准噶尔盆地玛湖凹陷高成熟油气成因与分布

阿布力米提，曹　剑，陈　静，杨海波，陈刚强，陶柯宇（.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000；.南京大学地球科学与工程学院，南京003）

准噶尔盆地玛湖凹陷高成熟油气成因与分布

阿布力米提1，曹剑2，陈静1，杨海波1，陈刚强1，陶柯宇2
（1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000；2.南京大学地球科学与工程学院，南京210023）

致密储集层中的油气是否高熟轻质，对于油气的富集与高产至关重要。对准噶尔盆地玛湖凹陷高熟轻质油气的基本特征、成因与分布规律的研究结果表明，研究区高熟轻质油气具有原油密度较轻、成熟度较高、与天然气共生等特征，属于以下二叠统风城组优质烃源岩为主的多套烃源岩接近高成熟演化阶段的产物。在成藏过程中，高熟轻质油气藏的油气连续充注、保存好，未受降解破坏；高成熟油气的分布具有“源控”特征，垂向上因断裂沟通可以跨层运聚，分布区域广，是玛湖大油气区得以形成的重要条件。

准噶尔盆地；玛湖凹陷；百口泉组；风城组；优质烃源岩；连续型油气藏；高成熟油气；轻质油

油气成藏与富集是油气流体与岩石固体格架相互耦合作用的结果，因此，若油气密度较轻，甚至是以气态为主，则对储集层的要求会有所降低[1-3]，对高成熟油气成因与分布的研究，一直以来是油气地质地球化学领域的一个重要内容，具有重要基础理论与实践应用研究意义[4-5]。非常规油气藏的储集层物性通常较差，因此，油气是否高熟轻质，就成为能否在其中富集成藏的关键[6-8]。

玛湖凹陷位于准噶尔盆地西北缘，前期勘探硕果累累，已形成了沿山前克乌断裂带分布的大油气区[9-10]，在玛湖斜坡区也建成了玛北油田[11]，2011年以来，又在玛湖凹陷区下三叠统百口泉组中发现了大面积的源外“连续型”油藏[11-12]（图1）。分析资料表明，这一带有相当一部分油气属于高熟轻质油气，这与沿断裂带分布的克乌油区广泛存在的低—中等成熟度中质稠油形成了鲜明对比[9-10]，其油气性质比盆地东南缘吉木萨尔地区致密储集层中的油气性质要好[13]，与国内外已发现的同类优质高效油气藏中的油气性质相似[14]，可见，这是造成富集、局部高产的一个重要原因[15]。

前人认为，此类高成熟油气来自于下二叠统风城组烃源岩，存在同源不同期的烃类聚集，斜坡区是这类高成熟油气分布的有利区域[16-17]。需要指出的是，前人的这些认识主要是针对下乌尔禾组展开的分析，这种规律性的认识是否适用于百口泉组，仍需要认真探讨。本文基于现有资料，对研究区轻质高成熟油气的成因和分布进行了进一步分析。

图1　研究区构造位置

图2　玛湖凹陷油气基本性质随深度变化

1　高成熟油气基本特征

玛湖凹陷研究区迄今发现的油气，石炭系—三叠系皆有分布，其中石炭—二叠系的原油密度为0.82~0.91 g/cm3，中质油所占比例稍高（图2a）；三叠系原油密度为0.79~0.92 g/cm3，以轻质油为主（图2b）。这部分轻质原油，特别是对于密度小于0.83 g/cm3的原油，主要分布于最近发现的百口泉组连续型油气藏中。对于天然气，从化学组成来看，湿气和干气并存（图2c），说明其主要来源于成熟—高成熟烃源岩。

百口泉组油气藏原油高熟轻质特征非常明显，以夏盐2井百口泉组油层（4 335~4 405 m）为例，典型证据为：密度较轻（0.83 g/cm3），显微镜下观测到亮黄色荧光的烃类（图3a），分子化合物中三环萜烷相对于五环三萜烷的丰度很高（图3b），包裹体均一温度发现一期高成熟油气充注（图3c）。这些都是研究区判断原油高成熟度的重要指标[4-5]。此外，这些高熟轻质原油还普遍与天然气共生，油藏中普遍有天然气产出（图4a），反映油气的演化已进入或接近高成熟演化阶段。

需要注意的是，根据常见的判识油气成熟度的地球化学参数，如生物标志物甾烷C29异构化参数、原油溶解气轻烃指标等，大多数原油会被判定为成熟，但实际情况并非如此。这是因为，这些原油大多为成熟和高成熟两期原油的混合物（图4），而成熟油中的生物标志物浓度高，高成熟油中的生物标志物浓度低，造成混合后，从生物标志物参数来判断，会出现似成熟油的“假象”[18]。

图3　玛湖凹陷夏盐2井百口泉组高熟轻质油特征

图4　玛湖凹陷百口泉组原油密度分布与产油气特征

2　高成熟油气成因

2.1风城组为主的优质烃源岩

油源对比后发现，这些高成熟油气可能存在多种来源，并以下二叠统风城组（P1f）优质烃源岩为主。研究区油源对比的典型指标，即C20三环萜烷、C21三环萜烷和C23三环萜烷的峰形分布[4]，存在上升型、山峰型、下降型、山谷型4种类型，且以上升型为主（图5，图3b）。特别是密度小于0.83 g/cm3的原油，C20三环萜烷、C21三环萜烷和C23三环萜烷的峰形分布更以上升型占绝对优势。因此，推断油源以风城组为主，在此基础上可能混入了一些其他来源，包括中二叠统下乌尔禾组（山峰型）、石炭系—下二叠统佳木河组（下降型）。多种来源原油混合后，使得C20三环萜烷、C21三环萜烷和C23三环萜烷的峰形分布异常复杂（图5）。

对比石炭—二叠系和三叠系储集层原油的特征可以发现，石炭—二叠系原油的生物标志物变化相比较三叠系更为复杂，并且表征风城组油源的C20三环萜烷、C21三环萜烷和C23三环萜烷上升型峰形分布的比例相对较小（图5a）。这一方面说明深层烃源岩系的内幕成藏油源基础好，除了风城组外，还有石炭系、佳木河组、下乌尔禾组等；另一方面说明，对于经过远距离运移而形成的百口泉组轻质油气藏，风城组油源的充注是根本，因此，百口泉组中原油的C20三环萜烷、C21三环萜烷和C23三环萜烷的峰形变化要较深层石炭—二叠系简单许多，并以上升型为主（图5b）。换言之，风城组是研究区最为优质的烃源岩，其所生油气可以从二叠系到三叠系远距离（1 000~2 000 m）运聚成藏。而且从原油的密度分布来看，百口泉组中轻质原油的分布比例也更高（图2b），天然气也是成熟演化程度高的干气更多出现在三叠系（图2c），更进一步说明了风城组优质烃源岩是高熟轻质油气形成的根本。

图5　玛湖凹陷原油三环萜烷分布类型（图例同图2）

2.2成熟度较高的烃源岩

研究区高熟轻质油气的油源主要来自风城组，风城组烃源岩生排烃高峰主要有2个时期，即三叠纪末（相对低成熟油气）和白垩纪（相对高成熟油气）（图3c）。研究区高成熟油气对应的是风城组烃源岩在白垩纪所生烃类，其成熟度接近于高成熟演化界限（镜质体反射率为1.3%）。实际上，从原油的油质、油气产量与风城组优质烃源岩的热演化分布关系上也可以看出这种特征（图4）。以百口泉组油气藏为例，越靠近凹陷区，随风城组烃源岩的热演化程度逐渐加大（图4b），油质越轻（图4a），高成熟油气的主力分布区（原油密度小于0.83 g/cm3）位于风城组镜质体反射率为1.3%附近，反映了烃源岩热演化对高成熟油气分布的控制。总之，玛湖凹陷高成熟油气是以风城组为主的优质烃源岩，接近高成熟演化阶段的产物。

2.3两次连续性的油气充注

玛湖凹陷百口泉组连续充注型油藏中的油气，其主体属于白垩纪形成的高成熟轻质油气，鉴于其圈闭形成时间均早于晚三叠世，必然也存在三叠纪末成熟阶段所排油气。这得到了实际分析结果的支持，在夏盐2井百口泉组储集层中，显微镜下除了观测到亮黄色荧光的烃类之外，还发现了荧光色调相对较暗的一期烃类（图3a），在储集层连续抽提物中，发现早期成熟油（颗粒吸附烃）的充注，萜烷类生物标志物中的三环萜烷丰度相对五环三萜烷丰度中等，对应荧光色调相对较暗的一期烃类；而晚期（原油/孔隙游离烃）高成熟油的充注则以三环萜烷的高丰度为特征，对应荧光色调相对较强的一期烃类（图3b）。对比包裹体均一温度测试结果也发现，对应早期三叠纪末和晚期白垩纪的油气充注为风城组烃源岩的两期生烃高峰（图3c）。因此，这些高成熟油气在充注上均具有两期运聚的重要特征。

反观油气未能成藏的实例，大多表现为一期（早期成熟）原油的充注，如玛湖2井，其百口泉组原油和储集层岩心抽提物的特征基本类似，未表现出高成熟原油充注的特征（图6a，图6b），显微镜下也未观测到像夏盐2井百口泉组储集层中的亮黄色荧光高成熟烃类（图6c），这是玛湖2井百口泉组储集层未能成藏的一个重要原因。

综上所述，高熟轻质油藏中的油气实际上存在成熟—高成熟油气两期连续充注，油气源基础好，这是这些油气能够大规模成藏的一个重要内在原因。

2.4较为优良的保存条件

这些高成熟油气除了以上阐述的油质好、充注强度足等基本特征外，还有另一个重要特征，即保存条件好，基本未受降解破坏，因此能够高效规模成藏。夏盐2井储集层显微镜下观测未发现褐色荧光烃类（图3a），反映油气未受降解破坏；生物标志物中也未发现25-降藿烷系列（图3b），进一步说明油气成藏保存条件好。反观油气未能成藏的实例，以玛湖2井为例，储集层原油普遍遭受降解，原油和储集层抽提物的正构烷烃有大鼓包（UCM）出现，也有25-降藿烷系列被检出（图6a，图6b），显微镜下岩石观测也发现了表征油气破坏的褐色荧光烃类（图6c），均反映保存条件不佳，这可能是玛湖2井区百口泉组未能成藏的一个重要原因。

图6　玛湖2井百口泉组储集层地球化学和岩石显微特征

3　高成熟油气分布

根据以上分析，玛湖凹陷区高成熟油气是以风城组为主的多套优质烃源岩在接近高成熟演化阶段的产物，油气运聚以近源充注为特征。因此，要预测高成熟油气的分布，查明烃源岩的热演化程度，结合其他成藏条件进行综合分析是关键。

玛湖凹陷风城组优质烃源岩的热演化程度具有随埋深增大而逐渐加大的趋势（图4b），目前已进入高成熟演化阶段（镜质体反射率大于1.3%），也处于高生烃强度中心区。因此，整个玛湖凹陷区成藏前景广阔，是高成熟油气的潜在勘探领域。

研究区高成熟轻质油气分布的深度和层位很广，其垂向分布主要受控于输导体系。只要存在有利的输导体系（断裂）沟通，又具备合适的其他成藏条件，高熟轻质油气可以在任何深度聚集成藏（图7），这对于勘探而言是非常有利的。进一步对比还可发现2个有意义的现象：首先，无论是石炭—二叠系，还是三叠系，一个共同特征是随埋藏深度的加大，原油密度呈递减趋势，据此可以明确，深度越大，油质越轻，故玛湖凹陷深层油气勘探领域广阔；其次，是油气与层位的关系，三叠系原油的密度较之深层石炭—二叠系油质更轻，反映了油源的差异，如前所述，三叠系的原油主要来自于风城组，而石炭—二叠系的原油可能有来自其他石炭—二叠系烃源岩的贡献。相比而言，天然气因为较原油更易运移，因此其与深度和层位的关系不明显（图2c），主控因素可能是盖层等保存条件。这些油气性质的差异在区域勘探部署时需要加以注意。

综合上述，玛湖凹陷区的高成熟油气勘探领域广阔，无论是中浅层三叠系，还是深层石炭—二叠系，均有可能发现大规模的高成熟油气聚集（图7）。

图7　玛湖凹陷油气成藏模式（剖面位置见图1）

4　结论

（1）准噶尔盆地西北缘玛湖凹陷区新发现高熟轻质油气普遍存在，典型特征表现为原油密度较低，成熟度较高，与天然气共生。

（2）高熟轻质油气的油气源有多套，并以下二叠统风城组为主，是烃源岩接近高成熟演化阶段的产物，成熟—高成熟油气连续充注，油气源条件好。高成熟油气保存好，未受降解破坏，成藏有利。

（3）高成熟油气分布具有“源控”特征，垂向上可以跨层聚集，勘探领域极为广阔，为玛湖大油气区的形成奠定了坚实基础。

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Origin and Occurrence of Highly Matured Oil and Gas in Mahu Sag,Junggar Basin

Abulimiti1,CAO Jian2,CHEN Jing1,YANG Haibo1,CHEN Gangqiang1,TAO Keyu2
(1.Research Institute of Exploration and Development,XinjiangOilfield Company,PetroChina,Karamay,Xinjiang 834000,China; 2.School of Earth Sciences and Engineering,NanjingUniversity,Nanjing,Jiangsu 210023,China)

Whether the oil and gas are highly matured and light is critical to hydrocarbon enrichment and high yield in dense reservoirs. This paper investigates the basic characteristics,origin and occurrence rules of highly matured and light oil and gas in Mahu sag,northwest⁃ern Junggar basin.Results show that the highly matured and light oil and gas in the study area are characterized by low density,high matu⁃rity and coexistence with natural gas,which belong to the products of multi⁃set source rocks dominated by the Lower Permian Fengcheng high⁃quality source rock under nearly⁃high maturation stage.During the hydrocarbon generation,migration and accumulation,the highly matured and light oil and gas reservoir got continuous oil⁃gas chargingand good preservation without or with little biodegradation;the occur⁃rence of them is characterized by source controlling,and they can migrate and accumulate in cross⁃zone and broad areas vertically by faults and fractures,which might be important conditions for formingMahu giant petroleum province in Junggar basin.

Junggar basin;Mahu sag;Baikouquan formation;Fengcheng formation;high⁃quality source rock;continuously charging reser⁃voir;highly matured hydrocarbon;light oil

TE112.422

A

1001-3873（2015）04-0379-06

10.7657/XJPG20150401

2015-02-27

2015-04-14

中石油科技重大专项（2012E-34-01）

阿布力米提（1970-），男，维吾尔族，新疆莎车人，高级工程师，石油地质，（Tel）0990-6869429（E-mail）Ablmt@ petrochina.com.cn.