陈智远， 孟宪武， 沈开元， 张晓文， 宋晓波

(1. 中国石化西南油气分公司 博士后科研工作站，四川 成都 610041； 2. 中国石化西南油气分公司 勘探开发研究院，四川 成都 610041； 3. 中国石油西部钻探工程有限公司 试油公司，新疆 克拉玛依 834000 )

0 引言

中三叠统雷口坡组四段是川西气田30亿m3产能的主力产层，也是四川盆地海相天然气研究的重点层位之一，已在研究区龙门山前构造带、新场构造带、广汉斜坡带发现工业性气井，证实了蒸发潮坪环境发育的白云岩储层具有勘探价值。目前，川西地区雷口坡组四段的研究多集中于层序地层、沉积演化、储层成岩等方面[1-5]，雷口坡组天然气成藏方面的研究相对较少。地质历史时期包裹体蕴含丰富的流体信息，可以作为研究成岩流体期次和来源的指示剂，也可以作为判断石油和天然气成藏期次等方面的依据。

川西地区受多期多旋回构造运动的影响，雷口坡组天然气成藏条件和过程较为复杂，陈迎宾等[6]、胡烨等[7]分析川西地区大邑构造和回龙构造雷口坡组天然气成藏条件，认为圈闭类型好、面积大，雷口坡组顶面发育岩溶缝洞，且与构造高部位复合，有利于天然气成藏；李书兵等[8]、刘树根等[9]利用镜下薄片、主微量元素、天然气同位素等测试数据，分析川西地区龙门山前构造带雷口坡组四段天然气成藏条件和成藏过程，认为川西地区雷口坡组天然气成藏主要受控于输导系统、圈闭类型等因素，成藏过程与构造演化密切相关。成藏过程的复杂性和模糊性是制约川西地区雷口坡组取得勘探突破的关键因素。在综合分析川西地区雷口坡组四段流体包裹体的基础上，结合区域构造演化和埋藏—热演化史，笔者研究川西地区雷口坡组四段天然气成藏过程，为川西地区海相天然气勘探及增储上产提供依据。

1 区域地质概况

川西地区位于四川盆地西部，整体发育龙门山前构造带、新场构造带、成都凹陷、绵竹凹陷、绵阳斜坡及广汉斜坡等6个构造单元[8]。研究区经历多期构造运动，西部主要发育关口断裂和彭县断裂，东部发育知新场—石泉场断裂和龙泉山断裂(见图1(a))。雷口坡组主要发育潟湖、间歇性干化潟湖、膏岩湖等沉积亚相[10-11]，雷口坡组四段(T2l4)以蒸发潮坪—潟湖沉积体系为主，上部主要发育浅灰、灰色粉晶(藻团块)白云岩、砂屑白云岩；下部发育灰色微晶白云岩、泥晶白云岩与灰色硬石膏不等厚互层(见图1(b))。

图1 川西地区构造位置及地层综合柱状图Fig.1 Structural location and stratigraphic comprehensive histogram of Western Sichuan Basin

川西地区海相地层发育多套生储盖组合，形成多套含油气系统。其中，晚二叠世长兴组、龙潭组沉积期主要发育盆地及缓坡沉积体系，孕育区内上二叠统优质的碳酸盐岩和泥质岩类烃源岩。至中三叠世雷口坡组沉积期，主要发育潟湖、蒸发潮坪沉积体系，干燥、强烈蒸发的沉积环境加上藻类等微生物的参与，形成雷口坡组碳酸盐岩烃源岩。此外，区内雷口坡组四段发育良好的潮坪相(云坪、藻云坪)白云岩储层，加上上覆马鞍塘组、小塘子组及须家河组厚大泥岩地层的封盖，雷口坡组四段可以作为研究天然气成藏过程的良好地层。

2 数据与方法

大量包裹体赋存于川西地区雷口坡组四段储层矿物，蕴含丰富的成岩成矿信息，是研究天然气成藏期次和历史的重要参数。采集和收集川西地区不同构造带雷口坡组四段8口重点井样品，进行镜下包裹体分析，样品主要由西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室和四川省煤田地质局科源工程技术测试中心测试完成。包裹体均一温度测试仪器为Linkam-Thms600冷热台，测试精度为±0.1 ℃，显微镜为日产Olympus，在温度为25 ℃、湿度为30%的实验条件下完成。

埋藏—热演化史恢复结果是研究烃源岩有机质演化的基础，结合包裹体均一温度分析可以明确天然气充注期次和历史，是分析天然气成藏过程的重要方法[12]。埋藏史恢复所需资料主要有地层分层数据、岩性占比、地层界线年龄及地层剥蚀厚度等，其中，地层和岩性数据由中国石化西南油气分公司提供；地层界线年龄数据来自文献[13]；地层剥蚀厚度是埋藏史模拟的关键因素之一，川西地区中三叠统印支期和古近系喜山期发生的两次抬升剥蚀对该区天然气成藏影响较大，区域地层剥蚀厚度数据来自文献[14-15]。热演化史模拟所需资料包括古地表温度(SWIT)、古热流(HF)及古水深(PWD)等边界条件，数据来自文献[13]；古水深、实测镜质体反射率(Ro)、地层温度及地层压力等标定数据由中国石化西南油气分公司提供。

3 包裹体特征

3.1 宿主矿物

川西地区雷口坡组四段主要发育蒸发潮坪环境下的裂缝—孔隙型储层，储集空间以孔隙和裂缝为主[16-17]。孔隙和裂缝可见三种充填矿物，主要为白云石、方解石和石英，发育数量不等的流体包裹体，利用白云石、方解石及少量石英中捕获的包裹体，分析川西地区雷口坡组四段天然气成藏过程。

川西地区雷口坡组四段孔隙和裂缝发育丰富的充填矿物，岩心可见储层孔隙充填大量白云石、方解石和少量的自形石英，多见孔隙被矿物半—全充填(见图2(a-b))。镜下观察发现，孔隙和裂缝常充填白云石和方解石，方解石在镜下被染成红色，白云石不染色，可见充填矿物具有不同期次，孔隙、裂缝边缘充填的白云石和方解石晶型较小，向中心方向白云石和方解石晶型具有逐渐变大趋势(见图2(c-d))，丰富的充填矿物捕获的包裹体是天然气成藏研究的基础。

图2 川西地区雷口坡组四段储层充填物特征Fig.2 Characteristics of reservoir fillings in T2l4 of Western Sichuan Basin

3.2 岩相学

荧光效应可以区分液态烃和盐水包裹体，透射光下可以确定包裹体产状，进而区分盐水包裹体和烃类包裹体的伴生关系。镜下观察结果表明，川西地区雷口坡组四段主要发育两类包裹体，即含烃盐水包裹体和盐水包裹体，盐水包裹体较为常见。

川西地区雷口坡组四段储层广泛发育不同种类的流体包裹体(见图3)，主要以发育与纯气、油包裹体伴生的不发荧光的盐水包裹体为主，可见一定量纯气或极少量发荧光的油包裹体。

(1)盐水包裹体。该类包裹体普遍赋存于川西地区雷口坡组四段储层，可见单独存在或与烃类包裹体伴生，主要分布于充填矿物颗粒、切穿颗粒的裂隙或次生胶结物(充填于孔隙或裂缝的白云石、方解石及石英)。该类包裹体大小各异，粒径主要分布在3～12 μm之间(见表1)，气液比多分布在5%～20%之间；形态多为长条形、椭圆形或不规则状，多见成群或成带分布(见图3(a-c))；盐水包裹体在透射光下为无色透明，不发荧光。

图3 川西地区雷口坡组四段包裹体镜下及激光拉曼特征Fig.3 Microscopical and Raman characteristics of inclusions in T2l4 of Western Sichuan Basin

(2)含烃盐水包裹体。该类包裹体在川西地区雷口坡组四段储层中较为常见，以纯气烃(甲烷)包裹体为主，极少见油包裹体，主要分布于充填矿物颗粒、切穿颗粒的裂隙或次生胶结物(充填于孔隙或裂缝的白云石、方解石及石英)。该类包裹体大小各异，粒径主要分布在4～10 μm之间；形态多为长条形、椭圆形或不规则状，多见成群或成带分布(见图3(c-e))；透射光下，液烃多为无色透明，气烃多显示为黑色；荧光下，液烃多显示为蓝绿色，气烃不发荧光(见图3(e-f))；激光拉曼显示，气态烃谱峰拉曼位移为2 912 cm-1，成分为甲烷(见图3(g))，进一步说明气烃(甲烷)包裹体在川西地区雷口坡组四段较为常见。

3.3 均一温度

包裹体是地质历史时期流体活动的记录剂，盐水包裹体(与烃类包裹体同期伴生)的均一温度可以指示烃类捕获时的温度，因此与气烃包裹体伴生的同期盐水包裹体的均一温度是研究的重点，并且以均一温度作为天然气成藏期次划分的依据[18]。

选取赋存于充填矿物颗粒、切穿颗粒的裂隙或次生胶结物(充填于孔隙或裂缝的白云石、方解石及石英)的包裹体进行温度测试，测试对象主要为盐水包裹体(与含烃盐水包裹体同期伴生)(见表1)。P1和X1井测试数据相对较多，选取两口井作为典型单井进行均一温度分析。测得P1井与气态烃伴生的盐水包裹体数据156个，流体包裹体均一温度具有一个峰值，对应温度为130～140 ℃(见图4(a))。测得X1井与气态烃伴生的盐水包裹体数据59个，流体包裹体均一温度具有两个较为明显的峰值，对应的温度分别为130～140和160～170 ℃(见图4(b))。川西地区雷口坡组四段天然气充注是个漫长的过程，主充注期相对集中，主要表现为天然气可能存在两期成藏的特点。

表1 川西地区雷口坡组四段典型单井流体包裹体综合信息统计

图4 川西地区雷口坡组四段典型单井流体包裹体均一温度分布Fig.4 Temperature distribution histogram of fluid inclusions of typical single wells in T2l4 of Western Sichuan Basin

4 天然气成藏期次与过程

4.1 成藏期次

流体包裹体作为地质历史时期原始成岩成矿溶液的代表，通常表现为等容、密闭的环境，因此，包裹体均一温度可以反映油气成藏时的地质条件[19-20]。与气烃包裹体伴生的同期盐水包裹体可以指示天然气成藏相关信息，结合研究区区域埋藏—热演化史，可以确定天然气的成藏期次与演化过程[21-23]；利用埋藏—热演化史，结合区域构造演化，分析川西地区雷口坡组四段天然气的成藏期次和过程。

根据包裹体特征及研究区地层分层、抬升剥蚀厚度、镜质体反射率等数据，利用盆地模拟软件建立区域埋藏—热演化史，将与气烃包裹体伴生的盐水包裹体均一温度峰值投影到埋藏—热演化史图上(见图5)。由图5可以看出，川西地区雷口坡组四段天然气主成藏期有两期，第一期主要对应于早侏罗世晚期—中侏罗世中晚期，第二期主要对应于中—晚中新世，两期充注对川西地区雷口坡组四段天然气藏的形成贡献最大。

4.2 成藏过程

为川西地区雷口坡组四段天然气藏提供气源的主要为上二叠统和雷口坡组自身两套烃源岩，上二叠统泥质和碳酸盐岩烃源岩具有沉积厚度大、品质好、生烃强度大等特征，雷口坡组自身富藻烃源岩具有转化率高、生烃潜力大等特点，两套烃源岩属于较好烃源岩[24-25]。由盆地模拟结果(见图5)可以看出，上二叠统烃源岩在晚三叠世进入生油高峰，形成古油藏，随地层埋深不断增加，温度进一步升高，至晚三叠世—早中侏罗世，古油藏裂解成气；同时，雷口坡组自身烃源岩在晚三叠世末进入生油门限，形成规模较小的古油藏(见图6)；至中—晚侏罗世进入生气高峰，上二叠统古油藏裂解气和雷口坡组自身烃源岩热解气进入晚三叠世形成的构造圈闭[6,26]，研究区雷口坡组四段发生早侏罗世晚期—中侏罗世中晚期的第一期天然气充注(见图5)，为主充注期。燕山中—晚期，川西地区整体表现为持续沉降的特点，构造运动相对较弱[27]，雷口坡组四段气藏得到保持。自古近纪以来，受喜山期强烈构造运动的影响，川西地区抬升幅度超过千米，形成新的断层和裂缝体系[28-29]，早期形成的雷口坡组四段气藏发生调整，天然气进入调整后的圈闭中成藏，发生中—晚中新世的第二期天然气充注(见图5)。

川西地区雷口坡组四段天然气成藏过程为上二叠统烃源岩在晚三叠世(印支末期)进入生油高峰期，形成古油藏(见图7(a))；晚三叠世—中侏罗世，古油藏裂解成气；中—晚侏罗世(燕山早期)，雷口坡组烃源岩进入生气高峰期，进一步补充气源，在川西地区正向构造中形成天然气藏(见图7(b))。受喜山期以来构造挤压抬升的影响，雷口坡组内部继续发育小断层，至中—晚中新世，古气藏发生调整并最终定型(见图7(c))。

图5 川西地区雷口坡组四段埋藏—热演化史及天然气成藏过程Fig.5 Burial-thermal evolution history and gas accumulation process in T2l4 of Western Sichuan Basin

图6 川西地区雷口坡组四段储层沥青赋存状态Fig.6 Occurrence state of reservoir asphalt in T2l4 of Western Sichuan Basin

图7 川西地区雷口坡组四段天然气成藏过程Fig.7 Gas accumulation process in T2l4 of Western Sichuan Basin

5 结论

(1)川西地区雷口坡组四段主要发育两类包裹体(含烃盐水包裹体和盐水包裹体)，盐水包裹体较为常见，显微镜下可见气烃和极少量的液态烃包裹体；盐水包裹体均一温度多分布在80～200 ℃之间，多表现为双峰型特征，峰温分别为130～140和160～170 ℃。

(2)研究区天然气主成藏期有两期，第一主成藏期主要为早侏罗世晚期—中侏罗世中晚期，第二主成藏期主要为中—晚中新世。

(3)研究区天然气成藏过程为上二叠统烃源岩在晚三叠世(印支末期)进入生油高峰期，形成古油藏；至晚三叠世—中侏罗世，古油藏裂解成气；中—晚侏罗世(燕山早期)，雷口坡组烃源岩进入生气高峰期，进一步补充气源，在川西地区正向构造中形成天然气藏。受喜山期构造挤压抬升的影响，雷口坡组内部继续发育小断层，至中—晚中新世，古气藏发生调整最终定型。