準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生與全油氣系統(tǒng)成藏模式

支東明，唐勇，何文軍,，郭旭光,，鄭孟林,，黃立良,

（1. 中國石油新疆油田公司，新疆克拉瑪依834000；2. 新疆頁巖油勘探開發(fā)實驗室，新疆克拉瑪依 834000；3. 中國石油新疆油田公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依 834000）

0 引言

油氣勘探開發(fā)從常規(guī)油氣向非常規(guī)油氣的拓展是石油工業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢，二者在油氣類型、地質(zhì)特征及聚集機理等方面有明顯差異[1-2]。越來越多的勘探和研究揭示，在同一個含油氣系統(tǒng)內(nèi)，會出現(xiàn)常規(guī)和非常規(guī)油氣“有序共生[2-3]”現(xiàn)象，形成全油氣系統(tǒng)[4-5]。據(jù)此，一般發(fā)現(xiàn)常規(guī)油氣預示供烴方向有非常規(guī)油氣共生，發(fā)現(xiàn)非常規(guī)油氣預示外圍空間可能有常規(guī)油氣伴生。因此開展常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生和全油氣系統(tǒng)成藏機理研究具有重要的理論價值與勘探指導意義，是當前石油地質(zhì)學研究的熱點。

準噶爾盆地是中國西部的一個大型疊合含油氣盆地，根據(jù)地質(zhì)背景分析，西北緣瑪湖凹陷下二疊統(tǒng)風城組中—高成熟度堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖[6-8]最有可能形成源內(nèi)、源外油氣富集和全油氣系統(tǒng)?；诖丝碧嚼砟?，中國石油新疆油田公司圍繞瑪湖凹陷風城組先后部署實施了風城1井、百泉1井、艾克1井等井，發(fā)現(xiàn)風城組不僅發(fā)育泥質(zhì)巖類烴源巖，同時還發(fā)育砂-礫巖、火山巖、細粒混積巖等多種儲集巖石類型，形成了源儲一體的頁巖油[9]、致密油、以及常規(guī)油藏[10]，展示出風城組源巖層系內(nèi)常規(guī)-非常規(guī)油氣共生的全油氣系統(tǒng)特征。此外，圍繞瑪湖凹陷風城組烴源巖，已發(fā)現(xiàn)源外三疊系—白堊系等多套含油層系，特別是凹陷區(qū)的下三疊統(tǒng)百口泉組、斷裂帶的中三疊統(tǒng)克拉瑪依組以及侏羅系—白堊系，形成了克百—烏夏、瑪湖西斜坡兩大百里油區(qū)[6,8]。因此，準噶爾盆地西北緣是一個以堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖為基礎的經(jīng)典全油氣系統(tǒng)聚集實例。

然而當前對這一全油氣系統(tǒng)的整體研究認識還不夠深入，尤其是風城組源巖層系內(nèi)部相對源外的油氣聚集研究更為薄弱。但在當前全球油氣勘探逐漸向源內(nèi)進軍的大背景下，這一問題迫切需要解決，以推動勘探進程。風城組內(nèi)油氣賦存類型、形成條件及其空間上的分布關系與成藏模式，直接制約著勘探目標與靶區(qū)選擇。有鑒于此，本文基于2007年以來瑪湖凹陷風城組新鉆井信息，尤其是瑪頁 1井系統(tǒng)取心資料，以及高精度三維連片地震資料，針對風城組已發(fā)現(xiàn)油氣類型、形成條件、控制因素、成藏模式等開展系統(tǒng)研究，以期形成瑪湖凹陷風城組堿湖常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生和全油氣系統(tǒng)的整體認識，指導準噶爾盆地常規(guī)與非常規(guī)油氣一體化勘探實踐，豐富和發(fā)展中國陸相盆地富烴凹陷石油地質(zhì)理論。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準噶爾盆地瑪湖凹陷位于盆地中央坳陷西部，凹陷西側(cè)自北向南為烏夏斷裂帶、克百斷裂帶和中拐凸起，凹陷東部自北向南為石英灘凸起、英西凹陷、三個泉凸起、夏鹽凸起和達巴松凸起（見圖1）。受到西準噶爾洋向哈薩克斯坦板塊的強烈碰撞擠壓運動影響，尤其中晚石炭世—早二疊世準噶爾地塊與哈薩克斯坦板塊的碰撞作用加劇，在盆地西北緣形成大型推覆體構造，凹陷向東方向的瑪湖—盆 1井西凹陷一帶形成前陸坳陷[11]，是瑪湖凹陷最重要的形成時期。前陸盆地發(fā)育過程中往往伴生好的烴源巖[12]，尤其是下二疊統(tǒng)風城組沉積時期是西部前陸盆地系統(tǒng)劇烈發(fā)育期，形成了盆地最重要的一套油源巖[13-14]，目前已發(fā)現(xiàn)與之有關的克百—烏夏、瑪湖西斜坡兩大百里油區(qū)，累計探明儲量17.9×108t，是全球著名的大油區(qū)[15-16]。

圖1 準噶爾盆地瑪湖凹陷構造區(qū)劃圖

瑪湖凹陷下二疊統(tǒng)風城組主體為半深—深堿湖背景下的多源混合細粒沉積建造[9]，存在來自干旱炎熱蒸發(fā)環(huán)境引起的內(nèi)源化學沉積、前陸盆地發(fā)育過程中周緣火山活動提供的火山物質(zhì)（主要分布于凹陷區(qū)周緣，分布相對局限），以及西緣推覆體被剝蝕形成的近源快速堆積的扇三角洲陸源碎屑供應（具有向湖盆中心，沉積物顆粒由礫級向粉砂級過渡的特征，局限分布于前陸湖盆西緣）。縱向上受到湖盆水體變化以及不同物源體系的影響，自下而上劃分為風一段（P1f1）、風二段（P1f2）、風三段（P1f3），不同層段沉積物差異明顯[17]（見圖2）。

圖2 準噶爾盆地瑪湖前陸坳陷鉆井揭示巖性與沉積相關系剖面（剖面位置見圖1）

近年的勘探顯示，風城組陸源碎屑、火山物質(zhì)與內(nèi)源碳酸鹽多物源的混合沉積，形成了礫巖、砂巖、白云質(zhì)巖、泥巖、凝灰?guī)r、鹽巖等多種巖石類型及多類過渡巖性，縱向形成頻繁的互層結構[18]。具體而言，風一段下部發(fā)育火山碎屑沉積物夾火山巖，上部為湖進期的富有機質(zhì)泥巖及白云質(zhì)巖類；風二段沉積期處于強蒸發(fā)環(huán)境，水體鹽度高，外源輸入量受限，相對粗碎屑顆粒局限分布，主要發(fā)育富有機質(zhì)白云質(zhì)巖類、泥巖類，凹陷中心還發(fā)育典型的堿性礦物；風三段沉積期隨著外源輸入量增加，鹽度降低，沉積物與風一段頂部相似[17]。平面上，受控于外部碎屑物源的供應，由邊緣礫石沉積向湖盆中心巖性變細，逐漸過渡為白云質(zhì)粉—細砂巖、白云質(zhì)泥巖、泥巖、鹽巖沉積，鉆井揭示的各類巖性均見到不同程度的油氣顯示，反映了良好的含油氣性（見圖 2）。位于前陸坳陷中心區(qū)的百泉 1井鉆遇巨厚扇三角洲相礫巖，向凹陷區(qū)探索的瑪湖28井、瑪湖33井鉆遇厚層白云質(zhì)粉—細砂巖夾薄層泥頁巖，全井段見顯示，獲得高產(chǎn)工業(yè)油流；北部瑪頁1井、夏72井、夏87井風一段鉆遇優(yōu)質(zhì)火山巖儲集層，風二段、風三段白云質(zhì)細粒巖也是全井段均見顯示；中部的風城1井、艾克1井等鉆遇風城組白云質(zhì)巖、泥巖等頻繁互層，油氣顯示活躍，風城 1井小規(guī)模壓裂即獲得高產(chǎn)工業(yè)油流。由此說明，風城組不同巖性均已成藏，但油氣類型復雜多樣，亟需開展系統(tǒng)研究。

2 全油氣系統(tǒng)形成基本條件

如前所述，風城組的全油氣系統(tǒng)包括源巖層系內(nèi)部和外部兩套子系統(tǒng)，本文重點關注前者，其特征與經(jīng)典的全油氣系統(tǒng)[4-5]一致，包括了常規(guī)和非常規(guī)油氣的“有序共生[2-3]，即平面上源外運移至常規(guī)砂礫巖、火山巖儲集層中的聚集成藏（存在圈閉），以及源內(nèi)的自生自儲富集（無圈閉），表現(xiàn)為“源儲耦合，有序聚集”[5]。因此下文所闡述的形成基本條件著重考慮“源”和“儲”。

2.1 烴源巖條件

現(xiàn)今的風城組烴源巖主體為一套有機質(zhì)豐度高、類型好的成熟—高成熟油源巖[19-20]?，旐?1井取心段微量元素快速檢測的白云巖（碳酸鎂鈣）含量最高可達30%，灰質(zhì)（碳酸鈣）含量普遍小于20%（見圖3a），風城組源巖是一套含碳酸鹽型泥頁巖[21]。有機質(zhì)豐度[19-20]整體達到中等—好烴源巖。

風城組地球化學綜合評價剖面顯示（見圖3b），自下而上有機質(zhì)豐度表現(xiàn)為由小到大的趨勢，除泥質(zhì)巖類、白云質(zhì)巖類以及凝灰?guī)r類有機質(zhì)豐度較高外，96%以上的粉砂巖類樣品殘余有機碳含量大于0.6%，生烴潛量大于2 mg/g，也具有生烴能力（見表1），這對于源內(nèi)或者近源的油氣聚集非常有利。此外，鉆井揭示的樣品成熟度普遍較低（熱解峰溫（Tmax）普遍小于430 ℃）。但是目前實測樣品成熟度不能反映瑪湖凹陷主體深埋區(qū)的面貌，盆地模擬預測總體應該達到成熟—高成熟演化階段（見圖4）。

表1 準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組不同巖性烴源巖地球化學指標參數(shù)統(tǒng)計表

風城組烴指數(shù)（S1/TOC）顯示，在3 200～6 000 m深度范圍內(nèi)較多數(shù)據(jù)超過100 mg/g[22]，預示風城組在這個深度范圍內(nèi)存在滯留烴（見圖3b）。以目前國內(nèi)外常用的S1峰值、氯仿瀝青“A”含量來表征風城組中的可動烴量[23-24]，風城組烴源巖熱解分析參數(shù)S1值為0.01～9.35 mg/g，平均值約為1.27 mg/g，其中S1值超過2 mg/g的樣品占比25%，部分超過了4 mg/g，證實其源巖內(nèi)存在滯留烴。尤其瑪頁 1井風城組全井段取心見顯示，整體含油，表現(xiàn)為典型的頁巖油系統(tǒng)。

圖3 準噶爾盆地瑪湖凹陷瑪頁1井全井段取心及烴源巖綜合評價剖面

雖然風城組縱向上也存在有機質(zhì)豐度、S1峰值不高的泥頁巖段，但在微裂縫發(fā)育段，有游離烴的充注，可形成規(guī)模頁巖油（致密油）。與國外的Eagle Ford、Barnett、Bakken等經(jīng)典海相頁巖烴源巖評價參數(shù)對比，風城組與之可相媲美，甚至好于Monterey、Mowry等低有機質(zhì)豐度頁巖[25]，反映了風城組具備形成頁巖油（致密油）的烴源條件。

規(guī)模的油氣聚集，除了烴源巖品質(zhì)，生烴量至關重要。風城組烴源巖分布廣，厚度大（見圖4a）。殘余有機碳含量大于 0.5%的烴源巖厚度平均值為 233.63 m，大于1.0%的厚度平均值為196.70 m。殘余有機碳含量超過 2%，成熟度達到 0.7%的優(yōu)質(zhì)烴源巖覆蓋整個瑪湖凹陷?？偵土靠蛇_ 143×108t，特別是在中心區(qū)的生油強度高達 800×104t/km2?？偱庞土繛?83×108t，剩余未排出的滯留油量近60×108t。其中排出油量除散失的和已發(fā)現(xiàn)的源于風城組的常規(guī)油氣資源外，部分排出烴可在基質(zhì)孔隙或裂縫內(nèi)形成游離油，這部分游離油與滯留油構成風城組內(nèi)的頁巖油（致密油）的資源基礎。

圖4 準噶爾盆地風城組烴源巖綜合評價分布圖

2.2 儲集層條件

風城組堿湖多源混合沉積形成多儲集巖石類型?？碧揭炎C實風城組泥質(zhì)巖類、白云質(zhì)巖類、粉砂巖類、砂—礫巖及火山巖均可以作為儲集層。除砂—礫巖、火山巖儲集層顯示豐富以外，細粒沉積物中白云質(zhì)巖類的油浸和油斑級別巖心累積厚度較大，含油氣性較好，尤其以白云質(zhì)粉砂巖的含油氣性最好。以空氣滲透率 1×10-3μm2、孔喉直徑 1 μm 為界[26]，風城組存在常規(guī)和非常規(guī)兩大類儲集層。常規(guī)儲集層巖性包括礫巖、砂巖（碎屑巖）和熔結凝灰?guī)r、玄武巖（火山巖）兩類；還發(fā)育白云質(zhì)砂巖、白云質(zhì)粉砂巖、白云巖、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)泥巖等空氣滲透率普遍小于1×10-3μm2的非常規(guī)細?；旆e巖儲集層（見圖5）。

儲集層物性統(tǒng)計顯示，風城組孔隙度為 0.1%～13.0%，平均值為 2.89%，其中大于 5%的樣品僅占18.2%，滲透率小于0.1×10-3μm2的樣品占 67.99%，具低孔、致密的特征。早期對于風城組的細粒研究多關注其烴源巖的角色，較少關注其能否作為油氣儲集層?，敽枷荼辈康貐^(qū)的風南14井、風南1等井在油氣顯示好的層段試獲油流，儲集層巖性以細粒的白云質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)泥巖為主，物性較差，均未獲得規(guī)模性突破，研究進展緩慢。

瑪頁 1井的鉆探為細致研究儲集巖石類型提供了充足的資料。風城組系統(tǒng)取心365.38 m，其中，油浸級6.12 m，油斑級175.03 m，油跡級184.23 m，巖心表面原油占比高達 54%（見圖 3、圖 6）。風一段發(fā)育兩期沉積巖段夾火山巖建造，中部兩套沉積巖與凝灰?guī)r段含油級別達到油浸級，累積厚度超過60 m。通過鏡下薄片鑒定，兩段沉積巖段碎屑顆粒（見圖 5g）的母源特征與下部的火山巖（見圖5h）特征一致，初步認為凝灰質(zhì)含礫砂巖、砂巖為高地火山巖剝蝕近源沉積形成的。將兩套沉積巖與中部凝灰?guī)r大段合試，獲日產(chǎn)16.3 t的工業(yè)突破，井下產(chǎn)液剖面的測量證實上下沉積巖段的產(chǎn)油貢獻率超過 80%，比中間夾的凝灰?guī)r段產(chǎn)油能力更強，前期勘探并未認識到其上下的沉積巖段也具有勘探潛力。該段分析孔隙度為 2.4%～12.4%，平均值為 8.7%，滲透率最大值為 0.511×10-3μm2，普遍小于0.1×10-3μm2，巖心熒光掃描顯示該段以基質(zhì)孔普遍含油為特征，沉積巖特有的層理特征明顯，較少發(fā)育微裂縫（見圖6i）。

圖5 瑪湖凹陷瑪頁1井風城組儲集層巖性鏡下特征

風一段上部至風三段為白云質(zhì)巖與泥頁巖頻繁互層，單層厚度普遍小于0.5 m（見圖6），反映湖相沉積的細粒紋層狀結構明顯，局部可見泄水構造、滑塌變形構造（見圖6f）、底部熱液噴流形成的通道后被方解石充填等現(xiàn)象。儲集層快速分析孔隙度普遍小于10%，平均值為5.79%，滲透率普遍小于0.1×10-3μm2。但也有個別樣品孔隙度超過 10%，滲透率超過 0.1×10-3μm2，其對應的巖心掃描及熒光普掃反映出發(fā)育微裂縫。例如，第4筒巖心樣品（見圖6b），埋深4 612.31 m，巖性為白云質(zhì)泥巖，孔隙度高達17.7%，滲透率為0.036×10-3μm2，層理縫、高角度縫較發(fā)育，含油特征明顯。熒光普掃觀測裂縫密度約3～4條/m，裂縫寬度小于1 mm，縫長度小，具有裂縫相對集中發(fā)育段。相對來說裂縫規(guī)模較大的以縱向直劈縫為主，縱向跨度超過米級（見圖6c），但較少發(fā)育。此外，碳酸鹽含量越高，孔隙度明顯降低，滲透率有所升高（見圖6g、圖6h）。這一規(guī)律與碳酸鹽含量影響的巖石脆性有一定關系，碳酸鹽含量升高，脆性變強，易產(chǎn)生微裂縫，改善儲集層物性。再者，除裂縫含油特征較明顯外，含灰質(zhì)白云質(zhì)泥巖存在溶蝕孔含油、白云質(zhì)粉砂巖（見圖5b、圖5k、圖5j）中基質(zhì)孔含油的特征（見圖6g、圖5l）。存在納米級和微米級孔隙，整體連通性較差，需在裂縫（天然或人工）的溝通下，形成有效儲集層空間。此外，白云質(zhì)含量能夠極大改善其脆性特征[27-28]，瑪頁 1井碳酸鹽含量相對較高，尤其風城組堿湖的咸化環(huán)境也更易于形成碳酸鹽巖化學沉積，形成更加易于改造的致密白云質(zhì)巖儲集層，與吉木薩爾凹陷蘆草溝組相比可改造性強[9]。針對瑪頁1井細粒顯示段采取長直井段大規(guī)模體積壓裂，獲得最高日產(chǎn)50.8 m3的突破，證實了瑪湖凹陷該類細粒白云質(zhì)巖類致密儲集層的勘探潛力。

圖6 瑪湖凹陷瑪頁1井取心厘米級描述及快速分析綜合圖

平面上，常規(guī)儲集層中碎屑巖儲集層分布于湖盆邊緣，埋深相對較淺（2 800～3 600 m）。礫巖分布于沖積扇扇中、扇三角洲平原，少量分布于扇三角洲前緣，主要包括小礫巖、細礫巖、砂礫巖和砂質(zhì)礫巖，含少量中礫巖，通常厚度大，泥巖夾層不發(fā)育[10]。砂巖在風城組所占比例不高，主要分布于扇三角洲前緣，顏色通常為灰色、灰綠色，中—粗砂巖為主，厚度薄，常含有礫石，為致密砂巖儲集層?；鹕綆r儲集層主要分布于瑪北夏 72—風城 1井區(qū)以及瑪南地區(qū)克 81井區(qū)，厚度為15～50 m，分布局限。廣大凹陷區(qū)分布著白云質(zhì)巖類細粒沉積，其形成的頁巖油（致密油）富集領域也更廣。

2.3 源-儲演化連續(xù)性

對于風城組全油氣系統(tǒng)，烴源巖的熱演化、生排烴、生成烴類性質(zhì)，儲集層儲集空間的成巖演化，以及兩者的演化耦合是不同類型油藏得以形成的關鍵。熱史演化模擬顯示（見圖 7），受盆地基底沉降以及西北緣造山帶的推覆作用影響，風城組沉積早期堿湖沉積中心最早進入低成熟階段，至二疊紀末風城組主體區(qū)基本進入生烴門限，這個階段風城組有少量的低成熟油生成并排出。三疊紀構造沉降及沉積變化相對緩慢，成熟度隨地層埋深增大，主體進入低成熟—成熟演化階段，尤其中三疊世大量的成熟油生成，受上覆地層壓力的影響，壓實作用較弱，原生孔隙體積較大，生成的油大量排出。至早侏羅世，受到盆地南降北升的蹺傾運動影響，瑪湖凹陷主體埋深變化不大，成熟度上升緩慢，但已進入成熟演化階段，此時期以生成成熟油為主，在凹陷周緣因埋藏相對較淺，也有一些相對低成熟度的原油。值得注意的是，自中晚三疊世，由于烴源巖長期生排烴，沉積作用持續(xù)進行，風城組在生烴增壓作用下開始出現(xiàn)剩余壓力，這部分剩余壓力的出現(xiàn)加速源內(nèi)生成烴類的排出，形成了晚三疊世—早侏羅世的成熟油排油高峰。后期隨著中侏羅世—白堊紀的快速沉降，源巖成熟度快速升高，至白堊紀末基本與現(xiàn)今成熟度相當。平面上，瑪湖凹陷中部地區(qū)埋深最大，成熟度最高，最高可達2.0%，向凹陷斜坡區(qū)逐漸降低（見圖4b）。在侏羅紀末，瑪湖凹陷周緣受車莫古隆起的抬升影響，沉降沉積作用停滯，形成較長的排烴期，至早白堊世再一次開始生排烴過程。

圖7 瑪湖凹陷風城組源-儲演化的時序性耦合圖

整體上，中侏羅世以來，風城組沉積中心主體烴源巖已經(jīng)入高成熟演化階段，開始大量生成高成熟油，與早期滯留于源巖內(nèi)的低成熟—成熟原油一起排出，形成“早生烴、早排烴、兩階段、長時序”的特征，這種兩階段連續(xù)生烴的特征為風城組全油氣系統(tǒng)的形成奠定了良好條件。較長的生烴窗，形成瑪湖凹陷區(qū)目前發(fā)現(xiàn)的原油密度從周緣向凹陷逐漸變輕，埋深上由淺至深密度逐漸降低，氣油比逐漸升高。

總之，風城組連續(xù)的有機質(zhì)熱演化形成充足的油源，決定了油氣類型的多樣性，排出的烴類能夠形成源外的常規(guī)油藏，致密的粗碎屑儲集層中不同熱演化階段的原油充注可形成連續(xù)分布的致密油，而源巖層系內(nèi)存在的中高成熟階段細粒致密儲集層中的原位聚集可以形成規(guī)模頁巖油。油氣形成的超壓環(huán)境，決定后期不同油氣類型產(chǎn)能大小。

3 常規(guī)-非常規(guī)油藏有序共生特征

3.1 原油基本特征

瑪湖凹陷風城組勘探受到埋深的限制，早期圍繞瑪湖凹陷北部、西部和南部地區(qū)埋深相對淺的領域勘探，以常規(guī)構造-巖性目標為主。近年，以常規(guī)-非常規(guī)油氣有序聚集理論[2,29]為指導，向非常規(guī)油氣領域拓展，取得較大成果，瑪湖28井致密油、瑪頁1井頁巖油相繼獲得工業(yè)油流。油氣源研究證實[6-7,9-10,19]風城組 3種油氣類型（常規(guī)油、致密油、頁巖油）均為風城組烴源巖的產(chǎn)物，具有親緣關系，但也存在各自獨有的特點。常規(guī)油最早發(fā)現(xiàn)以百泉1井的鉆探為代表，風城組厚度為1 752 m，鉆井見熒光顯示厚度為1 430 m。風三段為平原相雜色致密砂礫巖，為良好的蓋層；風二段為灰色砂礫巖，為低滲儲集層，試油獲油流，原油密度為0.842 2 g/cm3，凝固點為7.25 ℃，屬于成熟原油。平面上受西北緣沖斷作用以及砂-礫巖儲集層分布的控制，局限分布于斷裂帶附近，目前瑪南地區(qū)檢烏3井區(qū)構造-巖性以及白253井區(qū)地層-巖性兩類目標獲規(guī)模探明儲量?，敽枷荼辈康貐^(qū)的風 5井—風城1井一帶受斷裂活動的影響，也已落實規(guī)模構造-巖性油藏。例如風南4井區(qū)埋深為4 388～4 402 m，原油密度為 0.909 4 g/cm3，凝固點為-12 ℃，δ13C 值為-30.04‰，姥植比（Pr/Ph）值為 0.79，生物標志物特征顯示為成熟原油特征[6]。相比而言，東南部夏72井埋深為4 808～4 862 m的風一段火山巖油藏，原油密度為0.839 1 g/cm3，凝固點為5 ℃，δ13C值為-30.32‰，姥植比（Pr/Ph）值為0.86，兩者的原油碳同位素組成以及姥植比特征均表明原油來源于風城組，但反映出高成熟受輕微降解的原油特征。以資料較全的風城 1井為例，縱向上原油密度及其生物標志物（以甾烷異構化指數(shù)、Ts/Tm為主要參考）特征反映存在低成熟—成熟—高成熟各演化階段形成的產(chǎn)物（見圖8），其中埋深為 3 119～3 143 m 原油 C29ααα20S/（20S+20R）值為 0.37，C29αββ/（αββ+ααα）值為 0.41，為低成熟原油；埋深為 3 960～3 976 m 原油 C29ααα20S/（20S+20R）值為 0.47，C29αββ/（αββ+ααα）值為 0.53，為成熟原油；埋深為 4 193.93～4 272.18 m 原油 C29ααα20S/（20S+20R）值為 0.53，C29αββ/（αββ+ααα）值為 0.55，為高成熟原油，均源于風城組，除受到熱演化的影響之外，還受到生烴母質(zhì)差異的影響，生物標志物特征有差異。總體表現(xiàn)為時間上不同熱演化階段油氣連續(xù)充注，充分反映了風城組堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖多階持續(xù)生烴的特點[6]。

圖8 瑪湖凹陷風城1井風城組原油生物標志物特征

3.2 空間共生特征

比較而言，不同油氣類型的空間共生強調(diào)的是宏觀分布關系，與以上闡述的復雜有序聚集不同，儲集空間位置決定油氣的最終聚集，因此風城組的不同類型油氣空間共生關系更多的取決于沉積建造。

本次研究以巖性結合測井，測井標定地震，以瑪頁 1井巖心精細的描述與實驗分析為基礎，開展巖石物理分析，建立不同巖性測井、地震敏感參數(shù)響應關系，基于此提取地震屬性，在結合單井相劃分，預測不同巖相帶空間分布關系。例如含油性較好的白云質(zhì)巖類，以白云質(zhì)粉砂巖為優(yōu)勢巖性，測井電性表現(xiàn)為低聲波時差、低中子孔隙度、高密度特征，波阻抗范圍約為（11.5～15.5）×106kg/（m2?s），地震響應為中低頻率層狀連續(xù)的反射特征。利用以上方法，完成全區(qū)多條典型相剖面的建立，進而實現(xiàn)全區(qū)平面上不同巖相類型的空間展布預測（見圖9），據(jù)此明確了3類油藏類型的空間共生關系。

圖9 準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組地震相平面分布圖

結果表明，靠近哈拉阿拉特山及扎伊爾山存在 4大物源體系：夏子街扇、黃羊泉扇、八區(qū)扇、中拐扇物源，4大物源體系形成了近源的扇三角洲沉積，受前陸坳陷的控制，靠近西緣逆沖帶具有充足的可容空間，在一定的物源供給背景下，形成巨厚的短軸局限扇體。相對粗碎屑的扇三角洲平原砂-礫巖與推覆斷裂構成了常規(guī)地層背景下斷層-巖性油藏發(fā)育帶。向斜坡方向受物源、湖盆水體鹽度、古氣候的影響，陸源碎屑、內(nèi)源化學沉積以及火山混合沉積形成三角洲前緣白云質(zhì)砂巖帶，該帶相對來說碎屑顆粒粒度較粗，主要為細—中砂巖，成巖作用較強，儲集層致密，向凹陷方向側(cè)接油源區(qū)，形成近源大面積致密巖性油藏。進一步向凹陷方向，較細粒的碎屑沉積物與內(nèi)源化學混合沉積，加之間歇性的湖平面升降，在凹陷—斜坡區(qū)大范圍內(nèi)形成薄層白云質(zhì)粉—細砂巖、白云質(zhì)泥巖、泥質(zhì)巖互層結構，形成了非常典型的源儲一體的頁巖油帶。凹陷主體區(qū)域沉積了紋層狀的白云質(zhì)泥頁巖、泥頁巖，形成厚度較大的純頁巖型頁巖油有利區(qū)。從單井統(tǒng)計的細粒沉積厚度與屬性結果的趨勢預測，凹陷區(qū)泥頁巖厚度100～1 500 m，平面分布廣（見圖1），能夠形成儲量規(guī)模巨大的以堿湖烴源巖為源灶背景的頁巖油。需要指出的是，泥頁巖形成頁巖油過程中，裂縫的存在可較大改善儲集性能，風城組泥頁巖受白云質(zhì)含量以及構造應力的影響，在局部構造帶，因油氣水在構造圈閉中發(fā)生分異，形成有統(tǒng)一油水邊界的裂縫性構造油氣藏，這類油藏主要分布于風城 1井—風南14井周緣。向凹陷中心區(qū)，裂縫不發(fā)育，油氣以頁巖油形式賦存。

縱向上，受湖平面由深變淺再變深的演化過程影響，陸源碎屑沉積體呈現(xiàn)反旋回特征，反映從風一段到風三段，常規(guī)砂-礫巖油藏、致密油范圍以風二段范圍最廣，風一段、風三段分布相對局限，但頁巖油范圍此消彼長，以風三段分布最廣。此外，在瑪北、瑪南靠近深大斷裂帶的區(qū)域，存在一定范圍的火山活動，在風一段沉積早期形成火山巖及火山碎屑巖沉積，與源灶鄰近，能夠形成近源的火山巖油藏或者致密油，類型類似于三塘湖盆地的蘆草溝組[30]。

總體而言，受區(qū)域烴源巖熱演化（見圖4b）、構造（見圖1）以及巖相（見圖9）分布的控制，風城組常規(guī)-非常規(guī)油氣有序連續(xù)分布，存在以下3個帶：①成熟常規(guī)油帶，受構造與巖性控制，主要分布于凹陷周緣斷裂帶；②中高成熟致密油帶，受儲集層分布的控制分布于常規(guī)油下傾方向，呈條帶狀展布；③中高成熟頁巖油帶，受白云質(zhì)巖控制廣泛分布于構造穩(wěn)定的凹陷區(qū)。由斷裂帶向凹陷區(qū)構成成熟常規(guī)油—中高成熟致密油—中高成熟頁巖油，縱向上，斷裂帶周緣自下而上構成中高成熟頁巖油—中高成熟致密油—成熟常規(guī)油的有序共生特點，斜坡—凹陷區(qū)縱向上構成中高成熟頁巖油—中高成熟致密油—中高成熟頁巖油的共生特征。

4 油氣成藏模式

如前所述，準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組油氣類型較為復雜，為了更好地反映風城組的油氣成藏模式，考慮到烴源巖和儲集層一體共生，本文從烴源巖與儲集層的空間關系（位置和縱向組合）以及各資源類型的內(nèi)涵出發(fā)，梳理了源儲結構關系、儲集層巖性及空間分布、烴類運移特征、油氣類型，建立了 3類成藏模式：源儲一體、源儲緊鄰、源儲分離（見表 2、圖10a）。

表2 準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組不同資源類型成藏模式要素表

4.1 源儲一體頁巖油聚集模式

這類油藏強調(diào)源內(nèi)自生自儲，儲集層巖性為細粒白云質(zhì)粉—細砂巖、泥質(zhì)巖，紋層特征明顯，原油在生烴增壓驅(qū)動下，在源內(nèi)源儲壓差作用下非浮力聚集，大面積連續(xù)分布于泥質(zhì)頁巖夾白云質(zhì)粉砂巖儲集體中。以瑪頁 1井為例，細粒的泥質(zhì)巖類儲集層發(fā)育溶蝕孔及微納米孔（見圖5i），場發(fā)射掃描電鏡觀察見泥巖中礦物顆粒表面油脂薄膜（見圖5l），以吸附態(tài)賦存于孔隙中。而粒度相對粗的白云質(zhì)粉砂巖致密儲集層，原油賦存于粉砂巖基質(zhì)孔及微裂縫中，只是單層厚度多小于0.5 m，除巖心中的有機質(zhì)生烴以吸附態(tài)滯留于烴源巖內(nèi)以外，白云質(zhì)粉砂巖儲集空間中還存在一部分其上下的泥質(zhì)烴源巖生成的烴類，經(jīng)過極近距離的運移，以游離態(tài)賦存，構成薄互層型源儲一體、自生自儲的頁巖油聚集模式。

4.2 源儲緊鄰致密油聚集模式

該類油藏強調(diào)的層系內(nèi)，儲集層與源巖相鄰（側(cè)向接觸及縱向緊鄰），近源油氣聚集。烴源巖形成烴類往往發(fā)生過初次或者短距離二次運移，儲集層巖性及空間多以顆粒間基質(zhì)孔為主，油氣賦存狀態(tài)均呈現(xiàn)游離態(tài)。并且這類油藏更多的強調(diào)儲集層物性條件，往往都是致密儲集層。例如發(fā)育于扇三角洲外前緣及前扇三角洲的白云質(zhì)粉—細砂巖與泥質(zhì)巖互層，儲集空間中的油氣多由鄰近源巖經(jīng)過一定距離的運移后聚集，雖然沉積物顆粒粒度小，紋層也發(fā)育，且儲集層中白云質(zhì)粉砂巖也可能具有一定生烴能力（見表1），但往往單層厚度超過1 m，更符合致密油的范疇。該類型目前在白云質(zhì)砂巖發(fā)育區(qū)已有發(fā)現(xiàn)，以瑪湖28井的成功突破得以證實。頁巖油與致密油從橫向上表現(xiàn)為大面積連續(xù)分布，全井段整體含油的特征。

4.3 源儲分離常規(guī)油氣成藏模式

該類油藏可以夏72井火山巖、百泉1井等位于構造活動強烈、埋深不大的砂-礫巖油藏為例。儲集層巖性復雜多樣，物性普遍較差，滲透率普遍小于0.1×10-3μm2，往往與烴源巖無直接接觸，油氣源外聚集，經(jīng)過二次運移調(diào)整，以油水驅(qū)替浮力成藏為特征，形成以圈閉為單元的常規(guī)油藏，具有常規(guī)油氣藏“從源到圈閉”的所有成藏要素。例如，白25井區(qū)砂-礫巖斷層-巖性油藏[10]。

綜合上述，瑪湖凹陷風城組油氣類型復雜多樣，涵蓋了各類常規(guī)、非常規(guī)類型，其成藏模式?jīng)Q定了油藏的縱橫向分布受源儲時空配置關系及構造與巖相的控制，呈現(xiàn)空間的有序分布（見圖 10b、圖 10c）。風城組多類型油氣有序共生模式，是全油氣系統(tǒng)概念[5]的一個實例佐證，從源巖全過程生排烴，沉積巖、火山巖、碳酸鹽巖等多種類型儲集層、常規(guī)-非常規(guī)全類型油氣共生共存，預示著風城組油氣系統(tǒng)研究由“烴源巖到圈閉”發(fā)展到“源儲耦合、有序聚集”的全系統(tǒng)研究，是由“源外”勘探走進“源內(nèi)勘探”的成功案例。值得注意的是，雖然風城組目前已達到成熟—高成熟生氣演化階段，但未發(fā)現(xiàn)規(guī)模氣藏，從氣油比以及地層壓力變化，不排除凹陷中心區(qū)可能存在規(guī)模的凝析相態(tài)的頁巖油藏或者凝析氣藏。此外，風城組超過4 500 m的頁巖油氣領域相對較廣，是國內(nèi)外尚未獲得任何認識的堿湖型深埋頁巖油氣。實際上目前發(fā)現(xiàn)的各類油藏均能見到不同程度的氣顯示，說明對于天然氣的成藏，還不能絕對排除。

圖10 準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組頁巖層系內(nèi)油氣成藏模式

5 結論

準噶爾盆地瑪湖凹陷風城組發(fā)育前陸坳陷堿湖沉積體系，受西北緣造山帶的外部物源供應以及氣候的變化，形成陸源碎屑、內(nèi)源化學以及火山物質(zhì)共同混合沉積的白云質(zhì)混積巖。細粒的白云質(zhì)和泥質(zhì)巖類形成有機質(zhì)豐度高、類型好的烴源巖，具有兩階段持續(xù)高效生烴的特征，同時在微裂縫及溶蝕作用的改造條件下，也能形成致密背景下的有效儲集層。受物源供給及火山活動的影響還發(fā)育砂-礫巖類及火山巖類常規(guī)儲集層。

風城組油藏類型受構造及巖相類型的控制，類型多樣，有常規(guī)油藏、致密油、頁巖油，受到烴源巖及儲集層條件的有序演化，空間上有序分布，平面上自斷裂帶向凹陷區(qū)由成熟常規(guī)油—中高成熟致密油—中高成熟頁巖油逐漸過渡，自下而上由中高成熟頁巖油—中高成熟致密油—成熟常規(guī)油逐漸過渡。

風城組依據(jù)源儲結構關系、巖相及空間分布、烴類運移特征、油氣類型，存在 3類成藏模式：源儲一體、源儲緊鄰、源儲相鄰，分別對應源內(nèi)頁巖油、致密油、常規(guī)構造-巖性油藏。

建議圍繞瑪湖風城組全油氣系統(tǒng)，先常規(guī)油后非常規(guī)致密油、頁巖油開展一體化統(tǒng)籌部署，通過風險井探索與工藝技術攻關，實現(xiàn)深埋頁巖油、致密油非常規(guī)領域整體突破，形成繼瑪湖源上二疊系—三疊系礫巖大油區(qū)之后又一新的規(guī)模增儲新領域。應加快瑪湖凹陷區(qū)風城組頁巖油、致密油深—超深風險探井的部署以及基礎研究與技術攻關，包括深埋烴類相態(tài)、超壓-熱演化耦合機制、生排烴-成巖-油氣充注耦合機制、不同生烴母質(zhì)生排烴特征、甜點成因機制與識別刻畫、裂縫延展機制、脆性成因與特征、壓裂工藝技術等，打破4 500 m以深頁巖油、致密油勘探的禁區(qū)，向著5 000 m以深凹陷中心區(qū)非常規(guī)領域探索，不斷深化陸相非常規(guī)油氣地質(zhì)理論認識，豐富和發(fā)展全油氣系統(tǒng)理論研究。

符號注釋：

HI——氫指數(shù)，mg/g；S1——游離烴含量，mg/g；S2——熱解烴含量，mg/g；Tmax——熱解峰溫，℃。