独山子背斜沙湾组油源对比分析及油气成藏模式探讨

冀冬生，徐亚楠，肖立新，夏雨

（1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013；2.中国石油新疆油田分公司彩南油田，新疆 阜康 831500）

独山子背斜沙湾组油源对比分析及油气成藏模式探讨

冀冬生1，徐亚楠2，肖立新1，夏雨1

（1.中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院地球物理研究所，新疆 乌鲁木齐 830013；2.中国石油新疆油田分公司彩南油田，新疆 阜康 831500）

独山子背斜位于准噶尔盆地北天山山前冲断带四棵树凹陷。四棵树凹陷不同程度地发育二叠系、侏罗系、白垩系和古近系等多套烃源岩，具多个生烃期及多期成藏特征。不同时期生成的原油相互混合，导致成藏油源判识困难。据碳同位素、正构烷烃、生物标志化合物等地球化学分析资料，对独山子背斜沙湾组原油进行油源对比研究。结果表明：独山子背斜沙湾组原油与古近系安集海河组烃源岩具很好的亲缘关系。来自渐—始新统安集海河组油气通过独山子断裂向上运移至沙湾组，被上部新近系塔西河组巨厚泥岩封盖而聚集成藏。

独山子背斜；油源对比；成藏模式

独山子背斜是准噶尔盆地最早发现油气的构造之一，1937年新近系沙湾组发现独山子油田，探明原油地质储量239×104t。截止1990年，独山子油田产气2.16×108m3，产油37.25×104t，勘探程度相对较低。1954年独62a井在独山子北断裂下盘安集海河组顶部获工业油气流，为50～60 m3/d。当时工艺落后，采用爆破式开采，采油不均匀，原开发区内仍存在大量剩余油。石油勘探中有关准噶尔盆地独山子背斜古近系和新近系油源分析及油气成藏等，前人进行了研究，取得一些共识。但也存在较大争议，争论焦点是油源问题［1，2］。因此，对独山子背斜油源特征分析研究显得十分重要。

1 油源对比分析

从有机质类型看，独山子背斜沙湾组原油可能来自二叠系、白垩系、古近系安集海河组烃源岩［3］。二叠系烃源岩地化特征为：姥植比为1左右，规则甾烷C27、C28、C29呈上升型分布；碳同位素较轻，一般为-30‰左右，且含β胡萝卜烷，与独山子原油有一定差异；二叠系烃源岩生排烃时间与该地区构造不匹配［3］。因此判断独山子沙湾组原油不是来自二叠系烃源岩。白垩系烃源岩地化特征为：正构烷烃主要以低碳数为主，姥植比一般小于1，伽马蜡烷指数（γ蜡烷/C30藿烷）为0.2～0.8，Ts/Tm为0.2～0.7；碳同位素一般小于-28‰，与独山子背斜沙湾组原油有一定差异；白垩系烃源岩生烃中心为玛纳斯-呼图壁一带，在独山子地区变薄甚至尖灭。由此判断白垩系烃源岩对该区贡献不大。综合独山子背斜沙湾组原油碳同位素特征、正构烷烃分布曲线及各种生物标志化合物可知，独山子原油可能来自古近系安集海河组烃源岩。

古近系安集海河组是一套富含有机质的好生油岩。姥植比一般为0.5～1.6，独山子型原油姥植值比为0.38～1.64，一般为1.0左右，二者具较好的一致性（图1）。安集海河组烃源岩甾烷（C27）平均含量30.16%，甾烷（C28）平均含量26.3%，甾烷（C29）平均含量43.6%，C27＞C28＜C29，呈“V”字形，与独山子型原油甾烷分布吻合。此外，从成熟度地化指标来看（表1），独山子原油成熟度与白垩系烃源岩不符，而与安集海河组烃源岩具较好的匹配关系。

碳同位素（δ13C）组成对比原油δ13C值的差异，与原始母质有关，故被用作油源对比的直接指标。独山子原油碳同位素为-28.54‰～26.86‰，古近系安集海河组烃源岩碳同位素为-28.00‰～25.80‰，白垩系烃源岩为-26.22‰～26.54‰。据石油碳同位素分馏机理，饱和烃、全油、芳烃、非烃、沥青质的稳定碳同位素依次变重。据斯塔尔同位素曲线对比图可知（图2），独山子原油与古近系安集海河组烃源岩具较好的亲缘关系。

图1 独山子背斜原油与烃源岩色谱图Fig.1 Chromatogram of Crude oil and source rock in Dushanzi anticline

表1 独山子背斜烃源岩原油干酪根镜质组反射率统计表Table 1 Statistical table of Kerogen vitrinite reflection in source rock of Dushanzi anticline

C15+正构烷烃分布特征对比正构烷烃是油气的主要烃类组成，除用于研究原油成熟度和来源外，还广泛用于油源对比。正构烷烃分布特征相似样品，具亲缘关系。安集海河组烃源岩正构烷烃曲线分布完整，主峰碳一般小于C20，高峰集中在C17～C21附近，主峰碳靠前，呈前高单峰型，与独山子原油正构烷烃分布特征吻合（表2，图3），表明独山子原油来源于安集海河组烃源岩。

图2 斯塔尔同位素曲线对比图Fig.2 Comparison diagram of isotopic curve

表2 独山子背斜原油与烃源岩地化指标对比表Table 2 Geochemistry index correlation table of crude oil and resource rock in Dushanzi anticline

生物标志化合物对比古近系安集海河组泥岩烃源岩地球化学特征如下：Pr/Ph一般为0.5～1.5，Pr/C17为0.4～1.03，Ph/C18为0.11～1.5（表2）。C24四环萜烷/C26三环萜烷一般为0.5～2.0，伽马蜡烷/C30藿烷为0.1～0.3，Ts/Tm为0.1～0.7。此外，C29ββ/（ββ+αα）与C29SS/（SS+RR）的关系也反映出安集海河组烃源岩具未成熟-低成熟特征。m/z191质量色谱图显示伽马蜡烷含量较高，γ蜡烷/C30藿烷约0.3，莫烷有一定含量，Ts含量较低。m/z217质量色谱图显示ααα-20R规则甾烷中C27与C29含量几乎相等，C27、C28、C29呈“V”形分布，重排甾烷含量极低，这些指标均与独山子原油一致（图4）。

上述多项指标综合分析表明，独山子背斜沙湾组原油来自古近系安集海河组烃源岩，均表现为水生生物和陆源有机质的共同来源，形成于偏还原的沉积环境及相对偏低的成熟度。

图3 正构烷烃分布曲线Fig.3 N-alkanes distribution curve

图4 生物标志化合物对比Fig.4 Biomarker comparison map

2 油气成藏模式探讨

总体上，渐—始新统安集海河组湖相泥岩生成油气，沿独山子北断裂向上运移至沙湾组孔渗较好的储层聚集，被上覆塔西河组底部区域性发育的厚层泥岩封闭聚集成藏，形成下生上储的油气藏。钻探发现，独山子背斜新近系具背斜东部成藏特征。构造高部位钻探效果不理想，仅独62a井在独山子北断裂下盘安集海河组获工业油流。

基于当前勘探现状，通过几何变形正演模拟，结合新近系独山组生长地层分析，确立独山子背斜构造变形机理及演化期次，建立独山子背斜中喜山期3期构造演化序列，即早期发育断层转折褶皱，中期发育断层传播褶皱，晚期发育逆冲冲断改造［4、5］。3期形成的断层及与断层相关褶皱对油气运移和聚集起重要作用，是独山子背斜含油气系统的关键时期。尤其是喜山晚期，逆冲冲断对独山子背斜来说，主体部位遭受改造或破坏。据逆掩断层平衡恢复技术对独山子背斜二维测线进行反演，恢复冲断。恢复冲断剖面表明：喜山中期（Q1）发育断层传播褶皱，背斜东部是新近系沙湾组高点，且位于NS向NS200718线附近，与沙湾组油藏位置吻合（表3，图5）。

据圈闭形成历史及油气充注期次，及不同时期断层作用特点，认为独山子背斜古近系油气藏与新近系油气藏具不同成藏过程。古近系油气藏为自生自储型油气藏，喜山中早期，安集海河组烃源岩开始生油，并聚集在古近系安集海河组顶部储层里；喜山中晚期，断层再次活动，油气通过油源断层进入新近系沙湾组圈闭，此时独山子背斜圈闭形态完整且高点位于背斜东部，具油气充注的良好条件，形成下生上储的油气藏；喜山晚期，沙湾组油藏遭受调整和改造，独山子北断裂以南沙湾组油藏可能遭破坏，沙湾组油藏上倾方向断裂发育，形成侧向遮挡，形成新近系沙湾组油藏。新近系沙湾组成藏的关键，首先是沙湾组圈闭位于喜山中期断层传播褶皱时期构造的高点，其次沙湾组油藏上倾方向断裂发育，此断裂对油藏起封挡作用，新近系沙湾组油藏为构造油气藏的典范。独山子背斜新近系油气藏形成演化中，断层起重要控制作用。因此深入研究断层的封闭性对今后勘探目标的选择，提高勘探成功率具重要意义。

表3 喜山二期独山子背斜高点位置Table 3 The high position of Dushanzi anticline in the second phase of Himalayan

图5 独山子背斜逆掩断层恢复冲断剖面Fig.5 Recovery profile of overthrust fault in Dushanzi anticline

3 结论

（1）独山子背斜沙湾组油藏原油为低熟原油，主要来源于渐—始新统安集海河组还原的湖泊相泥岩。

（2）独山子背斜油藏为渐—始新统供油，然后沿独山子断裂向上运移至沙湾组成藏的下生上储的油气藏。

（3）独山子背斜沙湾组油气分布主要受构造控制，断裂较发育。背斜轴部断裂致使高部位不成藏。背斜东部受古构造背景、侧向断裂遮挡，油气成藏。总体来说，独山子油田为构造油藏的典型。

致谢：新疆油田研究院地物所准南前陆项目组的师傅们给予的支持和帮助；浙江大学汪新教授给予的指导与建议，《新疆地质》编辑部的合理化建议，在此一并表示感谢。

［1］郭春清，沈忠民，张林晔，等.准噶尔盆地南缘烃源岩生源特征及原油类型［J］.成都理工大学学报：自然科学版，2005，32（3）：257-262.

［2］黄彦庆，侯读杰，张民伟.准噶尔盆地独山子背斜油水特征及油气成藏规律探讨［J］.天然气地球科学，2008，19（4）：475-479.

［3］庄锡进.准噶尔盆地南缘构造建模及油气成藏条件研究［D］.北京：中国科学院研究生院，2004.

［4］何登发，John SUPPE，贾承造.断层相关褶皱理论与应用研究新进展［J］.地学前缘，2005，12（4）：353-364.

［5］Suppe J，Chou G T，Hook S C.Rates of folding and faulting determined from growth strata［M］∥McKlay K R.Thrust tectonics. London：Chapman Hall Publisher，1992：105-121.

Oil Source Correlation and Hydrocarbon Accumulation Rules in Dushanzi Anticline

Ji Dongsheng1，Xu Yanan2，Xiao Lixin1，Xia Yu1
（1.Institute of Geophysics，Research Institute of Exploration and Development，Xinjiang Oilfield Company，Urumqi，Xinjiang，830013，China；2.Cainan Oilfield，Xinjiang Oilfield Company，Fukang，Xinjiang，831511，China）

The Dushanzi anticline is located at Sikeshu depression which is belong to Precordillera thrust belt（PTB）in Northern Tianshan Mountain（STM）of Junggar basin.There exist many sets of source rocks in Sikeshu depression With multiple hydrocarbon generation period sand multiple periods accumulation characteristics，such as permian，Jurassic，Cretaceous and Paleogene.Crude oil Generated at different times mixed with each other，which leads it is difficult to identify the oil reservoir.we have studied the oil source of the crude oil in Shawan with carbon isotope，n-alkanes，biomarker and many other methods in this paper.The results show that the crude oil in Shawan of the Dushanzi anticline is related to the source rocks in Anjihaihe Formation of Paleogene.The distribution and pattern of the oil and gas reservoir are complex. We have analysised and researched the regular pattern of the oil and gas reservoir in Dushanzi anticline.The oil in Dushanzi came from Eocene Anjihaihe Formation and，then reached Shawan Formation through Dushanzi reverse fault.Finally was covered by thick mudstone of Taxihe Formation and gathered hydrocarbon accumulation.

Dushanzi anticline；Oil source Correlation；Hydrocarbon Accumulation Rules

1000-8845（2015）02-235-05

P618.130.1

A

项目资助：国家大型油气田及煤层气开发重大专项准噶尔前陆盆地油气富集规律、勘探技术与区带和目标优选项目（2011ZX05003-005）资助

2014-04-24；

2014-05-14；作者E-mail：sxytjds@petrochina.com.cn

冀冬生（1981-），男，山西大同人，工程师，2010年毕业于长江大学地球探测与信息技术专业，从事油气勘探研究工作