砂岩储层自生伊利石^40Ar-^39Ar定年技术及油气成藏年龄探讨

油气成藏年龄是石油地质学和同位素年代学共同面临的科学难题之一。本文探讨砂岩储层自生伊利石40Ar-39Ar阶段加热技术获得油气成藏年龄的可能性。样品采自南海珠江口盆地第三纪珠海组砂岩储层,采用冷冻加热循环技术缓慢碎裂样品,以减少碎屑长石混入量。释出气体首先经过专门研制的纯化装置,有效地除弃有机杂质气体,然后经过2个NP10Zr/Al泵进一步纯化。06ZJ26I伊利石40Ar-39Ar激光阶段加热分析获得了阶梯状上升的年龄谱。开始3个最低激光能量阶段加权平均年龄(12.1±2.2)Ma(2σ)解释为自生伊利石的最小年龄,可能代表了油气成藏的最大年龄;而较高激光能量阶段坪年龄(98.0±0.9)Ma则代表了砂岩中陆源碎屑长石的年龄。与传统K-Ar法相比,40Ar-39Ar法可以揭示伊利石样品更多的年代学信息。

砂岩储层中自生伊利石定年分析油气藏形成期

砂岩储集层中自生伊利石仅在流动的富钾孔隙水介质环境下才能形成，烃类流体注入储集层后自生伊利石形成便会中止；因此，烃类流体进入储层时间不可能早于自生伊利石的形成时间。利用Ｋ／Ａｒ同位素地质年代学方法分析塔里木盆地Ｄ区石炭系油藏和Ｊ区三叠系凝析气藏二个砂岩储集层的自生伊利石形成时间，分别为２４．３～３１．８Ｍａ和４４．３～４９．２Ｍａ，反映油气藏形成期前者为渐新世，后者为始新世。

构造控制的油气晚期快速成藏:松辽盆地大庆长垣流体包裹体和自生伊利石证据

松辽盆地大庆长垣存在两期流体活动,第一期流体活动代表了受成岩作用控制的储层流体活动,只存在小规模的油气运移,可以根据流体包裹体均一温度结合埋藏史分析限定其流体活动年龄在白垩纪末期—古近纪初期;第二期代表了受构造控制的流体活动,并与油气大规模运聚密切相关,流体包裹体均一温度超过了取样点地层所经历的最大埋藏温度,不能通过埋藏史确定其形成时间,显示了幕式流体活动的特点。在系统自生伊利石钾氩测年的基础上,进一步限定第一期流体活动在白垩纪末期之前,代表了储层埋藏成岩期的流体活动,而第二期流体活动是伴随着燕山期强烈构造反转的流体活动,与油气充注作用伴生。大庆长垣的自生伊利石年龄随深度的演化关系表现出两种模式,即正斜率模式和负斜率模式。其中正斜率模式下部储层油气充注时间晚,而上部储层油气充注时间早,主要分布在大庆长垣的核部;负斜率模式与正斜率模式相反,主要分布在大庆长垣的翼部,两者的分界线大致沿大庆长垣的-900m高程展布。油气成藏年龄模式阐明了大庆长垣的油气成藏过程是典型的背斜型油气充注过程,在大庆长垣的周缘(海拔<-900m)是油气在浮力的控制下向输导层顶面的运移过程,表现为下部储层油气成藏时间早,上部储层油气成藏时间晚;而大庆长垣的主体(海拔>-900m)是背斜油气的充注过程和油气的脊运移阶段,上部储层油气成藏时间早,下部储层油气成藏时间晚。测年数据表明大庆长垣-900m高程的油气在晚白垩世—古近纪初期(59～69Ma)的10Ma中已经充注完成,在此范围内发现的油气储量约为7×109t,可见油气充注是高效的幕式注入,而不是传统所认为的稳态成藏。由于第二期流体活动与燕山期主幕构造活动密切相关,因此文章认为大庆长垣的油气高效快速充注主要受控于构造作用,即存在受构造作用控制的幕式油气运移和成藏作用。

油气成藏时间的确定方法

综述了国内外油气藏定年技术的主要原理和方法,并对各种方法的优缺点进行评述。认为油气成藏年代学的研究已由过去的定性、半定量发展到今天的定量同位素测年的新阶段,其中,在负热电离质谱仪以及多接收器电感耦合等离子质谱仪上,开展原油以及与油气成藏相关的沥青、干酪根等的Re-Os同位素测试工作,可以对油气藏直接定年,并给出精确的油气成藏时间。此项技术具有广泛的应用前景。

松辽盆地扶杨油层油气成藏期次和时限确定

储层粘土矿物中自生伊利石K-Ar年龄测定表明:松辽盆地齐家—古龙凹陷扶杨油层油气充注时间大致分为3个阶段,70.75～72.32 Ma,相当于嫩江组沉积末期;40.5～51.3 Ma,相当于依安组沉积早期;34.7～37.5 Ma,相当于依安组沉积末期.分析油藏形成时间与构造抬升的关系认为:受早期构造抬升的控制,扶杨油层在早期构造抬升的晚期快速成藏;由于晚期构造运动持续时间较长,为40.5～51.3 Ma,发育超压系统的上覆青一段泥岩由于压力超过泥岩承受的极限,导致超压的破裂,形成第二期油气成藏;晚期构造抬升的末期,形成最后一期油气充注.

沁水盆地石炭—二叠系煤层气成藏期研究

根据储层的成岩序次、油气包裹体特征及含烃盐水包裹体均一温度,自生伊利石K-Ar同位素年龄,结合构造热演化史及裂变径迹资料,对沁水盆地石炭—二叠系煤层及顶板砂岩煤层气成藏期次进行了综合研究。认为该气藏主要有两大油气充注过程:第一期发生在三叠纪末—早侏罗世,山西组、太原组主力煤层普遍处于成熟阶段,主要生成液烃、气液烃包裹体;第二期发生在晚侏罗世—早白垩世,对应于干酪根裂解气阶段,为煤层气大量生成阶段,是石炭—二叠系煤层气的主要成藏期。山西组顶板砂岩样品自生伊利石年龄约为191Ma,表明早侏罗世,伴随盆地抬升,从煤层中解吸附的油气向砂岩储层充注的最早时间。

鄂尔多斯盆地东部上古生界气藏成藏史

应用生烃"时限"分析、储层流体包裹体以及储层自生伊利石K-Ar定年等成藏年代学方法,精细描述鄂尔多斯盆地东部上古生界不同含气组合气藏的成藏期次和成藏时间,实现了区内由传统的定性到定量或半定量研究的转变.研究表明:上古生界不同含气组合气藏从南到北、从下至上成藏时间依次变晚.中、下部含气组合主要两期充注,分别为200.0～175.0Ma和160.0～120.0Ma,后一期为天然气的主力充注期,成藏关键时刻为135.0Ma.上部含气组合属于次生气藏,为一期充注,主要成藏时间略晚,为150.0～97.5Ma,其与晚侏罗世—早白垩世构造运动密切相关.

松辽盆地喇嘛甸油藏成藏年代学分析及其意义

喇嘛甸油藏的成藏年代学研究对于深入认识陆相含油气盆地大型油气藏成藏机理具有重要意义．采用储层自生矿物年代学分析方法，研究了松辽盆地喇嘛甸油藏成藏年代，结合埋藏史研究结果，分析了油藏形成时间与构造抬升的关系．结果表明：大庆油田北部的喇嘛甸油藏成藏年龄为65-40Ma；松辽盆地在73Ma左右和65～35Ma期间发生了2次构造抬升，受65-35Ma期间构造抬升的控制，喇嘛甸油藏在构造抬升的早期快速成藏．

大民屯凹陷油气充注史研究

油气充注历史的研究一直是石油地质学和油藏地球化学的重点和难点,而近年来流体定年技术的兴起为人们解决油气充注期次和时间提供了定量分析手段.利用伊利石K-Ar定年技术和流体包裹体均一温度分别研究了大民屯凹陷油气充注史.前者确定出的主充注期略晚于后者的分析结果.结合生烃史模拟资料认为:伊利石K-Ar定年结果可能更精确,但其样品挑选难度大,且只能用于砂岩油藏成藏史分析.而流体包裹体均一温度可用于碎屑岩和非碎屑岩油藏成藏史的分析.大民屯凹陷下第三系和太古界潜山油藏主充注时期为沙一二—东营早期,其中北部安福屯洼陷成藏期(沙一二期)略早于南部荣胜堡洼陷(东营早期).