獨山子背斜沙灣組油源對比分析及油氣成藏模式探討

冀冬生，徐亞楠，肖立新，夏雨

（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013；2.中國石油新疆油田分公司彩南油田，新疆 阜康 831500）

獨山子背斜沙灣組油源對比分析及油氣成藏模式探討

冀冬生1，徐亞楠2，肖立新1，夏雨1

（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013；2.中國石油新疆油田分公司彩南油田，新疆 阜康 831500）

獨山子背斜位于準噶爾盆地北天山山前沖斷帶四棵樹凹陷。四棵樹凹陷不同程度地發(fā)育二疊系、侏羅系、白堊系和古近系等多套烴源巖，具多個生烴期及多期成藏特征。不同時期生成的原油相互混合，導致成藏油源判識困難。據(jù)碳同位素、正構(gòu)烷烴、生物標志化合物等地球化學分析資料，對獨山子背斜沙灣組原油進行油源對比研究。結(jié)果表明：獨山子背斜沙灣組原油與古近系安集海河組烴源巖具很好的親緣關(guān)系。來自漸—始新統(tǒng)安集海河組油氣通過獨山子斷裂向上運移至沙灣組，被上部新近系塔西河組巨厚泥巖封蓋而聚集成藏。

獨山子背斜；油源對比；成藏模式

獨山子背斜是準噶爾盆地最早發(fā)現(xiàn)油氣的構(gòu)造之一，1937年新近系沙灣組發(fā)現(xiàn)獨山子油田，探明原油地質(zhì)儲量239×104t。截止1990年，獨山子油田產(chǎn)氣2.16×108m3，產(chǎn)油37.25×104t，勘探程度相對較低。1954年獨62a井在獨山子北斷裂下盤安集海河組頂部獲工業(yè)油氣流，為50～60 m3/d。當時工藝落后，采用爆破式開采，采油不均勻，原開發(fā)區(qū)內(nèi)仍存在大量剩余油。石油勘探中有關(guān)準噶爾盆地獨山子背斜古近系和新近系油源分析及油氣成藏等，前人進行了研究，取得一些共識。但也存在較大爭議，爭論焦點是油源問題［1，2］。因此，對獨山子背斜油源特征分析研究顯得十分重要。

1 油源對比分析

從有機質(zhì)類型看，獨山子背斜沙灣組原油可能來自二疊系、白堊系、古近系安集海河組烴源巖［3］。二疊系烴源巖地化特征為：姥植比為1左右，規(guī)則甾烷C27、C28、C29呈上升型分布；碳同位素較輕，一般為-30‰左右，且含β胡蘿卜烷，與獨山子原油有一定差異；二疊系烴源巖生排烴時間與該地區(qū)構(gòu)造不匹配［3］。因此判斷獨山子沙灣組原油不是來自二疊系烴源巖。白堊系烴源巖地化特征為：正構(gòu)烷烴主要以低碳數(shù)為主，姥植比一般小于1，伽馬蠟烷指數(shù)（γ蠟烷/C30藿烷）為0.2～0.8，Ts/Tm為0.2～0.7；碳同位素一般小于-28‰，與獨山子背斜沙灣組原油有一定差異；白堊系烴源巖生烴中心為瑪納斯-呼圖壁一帶，在獨山子地區(qū)變薄甚至尖滅。由此判斷白堊系烴源巖對該區(qū)貢獻不大。綜合獨山子背斜沙灣組原油碳同位素特征、正構(gòu)烷烴分布曲線及各種生物標志化合物可知，獨山子原油可能來自古近系安集海河組烴源巖。

古近系安集海河組是一套富含有機質(zhì)的好生油巖。姥植比一般為0.5～1.6，獨山子型原油姥植值比為0.38～1.64，一般為1.0左右，二者具較好的一致性（圖1）。安集海河組烴源巖甾烷（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，與獨山子型原油甾烷分布吻合。此外，從成熟度地化指標來看（表1），獨山子原油成熟度與白堊系烴源巖不符，而與安集海河組烴源巖具較好的匹配關(guān)系。

碳同位素（δ13C）組成對比原油δ13C值的差異，與原始母質(zhì)有關(guān)，故被用作油源對比的直接指標。獨山子原油碳同位素為-28.54‰～26.86‰，古近系安集海河組烴源巖碳同位素為-28.00‰～25.80‰，白堊系烴源巖為-26.22‰～26.54‰。據(jù)石油碳同位素分餾機理，飽和烴、全油、芳烴、非烴、瀝青質(zhì)的穩(wěn)定碳同位素依次變重。據(jù)斯塔爾同位素曲線對比圖可知（圖2），獨山子原油與古近系安集海河組烴源巖具較好的親緣關(guān)系。

圖1 獨山子背斜原油與烴源巖色譜圖Fig.1 Chromatogram of Crude oil and source rock in Dushanzi anticline

表1 獨山子背斜烴源巖原油干酪根鏡質(zhì)組反射率統(tǒng)計表Table 1 Statistical table of Kerogen vitrinite reflection in source rock of Dushanzi anticline

C15+正構(gòu)烷烴分布特征對比正構(gòu)烷烴是油氣的主要烴類組成，除用于研究原油成熟度和來源外，還廣泛用于油源對比。正構(gòu)烷烴分布特征相似樣品，具親緣關(guān)系。安集海河組烴源巖正構(gòu)烷烴曲線分布完整，主峰碳一般小于C20，高峰集中在C17～C21附近，主峰碳靠前，呈前高單峰型，與獨山子原油正構(gòu)烷烴分布特征吻合（表2，圖3），表明獨山子原油來源于安集海河組烴源巖。

圖2 斯塔爾同位素曲線對比圖Fig.2 Comparison diagram of isotopic curve

表2 獨山子背斜原油與烴源巖地化指標對比表Table 2 Geochemistry index correlation table of crude oil and resource rock in Dushanzi anticline

生物標志化合物對比古近系安集海河組泥巖烴源巖地球化學特征如下：Pr/Ph一般為0.5～1.5，Pr/C17為0.4～1.03，Ph/C18為0.11～1.5（表2）。C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷一般為0.5～2.0，伽馬蠟烷/C30藿烷為0.1～0.3，Ts/Tm為0.1～0.7。此外，C29ββ/（ββ+αα）與C29SS/（SS+RR）的關(guān)系也反映出安集海河組烴源巖具未成熟-低成熟特征。m/z191質(zhì)量色譜圖顯示伽馬蠟烷含量較高，γ蠟烷/C30藿烷約0.3，莫烷有一定含量，Ts含量較低。m/z217質(zhì)量色譜圖顯示ααα-20R規(guī)則甾烷中C27與C29含量幾乎相等，C27、C28、C29呈“V”形分布，重排甾烷含量極低，這些指標均與獨山子原油一致（圖4）。

上述多項指標綜合分析表明，獨山子背斜沙灣組原油來自古近系安集海河組烴源巖，均表現(xiàn)為水生生物和陸源有機質(zhì)的共同來源，形成于偏還原的沉積環(huán)境及相對偏低的成熟度。

圖3 正構(gòu)烷烴分布曲線Fig.3 N-alkanes distribution curve

圖4 生物標志化合物對比Fig.4 Biomarker comparison map

2 油氣成藏模式探討

總體上，漸—始新統(tǒng)安集海河組湖相泥巖生成油氣，沿獨山子北斷裂向上運移至沙灣組孔滲較好的儲層聚集，被上覆塔西河組底部區(qū)域性發(fā)育的厚層泥巖封閉聚集成藏，形成下生上儲的油氣藏。鉆探發(fā)現(xiàn)，獨山子背斜新近系具背斜東部成藏特征。構(gòu)造高部位鉆探效果不理想，僅獨62a井在獨山子北斷裂下盤安集海河組獲工業(yè)油流。

基于當前勘探現(xiàn)狀，通過幾何變形正演模擬，結(jié)合新近系獨山組生長地層分析，確立獨山子背斜構(gòu)造變形機理及演化期次，建立獨山子背斜中喜山期3期構(gòu)造演化序列，即早期發(fā)育斷層轉(zhuǎn)折褶皺，中期發(fā)育斷層傳播褶皺，晚期發(fā)育逆沖沖斷改造［4、5］。3期形成的斷層及與斷層相關(guān)褶皺對油氣運移和聚集起重要作用，是獨山子背斜含油氣系統(tǒng)的關(guān)鍵時期。尤其是喜山晚期，逆沖沖斷對獨山子背斜來說，主體部位遭受改造或破壞。據(jù)逆掩斷層平衡恢復技術(shù)對獨山子背斜二維測線進行反演，恢復沖斷?；謴蜎_斷剖面表明：喜山中期（Q1）發(fā)育斷層傳播褶皺，背斜東部是新近系沙灣組高點，且位于NS向NS200718線附近，與沙灣組油藏位置吻合（表3，圖5）。

據(jù)圈閉形成歷史及油氣充注期次，及不同時期斷層作用特點，認為獨山子背斜古近系油氣藏與新近系油氣藏具不同成藏過程。古近系油氣藏為自生自儲型油氣藏，喜山中早期，安集海河組烴源巖開始生油，并聚集在古近系安集海河組頂部儲層里；喜山中晚期，斷層再次活動，油氣通過油源斷層進入新近系沙灣組圈閉，此時獨山子背斜圈閉形態(tài)完整且高點位于背斜東部，具油氣充注的良好條件，形成下生上儲的油氣藏；喜山晚期，沙灣組油藏遭受調(diào)整和改造，獨山子北斷裂以南沙灣組油藏可能遭破壞，沙灣組油藏上傾方向斷裂發(fā)育，形成側(cè)向遮擋，形成新近系沙灣組油藏。新近系沙灣組成藏的關(guān)鍵，首先是沙灣組圈閉位于喜山中期斷層傳播褶皺時期構(gòu)造的高點，其次沙灣組油藏上傾方向斷裂發(fā)育，此斷裂對油藏起封擋作用，新近系沙灣組油藏為構(gòu)造油氣藏的典范。獨山子背斜新近系油氣藏形成演化中，斷層起重要控制作用。因此深入研究斷層的封閉性對今后勘探目標的選擇，提高勘探成功率具重要意義。

表3 喜山二期獨山子背斜高點位置Table 3 The high position of Dushanzi anticline in the second phase of Himalayan

圖5 獨山子背斜逆掩斷層恢復沖斷剖面Fig.5 Recovery profile of overthrust fault in Dushanzi anticline

3 結(jié)論

（1）獨山子背斜沙灣組油藏原油為低熟原油，主要來源于漸—始新統(tǒng)安集海河組還原的湖泊相泥巖。

（2）獨山子背斜油藏為漸—始新統(tǒng)供油，然后沿獨山子斷裂向上運移至沙灣組成藏的下生上儲的油氣藏。

（3）獨山子背斜沙灣組油氣分布主要受構(gòu)造控制，斷裂較發(fā)育。背斜軸部斷裂致使高部位不成藏。背斜東部受古構(gòu)造背景、側(cè)向斷裂遮擋，油氣成藏?？傮w來說，獨山子油田為構(gòu)造油藏的典型。

致謝：新疆油田研究院地物所準南前陸項目組的師傅們給予的支持和幫助；浙江大學汪新教授給予的指導與建議，《新疆地質(zhì)》編輯部的合理化建議，在此一并表示感謝。

［1］郭春清，沈忠民，張林曄，等.準噶爾盆地南緣烴源巖生源特征及原油類型［J］.成都理工大學學報：自然科學版，2005，32（3）：257-262.

［2］黃彥慶，侯讀杰，張民偉.準噶爾盆地獨山子背斜油水特征及油氣成藏規(guī)律探討［J］.天然氣地球科學，2008，19（4）：475-479.

［3］莊錫進.準噶爾盆地南緣構(gòu)造建模及油氣成藏條件研究［D］.北京：中國科學院研究生院，2004.

［4］何登發(fā)，John SUPPE，賈承造.斷層相關(guān)褶皺理論與應用研究新進展［J］.地學前緣，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，F(xiàn)ukang，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

項目資助：國家大型油氣田及煤層氣開發(fā)重大專項準噶爾前陸盆地油氣富集規(guī)律、勘探技術(shù)與區(qū)帶和目標優(yōu)選項目（2011ZX05003-005）資助

2014-04-24；

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

冀冬生（1981-），男，山西大同人，工程師，2010年畢業(yè)于長江大學地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，從事油氣勘探研究工作