吐哈盆地吐鲁番坳陷西部二叠系生烃演化特征

周文浩

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院西部分院，山东 东营 257000）

吐哈盆地吐鲁番坳陷西部二叠系生烃演化特征

周文浩

（中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院西部分院，山东 东营 257000）

二叠系塔尔朗组为吐哈盆地一套主要生烃供烃层系，目前发现的鲁克沁油田，其油源证实来自该层系。对吐鲁番坳陷西部来说，研究二叠系塔尔朗组烃源岩生烃演化动态过程是探索油气成藏规律的关键。文中系统地研究了吐鲁番坳陷西部地区塔尔朗组烃源岩的生烃史，结合古构造研究分析，来探讨不同历史时期二叠系烃源岩的生烃演化特征。结果表明：吐鲁番坳陷西部二叠系受多期构造运动影响，可分为沉积间断型、后期再沉积型、持续沉积型等3种埋藏史类型；二叠系塔尔朗组烃源岩发育一次生烃型、持续生烃型等2种生烃史类型。生烃演化的精细研究，为精确寻找油气藏奠定了基础。

剥蚀厚度；埋藏史；生烃演化特征；塔尔朗组；吐鲁番坳陷西部

0 引言

吐鲁番坳陷西部西起喀拉乌成山，东至桃尔沟，北抵博格达山，南起觉罗塔格山，划分为3个三级构造单元，分别是科牙依凹陷、大河沿凸起、托克逊凹陷，自上而下发育第四系西域组，新近系葡萄沟组、桃树园组，古近系鄯善群，白垩系三十里大墩组，侏罗系齐古组、七克台组、三间房组、西山窑组、三工河组、八道湾组，三叠系郝家沟组、黄山街组、克拉玛依组，二叠系塔尔朗组、大河沿组、依尔稀土组，石炭系［1-2］。

多年勘探研究和实践表明，二叠系塔尔朗组是吐哈盆地吐鲁番坳陷西部优质烃源岩主要发育层段［2-4］，烃源岩一般厚度为200～500 m，总有机碳质量分数TOC为1.03%～9.62%，镜质体反射率Ro为0.70%～1.29%，有机质类型主要为Ⅱ-Ⅲ型，综合评价为好烃源岩，处于成熟阶段，以生油为主。

1988年以来，玉门石油管理局开展吐鲁番坳陷西部的油气勘探［1］，以寻找来自二叠系的油气为目的，共钻探10口井，但仅托参1（TC1）井三叠系见少量油流。基于地质、地震及钻井资料的综合分析，认为未钻遇有效烃源岩、圈源不匹配是勘探失利的主要原因［5-6］。研究认为，塔尔朗组后期受构造运动影响，呈现“断块残留洼陷”的分布特征，复杂的构造运动导致该地区生烃演化类型复杂，有效生烃范围、主生烃期不明确，制约了该地区的油气成藏认识与潜力评价。深入研究吐哈盆地吐鲁番坳陷西部中二叠统塔尔朗组烃源岩生烃演化动态过程，是探索油气成藏规律的关键。

1 塔尔朗组构造-埋藏史

吐鲁番坳陷西部自二叠纪以来，经历了4期大的构造运动，分别是海西晚期、印支晚期、燕山晚期、喜山期［1］。吐鲁番坳陷西部多期的构造运动，造成了区域上中二叠统塔尔朗组不同的埋藏演化特征［7］。在明确构造演化特征的基础上，地层剥蚀量的恢复是建立地层埋藏史的基本前提。由于该地区复杂的构造条件，从单井约束出发，合理确定该地区的地层剥蚀厚度。

1.1 剥蚀厚度恢复

1.1.1 声波时差法

以TuC1井为例。该井古近系与下伏地层侏罗系不整合面上下曲线斜率C不等（CEsh＜CJ），即新地层对老地层施加的压力小于沉积地层剥蚀前对老地层施加的压力，不整合面以下地层的压实规律未被破坏［7-8］，可以应用声波时差法计算TuC1井侏罗系地层剥蚀厚度，因此，该井侏罗系声波时差随深度的变化趋势可以代表侏罗系遭受剥蚀前声波时差的变化特征。侏罗系声波时差与深度的回归关系式为

式中：H为埋藏深度，m；Δt为任一埋深的声波时差，μs/m；Δt0为地表未固结泥岩的声波时差，μs/m。

利用式（1）计算出TuC1井侏罗系遭受剥蚀前顶面深度为837 m；现今TuC1井侏罗系顶面深度为1 937 m，侏罗系剥蚀厚度H0=1 937-837=1 100 m。

1.1.2 镜质体反射率法

以TuC1井为例。该井侏罗纪末燕山运动活动剧烈，侏罗系地层强烈抬升，遭受剥蚀，后期地层沉降接受沉积，侏罗系的有机质成熟度得到补偿，三叠系开始被补偿［9-10］，可以运用镜质体反射率法计算侏罗系的剥蚀厚度，因此，三叠系未被补偿Ro的变化趋势可以代表侏罗系遭受剥蚀前Ro的变化特征。三叠系Ro与深度的回归关系式为

利用式（2）计算得到TuC1井侏罗系遭受剥蚀前顶面深度为935 m；现今TuC1井侏罗系底面深度为2 551 m，侏罗系遭受剥蚀前沉积厚度H1=2 551-935= 1 616 m，侏罗系现今沉积厚度H2=614 m，侏罗系剥蚀厚度H0=H1-H2=1 002 m。

基于上述2种方法，计算出吐鲁番坳陷西部各井的地层剥蚀量（见表1）。

表1 吐鲁番坳陷西部单井地层剥蚀量

1.1.3 地层趋势法

在确定该地区单井各地层剥蚀厚度的基础上，运用地层趋势法，可恢复区域上各地层的剥蚀厚度。

在区域上，同一沉积地层在平面上沉积厚度具有一定的规律。利用钻井、地震等资料，将同一沉积地层未发生剥蚀或剥蚀厚度易于计算的井定为基准井，采用地层趋势法，追踪计算地层剥蚀厚度［10］。

根据地层趋势法原理，结合构造演化分析，吐鲁番凹陷西部一条剖面上三叠系剥蚀厚度为50～1 000 m，侏罗系剥蚀厚度为1 100～1 750 m（见图1）。

图1 过TuC1井构造演化剖面恢复区域剥蚀厚度

综合这3种方法，恢复出吐鲁番坳陷西部地区地层剥蚀厚度（见图2）。

图2 吐鲁番坳陷西部侏罗系剥蚀厚度等值线

以侏罗系为例。布尔加凸起侏罗系遭受剥蚀严重，剥蚀厚度在1 300～1 800 m；科牙依凹陷侏罗系剥蚀厚度主要在300～700 m，区外侏罗系剥蚀厚度500～1 700 m；托克逊凹陷侏罗系剥蚀厚度主要在300～1 300 m，凹陷中部侏罗系剥蚀厚度小，主要在300～500 m。

1.2 埋藏史

剥蚀差异性控制了埋藏史类型。应用盆地模拟软件模拟单井埋藏史，确定该地区自中二叠世以来发育3种埋藏史类型，即沉积间断型、后期再沉积型、持续沉积型（见图3）。

沉积间断型：吐鲁番坳陷西部地区发育4期大的构造运动，白垩纪末晚燕山运动后，地层未沉降，沉积间断。

后期再沉积型：侏罗纪末晚燕山运动活动剧烈，地层强烈抬升，遭受剥蚀严重，后期地层沉降，继续接受沉积。

持续沉积型：构造运动活动缓和，地层遭受剥蚀少，地层基本上持续沉降。

图3 吐鲁番坳陷西部埋藏史及生烃演化类型

沉积间断型主要位于吐鲁番坳陷西部科牙依凹陷的东北部，面积850 km2；持续沉积型主要位于吐鲁番坳陷西部托克逊凹陷中部，面积230 km2，其他区域属于后期再沉积型（见图4）。

2 塔尔朗组生烃演化特征

烃源岩的生烃史与烃源岩层的埋藏史和地温梯度的变化有关［11-14］。吐哈盆地自二叠纪以来，地温梯度是逐渐减小的［1］：早二叠世—中二叠世的地温梯度介于4.06～4.86℃/100 m；晚二叠世—侏罗纪的地温梯度在台北凹陷西部、中部、东部依次为3.03～3.85，3.24～3.72，3.76～3.86℃/100 m，在托克逊凹陷介于2.98～3.58℃/100 m；托克逊凹陷现今地温梯度为2.10℃/100 m，台北凹陷西部为2.18℃/100 m。

图4 吐鲁番坳陷西部埋藏史类型平面分布

基于吐鲁番坳陷西部地区的埋藏史特征以及古地温梯度研究，通过模拟单井生烃史，明确吐鲁番坳陷西部塔尔朗组主要发育一次生烃型、持续生烃型2种生烃演化类型。

一次生烃型：吐鲁番坳陷西部地区埋藏史类型为沉积间断型和后期再沉积型的，生烃演化类型属于一次生烃型（见图3a—3b）；塔尔朗组烃源岩生烃门限为2 700 m，主生烃期为J1—J3，侏罗纪末生烃停滞，后期未被补偿或未被完全补偿。

持续生烃型：吐鲁番坳陷西部地区埋藏史类型为持续沉积型的，生烃演化类型属于持续生烃型（见图3c）；塔尔朗组烃源岩生烃门限为2 500 m，主生烃期为J1—现今，受构造运动影响弱，自达到生烃门限后，持续到现今一直生烃。

基于构造活动期、构造活动强度及构造演化分析，吐鲁番坳陷西部塔尔朗组在侏罗纪时期，受印支晚期构造运动影响，部分区域塔尔朗组剥蚀殆尽，残余面积3 940 km2，埋深在2 100～3 900 m（见图5）。

图5 吐鲁番坳陷西部塔尔朗组侏罗纪古埋深

以埋深2 700 m作为塔尔朗组大量生烃门限，结合沉积相研究分析［15］，侏罗纪时期，吐鲁番坳陷西部大部分地区塔尔朗组烃源岩已达到成熟阶段，面积约为3 190 km2。

受构造运动影响，仅吐鲁番坳陷西部托克逊凹陷中部塔尔朗组烃源岩至今持续生烃，面积为230 km2。

3 结论

1）吐鲁番坳陷西部地区发育沉积间断型、后期再沉积型、持续沉积型等3种埋藏史类型，该地区二叠系塔尔朗组烃源岩发育一次生烃型、持续生烃型2种生烃史类型。一次生烃型烃源岩面积2 960 km2，主要生烃期为J1—J3；持续生烃型烃源岩分布在托克逊凹陷中部，面积230 km2，早侏罗世至现今一直生烃。

2）在吐鲁番坳陷西部地区，塔尔朗组烃源岩侏罗纪末达到成熟阶段，面积3 190 km2，资源潜力较大。前期勘探失利的主要原因，是未钻遇有效烃源岩及圈源不匹配。

3）针对一次生烃型烃源岩分布区域，重点应以寻找古油气藏为主，是否存在有利的油气输导通道是成藏关键。研究区具有较大的油气勘探潜力，下一步应重点开展有利的油气输导体系研究。

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（编辑 史晓贞）

Characteristics of Permian hydrocarbon evolution in western area,Turpan Depression, Turpan-Hami Basin

ZHOU Wenhao
(Western Branch of Research Institute of Exploration and Development,Shengli Oilfield Company,SINOPEC, Dongying 257000,China)

Tarlong Formation of Permian is the major hydrocarbon layer of the Turpan-Hami Basin,and the oil of Lukeqin Oilfield comes from this formation.For the western area in Turpan Depression,the dynamic processes of the evolution of Tarlong hydrocarbon are the key to explore the law of oil and gas accumulation.This article studies the history of Tarlong hydrocarbon in the western area of Turpan Depression,and uses the palaeotectonic research and analysis to explore the characteristics of Permian hydrocarbon evolution in different historical periods.The results show that the Permian Formation is influenced by multi-period tectonic movement,which can be divided into hiatus type,late redeposit type and continuous type;Tarlong hydrocarbon is divided into one hydrocarbon type and continuous hydrocarbon type.The fine research of hydrocarbon evolution establishes the foundation of the searching for oil and gas reservoirs.

erosion thickness;burial history;characteristics of hydrocarbon evolution;Tarlong Formation;western area in Turpan Depression

中国石化股份公司重点科技攻关项目“新疆北部石炭系成烃成藏与勘探方向”（P12035）

TE122.1

A

10.6056/dkyqt201703004

2016-11-21；改回日期：2017-03-12。

周文浩，男，1990年生，助理工程师，2012年毕业于长安大学，现主要从事油气勘探方面的工作。E-mail：157805807@ qq.com。

周文浩.吐哈盆地吐鲁番坳陷西部二叠系生烃演化特征［J］.断块油气田，2017，24（3）：316-319.

ZHOU Wenhao.Characteristics of Permian hydrocarbon evolution in western area,Turpan Depression,Turpan-Hami Basin［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2017，24（3）：316-319.