準噶爾盆地瑪湖凹陷高成熟油氣成因與分布

阿布力米提，曹　劍，陳　靜，楊海波，陳剛強，陶柯宇（.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；.南京大學地球科學與工程學院，南京003）

準噶爾盆地瑪湖凹陷高成熟油氣成因與分布

阿布力米提1，曹劍2，陳靜1，楊海波1，陳剛強1，陶柯宇2
（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；2.南京大學地球科學與工程學院，南京210023）

致密儲集層中的油氣是否高熟輕質(zhì)，對于油氣的富集與高產(chǎn)至關(guān)重要。對準噶爾盆地瑪湖凹陷高熟輕質(zhì)油氣的基本特征、成因與分布規(guī)律的研究結(jié)果表明，研究區(qū)高熟輕質(zhì)油氣具有原油密度較輕、成熟度較高、與天然氣共生等特征，屬于以下二疊統(tǒng)風城組優(yōu)質(zhì)烴源巖為主的多套烴源巖接近高成熟演化階段的產(chǎn)物。在成藏過程中，高熟輕質(zhì)油氣藏的油氣連續(xù)充注、保存好，未受降解破壞；高成熟油氣的分布具有“源控”特征，垂向上因斷裂溝通可以跨層運聚，分布區(qū)域廣，是瑪湖大油氣區(qū)得以形成的重要條件。

準噶爾盆地；瑪湖凹陷；百口泉組；風城組；優(yōu)質(zhì)烴源巖；連續(xù)型油氣藏；高成熟油氣；輕質(zhì)油

油氣成藏與富集是油氣流體與巖石固體格架相互耦合作用的結(jié)果，因此，若油氣密度較輕，甚至是以氣態(tài)為主，則對儲集層的要求會有所降低[1-3]，對高成熟油氣成因與分布的研究，一直以來是油氣地質(zhì)地球化學領(lǐng)域的一個重要內(nèi)容，具有重要基礎(chǔ)理論與實踐應(yīng)用研究意義[4-5]。非常規(guī)油氣藏的儲集層物性通常較差，因此，油氣是否高熟輕質(zhì)，就成為能否在其中富集成藏的關(guān)鍵[6-8]。

瑪湖凹陷位于準噶爾盆地西北緣，前期勘探碩果累累，已形成了沿山前克烏斷裂帶分布的大油氣區(qū)[9-10]，在瑪湖斜坡區(qū)也建成了瑪北油田[11]，2011年以來，又在瑪湖凹陷區(qū)下三疊統(tǒng)百口泉組中發(fā)現(xiàn)了大面積的源外“連續(xù)型”油藏[11-12]（圖1）。分析資料表明，這一帶有相當一部分油氣屬于高熟輕質(zhì)油氣，這與沿斷裂帶分布的克烏油區(qū)廣泛存在的低—中等成熟度中質(zhì)稠油形成了鮮明對比[9-10]，其油氣性質(zhì)比盆地東南緣吉木薩爾地區(qū)致密儲集層中的油氣性質(zhì)要好[13]，與國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)的同類優(yōu)質(zhì)高效油氣藏中的油氣性質(zhì)相似[14]，可見，這是造成富集、局部高產(chǎn)的一個重要原因[15]。

前人認為，此類高成熟油氣來自于下二疊統(tǒng)風城組烴源巖，存在同源不同期的烴類聚集，斜坡區(qū)是這類高成熟油氣分布的有利區(qū)域[16-17]。需要指出的是，前人的這些認識主要是針對下烏爾禾組展開的分析，這種規(guī)律性的認識是否適用于百口泉組，仍需要認真探討。本文基于現(xiàn)有資料，對研究區(qū)輕質(zhì)高成熟油氣的成因和分布進行了進一步分析。

圖1　研究區(qū)構(gòu)造位置

圖2　瑪湖凹陷油氣基本性質(zhì)隨深度變化

1　高成熟油氣基本特征

瑪湖凹陷研究區(qū)迄今發(fā)現(xiàn)的油氣，石炭系—三疊系皆有分布，其中石炭—二疊系的原油密度為0.82~0.91 g/cm3，中質(zhì)油所占比例稍高（圖2a）；三疊系原油密度為0.79~0.92 g/cm3，以輕質(zhì)油為主（圖2b）。這部分輕質(zhì)原油，特別是對于密度小于0.83 g/cm3的原油，主要分布于最近發(fā)現(xiàn)的百口泉組連續(xù)型油氣藏中。對于天然氣，從化學組成來看，濕氣和干氣并存（圖2c），說明其主要來源于成熟—高成熟烴源巖。

百口泉組油氣藏原油高熟輕質(zhì)特征非常明顯，以夏鹽2井百口泉組油層（4 335~4 405 m）為例，典型證據(jù)為：密度較輕（0.83 g/cm3），顯微鏡下觀測到亮黃色熒光的烴類（圖3a），分子化合物中三環(huán)萜烷相對于五環(huán)三萜烷的豐度很高（圖3b），包裹體均一溫度發(fā)現(xiàn)一期高成熟油氣充注（圖3c）。這些都是研究區(qū)判斷原油高成熟度的重要指標[4-5]。此外，這些高熟輕質(zhì)原油還普遍與天然氣共生，油藏中普遍有天然氣產(chǎn)出（圖4a），反映油氣的演化已進入或接近高成熟演化階段。

需要注意的是，根據(jù)常見的判識油氣成熟度的地球化學參數(shù)，如生物標志物甾烷C29異構(gòu)化參數(shù)、原油溶解氣輕烴指標等，大多數(shù)原油會被判定為成熟，但實際情況并非如此。這是因為，這些原油大多為成熟和高成熟兩期原油的混合物（圖4），而成熟油中的生物標志物濃度高，高成熟油中的生物標志物濃度低，造成混合后，從生物標志物參數(shù)來判斷，會出現(xiàn)似成熟油的“假象”[18]。

圖3　瑪湖凹陷夏鹽2井百口泉組高熟輕質(zhì)油特征

圖4　瑪湖凹陷百口泉組原油密度分布與產(chǎn)油氣特征

2　高成熟油氣成因

2.1風城組為主的優(yōu)質(zhì)烴源巖

油源對比后發(fā)現(xiàn)，這些高成熟油氣可能存在多種來源，并以下二疊統(tǒng)風城組（P1f）優(yōu)質(zhì)烴源巖為主。研究區(qū)油源對比的典型指標，即C20三環(huán)萜烷、C21三環(huán)萜烷和C23三環(huán)萜烷的峰形分布[4]，存在上升型、山峰型、下降型、山谷型4種類型，且以上升型為主（圖5，圖3b）。特別是密度小于0.83 g/cm3的原油，C20三環(huán)萜烷、C21三環(huán)萜烷和C23三環(huán)萜烷的峰形分布更以上升型占絕對優(yōu)勢。因此，推斷油源以風城組為主，在此基礎(chǔ)上可能混入了一些其他來源，包括中二疊統(tǒng)下烏爾禾組（山峰型）、石炭系—下二疊統(tǒng)佳木河組（下降型）。多種來源原油混合后，使得C20三環(huán)萜烷、C21三環(huán)萜烷和C23三環(huán)萜烷的峰形分布異常復雜（圖5）。

對比石炭—二疊系和三疊系儲集層原油的特征可以發(fā)現(xiàn)，石炭—二疊系原油的生物標志物變化相比較三疊系更為復雜，并且表征風城組油源的C20三環(huán)萜烷、C21三環(huán)萜烷和C23三環(huán)萜烷上升型峰形分布的比例相對較?。▓D5a）。這一方面說明深層烴源巖系的內(nèi)幕成藏油源基礎(chǔ)好，除了風城組外，還有石炭系、佳木河組、下烏爾禾組等；另一方面說明，對于經(jīng)過遠距離運移而形成的百口泉組輕質(zhì)油氣藏，風城組油源的充注是根本，因此，百口泉組中原油的C20三環(huán)萜烷、C21三環(huán)萜烷和C23三環(huán)萜烷的峰形變化要較深層石炭—二疊系簡單許多，并以上升型為主（圖5b）。換言之，風城組是研究區(qū)最為優(yōu)質(zhì)的烴源巖，其所生油氣可以從二疊系到三疊系遠距離（1 000~2 000 m）運聚成藏。而且從原油的密度分布來看，百口泉組中輕質(zhì)原油的分布比例也更高（圖2b），天然氣也是成熟演化程度高的干氣更多出現(xiàn)在三疊系（圖2c），更進一步說明了風城組優(yōu)質(zhì)烴源巖是高熟輕質(zhì)油氣形成的根本。

圖5　瑪湖凹陷原油三環(huán)萜烷分布類型（圖例同圖2）

2.2成熟度較高的烴源巖

研究區(qū)高熟輕質(zhì)油氣的油源主要來自風城組，風城組烴源巖生排烴高峰主要有2個時期，即三疊紀末（相對低成熟油氣）和白堊紀（相對高成熟油氣）（圖3c）。研究區(qū)高成熟油氣對應(yīng)的是風城組烴源巖在白堊紀所生烴類，其成熟度接近于高成熟演化界限（鏡質(zhì)體反射率為1.3%）。實際上，從原油的油質(zhì)、油氣產(chǎn)量與風城組優(yōu)質(zhì)烴源巖的熱演化分布關(guān)系上也可以看出這種特征（圖4）。以百口泉組油氣藏為例，越靠近凹陷區(qū)，隨風城組烴源巖的熱演化程度逐漸加大（圖4b），油質(zhì)越輕（圖4a），高成熟油氣的主力分布區(qū)（原油密度小于0.83 g/cm3）位于風城組鏡質(zhì)體反射率為1.3%附近，反映了烴源巖熱演化對高成熟油氣分布的控制。總之，瑪湖凹陷高成熟油氣是以風城組為主的優(yōu)質(zhì)烴源巖，接近高成熟演化階段的產(chǎn)物。

2.3兩次連續(xù)性的油氣充注

瑪湖凹陷百口泉組連續(xù)充注型油藏中的油氣，其主體屬于白堊紀形成的高成熟輕質(zhì)油氣，鑒于其圈閉形成時間均早于晚三疊世，必然也存在三疊紀末成熟階段所排油氣。這得到了實際分析結(jié)果的支持，在夏鹽2井百口泉組儲集層中，顯微鏡下除了觀測到亮黃色熒光的烴類之外，還發(fā)現(xiàn)了熒光色調(diào)相對較暗的一期烴類（圖3a），在儲集層連續(xù)抽提物中，發(fā)現(xiàn)早期成熟油（顆粒吸附烴）的充注，萜烷類生物標志物中的三環(huán)萜烷豐度相對五環(huán)三萜烷豐度中等，對應(yīng)熒光色調(diào)相對較暗的一期烴類；而晚期（原油/孔隙游離烴）高成熟油的充注則以三環(huán)萜烷的高豐度為特征，對應(yīng)熒光色調(diào)相對較強的一期烴類（圖3b）。對比包裹體均一溫度測試結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，對應(yīng)早期三疊紀末和晚期白堊紀的油氣充注為風城組烴源巖的兩期生烴高峰（圖3c）。因此，這些高成熟油氣在充注上均具有兩期運聚的重要特征。

反觀油氣未能成藏的實例，大多表現(xiàn)為一期（早期成熟）原油的充注，如瑪湖2井，其百口泉組原油和儲集層巖心抽提物的特征基本類似，未表現(xiàn)出高成熟原油充注的特征（圖6a，圖6b），顯微鏡下也未觀測到像夏鹽2井百口泉組儲集層中的亮黃色熒光高成熟烴類（圖6c），這是瑪湖2井百口泉組儲集層未能成藏的一個重要原因。

綜上所述，高熟輕質(zhì)油藏中的油氣實際上存在成熟—高成熟油氣兩期連續(xù)充注，油氣源基礎(chǔ)好，這是這些油氣能夠大規(guī)模成藏的一個重要內(nèi)在原因。

2.4較為優(yōu)良的保存條件

這些高成熟油氣除了以上闡述的油質(zhì)好、充注強度足等基本特征外，還有另一個重要特征，即保存條件好，基本未受降解破壞，因此能夠高效規(guī)模成藏。夏鹽2井儲集層顯微鏡下觀測未發(fā)現(xiàn)褐色熒光烴類（圖3a），反映油氣未受降解破壞；生物標志物中也未發(fā)現(xiàn)25-降藿烷系列（圖3b），進一步說明油氣成藏保存條件好。反觀油氣未能成藏的實例，以瑪湖2井為例，儲集層原油普遍遭受降解，原油和儲集層抽提物的正構(gòu)烷烴有大鼓包（UCM）出現(xiàn)，也有25-降藿烷系列被檢出（圖6a，圖6b），顯微鏡下巖石觀測也發(fā)現(xiàn)了表征油氣破壞的褐色熒光烴類（圖6c），均反映保存條件不佳，這可能是瑪湖2井區(qū)百口泉組未能成藏的一個重要原因。

圖6　瑪湖2井百口泉組儲集層地球化學和巖石顯微特征

3　高成熟油氣分布

根據(jù)以上分析，瑪湖凹陷區(qū)高成熟油氣是以風城組為主的多套優(yōu)質(zhì)烴源巖在接近高成熟演化階段的產(chǎn)物，油氣運聚以近源充注為特征。因此，要預(yù)測高成熟油氣的分布，查明烴源巖的熱演化程度，結(jié)合其他成藏條件進行綜合分析是關(guān)鍵。

瑪湖凹陷風城組優(yōu)質(zhì)烴源巖的熱演化程度具有隨埋深增大而逐漸加大的趨勢（圖4b），目前已進入高成熟演化階段（鏡質(zhì)體反射率大于1.3%），也處于高生烴強度中心區(qū)。因此，整個瑪湖凹陷區(qū)成藏前景廣闊，是高成熟油氣的潛在勘探領(lǐng)域。

研究區(qū)高成熟輕質(zhì)油氣分布的深度和層位很廣，其垂向分布主要受控于輸導體系。只要存在有利的輸導體系（斷裂）溝通，又具備合適的其他成藏條件，高熟輕質(zhì)油氣可以在任何深度聚集成藏（圖7），這對于勘探而言是非常有利的。進一步對比還可發(fā)現(xiàn)2個有意義的現(xiàn)象：首先，無論是石炭—二疊系，還是三疊系，一個共同特征是隨埋藏深度的加大，原油密度呈遞減趨勢，據(jù)此可以明確，深度越大，油質(zhì)越輕，故瑪湖凹陷深層油氣勘探領(lǐng)域廣闊；其次，是油氣與層位的關(guān)系，三疊系原油的密度較之深層石炭—二疊系油質(zhì)更輕，反映了油源的差異，如前所述，三疊系的原油主要來自于風城組，而石炭—二疊系的原油可能有來自其他石炭—二疊系烴源巖的貢獻。相比而言，天然氣因為較原油更易運移，因此其與深度和層位的關(guān)系不明顯（圖2c），主控因素可能是蓋層等保存條件。這些油氣性質(zhì)的差異在區(qū)域勘探部署時需要加以注意。

綜合上述，瑪湖凹陷區(qū)的高成熟油氣勘探領(lǐng)域廣闊，無論是中淺層三疊系，還是深層石炭—二疊系，均有可能發(fā)現(xiàn)大規(guī)模的高成熟油氣聚集（圖7）。

圖7　瑪湖凹陷油氣成藏模式（剖面位置見圖1）

4　結(jié)論

（1）準噶爾盆地西北緣瑪湖凹陷區(qū)新發(fā)現(xiàn)高熟輕質(zhì)油氣普遍存在，典型特征表現(xiàn)為原油密度較低，成熟度較高，與天然氣共生。

（2）高熟輕質(zhì)油氣的油氣源有多套，并以下二疊統(tǒng)風城組為主，是烴源巖接近高成熟演化階段的產(chǎn)物，成熟—高成熟油氣連續(xù)充注，油氣源條件好。高成熟油氣保存好，未受降解破壞，成藏有利。

（3）高成熟油氣分布具有“源控”特征，垂向上可以跨層聚集，勘探領(lǐng)域極為廣闊，為瑪湖大油氣區(qū)的形成奠定了堅實基礎(chǔ)。

［1］Tissot B P,Welte D H.Petroleum formation and occurrence［M］. Spring-Verlag,Berlin Heidelberg,New York,Tokyo,1984.

［2］石昕，戴金星，趙文智.深層油氣藏勘探前景分析［J］.中國石油勘探，2005，10（1）：1-10. Shi Xin,Dai Jinxing,Zhao Wenzhi.Analysis of deep oil and gas res?ervoirs exploration prospect［J］.China Petroleum Exploration,2005, 10（1）:1-10.

［3］朱光有，張永昌.中國深層油氣成藏條件與勘探潛力［J］.石油學報，2009,30（6）：793-802. Zhu Guangyou,Zhang Yongchang.Hydrocarbon accumulation con?ditions and exploration potential of deep reservoirs in China［J］.Ac?taPetrolei Sinica,2009,30（6）:793-802.

［4］Peters K E,Walters C C,Moldowan J M.The biomarker guide,Vol. 2:biomarkers and isotopes in the petroleum exploration and earth history（2nd edition）［M］.Cambridge:Cambridge University Press, 2005.

［5］賈承造.關(guān)于中國當前油氣勘探的幾個重要問題［J］．石油學報，2012，33（S1）：6-13. Jia Chengzao.Several important issues about current oil and gas ex?ploration in China［J］.ActaPetrolei Sinica,2012,33（S1）:6-13.［6］賈承造,鄒才能,李建忠,等.中國致密油評價標準,主要類型,基本特征及資源前景［J］.石油學報,2012,33（3）:343-350. Jia Chengzao,Zou Caineng,Li Jianzhong,et al.Assessment criteria, main types,basic features and resource prospect of the tight oil in China［J］.ActaPetrolei Sinica,2012,33（3）:343-350.

［7］康玉柱,陳新華.中國石炭—二疊系致密巖油氣資源潛力分析［J］.新疆石油地質(zhì),2014,35（4）:375-379. Kang Yuzhu,Chen Xinhua.Analysis of petroleum resource poten?tials in Carboniferous-Permian dense rocks of China［J］.Xinjiang Petroleum Geology,2014,35（4）:375-379.

［8］杜金虎,何海清,楊濤,等.中國致密油勘探進展及面臨的挑戰(zhàn)［J］.中國石油勘探,2014,19（1）:1-9. Du Jinhu,He Haiqing,Yang Tao,et al.Progress in China's tight oil exploration and challenges［J］.China Petroleum Exploration,2014, 19（1）:1-9.

［9］王緒龍，康素芳.準噶爾盆地腹部及西北緣斜坡區(qū)原油成因分析［J］.新疆石油地質(zhì),1999,20（2）:108-112. Wang Xulong,Kang Sufang.Analysis of crude origin in hinterland and slope of northwest margin,Junggar basin［J］.Xinjiang Petro?leum Geology,1999,20（2）:108-112.

［10］Cao Jian,Zhang Yijie,Hu Wenxuan,et al.The Permian hybrid pe?troleum system in the northwestern margin of the Junggar basin, northwest China［J］.Marine and Petroleum Geology,2005,22（3）: 331-349.

［11］匡立春,唐勇,雷德文,等.準噶爾盆地瑪湖凹陷斜坡區(qū)三疊系百口泉組扇控大面積巖性油藏勘探實踐［J］.中國石油勘探, 2014,19（6）:14-23. Kuang Lichun,Tang Yong,Lei Dewen,et al.Exploration of fan?controlled large?area lithologic oil reservoirs of Triassic Baik?ouquan formation in slope zone of Mahu depression in Junggar ba?sin［J］.ChinaPetroleum Exploration,2014,19（6）:14-23.

［12］唐勇,徐洋,瞿建華,等.瑪湖凹陷百口泉組扇三角洲群特征及分布［J］.新疆石油地質(zhì),2014,35（6）:628-635. Tang Yong,Xu Yang,Qu Jianhua,et al.Fan?delta group character?istics and its distribution of the Triassic Baikouquan reservoirs in Mahu sag of Junggar basin［J］.Xinjiang Petroleum Geology,2014, 35（6）:628-635.

［13］匡立春，唐勇，雷德文，等.準噶爾盆地二疊系咸化湖相云質(zhì)巖致密油形成條件與勘探潛力［J］.石油勘探與開發(fā)，2012，39（6）:657-667. Kuang Lichun,Tang Yong,Lei Dewen,et al.Formation conditions and exploration potential of tight oil in the Permian saline lacus?trine dolomitic rock,Junggar basin,NW China［J］.Petroleum Ex?ploration and Development,2012,39（6）:657-667.

［14］趙政章，杜金虎.致密油氣［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2012. Zhao Zhengzhang,Du Jinhu.Tight oil and gas［M］.Beijing:Petro?leum Industry Press,2012.

［15］雷德文，阿布力米提，唐勇，等.準噶爾盆地瑪湖凹陷百口泉組油氣高產(chǎn)區(qū)控制因素與分布預(yù)測［J］.新疆石油地質(zhì)，2014，35（5）:495-499. Lei Dewen,Abulimiti,Tang Yong,et al.Controlling factors and oc?currence prediction of high oil?gas production zones in Lower Trias?sic Baikouquan formation of Mahu sag in Juggar basin［J］.Xinji?angPetroleum Geology,2014,35（5）:495-499.

［16］王嶼濤,惠榮躍.準噶爾盆地西北緣油運移的地球化學研究［J］.石油實驗地質(zhì),1995,17（3）:265-271. Wang Yutao,Hui Rongyue.Geochemical study of oil/gas migration on the northwest edge of Junggar basin［J］.Experiment Petroleum Geology,1995,17（3）:265-271.

［17］王嶼濤,丁安娜.瑪北油田油氣的分布規(guī)律及成藏分析［J］.天然氣地球科學,1997,8（4）:17-22. Wang Yutao,Ding Anna.Analysis of distribution regularity and ac?cumulation of oil and gas in Mabei pool［J］.Natural Gas Geosci?ence,1997,8（4）:17-22.

［18］Fei Xiao,Luo Liu,Zhihuan Zhang,et al.Conflicting sterane and ar?omatic maturity parameters in Neogene light oils,eastern Chepaizi high,Junggar basin,NW China［J］.Organic Geochemistry,2014, 76:48-61.

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

中石油科技重大專項（2012E-34-01）

阿布力米提（1970-），男，維吾爾族，新疆莎車人，高級工程師，石油地質(zhì)，（Tel）0990-6869429（E-mail）Ablmt@ petrochina.com.cn.