甲烷摩尔含量约束的石油包裹体捕获压力预测模型

石油包裹体显微测温和体积分析已经被广泛应用于重构石油包裹体组分和压力-温度(P-T)捕获条件, 然而, 其P-T捕获条件准确预测除精确的均一温度(Th_oil)和气泡充填度(F_v)测试外, 还依赖于石油饱和压力和体积预测能力.基于改进石油流体饱和压力和气、液相摩尔体积预测精度, 建立了石油流体C₇₊组分摩尔含量与其Th_oil和室温(20 ℃)下F_v之间的定量关系.尽管利用该定量关系可以极大地简化石油包裹体热动力学模拟过程, 还是不能避免F_v对热动力学模拟精度的影响.因此, 根据大量已知组分石油流体建立了甲烷摩尔含量约束的新的石油包裹体捕获压力预测模型.新模型中唯一变量即为石油包裹体甲烷摩尔含量, 并且不再依赖于专业的热动力学模拟软件(PVTsim、VTflinc、PIT和FIT-OIL), 从而极大地简化了传统石油包裹体捕获压力重构过程.最终, 新模型捕获压力预测精度得到评价, 石油包裹体甲烷摩尔含量对捕获压力重构具有重要控制作用, 单个石油包裹体甲烷含量定量化是未来石油包裹体捕获压力重构的主要研究方向.      

甲烷摩尔含量约束的石油包裹体捕获压力预测模型

石油包裹体显微测温和体积分析已经被广泛应用于重构石油包裹体组分和压力-温度(P-T)捕获条件,然而,其P-T捕获条件准确预测除精确的均一温度(Thoil)和气泡充填度(Fv)测试外,还依赖于石油饱和压力和体积预测能力.基于改进石油流体饱和压力和气、液相摩尔体积预测精度,建立了石油流体C7+组分摩尔含量与其Thoil和室温(20℃)下Fv之间的定量关系.尽管利用该定量关系可以极大地简化石油包裹体热动力学模拟过程,还是不能避免Fv对热动力学模拟精度的影响.因此,根据大量已知组分石油流体建立了甲烷摩尔含量约束的新的石油包裹体捕获压力预测模型.新模型中唯一变量即为石油包裹体甲烷摩尔含量,并且不再依赖于专业的热动力学模拟软件(PVTsim、VTflinc、PIT和FIT-OIL),从而极大地简化了传统石油包裹体捕获压力重构过程.最终,新模型捕获压力预测精度得到评价,石油包裹体甲烷摩尔含量对捕获压力重构具有重要控制作用,单个石油包裹体甲烷含量定量化是未来石油包裹体捕获压力重构的主要研究方向.     

单个油包裹体组分预测及其在油气成藏研究中的应用

了解单个石油包裹体详细的组分信息不仅有助于微观上定量认识油气充注过程中其成熟度的演化,还对精细刻画油气成藏过程中动力演化具有重要意义.根据石油包裹体热动力学原理,利用10个成熟度依次增大的已知组分的原油在匹配其饱和压力和改进气、液相摩尔体积计算前提下,建立了捕获不同组分原油的包裹体均一温度(Th_oil)与其在室温下(20 ℃)气泡充填度(F_v)关系的标准图版,从而通过对比实测的Th_oil和其室温下F_v与标准Th_oil-F_v图版,反推出油包裹体近似等效流体组分.对东营凹陷北带民丰深层油包裹体进行系统荧光分析、显微测温和包裹体体积3D重构等一系列的测定.结果表明丰8井和丰深1井各发生过两幕油气充注,其中丰8井第一幕油气充注(甲烷摩尔含量位于31%~35%之间)对其油气成藏贡献最大;而丰深1井第二幕充注的油气(甲烷摩尔含量大于60%)控制丰深1井凝析油藏成藏.从而为进一步厘定北带深层油气充注PVTxt史奠定基础.      

成油环境中的流体包裹体：分析步骤与PTX重建

摘要石油盆地内的古流体以流体包裹体的形式保存在成岩矿物中，它们代表了初始石油或气相的组成并记录了流体捕获时的温度和压力条件。在储集层中卤水通常以不混溶相的形式与石油共存。一般利用单个包裹体分析法对水溶液和石油包裹体进行研究，利用显微测温法来确定相转变的温度，利用拉曼光谱定量来分析水溶液包裹体中溶解甲烷的含量，石油包裹体中CH4和CO2的含量可以利用傅立叶变换红外光谱分析来估算，通过共聚焦扫描激光显微镜来重建石油包裹体的体积。利用Duan和Peng-Robinson方程可进行热力学模拟，并分别应用于水溶液和石油包裹体体系。两类流体体系等容线的交点可用来确定流体捕获时的实际温度和压力条件，从而利用流体压力对具有不同地球动力学背景的源区流体动力学演化进行重建。     

利用流体包裹体分析东营凹陷古压力

流体包裹体是盆地流体的原始样品，它记录了地质历史中盆地流体的很多信息。通过研究流体包裹体可以得出其成藏环境的原始古压力，这在石油地质领域中具有重要的意义。文章以东营凹陷为例利用流体包裹体分析了其古压力。结果表明，东营凹陷在包裹体被捕获时就具有了异常高压，以后随着埋藏作用和油气充注的进行，异常压力值也在增大，从而表明利用流体包裹体研究沉积盆地古压力是一种行之有效的方法，能够为古压力的研究提供可靠的依据。     

皖南地区二叠系孤峰组页岩中高密度含甲烷包裹体特征及其地质意义

对皖南地区泾县昌桥剖面的二叠系孤峰组硅质页岩裂缝石英脉中流体包裹体进行了显微激光拉曼光谱测试、热力学温度测定及拉曼光谱图谱解析,观测到了高密度甲烷包裹体。利用甲烷包裹体的拉曼散射峰v₁位移2910.6~2911.2 cm-1,计算得到甲烷包裹体密度为0.2295~0.2618 g/cm3,具有高密度甲烷包裹体特征。含甲烷组分的气液两相盐水包裹体均一温度分布在216.8~242.3℃。由于气液两相盐水包裹体与甲烷包裹体是共生的,通过状态方程热力学计算高密度甲烷包裹体在共生气液两相盐水包裹体最小温度216.8℃的捕获压力为76~95 MPa。对甲烷流体包裹体密度和捕获压力的计算,揭示了区域内二叠系孤峰组高演化程度的硅质页岩在地史演化过程中存在高压甲烷流体产出的证据,为开展皖南地区二叠系页岩气勘探评价提供了科学依据。      

改进后的烃类流体包裹体热力学模拟方法及其在油气成藏研究中的应用

烃类包裹体成分和热力学行为非常复杂,准确恢复捕获条件一直是一个难点。以往的研究一般用盐水包裹体的均一温度来代替捕获温度,但是均一温度和捕获温度之间有误差,用均一温度代替捕获温度不够准确,因此需要校正。笔者对烃类和同期盐水包裹体的均一温度先校正后模拟,减少了烃类包裹体热力学模拟误差;通过对储层流体包裹体进行显微荧光、显微测温、显微共聚焦激光扫描、显微傅里叶变换红外光谱等实验分析,得到流体包裹体均一温度(90~170 ℃)、盐度(0.71%~11.1%)、气液比(7%~9%)、CH₄的摩尔分数(20%~25%)和CH₂/CH₃(4~8)等参数;结合盐水包裹体均一温度校正曲线,利用FIT-Oil软件进行PIT(烃类包裹体热力学)模拟,恢复储层包裹体的捕获压力和捕获温度,提高了包裹体捕获条件获得的精度。为了验证此方法的准确性,以人工合成包裹体作为标准样品,获得盐水包裹体均一温度与捕获温度关系校正曲线,参数校正后利用软件计算出的捕获温压与实验设定的温压条件吻合良好。以东营凹陷丰深10井沙四下亚段储层包裹体为实例,进行了古温压和成藏期的估算,与前人通过其他方法得出的结论一致,证实了捕获条件获得的准确性。     

鄂尔多斯盆地中部地区马家沟组断裂控制天然气运移方向的流体包裹体证据

为研究鄂尔多斯盆地中部地区马家沟组成藏期次和天然气运移方向与断裂活动的相关性,利用流体包裹体岩相学观察、激光拉曼光谱分析、均一温度和冰点温度的测定以及热力学PVT模拟方法对奥陶系马家沟组马五段储层的岩心样品进行了成分、温度和压力的测定与恢复.结果表明:构造裂缝脉体中充填的矿物为方解石、白云石和菱镁矿;脉体中共有4类流体包裹体,分别为富甲烷气体包裹体、含CO₂富甲烷气体包裹体、含甲烷盐水包裹体和盐水包裹体,这4类流体包裹体均存在于方解石脉体中;构造裂缝脉体和溶孔中含甲烷流体包裹体的均一温度在130.1~179.6 ℃之间,与含甲烷流体包裹体同期的盐水包裹体的均一温度范围为112.3~173.3 ℃.结合生排烃史和埋藏史,证明早白垩世是马家沟组天然气的主要成藏期.沿断裂分布的各井的捕获压力和压力系数呈现由西南向东北递减的趋势,早白垩世的构造运动在北东向的断层中产生大量构造裂缝,为天然气的运移提供了通道,证明含甲烷的流体沿北东向断裂运移并充注成藏.      

原油裂解对油包裹体均一温度和捕获压力的影响及其地质意义

通过原油裂解动力学和石油包裹体热动力学模拟方法系统阐述了地质条件下原油裂解过程对油包裹体均一温度及捕获压力的影响.结果表明:初始裂解阶段(T_R＜13%,T＜160 ℃),油包裹体均一温度随原油裂解呈增大趋势,捕获压力呈减小趋势;随着裂解程度增大(T_R＜24%,T＜190 ℃),油包裹体均一温度随原油裂解呈减小趋势,捕获压力呈增大趋势,但此阶段油包裹体均一温度仍高于初始捕获时均一温度,捕获压力仍小于初始捕获压力;此后,随着原油裂解程度不断增大,油包裹体均一温度持续减小甚至到负值,捕获压力则持续增大甚至超过静岩压力.封闭条件下低程度的原油裂解(T＜160 ℃,T_R＜13%)只会形成常压或者低压;而较高程度的原油裂解(T_R＞40%)才会形成超压,甚至超过上覆静岩压力(T_R＞70%).深部原油裂解气勘探中要特别注意地层温度位于160~190 ℃范围内的常压到低压油气藏,而地层温度高于190 ℃原油裂解气勘探应以找超压-超高压油气藏为主.      

鄂尔多斯盆地延长组石油充注动力的包裹体热动力学模拟

基于包裹体热动力学与油气成分模型的PIT软件可利用包裹体均一温度与气液比模拟计算出捕获压力,由于不需要测定单个包裹体的成分而使得模拟过程简单且模拟结果具有一定的可靠性。利用该软件对鄂尔多斯盆地延长组烃源岩层系内裂缝脉体和砂岩储层中油包裹体的捕获压力进行了模拟计算。结果表明,延长组烃源岩与储层中包裹体的捕获压力多为异常高压,其剩余古压力一般大于3 MPa,压力系数多在1.2以上。异常高压不但是延长组长7段烃源岩排烃与石油垂向充注的主要动力,而且可能是驱动低渗透储层中石油侧向运移的重要动力。     

油气包裹体在油气地质研究中的应用--概念、分类、形成机制及研究意义

油气包裹体己成为油气成藏研究的有力工具，在划分油气运移充注期次、确定油气藏的形成时间、反映油气的成熟度及来源等方面均有重要的应用价值。近年来，利用油气包裹体及其共生的盐水溶液包裹体估算油气藏形成时的pVT条件是油气包裹体研究中的一个新热点，它为更准确地计算油气藏形成的温度一压力条件提供了一种独立的、更准确的技术手段。研究表明，包裹体岩相学和流体体系的热力学研究仍将是今后的发展重点。油气包裹体的pVT模拟技术尚处于初始阶段，两种软件（VTFlinc和FIT）的准确性和精确性虽有待进一步提高，但已经成为今后一个重要的发展方向。     

Petroleum inclusions in sedimentary basins: systematics, analytical methods and applications

Fluid dynamics in sedimentary basins is of tremendous interest, both from a scientific and an economic point of view. Integration between fluid inclusion and present-day fluid data provides the time aspect necessary for reconstruction of fluid flow paths, and can be used for mapping fluid dynamics both on a regional basin scale or on the more local scale of petroleum reservoirs. This paper presents a review of analytical and modelling methods for petroleum in fluid inclusions. Essentially, four types of data for petroleum inclusions can be established through analysis and modelling: (1) textures (which give indirect information of the time aspect), (2) fluid composition, (3) fluid properties and (4) pressure–temperature of trapping. During the last decade, development of analytical methods for determination of inclusion fluid compositions has taken place. Traditional correlation studies for characterisation of maturity and source facies may now therefore include fluid inclusion data. The development has also been directed towards an improved understanding of the physical properties of petroleum inclusions. Although these methods are in their early stages concerning precision and accuracy, data necessary for fluid flow modelling, such as fluid densities, viscosities, pressure and temperature, can be estimated.     

三种类型烃-烃不混溶包裹体组合的特征和热力学条件的计算

在自然界广泛分布着烃-烃不混溶体系中捕获的流体包裹体,由于这些包裹体具有复杂的组成和相态,因此不混溶包裹体组合的判别和热力学参数的计算常常难以进行。根据烃-烃不混溶体系中两个端员组分流体包裹体室温下的相态特征和在温度-压力平面图上等容线交点显示的位置,划分成三种类型流体包裹体组合,本介绍了三种类型流体包裹体组合特征,叙述了不混溶烃-烃包裹体组合的测定和判别方法,并且阐述均一化包裹体相态方程和气-液平衡常数原理和方法与此同时列举了自然界简单的三种类型不混溶烃-烃包裹体组合的测定、判别和计算的几个实例,利用相态方程和气-液平衡常数,不但精确地计算出包裹体均一压力,并且精确地计算出流体密度和体积等热力学参数。最后,利用均一成气相和液相的两种包裹体在 p-T 平面图上等容线交点同样计算出流体包裹体组合的捕获温度和压力。     

柴达木盆地西部中更新世气候转型期的古水温:来自SG-1钻孔石盐流体包裹体的证据

中更新世气候转型事件(MPT)是全球性冷气候事件,在柴达木盆地也有记录,但关于该事件形成时的古温度数据较少。石盐原生流体包裹体形成于浅水环境,其均一温度可直接反映晶体形成时的卤水温度,是恢复古温度常用的指标之一。本文选择柴达木盆地西部钻孔SG-1中1.22~0.88 Ma期间的石盐晶体进行流体包裹体均一温度测试,共获得390个石盐流体包裹体数据。其均一温度最高为50 ℃,最低为6.8 ℃,90%以上温差值在10 ℃以内,且石盐流体包裹体大小与温度没有明显线性相关关系,这说明SG-1钻孔石盐流体包裹体被捕获后没有受到后期热液的改造。均一温度数据反映了石盐沉积时的古水温特征。石盐晶体主要在暖季析出,原生流体包裹体恢复的古水温可能是暖季节的温度。均一温度的最高值可能受到热液和气候的共同作用。MPT时期,石盐流体包裹体均一温度(中位值T_h,med)接近于现代盆地7月份大气温度的平均值,高于盆地的全年温度及MPT时期的全球气温,与MPT时期地中海的海水表面温度相当,均一温度的平均值(T_h,avg)高于以上温度。SG-1钻孔记录的柴达木盆地MPT事件最冷期出现在约1.165~1.0 Ma。