新疆和什托洛蓋盆地侏羅系油氣成藏條件及資源潛力

馮德浩 劉成林 李培 姜文利 高煖 楊賽 黎彬

摘? 要：據(jù)野外剖面調(diào)查、地震及分析化驗等資料，結(jié)合低勘探程度盆地油氣資源評價方法和關(guān)鍵參數(shù)，對和什托洛蓋盆地侏羅系油氣成藏條件和資源潛力進(jìn)行研究。結(jié)果表明：盆地內(nèi)侏羅系具有利生儲蓋組合特征;中—下侏羅統(tǒng)發(fā)育厚度較大的暗色泥巖和煤，有機(jī)質(zhì)豐度高，現(xiàn)今處于低成熟—成熟階段;侏羅系八道灣組、三工河組和西山窯組為優(yōu)質(zhì)儲層，利于油氣近距離運移;西山窯組頂部及白堊系吐谷魯群底部泥巖，為侏羅系直接蓋層。油氣資源評價結(jié)果表明，盆地油氣地質(zhì)資源量分別為3 324.93×104 t和16.13×108 m3，證實該盆地具較大勘探潛力，白楊河凸起和南部斜坡帶為有利勘探區(qū)帶。

關(guān)鍵詞：和什托洛蓋盆地;侏羅系;烴源巖特征;油氣成藏條件;油氣資源評價

和什托洛蓋盆地是新疆準(zhǔn)噶爾盆地西北部一個小型盆地，盆地北依謝米斯臺山和阿爾加提山，南鄰扎伊爾山和哈拉阿拉特山，總面積約5 900 km2。盆地內(nèi)油氣資源研究始于1951年，新疆石油管理局對盆地進(jìn)行重磁電勘探、地震勘探及鉆探等工作，盆地內(nèi)共鉆探和參1井、和參2井、和3井及和煤1井，其中和參2井在中、下侏羅統(tǒng)見油氣顯示[1]。2003—2007年開展的全國新一輪油氣資源評價中，該盆地侏羅系石油地質(zhì)資源量為390×104 t，表明該盆地具一定勘探潛力[2]。前人研究表明，盆地侏羅系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，凹陷內(nèi)八道灣組、三工河組及西山窯組烴源巖達(dá)生烴門限[3-5];石炭系太勒古拉組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度低，遭后期巖漿活動破壞，生烴潛力較差[6-7]。本次在前人研究基礎(chǔ)上，結(jié)合野外剖面、地震及分析化驗等資料，對盆地開展油氣資源評價，提高對該盆地油氣資源認(rèn)識，為下一步油氣勘探部署提供依據(jù)。

1? 地質(zhì)概況

和什托洛蓋盆地位于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣逆沖褶皺帶上，是一個在海西褶皺基底上發(fā)育的中新生代山間盆地[2]。石炭紀(jì)末受海西期構(gòu)造運動影響，西準(zhǔn)噶爾造山帶由NW向ES擠壓推覆，造成盆地基底西傾;印支運動盆地遭強(qiáng)烈推覆、擠壓，形成現(xiàn)今盆地雛形;此后盆地又經(jīng)早燕山期拗陷沉降期、晚燕山期強(qiáng)烈擠壓構(gòu)造運動及白堊紀(jì)時期穩(wěn)定沉積期;新生代受喜馬拉雅運動影響，盆地北部逆斷層下盤沉積了較厚的新近系及第四系，南部向準(zhǔn)噶爾盆地大規(guī)模逆沖，形成現(xiàn)今完整邊界[8]。盆地南北被大型斷裂控制分割形成北部斷褶帶、中央坳陷和南部斜坡區(qū)3個一級構(gòu)造單元（圖1-a）。盆地基底由上古生界中—上泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)組成，基底發(fā)育上三疊統(tǒng)、侏羅系、白堊系和新生界，三疊系僅在局部地區(qū)分布（圖1-b）[9]。盆地主要沉積地層為中、下侏羅統(tǒng)頭屯河組、西山窯組、三工河組和八道灣組，也是油氣和煤礦資源主要勘探目的層。

2? 油氣地質(zhì)條件

2.1? 烴源巖特征

侏羅系八道灣組、三工河組及西山窯組為盆地主要烴源巖層，巖性為湖相泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤。侏羅系暗色泥巖在白楊河?xùn)|、西凹陷及和布克河凹陷尤為發(fā)育，鉆井和野外剖面資料顯示，暗色泥巖厚度普遍大于400 m[10]。侏羅系煤主要分布在八道灣組和西山窯組，盆地中西部地區(qū)煤層厚30～40 m，東部地區(qū)煤層厚25～33 m[2，11]。

八道灣組為盆地內(nèi)最優(yōu)質(zhì)烴源巖層，在和布克河凹陷和白楊河凹陷內(nèi)沉積厚度較大，平均厚約200 m。八道灣組煤系泥巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，為好-極好烴源巖;有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2-Ⅲ型;Ro為0.40～0.76%，平均0.65%，處于低成熟-成熟階段（表1，圖2-a，2-b）[1-5]。三工河組烴源巖沉積厚度相對較薄且由盆地西南向東北方向變小，該組泥巖TOC介于0.25%～3.13%，平均1.28%，和參1井地化分析資料表明，該組泥巖生烴潛量為3.34 mg/g;有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅲ型為主;Ro為0.40%～0.77%，處于低成熟-成熟階段（表1，圖2-a，2-b）。西山窯組烴源巖在中央坳陷內(nèi)廣泛發(fā)育，坳陷中心泥巖最大沉積厚度超過400 m，泥巖TOC為0.35%～12.63%，均值2.17%;生烴潛量（S1+S2）為0.02～9.27 mg/g，平均1.38 mg/g;有機(jī)質(zhì)類型主要以Ⅲ型為主，部分為Ⅱ2型;Ro介于0.40%～0.63%，整體處于低成熟階段（表1，圖2-a，2-b）。侏羅系烴源巖在白楊河?xùn)|、西凹陷及和布克河凹陷厚度較大，達(dá)生烴門限，為盆地內(nèi)最有利生烴區(qū)域（圖2-c）。

2.2? 儲蓋特征

盆地內(nèi)侏羅系碎屑巖儲層較發(fā)育。八道灣組儲集層以三角洲相沉積為主，儲層孔隙度在和參2井為13.0%～15.65%，滲透率為1.04～4.11×10-3 μm2;和參1井八道灣組孔隙度均值為9.06%，滲透率為1.89×10-3 μm2。鐵廠溝及白楊河露頭剖面儲層孔隙度均值大于10%[4]。三工河組為辮狀河三角洲沉積，整體為向上粒度變粗的沉積序列，發(fā)育厚層砂礫巖儲集層[12]。和參1井、和參2井巖心物性分析資料表明，該組儲層砂礫巖含量44.5%～65.0%，孔隙度均值14.6%，滲透率均值26.5×10-3 μm2。西山窯組儲集層砂體厚度大，層數(shù)多，與生油巖互層出現(xiàn)，為較好的區(qū)域性儲集巖;孔隙度為5.10%～16.38%，平均12.6%，滲透率平均8.9×10-3 μm2（表2）。

野外露頭及測井資料表明，盆地內(nèi)共發(fā)育3套蓋層：侏羅系西山窯組、三工河組和白堊系吐谷魯群底部。其中三工河組中上部地層發(fā)育厚層暗色泥巖，厚40～60 m，分布范圍廣，為盆地內(nèi)良好區(qū)域性蓋層[9]。西山窯組暗色泥巖沉積厚度較大，和參1井中該組暗色泥巖及煤層占地層總厚度的46.6%，為盆地內(nèi)中西部區(qū)域性蓋層。對比準(zhǔn)噶爾西北緣，白堊系吐谷魯群底部泥巖為侏羅系儲層直接蓋層。

2.3? 生儲蓋組合特征

和什托洛蓋盆地侏羅系三工河組、西山窯組和八道灣組泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤作為生油巖，內(nèi)部碎屑巖為儲層，侏羅系內(nèi)部泥巖和白堊系吐谷魯群底部泥巖為蓋層，形成一套最有利的生儲蓋組合。

3? 油氣資源潛力

3.1? 成因法原理

本次油氣資源潛力評價主要采用成因法預(yù)測盆地內(nèi)油氣資源量。成因法以生烴量計算為主要思路，通過對油氣生成、運移、聚集和保存的地質(zhì)過程分析預(yù)測油氣資源量[13]，計算油氣地質(zhì)資源量基本公式為[13]：

[QO=S?H?ρ?C?kc?Rp?K?10-5]…（1）

[Qg=S?H?ρ?C?kc?Rg?K?10-7]…（2）

式中：[QO]——石油地質(zhì)資源量，104 t;[Qg]——天然氣地質(zhì)資源量，108m3;[S]——烴源巖面積，km2;[H]——烴源巖厚度，m;[ρ]——烴源巖密度，g/cm3;[C]——烴源巖有機(jī)碳含量，%;[kc]——有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù);[Rp]——烴源巖產(chǎn)油率，mg/g;[Rg]——烴源巖產(chǎn)氣率，ml/g;[K]——油氣運聚系數(shù)，%。

3.2? 關(guān)鍵參數(shù)選取

龐雄奇等總結(jié)出不同類型干酪根的TOC恢復(fù)系數(shù)圖版，利用鏡質(zhì)體反射率可得到有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)[14]。侏羅系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型Ⅱ2-Ⅲ型，總體處于低成熟-成熟階段。采用泥質(zhì)烴源巖不同類型干酪根的TOC恢復(fù)系數(shù)圖版對侏羅系烴源巖稍作恢復(fù)[14]，得到J1b、J1s及J2x烴源巖的有機(jī)碳恢復(fù)系數(shù)分別為1.07、1.04和1.03。運聚系數(shù)指某一地質(zhì)單元內(nèi)油氣聚集量與生烴量之比，是計算油氣資源量關(guān)鍵參數(shù)[15]。柳廣弟和劉成林等通過對大量刻度區(qū)解剖，分別得到石油和天然氣運聚系數(shù)與地質(zhì)因素統(tǒng)計關(guān)系[15-16]，據(jù)此計算得到各層位運聚系數(shù)（表3）。產(chǎn)烴率采用前人對我國大量烴源巖樣品進(jìn)行熱壓模擬實驗得到的不同類型煤系泥質(zhì)烴源巖和煤的產(chǎn)烴率圖版（圖3）[13，17-18]，據(jù)此得到不同層位烴源巖產(chǎn)烴率。

3.3? 油氣資源評價結(jié)果

據(jù)上述烴源巖特征和關(guān)鍵參數(shù)選取，采用（1）式和（2）式計算侏羅系油氣地質(zhì)資源量分別為3 324.93×104 t和16.13×108 m3（表3）。

本次資源評價與新一輪資源評價結(jié)果相比變化較大，體現(xiàn)在本次評價常規(guī)石油地質(zhì)資源量為3 324.93×104 t，新一輪資源評價為389.95×104 t[2];本次資源評價天然氣地質(zhì)資源量為16.13×108 m3，新一輪資源評價未對天然氣資源進(jìn)行評價。兩次評價差異原因主要為：①本次評價采用成因法計算了J1b、J1s及J2x的生烴量，按最新研究成果Ro>0.5%的標(biāo)準(zhǔn)重新預(yù)測烴源巖面積;②本次研究據(jù)最新研究進(jìn)展，對運聚系數(shù)等參數(shù)重新進(jìn)行取值。

4? 有利勘探區(qū)帶

據(jù)油氣成藏條件和油氣資源潛力評價分析，中央坳陷內(nèi)部白楊河凸起和南部斜坡帶為有利勘探區(qū)帶：①中央坳陷內(nèi)烴源巖厚度較大，有機(jī)質(zhì)豐度高，現(xiàn)今處于低成熟階段。前人對煤系烴源巖成烴演化研究認(rèn)為，煤中富氫部分顯微組分在Ro=0.4%左右進(jìn)入生烴階段[4-5]，表明盆地中央坳陷具良好生烴能力。白楊河凸起與南部斜坡帶緊鄰中央坳陷有利生烴區(qū)（圖2-c），具良好油源條件;②侏羅系內(nèi)部發(fā)育碎屑巖儲層，物性分析資料表明具一定儲集能力，侏羅系頂部及白堊系白堊系吐谷魯群底部泥巖為侏羅系油氣藏直接蓋層;③白楊河凸起內(nèi)部廣泛發(fā)育的斷裂不僅為良好的疏導(dǎo)條件溝通了底部烴源巖和上部儲集層，還極易形成各種構(gòu)造和地層圈閉（圖4-a）[8];④南部斜坡帶侏羅系向哈拉阿拉特山方向地層沉積減薄，易形成多種地層和斷層圈閉，南部斜坡帶位于油氣有利運移方向上，白楊河凹陷與和布克河凹陷生成的油氣沿斷層、不整合面或砂體運移至此（圖4-b）[8]。

5? 結(jié)論與認(rèn)識

（1） 侏羅系八道灣組、三工河組和西山窯組泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤是和什托洛蓋盆地內(nèi)主要的烴源巖，在盆地中央坳陷內(nèi)廣泛發(fā)育。

（2） 侏羅系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2-Ⅲ型，整體處于低成熟-成熟階段，具良好供烴條件;侏羅系內(nèi)部發(fā)育砂巖儲層，加之頂部發(fā)育廣泛的泥巖蓋層，形成有利的生儲蓋組合，具油氣成藏條件。

（3） 采用成因法計算得到和什托洛蓋盆地油氣地質(zhì)資源量分別為3 324.93×104 t和16.13×108 m3，油氣資源量主要分布在侏羅系內(nèi)部。

（4） 結(jié)合油氣成藏條件綜合分析認(rèn)為，白楊河凸起與南部斜坡帶為有利勘探區(qū)帶。

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Hydrocarbon Accumulation Conditions and Resource Potential of Jurassic in Heshituoluogai Basin， Xinjiang

Feng Dehao1，2，Liu Chenglin1，2，Li Pei1，2，Jiang Wenli3， Gao Xuan3，Yang Sai1，2，Li Bin1，2

（（1.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，China University of Petroleum，Beijing，102249，China;2. College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing，102249，China;3. Strategic Research Center of Oil and Gas Resources，MNR，Beijing，100043，China）

Abstract： Based on the research on the assessment methods and key parameters of petroleum resource in low-exploration basins， this paper conducted a comprehensive assessment of petroleum resources in the Heshituoluogai Basin. The results show that the Jurassic has favorable source-reservoir-cap assemblage： the middle and lower Jurassic develops dark mudstone and coal with large thickness and high organic matter abundance， which is now in the stage of low maturity-maturity; J1b，J1s and J2x in the Jurassic are high-quality reservoirs， which are favorable for the close migration of petroleum; Mudstone which devloped in the top of J2x and the bottom of Tugulu group of Cretaceous can be used as the direct caprock of Jurassic.By adapting the geochemical methods，the conventional oil and gas resources in place are 3324.93×104t and 16.13×108m3 respectively，which proves that the basin has great exploration potential;The baiyanghe uplift and southern slope zone are selected as favorable exploration zones.

Key words：Heshituoluogai Basin;Jurassic;Petroleum geological conditions; Geochemical method;Petroleum resource assessment