克拉美丽气田油气成因及成藏特征

杨迪生 陈世加 李 林，4 路俊刚

1.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所 2.西南石油大学3.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 4.中国石油大学（北京）地球科学学院

克拉美丽气田油气成因及成藏特征

杨迪生1陈世加2，3李 林1，4路俊刚2，3

1.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院地球物理研究所 2.西南石油大学3.“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 4.中国石油大学（北京）地球科学学院

克拉美丽气田是近年来准噶尔盆地天然气勘探的又一重大发现，研究其油气成因及成藏特征对整个陆东地区下一步油气勘探具有指导意义。为此，对该区烃源岩进行了综合评价，认为滴水泉地区石炭系烃源岩有机质丰度高，已到高成熟演化阶段，具有较强生烃能力；通过对天然气组分、伴生原油碳同位素、轻烃及生物标志化合物特征进行综合分析，认为克拉美丽气田油气均属于腐殖型有机质来源的高成熟阶段产物，且原油碳同位素值具有从西到东变重的趋势；结合区域构造演化特征，指出滴南凸起存在“洼槽”，阻挡了东道海子凹陷油气运移至克拉美丽气田石炭系储层成藏，该气田的油气可能主要来自滴水泉凹陷西端的石炭系烃源岩；最后，建立了油气运移成藏模式，指出滴水泉凹陷周缘具有较大的勘探潜力。

准噶尔盆地 克拉美丽气田 滴水泉凹陷 天然气 油气成因 成藏模式 烃源岩 碳同位素 原油特征

准噶尔盆地克拉美丽气田是新疆油田第一个千亿立方米级的大气田［1－5］，其发现将陆东地区天然气勘探推向一个新高潮。克拉美丽气田位于滴南凸起（陆梁凸起东部）中段，南北被东道海子凹陷和滴水泉凹陷夹持，油气具有双向来源可能，其油气来源及成因将直接关系到滴水泉凹陷周缘地区乃至整个陆东地区的下一步勘探。

1 地质概况

滴南凸起呈近东西向展布，位于滴水泉凹陷以南、东道海子凹陷以北，克拉美丽山以西、莫北凸起以东。

滴南凸起地层沉积较全，自上而下钻揭古近系，白垩系，侏罗系头屯河组、西山窑组、三工河组、八道湾组，三叠系，上二叠统和石炭系，中下二叠统和上侏罗统地层缺失。

该地区天然气勘探主要以石炭系火山岩为主，油气藏的分布受火山岩体分布的控制［6－8］。石炭系顶面构造形态为南北两侧被边界断裂所切割、向西倾伏的大型鼻状构造，发育滴西10井、滴西18井断鼻和滴西14井低幅度背斜等小构造。

滴南凸起中段轴向发育近东西向的滴水泉西断裂，克拉美丽气田主要分布在断裂以北，产层为石炭系；断裂以南出油气点较多，发现滴西9井区白垩系气藏，但其规模相对较小。

2 油气成因

2.1 烃源岩特征

滴水泉地区存在5套潜在烃源岩，分别为下石炭统滴水泉组（C1d）、上石炭统巴塔玛依内山组（C2b）、上二叠统平地泉组（P2p）、上三叠统白碱滩组（T3b）和下侏罗统八道湾组（J1b），其中C1d、C2b、P2p和J1b烃源岩有机质丰度都较高，达到好烃源岩标准以上［9－12］，但P2p分布范围较小，沉积较薄，J1b烃源岩有机质成熟度较低，Ro＜0.6%，尚处于未—低成熟阶段（表1），石炭系（C1d＋C2b）是该区主要油气源岩。

C1d烃源岩干酪根碳同位素值为－21.98‰～－27.50‰，表现出腐殖型和部分混合型的有机质类型特征，C2b烃源岩干酪根碳同位素值介于－21‰～－25.96‰（图1），则表现出腐殖型为主的有机质类型特征［9，13－14］，明显C2b烃源岩混入混合型有机质较少，更加偏向于腐殖型有机质的特征。

表1 滴水泉地区不同层位烃源岩有机质丰度和成熟度参数统计表

通过区域地质分析和盆地模拟研究表明，滴水泉凹陷石炭系烃源岩在印支晚期进入成熟阶段，燕山中期达到高成熟阶段［15］。

2.2 油气地球化学特征

滴南凸起从石炭系—白垩系均发现油气，克拉美丽气田主要产层为石炭系，滴水泉西断裂以南油气主要产层为白垩系，次为侏罗系。

2.2.1 天然气特征

天然气组成简单，其组分组成特征和碳同位素比值是其成因信息的主要来源［16］。

2.2.1.1 天然气组分

该区天然气主要以烃类气体为主，非烃气体含量较低。其中，克拉美丽气田石炭系天然气甲烷含量介于72%～92.32%，干燥系数分布在0.89～0.96（表2），均值为0.92，以湿气为主。滴水泉西断裂以南侏罗系和白垩系天然气干燥系数分布在0.94～0.96（表2）。

图1 滴水泉地区C1 d和C2b烃源岩干酪根碳同位素频率分布图

2.2.1.2 天然气碳同位素

如表2所示，克拉美丽气田石炭系天然气碳同位素组成较为集中，甲烷碳同位素值主要分布在－31.3‰～－28.5‰，乙烷碳同位素值主要分布在－25.6‰～－27.8‰，说明其为腐殖型有机质来源的高—过成熟阶段的产物。

滴水泉西断裂以南天然气碳同位素组成特征与断裂以北相似，甲烷碳同位素值主要分布在－29.92‰～－32.90‰，乙烷碳同位素值主要分布在－25.90‰～－27.86‰（表2）。但是也存在典型的腐泥型有机质来源的成熟阶段产物，如滴西9井白垩系，其甲烷碳同位素值为－41.79‰，乙烷碳同位素值为－30.67‰（表2），说明存在东道海子凹陷二叠系腐泥型天然气的贡献。

2.2.2 原油特征

克拉美丽气田原油主要以轻质油和凝析油为主，密度小于0.85 g／cm3，含蜡量均值为5%，以低含蜡为主，但存在个别高含蜡量的样品，应为高等植物为主的偏腐殖型烃源岩生成的产物。

2.2.2.1 生物标志化合物

如图2所示，克拉美丽气田原油甾烷分布以C29丰度较高为特征，呈反“L”形分布，与典型的来自二叠系腐泥型烃源岩的原油甾烷分布特征不同（滴南1井，P2p），说明克拉美丽气田石炭系原油不是来自二叠系烃源岩。

2.2.2.2 原油碳同位素

原油碳同位素受次生变化影响较小，是油源对比常用指标。

1）克拉美丽气田原油东西段对比

克拉美丽气田原油碳同位素值分布特征具有一定的规律性，东西段存在一定的差异。气田东段（图3 B和表3）原油碳同位素值较重，主要分布在－23.96‰～－26.60‰。相对而言，气田西段（图3 A和表3）原油碳同位素值较轻，主要分布在－26.70‰～－28.80‰。

表2 滴南凸起天然气特征数据表

图2 滴西5井和滴南1井原油甾烷分布图

图3 滴南凸起井位分布图

这种原油碳同位素从西到东变重的趋势说明，东西段油气来源不同，存在腐泥型烃源岩来源油的混合，西段混入较多，东段混入较少。

2）滴水泉西断裂南、北原油对比

按照原油碳同位素值－29‰为界，可以把滴南凸起原油分成两类，一类为滴水泉西断裂以北地区（主要为克拉美丽气田），另一类是滴水泉西断裂以南地区。

表3 滴南凸起原油碳同位素值统计表

如前所述，滴水泉西断裂以北区域原油碳同位素值较重，主要分布在大于－29‰的范围内（表3），明显以腐殖型烃源岩来源油为主。而滴水泉西断裂以南，靠近东道海子凹陷区域内原油碳同位素值却明显变轻，大部分小于－29‰（表3）。滴水泉西断裂南北两侧原油碳同位素值存在差异，说明其来源不同。

2.2.2.3 原油轻烃

轻烃在原油中所占的比例为1／4～1／3，在轻质油藏和凝析油藏中，比例会更高。Thompson对凝析油烷基化进行了定量分析，提出用庚烷值和异庚烷值来研究原油与凝析油的成因及其对原油成熟度分类［17－18］。

该区原油轻烃异庚烷值较高，分布在2.1～4.0，主要为高成熟阶段产物。

2.3 油气来源

油气分析认为，克拉美丽气田原油碳同位素值具有从西到东变重的特征。

导致这种变化趋势的可能原因有两种：一是东道海子凹陷二叠系生成的偏腐泥型油气从西南方向沿滴南凸起南斜坡运移（图3，运移方向2），然后穿过滴水泉西断裂到克拉美丽气田与来自石炭系的腐殖型油气混合形成油气藏，造成克拉美丽气田伴生原油的碳同位素值由西到东变重；另一种可能是滴水泉凹陷深部石炭系存在偏腐泥型烃源岩，其产物由西向东运移（图3，运移方向1）。

通过对比工区地震剖面发现，滴水泉西断裂以南存在一个低幅度的背斜，其与北部分支凸起（克拉美丽气田的主体）之间形成“洼槽”，并向西延伸至石西凸起（图4），东道海子凹陷烃源岩生成的油气难以越过该“洼槽”进入克拉美丽气田石炭系储层成藏，但可以沿浅层断裂向上运移到滴水泉西断裂以南的侏罗系和白垩系储层成藏，这也是导致滴水泉西断裂以南原油和部分天然气碳同位素值变轻的主要原因。

而且，该区C1d烃源岩部分干酪根碳同位素值偏轻，介于－25.2‰～－27.6‰，这种碳同位素值偏轻的烃源岩可生成碳同位素值较轻的原油，并由西向东运移，使得该气田石炭系原油碳同位素值由西向东变重。因此认为该气田的油气主要来自滴水泉凹陷。

图4 过滴西5井的南北向地震解释剖面图

3 成藏模式

根据烃源岩演化史，滴水泉凹陷石炭系烃源岩在印支晚期达到成熟阶段，由于烃源岩有机质主要为偏腐殖型，因此生成的产物以凝析油气为主，并沿着断裂向上运移至克拉美丽气田石炭系火山岩中聚集成藏，形成凝析油气藏（图5）。

因保存条件差异，部分井区气体散失，形成油气比较低的油气藏或轻质油藏，如滴401井石炭系油藏（3 630～3 659 m）。燕山中期，石炭系烃源岩达到高成熟阶段，产物主要是凝析油和湿气，以天然气充注为主，进一步充注到石炭系火山岩储层中，导致油气藏气油比升高，并在第一期未成藏的区域形成纯气藏，如滴104井石炭系气藏（3 188～3 200 m）。

部分地区因缺乏二叠系乌尔禾组区域泥岩盖层，并且深部沟通断裂发育，石炭系油气沿断裂向上发生调整和扩散运移至浅层二叠系、侏罗系和白垩系地层中聚集，形成气油比较高的气藏（滴西14井，P3w、J1b、J1s油气藏）。

图5 克拉美丽气田油气运移成藏示意图

4 结论

1）该区C1d和C2b烃源岩分布范围广，沉积厚度大，有机质丰度高，目前已到高过成熟阶段，具有较强生烃能力。C1d烃源岩含有较多偏腐泥型有机质，生成大量碳同位素值较轻的原油，该原油自西向东运移是导致克拉美丽气田东西段原油碳同位素值不同的主要原因。

2）克拉美丽气田天然气干燥系数较大，甲、乙烷碳同位素值较重，属于偏腐殖型有机质来源的高过成熟阶段产物；伴生油碳同位素值大于－29‰，与滴南凸起滴水泉西断裂以南原油不同。

3）滴南凸起存在“洼槽”并向西延伸至石西凸起，使得南面东道海子凹陷源岩生成的油气难以向北运移到克拉美丽气田石炭系储层成藏，克拉美丽气田油气主要来自滴水泉凹陷。

4）石炭系烃源岩在印支晚期到成熟阶段，生成的凝析油气沿着断裂向上运移至克拉美丽气田石炭系火山岩中聚集成藏，形成凝析气藏。燕山中期，石炭系烃源岩到高成熟阶段，以天然气充注为主，进一步充注到石炭系火山岩储层中，导致油气藏气油比升高。部分地区因深部沟通断裂发育，且缺乏二叠系乌尔禾组区域泥岩盖层，石炭系油气藏油气向上调整和扩散，在浅层形成气油比较高的油气藏。

［1］张文鸣.新疆克拉美丽气田勘探开发快速突破纪实［EB／OL］.http：∥www.tianshannet.com.cn／energy／content／2009－01／11／content－3783477.htm.

［2］王晓磊，柳海，达勇，等.克拉美丽气田火山岩气藏储层改造技术［J］.天然气工业，2010，30（2）：63－65.

［3］孙晓岗，王彬，杨作明.克拉美丽气田火山岩气藏开发主体技术［J］.天然气工业，2010，30（2）：11－15.

［4］凌立苏，何文渊，黄卫东，等.准噶尔盆地克拉美丽气田高效勘探实践［J］.天然气工业，2010，30（2）：7－10.

［5］匡立春，吕焕通，王绪龙，等.准噶尔盆地天然气勘探实践与克拉美丽气田的发现［J］.天然气工业，2010，30（2）：1－4.

［6］黄小平，王兆峰，金振奎，等.准噶尔盆地滴南凸起石炭系火山岩储层与油气分布［J］.石油天然气学报，2009，31（5）：190－192.

［7］靳军，刘洛夫，余兴云，等.陆东—五彩湾地区石炭系火山岩气藏勘探进展［J］.天然气工业，2008，28（5）：21－23.

［8］贺凯，庞瑶，何治亮，等.准东地区石炭系烃源岩评价及重要意义［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2010，32（6）：41－45.

［9］黄第藩，李晋超.陆相有机质演化和成烃机理［M］.北京：石油工业出版社，1984：10－42.

［10］王斌，吴明，王绪龙，等.准噶尔盆地腹部三叠系烃源岩特征与评价［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2011，33（2）：12－20.

［11］马行陟，庞雄奇，姜福杰，等.辽东湾地区下第三系有效烃源岩分布定量研究［J］.西南石油大学学报：自然科学版，2011，33（1）：64－70.

［12］李兆影，邱楠生，李政.渤海湾盆地深层孔店组烃源岩评价［J］.天然气工业，2006，26（10）：18－20.

［13］戴金星.天然气中烷烃气碳同位素研究的意义［J］.天然气工业，2011，31（12）：1－6.

［14］戴金星，胡安平，杨春，等.中国天然气勘探及其地学理论的主要新进展［J］.天然气工业，2006，26（12）：1－5.

［15］达江，胡咏，赵孟军，等.准噶尔盆地克拉美丽气田油气源特征及成藏分析［J］.石油与天然气地质，2010，31（2）：187－192.

［16］沈平，徐永昌，王先彬，等.气源岩和天然气地球化学特征及成气机理研究［M］.兰州：甘肃科学技术出版社，1991：37－61.

［17］THOMPSON K F M.Light hydrocarbons in subsurface sediments［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1979，43（5）：657－672.

［18］THOMPSON K F M.Classification and thermal history of petroleum based on light hydrocarbons［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1983，47（2）：303－316.

Hydrocarbon origins and their pooling characteristics of the Kelameili Gas Field

Yang Disheng1，Chen Shijia2，3，Li Lin1，4，Lu Jungang2，3
（1.Exploration and Development Research Institute of Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang 830013，China；2.Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；3.State Key Laboratory of Oil ＆Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；4.School of Earth Sciences，China University of Petroleum－Beijing，Beijing 102249，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 2，pp.27－31，2／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The Kelameili Gas Field is another big discovery made in the Junggar Basin in recent years so that the study on its hydrocarbon origins and pooling characteristics is of great significance to future exploration in the whole Ludong area.A comprehensive evaluation of the source rocks of this gas field reveals that the Carboniferous source rocks in the Dishuiquan area have high organic abundance and have come to a higher mature stage，thus have a great potential of hydrocarbon generation.A comprehensive analysis of gas composition，carbon isotopes of associated crude oil，light hydrocarbons and biomarkers shows that all of the hydrocarbons in this gas field are products of humic－type organic matter at high maturity and the carbon isotopes of crude oil are getting heavier from west to east.The study of regional structural evolution indicates that a"structural low"exists on the Dinan salient and prevents the hydrocarbons generated in the Dongdaohaizi sag from migrating into and accumulating in the Carboniferous reservoirs of the Kelameili Gas Field，the hydrocarbons of which mainly come from the Carboniferous source rocks in the western Dishuiquan sag.Finally，a model for hydrocarbon migration and accumulation is established and it is pointed out that the periphery of the Dishuiquan sag has great potential for hydrocarbon exploration.

Junggar Basin，Kelameili Gas Field，Dishuiquan sag，natural gas，hydrocarbon origin，pooling pattern，source rock，carbon isotope，characteristics of crude oil

国家科技重大专项“大型特大型岩性地层油气田／区形成与分布研究”（编号：2011ZX05001－001）。

杨迪生，1963年生，高级工程师；从事油气勘探研究及管理工作。地址：（830013）新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市北京北路397号。电话：（0991）4299376。E－mail：yangds＠petrochina.com.cn

杨迪生等.克拉美丽气田油气成因及成藏特征.天然气工业，2012，32（2）：27－31.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.006

2011－12－08 编辑 罗冬梅）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.006

Yang Disheng，senior engineer，born in 1963，is engaged in research and management of petroleum exploration