本發(fā)明涉及油氣成藏技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種確定油氣成藏年代的方法。

背景技術(shù)：

油氣成藏年代作為油氣成藏地質(zhì)學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，備受地質(zhì)學(xué)家尤其石油地質(zhì)學(xué)家所關(guān)注。油氣成藏年代研究經(jīng)歷了由定性、半定量到定量化發(fā)展的過(guò)程，目前如何精確化油氣成藏年代成為技術(shù)問(wèn)題難點(diǎn)，同時(shí)油氣成藏年代精確與否會(huì)導(dǎo)致對(duì)油氣成藏過(guò)程、成藏效率、成藏機(jī)理等不同認(rèn)識(shí)，進(jìn)而增加油氣藏分布預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)和提高勘探成本。

確定油氣成藏年代的傳統(tǒng)方法主要是通過(guò)盆地的構(gòu)造發(fā)育史、圈閉形成史、烴源巖生排烴史的研究，結(jié)合油源巖的主生油期、圈閉形成期、油藏飽和壓力等，綜合分析油氣藏形成年代，屬于定性-半定量的間接確定油氣成藏時(shí)間的方法。近些年地球化學(xué)和有機(jī)巖石學(xué)的快速發(fā)展，各種依靠成藏化石記錄的地球化學(xué)和巖石學(xué)分析方法應(yīng)用到油氣成藏年代研究中，提供了油氣成藏年代研究的多種手段，使油氣成藏年代向定量化、精確化方向發(fā)展，目前主要包括自生伊利石K-Ar測(cè)年、流體包裹體均一溫度間接定年等方法。

自生伊利石K-Ar測(cè)年的流程主要包括自生伊利石的分離與提純、X衍射檢測(cè)純度、K含量測(cè)定、Ar同位素比值、K-Ar年齡計(jì)算等5個(gè)技術(shù)流程。該方法只能確定油氣最早一期的成藏年代，不適用于中國(guó)陸相多旋回疊合盆地多期次油氣成藏分析。同時(shí)，除了陸源碎屑鉀長(zhǎng)石、碎屑伊利石外，綠泥石、高嶺石、吸附可交換性K⁺離子、孔隙流體的40Ar/39Ar比值等均可能會(huì)對(duì)自生伊利石的K-Ar體系產(chǎn)生較為明顯的影響，導(dǎo)致明顯不合理的或不具有準(zhǔn)確地質(zhì)意義的年齡結(jié)果。因而該方法在適用范圍和應(yīng)用效果上具有一定的局限性。

包裹體均一溫度間接定年法是與埋藏史結(jié)合確定成藏年代，該方法對(duì)于包裹體期次與順序分析關(guān)系至關(guān)重要，僅明確包裹體產(chǎn)狀不夠準(zhǔn)確，同時(shí)埋藏史演化中，剝蝕厚度恢復(fù)的有誤差，不確定性因素較多，會(huì)導(dǎo)致古地溫曲線不準(zhǔn)確，最終包裹體均一溫度投影到埋藏史古地溫曲線上確定的油氣成藏年代存在一定誤差，精確度不高。

隨著對(duì)預(yù)測(cè)油氣成藏年代精度的不斷提高，傳統(tǒng)的定性-半定量方法以及新興的同位素測(cè)年、包裹體均一溫度等定量方法都受到了挑戰(zhàn)，尤其是對(duì)于多期次成藏，多旋回疊合盆地而言，急需研究精度更高的定量化預(yù)測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種確定油氣成藏年代的方法，該方法能夠?qū)Χ嘈丿B合盆地多期次油氣成藏年代進(jìn)行預(yù)測(cè)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中油氣成藏預(yù)測(cè)年代精度低、多解性強(qiáng)的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明中，主要涉及的技術(shù)術(shù)語(yǔ)的定義如下所述。均一溫度：室溫下呈兩相或多相的包裹體，加熱到某一溫度時(shí)，包裹體由兩相或多相轉(zhuǎn)變成原來(lái)的均勻的單相流體，此時(shí)的瞬間溫度稱為均一溫度。包裹體產(chǎn)狀：指的是包裹體大小、形態(tài)、形成時(shí)所處位置，與周邊關(guān)系。成藏年代：油氣生成、運(yùn)移到圈閉、形成油氣藏的地質(zhì)時(shí)間。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明方案提供了一種確定油氣成藏年代的方法，其包括以下步驟：

步驟一：獲取研究區(qū)含油層位包裹體薄片與磷灰石礦物

(1)根據(jù)含油層位巖心樣品制作包裹體薄片；

(2)獲取與包裹體相同或相近巖心樣品的磷灰石礦物；

步驟二：包裹體形成期次與順序研究

(1)利用高倍顯微鏡觀察包裹體薄片，劃分包裹體產(chǎn)狀與期次；

(2)利用紫外激發(fā)光分析包裹體熒光特性，劃分包裹體成熟度；

(3)利用激光拉曼光譜儀獲取不同產(chǎn)狀和成熟度包裹體的成分；

(4)根據(jù)上述步驟，在包裹體產(chǎn)狀明確的基礎(chǔ)上，結(jié)合包裹體成分與熒光分析，確定包裹體形成期次與順序，并篩選烴類包裹體與鹽水包裹體；

步驟三：利用冷熱臺(tái)與偏光顯微鏡相結(jié)合，定量獲取不同產(chǎn)狀烴類包裹體和鹽水包裹體的均一溫度

步驟四：確定熱演化史模型參數(shù)

(1)利用外探測(cè)器法獲取磷灰石誘發(fā)裂變徑跡，通過(guò)酸化蝕刻的方法統(tǒng)計(jì)磷灰石裂變徑跡長(zhǎng)度、密度；

(2)采用IUGS推薦的Zeta常數(shù)法計(jì)算裂變徑跡年齡；

(3)根據(jù)“等效時(shí)間原理”，統(tǒng)計(jì)篩選同一樣品各磷灰石顆粒的徑跡長(zhǎng)度，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)方差，建立多元扇形退火模型；

(4)根據(jù)區(qū)域沉積構(gòu)造演化背景，篩選設(shè)定地質(zhì)條件；

步驟五：利用AFSolve軟件進(jìn)行熱史模擬，獲取最佳熱史路徑T-t曲線

步驟六：確定油氣成藏年代

篩選與烴類共生的鹽水包裹體均一溫度，統(tǒng)計(jì)不同期次油氣成藏峰值溫度，投影到熱史路徑T-t曲線上，確定油氣一期或多期的成藏時(shí)間。

其中，步驟一(1)中，包裹體薄片的制作方法可參考：中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T5913-2004巖石制片方法》。

步驟一(2)中，磷灰石礦物的獲取可參考：中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T6336-1997沉積巖重礦物分離與鑒定方法》。

步驟二(3)中，獲取不同產(chǎn)狀和成熟度包裹體的成分可參考文獻(xiàn)：Burke E A J.2001.Raman micro-spectrometry of fluid inclusions.Lithos,55(1～4):139～158.)。

步驟三中，包裹體均一溫度的測(cè)定方法可參考：中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T6010-94沉積巖包裹體均一溫度和鹽度測(cè)定方法》。

步驟四(3)中，建立多元扇形退火模型的方法可參考文獻(xiàn)：Ketcham RA,Carter A,Donelick R A.Improved modeling go fission track annealing in apatite[J].American Mineralogist,2007,92(5-6):799-810)。

步驟五中分析方法可參考文獻(xiàn)：Ketcham RA,Donelick RA,Donelick M B.AFT Solve:A program for multi-kinetic modeling of apatite fission track data.Geol Mater Res,2000,2:1–21)。

優(yōu)選地，上述方法的步驟二(1)利用單偏光顯微鏡分析石英、方解石中形狀規(guī)則、大小適中的包裹體，重點(diǎn)篩選石英一期加大邊、二期加大邊以及早期方解石、晚期方解石中所宿住的包裹體。

優(yōu)選地，上述方法的步驟二(2)中，紫外激發(fā)光波長(zhǎng)為330～380nm，包裹體成熟度通過(guò)熒光顏色進(jìn)行劃分，隨著有機(jī)質(zhì)從低成熟向高成熟演化，其熒光顏色的變化為黃色→橙色→藍(lán)色→藍(lán)白色。

激光拉曼分析中利用激光拉曼儀定量不同類型、不同包裹產(chǎn)狀體拉曼特征峰，獲取相應(yīng)包裹體所含組分。

優(yōu)選地，上述方法的步驟三中，包裹體均一溫度的測(cè)試過(guò)程中，控制溫度升高的速度為5～10℃/分，在包裹體接近均一化時(shí)，升溫速度控制在1～3℃/分。每片包裹體選取20～50個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行均一溫度測(cè)試。

優(yōu)選地，上述方法的步驟四(1)中，利用高倍顯微鏡選擇平行c軸的柱面，測(cè)出自發(fā)徑跡和誘發(fā)徑跡密度，水平封閉徑跡長(zhǎng)度。

上述方法的步驟四(2)中，按照以下公式計(jì)算徑跡年齡：

$T=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_d}ln(1+{\mathrm{\λ}}_d{\mathrm{\ζg\ρ}}_d{\mathrm{\ρ}}_{ratio})$

其中，對(duì)于單顆粒年齡λ_d＝1.55123×10^-10a^-1是²³⁸U的衰變常數(shù)；ζ是Zeta常數(shù)值357.8±6.9；ρ_s為礦物中自發(fā)裂變徑跡密度；ρ_i為云母外探測(cè)器記錄的礦物中誘發(fā)裂變徑跡密度；ρ_d為中子注量監(jiān)測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃組件的誘發(fā)徑跡密度；g＝0.5，為幾何因子。

上述方法的步驟四(3)中，按照以下公式為退火模型的數(shù)學(xué)公式：

g(r)＝{[(1-r^2.7]^0.35-1}/0.35＝-4.87+0.000168T[ln(t)+28.12]

式中，r為徑跡長(zhǎng)度與初始徑跡長(zhǎng)度之比，l/l₀；t為時(shí)間，s；T為溫度，K。

本發(fā)明提供的方法尤其適用于具有以下特點(diǎn)的油氣藏：(1)含油氣盆地具有多期生烴演化，油氣藏經(jīng)歷了多期充注、調(diào)整逸散過(guò)程；(2)構(gòu)造演化復(fù)雜，尤其是多旋回疊合盆地。同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的具有如下有益效果：

(1)利用高倍顯微鏡觀察、熒光顯示、激光拉曼分析，可確定包裹體產(chǎn)狀、烴類包裹體成熟度、包裹體成分，三者相互結(jié)合，相互印證，抓住包裹體成巖上的細(xì)節(jié)，更加全面的反映包裹體形成期次與順序。

(2)利用磷灰石熱史模擬，最大限度地減少地層剝蝕厚度參數(shù)的影響，提高了構(gòu)造演化恢復(fù)的精度，從而更加精確地確定了熱演化路徑T-t曲線。

(3)篩選統(tǒng)計(jì)包裹體成藏期次與順序，投影最佳熱史演化路徑T-t曲線，確定一期或多期油氣成藏年代，對(duì)于預(yù)測(cè)油氣有利區(qū)帶，降低勘探成本具有重要意義。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的鄂爾多斯盆地二疊系包裹體產(chǎn)狀與熒光類型圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的鄂爾多斯盆地二疊系包裹體拉曼譜圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的鄂爾多斯盆地二疊系熱史模擬T-t與成藏時(shí)序圖。

圖5是本發(fā)明實(shí)施例的鄂爾多斯盆地二疊系包裹體均一溫度分布圖。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，下面結(jié)合實(shí)施方式和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行以下詳細(xì)說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明的可實(shí)施范圍的限定。

我國(guó)中部鄂爾多斯盆地是石油、天然氣、煤、鈾礦等多種礦產(chǎn)共同聚集富集的沉積盆地，中生代三疊紀(jì)以來(lái)該盆地經(jīng)歷了多期次沉積與多旋回改造、多階段生烴與多層系復(fù)合含油(氣)、多次運(yùn)移與多期調(diào)整逸散的過(guò)程。已有的研究成果基本查明了鄂爾多斯盆地上古生界天然氣藏具有多期次成藏多層系復(fù)合含氣的特點(diǎn)，且油氣主要的成藏時(shí)間是早侏羅世中期-中侏羅世末期、中侏羅世末期-早白堊世末期，但對(duì)油氣充注的期次及其時(shí)間仍然存在較多的疑問(wèn)，成藏年代成為關(guān)鍵性難題。對(duì)此，本實(shí)施例提供了針對(duì)上述油氣成藏年代的方法，

如圖1所示，其包括以下步驟：

步驟一：獲取研究區(qū)含油層位包裹體薄片與磷灰石礦物

根據(jù)鄂爾多斯盆地已發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流的3口上古生界鉆井，分別采集二疊系三個(gè)不同含氣層段的砂巖樣品，樣品重量大于5Kg，分別制作三個(gè)層位的包裹體薄片(制作方法可以參考：中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T5913-2004巖石制片方法》)，通過(guò)樣品粉碎、重礦物分離等技術(shù)獲取相應(yīng)層位的磷灰石礦物(分析方法可以參考：中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T6336-1997沉積巖重礦物分離與鑒定方法》)。

步驟二：包裹體形成期次與順序研究

(1)根據(jù)含油層位巖心樣品包裹體薄片觀察，利用單偏光顯微鏡分析石英、方解石中形狀規(guī)則、大小適中的包裹體，重點(diǎn)篩選石英一期加大邊、二期加大邊以及早期方解石、晚期方解石中所宿住的包裹體，結(jié)果研究區(qū)古生界主要發(fā)育三期包裹體，第一期主要發(fā)育在石英加大邊中，延加大邊內(nèi)側(cè)發(fā)育深褐色的液態(tài)烴包裹體和鹽水包裹體(圖2a，表1)。第二期包裹體主要分布在早期方解石膠結(jié)物中或沿部分切穿石英次生加大邊的裂隙中(圖2b，表1)。第三期包裹體分布在晚期方解石膠結(jié)物中(圖2c，表1)。

(2)利用紫外激發(fā)光和熒光光譜分析包裹體熒光特性，熒光分析：紫外激發(fā)光波長(zhǎng)設(shè)為330～380nm，觀察烴類包裹體熒光顏色。結(jié)果第一期烴類包裹體呈淺藍(lán)色熒光(圖2d，表1)；第二期包裹體顯示藍(lán)白色熒光(圖2e，表1)；第三期包裹體呈現(xiàn)淺黃色或黃綠色熒光(圖2f，表1)。

(3)利用激光拉曼光譜儀獲取不同包裹體產(chǎn)狀成分，不同成分的包裹體其拉曼光譜的形體不同。結(jié)果顯示包裹體的拉曼光譜圖在石英加大邊中所測(cè)譜峰以1998cm^-1和2957cm^-1特征峰為主(圖3a)，在裂縫中或晚期方解石中的包裹體所測(cè)光譜相對(duì)于前者在500～1800cm^-1區(qū)域中往往顯示出若干其他特征峰(圖3b)。

(4)根據(jù)上述步驟，在包裹體產(chǎn)狀明確的基礎(chǔ)上，結(jié)合包裹體成分與熒光分析，確定包裹體形成期次，結(jié)果表明，研究區(qū)二疊系不同層位的巖石樣品薄片主要發(fā)育3期的油氣包裹體(表1)，并篩選顯示淺黃色或藍(lán)色或藍(lán)白色的為烴類包裹體，不顯示熒光的為氣液兩相為鹽水包裹體。

步驟三：利用LINKAM GP600冷熱臺(tái)與高級(jí)顯微鏡DM4500，測(cè)得與烴類包裹體共存的鹽水包裹體的均一溫度(分析方法可以參考：中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T6010-94沉積巖包裹體均一溫度和鹽度測(cè)定方法》)，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1

步驟四：確定熱演化史模型參數(shù)

(1)利用外探測(cè)器法獲取磷灰石誘發(fā)裂變徑跡，通過(guò)酸化蝕刻的方法在高倍顯微鏡選擇平行c軸的柱面，水平封閉徑跡長(zhǎng)度，結(jié)果如表2所示。根據(jù)自發(fā)徑跡條數(shù)(Ns)和誘發(fā)徑跡條數(shù)(Ni)，根據(jù)面積獲得相應(yīng)的自發(fā)徑跡密度(ρ_s)和誘發(fā)徑跡密度(ρ_i)，結(jié)果如表3所示。

表2

(2)采用IUGS推薦的Zeta常數(shù)法計(jì)算裂變徑跡年齡(Age)：

其中，對(duì)于單顆粒年齡＝1.55123×10^-10a^-1是²³⁸U的衰變常數(shù)；ζ是Zeta常數(shù)值357.8±6.9；ρ_s為礦物中自發(fā)裂變徑跡密度；ρ_i為云母外探測(cè)器記錄的礦物中誘發(fā)裂變徑跡密度；ρ_d為中子注量監(jiān)測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)鈾玻璃組件的誘發(fā)徑跡密度；g＝0.5為幾何因子，結(jié)果表3所示。

表3

(3)根據(jù)“等效時(shí)間原理”，統(tǒng)計(jì)篩選同一樣品各磷灰石顆粒的徑跡長(zhǎng)度(Dpart)，并計(jì)算其標(biāo)準(zhǔn)方差，建立多元扇形退火模型：g(r)＝{[(1-r^2.7]^0.35-1}/0.35＝-4.87+0.000168T[ln(t)+28.12]

式中，r為徑跡長(zhǎng)度與初始徑跡長(zhǎng)度之比，l/l₀；t為時(shí)間，s；T為溫度，K。

(4)根據(jù)區(qū)域沉積構(gòu)造演化背景，篩選設(shè)定地質(zhì)條件。鄂爾多斯盆地二疊系沉積構(gòu)造演化起始時(shí)間為300Ma±，經(jīng)歷了晚三疊世(199Ma±)、晚侏羅世(150Ma±)的短暫構(gòu)造抬升之后，早白堊世(120Ma±)大埋深最大，晚白堊世以來(lái)多階段、多幕次的抬升剝蝕。設(shè)置這些關(guān)鍵地質(zhì)構(gòu)造時(shí)間點(diǎn)。

步驟五：利用AFSolve軟件進(jìn)行熱史模擬，模擬可分3步：(1)給定若干時(shí)間-溫度歷史的約束條件，設(shè)置大量(10000個(gè))時(shí)間-溫度曲線；(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)退火模型，通過(guò)正演求出徑跡長(zhǎng)度、年齡的模擬值；(3)將模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)的徑跡長(zhǎng)度、年齡值進(jìn)行對(duì)比，主要包括徑跡長(zhǎng)度(K-S Test)和徑跡長(zhǎng)度(Age GOF)兩個(gè)參數(shù)，若K-S Test和Age GOF的檢驗(yàn)值均≥5％，則模擬結(jié)果可以接受；當(dāng)它們都≥50％，則模擬結(jié)果是“高質(zhì)量的”。結(jié)果如圖4。

步驟六：油氣成藏年代

利用與烴類共生的鹽水包裹體均一溫度，獲取不同期次油氣成藏峰值溫度，結(jié)果如圖5，二疊系表現(xiàn)為三期峰溫，分別為(62.5-81.3)℃、(110.2-137.5)℃、(87.5-105.3)℃，根據(jù)包裹體峰溫的組合以及包裹體產(chǎn)狀、熒光、激光拉曼成分分析，明確了成藏溫度期次與時(shí)序關(guān)系，結(jié)合熱史模擬的最佳T-t曲線，投影確定油氣一期或多期的成藏時(shí)間如圖4。結(jié)果二疊系油氣成藏年代為178.3Ma、136.9Ma和20Ma。