一种超深层碳酸盐岩油气成藏期次定量表征方法与流程

本发明属于油气地质勘探与成藏研究，提供了一种超深层碳酸盐岩油气成藏期次定量表征方法。

背景技术：

1、超深层碳酸盐岩的油气成藏过程受高温高压、多期次流体改造、多源多期充注等复杂地质条件影响，成藏期次的精准定量是解决“四定”（定源、定年、定量、定位）难题的核心环节，直接决定油气富集区评价的准确性。

2、中国发明专利申请cn120253915a（公开日期：2025.07.04）公开了一种基于磷钇矿原位u-pb测年确定油气成藏期次方法，通过采集含油气盆地的沉积岩样品，从沉积岩样品中挑选磷钇矿颗粒进行原位u-pb测年，获取样品的u-pb年龄数据；根据u-pb年龄确定岩石热演化历史；建立盆地热演史与油气聚集成藏期次映射模型，将岩石自沉积成岩以后的热演化历史与盆地热演史与油气聚集成藏期次映射模型进行匹配，获取盆地油气藏油气聚集事件的时期，根据油气聚集事件的时期确定盆地油气成藏期次。实现了从“间接推断”到“直接定年”的突破。然而，测年（激光u-pb）技术单独使用，缺乏系统化整合，测年数据与测温数据无法有效联动，导致成藏期次判定缺乏多维度验证。

3、现有技术（沈安江等. 基于u-pb同位素年龄和团簇同位素（δ47）温度约束的构造-埋藏史重建[j]. 《海相油气地质》, 2021年9月, 第26卷, 第3期）通过塔里木盆地震旦系奇格布拉克组露头和镜下多期次碳酸盐胶结物的识别和成岩序列的建立，碳酸盐矿物u-pb同位素测年和团簇同位素（δ47）测温2项技术的应用，建立了塔里木盆地奇格布拉克组基于同位素年龄和δ47温度约束的构造-埋藏史曲线，解决了前人基于地质认识的构造-埋藏史曲线不确定性的问题；并且基于同位素年龄和δ47温度约束的构造-埋藏史曲线，建立了储层成岩作用-成岩环境-地球化学特征和演化图谱及定时定量的成岩-孔隙演化史曲线，为理解区域构造地质背景控制下孔隙改造事件、成孔效应提供了基础。

4、然而，现有技术仍存在以下不足：

5、（1）成藏期次判定无明确标准：对“主成藏期”“次要成藏期”的界定缺乏量化指标，多依赖主观判断，缺少烃类包裹体分布特征（成群/个别）对成藏期次的指导性研究；

6、（2）“三史”匹配脱节：仅关注成藏期次本身，未建立构造-埋藏史、生烃史、成藏史的深度耦合模型，无法有效评价成藏有效性与规模性；

7、（3）适配性不足：针对超深层高温高压、多期改造的复杂条件，现有流程未考虑矿物成岩序列与油气充注的时序关系，导致成藏期次误判率较高（约30%）。

8、因此，亟需开发一种定量导向的超深层碳酸盐岩油气成藏期次表征方法，解决现有技术判定标准模糊、“三史”匹配不足的痛点，为超深层油气勘探提供可靠的成藏期次数据支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供：

2、一种超深层碳酸盐岩油气成藏期次定量表征方法，以解决现有技术应用碎片化、无法满足定量要求、成藏期次判定无明确标准、“三史”匹配脱节以及适配性不足等技术问题或其组合。

3、术语说明：

4、除非另有定义，否则本文所有科技术语具有的涵义与权利要求主题所属领域技术人员通常理解的涵义相同。除非另有说明，本文全文引用的所有专利、专利发明、公开材料通过引用方式整体并入本文。如果本文对术语有多个定义，以本章的定义为准。

5、应理解，上述简述和下文的详述为示例性且仅用于解释，而不对本发明的主题作任何限制。在本发明中，除非另有具体说明，否则使用单数时也包括复数。还应注意，除非另有说明，否则所用“或”、“或者”表示“和/或”。此外，所用术语“包括”以及其它形式，例如“包含”、“含”和“含有”并非限制性。

6、可在参考文献“《碳酸盐岩定量成岩作用及其对储层非均质性的影响》，法迪·亨利·纳德，石油工业出版社，2024”中找到对标准化学术语的定义。

7、除非另有说明，否则采用本领域技术范围内的常规方法，如抛光等。

8、除非提出具体定义，本文中使用的各类市售产品的使用，均采用标准技术。例如，可利用厂商对试剂盒的使用说明，或者按照本领域公知的方式或本发明的说明来进行实施。通常可根据本说明书中引用和讨论的多个概要性和较具体的文献中的描述，按照本领域熟知的常规方法实施上述技术和方法。

9、本文所用的术语“激光原位u-pb同位素测年技术”是利用30-250μm直径的激光束斑，在单一结构组分内进行30-60次的单点剥蚀，拟合出等时线年龄。

10、本文所用的术语“团簇同位素（δ47）测温技术”是将样品溶解于超浓度磷酸中，产生的co2气体用液氮冷凝在水中，再用甲醇（-90℃）使之分离，去除杂质和水，最后将析出的co2气体通过冷阱去除有机物质后上机测试，得到δ47值。

11、本文所用的术语“流体包裹体”，是指在矿物生长过程中，充填、并被封闭在矿物的微细小洞、裂隙或粒间的一种或多种相态的物质（气、液或固，如油包裹体、油气水三相包裹体），这些物质在被矿物捕获时呈流体相而不是固体相。其中，在油气成藏分析中关注的是烃类流体包裹体（或烃类包裹体）中的成分，烃类流体包裹体赋存于储层成岩矿物缺陷及其此生微裂隙、以及碎屑矿物颗粒次生微裂隙中含有气态和液态烃类的液体相，又称含烃盐水包裹体。

12、本文所用的术语“主成藏区”：油气成藏研究中，油气资源最富集、成藏条件最优、油气藏数量最多、储量规模最大，是油气主要聚集、集中成藏的核心时期；

13、本文所用的术语“次要成藏期”：在主要油气藏成藏期的统计中，除了“主成藏期”之外的规模较小的成藏期，数量大于等于1；

14、本文所用的术语“古地温”：地质历史时期（如某一世/期、某构造运动幕），地层在特定深度曾达到的温度对应的温度场叫古地温场；

15、本文所用的术语“埋藏史”：某一套地层/目的层，从沉积开始到现今，随地质时间发生的埋深变化历史，埋藏史就是地层 “埋深随时间的变化曲线”，是恢复古地温、算成熟度、分析成藏时间的基础；

16、本文所用的术语“生烃史”：烃源岩里的有机质，从地质历史早期到现在，随着埋深、古地温升高，开始成熟、生油、生气、过熟演化的全过程，是烃源岩在地质历史上，什么时候开始生油、什么时候生油最多、什么时候改成只生气的全过程；

17、本文所用的术语“成藏史”：从油气生成、排烃、运移、聚集、调整、改造到现今保存，在地质时间上发生的油气藏形成与演化全过程，成藏史=生烃+排烃+运移+聚集+后期改造演化的地质时间全过程；

18、本文所用的术语“个体”：非集群式分布的流体包裹体个体；

19、本文所用的术语“集群”：集群式分布的流体包裹体个体。

20、本发明是通过以下技术方案予以实现的：

21、本发明提供了一种超深层碳酸盐岩油气成藏期次定量表征方法，包括以下步骤：

22、（1）样品筛选与制备：选择有代表性的待表征的油气藏岩样，并制成用于镜下联合观察的薄片样品和用于激光u-pb测年和团簇同位素测温的粉末样品；

23、（2）获取岩样基础信息：通过镜下联合观察薄片样品，确定主成藏期候选区、次要成藏期候选区，以及识别成岩序列；

24、（3）对粉末样品进行用于激光u-pb测年和团簇同位素测温，获取不同成岩期次矿物的年龄数据和捕获温度，建立“成岩矿物年龄-烃类包裹体捕获温度”对应关系；

25、（4）成藏期次序列判定：通过“成岩矿物年龄-烃类包裹体捕获温度”对应关系与古地温偏差，确定成藏期次序列；

26、（5）根据矿物的年龄，换算出古埋藏深度，绘制定量构造埋藏曲线；根据烃源岩生烃动力学模型，确定生烃高峰期；结合生烃高峰期对应的时间窗口进行时间-空间匹配度确定，并判定主城藏期、次要成藏期；

27、（6）进行三史匹配性分析并输出结果。

28、在本发明的一些具体实施方式中，所述有代表性的代表证的油气藏岩样筛选标准如下：

29、①储层孔隙度≥2%、孔洞发育区占比≥30%；

30、②烃类包裹体粒径5-50μm、单视域内≥5个，即呈集群分布；

31、③宿主矿物无明显裂隙、风化污染，成岩序列清晰。

32、在本发明的一些具体实施方式中，步骤（2）中，所述确定主成藏期候选区包括：采用荧光显微镜与偏光显微镜对薄片样品进行联合观察，记录烃类包裹体的类型和分布特征，并将成群分布的包裹体集群区域作为主成藏期候选区，将个别包裹体区域作为次要成藏期候选区。

33、在本发明的一些具体实施方式中，步骤（2）中，所述成岩序列的识别具体包括：通过阴极发光显微镜对薄片样品进行观察，借助sy/t 5916-2013实验标准中的“常见矿物的阴极发光颜色描述”和“碳酸盐岩矿物的形成序次与成岩阶段划分”识别胶结物种类并借助发光特征判断先后顺序。

34、在本发明的一些具体实施方式中，步骤（4）中，所述成藏期次序列判定依据如下：

35、①年龄数据分布标准差≤±3.5ma、捕获温度与对应时期古地温偏差≤±5℃、对应储层样品岩样的成岩序列在成岩序列中位于“生烃高峰期”对应的时间窗口内且主成藏期年龄取加权平均年龄误差≤±5ma，判定为主成藏期；

36、②年龄与主成藏期偏差≥10ma、捕获温度与对应时期古地温区间符合率≥50%且成岩序列中位于主成藏期前后的成岩阶段，判定为次要成藏期。

37、在本发明的一些具体实施方式中，步骤（5）中，所述根据生烃动力学模型，确定生烃高峰期包括如下步骤：

38、步骤s1：收集研究区烃源岩有机质类型；

39、步骤s2：标定动力学参数；

40、步骤s3：埋藏–温度史重建；

41、步骤s4：动力学积分求生烃速率曲线；

42、步骤s5：寻找速率极大值+半高宽区间；

43、步骤s6：地质约束验证，确定生烃高峰期。

44、在本发明的一些具体实施方式中，步骤（5）中，时间-空间匹配度包括：成藏期次与生烃高峰期的匹配度和成藏期次对应的埋藏深度与储层孔隙发育深度区间的匹配度。

45、在本发明的一些更具体实施方式中，成藏期次与生烃高峰期重叠率≥80%且成藏期次对应的埋藏深度与储层孔隙发育深度区间重叠率≥70%，判定为有效油藏；否则为无效油藏或低效油藏。

46、在本发明的一些具体实施方式中，所述方法还包括：结果修正。

47、在本发明的一些更具体实施方式中，若“三史”匹配度不足，重新核查样品筛选、测试数据或成岩序列建立环节，优化后复测。

48、与现有技术（如沈安江,胡安平,郑剑锋,等.基于u-pb同位素年龄和团簇同位素(δ47)温度约束的构造-埋藏史重建——以塔里木盆地阿克苏地区震旦系奇格布拉克组为例[j].海相油气地质,2021,26(3):200-210.）相比，本发明至少具有如下有益效果：

49、（1）流程标准化，消除技术碎片化：建立了“筛选-制备-观察-测试-判定-验证”的全链条标准化流程，实现激光原位u-pb同位素测年技术与团簇同位素（δ47）测温技术的有机整合，同一区块不同样品的测试结果可比性提升60%，数据误差降低至±5ma以内；

50、（2）成藏期次定量精准：明确主/次要成藏期的量化判定标准，结合烃类包裹体分布特征与成岩序列，避免主观误判，成藏期次误判率从30%降至10%以下，达到国际先进水平；

51、（3）“三史”深度耦合，支撑成藏有效性评价：首次构建“构造-生烃-成藏”三史匹配模型，实现成藏有效性的定量评价，解决了传统方法仅关注“定年”、忽视“有效性”的缺陷；

52、（4）适配超深层复杂地质条件：针对超深层多期充注、高温高压的特点，通过平行样制备与镜下联合观察，确保年龄-温度数据的时空一致性，适配90%以上超深层碳酸盐岩样品；

53、（5）勘探应用价值显著：直接为超深层碳酸盐岩“四定”难题中的“定年”提供精准解决方案，支撑油气富集区优选，可使勘探靶区预测准确率提升40%，降低勘探成本。