引 言

凯里残余油气藏位于上扬子地台的黔南拗陷黄平凹陷（图 1），分布于黄平—凯里一带，以奥陶系—志留系为主组成的3个宽缓复式向斜中。该区油气显示较多，共发现奥陶系—二叠系油气苗120多处，其中包括翁项油泉、凯棠及洛棉S_{1 −2}wn³含油砂岩。凯里地区油、气、沥青显示共生，虎41、虎23、虎47等多口钻井在虎庄背斜西翼断层下盘奥陶系—志留系获得低产油气流。由于油气显示主要位于凯里以北一带，故称“凯里残余油气藏”。

凯里地区不仅奥陶系—二叠系油苗及沥青显示丰富，而且在黔山1井和庄1井下寒武统也见到较好的气显示，中国石化在黄平区块钻探的黄页1井在下寒武统九门冲组见到81 m的气测异常段，压裂测试获418 m³/d气流，揭示了该区具有一定的页岩气勘探潜力。关于凯里—麻江地区的油气成藏期次，目前仍存在着较大的认识分歧。部分学者认为，加里东晚期为该区古油藏主要成藏期，部分学者则认为海西期、印支期—早燕山期为主要的成藏期^[1-7]。本次研究中，对凯里地区奥陶系—二叠系储层沥青、油苗的地球化学特征进行研究的基础上，通过生物标志化合物、族组分碳同位素等手段对储层沥青及油苗的成因进行了分析；同时，应用烃源岩热演化史、储层流体包裹体、自生伊利石钾氩法定年，探讨了该区油气的多期成藏及改造过程。

1 油苗及储层沥青的地球化学特征及油源分析

同一层位储层沥青、油、气显示共生反映了凯里地区具有多期油气充注、改造过程。根据黔山1井和庄1井钻井资料，在红花园组和九门冲组钻井过程中见天然气显示，原油和沥青赋存于中下志留统翁项群砂岩和粉砂岩的粒间孔隙、下奥陶统—震旦系白云岩及灰岩的溶蚀孔隙（洞）、缝合线及裂缝。此次研究中，在万潮镇白水河剖面下奥陶统红花园组溶洞及裂缝中见到储层油苗和沥青，并在中下志留统翁项群砂岩和底砾岩粒间孔隙中见沥青分布（图 2），沥青具有两组沥青反射率，揭示具有多期充注的特征（表 1）；在炉山大风洞下二叠统栖霞组和茅口组灰岩的溶洞和裂缝中见油苗及沥青，油苗呈浅褐黄色、质轻，而储层沥青反射率较下二叠统烃源岩成熟度高，揭示沥青可能为它源或遭受过高温作用。

凯里地区不同层位的固体沥青及油苗抽提物的饱和烃色谱特征存在较大差异。虎47井奥陶系原油、白水河剖面中下志留统翁项群沥青砂岩、炉山大风洞剖面下二叠统油苗及沥青正构烷烃分布完整（图 3），C₁₃~C₃₇均有分布，但饱和烃基线向上形成明显“鼓包”，且在饱和烃M/z 177质量色谱图中检测到明显的25-降藿烷（图 4），反映储层沥青和油苗为早期充注的原油遭受生物降解作用后再次发生过原油的充注。白水河剖面奥陶系油苗由于遭受强烈的生物降解作用，饱和烃含量很低。

关于凯里残余油藏的原油来源，前人已进行过相关研究，普遍认为奥陶系—志留系油苗及沥青主要来自于下寒武统烃源岩，但对于是否存在混源仍然存在着不同的认识^{[1, 4, 9-10]}。此次研究中，对白水河剖面奥陶系油苗及志留系沥青、大风洞二叠系油苗及沥青、麻江地区奥陶系—志留系的储层沥青、烃源岩进行的饱和烃和芳烃色谱-质谱、沥青“A”族组分的碳同位素等相关分析表明，凯里地区二叠系油苗和储层沥青生物标志化合物特征较为相似，而与志留系沥青砂岩存在较大差异，表明二叠系油苗和储层沥青同源，与志留系沥青砂岩来自不同的烃源岩层。凯里地区奥陶系油苗、志留系沥青砂岩的生标特征与麻江地区奥陶系、志留系沥青砂岩和下寒武统页岩较为相似（图 5，图 6），揭示凯里和麻江古油藏奥陶系和志留系沥青及油苗同源，主要源自下寒武统烃源岩。二叠系储层沥青、油苗与下二叠统烃源岩、下寒武统烃源岩及麻江城南二叠系沥青生标特征均存在差异，且原油虽遭受了生物降解作用，但正构烷烃分布完整，揭示具有多期充注的显著特征，可能为源自下二叠统烃源岩原油与源自下寒武系烃源岩原油的混合产物。一般来说，原油较高的长链藿烷（C₃₂~C₃₅）丰度可能与其源岩为海相碳酸盐岩有关，二叠系油苗和储层沥青较高的升藿烷丰度，可能与其烃源岩为碳酸盐岩有关（图 5）。炉山大风洞下二叠统油苗及储层沥青与下二叠统烃源岩在芳烃组成方面的相似性，揭示两者之间具有一定的亲缘关系（图 6，部分数据来自文献[9]）。

对储层沥青和油苗族组分碳同位素的测试分析表明，白水河剖面红花园组油苗及其族组分的碳同位素组成特征与虎47井奥陶系原油、翁项奥陶系沥青及志留系油苗、麻江城南红花园组沥青相近（图 7），揭示它们具有相同的来源；白水河剖面志留系沥青砂岩氯仿沥青“A”及族组分碳同位素比该剖面奥陶系油苗碳同位素略重，主要与沥青砂岩具有较高的沥青反射率有关（表 1）。炉山大风洞下二叠统栖霞组沥青族组分碳同位素与麻江城南陆家桥二叠系油苗及沥青族组分变化特征非常相似，揭示与下二叠统具有一定的亲缘关系；栖霞组油苗与茅口组油苗及沥青族组分碳同位素变化特征非常相似，进一步表明其同源性，其碳同位素变化范围介于凯里地区源自下寒武统烃源岩的奥陶—志留系油苗与源自麻江城南源自下二叠统烃源岩的二叠系油苗族组分碳同位素之间，进一步揭示其混源性。

根据饱和烃色质、芳烃色质及族组分碳同位素的综合分析，认为凯里地区奥陶系—志留系油苗、储层沥青同源，主要源自下寒武统泥质烃源岩；大风洞二叠系油苗、沥青同源，为二叠系烃源岩和下寒武统烃源岩共同作用的产物。

2 成藏期次探讨 2.1 烃源岩的热演化史

凯里地区构造运动期次多、地质构造较为复杂，给烃源岩热演化史研究带来较大难度。此次研究中，根据该区构造演化特征，对虎46井烃源岩的热演化史进行了初步分析（图 8）。

下寒武统烃源岩在早中奥陶世进入生油门限，受都匀运动隆升的影响，生烃过程一度中止；志留纪以来，随着翁项群沉积，下寒武统九门冲组烃源岩进入成熟阶段开始大量生油，但志留纪末期广西运动的隆升剥蚀又使得生烃中止，直到晚泥盆世—早石炭世才进入生油高峰阶段。早二叠世，下寒武统烃源岩开始进入高成熟阶段而生成湿气和凝析油。晚三叠世末期，下寒武统烃源岩进入过成熟阶段而以干气生成为主。晚侏罗世末以来，因为长期遭受抬升冷却，生烃过程停止。二叠系烃源岩在早侏罗世中期进入生油门限，中晚侏罗世进入生油高峰，晚侏罗世末生烃结束。

2.2 自生伊利石K-Ar定年

自生伊利石定年是一种新的油气成藏期定量分析技术，其基本原理是砂岩储层中的自生伊利石仅形成于富钾的水介质环境，当烃类运移到储集层时，随着储层含油气饱和度的增高，储层中的自生伊利石形成作用中止，因此砂岩储层中的自生伊利石是在烃类充填储集层之前最晚形成的，自生伊利石同位素年龄给出了油气藏形成期的最大地质年龄^[11-15]。对于多期成藏过程，储层伊利石同位素年龄仅限定了早期成藏事件最大地质年龄^[13]。对凯里白水河剖面翁项群沥青砂岩样品进行伊利石K-Ar定年分析结果表明，该沥青砂岩自生伊利石形成年龄为353.77±2.77 Ma，表明凯里地区规模最大的原油充注发生在早石炭世，与该区下寒武统烃源岩在早石炭世处于生油高峰相一致。凯里地区大规模原油充注略早于麻江古油藏（表 2），这与凯里地区靠近下寒武统沉积中心，寒武系厚度大于麻江地区，致使下寒武统烃源岩较早进入生油高峰相一致。

2.3 流体包裹体

盐水包裹体的均一温度是利用包裹体技术确定油气成藏期或其他成岩事件发生时间的主要依据。根据与油气包裹体相伴生的盐水包裹体均一温度可得出油气充注时的古温度，结合地层埋藏史及地热史模拟结果，可估算出油气成藏的大致时间^[15-16]。根据红花园组与有机包裹体相伴生的盐水包裹体的均一化温度，可将流体充注大致分为3期：第一期均一化温度峰值介于102.1~112.7℃，第二期均一化温度峰值为129.8℃，第三期均一化温度为158.6℃；同一个剖面娄山关组白云岩重晶石脉中两期与油气包裹体相伴生的盐水包裹体均一化温度分别为139.5~160.4℃和187.4~224.6℃，主峰值分别为149.4℃和203.6℃（表 3）。

结合热演化史分析，认为凯里残余油藏在早石炭世原生油藏形成以后，二叠纪以来还发生过三期油气充注，第一期和第二期充注分别发生在早中三叠世和晚三叠世，此期下寒武统烃源岩进入高演化阶段，生成的湿气和凝析油向上运移并向储层发生幕式充注，第二期油气充注在娄山关组白云岩重晶石脉中形成了主峰值为149.4℃的包裹体；第三期油气充注发生在中晚侏罗世，此期下寒武统烃源岩进入过成熟阶段而以干气生成为主，同时早期聚集在上震旦统灯影组白云岩储层和下寒武统灰岩储层中的原油因较高的储层温度而发生高温裂解，形成的混合干气向上运移，并向上部储层发生充注，气侵作用也形成了志留系沥青砂岩中较高演化程度的沥青。

对大风洞下二叠统茅口组流体包裹体的研究表明，与油气包裹体相伴生的盐水包裹体均一温度为97.8~130.5/113.6℃，根据热史分析，其相应的成藏期应为中晚侏罗世，如前所述，大风洞组下二叠统油苗碳同位素偏轻，生标特征混源明显，应为下寒武统烃源岩生成的原油与二叠系烃源岩生成的原油的混源油，由于下二叠统烃源岩在早侏罗世才进入生油门限，而下寒武统烃源岩在早中侏罗世处于过成熟阶段，此次流体包裹体揭示的成藏期次应为中晚侏罗世下二叠统烃源岩处于生油高峰阶段形成的油气充注。

综上所述，凯里地区在地质过程中经历了多期油气成藏及改造过程。下寒武统烃源岩在早奥陶世进入生油门限，但由于烃源岩的热演化程度较低，生烃量有限，都匀运动和广西运动的隆升剥蚀，使得早期形成的原油遭受了生物降解而形成了沥青；晚泥盆统—早石炭世，下寒武统烃源岩进入生油高峰阶段，此时生储盖配置关系较好，原油发生大规模的原油充注形成了凯里原生古油藏。早二叠世，该区下寒武统烃源岩进入高成熟阶段而生成湿气和凝析油，在三叠纪沿断裂及不整合面等优质输导体系向奥陶系—志留系储层中充注的同时，也沿断裂向上运移并在大风洞地区下二叠统灰岩溶蚀孔洞得到聚集；中晚侏罗世，下寒武统烃源岩进入过成熟阶段而以干气生成为主，同时早期聚集在上震旦统灯影组白云岩储层和下寒武统灰岩储层中的原油因较高的储层温度而发生高温裂解，形成的混合干气向上运移，并向上部储层发生充注，气侵作用形成了志留系沥青砂岩中较高演化程度的沥青。此时，下二叠统烃源岩进入生油高峰，并形成自生自储的油藏，致使其原油显示下寒武统原油和二叠系原油的混源特征。由于奥陶系和志留系储层埋藏深度较小，储层温度相对较低，均小于160℃，没有发生原油的热裂解作用而以原油的形式得以保存。燕山中期以来强烈的褶皱隆升和断裂作用，使得S₁₋₂wn²和O₁h早期油藏遭受严重破坏，部分油藏以油苗形式出露地表，并遭受了强烈的生物降解作用，形成现今凯里破坏型残余油气藏。

3 结论

（1）饱和烃色谱分布结果显示，凯里残余油藏油苗及储层沥青的正构烷烃分布完整，但饱和烃色谱基线上凸形成明显“鼓包”，加之存在25-降藿烷，表明古油藏原油曾遭受强烈生物降解后发生过再次充注。

（2）凯里地区奥陶系—志留系油苗、储层沥青同源，主要源自下寒武统泥质烃源岩，原油大规模充注是在海西早期；二叠系油苗、沥青同源，为二叠系烃源岩和下寒武统烃源岩共同作用的产物。

（3）凯里残余油气藏的形成经历了加里东晚期的小规模成藏及破坏，海西期大规模油气成藏、印支期—燕山早期油气转化、燕山中期以来遭受大规模破坏的演化过程，油藏主要成藏期为海西期。