CN105572131B - 一种古流体地球化学综合分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种古流体地球化学综合分析方法，主要解决了现有方法存在示踪方法单一，解释过程主观性强，成藏地质背景结合不紧密，获得成果可信度不高的问题。本发明有效地解决了现有同位素地球化学示踪技术在地层流体活动及油气成藏研究中存在的示踪方法单一、论据可信度低、解释过程主观性强、地质背景结合不紧密、获得成果不可靠等缺陷。对于推动流体地球化学示踪在石油与天然气成藏研究中应用具有重要意义。

Description

一种古流体地球化学综合分析方法

技术领域

本发明属于流体地球化学示踪研究领域，具体的说，是涉及一种古流体地球化学综合分析方法。

背景技术

对于经历了多期复杂成藏过程的油气藏而言，在很多情况下，仅仅依靠现今油气成藏地质条件分析很难对目标构造的成藏流体活动及油气保存条件进行准确的评价，严重影响了目标构造的油气勘探开发进度。古流体地球化学示踪方法可以揭示古流体的来源、运移轨迹、流体性质等地质信息，是追溯成藏流体来源并恢复油气成藏演化历程的有效手段。

地球化学示踪就是利用元素及同位素的丰度和组合作为指示剂，追踪地球和宇宙物质运动和演化的研究方法。据此获取各种自然物质形成的地球化学过程信息，并揭示其作用机理。地球化学应用“示踪原子”理论，总结了在各种产出条件下元素及同位素的组合、丰度以及元素的赋存状态等指标所代表的成因和环境意义，利用现代分析技术测试技术观察各种微观指标的变化规律，以此推断地球和地质作用复杂演化历史过程性质和所处物理化学条件。已总结出同位素、微量元素、稀有气体、元素赋存状态、矿物晶体微形貌等多种地球化学示踪指标。地球化学示踪指标多为定量的数字指标，具有确定的地质作用性质、环境特征及成因意义，同时具有全球通用性等特点；在研究复杂的地球化学演化和多阶段叠合地质作用历史中，可以追溯前一阶段地质演化特征的作用。因此，地球化学示踪可以为油气藏的油气来源、成藏过程以及保存条件的评价提供合理的解释方案。

但是，目前流体地球化学示踪在石油与天然气勘探研究中存在示踪方法单一，解释过程主观性强，成藏地质背景结合不紧密，获得成果可信度不高等缺陷，这无疑大大限制了流体地球化学示踪技术在油气成藏研究中的推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种科学合理、获得成果可靠的古流体地球化学综合分析方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种古流体地球化学综合分析方法，包括以下步骤：

（1）选取样品：挑选含孔、洞、缝充填物的岩石样品，选取新鲜未风化部分；

（2）测试分析：

（21）通过显微镜观察岩石样品，识别充填物的矿物类型、充填次序；

（22）同位素地球化学测试：对岩石样品围岩和充填物两部分分别进行磨粉取样，对岩石样品围岩和充填物进行同位素地球化学测试，获取同位素分布值数据，通过分析样品的同位素值分布特征示踪地层古流体的来源、活动路径；

（23）识别包裹体类型：将岩石样品研磨制成岩石薄片，包括有：普通岩石薄片和包裹体岩石薄片，对包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别孔、洞、缝充填物种类及其捕获的流体包裹体特征；

（3）直接确定充填矿物形成时间：根据同位素分布值数据，对充填矿物的形成地质年代进行直接定年；

建立地层古流体充注序列：根据同位素地球化学测试中获得的地层古流体的来源、活动路径和显微镜下观察得到的充填物种类和充填次序，建立完整的地层古流体充注序列；

确定充填矿物捕获地层古流体的时间：对不同期次的流体包裹体进行均一温度和冰点温度测定，确定不同类型流体包裹体矿化度特征，利用均一温度数据与地层热演化史与埋藏历史恢复成果相结合的分析手段间接地确定充填矿物捕获地层古流体的时间；

激光拉曼光谱分析：对围岩及充填矿物捕获的各期次流体包裹体单体进行成分鉴定；

（4）根据直接确定充填矿物形成时间与充填矿物捕获地层古流体的时间，获取地层古流体活动时间表；

（5）根据流体包裹体成分鉴定、地层古流体充注序列、地层古流体活动时间表，恢复地层古流体充注序列与充注过程；

（6）在区域构造演化与油气成藏地质条件分析基础上，结合地层古流体充注序列与充注过程，恢复目标构造的油气成藏过程，评价该构造在成藏流体活动关键时期油气保存条件的时效性，并预测现今油气勘探潜力。

进一步的，所述步骤（1）中通过野外岩石露头取样和钻井岩芯取样两种方式获取测试分析所需的岩石样品。

进一步的，所述步骤（2）中流体包裹体特征包括：宿主矿物类型、发育期次、形态大小、成因类型、以及含油气性。

进一步的，所述步骤（3）中显微镜下观察得到的充填物种类和充填次序还包括对普通岩石样品薄片进行观察得到的充填物种类和充填次序。

进一步的，所述步骤（3）中根据不同元素选择匹配的同位素定年计算模型，直接计算矿物的形成地质年龄。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过对含有孔、洞、缝充填物的岩石样品及岩石薄片进行观察，建立起流体充注序列；通过围岩与充填物的同位素地球化学特征分析对地层古流体来源、活动路径进行示踪，运用等时线法直接确定矿物形成时间；通过包裹体薄片观察，识别各期次典型包裹体特征并测定其均一温度，结合地层热演化历史与埋藏历史恢复成果间接确定地层古流体活动时间；通过激光拉曼光谱分析对各期次典型流体包裹体的成分进行鉴定，判识古流体性质来源；将地层古流体的充注序列、古流体成分鉴定与（直接法与间接法综合确定）活动时间表进行对应匹配，全面地恢复地层古流体多期次活动过程。引入油气成藏地质条件与构造演化历史分析，在地层古流体活动过程恢复成果基础上，并完整的恢复其油气成藏过程，评价目标构造在油气成藏流体活动关键时期的保存条件的时效性，科学的预测该构造现今油气勘探的潜力大小。与现有技术相比，本发明具有技术手段多样、科学性与系统性强、研究成果可靠等特点，具有很好的推广价值。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种古流体地球化学综合分析方法，该方法包括前期的取样、中期的测试分析、后期的总结，其中，前期的取样主要包括：

（1）通过野外岩石露头取样和钻井岩芯取样两种方式获取测试分析所需的岩石样品。

（2）利用微型钻机对岩石样品围岩和充填物两部分分别进行同位素测试分析前的磨粉取样，粉末粒度为200目，质量不小于5g，另外，需要注意的是充填物磨粉取样需要根据不同矿物类型分别进行。

（3）挑选含孔、洞、缝充填物的岩石样品，选取新鲜未风化部分，用岩石切片机切成符合玻片的适当大小。再将切好的岩石片在研磨机上进行研磨制成岩石薄片。普通岩石薄片厚度为30μm，包裹体岩石薄片厚度为80μm。

中期的测试分析主要分为三部分进行，下面进行分别说明：

第一, 同位素地球化学测试，主要包括以下步骤：

（1）使用同位素质谱仪对岩石样品围岩和不同类型充填矿物进行同位素地球化学测试，获取同位素分布值数据；

（2）使用热电离质谱仪（MAT261）对围岩及充填矿物试样粉末直接进行锶同位素的分析；

（3）使用气体同位素质谱仪（MAT253）对围岩及充填矿物经过磷酸法处理后获得的CO₂气体进行碳、氧同位素分析；

（4）通过对比围岩、充填矿物、地质历史过程中全球海水或其他流体来源的锶、碳、氧等同位素值分布，分析三者同位素地球化学特征差异，识别地层古流体来源、地质时代、古流体在地层中的活动轨迹及与围岩的相互作用过程；

（5）使用充填矿物同位素值测试结果，借助同位素地质定年计算模型（不同同位素的计算模型不一样，锶同位素采用等时线法），对充填矿物的形成地质年代进行直接定年。

第二，岩石样品进行观察

借助手持数码显微镜系(Dino-Lite AM413T5），从相对宏观角度对岩石样品的孔、洞、缝充填物进行细致的观察，识别充填物的矿物类型、充填次序。

第三，对磨制的岩石样品进行观察

普通岩石薄片：借助偏光显微镜（Leica DM2500P）对磨制的普通岩石薄片进行观察，从相对微观角度识别研究地层的岩石学特征和孔、洞、缝充填物的矿物类型、充填次序；

包裹体岩石薄片：使用透反射显微镜（Lecia DM4500P）对包裹体岩石薄片进行观察，识别流体包裹体宿主矿物类型、发育期次、形态大小、成因类型、以及含油气性。

对包裹体岩石薄片的测试分析还包括：

一、筛选最小直径不小于5μm的原生气液两相包裹体，在由显微镜（Lecia DMLP），冷热台（Linkam THMSG600）、控制软件、计算机共同组成的显微镜冷热台系统下进行流体包裹体均一温度和冰点温度的测定。均一温度反映的是充填矿物形成时期的地层温度，均一温度与地层热演化史与埋藏史恢复成果进行比对可以间接地确定出流体获得的地质时期。

二、使用激光共聚焦显微拉曼光谱仪（Renishaw inVia）对围岩及充填矿物捕获的各期次典型流体包裹体单体进行成分鉴定。特别需要关注的是，流体包裹体是否存在烃类，继而确定其与油气成藏流体活动的相关性。

将岩石样品的镜下观察（充填物的矿物类型、充填次序（包括支线二和支线三所得到的矿物类型、充填次序））与同位素地球化学特征分析取得的成果（地层古流体来源和活动轨迹结合）有机结合，综合分析和科学论证成果解释的合理性，排除个别样品测试误差带来解释冲突等不利影响，建立完整的地层古流体充注序列。

将充填矿物同位素地球化学直接定年与流体包裹体均一温度间接定年进行综合分析，科学合理的规避制样环节带来的误差，获取有效而准确的地层古流体活动时间表。

后期的总结分析如下：

首先，将地层古流体的充注序列、古流体成分鉴定与活动时间表进行对应匹配，全面地恢复不同性质的地层古流体的活动期次与活动过程。然后，引入石油与天然气成藏地质条件与勘探目标构造演化历史分析，在地层古流体活动过程恢复成果基础上，并完整的恢复其油气成藏过程，评价目标构造在油气成藏流体活动关键时期的保存条件的时效性，科学的预测该构造现今油气勘探的潜力大小。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种古流体地球化学综合分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取样品：挑选含孔、洞、缝充填物的岩石样品，选取新鲜未风化部分；

(2)测试分析：

(21)通过显微镜观察岩石样品，识别充填物的矿物类型、充填次序；

(22)同位素地球化学测试：对岩石样品围岩和充填物两部分分别进行磨粉取样，对岩石样品围岩和充填物进行同位素地球化学测试，获取同位素分布值数据，通过分析样品的同位素值分布特征示踪地层古流体的来源、活动路径；

(23)识别包裹体类型：将岩石样品研磨制成岩石薄片，包括有：普通岩石薄片和包裹体岩石薄片，对包裹体岩石薄片进行显微镜观察，识别孔、洞、缝充填物种类及其捕获的流体包裹体特征；

(3)直接确定充填矿物形成时间：根据同位素分布值数据，对充填矿物的形成地质年代进行直接定年；

建立地层古流体充注序列：根据同位素地球化学测试中获得的地层古流体的来源、活动路径和显微镜下观察得到的充填物种类和充填次序，建立完整的地层古流体充注序列,其中，所述显微镜下观察得到的充填物种类和充填次序包括对岩石样品进行观察得到的充填物种类和充填次序；

确定充填矿物捕获地层古流体的时间：对不同期次的流体包裹体进行均一温度和冰点温度测定，确定不同类型流体包裹体矿化度特征，利用均一温度数据与地层热演化史与埋藏历史恢复成果相结合的分析手段间接地确定充填矿物捕获地层古流体的时间；

激光拉曼光谱分析：对围岩及充填矿物捕获的各期次流体包裹体单体进行成分鉴定；

(4)根据直接确定充填矿物形成时间与充填矿物捕获地层古流体的时间，获取地层古流体活动时间表；

(5)根据流体包裹体成分鉴定、地层古流体充注序列、地层古流体活动时间表，恢复地层古流体充注序列与充注过程；

(6)在区域构造演化与油气成藏地质条件分析基础上，结合地层古流体充注序列与充注过程，恢复目标构造的油气成藏过程，评价该构造在成藏流体活动关键时期油气保存条件的时效性，并预测现今油气勘探潜力。

2.根据权利要求1所述的一种古流体地球化学综合分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过野外岩石露头取样和钻井岩芯取样两种方式获取测试分析所需的岩石样品。

3.根据权利要求2所述的一种古流体地球化学综合分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中流体包裹体特征包括：宿主矿物类型、发育期次、形态大小、成因类型、以及含油气性。

4.根据权利要求3所述的一种古流体地球化学综合分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中显微镜下观察得到的充填物种类和充填次序还包括对普通岩石样品薄片进行观察得到的充填物种类和充填次序。

5.根据权利要求4所述的一种古流体地球化学综合分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中根据不同元素选择匹配的同位素定年计算模型，直接计算矿物的形成地质年龄。