准噶尔盆地车排子地区稠油成因及成藏过程

2014-09-21张枝焕刘洪军李伟费佳佳向奎秦黎

地球科学与环境学报 2014年2期

张枝焕+刘洪军+李伟+费佳佳+向奎+秦黎明+席伟军+朱雷

基金项目：国家科技重大专项项目(2011ZX05002)

摘要：准噶尔盆地西缘车排子凸起侏罗系、白垩系和第三系均发现了稠油。运用油藏地球化学及分子地球化学方法，在对稠油地球化学特征精细剖析的基础上，根据原油的正构烷烃、类异戊间二烯烷烃、甾萜烷烃类生物标志物特征和稳定碳同位素组成特征，讨论车排子地区稠油的成因及生物降解程度，分析稠油的油源；根据流体包裹体资料并结合区域构造和烃源岩资料，分析研究区稠油的成藏期次和运移途径，建立稠油油藏的成藏模式。结果表明：准噶尔盆地车排子地区稠油主要来源于昌吉凹陷二叠系烃源岩，部分有侏罗系烃源岩生成原油的混源，均受到不同程度的生物降解；稠油油藏为后期调整形成的次生油藏，存在两期成藏过程，第1期为白垩纪到古近纪，主要存在于侏罗系和白垩系储层中，第2期为新近纪以来，主要存在于新近系沙湾组储层中；稠油主要通过红车断裂带和不整合面运移，而且运移时伴随着生物降解，在聚集成藏前或运移前已经遭受了轻微生物降解作用，聚集成藏后又遭受了较为严重的生物降解作用。

关键词：地球化学；稠油；生物降解；油源；运移；成藏过程；车排子凸起；准噶尔盆地

中图分类号：P618.130.2；TE122.1文献标志码：A

Origin and Accumulation Process of Heavy Oil

in Chepaizi Area of Junggar Basin

ZHANG Zhihuan1，2, LIU Hongjun3, LI Wei1,4, FEI Jiajia1, XIANG Kui5,

QIN Liming1,6, XI Weijun1,5 , ZHU Lei1

(1. School of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 2. State Key Laboratory of

Petroleum Source and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3. School of Earth

Sciences and Engineering, Xian Shiyou University, Xian 710065, Shaanxi, China; 4. SINOPEC International

Petroleum Exploration and Production Corporation, Beijing 100029, China; 5. Department of Xinjiang

Exploration Project Management of SINOPEC Shengli Oilfield, Dongying 257001, Shandong, China;

6. SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering, Beijing 100101, China)

Abstract: Heavy oils are discovered in Jurassic, Cretaceous and Neogene reservoirs of Chepaizi uplift in the western margin of Junggar Basin. Based on the detailed analysis of geochemical characteristics of heavy oil, according to the characteristics of nalkanes, isoprenoids, steroids and triterpenes biomarkers and stable carbon isotope compositions, the sources, origin and biodegradation of heavy oil in Chepaizi area were discussed by the means of reservoir geochemistry and molecular geochemistry; according to the fluid inclusions combined with geological structure and source rocks, the accumulation period and migration of heavy oils were analyzed, and the hydrocarbon accumulation process was established. The results show that the heavy oils in Chepaizi area of Junggar Basin are subjected to different degrees of biodegradation, mainly derived from Permian source rocks of Changji sag, and some of them mix with crude oil from Jurassic source rock; heavy oil reservoirs are secondaryby later reformation, and there are two major stages of hydrocarbon accumulation; the first period is from Cretaceous to Paleogene, the accumulation mainly happens in Jurassic and Cretaceous reservoirs, and the second period is after Neogene, the accumulation mainly happens in Neogene Shawan Formation reservoirs; heavy oils mainly migrate through Hongche fault belt and unconformity surface, and are subjected to a slight degradation during accumulation or migration and to a more severe degradation after accumulation.

Key words: geochemistry; heavy oil; biodegradation; oil source; migration; accumulation process; Chepaizi uplift; Jungger Basin

0引言

自2000年以来，中国石油新疆油田和中国石化西部新区勘探指挥部均在准噶尔盆地车排子凸起发现了良好的油气显示和高产油气流，反映该区具有良好的油气勘探潜力。目前已在车排子凸起白垩系和第三系发现了轻质油，在侏罗系、白垩系和第三系发现了稠油。从区域构造背景上看，这些原油可能来源于凸起区东侧的昌吉凹陷西段(又称“沙湾凹陷”)或南缘西部的四棵树凹陷。油源对比表明，研究区轻质油主要来源于侏罗系烃源岩，可能存在白垩系烃源岩的混源［13］。研究区稠油遭受过较明显的生物降解，给油源对比带来一定困难。根据残留组分分析，其来源与轻质油存在明显差别，而与二叠系烃源岩接近，推测其可能来源于二叠系烃源岩。目前，对研究区稠油成因及成藏过程认识仍不清楚，在一定程度上影响着研究区下步油气勘探。系统分析研究区稠油的地球化学特征，揭示其成因及成藏机理具有重要意义。笔者运用油藏地球化学及分子地球化学方法，在对稠油地球化学特征精细剖析的基础上，根据原油的正构烷烃、类异戊间二烯烷烃、甾萜烷烃类生物标志物特征和稳定碳同位素组成特征，讨论车排子地区稠油的成因及生物降解程度，分析稠油的油源；根据流体包裹体资料，并结合区域构造和烃源岩资料，分析研究区稠油的成藏期次和运移途径，建立稠油藏的成藏模式。

1研究区地质概况

车排子凸起位于准噶尔盆地西缘，构造上与红车断裂带同属于准噶尔盆地西部隆起的次一级构造单元［48］。车排子凸起平面上呈三角形，主体走向为NW—SE向至EW向，其东侧以红车断阶带为界与昌吉凹陷及中拐凸起相接，南侧为四棵树凹陷(图1)，西侧及西北侧为扎伊尔山，北侧与克夏断褶带相接，面积约1.08×104 km2。车排子凸起在西北部扎伊尔山前隆起最高，向东部、南部及东南部隆起幅度逐渐降低，至奎屯—安集海一带逐渐隐伏消失。隆起主体部位大面积缺失二叠系、三叠系和侏罗系，白垩系和新近系超覆在隆起基岩顶面上，白垩系—石炭系构造层总体表现为东南倾单斜，新近系总体为近南倾的单斜。

图1准噶尔盆地车排子凸起构造位置

Fig.1Sketch Showing the Tectonic Location of

Chepaizi Uplift, Junggar Basin

海西早期，车排子地区强烈隆升，并产生红车断裂带，将车排子凸起—四棵树凹陷与中央坳陷分割；在此期间，车排子地区以垂向隆升剥蚀为主，火山活动强烈，形成了一套以凝灰岩和变质岩为主的地层。海西晚期、印支期和燕山早中期，车排子凸起继续强烈隆升，缺失二叠系、三叠系及侏罗系，在红车断裂带及车排子凸起近红车断裂带处沉积了较薄的二叠系、三叠系及侏罗系。在印支期—燕山期，车排子凸起区断裂活动较为强烈，凸起上形成了若干小型断凹或沟谷，沉积了较薄的侏罗系。早白垩世以后，车排子凸起区开始缓慢沉降，东部及东南部沉积了较薄的下白垩统中下部地层，西北部仍为隆起区，缺失下白垩统上部地层和上白垩统东沟组。古近纪以后，车排子凸起仍以缓慢沉降为主，但只有车排子凸起东南部沉积了较薄的古近系紫泥泉子组和安集海河组，中西部广大地区仍为剥蚀区，缺失了古近系。新近纪以后受喜山运动的影响，北天山山前前陆盆地开始形成，车排子凸起作为该前陆盆地的一部分随之快速沉降，形成了沙湾组沉积，但在车排子凸起北部及西部山前带未能沉积沙湾组。沙湾组沉积以后，车排子凸起沉降范围和幅度继续加大直至整体都处于水下，沉积了较厚的塔西河组、独山子组和第四系。

车排子凸起虽有部分暗色泥岩沉积，但均未进入生烃门限，有效烃源岩不发育，但其紧邻昌吉凹陷和四棵树凹陷。这两个凹陷分别分布有二叠系、侏罗系和古近系等多套烃源岩，可为其提供油源。车排子凸起主要发育3套储盖组合，分别为以石炭系变质岩和凝灰岩、侏罗系砂岩和砂砾岩、白垩系砂岩和砂砾岩为储集层，白垩系中上部泥质岩及与储集层互层的泥质岩为盖层的储盖组合；以古近系中下部砂岩为储集层，古近系上部的泥质岩及与储集层互层的泥质岩为盖层的储盖组合；以沙湾组中下部砂岩为储集层，沙湾组中上部泥质岩及与储集层互层的泥质岩为盖层的储盖组合。车排子凸起油藏类型比较复杂，分布有古近系—新近系岩性、白垩系底部超覆不整合、侏罗系顶部剥蚀不整合及石炭系潜山和断块等多种类型的油藏，且具有多期次成藏的特点。车排子凸起长期发育继承性构造，处于昌吉凹陷和四棵树凹陷油气运移指向区。该区可能存在两个油气运移方向：一是从卡因迪克方向越过艾卡断裂带向北运移，在车排子凸起上聚集；二是沿红车断阶带向北，越过红车断阶带向西运移，油气输导系统的组成主要是断层和不整合面。

2稠油分布及其地球化学特征

2.1稠油分布及物性特征

研究区稠油在石炭系、侏罗系、白垩系、古近系以及新近系沙湾组都有分布，但主要分布在新近系沙湾组、白垩系和侏罗系，古近系和石炭系分布较少。北部地区稠油主要分布在新近系沙湾组，南部地区多分布在侏罗系和白垩系，少数井区也可能分布在其他层位。

研究区稠油密度和黏度均较大，密度大部分超过090 g·cm-3。根据中国稠油分类标准，车排子地区稠油多数属于普通稠油。排1井白垩系原油密度为0.945 g·cm-3，黏度为592 mPa·s(50 ℃)，凝固点为-12.7 ℃；侏罗系原油密度为099 g·cm-3，黏度为5 879 mPa·s(50 ℃)，凝固点为12 ℃；个别井点(如排602C1井)稠油黏度为11 188 mPa·s，属于特稠油。随着深度的变浅，稠油密度和黏度呈增加趋势。

2.2稠油地球化学特征

研究区不同井区、不同层位、不同深度稠油地球化学特征存在一定差异，但大部分稠油饱和烃总离子流图上鼓包均较明显，正构烷烃分布不完整，尤其是低分子量正构烷烃消耗殆尽，且基本辨认不出姥鲛烷和植烷；三环萜烷分布均比较完整，且丰度较高，其中C20、C21、C23三环萜烷相对丰度呈“山峰型”或“上升型”分布；C30藿烷相对含量较低，伽马蜡烷含量中等或较高，含有较丰富的25降藿烷；规则甾烷分布不完整且相对含量很低，孕甾烷相对含量一般较高［图2(a)~(d)］。有些样品饱和烃破坏很严重，除了正构烷烃和类异戊间二烯烷烃遭严重破坏外，规则甾烷也已经遭受生物降解，五环三萜烷也遭到较严重的破坏［图2(e)~(l)］。甚至有些样品(如排602井原油)中比降藿烷更难降解的三环萜烷已经有生物降解的迹象［图2(i)~(l)］，表明其遭受了更为严重的生物降解。

质荷比为125的质量色谱图表示类胡萝卜烷系列化合物；质荷比为217的质量色谱图表示甾烷系列化合物；质荷比为191的质量色谱图

表示三环萜烷及五环三萜烷系列化合物

图2车排子凸起原油和油砂抽提物总离子流图及部分生物标志物质量色谱图

Fig.2Total Ion Chromatorgraphies of Crude Oil and Oil Sand Extraction, and Mass Chromatograms of

Some Biomarkers in Chepaizi Uplift

有些稠油样品饱和烃总离子流图上显示较明显的鼓包，藿烷系列中25降藿烷丰度较高。但从总离子流图上看，除了低分子量化合物外，仍然明显可见分布较完整的正构烷烃、姥鲛烷和植烷(图3)。这说明早期充注原油遭受了严重的生物降解，后期充注了一定量未被生物降解的原油。但不同井区后期充注的原油所占比例有所不同。这些原油稳定碳同位素值高于典型二叠系烃源岩生成的原油，而低于来源于侏罗系烃源岩的原油。比如，排19井沙湾组油砂抽提物δ(13C)值

为-283×10-3，排203井沙湾组原油的饱和烃δ(13C)值为-279×10-3，排204井油砂抽提物δ(13C)值为-293×10-3，都介于侏罗系和二叠系烃源岩抽提物的稳定碳同位素值之间。

质荷比为125的质量色谱图表示类胡萝卜烷系列化合物；质荷比为217的质量色谱图表示甾烷系列化合物；质荷比为191的质量色谱图

表示三环萜烷及五环三萜烷系列化合物

图3车排子凸起砂岩抽提物总离子流图及部分生物标志物质量色谱图

Fig.3Total Ion Chromatorgraphies of Sandstone Extraction and Mass Chromatograms of Some Biomarkers in Chepaizi Uplift

3稠油生物降解程度及分布特征

3.1稠油成因及生物降解程度

稠油成因主要有原生型和次生型，前者主要指烃源岩在低演化阶段形成的未熟—低熟油，后者指油藏遭受后期的破坏改造(如水洗、氧化及生物降解等物理或化学作用)后所形成的一种重质油/沥青［912］，其中生物降解是次生稠油的重要形成机制之一［1314］。不同成因的稠油地球化学特征存在明显差别。根据研究区稠油的地球化学特征，这些稠油均具有生物降解油的特点，如饱和烃总离子流图上都有明显的鼓包，正构烷烃有明显的损失现象，有些甚至消耗殆尽，甾萜类分布不完整，部分样品藿烷或甾烷类化合物消耗严重，且存在25降藿烷。此外，研究区稠油层埋深较小，主要分布在1 000 m以内，具有生物降解的条件。由此可以判断该区稠油成因为生物降解。

前人对稠油生物降解级别开展了比较系统的研究，但目前不同学者对稠油的稠化分级不太一致，如Volkman等将生物降解程度划分为9级［15］，胡见义等将稠油分4个等级［16］，高日胜等将重质油稠变序列划分为6级［17］，王屿涛将准噶尔盆地西北缘稠油分为5级［18］。目前较为常用的划分标准是Peters等根据原油组成特征将其生物降解程度分为五大级十个次级，五大级分别为轻微生物降解、中等生物降解、严重生物降解、很严重生物降解以及强烈生物降解［1920］。依据Peters等的判断标准［1920］，研究区稠油的生物降解程度为3～7级。排203井新近系稠油饱和烃总离子流图上有明显的鼓包，正构烷烃和无环类异戊间二烯烷烃损失明显，但依然可见少量分布，甾萜类化合物分布也比较完整，推测其遭受了3级(中等)生物降解作用；排20井石炭系、排1井白垩系、排203井古近系稠油遭受了4～5级(严重)生物降解作用，其特征为总离子流图上存在鼓包，正构烷烃损失严重，缺失无环类异戊间二烯烷烃，

图4车排子地区原油生物降解程度分布

Fig.4Distribution of Biodegradation Degree of Crude Oil in Chepaizi Region

藿烷系列化合物有缺失，25降藿烷相对藿烷系列化合物含量较高，但三环萜烷分布基本完整，伽马蜡烷含量中等，规则甾烷略有损失，但分布比较完整；排602井白垩系稠油遭受了约6级(严重)生物降解作用，这类原油总离子流图上也存在明显鼓包，正构烷烃和无环类异戊间二烯烷烃基本消耗完，藿烷系列化合物也有部分降解，且25降藿烷含量很高，同时规则甾烷相对含量很低，也有明显损耗，三环萜烷类分布比较完整，伽马蜡烷含量中等；排1井侏罗系、排6井白垩系、排18井新近系原油遭受了7级(特严重)生物降解作用，这类原油总离子流图上鼓包明显，正构烷烃及无环类异戊间二烯烷烃已消耗殆尽，藿烷系列化合物损失较严重，且富含25降藿烷，规则甾烷损失非常严重，同时重排甾烷也受到影响，但三环萜烷类分布也相对完整，且重排甾烷也受到影响，相对含量很低，伽马蜡烷含量中等或较高。

有些原油饱和烃总离子流图上存在明显的鼓包（反映其遭受到一定程度的生物降解作用），但仍然分布有较完整的正构烷烃，表明其存在后期充注现象。

3.2不同生物降解程度稠油的分布特征

车排子凸起不同井区稠油的生物降解程度存在一定差别(图4)。研究区从东到西生物降解程度依次减弱，具有北部地区稠油生物降解程度较严重、南部地区原油生物降解程度相对较弱且存在后期充注现象的特点。车排子凸起区稠油生物降解程度从深度上存在一定差别，但差别并不明显。排203井新近系937.6、948、956 m深度段稠油中正构烷烃和甾萜烷系列化合物存在一定差别，956 m深度原油遭受中等生物降解，948、937.6 m深度原油均遭受了较严重生物降解。

4油源分析

车排子凸起南邻四棵树凹陷，东南部紧靠昌吉凹陷西段，这两个凹陷均有向车排子地区提供油源的区域地质背景和油气运聚条件。昌吉凹陷西段分布有二叠系佳木河组、风城组、乌尔禾组等油源系统［21］；四棵树凹陷分布有侏罗系、白垩系和古近系烃源岩。由于研究区稠油大多遭受了5级或5级以上的生物降解，部分生物标志物参数失去生源意义，增加了油源对比的难度。因此，针对研究区稠油特征及稠化程度，选择部分保留较好的生物标志物及其相关参数、稳定碳同位素及含油包裹体主成分分析资料，并参考车拐地区原油地球化学特征，分析了研究区稠油的油源。

尽管研究区大部分稠油遭受了较严重的生物降解，正构烷烃已经消耗殆尽，但从C20、C21和C23三环萜烷、伽玛蜡烷的分布特征来看，研究区稠油与昌吉凹陷中、下二叠统烃源岩具有很多相似的地球化学特征：五环三萜烷系列中三环萜烷和伽马蜡烷含量较高，C20、C21、C23三环萜烷特征表现为“上升型”(下二叠统烃源岩)或“山峰型”(中二叠统烃源岩)分布，Ts/Tm值较高，规则甾烷中ααα20RC27甾烷含量低，ααα20RC28甾烷含量较高，与ααα20RC29甾烷含量基本相当或偏低，含有一定量β胡萝卜烷；而侏罗系煤系烃源岩中伽马蜡烷含量很低，Ts/Tm值低，在低三环萜烷的背景下相对富含C19三环萜烷和C24四环萜烷，甾烷分布中孕甾烷含量低，ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29规则甾烷的相对丰度呈反“L”型分布，一般不含β胡萝卜烷。这些特征与研究区稠油存在明显的差别。

此外，稠油稳定碳同位素偏轻，全油或沥青抽提物δ(13C)值为(-31.5～-30)×10-3，饱和烃δ(13C)值为(-32.2～-31.7)×10-3。这些特征也与二叠系烃源岩及车拐地区原油(来源于二叠系烃源岩)比较接近，而与侏罗系烃源岩存在较大差别(图5)。二叠系烃源岩相对较富集轻碳同位素，生成的原油δ(13C)值小于-30×10-3，而侏罗系烃源岩富集重碳同位素，生成的原油δ(13C)值一般大于-27×10-3，烃源岩氯仿沥青“A”的δ(13C)值为(-25.9～-26.6)×10-3，平均为-26.2×10-3，暗色泥岩氯仿沥青“A”的δ(13C)值为(-28.1～-31.9)×10-3，平均为-30.3×10-3。

图5车排子凸起稠油与侏罗系烃源岩生成的原油及二叠系烃源岩生成的原油稳定碳同位素对比

Fig.5Correlations of Stable Carbon Isotopes Between Heavy Oil in Chepaizi Uplift and

Crude Oils Derived from Jurassic and Permian Source Rocks

车拐地区原油主要来源于中二叠统下乌尔禾组和下二叠统风城组烃源岩。从图6可以看出，研究区稠油(排203井、排1井)与车拐地区原油生标参数分布接近，而与来源于侏罗系烃源岩的排2井原油之间存在较明显差别。图7为排1井侏罗系和白垩系包裹体主成分生物标志物分布特征谱图。由图7可以看出，姥鲛烷含量低于植烷，三环萜烷相对含量较高，伽马蜡烷含量中等，且明显含有β胡萝卜烷，这些特征与二叠系烃源岩的特征基本一致，而与侏罗系烃源岩特征差别较大，判断来源于昌吉凹陷二叠系烃源岩。

图6车排子凸起稠油与车拐地区原油部分地球化学参数对比

Fig.6Comparison of Geochemical Parameters Between Crude Oils from Cheguai Area and Heavy Oil from Chepaizi Uptift

有些原油具有比较明显的两期充注现象，尽管这些原油有些生物标志物与二叠系烃源岩相似(如伽玛蜡烷指数明显偏高)，但有些特征与二叠系烃源岩又存在一定差别，如ααα20R甾烷C27/C29值较低，ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷相对组成呈“上升型”分布；有些原油中后期充注部分

姥鲛烷/植烷值偏高，比如排27井白垩系稠油中姥鲛烷/植烷值为172；δ(13C)值偏高，比如排203井沙湾组原油饱和烃δ(13C)值为-27.9×10-3，排19井沙湾组油砂抽提物δ(13C)值为-28.3×10-3，排204井油砂抽提物δ(13C)值为-29.3×10-3，其分布特征介于二叠系和侏罗系烃源岩之间。由此推测，早期充注的是来自昌吉凹陷二叠系烃源岩生成的原油，后期又充注了来源于侏罗系烃源岩生成的原油。这可以解释为早期充注的原油遭受了严重生物降解，正构烷烃和类异戊间二烯烷烃几乎被全部降解，后期充注的原油亦遭受了轻度生物降解，部分正构烷烃被消耗，异构烷烃丰度突显。三芴系列化合物分布特征表明，排1井侏罗系和排602井白垩系油砂抽提物中氧芴和芴的含量明显偏高，而硫芴含量较低，可能与来源于侏罗系烃源岩生成原油的混源作用有关，受后期充注影响明显的排601井、排20井以及车浅15井等的氧芴含量要明显高于硫芴。上述特征均表明可能有后期充注的侏罗系烃源岩生成原油的混源。

尽管研究区南侧四棵树凹陷存在白垩系和古近系烃源岩，但由于这两套烃源岩分布有局限，成熟度明显偏低，生烃潜力十分有限［3］，且与研究区稠油地球化学特征之间存在一定差别，如白垩系和古近系烃源岩伽马蜡烷含量明显偏高，ααα20RC27、ααα20RC28、ααα20RC29甾烷呈典型的“V”型分布，古近系烃源岩中还富含C30甾烷。研究区稠油中不具有这些特征［22］，由此推测这两套烃源岩对研究区稠油没有明显的油源贡献。

综上所述，车排子凸起稠油具有二叠系生成原油的特征，主要来源于昌吉凹陷二叠系烃源岩，后期有侏罗系烃源岩生成原油的混源。

5稠油成藏过程分析

5.1稠油油藏的成藏期

流体包裹体记录了含油气流体及其他各种来源流体的性质、组分和物化条件。根据储层中流体包裹体的均一化温度分布特征，结合盆地热演化史和埋藏史特征，可以确定油气运移时间和成藏期次［23］。近几年，流体包裹体在油气成藏研究中得到了广泛应用，已成为当代石油地质领域研究油气藏形成期次最重要和最有效的方法之一［2427］。

5.1.1流体包裹体相态、产状及分布特征

研究区稠油储层中分布有液态烃类、气液态两相烃类、气态烃类和含烃盐水4类包裹体。液态烃类包裹体主要沿切穿石英、长石颗粒的微裂隙分布，或者沿石英颗粒加大边微裂隙面呈线状以及带状分布［图8(a)、(b)］，这类包裹体在新近系沙湾组与白垩系储层中均较发育。气液态两相烃类包裹体主要发育在石英、长石的微裂隙中，部分分布在石英或长石的次生加大边，呈线状、带状及群状分布，个别呈孤立状分布［图8(c)、(d)］。气态烃类包裹体较少，在排286井、排19井与排20井沙湾组储层中有零星分布，主要沿石英颗粒加大边呈带状分布，大小从几微米至几十微米均有发现［图8(e)］。与烃类包裹体伴生的含烃盐水包裹体在研究区分布较广，常与沿裂隙分布的烃类包裹体有明显的共生关系，分布于石英颗粒、长石颗粒的裂隙或者次生加大边［图8(f)］。经对与烃类包裹体伴生的盐水包裹体的研究，侏罗系之上储层中盐水包裹体的盐度大于7%，新近系沙湾组储层周边含烃盐水包裹体盐度在4%以下，表明各类相态的原油存在差异，油气的成藏期亦有差别。

质荷比为125的质量色谱图表示类胡萝卜烷系列化合物；质荷比为217的质量色谱图表示甾烷系列化合物；质荷比为191的质量色谱图

表示三环萜烷及五环三萜烷系列化合物

图7排1井侏罗系和白垩系稠油包裹体主成分部分生物标志物分布特征

Fig.7Distributions of Some Biomarkers of Inclusion Principal Component of Jurassic and Cretaceous Heavy Oils from Well Pai1

图8车排子凸起稠油储层中流体包裹体产状及分布特征

Fig.8Occurrence and Distributions of Fluid Inclusions in Heavy Oil Reservoirs of Chepaizi Uplift

5.1.2油气成藏期次的确定

(1)流体包裹体均一化温度。车排子凸起储层含烃盐水包裹体均一化温度分布表明，侏罗系和白垩系储层均一化温度为60 ℃～80 ℃，新近系沙湾组储层均一化温度为60 ℃～90 ℃。个别井包裹体温度更高：排20井沙湾组包裹体均一化温度为97 ℃～110 ℃，排286井沙湾组包裹体均一化温度为94 ℃～116 ℃。在侏罗系与白垩系储层中还存在部分高温气液包裹体，部分气液包裹体的均一化温度超过160 ℃，存在深部高温油气流体的注入。均一化温度的分布范围不一致，基本可以判断侏罗系和白垩系储层与新近系储层中的流体注入时间不同，并至少存在两期成藏。

根据车排子凸起的古地温梯度(208 Ma时为每百米3.25 ℃，145.6 Ma时为每百米2.65 ℃，65 Ma时为每百米2.3 ℃，23.2 Ma时为每百米2.21 ℃，15 Ma时为每百米2.21 ℃，5.1 Ma时为每百米2.2 ℃，1.65 Ma时为每百米2.2 ℃，现今为每百米2 ℃)以及部分探井的基础地质资料，分析了车排子地区的地层热演化史。从图9可以看出，车排子地区储层所经历的最大受热温度明显低于储层流体包裹体均一化温度，因此，推测这些包裹体为深部油气快速运移，但还未降至储层温度时就已经被捕获。同时，根据侏罗系和白垩系储层温度，结合包裹体均一化温度，得出新近系沙湾组储层包裹体均一化温度高于侏罗系—白垩系储层的温度，因此，判断沙湾组稠油并非从侏罗系和白垩系运移上来的，可能为东南侧昌吉凹陷烃源岩生成的油气直接运移聚集形成。包裹体均一化温度与储层最大受热温度不匹配，因此，均一化温度不能准确判断稠油油藏的形成时间，但是通过其分布范围基本可以确定车排子地区稠油至少存在两期充注。

进一步分析表明，侏罗系稠油包裹体部分分布在石英颗粒的微裂隙以及裂隙面，仅少量在长石的溶蚀面以及胶结物中呈孤立状分布，表明石油是在侏罗系储层固结成岩发生溶蚀作用之后充注的，至少是在白垩系开始沉积之后，并且侏罗系储层气液包裹体较为发育，气体保存条件较好，生物降解程度偏低。

N2d-新近系独山子组；N1t-新近系塔西河组；N1s-新近系沙湾组;K1tg-白垩系吐谷鲁群

图9车排子凸起带部分井地层埋藏史与热演化史分布

Fig.9Burial History and Thermal Evolution History Diagrams of Part Wells in Chepaizi Uplift Belt

白垩系储层深褐色液态烃类包裹体发育，储层孔隙中含有沥青，稠油降解略强一些，保存条件相对差，但也发育气液包裹体。此外，侏罗系含油储层成岩作用明显强于白垩系，含有稠油的白垩系储层普遍比较疏松，甚至胶结作用比古近系还弱，推测在白垩系储层未固结时稠油开始注入。因此,把侏罗系和白垩系储层稠油成藏时间定为白垩纪之后至古近纪时期较为合适。新近系沙湾组储层油气包裹体主要形成于新近系末期至现今，由于沙湾组储层存在深褐色液态稠油包裹体，荧光显示较弱，在排2井、排203井、排19井及排20井均存在此类稠油包裹体，表明这些包裹体是在沙湾组储层开始进入成岩阶段形成稠油且进入储层后形成的。

(2)根据烃源岩生烃史分析成藏期。

昌吉凹陷二叠系烃源岩的生烃时间较早，从靠近边缘一虚拟井的生烃强度分析表明，下二叠统烃源岩生油时间为157～236 Ma，生油高峰时间为213 Ma，即侏罗纪早期；生气时间为81～236 Ma，生气高峰时间为190、210 Ma，即侏罗纪早期与中后期。中二叠统烃源岩的生油时间为123～220 Ma，生油高峰时间为200 Ma，即侏罗纪早中期；生气时间为50～220 Ma，生气高峰为81、197 Ma，即侏罗纪末期与白垩纪末期。研究区来源于二叠系烃源岩的稠油主要分布在侏罗系及以上储层中，形成时间晚于烃源岩主要生排烃期，与烃源岩生烃史不匹配。在沙湾组沉积之后不存在大的剥蚀，地层基本上为连续沉积，因此，只有一种可能就是深部的油气由于快速运移而未降至储层的温度就已经被捕获，导致矿物捕获的油气包裹体温度略高，与储层流体温度不匹配。因此，推测稠油主要为原生油气藏后期调整之后运移至车排子地区形成的。

(3)储层成岩演化与油气成藏期。

研究区古近系、新近系和白垩系整体埋藏较浅，储层成岩作用较弱，属于成岩阶段早期，岩石固结程度较低，原生粒间孔隙发育，以孔隙胶结为主，一般未见石英次生加大边，长石的溶蚀作用也较弱，局部可能发育次生加大边；侏罗系储层局部半固结，胶结略显致密。侏罗系储层成岩作用明显强于白垩系，尽管有稠油的井段储层物性略好于其他井段，但总体上已经固结成岩，表明其应该是在侏罗系开始固结之后注入的，含有稠油的白垩系储层普遍比较疏松，甚至胶结作用比古近系还弱，推测在白垩系储层未固结时稠油已开始注入。

总体来看，研究区储层孔隙度随埋深的增加而增大，但侏罗系和白垩系稠油分布井均存在局部孔隙度偏高层段。排1井侏罗系存在稠油的层段孔隙度较高，表明油气在侏罗系未成岩时就已进入其储层；排2井侏罗系和白垩系储层孔隙度高于新近系，也表明有早期的油气注入。这些表明在白垩纪末期至古近纪有一期油气充注成藏过程。在新近系个别井有稠油分布段也存在孔隙度偏高的现象，推测在新近系沙湾组开始沉积时早期又有一次稠油的充注。

综合以上方法，根据盐水包裹体的盐度、流体包裹体特征、烃源岩生排烃史与储层成岩作用及圈闭形成时间的匹配关系，可以确定研究区稠油油藏均为次生油气藏，且至少存在两期充注成藏：第1期为白垩纪到古近纪时期的成藏；第2期为新近纪以来的晚期成藏。

5.2稠油降解时间

车排子凸起带侏罗系、白垩系以及新近系均可见稠油和轻质油两类包裹体，其中液态烃类包裹体主要为稠油包裹体，气液包裹体主要为轻质油包裹体。侏罗系、白垩系油气包裹体主要分布在矿物的微裂隙及裂隙面，存在稠油包裹体。新近系沙湾组储层也存在深褐色的液态稠油包裹体，表明油气在进入储层之前已经遭受一定程度的生物降解作用。

由图7可以看出，排1井侏罗系储层包裹体总离子流图上有明显鼓包，正构烷烃有一定损失，但姥鲛烷和植烷无明显缺失，含一定量β胡萝卜烷，甾萜类分布完整。相对包裹体而言，孔隙中的抽提物遭受了较严重的生物降解(图2)，除正构烷烃和无环类异戊间二烯烷烃缺失严重外，几乎不存在β胡萝卜烷，甾萜类分布也不完整，藿烷系列化合物损失明显，C30藿烷含量很低，且含有一定量的25降藿烷，由此判断稠油油藏成藏前遭受了轻微生物降解作用，成藏后又遭受了较为严重的生物降解作用。

车排子凸起稠油在运移过程中就已经遭受了轻微生物降解，成藏之后继续遭受降解。部分井区还存在后期充注现象。此外，根据包裹体烃部分生物标志物特征，尤其是正构烷烃、无环类异戊间二烯烷烃以及β胡萝卜烷的相对含量，判断进入储层前新近系原油的生物降解程度稍高于侏罗系和白垩系。

5.3稠油运移通道

油气输导体系在某种程度上决定着含油气盆地内的圈闭是否能成为油气藏，同时也决定油气在地下的运移方向［2833］。车排子地区距东南方向昌吉凹陷二叠系烃源灶供烃距离达65～140 km，油气运移至车排子地区聚集成藏，除了要有充足的运移动力外，还需要有良好的运移通道。

车排子凸起油气运移通道主要包括断层、不整合面等，稠油的运移主要是通过阶梯型断层及不整合面实现的。车排子凸起区存在与红车主断裂伴生的断裂张扭性高角度大断裂，最浅断至地表，是一条主力油源断层。此外，表层发育众多断开沙湾组的小断层，同时也为有效的运移通道。本区分别在石炭系顶、侏罗系顶、白垩系顶和沙湾组顶发育4套不整合面，这些区域不整合面从昌吉凹陷延伸到研究区西部老山区，可作为良好的油气侧向运移通道。因此，不整合面横向运移通道与纵向断层运移通道组合构成“阶梯式”输导系统(图10)。由于部分断裂的开启性，油气可以运移至红车断裂的上盘，沿着白垩系和侏罗系、古近系和白垩系以及新近系的不整合面横向运移至车排子凸起的高部位聚集成藏。

5.4稠油油藏的成藏模式

研究区稠油油藏为古油藏调整的结果，稠油主要通过断裂和不整合面运移，且边运移边降解，在聚集成藏前或运移前已经遭受了轻微生物降解作用，聚集成藏后又遭受了较为严重的生物降解作用。

印支期，受断裂活动的影响，红车断裂带下盘部分油气遭到破坏和改造。中、晚侏罗世，中、下二叠统烃源灶的供烃强度变弱，侏罗纪末期的燕山运动导致印支期形成的油气藏进一步调整，并向车排子凸起运移，可能在侏罗系储层聚集。

晚白垩世—古近纪时期，中、下二叠统烃源灶的供油强度已经很小，侏罗系八道湾组烃源岩开始供油，但其主要分布在昌吉凹陷东南部，对红车断裂带油气贡献不大。车拐断裂带下盘的油气藏得到进一步调整，运移至红车断裂带上盘石炭系潜山带，形成了一定规模的次生油气藏，一部分油气沿侏罗系顶部的不整合面继续运移至车排子凸起带的侏罗系与白垩系储层。此时车排子凸起带上覆沉积较薄，盖层发育不好，油气在红车断裂带上盘边运移边稠化，因此，在车排子凸起带的侏罗系与白垩系储层中发现了少量稠油包裹体。其聚集成藏后由于埋藏较浅，又进一步遭受微生物的降解作用，形成稠油油藏。

新近纪以来，二叠系烃源灶的供烃已经基本终止。车排子凸起带沉积了厚度较大的沙湾组，沙湾组成岩作用弱，储层物性较好。新近纪末期的构造运动造成红车断裂带部分油气藏进一步调整改造，首先通过新近纪以来形成的断层垂向运移，再沿新近系上部不整合面运移至车排子凸起带。与侏罗系、白垩系类似，油气也在运移过程中边运移边降解，此次生物降解更加严重，破坏性强，在新近系沙湾组储层流体包裹体中极为发育。由于新近系层位埋藏较浅，聚集成藏后微生物活动仍然活跃，油气又进一步遭受了严重降解。在此阶段，侏罗系烃源岩生成的原油向车排子凸起聚集，造成部分稠油存在侏罗系烃源岩混源的现象。

6结语

(1)准噶尔盆地车排子凸起石炭系、侏罗系、白垩系和新近系均分布有稠油。研究区稠油主要为生物降解油，多数井区的稠油遭受了5级以上较为严重的生物降解作用。其具有北部地区稠油生物降解程度较严重、南部地区原油生物降解程度相对较弱且从东到西原油生物降解程度依次降低的特点。不同层位、不同深度的稠油生物降解程度存在一定差别，但差别不大。

P3w-上二叠系上乌尔禾组；P2w-中二叠系下乌尔禾组；P2x-中二叠统夏子街组；P1f-下二叠统风城组；P1j-下二叠统佳木河组

图10车排子凸起—车拐断裂带油气成藏过程

Fig.10Evolution of Oil Accumulation in Chepaizi UpliftCheguai Fault Belt

(2)稠油主要来源于研究区东南部昌吉凹陷二叠系烃源岩，部分油藏存在侏罗系烃源岩生成原油的后期充注和混源现象。

(3)研究区稠油油藏至少存在两期充注成藏。第1期为白垩纪—古近纪时期，主要分布于侏罗系和白垩系储层；第2期为新近纪以来，主要分布于新近系沙湾组储层。

(4)研究区稠油油藏为后期调整形成的次生油藏，即车拐断裂带下盘古油藏的调整产物。稠油主要通过断裂和不整合面运移，且边运移边降解，在聚集成藏前或运移前已经遭受了轻微生物降解作用，聚集成藏后又遭受了较为严重的生物降解作用。

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