準(zhǔn)噶爾盆地烏倫古坳陷主力烴源巖分析

張 林，杜小弟，李 鋒，李 昭，孫相燦，李清瑤，唐 勇

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京100029；2.新疆油田勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000）

準(zhǔn)噶爾盆地烏倫古坳陷主力烴源巖分析

張 林1，杜小弟1，李 鋒1，李 昭1，孫相燦1，李清瑤1，唐 勇2

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京100029；2.新疆油田勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000）

近年來諸多學(xué)者對準(zhǔn)噶爾盆地烏倫古坳陷展開了大量研究，得出了許多重要的成果，也積累了寶貴的經(jīng)驗，認為烏倫古坳陷具有極大的勘探潛力。但對其主力烴源巖的認識方面，仍然存在很多爭議。本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，進行了大量的基礎(chǔ)和實驗研究，對烏倫古坳陷侏羅系、三疊系、石炭系烴源巖地球化學(xué)特征進行了詳細系統(tǒng)的評價，對其生烴潛力進行了預(yù)測，認為下石炭統(tǒng)為最優(yōu)質(zhì)烴源巖，是主力烴源巖，可以作為后期勘探的主要目的層位，上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組和三疊系白堿灘組次之，侏羅系烴源巖較差認為不具備生烴條件。

烴原巖；地球化學(xué)；生烴潛力；成熟度

烏倫古坳陷經(jīng)歷了“兩上兩下”的勘探歷程：從20世紀(jì)80年代開始經(jīng)過了大量的勘探與地質(zhì)調(diào)查，在南部紅巖斷階帶、索索泉凹陷等構(gòu)造上先后打了倫2、倫3、倫5、倫參1、倫6、倫7、烏倫1、倫8等多口調(diào)查井和參數(shù)井；并進行了二維地震勘探，高精度重磁電勘探，積累了寶貴的資料。

倫5井在3116.96～3119.39m頂部0.38cm的灰白色中砂巖出筒時外滲原油，含油面積3%，為油跡級。侏羅系八道灣組（J1b）砂巖中普遍見弱熒光顯示。烏倫1井侏羅系三工河組、八道灣組和石炭系見不同程度的油氣顯示。錄井見氣測弱異常顯示，主要集中在侏羅系西山窯組和八道灣組煤層段，在石炭系頂部不整合面見較弱氣測異常。同時坳陷內(nèi)鉆探的倫參1及滴北1等井均見到油氣顯示。綜上所述烏倫古坳陷具有極大的勘探潛力。

1 地質(zhì)背景

烏倫古坳陷地理位置位于新疆維吾爾自治區(qū)福?？h境內(nèi)，構(gòu)造位置位于準(zhǔn)噶爾盆地東北部，為準(zhǔn)噶爾盆地東北緣的一個一級負向構(gòu)造單元，總體形態(tài)呈菱形展布，可以劃分為紅巖斷階帶和索索泉

凹陷兩個二級構(gòu)造單元，走向為北西-南東向。北面以吐絲托依拉斷裂帶與烏倫古北隆起帶相接到青格里底山山前一帶，西至德倫山烏蘭林格斷裂與石英灘凸起相鄰，南面以陸梁隆起，三個泉凸起為界，東抵克拉美麗山前一側(cè)收縮變窄以烏倫古東斷裂帶為界，東西長約250km，南北寬約93km，整體面積大約1.6×104km2，占準(zhǔn)噶爾盆地總面積的13%［1-2］。坳陷內(nèi)缺失二疊系、中下三疊系黃山街組（T3h）及新生代地層，三疊系直接覆蓋于基底石炭系火成巖之上，三疊系以上地層發(fā)育比較齊全［3］。

烏倫古坳陷主要經(jīng)歷了四個演化階段（圖1），首先是海西期—大規(guī)?；鹕交顒影l(fā)育巨厚火山巖；晚海西構(gòu)造運動形成盆地的隆坳格局，工區(qū)具有一定的獨立性，整體遭受剝蝕沒有沉積。其次，印支運動期—開始沉降，接受三疊系沉積；烏倫古北斷裂持續(xù)活動，上盤部分剝蝕殆盡；再次燕山中晚期—坳陷形成的主要時期，發(fā)育完整侏羅系，并在擠壓背景下南北沉降分異，紅巖斷階帶整體抬升，索索泉坳陷沉降幅度不均，南薄北厚；同時燕山晚期構(gòu)造以整體垂直升降為主，北部抬升強烈，南部下降，改變前期北深南淺構(gòu)造格局，地層整體北傾；最后喜山期構(gòu)造運動弱，廣泛沉積發(fā)育了第三系，喜山期末期盆地消亡，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

烏倫古坳陷發(fā)育多套烴源巖具一定生烴潛力主要由石炭系、三疊系、侏羅系組成，受構(gòu)造運動影響，缺失二疊系、中下三疊系黃山街組（T3h）及新生代地層［4］，三疊系直接覆蓋于基底石炭系火成巖之上，地層厚3000～5000m三疊系以上中新生界地層發(fā)育相對較全（圖2）。

圖1 烏倫古坳陷構(gòu)造演化圖

2 烴源巖特征

對滴北1井、烏參1井、倫參1、倫2、倫3、倫5、倫6井等6口井取心超過一百個來自不同層位的巖心樣品進行有機地球化學(xué)分析主要包括總有機碳測定和巖石熱解儀。

總有機碳測定。有機碳測定使用IR-212碳測定儀，碎樣到0.2mm（約120目），稱樣0.01～1（誤差小于0.0001g），放入坩堝（事先已用900度高溫灼燒除去雜質(zhì)影響）內(nèi)，用1∶7的鹽酸反復(fù)清洗除

去樣品中的碳酸鹽，并浸泡24小時后用蒸餾水洗凈至中性，放入溫度為70～80℃的烘箱內(nèi)烘干；經(jīng)過5個以上標(biāo)樣校正程序后，將加入適量鎢粉、鐵粉的樣品放入在氧氣流中使之充分燃燒使樣品中有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳，由紅外檢測器檢測計算結(jié)果。

巖石熱解儀。巖石熱解采用YQ-VIIA油氣顯示評價儀，樣品粉碎過篩，粒徑0.07～0.15mm用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)平行分析兩次校正儀器，由氫火焰例子化檢測器（FID），檢測巖樣再熱解過程中排出的烴，熱解后的殘余有機質(zhì)加熱氧化生成的二氧化碳，由熱導(dǎo)檢測器或紅外檢測器檢測，或催化加氫生成甲烷后再由氫火焰離子檢測器檢測。

實驗數(shù)據(jù)顯示，根據(jù)TOC/S1+S2對比圖版，石炭系烴源巖為中等-好的生油巖，三疊系烴源巖為好生油巖，侏羅系烴源巖為好生油巖，所以認為石炭，三疊，侏羅系烴源巖具有一定的生烴潛力，可做為有利的后備勘探基地（圖3～5）。

圖3 烏倫古泥質(zhì)烴源巖有機碳含量分布

2.1 侏羅系烴源巖特征

侏羅系烴源巖主要為中下侏羅統(tǒng)西山窯組、三工河組和八道灣組煤系烴源巖。其中，滴北1井J1b烴源巖由泥巖和煤組成，熱解峰溫值為420～437℃，氫指數(shù)為111～329mg HC/g TOC，平均165mg HC/g TOC，大部分為Ⅲ型有機質(zhì)的熱解特征，個別為Ⅱ2型有機質(zhì)類型，J1b泥巖有機碳含量分布0.62%～4.19%，含量均值為1.59%，S1+S2分布范圍為0.29%～30.86%，均值為6.65%（圖6）。綜合分析認為侏羅系烴源巖為Ⅲ型未熟烴

源巖，雖然有機碳含量較好，認為是煤樣的有機碳含量高總體拉高了有機碳含量。此外根據(jù)烏參1井、倫參1井等井的地球化學(xué)分析化驗資料分析，侏羅系烴源巖都屬于有機質(zhì)類型較差的烴源巖，有機質(zhì)演化程度低，也處于未熟-低熟階段。

圖4 烏倫古泥質(zhì)烴源巖S1+S2含量分布

圖5 有機碳含量與與生烴潛力（S1+S2）關(guān)系圖

圖6 侏羅系（J）不同層段泥巖有機質(zhì)豐度統(tǒng)計比較

2.2 三疊系烴源巖特征

研究區(qū)烏倫古坳陷在晚三疊世早期才開始接受沉積，三疊系中下統(tǒng)基本缺失，因而主要沉積了較厚的上三疊統(tǒng)。在準(zhǔn)噶爾盆地，上三疊統(tǒng)烴源巖在盆地東部地區(qū)最好，該區(qū)域也發(fā)現(xiàn)了來源于三疊系的原油［6］，晚三疊世，烏倫古坳陷構(gòu)造沉降加大，水域擴大，沉積環(huán)境逐漸由氧化環(huán)境向還原環(huán)境過渡，坳陷內(nèi)以暗色泥巖為主，烴源巖發(fā)育，是烏倫古坳陷主要的烴源巖層之一。烏倫古坳陷三疊系暗色巖較為發(fā)育，并且分布較為廣泛，埋深大約在4000m左右，成熟度為低熟至成熟。鉆井揭露烏參1井暗色泥巖厚近500m。倫6井暗色泥巖厚341m，整個烏倫古坳陷三疊系泥巖的暗色泥巖平均厚度為200m左右。根據(jù)前人研究資料及對滴北1井、烏參1井、倫參1、倫2、倫3、倫5、倫6井等6口井取心資料所做的地球化學(xué)分析，烏倫古坳陷的三疊系白堿灘組（黃山街組）暗色泥巖為一套潛在烴源巖，達到了成熟甚至生油高峰。根據(jù)成熟度及生烴動力學(xué)研究，三疊系烴源巖有機質(zhì)類型以Ⅲ型為主。烏倫古坳陷三疊系暗色泥巖的有機碳含量跨度較大，總體而言，有機碳含量較高，具有一定生烴潛力。盡管如此，根據(jù)生烴潛量和氯仿瀝青“A”判斷的烴源巖生烴潛力有所降低，反映了有機質(zhì)類型較差（圖7、表1）；同時，Tmax分布圖顯示，三疊系烴源巖已經(jīng)入成熟階段（圖8）。因此，綜合來看，有機質(zhì)豐度表現(xiàn)為中等質(zhì)量的烴源巖特征，這與盆地東部、腹部以及南緣地區(qū)的三疊系烴源巖稍有差異［5-6］（陳建平等，2003；高崗等，2012），相比較而言，本區(qū)三疊系烴源巖的有機質(zhì)豐度略差。所以認為三疊系并未進入大量生氣期，生烴潛力有限。

2.3 石炭系烴源巖特征

烏倫古坳陷內(nèi)目前沒有一口井鉆穿石炭系，鉆井揭示的地層僅是石炭系的一部分。從目前鉆井資料來看，石炭系在整個坳陷內(nèi)主要發(fā)育上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組、下石炭統(tǒng)滴水泉組2個層段，塔木崗組只有烏參1井鉆遇了122m。石炭系地層上

部巴塔瑪依內(nèi)山組巖性主要為綠灰色凝灰質(zhì)砂巖，深灰色、黑灰色的凝灰?guī)r和肉紅色的花崗巖，下部滴水泉組發(fā)育暗色泥巖及炭質(zhì)泥巖。倫2井上部花崗巖，下部滴水泉組發(fā)育厚度大于200m的灰黑色和黑灰色的暗色泥巖，烏參1井滴水泉組發(fā)育厚度超過1000m的炭質(zhì)泥巖。因此，烏倫古坳陷石炭系烴源巖主要分布在滴水泉組。

石炭系地層在索索泉凹陷內(nèi)埋藏較深（烏參1井4200m以下，倫5井3172m以下），在紅巖斷階帶上埋藏較淺（倫2井1831m以下，倫3井1587m以下），整體趨勢為坳陷東南部石炭系埋深要大于西北部。烏倫古坳陷石炭系烴源巖厚度較大，并且分部范圍廣，從烏倫古坳陷電法處理剖面分析上看出，在凝灰?guī)r之下存在一套高阻層，高阻層之下存在近1000m厚的低電阻率地層，向北逐漸殲滅，東南部較厚，預(yù)測這可能是一系列正常沉積的地層（圖9、圖10）。

表1 烏倫古坳陷區(qū)三疊系白堿灘組烴源巖評價數(shù)據(jù)

圖7 烏倫古坳陷三疊系白堿灘組TOC及（S1+S2）統(tǒng)計直方圖

圖8 烏倫古坳陷三疊系Tmax分布圖

圖9 烏倫古坳陷電法剖面圖

同時北西-南東向建場剖面顯示，石炭系發(fā)育高-低-高三套電性，為巴山組火成巖段、碎屑巖段和下石炭統(tǒng)。倫5井在3116～3119m、2912～2915m分別取得了油浸、熒光級含油砂巖樣品。

烏倫古地區(qū)烴源巖發(fā)育上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)

山組（C2b）、下石炭統(tǒng)滴水泉組（C1d）、姜巴斯套組（C1j）。

上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組（C2b）。上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組烴源巖以Ⅱ2型為主，有機顯微組分構(gòu)成類似于滴水泉組，但是缺乏貧氫次生組分，巖性為深灰色凝灰?guī)r及泥質(zhì)凝灰?guī)r，TOC為0.43%～0.68%，平均約0.55%，生烴潛量S1+S2為0.18～0.32mg/g，平均約0.25mg/g，氯仿瀝青“A”含量為0.0136%，有機質(zhì)豐度較低。

下石炭統(tǒng)姜巴斯套組（C1j）。下石炭統(tǒng)姜巴斯套組（C1j）烴源巖以半深海-濱淺海相凝灰質(zhì)泥巖為主，生烴環(huán)境為半深海—濱淺海相，烴源巖厚度在200～500m，類型好（Ⅰ-Ⅱ1型），范圍廣。坳陷內(nèi)完鉆的烏參1井，在4912m以下鉆揭了1413.6m厚的凝灰質(zhì)泥巖，有機質(zhì)豐度在0.43%～1.88%（71塊），有機質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型為主，Ro：1.11%～2.03%，大部分＞1.5%，屬于高成熟階段，整體評價認為是中等-好烴源巖。

下石炭統(tǒng)滴水泉組（C1d）。下石炭統(tǒng)滴水泉組（C1d）烴源巖的鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組占40%～50%，腐泥組占60%～50%，并且?guī)r石樣品有機顯微組分中發(fā)現(xiàn)了大量的貧氫次生組分，比例占到了80%～90%，認為是以I型有機質(zhì)為主。有研究認為，貧氫次生組分為藻類等水生低等生物在成熟階段的降解產(chǎn)物。由于樣品時代老，經(jīng)過漫長的地質(zhì)歷程及演化，導(dǎo)致氫組分的損失，從而使本該具有的熒光特征消失，只保留了原始形態(tài)。烏參1井滴水泉組烴源巖保留的有機質(zhì)原始形態(tài)呈條帶狀分布，體現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)烴源巖富集有機質(zhì)發(fā)育的特點。

下石炭統(tǒng)滴水泉組主要巖性為灰黑色、深灰色炭質(zhì)泥巖及砂質(zhì)泥巖。TOC為0.14%～1.86%，平均0.77%，S1+S2為0.01～3.59mg/g，平均0.42mg/g；氯仿瀝青“A”為0.0441%～0.1387%，有機質(zhì)豐度總體評價較高，明顯高于上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組，尤其是5500m以下滴水泉組地層的有機質(zhì)含量明顯增加，已達到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。通過對烏參1、滴北1、滴水泉剖面下石炭（C1）多個樣品熱模擬實驗分析，產(chǎn)油量為100～150mg/g；產(chǎn)氣以甲烷為主，其中最大產(chǎn)率在150～230mg/g，主生氣期在Ro在1.3%～3.5%，索索泉凹陷范圍內(nèi)下石炭統(tǒng)生烴總量達184.06億t，源巖潛力大，展示了烏倫古坳陷石炭系良好的勘探前景［7-8］。晚石炭世準(zhǔn)噶爾盆地受到海西期構(gòu)造運動影響，北部抬升，上石炭統(tǒng)在烏倫古坳陷分布局限，主要分布與克拉美麗縫合帶西側(cè)殘留凹陷—石北凹陷、滴水泉凹陷、五彩灣凹陷［9］。鉆井顯示，在滴水泉-五彩灣一帶，巴塔瑪依內(nèi)山組烴源巖有機質(zhì)豐度高，泥巖有機碳分布在0.40%～4.04%，生烴潛量（S1+S2）分布在0.23～10.36mg/g，以混合型偏腐殖型（Ⅱ2型）為主，煤系以腐殖型（Ⅲ）為主。Ro整體相對與下石炭統(tǒng)低，處在0.7%～1.41%之間，處于成熟-高成熟階段［10］。鄰區(qū)研究認為，石炭系巴塔瑪依內(nèi)山組烴源巖的二次生烴控制油氣分布，其二次生烴區(qū)與目前發(fā)現(xiàn)的克拉美麗氣田、五彩灣氣田具有相關(guān)性，以該套烴源巖為源巖，同時，新疆油田相繼在滴南凸起滴西185井C、滴西178井及179井P3w獲得13.7萬m3、7.7萬m3和13.2萬m3的高產(chǎn)工業(yè)氣流，鄰區(qū)的勘探成果充分證實該套烴源巖的潛力。

圖10 烏倫古坳陷反演電阻率剖面圖

3 討 論

烏倫古坳陷侏羅系烴源巖有機碳含量較高，但由于煤樣的有機碳含量總體偏高總體拉高了實際的有機碳含量，此外根據(jù)烏參1井、倫參1井等井的地球化學(xué)分析化驗資料分析，侏羅系烴源巖都屬于有機質(zhì)類型較差的烴源巖，有機質(zhì)演化程度低，也處于未熟-低熟階段，同時生烴潛力偏低，認為是較差的烴源巖。

三疊系烴源巖樣品巖性主要為泥巖、凝灰質(zhì)泥巖及少量的煤巖、碳質(zhì)泥巖。樣品有機質(zhì)豐度分布范圍寬，從差～最好都有分布；生烴潛量（S1+S2）略低，有機質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型；烏倫古坳陷三疊系烴源巖整體成熟度分布較廣，處于低成熟—成熟演化階段，成熟度從Tmax和Ro%可以看出，主要處于成熟演化階段（Tmax和Ro%評價標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)許懷先2001）。綜合分析該套烴源巖為較好生油巖。具備一定的生油條件。

下石炭統(tǒng)姜巴斯套組（C1j）烴源巖以凝灰質(zhì)泥巖為主，生烴環(huán)境為半深?！獮I淺海相，具有良好成烴背景，烴源巖厚度在200～500m，類型好（Ⅰ-Ⅱ1型），范圍廣。而滴水泉組烴源巖保留的有機質(zhì)原始形態(tài)呈條帶狀分布，體現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)烴源巖富集有機質(zhì)發(fā)育的特點。坳陷內(nèi)完鉆的烏參1井，在4912m以下鉆揭了1413.6m厚的凝灰質(zhì)泥巖，有機質(zhì)豐度在0.43%～1.88%（71塊），有機質(zhì)類型以Ⅰ-Ⅱ1型為

主，Ro：1.11%～2.03%，大部分高于1.5%，屬于高成熟階段，整體評價認為是中等-好烴源巖。下石炭統(tǒng)滴水泉組主要巖性為灰黑色、深灰色炭質(zhì)泥巖及砂質(zhì)泥巖。TOC為0.14%～1.86%，平均0.77%，S1+ S2為0.01～3.59mg/g，平均0.42mg/g；氯仿瀝青“A”為0.0441%～0.1387%，有機質(zhì)豐度總體評價較高，明顯高于上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組，尤其是5500m以下滴水泉組地層的有機質(zhì)含量明顯增加，認為已達到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論與建議

1）侏羅系烴源巖都屬于有機質(zhì)類型較差的烴源巖，有機質(zhì)演化程度低，處于未熟-低熟階段。

2）三疊系烴源巖有機質(zhì)豐度分布范圍寬，從差～最好都有分布；生烴潛量（S1+S2）略低，有機質(zhì)類型主要為Ⅱ2和Ⅲ型；成熟度從Tmax和Ro%可以看出，主要處于成熟演化階段。綜合分析該套烴源巖為較好生油巖。

3）下石炭統(tǒng)姜巴斯套組（C1j）、滴水泉組（C1d）烴源巖，成烴背景好，同時有機質(zhì)豐度評價較高，類型好以Ⅰ-Ⅱ1型為主，RO分部在1.5%左右認為具有較大生烴潛力，建議可以作為今后的重點勘探目標(biāo)。

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Hydrocarbon source rocks evaluation of the Wulungu Depression，Junggar Basin

ZHANG Lin1，DU Xiao-di1，LI Feng1，LI Zhao1，SUN Xiang-can1，LI Qing-yao1，TANG Yong2
（1.Oil&Gas Survey，China Geological Survey，Beijing 100029，China；2.Research Institute of Exploration and Development Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，China）

In recent years，many scholars launched a large number of researches in the Wulungu Depression of the Junggar Basin.Many results and valuable experiences indicate that the Wulungu Depression has great exploration potential.But a lot of controversies still exist in the awareness of the main hydrocarbon source rocks.In this paper，on the basis of summarizing the predecessors'research results，lots of basic and experimental studies are conducted.A detailed evaluation is carried out in the source rock geochemistry characteristics of Jurassic，Triassic and Carboniferous in the Wulungu Depression，and predicted their hydrocarbon generation potential is predicted As the most high-quality hydrocarbon source rocks，the Lower Carboniferous is the main hydrocarbon grnerating member of the depression，and can be explored，as the target layer the Upper Carboniferous and Batamayineishan Formation and the Triassic Baijiantan Formation are followed，and Jurassic source rock is poor and has no raw hydrocarbon conditions.

source rocks；geochemical characteristics；hydrocarbon potential；maturity

P618.130.2

A

1004-4051（2016）09-0141-07

2016-03-05

張林（1990-），男，助理工程師，主要從事油氣地球化學(xué)研究。E-mail：505117704@qq.com。