[發明專利]一種恢復深層碳酸鹽巖構造-流體壓力的方法

有效

• 申請號: 202011475228.8
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112696196B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 劉嘉慶;李忠;宋一帆;梁裳恣
• 申請（專利權）人: 中國科學院地質與地球物理研究所
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;G06F30/20
• 代理公司: 北京華專卓海知識產權代理事務所(普通合伙) 11664
• 代理人: 王一

1.一種恢復深層碳酸鹽巖構造-流體壓力的方法，該方法包括：

步驟(1)：巖礦觀察，在巖心和偏光顯微鏡下觀察裂縫的交切關系，然后在陰極發光下針對裂縫進行詳細的巖礦特征和膠結物發光情況觀察，建立不同期次裂縫的成巖序列，結合區域構造斷裂研究，通過三維地震資料限定主要斷裂活動時間和空間分布；

步驟(2)：微鉆鉆取樣品，在區域構造背景基礎上，初步厘定多期構造活動的期次，用微鉆取樣儀在加厚薄片上針對裂縫內不同期次充填的方解石膠結物鉆取粉末樣品；

步驟(3)：團簇同位素樣品提取、純化和收集，首先將樣品溶解超濃度磷酸中，將獲得的CO₂氣體純化后冷凍到轉移容器中進行收集；其中，步驟(3)中所述超濃度磷酸的濃度為104％，磷酸溶解在90℃的水浴中進行，反應時間約30分鐘；反應期間通過磁鐵移動來使樣品反應更加充分，排出氣體通過壓力表看氣體量大小，將所提取氣體通過-196℃的液氮、-120℃由-196℃液氮和-90℃酒精調制的液體、-196℃的液氮、-30℃和-196℃的液氮這五步驟在真空管線中進行CO₂/H₂O分離，其中使氣體通過PORAPAKTM過濾器轉移以減少有機質污染，最終獲得純凈的CO₂氣體；

步驟(4)：團簇同位素上機測試和標樣校正，將上述提純后的CO₂氣體導入質譜儀中進行上機測試分析，得到碳酸鹽的Δ₄₇值；

步驟(5)：團簇同位素數據處理，測量碳酸鹽的Δ₄₇值后使用Δ₄₇-T校正曲線換算出溫度值，利用碳酸鹽的形成溫度和礦物的氧同位素δ¹⁸O_carb，得到流體的氧同位素值δ¹⁸O_w；其中，步驟(5)中所述校正曲線基于理論模型計算而獲得，所述碳酸鹽Δ₄₇結果轉換為溫度使用公式(1)：白云石的δ¹⁸O_w值根據公式(2)：和公式(3)：方解石的δ¹⁸O_w值根據公式(4)：和公式(5)：其中，公式(2)和(4)中:T為熱力學溫度(K)(K＝攝氏溫度(℃)+273.15)，α為同位素分鎦系數；

步驟(6)：團簇同位素數據有效性判斷，判斷樣品團簇同位素數據是否發生重排；其中，步驟(6)中所述判斷樣品團簇同位素數據是否發生重排的具體方法為：對于方解石，團簇同位素¹³C-¹⁸O鍵固態重排的“封閉溫度”為160℃，在100℃時保留了初始團簇同位素值，溫度在100-150℃，有1％發生部分重排，而溫度在160-200℃范圍是，有99％發生重排，而溫度200℃時全部發生重排；對于白云巖，其團簇同位素¹³C-¹⁸O鍵固態重排的“封閉溫度”為300℃，白云石在溫度180℃發生部分重排，溫度300℃是完全重排；

步驟(7)：構造-流體性質分析，根據團簇同位素測試獲得的溫度和流體的氧同位素值δ¹⁸O_w分析構造-流體性質和來源；其中，步驟(7)中所述根據團簇同位素測試獲得的溫度和流體的氧同位素值δ¹⁸O_w分析構造-流體性質和來源判斷方法為：海水條件下T(Δ₄₇)分布范圍為0～30℃，流體氧同位素δ¹⁸O_w分布范圍為0～+2.5‰SMOW；地表大氣水暴露下，T(Δ₄₇)30℃，流體氧同位素δ¹⁸O_w分布范圍＜-2‰SMOW，為高的水/巖比開放體系；正常埋藏條件下溫度會隨埋深增加而升高，埋藏鹵水氧同位素δ¹⁸O_w值+2.5‰，反映了深埋過程中礦物的重結晶作用；埋藏環境下，隨著低的水巖比封閉系統，水巖相互作用使流體的δ¹⁸O_w值增加；深埋熱流體的溫度會異常偏高，高于地層經歷最大埋深時溫度5-10℃，因此熱流體的δ¹⁸O_w值+8‰；

步驟(8)：流體包裹體巖相學和熒光特征觀察，在包體片上進行包裹體巖相學觀察，包括包裹體的賦存位置、生長關系，根據熒光顯微鏡下發熒光現象區分鹽水包體還是烴類包體，并詳細記錄烴類包體的熒光顏色；所述鹽水包裹體熒光下無顯示，液烴包裹體因有機質演化程度的差異，發光顏色與強度也不同，從低成熟到高成熟，有機質的熒光顏色變化規律為：淺黃色/亮黃色→褐黃色→棕色→暗藍色→藍灰色→無熒光；

步驟(9)：流體包裹體鹽度測試和建立等容線，流體包裹體鹽度分析儀器為冷熱臺，在冷熱臺上測得脈體內包裹體的冰點溫度，鹽度由測得的冰點溫度公式計算求取，根據流體包裹體冰點溫度轉換的鹽度確定等容線；根據不同的鹽度繪制多條等容線，并將所述等容線繪制在一個圖板上，所述流體包裹體鹽度分析儀器為Linkam Coo1ing Systems的冷熱臺與德國國蔡司公司生產的Axioskop40型偏光/熒光顯微鏡組成的顯微測溫系統，校正標樣為純水和CO₂包裹體，升溫速率為2℃/min，精度為±0.1℃；所述鹽度的計算公式：鹽度＝0.00+1.78T_m-0.0442T_m²+0.000557T_m³；其中，T_m為冰點溫度；

步驟(10)：構造-流體壓力求取，根據團簇同位素溫度和流體包裹體鹽度確定的等容線獲得脈體形成時流體的絕對壓力，并根據構造流體性質分析和流體包裹體鹽度確定的等容線共同構造流體-壓力求取，結合區域埋藏史曲線，分析主要構造活動期次的流體壓力演化歷史，為盆地模擬和儲層評價提供可靠依據。