准噶尔盆地周缘隆起带油气成藏模式

隋风贵，林会喜，赵乐强，张奎华，乔玉雷

（中国石化胜利油田分公司西部新区研究院，山东东营257000）

准噶尔盆地周缘隆起带油气成藏模式

隋风贵，林会喜，赵乐强，张奎华，乔玉雷

（中国石化胜利油田分公司西部新区研究院，山东东营257000）

基于大量地质与地震资料，分析总结了准噶尔盆地周缘隆起带地质结构及地层充填特征，研究了隆起带圈闭、烃源岩及输导体系空间配置关系后指出，准噶尔盆地周缘隆起带发育着持续隆升、先拗后隆、隆拗反复等3种垂向演化类型，对应形成3种地质结构。持续隆升型隆起具有“旁源侧圈”空间配置关系，先拗后隆型、隆拗反复型隆起具有“下源上圈”、“圈源同位”、“旁源侧圈”等空间配置关系，不同的圈源配置关系有不同的输导体系。受不同地质结构控制下圈团、烃源岩、输导体系发育特点及其空间配置关系的影响，盆地周缘隆起带具有3种油气成藏模式。盆地周缘隆起带的车排子南部、哈山地区—红旗坝、木垒等地区资源潜力较大，应是今后勘探的有利方向。

准噶尔盆地；周缘隆起带；圈源空间配置；油气成藏模式

准噶尔盆地为晚石炭世以来历经多期构造运动而成的大型叠合盆地[1]。按照中生界沉积前的构造格局，可划分为西部隆起、东部隆起、陆梁隆起、中央坳陷、乌伦古坳陷、北天山山前冲断带等6个一级构造单元以及44个二级构造单元[2]（图1）。盆地周缘隆起带包括西部隆起、东部隆起，面积约25 000 km2.先后在盆地周缘隆起带发现了克拉玛依、红山嘴、乌尔禾、北三台等10多个油田，勘探成果显著。这些发现主要集中在隆起带靠近生烃坳陷的部位，但在靠近盆缘地区虽也曾钻过多口探井，但无油气发现，曾一度被认为远离烃源区，勘探前景不被看好。近几年中石化在车排子与哈山地区、准东地区等获得突破，先后发现了春晖、春风和阿拉德3个油田，其储量达2×108t以上[3]，可见，深入研究盆地周缘隆起带地质结构及油气成藏条件具有重要意义。

1　构造演化类型及地质结构

准噶尔盆地盖层经历了4个演化阶段，即晚石炭世—早二叠世的海相或残留海相裂陷盆地阶段、中—晚二叠世的陆相前陆盆地阶段、三叠纪—白垩纪的陆内坳陷阶段、古近纪—第四纪的类前陆盆地阶段。

根据中生界沉积前构造单元叠加演化方式，盆地周缘隆起带可分为3种类型，对应形成3种地质结构和3种成藏模式（图2）。

（1）持续隆升型为二叠纪持续发育的隆起，主要位于车排子地区及周围。该类隆起地质结构分为上、中、下3个构造层：下构造层为石炭系海相碎屑岩及火山岩；中构造层为侏罗系冲积扇相砂砾岩，白垩系扇三角洲—滨浅湖相的砂砾岩、砂岩和泥岩；上构造层为古近-新近系的扇三角洲、辫状河三角洲及滨浅湖相的砂砾岩、砂岩和泥岩。侏罗系、白垩系、古近-新近系等平缓超覆在石炭系之上。中、新生界发育多期正旋回叠加沉积。每套沉积旋回底部，基本都发育一套含砾砂岩和砂岩。这些粗碎屑岩单层厚度较大，横向较为连续，平面呈毯状分布。隆起带发育上、下2套断裂体系[3]。其中，下部断裂体系为海西运动晚期形成并持续到燕山运动期的压扭性逆断层，上部体系是喜马拉雅运动期形成的主要发育在新生界中的张扭性正断层及负反转次级断层，断层断距小、倾角大、横向延伸距离短。

图1　准噶尔盆地构造单元区划及已发现油气田分布（据文献［2］）

图2　准噶尔盆地周缘隆起带构造演化类型及地质结构

（2）先拗后隆型为先拗陷后强烈挤压逆冲抬升而形成的隆起，主要位于哈拉阿拉特山地区及周围。该区早二叠世为拉张拗陷，沉积范围较大，推测中二叠世以来被强烈挤压逆冲、逆掩，推移到现今位置，推移距离约30 km[4]。隆起带地质结构可分为上、下2个构造层。下构造层为石炭系海相火山岩，下二叠统佳木河组（P1j）海相火山岩及碎屑岩，风城组（P1f）海相暗色泥岩、白云质岩及扇三角洲相粗碎屑岩和火山岩；上构造层为三叠系扇三角洲—滨浅湖相碎屑岩，侏罗系湿地扇—辫状河相碎屑岩，白垩系辫状河三角洲—滨浅湖相碎屑岩。各层以超剥形式覆盖在隆起区之上。中生界发育多期正旋回沉积，每套旋回底部，同样为一套较厚、分布较稳定的砂砾岩。隆起带发育上、下2套断裂体系。下构造层受多期构造挤压，被强烈改造成3部分构造地质体，分别为准原地叠加系统、前缘冲断系统及外来推覆系统，断裂及裂缝发育，其中规模较大的逆冲断层就有5条，这些断层又派生出多个分支断层。上构造层变形微弱，只在局部发育一些调整性小断层，一般仅断开侏罗系和下白垩统，垂向断距及平面延伸距离小，断面倾角大。

（3）隆拗反复型为二叠纪经历隆起—拗陷—隆起演化过程的隆起，准东地区为此类型。该区在早二叠世主要为隆起区，只在局部地区发育下二叠统；中—晚二叠世区域性沉降成为统一湖盆，广泛发育中—上二叠统；晚二叠世末期，该区发生差异性隆升，统一湖盆分解成多个大小不一的凹陷和凸起，这种格局在三叠纪—侏罗纪得到进一步强化。凹陷区地层保存较好，自下而上依次为中—上二叠统湖相暗色泥岩、油页岩及白云质岩，三叠系及侏罗系为扇三角洲、辫状河三角洲及滨浅湖相碎屑岩，新生界为河流相碎屑岩，凸起区二叠系基本被剥蚀殆尽，新生界直接覆盖在石炭系之上。凸起与凹陷之间、凹陷内部发育一些断距几十米至上千米、近乎直立的逆断层，多切穿二叠系、三叠系及侏罗系。

2　油气成藏要素及其空间配置

前人认为，准噶尔盆地周缘隆起带的油气主要源于盆内邻近坳陷，圈源空间配置关系具有“旁源侧圈”的特点，圈闭与烃源岩之间需要断层、砂体、不整合沟通才能成藏。笔者通过对准噶尔盆地周缘隆起带地质结构与地层剖析，结合钻井、油气显示及烃源岩对比，发现先拗后隆型、隆拗反复型的隆起区在拗陷阶段往往有利于烃源岩的发育，尽管后期隆升致使这些烃源岩生烃受到抑制或发生不同程度的剥蚀，但由于空间演化的差异性，一些地区或层段仍会有烃源岩被保留下来。这极大地丰富了盆地周缘隆起带圈闭与烃源岩的空间配置关系。除了有“旁源侧圈”这一基本配置关系之外，另外还有“下源上圈”、“圈源同位”等2种配置关系。其中，“下源上圈”是指隆起带内下部为烃源岩、上部为圈闭的空间关系，圈闭、烃源岩之间以断层直接沟通。“源圈同位”是指隆起带内圈闭与烃源岩处于同一层段同一位置时的空间关系，圈闭与烃源岩直接接触。

（1）持续隆升型隆起由于持续隆起，下构造层石炭系长期处于暴露环境，风化壳厚30~150 m，裂缝及孔隙发育，易形成地层圈闭；中、上构造层的中新生界超剥频繁，不整合发育，具有多套储盖组合，易形成地层、岩性圈闭。隆起自身不发育烃源岩，油气供给主要为旁侧沙湾凹陷的二叠系风城组、下乌尔禾组和中—下侏罗统烃源岩，以及四棵树凹陷的中—下侏罗统烃源岩。钻井及地化指标分析证实，这些凹陷内的烃源岩岩性主要为湖相暗色泥岩、碳质泥岩，厚100~ 800 m，有机碳含量0.55%~1.70%，镜质体反射率为0.7%~1.3%，均为优质有效烃源岩。断层、砂体及不整合是重要的油气输导体系[4]。通过对断层活动性、砂体展布、不整合结构、物性特征、运移指数、定量荧光等分析表明，隆起边界的红车断层、卡6断层、上覆层中的调整型小断层、中新生界各旋回底部毯砂、各级不整合等有效组合，形成“油源断层+毯砂、不整合+调整断层”为基本形式的输导体系[2]。其中，红车断层、卡6断层的下部断裂体系沟通了深部的烃源岩和浅部的毯状厚砂体，为车排子地区主要的油源断层；上部断裂体系沟通了下部毯状砂体和上部的孤立砂体，形成了油气垂向运移的调整断层。侏罗系底部、白垩系底部、沙湾组沙一段砂砾岩单层厚度一般5~ 80 m，埋藏浅，成岩作用弱，以原生粒间孔为主，孔隙度一般为20.9%~33.3%，渗透率为28.0~39.1 mD，具中-高孔、中-高渗特点，横向上连通性好。目前在这3套毯状砂砾岩中均见到很好油气显示，表明毯砂是油气横向运移的有利输导层。车排子地区形成新近系与古近系、古近系与白垩系、白垩系与侏罗系（或石炭系）、侏罗系与三叠系（或石炭系）等多个区域性不整合。不整合顶板砂砾岩、风化黏土层、半风化岩石较发育[2]。其中，不整合顶板砂砾岩多对应于每个沉积旋回底部砂砾岩，从而形成一个沿不整合分布的具较好输导性能的横向连通体。对于半风化火山岩，风化后物性改善明显，可成为很好的运移通道或储集层。目前，车排子地区石炭系顶部半风化火山岩中见到大量油气显示，部分井试油产量达到70 m3/d，已上报控制储量及预测储量合计5 000×104t，充分展现出半风化火山岩的重要输导及储集作用。而对于砂泥岩互层的半风化岩石，由于泥岩风化前后物性变化不大，渗透性差，总体上不利于油气的横向穿层运移。

（2）先拗后隆型隆起受后期多起构造变形的影响，下构造层断层、裂缝极为发育，易形成大量构造、裂缝性圈闭；上构造层中生界超剥频繁，具有多套储盖组合，形成地层、岩性圈闭。拗陷阶段发育的风城组烃源岩在晚二叠世进入生烃门限，二叠纪末期以来发生推覆隆升，一部分风城组烃源岩被冲断抬升，生烃停滞。如哈浅6井风城组暗色泥岩样品现今埋深3 000 m，有机碳含量为0.65%~1.89%，氯仿沥青A含量0.017 8%~0.167 2%，镜质体反射率为0.82%~0.89%.根据该地区构造演化、古地温梯度等分析，认为哈浅6井处的烃源岩刚开始进入生油高峰，就因冲断抬升导致生烃停滞。另一部分风城组烃源岩则存在于准原地系统中，地层埋深超过6 000 m，热模拟表明，镜质体反射率达到1.2%~1.5%，仍处于有利于生烃高峰期。哈深2井、哈深3井、哈山1井在下构造层的石炭系及二叠系钻遇几十米油层，试油产量10.3 m3/d.从油源色谱质谱图来看（图3），哈山地区上、下构造层原油为植烷优势；β胡萝卜烷丰度较高，C20，C21，C23三环萜烷相对丰度逐渐增加，均表现为上升型；孕甾烷与升孕甾烷丰度较低，规则甾烷C29相对丰度较高；与哈山地区及周围的风城组烃源岩特征基本吻合，证实哈山地区原油均来自于风城组烃源岩。从C29甾烷S/C29甾烷（S+R），C29甾烷ββ/C29甾烷（ββ+αα）等生物标志物参数来看（图4），哈山地区前缘超剥带原油C29甾烷S/ C29甾烷（S+R）与C29甾烷ββ/C29甾烷（ββ+αα）的值均相对较高，与玛湖、乌尔禾地区原油相似，推测为玛湖凹陷热演化程度较高的源岩所生油气经过长距离运移而来；哈山地区外来推覆体原油C29甾烷S/C29甾烷（S+R）与C29甾烷ββ/C29甾烷（ββ+αα）的值均较小，反映烃源岩热演化程度较低，且为近距离运移，推测为外来推覆体或准原地系统中风城组烃源岩早期生成的油气。

图3　哈山地区及周围原油与烃源岩抽提物色谱质谱

上述的“下源上圈”、“圈源同位”、“旁源侧圈”等3种空间配置关系，往往由不同的输导体系连通。其中，下构造层的前缘冲断系统及外来推覆系统的圈闭与准原地叠加系统的烃源岩形成“下源上圈”配置关系，圈闭、烃源岩之间以下构造层中的树枝状断层连通，形成断层型输导体系。从钻遇断层的哈浅6井和哈山1井来看，油气在断层附近显示丰富；运移参数分析表明，油气具有沿断层自下而上运移的趋势（图5）。准原地叠加系统自身发育的圈闭与烃源岩直接接触，可形成“圈源同位”空间配置关系。上构造层中圈闭与旁侧玛湖凹陷烃源岩形成“旁源侧圈”关系中，圈闭与烃源岩之间则以油源断层、调整型断层、毯砂及不整合连通，同样形成“油源断层+毯砂、不整合+调整断层”为基本形式的输导体系。其中，哈山地区与玛湖凹陷之间的乌尔禾断层为油源断裂。该断层断穿层位多，深部断穿风城组烃源岩，浅部与三叠系底部不整合或砂体形成空间上的对接，为油气大规模向上运移提供了运移通道。哈山地区上部局部发育的小型正断层沟通侏罗系与白垩系，为油气调整性断层，与砂层配合可形成台阶状运移通道。三叠系、侏罗系和白垩系底部发育的3套毯砂，单层厚度一般为10~ 45 m，埋藏浅，成岩作用弱，孔隙度一般为20.1%~ 33.4%，渗透率为26.3~59.1 mD，为重要的横向输导层。不整合顶板砂体横向连通性好，在局部地区也可作为横向输导层。

（3）隆拗反复型隆起中二叠统烃源岩受地区差异性改造，在凸起区被剥蚀殆尽，在凹陷区则被较好地保存下来。从吉木萨尔、木垒等凹陷内的多口钻井揭示来看，中二叠统暗色泥岩及油页岩厚度50~ 300 m，有机碳含量0.75%~2.83%，氯仿沥青A含量0.028 8%~0.267 2%，实测镜质体反射率0.8%~1.1%，为一套优质有效烃源岩。凹凸相间格局对圈闭发育同样也产生重要影响。残留凹陷内各套地层发育较全，中二叠统具有自生自储特点，形成岩性圈闭；上二叠统及以上层系形成一些构造、岩性及地层圈闭；凸起区由于中新生界超剥频繁，并与基底石炭系直接接触，易发育地层圈闭。隆起带残留凹陷内的圈闭与烃源岩配置关系有2种：一种为中二叠统内的“圈源同位”型；另一种为中二叠统烃源岩与上覆层圈闭形成的“下源上圈”型，圈闭与烃源岩之间以断层连通。残留凹陷是最主要的油气富集区，目前吉木萨尔凹陷已发现了以中二叠统烃源岩为油气来源的亿吨级规模储量，其他凹陷也均见到好的油气显示。隆起带圈闭与旁侧坳陷烃源岩、隆起带内部凸起上的圈闭与残留凹陷内烃源岩配置关系主要为“旁源侧圈”型，圈闭与烃源岩之间以断层、毯砂及不整合连通。

图4　哈山地区及周围油源C29甾烷S/C29甾烷（S+R）与C29甾烷ββ/C29甾烷（ββ+αα）相关性

图5　哈山地区油气沿断层运移参数变化

3　隆起带油气成藏模式

前人研究认为，准噶尔盆地周缘隆起带已发现油气藏的油气主要源自下二叠统、中二叠统和下—中侏罗统3套烃源岩，规模较大的油气充注期主要发生在T3—J，K2—E，N—Q[6-11].笔者根据不同地质结构隆起带油气成藏剖析，总结出以下3类隆起带的油气成藏模式（图6，表1）。

图6　准噶尔盆地周缘不同地质结构隆起带油气成藏模式

（1）持续隆升型隆起带油气成藏模式昌吉凹陷的下二叠统、中二叠统和下—中侏罗统烃源岩、四棵树凹陷的侏罗系烃源岩向隆起带以侧位方式远距离供烃。油气充注主要发生在J3—K1，K2—E，N—Q.其中，J3—K1为下二叠统烃源岩向该区充注，K2—E为中二叠统烃源岩向该区充注，N—Q为中二叠统和下—中侏罗统烃源岩向该区充注。各时期烃源岩排出的油气通过红车断层、卡6断层等油源断层垂向运移至石炭系不整合、中新生界毯砂，再进行横向运移，部分经调解断层进入到上部更浅的新生界中，最终充注到石炭系、中生界和新生界的地层岩性圈闭中聚集，垂向上形成“三层楼”式油气分布特点。该隆起带油气成藏模式可概括为“三源一位供烃，三期充注，一类方式输导，地层岩性圈闭聚集，‘三层楼’式分布”。

（2）先拗后隆型隆起带油气成藏模式隆起带下构造层自身发育的下二叠统烃源岩、邻近玛湖凹陷的下二叠统、中二叠统烃源岩分别从下部、旁侧等位置向隆起区供烃。油气充注主要发生在T3—J1+2，J3—K1，K2—E.晚三叠世—早侏罗世，隆起区准原地系统下二叠统烃源岩向该区充注油气，一部分油气沿断裂垂向进入到前缘冲断系统及外来推覆系统的构造或裂缝圈闭中聚集成藏，另一部分则在准原地系统中形成自生自储式岩性油藏。晚侏罗世—早白垩世，隆起区准原地系统下二叠统烃源岩再次向该区充注，玛湖凹陷中的下二叠统、中二叠统烃源岩开始向该区充注。其中，来自隆起区准原地系统下二叠统烃源岩的油气大部分仍主要通过断裂垂向进入到前缘冲断系统及外来推覆系统的构造或裂缝圈闭中聚集成藏，少部分则进入到上构造层三叠系地层岩性圈闭中聚集；来自玛湖凹陷下二叠统和中二叠统烃源岩的油气则主要通过乌尔禾断层垂向进入到三叠系、侏罗系底部毯砂中进行横向运移，遇到地层岩性圈闭则聚集成藏。晚白垩世—古近纪，主要为早期形成的三叠系、侏罗系油藏部分被调解断层沟通，进入到上部更浅的白垩系地层岩性圈闭中聚集成藏，垂向上形成“两层楼”式油气分布特点。该隆起带油气成藏模式可概括为“两源三位供烃，三期充注，两类方式输导，构造、地层岩性圈闭聚集，‘两层楼’式分布”。

表1　准噶尔盆地周缘隆起带部分油藏（田）原油来源及充注期次

（3）隆拗反复型隆起带油气成藏模式油气主要来自隆起带残留生烃凹陷中二叠统烃源岩及盆内坳陷中二叠统和下—中侏罗统烃源岩。残留生烃凹陷成藏基本各成体系，凹陷中中二叠统烃源岩在晚白垩世—古近纪排烃，大部分就近充注到与中二叠统烃源岩所直接接触的砂体中，形成岩性油藏，少部分通过断层向上充注到上二叠统、三叠系、侏罗系中，形成构造油藏、地层岩性油藏，凹陷内油气分布具有多层含油，叠合连片的特点。来自盆内坳陷烃源岩的油气充注发生在晚白垩世—古近纪、新近纪—第四纪。前者为中二叠统烃源岩的油气主充注期，后者为侏罗系烃源岩的油气主充注期。这两源两期充注的油气通过油源断层垂向进入到上覆层毯砂、不整合中进行横向运移，在邻近坳陷的凸起上聚集，形成地层油气藏，凸起上油气具有“两层楼”式分布特点。该隆起带油气成藏模式可概括为“两源三位供烃，两期充注，三类方式输导，岩性、构造及地层圈闭聚集，‘凹陷满洼含油、凸起两层楼式’分布”。

4　有利勘探方向预测

综上所述，笔者认为，在盆地周缘除了已经有油气发现的地区外，还有3个地区潜力大，应是今后有利的勘探方向：一是车排子南部地区，属于持续隆升型隆起，邻近的沙湾凹陷、四棵树凹陷均发育有效烃源岩，可对隆起带进行双向供烃，下构造层的石炭系、中构造层的中生界是有利的目的层系，下步应重点加强毯砂与不整合的横向输导方向及效率研究，明确油气运聚方向；二是哈山地区—红旗坝地区，属于先拗后隆型隆起，隆起带自身及邻近玛湖凹陷均发育有效烃源岩，隆起带下构造层的石炭系及二叠系，上构造层的三叠系、侏罗系及白垩系是有利的目的层系，下步应重点加强下构造层断层样式、结构及活动性研究，评价各断层的油气输导性，明确油气聚集部位；三是木垒凹陷，属于隆拗反复型隆起背景上的残留生烃凹陷，凹陷的二叠系及中生界与烃源岩直接接触或邻近，是有利的目的层，下步应重点加强烃源岩潜力评价，落实有利目标区。

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Hydrocarbon Accumulation Patterns in Peripheral Uplift Belts of Junggar Basin

SUI Fenggui,LIN Huixi,ZHAO Leqiang,ZHANG Kuihua,QIAO Yulei
(Institute of Western Frontier Area,Shengli Oilfield Company,Sinopec,Dongying,Shandong 257000,China)

Based on the geological data and seismic information,the geological structures and fill characteristics in peripheral uplift belts of Junggar basin were analyzed and summarized,and the space allocations of traps,source rocks and transport systems were studied.It is pointed out that three vertical evolution types of continuous uplifting,depression followed by uplifting and repeated uplifting and depres⁃sion occur with corresponding three geological structures.The continuous uplifting type is characterized by the space allocation of“trap be⁃side source rock”,the others by“trap on source rock”,“trap together with source rock”and“trap beside source rock”,and the different trap-source rock allocations are of different transport systems.Under the effects of the development characteristics of trap,source rock, transport system and their space allocations controlled by different geological structures,the peripheral uplift belts have three types of hy⁃drocarbon accumulation patterns.It is concluded that the southern Chepaizi,Hala’alat⁃Hongqiba and Mulei areas in the peripheral uplift belts of Junggar basin could be the favorable targets for petroleum exploration in the future.

Junggar basin;peripheral uplift belt;trap⁃sourse rcck space allocation;hydrocarbon accumulation patern

TE112

A

1001-3873（2015）01-0001-07DOI：10.7657/XJPG20150101

2014-09-24

2014-11-24

国家科技重大专项（2011ZX05002-002）

隋风贵（1962-），男，山东莱州人，教授级高级工程师，博士，石油地质，（Tel）0546-8512077（E-mail）suifenggui.slyt@ sinopec.com