盆地主要产层中仅次于下三叠统飞仙关组,同时在上三叠统中有四川盆地第二大气田(广安气田)[6]。因此,开展四川盆地上三叠统油气藏成藏年代研究具有重要意义。前人[5]对四川盆地上三叠统油气成藏年代已开展了一定的研究,主要集中在川西地区与川中地区,川南地区研究则相对薄弱,而四川盆地不同地区油气成藏年代差异分析则鲜有报道。分析与对比四川盆地不同地区上三叠统油气成藏年代及其差异,对全面认识四川盆地油气成藏机理和油气藏分布具有重要的意义。因此,本文拟利用烃源岩生烃史法、圈闭形成时期法、包裹体均一温度法、自生伊利石测年法及ESR测年法,对四川盆地不同地区上三叠统气藏成藏年代进行综合分析,确定不同地区上三叠统气藏的成藏年代,在此基础上对四川盆地上三叠统气藏成藏年代的地区差异进行分析及对比。

1 地质背景

四川盆地是中国最大的含气盆地,同时也是中国目前探明天然气储量最多、发现气田数最多、产气层位最多、累计产气量与年产气量最多的盆地[6,7]图1)。上三叠统作为四川盆地主要产层之一,其计算天然气资源量达3 250×108m3[9],充分显示出上三叠统良好的勘探前景。上三叠统经历了海相至陆相的沉积过程,自下而上分别为须一段海相沉积、须二段海陆过渡相沉积、须三段至须六段陆相煤系沉积。其中须一段、须三段、须五段以暗色泥岩与煤为主,是重要的烃源岩;须二段、须四段、须六段以砂岩为主,是上三叠统气藏的主要储集层与产层。同时在川西地区须二段与须四段中也有较为优质的烃源岩发育,它们对上三叠统气藏也有重要贡献[7-10]。上三叠统砂岩与泥岩的相互叠置关系,使得上三叠统油气能有效聚集与成藏,在上三叠统中形成了很多自生自储气藏,造就了上三叠统丰富的油气资源。上三叠统已发现气田(藏)39个,但是受烃源岩、储层、盖层等基本成藏要素造成的气源、储集空间、保存条件等差异的影响,四川盆地上三叠统气田(藏)区域分布差异明显,主要分布在川西地区与川中地区,其次为川南地区,川东地区气田(藏)数量相对较少,而且气藏规模也较小[7]。因此本文主要对川西、川中及川南等3个地区上三叠统气藏的成藏年代进行分析及差异对比。

图1     四川盆地油气聚集区划分及上三叠统气田分布(据文献[7]修改)
Fig.1     The distribution of hydrocarbon accumulation zone and gasfields of the Upper Triassic in Sichuan Basin(modified from reference[7])

2 成藏年代分析

2.1 烃源岩生烃史

油气藏的形成是油气生成、运移、聚集的结果,因此油气藏形成时间必然晚于烃源岩生烃时间。由于油气二次运移的速率远高于烃源岩生排烃速率,因此盆地内油气成藏时间主要取决于烃源岩生烃时间[4]。所以,根据烃源岩生烃史,就能确定油气开始成藏、大量成藏及结束成藏的最早时间。 四川盆地上三叠统煤系烃源岩是四川盆地上三叠统天然气的主要来源[7-10],是中国煤系烃源岩4类主要成烃模式的代表之一[11]。这类烃源岩成烃规律表现为:RO值大于0.5%时,烃源岩进入生烃门限,生成少量湿气;RO值大于0.7%时,烃源岩生气量增加;RO值大于1%时,烃源岩进入早期大量生气阶段;RO值大于1.3%后(1.3%~3.0%),烃源岩进入高成熟与过成熟阶段,天然气生成量最大。即RO值小于1%时,为煤系烃源岩早期生气阶段,烃源岩生气量相对较小,而RO值大于1%,为煤系烃源岩大量生气阶段。 结合煤系烃源岩生烃模式与四川盆地上三叠统煤系烃源岩有机质热演化史可知:川西地区(图2)上三叠统烃源岩最早在须四段沉积早期进入生烃门限,在中侏罗世早期进入天然气大量生成阶段,中侏罗世晚期与晚侏罗世晚期分别进入湿气与干气生成阶段;川中地区(图3)上三叠统烃源岩在晚侏罗世早期进入生烃门限,在早白垩世中期进入天然气大量生成阶段,晚白垩世晚期进入高成熟阶段;川南地区(图4)上三叠统烃源岩在晚侏罗世中期进入生烃门限,在晚白垩世中期进入天然气大量生成阶段。 受晚白垩世末期喜马拉雅运动的强烈抬升作用影响,四川盆地上三叠统部分上覆地层被剥蚀、地层温度降低。根据干酪根成烃理论,地层温度的降低将使烃源岩有机质进一步裂解成烃作用受到阻碍。此外,当上覆地层负荷减少及地层温度降低,会导致孔隙体积膨胀及孔隙流体的冷凝收缩,烃源岩丧失压实排烃与微裂缝排烃机能[12]。所以,进入喜马拉雅期后上三叠统烃源岩不再具备生排烃能力,故四川盆地上三叠统烃源岩生烃作用主要发生在喜马拉雅运动之前。结合四川盆地上三叠统烃源岩生烃史(图2—4),可以得到四川盆地生烃作用主要发生在晚三叠世末期至晚白垩世末期,川西地区明显早于川中地区与川南地区。

2.2 圈闭形成时期

圈闭是油气聚集与保存的场所,充注了油气的圈闭其形成时间不可能晚于油气成藏时间。因此,根据圈闭形成时期,可以确定油气可能成藏的最早时间。 任何一个圈闭都必须具备储集层、盖层、一定的遮挡条件这3个基本要素。四川盆地上三叠统特殊的砂泥岩互层叠置关系,使得上三叠统储层具有优越的盖层与遮挡条件,从而容易形成圈闭。在川西地区,作为须二段储集层直接盖层的须三段泥岩,厚度大(主体大于100m,平均厚度达343.66m),较早具备对须二段储层的封盖(最早为须三段沉积末期)。使得川西地区须下盆(须一段至须三段)在须 三段沉积末期在绵竹、安县、丰谷、中江及大邑等地

图2     川西地区烃源岩生烃史(川合100井)
Fig.2     The hydrocarbon-generating history of source rocks in west Sichuan Basin(well Chuanhe 100)

图3     川中地区上三叠统烃源岩生烃史(营S井,据文献[12]修改)
Fig.3     The hydrocarbon-generating history of source rocks in middle Sichuan Basin(well Ying S,modified from reference[12])

图4     川南地区上三叠统烃源岩生烃史(包62井,据文献[13]修改)
Fig.4     The hydrocarbon-generating history of source rocks in south Sichuan Basin(well Bao 62, modified from reference[13])

区发育一系列的低幅度正向构造[14]。而作为须四段储层直 接盖层的须五段泥岩,仍然具有较大的厚度(厚度普 遍大于80m)。须五段泥岩最早在须五段沉积末期已具备封盖能力,使得须上盆(须四段、须五段)在须五段沉积末期就已有圈闭发育,如在绵阳地区形成了范围较大的鼻状隆起,在什邡与德阳之间形成了一个正向构造,在大邑—成都—洛带形成了大范围的低隆区[14]。 川中地区上三叠统古构造最早在早侏罗世早期就已具雏形,达到一定的闭合高度[15],该区普遍发育的岩性圈闭在中侏罗世沉积期就已形成[16]。川南地区上三叠统泥岩层厚度相对川西地区、川中地区最小[7],该区泥岩具有封盖能力的时间相对较晚,大致在中侏罗世中期上三叠统泥岩才普遍具备封盖能力[13],圈闭也在该时期开始形成,地震资料对该区古构造的恢复也证实了该结论[17]。 虽然白垩纪末期强烈喜马拉雅运动使得四川盆地整体抬升,可能会对浅层(侏罗系、白垩系)圈闭造成一定的破坏。但是喜马拉雅运动对上三叠统圈闭的破坏可能相对较小,首先是目前上三叠统埋深较大(1 500~6 000m)[9],其次上三叠统自身须三段、须五段的泥页岩以及上覆侏罗系的泥质层封盖性能都较好,这对喜马拉雅期以前形成的上三叠统圈闭来说仍然是有较好的保存条件。所以,研究区上三叠统喜马拉雅期以前形成的圈闭在喜马拉雅期主体仍是有效的。研究已证实目前上三叠统地层主体仍然延续了燕山晚期的构造面貌[14-17]。所以,综合四川盆地上三叠统圈闭形成时期来看,圈闭形成时间早,在烃源岩开始生烃时也有部分圈闭形成,后期构造运动的破坏作用也相对较小,因此圈闭对油气聚集成藏较为有利。

2.3 包裹体均一温度

沉积岩自生矿物形成过程中,矿物生长时可能捕获储层中的流体(油、气、水)而形成流体包裹体,其保留着原始成矿流体的成分、性质,反映地是成矿时的物理化学条件[1-3-18]。而流体包裹体均一温度则记录的是自生矿物形成时的温度,利用包裹体均一温度,结合地区热演化史,就能确定包裹体形成的时间。包裹体形成时间即代表其宿主自生矿物的形成时间,若其中含有烃类包裹体,其形成时间也即油气注入时间[18,19]。所以,通过对与烃类包裹体共生的同期盐水包裹体均一温度的测定,就能确定油气充注时间。 对川西地区上三叠统储层自生矿物中包裹体均一温度进行测试,共获得与烃类包裹体共生的同期盐水包裹体均一温度数据77件。从包裹体均一温度分布特征来看[图5(a)]:包裹体均一温度分布在70~210℃之间,分布范围广,说明油气充注时间长、且连续充注,包裹体均一温度主要分布在110~190℃之间。上三叠统地层温度为70~210℃的地质时期为晚三叠世的须五段沉积期至晚白垩世末期[20],与研究区上三叠统烃源岩生烃期(须四段沉积期至晚白垩世末期)较为一致;上三叠统地层温度为110~190℃的地质时期为中侏罗世早期至晚白垩世中期,该时期正是研究区上三叠统烃源岩大量生烃期。所以,从包裹 体均一温度分布特征,及包裹体均一温度与生烃史的

图5     四川盆地上三叠统储层包裹体均一温度直方图(川中部地区分数据引自文献[21]、川南数据引自文献[21,22])
Fig.5     The distribution of the homogenization temperatures of inclusions of Upper Triassic reservoir of Sichuan Basin

吻合性不难得出:川西地区上三叠统油气充注时间为晚三叠世的须五段沉积期至晚白垩世末期,是一个长时间的连续油气充注过程,油气大量充注发生在中侏罗世早期至晚白垩世中期。 从川中地区包裹体均一温度分布特征来看[图5(b)]:包裹体均一温度分布在90~170℃之间,包裹体均一温度主要分布在120~140℃之间。上三叠统地层温度为90~170℃的地质时期为晚侏罗世早期至晚白垩世末期[23,24],与研究区上三叠统烃源岩生烃期一致。上三叠统地层温度为120~140℃的地质时期为早白垩世中期至晚白垩世中期[23,24],与研究区上三叠统烃源岩大量生烃期一致。因此,根据包裹体均一温度及生烃史特征可知:川中地区油气充注时间为晚侏罗世早期至晚白垩世末期,是一个连续的油气充注过程,油气大量充注发生在早白垩世中期至晚白垩世中期。 从川南地区包裹体均一温度分布特征来看[图5(c)]:包裹体均一温度分布在80~160℃之间,主要分布区间为80~140℃。川南地区热演化史证实该区上三叠统经历的最大温度不超过140℃[25,26],上三叠统地层温度为80~140℃的地质时期为晚侏罗世中期至晚白垩世末期,与研究区上三叠统烃源岩生烃期吻合。将研究区生烃史与热演化史结合[25,26],可以发现:研究区上三叠统早期生烃阶段(晚侏罗系中期至早白垩世晚期),地层温度为80~120℃;大量生烃阶段(晚白垩世中期至晚白垩世末期),地层温度为120~140℃。包裹体均一温度分布特征显示,上三叠统地层温度在80~120℃之间也有油气大量充注,即早期生烃阶段也有大量油气充注。而烃源岩早期生烃阶段是不太可能提供大量的油气供成藏,这在川西地区与川中地区也得到了证实,所以在研究区早期成藏阶段可能有外来气源的补给。 对川南地区烃源岩研究发现,该区上三叠统烃源岩厚度薄、生气强度小,难以满足自生自储[7-27]。而其下伏海相烃源岩发育,在早侏罗世末期部分烃源岩已达生气高峰[26]。同时该区断裂发育,大多终止于上三叠统或侏罗系,向下断至下三叠统、下二叠统,最深可达寒武系[27]。如果上三叠统烃源岩早期生烃阶段,上三叠统有圈闭形成,则下伏海相油气就有可能沿着断裂大量进入上三叠统成藏。圈闭形成时期分析已证实,在上三叠统烃源岩生烃前,该区部分圈闭已形成。天然气地球化学证据已证实,该区上三叠统气藏存在来自下伏海相地层的天然气[7-27]。所以,该区烃源岩早期生烃阶段的大量油气充注应与下伏海相油型气的供给补充有关。同时该区出现了部分高于上三叠统地层温度的异常包裹体(均一温度为140~160℃),显然它们与下伏地层的高温流体有关。虽然该区一直有下伏流体的注入,但喜马拉雅期之前流体的充注可能是一个持续的相对缓慢的过程,局部地区进入的少量高温流体与上三叠统地层水混合,而对上三叠统地层水温度影响较小。但是喜马拉雅期后强烈的构造活动,可能使更多的深部地层水在短时间内大量进入上三叠统,从而使得局部上三叠统地层水成为混合型高温流体,从而有可能形成异常高温包裹体。储层显微荧光薄片观察、包裹体盐度资料也证实了该区部分异常高温包裹体,与喜马拉雅期深部流体来源有关[25]

2.4 自生伊利石测年

油气充注会破坏储层中自生伊利石形成所需的流动的富K流体环境,从而使得伊利石的形成过程停止[1-4-28],因此可以根据自生伊利石的年龄来判断储层中油气藏形成的时期。通常,油气藏形成时间基本同步或略滞后于伊利石同位素年龄。 根据川西地区9口井上三叠统储层自生伊利石测年结果(图6),该区伊利石形成时间在150~80Ma之间,主要形成于150~115Ma,部分形成于 110~80Ma。这说明该区油气在150~115Ma(晚侏罗世早期至早白垩世中期)大量充注,在110~80Ma(早白垩世晚期至晚白垩世中期)也有一定的油气充注。烃源岩生烃史与包裹体均一温度均反映

图6     四川盆地上三叠统储层自生伊利石K—Ar年龄分布(川中地区数据引自文献[21,29])
Fig.6     The distribution of K-Ar age of authigenic illite of Upper Triassic reservoir of Sichuan Basin

该区上三叠统气藏在晚三叠世晚期开始油气充注、在中侏罗世开始大量充注(图5),所以不难发现研究区自生伊利石主要记录的是该区相对较晚的成藏过程。究其原因,可能主要与研究区伊利石形成机理有关。储层中自生伊利石主要与浅埋藏阶段(<120~140℃)的蒙皂石伊利石化与深埋藏阶段(>120~140℃)的高岭石伊利石化有关[30,31]。研究区自生伊利石最早形成时间是150Ma,该时期上三叠统地层温度普遍大于120℃[20]。这说明研究区上三叠统自生伊利石主要与深埋深条件下高岭石伊利石化有关,形成时间相对较晚,故而其记录地是较晚的成藏信息。这说明在进行伊利石测年确定油气充注时,应关注伊利石的成因,如果仅测定地是晚期深埋藏条件下形成的伊利石,则伊利石测年结果可能仅记录了部分成藏信息。 川中地区伊利石测年数据显示,该区伊利石形成年龄主要在120~70Ma之间,对应早白垩世中期至晚白垩世末期。伊利石测年反映的油气充注时间明显晚于生烃史与包裹体均一温度反映的油气充注时间(晚侏罗世早期至晚白垩世末期)。而从该区埋藏史特征来看[23,24],120Ma上三叠统地层温度正好在120℃左右,这说明该区伊利石主要在120℃之后形成,主要来自高温阶段高岭石伊利石化。这进一步肯定了四川盆地上三叠统储层自生伊利石形成时间较晚,伊利石测年结果主要体现的是较高温度较大埋深条件下的晚期油气充注过程,而未能记录早期的油气充注过程。

2.5 ESR测年

ESR是电子自旋共振的英文缩写,亦称电子顺磁共振。其以矿物形成后所吸收的天然核辐射总剂量与周围物质(或围岩)中由铀、钍、钾含量计算的年辐射剂量的比值作为样品年龄[32]。通常是通过对充填构造裂缝和相关溶蚀孔洞中的次生矿物ESR结晶年龄的测定,来确定断裂的活动时间与期次[33]。断裂作为油气运移的重要通道,其活动期如果有大量的油气运聚,那么该时期也是重要的油气成藏期。所以根据ESR测年结果,结合烃源岩生烃史或包裹体组分特征,就能定量地确定油气成藏的时间。 川西地区上三叠统仅有4件样品的ESR分析结果显示[33],该区方解石与石英的ESR年龄为63~41.8Ma,对应喜马拉雅运动早期(图7)。包裹体组分特征分析表明[33],石英与方解石中以无机包裹体为主,含少量有机包裹体,说明该断裂活动期有少量的油气运移运聚。喜马拉雅期后该区烃源岩生烃作用停止,所以断裂活动期的少量油气运聚,应该是部分油气的调整。 川中地区上三叠统12件样品的ESR测试结果显示,自生矿物ESR年龄有明显不同的2个分布区间:95~70Ma、40~5Ma,分别对应晚白垩世、渐新世至中新世(图7)。研究区早期的ESR年龄为95~70Ma,即晚白垩世,烃源岩生烃史、包裹体均一温度、自生伊利石测年都显示该时期是上三叠统油气大量成藏阶段,这说明该区晚白垩世的断裂活动可能对该时期油气成藏有重要作用。40~5Ma期间也有一定的断裂活动,这阶段的断裂可能也是起到一个对早期油气调整的作用。

图7     川中地区上三叠统自生矿物ESR年龄分布(数据引自[24,34])
Fig.7     The distribution of ESR age of authigenic minerals of Upper Triassic reservoir in middle Sichuan Basin

川南威东地区上三叠统仅有的3件样品的ESR分析结果表明,威东地区石英ESR年龄为23.9~14.9Ma[33],对应中新世早中期。包裹体分析表明,无机包裹体占绝对优势,仅少量有机包裹体。这说明该阶段断裂活动期仅有很少量的油气运聚。 从四川盆地不同地区自生矿物ESR定年结果来看,不同地区自生矿物ESR年龄差异较大,其中一个原因是部分地区样品较少(川西地区、川南地区),而样品较多的地区则反映了较长的断裂活动时间。综合四川盆地不同地区ERS年龄来看,ERS测年结果虽然不能准确地反映喜马拉雅期后的各期构造活动,但是它肯定了喜马拉雅期的断裂活动存在,断裂对部分油气起到了调整再成藏的作用。

3 成藏年代差异及对比

从烃源岩生烃史、圈闭形成时期、包裹体均一温度定年及自生伊利石测年、自生矿物ESR测年等分析方法对四川盆地上三叠统气藏成藏年代分析结果来看,不同的分析结果各有优缺。如烃源岩生烃史、包裹体均一温度及圈闭形成时期能定性地确定油气可能发生成藏及大量成藏的年代范围,而伊利石测年与ESR测年虽能定量油气成藏年代,但是它们往往是对部分成藏过程的记录。因此,要准确认识四川盆地不同地区上三叠统气藏成藏年代及差异,需对不同手段分析结果综合分析。 综合川西地区不同成藏年代分析方法的结果(图8),得到川西地区主要有3期成藏:第1期为晚三叠世的须五段沉积期至早侏罗世末期,为烃源岩早期生烃阶段生成油气成藏;第2期为中侏罗世早期至晚白垩世末期,为烃源岩大量生烃阶段生成油气成藏;第3期为喜马拉雅期的构造运动对部分早期油气藏的调整及再成藏。由于第2期对应烃源岩大量生气阶段,包裹体均一温度、自生伊利石测年数据也证实了该阶段为油气的大量成藏阶段,所以该阶段是研究区最重要的成藏期。

图8     川西地区上三叠统气藏成藏年代
Fig.8     Hydrocarbon accumulation history of Upper Triassic gas reservoir in west Sichuan Basin

川中地区成藏年代综合分析来看(图9),该区也主要有3期成藏:第1期为晚侏罗世早期至早白垩世早期,为烃源岩早期生烃阶段生成油气成藏;第2期为早白垩世中期至晚白垩世末期,为烃源岩大量生烃阶段生成油气成藏;第3期为喜马拉雅期的构造运动对部分早期油气藏的调整。第2期是研究区的主要成藏期。 川南地区成藏年代综合分析来看(图10),该区与川西、川中成藏年代特征类似,主要有3期成藏,分别为晚侏罗世中期至晚白垩世中期烃源岩早期生烃成藏、晚白垩世中期至晚白垩世末期烃源岩大量生烃成藏、喜马拉雅期构造运动对油气调整再成藏。但是,研究区自烃源岩进入生烃阶段后就有深部油气充注,同时该区烃源岩大量生烃阶段相对较短,所以该区早期油气充注可能对油气成藏也有非常重要的意义。

图9     川中地区上三叠统气藏成藏年代
Fig.9     Hydrocarbon accumulation history of Upper Triassic gas reservoir in middle Sichuan Basin

图10     川南地区上三叠统气藏成藏年代
Fig.10     Hydrocarbon accumulation history of Upper Triassic gas reservoir in south Sichuan Basin

综合四川盆地不同地区上三叠统气藏成藏年代分析结果(图8—10),四川盆地上三叠统气藏成藏主要发生在侏罗系与白垩系,主要有3期成藏,分别为烃源岩早期生烃成藏、烃源岩大量生烃成藏及喜马拉雅期部分油气调整再成藏,其中烃源岩大量生烃阶段是最重要的成藏阶段。但是,不同地区成藏年代也存在明显的差异:开始成藏与大量成藏时间,川西早于川中、川中早于川南;油气大量充注过程,川西地区最长,其次为川中地区,川南地区最短;川南地区早期成藏阶段时间长,且有深部流体补给,该成藏阶段对川南地区油气成藏可能也有重要意义。

4 结论

(1)四川盆地不同地区上三叠统烃源岩生烃史明显不同,川西地区开始生烃与大量生烃时间最早,其次为川中地区,川南地区相对最晚。 (2)四川盆地上三叠统圈闭形成时间较早,在烃源岩开始生烃前已有部分圈闭形成,对油气聚集成藏有利。 (3)四川盆地上三叠统伊利石测年结果仅记录了晚期成藏过程,其主要原因是上三叠统伊利石形成于晚期(深埋深)高岭石化过程。这揭示出在利用伊利石测年确定油气成藏年代时需要确定伊利石成因,否则其测试结果难以准确反映油气成藏过程。 (4)四川盆地上三叠统成藏过程主要发生在侏罗纪与白垩纪,可分为3期成藏,前2期分别为烃源岩早期生烃与大量生烃成藏,第3期为喜马拉雅期构造运动对部分油气藏的调整,烃源岩大量生烃成藏阶段是最重要的成藏阶段。 (5)四川盆地不同地区上三叠统成藏年代差异明显:各地区烃源岩开始生烃成藏、大量生烃成藏年代差异显著,川西地区分别为晚三叠世的须五段沉积期至早侏罗世末期、中侏罗世早期至晚白垩世末期,川中地区分别为晚侏罗世早期至早白垩世早期、早白垩世中期至晚白垩世末期,川南地区分别为晚侏罗世中期至晚白垩世中期、晚白垩世中期至晚白垩世末期烃。总体来说,川西地区成藏最早、其次为川中地区,川南地区相对最晚。

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