金 强，程付启，王秋彤，王铜山

(1.中国石油大学(华东) 地球科学与技术学院，山东 青岛 266580；2.中国石油勘探开发研究院 石油地质研究所，北京 100083)

随着勘探的发展，剩余油气资源赋存的地质条件越来越复杂，勘探成功率有下降趋势[1]，但也有惊人突破[2]。四川盆地经过50多年不同思路、不同目标的勘探[3-7]，于2011年在德阳—安岳裂陷槽东侧灯影组储层获高产气流，发现了国内单体规模最大的海相气田——安岳气田，其灯四段台缘带含气面积约1 500 km2，控制储量高达5 000×108m3，证实前寒武系天然气资源潜力巨大[8-10]。与此同时，在裂陷槽西侧也开展了天然气勘探，因为这里具有相同的烃源岩和气源条件(寒武系筇竹寺组和灯三段烃源岩)、相似的储集条件(灯四段和灯二段溶蚀孔缝非常发育)和较好的构造圈闭(低幅大面积构造圈闭)[11-13]。然而除了威远气田以外，探井均发现沥青和天然气显示，尚未发现较大规模的天然气藏[14]。

勘探失利井的分析已经成为油气勘探的组成部分[15]，一般来说，由井位部署人员从构造或圈闭落实情况、储层发育与否、油气地质是否有利等方面进行分析，很少列为课题进行科学研究，经常是公说公有理、婆说婆有理而不了了之。据了解，因油气地质不明而导致的失利占据多数[16]。针对失利井人们常常从以下几方面找原因：(1)可能是构造及圈闭的落实程度不够，因为钻井前地质资料不充分会导致错误的地质认识，或者因为地震资料多解性导致构造及圈闭解释有误；(2)可能是储层预测不准，因为储层沉积相带或成岩作用的变化导致设计井位处储层变差或消失；(3)可能是油气成藏条件不清楚，包括油气源条件不充足、所钻圈闭不在油气运移路径上、盖层不佳、断层不封闭等[17-18]。上述分析往往是勘探人员事后的自我分析，很少有人将其作为一个研究课题进行专门研究。H井是德阳—安岳裂陷槽西侧灯影组天然气勘探的一口失利井，该井钻在一个宽缓背斜上(图1)，灯四段和灯二段白云岩发现大量溶蚀孔洞缝，而且充满了沥青，说明该井所在的构造具有原油充注成藏过程，钻井过程中有天然气显示，可是目的层段测试结果为水层。经过构造、储层和油气地质专家的多次讨论，没有给出令人信服的失利缘由，有些专家估计是天然气成藏过程出现了问题，并且将其列入国家油气重大专项的研究课题进行研究，这可能是空前的。笔者在灯四段采取19块样品，进行岩矿和地球化学分析，得到油气成藏过程的相关数据，认为H井所在构造具有正常的原油成藏过程，可是天然气成藏过程不佳，随后的构造活动恢复了背斜构造形态，但是没有天然气聚集，导致勘探失利。

图1 H井所在四川盆地的构造位置、灯影组柱状图和H井构造剖面

1 沥青特征及充注过程

H井灯四段主要是溶蚀孔洞发育的叠层藻白云岩(图1)。岩心观察发现，80%以上的孔洞缝中都有沥青充注现象，说明当时液态油充注很普遍。肉眼看沥青基本是一致的：黑色、具有丝绢光泽，但是在显微镜和扫描电镜下，看到了不一样的沥青。

1.1 沥青显微与能谱特征

磨制薄片在显微镜下观察，发现沥青在各种岩性(晶粒白云岩、藻屑白云岩、残余内碎屑白云岩)均有分布，约30%～40%的溶蚀缝洞沥青充注度达到100%，50%的白云石晶间孔、超大溶蚀孔沥青充注度在70%以上。沥青产状取决于溶蚀孔洞缝的形态，有的为溶蚀的环状孔(图2a，b)、溶蚀裂缝(裂缝先由白云石充填，再由沥青充填，图2c-f)、溶蚀孔洞中沥青呈团块状(图2g-l)。加载荧光，发现有的沥青发橙色(图2b，d)或紫色荧光(图2d，f，j)，说明沥青成熟度中—高[19-20]，有的不发荧光(图2c，g，i，k，l)，部分呈气孔状、碎块状(图2g，k，l)，可能与水洗有关[21-23]。

利用能量分散谱仪(EDS)对样品进行X射线散射并展开其光谱，实现对观察点的元素组成定性和定量分析[24-26]，发现2种沥青：(1)高碳沥青，呈均质团块状充填在溶蚀孔缝洞中，C元素在能谱图上为最高峰(图3a)，相对含量在60%以上(该样点为64.32%，表1)，O/C原子比较低，为0.19，S/C原子比为0.38，说明该点沥青接近原始状态，没有经历水洗作用。此外，该类沥青中含有相对含量超过2%的Na、Mg、Ca等金属元素，推测它们来自运移通道上的白云岩等；(2)低碳沥青，在扫描电镜下具有羽毛状或碎块状，在能谱图上O元素成为最高峰(图3b)，C元素峰明显下降，含量在40%以下(该样点为35.01%，表1)，O/C原子比高达0.84，S/C原子比降低为0.01，说明该样点的沥青被氧化、水洗作用改造了。

1.2 溶蚀孔洞缝白云石—沥青充填次序

对含沥青岩石薄片进行显微镜观察，发现孔洞缝内白云石和沥青的充填次序有如下5种：溶蚀孔洞(藻粒内)沥青充填(图4a)；溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—再溶蚀—沥青充填(图4b)；溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—白云石Ⅱ期充填—残余晶间孔沥青充填(图4c)；溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—石英充填—沥青充填(图4d)；白云石充填Ⅰ—白云石充填Ⅱ—石英充填(图4e，f)。

图2 四川盆地H井灯四段储层沥青显微镜、扫描电镜照片

a，b.样品5234-dn4-7，a为单偏光(100×)，b为紫色荧光(100×)，黑色沥青呈环状、团状充填于溶蚀孔或白云石晶间孔中，发亮橙色荧光；c，d.样品5255-dn4-13，c为单偏光(40×)，d为紫色荧光(50×)，溶蚀缝充填沥青，发橙色荧光沥青充填于溶缝周缘，不发荧光沥青呈团块状充填于溶缝和微裂缝中；e，f.样品5253-dn4-12，e为单偏光(100×)，f为紫色荧光(100×)，沥青呈条带状、线状充填于裂缝和微裂缝中，不发荧光；g.样品5257-dn4-17，碎块状沥青充填于白云石晶间孔中；h.样品5257-dn4-17，颗粒状沥青充填于白云石晶间孔中；i.样品5257-dn4-17，团状沥青充填于溶孔中；j.样品5257-dn4-17，块状均质沥青充填于溶蚀缝中，沥青边缘平直；k.样品5256-dn4-16，均质沥青充填于溶蚀缝中，边缘呈锯齿状；l.样品5256-dn4-16，中间为均质沥青、两侧为碎块状和气孔状沥青

Fig.2 Microscope and SEM photos of bitumen in fourth member of Dengying Formation, well H, Sichuan Basin

图3 四川盆地H井灯影组沥青能谱特征

测试点沥青性状相对质量分数/%COSNaMgAlCaSiBa图2a均质块状64.3216.7213.541.871.090.072.170.180.06图2b蜂窝状35.0139.230.750.733.940.8311.843.434.24

Ⅰ期白云石：紧贴溶蚀孔洞缝的周缘分布，表面稍暗、为细小的锯齿状，晶体粒径间约为20～50 μm，多呈平行、似平行状排列，形成于溶蚀孔洞缝形成期。

Ⅱ期白云石：生长于Ⅰ期白云石之上，为较粗大(100～300 μm)、完整的菱形四边形晶体。大部分Ⅱ期白云石平行于Ⅰ期白云石分布，少量生长较杂乱、不规则。内碎屑白云岩中的该期白云石晶体明亮，在其他岩性中较暗，形成于埋藏初期。

石英：分布在较大溶蚀缝洞中心，并且在Ⅰ期或Ⅱ期白云石之上发育，在纹层状藻屑白云岩和内碎屑白云岩中常见，粒径比Ⅱ期白云石大，约为150～500 μm。石英可能与热液作用有关[27-28]，形成时期较晚。

沥青：分布在溶蚀孔洞缝中，应该是充注在灯影组储层中的原油在温度升高裂解为天然气时形成的[14，29]。沥青充注期在白云石或石英形成之后。

1.3 沥青充注期次

对H井灯影组进行流体包裹体观察，发现溶蚀孔洞缝白云石充填物中包裹体很发育，白云岩基质也有少量包裹体发育。依据上述孔缝洞充填白云石的期次，描述包裹体性状。

图4 四川盆地H井灯影组溶蚀孔缝洞白云石—沥青充注特征

a.样品5233-dn4-6(单偏光40×)，溶蚀孔洞充填沥青；b.样品5233-dn4-6(单偏光100×)，溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—再溶蚀—沥青充填；c.样品5234-dn4-7(单偏光100×)，溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—白云石Ⅱ期充填—残余孔沥青充填；d.样品5243-dn4-10(单偏光100×)，溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—石英充填—沥青充填；e.样品5256-dn4-14(单偏光40×)，溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—白云石Ⅱ期充填—石英充填；f.样品5243-dn4-10(单偏光100×)，溶蚀孔洞白云石Ⅰ期充填—白云石Ⅱ期充填—石英充填

Fig.4 Characteristics of dolomite-bitumen filling in dissolved fractures and pores in Dengying Formation, well H, Sichuan Basin

孔缝洞充填的I期白云石中的流体包裹体多数为液态烃类包裹体，颜色为褐色—黄褐色，荧光下为淡黄色—黄色(图5a-d)，均一温度介于90～110 ℃，说明液态油成藏期原油的成熟度不是很高，为中等偏低状态(估计相当于Ro=0.7%～0.9%)，原油充注期应该为中—晚三叠世。盐水包裹体有液相和气液两相，无色透明，在UV激发下发黄色、黄绿色荧光，均一温度为88.9～139.2 ℃。

溶蚀孔缝充填的Ⅱ期白云石晶粒中的包裹体普遍比I期的大。烃类包裹体多数呈液相和气液两相，颜色为褐色，在UV荧光下，液态烃包裹体发绿色、黄绿色以及蓝绿色荧光，少数呈气态，颜色为无色。盐水包裹体既有液态又有气液两态，呈无色(图5e-h)。这些流体包裹体均一温度大部分介于110～150 ℃，记录了大规模液态和少数气态烃类充注的过程。

2 天然气充注成藏

H井钻井过程中有气测异常和天然气显示，表明该构造部位存在天然气成藏过程。利用激光拉曼技术和包裹体均一温度测定，可以判断天然气组成和成藏特征。

2.1 天然气组成

激光拉曼技术可以用于测定包裹体的甲烷等气体成分[30-32]以及包裹体盐度[33-34]等。选取溶蚀缝洞充填的白云石和石英中气相、气液两相包裹体，测得33组数据。测试的包裹体呈圆形—椭圆形，大小介于2 μm×2 μm和5 μm×10 μm之间，其中6个样点检出CH4峰，位于Ⅱ期白云石和石英晶体中。

CH4谱峰位置在2 914～2 918 cm-1，与裂陷谷东侧灯影组气藏的包裹体对比[35-36]，H井的甲烷峰高不到后者的1/4(图6a，b)，说明天然气成藏期该井所在构造充注的气体中甲烷含量不高，或者说不是主要成气构造。除甲烷外，检测到CO2和SO2(前者谱峰位于1 285 cm-1，后者谱峰位于1 151 cm-1)，还检测出N2(谱峰位于2 331 cm-1，图6a)，非烃气体的出现与原油裂解成天然气是对应的。同时包裹体荧光呈蓝色，表明气体充注期的烃类成熟度较高。

2.2 天然气充注期次

溶蚀孔缝洞内充填的Ⅱ期白云石和石英晶体中，见到的无色气态烃、黄色气—液含烃包裹体和少量褐色液烃包裹体就是天然气成藏期形成的。在UV激发荧光下，呈现亮蓝色或蓝紫色荧光(图7)。均一温度分布在136.2～194.2 ℃，大部分大于170 ℃，明显高于沥青充注期的温度。

3 成藏过程

因H井靠近构造推覆带，地层剥蚀厚度、剥蚀时间和热流值等数据缺乏，需要采用邻近井相关数据进行埋藏史和热史研究[37-40]。上述分析得到的沥青性状、包裹体特征及均一温度，与沥青充注(原油成藏)、天然气成藏具有良好的对应关系：中三叠世前后，H井附近的筇竹寺组烃源岩温度达到100～110 ℃，进入生油门限(图8)，排出的原油通过不整合和溶蚀孔缝洞充注到灯四段和灯二段白云岩储层中，形成古油藏(图9a)；中侏罗世，古油藏所在地层温度达140～150 ℃以上，原油开始裂解成天然气，烃源岩也大量生气，此时H井所在构造应当与德阳—安岳裂陷槽东侧一样大量聚集天然气，可是因为该构造受断裂切割并侧倾(图9b)，不是天然气聚集的圈闭，而是天然气过路区域，所以溶蚀孔缝洞中的Ⅱ期白云石包裹体捕获的甲烷不多；侏罗纪末期，地层温度已经高达170～180℃，原油大量裂解，H井所在构造仍然不是天然气聚集的圈闭部位，此时形成的沥青被过路流体(包括地层水)侵蚀，形成了低碳、高氧沥青，这种状况一直持续到白垩纪。受新构造活动影响，H井所在构造又逐渐恢复到沥青充注时的背斜状态(图9c)，可是原油裂解气生成已经结束，所以没有天然气聚集[41]，H井落空。

图5 四川盆地H井灯四段孔缝洞两期充填的白云石中的流体包裹体特征

a，b.样品5238-dn4-8(a为单偏光，1 000×；b为紫色荧光，500×)，溶孔边缘的Ⅰ期白云石中的黄褐色液烃包裹体和盐水包裹体；c，d.样品5251-dn4-11(c为单偏光，500×；d.为紫色荧光，500×)，溶孔边缘的Ⅰ期白云石中的黄褐色液烃包裹体；e，f.样品5238-dn4-8(e为单偏光，500×；f为紫色荧光，500×)，溶缝中的Ⅱ期白云石中的褐色液烃包裹体和盐水包裹体；g，h.样品5251-dn4-11(g为单偏光，1 000×；h为紫色荧光，500×)，溶洞Ⅱ期白云石中的褐色液烃包裹体和盐水包裹体

Fig.5 Characteristics of fluid inclusions in dolomites filled in dissolved fractures and pores during two stages， well H, Sichuan Basin

图6 四川盆地H井灯影组含CH4包裹体激光拉曼谱特征

图7 四川盆地H井灯影组与天然气成藏相关的流体包裹体特征

a，b.样品5233-dn4-6(a.单偏光，1 000×；b.紫色荧光，500×)，溶蚀孔洞中Ⅱ期白云石中的黄色气液含烃包裹体、气烃包裹体，发亮蓝色荧光(b)；c，d.样品5256-dn4-15(c.单偏光，1 000×；d.紫色荧光，500×)，溶蚀裂缝充填的石英出现的淡黄色气液含烃包裹体，发亮蓝色荧光

Fig.7 Fluid inclusion characteristics related to gas accumulation in Dengying Formation, well H, Sichuan Basin

图8 四川盆地H井埋藏史与油气成藏期次

图9 四川盆地H井油气成藏模式

H井的失利说明该区天然气成藏最重要的因素为构造演化条件(保存条件)，若古油藏所在的构造继承性发育，则天然气藏就在原古油藏储集的部位富集，甚至到新生代天然气保存期也是这样，那就能够形成理想的天然气藏。德阳—安岳裂陷槽东部的高石梯—磨溪地区就符合这种情况，在生油高峰期和热裂解期均处于构造高部位，古气藏没有被构造变形破坏，因此形成大气田。

4 结论

总结失利井的原因有利于进一步的油气勘探目标选择，业已成为油气勘探中的经常性工作。从岩心的岩矿和地球化学等微观分析油气成藏过程，是一种尝试。四川盆地灯影组油气成藏过程包括成油期、成气期和保存期，H井在成油期有正常的成藏过程，虽然充注的原油在中侏罗世—白垩纪(成气期)已经裂解成天然气和沥青，当时留在灯影组溶蚀孔缝洞的沥青记载了这个过程；沥青显微分析表明，相当一部分遭受了氧化和水洗作用，同时包裹体均一温度和气体组成分析表明，成气期H井所在构造倾斜、圈闭失效，天然气和地层水成为过客，此时形成的包裹体仅捕获了很少的甲烷，H井所在构造缺乏天然气成藏过程；到了新生代，受盆地边缘逆冲带的影响，H井所在构造恢复了背斜形态，此时没有天然气充注，因此H井落空。

致谢：本文得到中国石油西南油田分公司勘探开发研究院的帮助和支持，在此致以衷心感谢！