準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城組烴源巖生氣潛力與天然氣勘探領(lǐng)域

龔德瑜，劉海磊，楊海波，李宗浩，王瑞菊，吳衛(wèi)安

（1.中國石油 勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.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）

準(zhǔn)噶爾盆地的油氣勘探已逾百年，石油探明率為32.6%，已進(jìn)入勘探中期階段，而天然氣探明率僅為5.4%，勘探進(jìn)展緩慢。前人研究表明，石炭系和侏羅系腐殖型烴源巖是主要的2套氣源巖[1-4]。2006年，在準(zhǔn)噶爾盆地東部發(fā)現(xiàn)了克拉美麗大氣田，天然氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量超800×108m3，是迄今為止在準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)現(xiàn)的最大氣田[4]。其天然氣為來自石炭系烴源巖的煤型氣[5-8]。此外，在盆地南緣，中—下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖已進(jìn)入高成熟—過成熟階段，可大量生氣[3，9-10]，瑪河氣田、呼圖壁氣田、高探1 井、呼探1 井、天灣1 井等一批中—小型氣田和出氣井點(diǎn)的天然氣即來自該套烴源巖[3，5，11]。

除上述2 套腐殖型烴源巖外，盆地下二疊統(tǒng)風(fēng)城組還發(fā)育一套優(yōu)質(zhì)的咸水湖相腐泥型烴源巖[5，12]。該套烴源巖厚度大，分布廣，品質(zhì)優(yōu)，2011 年發(fā)現(xiàn)的瑪湖百口泉組大油區(qū)，其原油即來自風(fēng)城組烴源巖[13-14]。前人的研究主要圍繞其生油能力[15-18]，盡管對于其生氣潛力也開展了一些研究[19-21]，但仍有許多問題需深入研究。近年來，在盆地腹部、西部和南緣均發(fā)現(xiàn)了一些來自風(fēng)城組烴源巖的高成熟油氣，風(fēng)城組的天然氣勘探潛力受到更多關(guān)注[9-10，22-24]。目前，鉆遇該烴源巖的井主要集中在瑪湖凹陷及其周緣地區(qū)，沙灣凹陷和盆1 井西凹陷由于埋深較大，目前還未鉆遇。本文基于盆地最新鉆井和地震資料，利用生烴動(dòng)力學(xué)、同位素動(dòng)力學(xué)、有機(jī)巖石學(xué)、盆地模擬等手段，系統(tǒng)分析了瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖的生氣潛力，并對沙灣凹陷和盆1 井西凹陷進(jìn)行類比，預(yù)測其天然氣有利勘探目標(biāo)，旨在對準(zhǔn)噶爾盆地天然氣勘探有所裨益。

1 地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地為典型的疊合盆地，位于哈薩克斯坦、西伯利亞和塔里木3個(gè)構(gòu)造域的結(jié)合部[12，25-26]。根據(jù)構(gòu)造和地層特征，將其劃分為石炭紀(jì)斷陷—拗陷、早二疊世斷陷、中二疊世—三疊紀(jì)前陸和侏羅紀(jì)伸展斷陷—壓扭、白堊紀(jì)—古近紀(jì)陸內(nèi)拗陷、新近紀(jì)—第四紀(jì)陸內(nèi)前陸盆地6個(gè)演化階段[27-28]。根據(jù)二疊紀(jì)構(gòu)造格局，可以將盆地劃分為6 個(gè)一級構(gòu)造單元和44 個(gè)二級構(gòu)造單元[27-28]。研究區(qū)位于中央坳陷西部，主要包括瑪湖凹陷、盆1井西凹陷和沙灣凹陷3個(gè)二級構(gòu)造單元（圖1）。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置Fig.1.Structural location of the study area

研究區(qū)地層發(fā)育較全，自下而上為石炭系，二疊系佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組、下烏爾禾組，三疊系百口泉組、克拉瑪依組、白堿灘組，侏羅系八道灣組、三工河組、西山窯組、頭屯河組，白堊系，古近系，新近系及第四系[29-30]。早二疊世，研究區(qū)沉積環(huán)境由海相向湖相過渡[31-33]，下二疊統(tǒng)風(fēng)城組沉積期，盆地水文地質(zhì)環(huán)境處于半封閉至封閉狀態(tài)[17，31-33]。風(fēng)城組為一套復(fù)雜的湖相沉積，由火山碎屑巖、陸源碎屑巖和蒸發(fā)巖混合組成[32，34-36]。巖性主要包括凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖、含白云質(zhì)凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、白云質(zhì)泥巖、蒸發(fā)巖、礫巖、砂巖等[35-36]。根據(jù)巖性差異，風(fēng)城組自下而上可分為風(fēng)一段（P1f1）、風(fēng)二段（P1f2）和風(fēng)三段（P1f3）。風(fēng)一段沉積早期，火山活動(dòng)頻繁，以火山碎屑—沉火山碎屑沉積為主，此后依次發(fā)育富有機(jī)質(zhì)泥巖、白云巖及白云質(zhì)巖類；隨著湖盆水體鹽度不斷升高，風(fēng)二段沉積期，瑪湖凹陷中部發(fā)育大量天然堿、碳?xì)溻c石、碳酸鈉鈣石等堿性礦物；風(fēng)三段沉積期，湖盆水體鹽度降低，以白云質(zhì)巖類沉積為主，頂部發(fā)育陸源碎屑巖[35-37]。

2 烴源巖生氣潛力

2.1 烴源巖的巖性

風(fēng)城組烴源巖巖性較為復(fù)雜，除常見的暗色泥質(zhì)白云巖及白云質(zhì)泥巖外，還常含凝灰物質(zhì)及自生礦物與陸源碎屑混合形成的復(fù)雜混積巖，主要包括沉凝灰?guī)r、含凝灰白云質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖、硅化白云質(zhì)頁巖及硅硼鈉石質(zhì)凝灰?guī)r等（圖2）。

風(fēng)城組細(xì)粒巖普遍含白云石，根據(jù)白云石和泥質(zhì)相對含量可以分為泥質(zhì)白云巖和白云質(zhì)泥巖。泥質(zhì)白云巖中白云石含量高，多為粉晶—細(xì)晶，其間零散分布石英碎屑（圖2a、圖2b）。白云質(zhì)泥巖中泥質(zhì)含量大于白云石含量，白云石呈分散狀分布于泥巖中（圖2c）。泥巖紋層中富集有機(jī)質(zhì)，白云質(zhì)泥巖中黏土礦物含量差異較大，部分樣品白云石分散在基質(zhì)中。

除了湖盆咸化沉積的富含白云石的細(xì)粒巖以外，風(fēng)城組的細(xì)粒巖還普遍含有火山灰、鹽類礦物、自生硅質(zhì)組分等，從而形成混積巖?；鹕交页两抵梁?，與湖盆正常沉積的細(xì)粒碎屑物質(zhì)混合，形成了富含凝灰物質(zhì)的細(xì)粒巖類——沉凝灰?guī)r[32-33]。這類烴源巖中常見正常沉積的碎屑紋層與蝕變后的凝灰質(zhì)層相間排列，有機(jī)質(zhì)分布于富凝灰質(zhì)紋層中（圖2d）。沉凝灰?guī)r中常發(fā)育微裂縫（圖2d、圖2e），既是成巖流體的重要通道，也是排烴通道。碳酸鹽礦物常在成巖過程中被溶蝕，也可局部重結(jié)晶，形成方解石斑塊，有機(jī)組分常呈分散狀分布（圖2e）。以上2種沉凝灰?guī)r的原生碳酸鹽礦物含量低，表明其形成于湖盆水體淡化階段。

當(dāng)湖盆處于咸水階段，火山噴發(fā)形成的火山灰與正常沉積的富含碳酸鹽礦物的細(xì)粒沉積物混合，形成含凝灰的白云質(zhì)泥巖或石灰質(zhì)泥巖。這類烴源巖中碳酸鹽礦物多為泥粉晶或者原位重結(jié)晶后形成的細(xì)晶方解石和白云石，一般分布均勻（圖2f、圖2g）。當(dāng)火山處于靜默期，湖盆水體處于咸化階段，烴源巖主要為正常沉積的鈣質(zhì)泥巖或白云質(zhì)泥巖。碳酸鹽沉積物常呈粉晶—微晶，與黏土礦物和少量石英碎屑顆?；旌?。后期成巖過程中，碳酸鹽礦物重結(jié)晶，可形成方解石斑塊（圖2g）。

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城組烴源巖巖性顯微照片F(xiàn)ig.2.Micrographs illustrating the lithologies of the Fengcheng formation source rocks in Junggar basin

硅質(zhì)組分也是風(fēng)城組烴源巖重要的結(jié)構(gòu)組分，具體包括同生或準(zhǔn)同生階段的沉積硅質(zhì)組分以及埋藏成巖過程中硅質(zhì)流體沉淀的硅質(zhì)組分。前者來源于堿性鹵水中溶解硅的飽和沉淀，常與碳酸鹽礦物同時(shí)沉淀，形成富硅質(zhì)白云質(zhì)泥巖。后者干凈明亮且沿裂縫分布（圖2h）。此外，在堿性鹽湖鹽度較高的階段常形成富含自生鹽類礦物的富有機(jī)質(zhì)巖類，如硅硼鈉石常富集成條帶狀或者團(tuán)塊狀，形成硅硼鈉石質(zhì)凝灰?guī)r（圖2i）。這類巖石的基質(zhì)為凝灰質(zhì)，且凝灰質(zhì)基質(zhì)富含有機(jī)質(zhì)。在后期成巖過程中，火山灰水解釋放的硼在堿性環(huán)境下形成硅硼鈉石自生礦物。這類烴源巖形成于鹵水鹽度較高的階段。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

元素分析是判斷烴源巖干酪根有機(jī)質(zhì)類型最常見和可靠的方法之一[38-39]。風(fēng)城組烴源巖的氧碳原子質(zhì)量比為0.02～0.78，平均為0.08；氫碳原子質(zhì)量比為0.84～1.49，平均為1.16，干酪根主要為Ⅰ型—Ⅱ1型，烴源巖屬于典型的傾油型。中—下侏羅統(tǒng)和石炭系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型相似，主要由Ⅲ型干酪根構(gòu)成，前者的氧碳和氫碳原子質(zhì)量比分別為0.05～0.24（平均為0.11）和0.40～0.89（平均為0.72），后者的氧碳和氫碳原子質(zhì)量比分別為0.02～0.23（平均為0.07）和0.29～0.90（平均為0.72），均為典型的氣源巖，有機(jī)質(zhì)類型不及風(fēng)城組烴源巖（圖3）。

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地3套主力烴源巖類型對比Fig.3.Comparison of organic type for three sets of main source rocks in Junggar basin

在以陸源高等植物輸入為主的有機(jī)質(zhì)中，氮碳原子質(zhì)量比通常低于0.05；而在以浮游生物輸入為主的有機(jī)質(zhì)中，氮碳原子質(zhì)量比通常高于0.08[38-39]。風(fēng)城組烴源巖的氮碳原子質(zhì)量比為0.04～0.16，平均為0.06，表明有機(jī)質(zhì)主要由浮游生物貢獻(xiàn)，同時(shí)也有少量陸源高等植物貢獻(xiàn)，具典型陸相湖盆的特征。中—下侏羅統(tǒng)和石炭系烴源巖的氮碳原子質(zhì)量比十分接近，分別為0～0.03（平均為0.02）和0.01～0.04（平均為0.02），具典型的陸源特征。

有機(jī)顯微組分可以直觀地反映烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型。腐泥組主要是藻類及其他低等水生生物腐泥化作用的產(chǎn)物，往往保留有藻類生物結(jié)構(gòu)殘余或藻類降解的特征，氫含量高，生烴能力強(qiáng)[40-41]。在風(fēng)城組烴源巖的有機(jī)顯微組分中，腐泥組含量最高，為10.7%～54.4%，平均為40.8%，具豐富的藻類體和瀝青基質(zhì)（圖4），前者呈粒狀分布，后者發(fā)弱熒光。風(fēng)城組烴源巖的殼質(zhì)組含量也較高，為10.3%～35.2%，平均為25.3%，鏡下主要為碎屑?xì)べ|(zhì)體、小孢子體、樹脂體等。傾油顯微組分（殼質(zhì)組+腐泥組）的含量為38.0%～83.3%，平均為66.1%，占絕對優(yōu)勢，與有機(jī)元素反映的情況一致。風(fēng)城組烴源巖的鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組含量很低，平均分別為24.7%和9.2%，反映出陸源有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)少（圖4）。此外，還見有豐富的黃鐵礦，表明風(fēng)城組烴源巖沉積于偏還原的環(huán)境，而還原環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地風(fēng)城組烴源巖干酪根有機(jī)顯微組分相對含量Fig.4.Relative contents of organic macerals of the Fengcheng formation source rocks in Junggar basin

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度與生烴演化

研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖實(shí)測鏡質(zhì)體反射率為0.6%～1.4%，平均為0.8%，成熟度總體較低，處于主生油窗早期。當(dāng)吸附烴含量小于0.20 mg/g 時(shí)，其對應(yīng)的熱解峰溫是不可靠的[42-43]，在排除了這部分?jǐn)?shù)據(jù)之后，風(fēng)城組烴源巖熱解峰溫為391～451 ℃，平均為431 ℃，同樣反映的是主生油窗早期。在未成熟階段，烴源巖的產(chǎn)烴率指數(shù)通常小于0.10，隨著成熟度的增加逐漸增加，在生油窗內(nèi)最大可達(dá)0.60[44]。風(fēng)城組烴源巖的產(chǎn)烴率指數(shù)主要為0.10～0.30，平均為0.16，與熱解峰溫和鏡質(zhì)體反射率反映的情況一致。

從鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)來看，風(fēng)城組烴源巖普遍未進(jìn)入生氣階段，這主要是由于目前鉆井集中在瑪湖凹陷，且多位于構(gòu)造較高部位，而在風(fēng)城組埋深較大的盆1 井西凹陷和沙灣凹陷基本沒有鉆井鉆遇。針對這一問題，基于風(fēng)城組底界的構(gòu)造和中央坳陷西部井下烴源巖樣品深度與鏡質(zhì)體反射率的關(guān)系，初步刻畫了風(fēng)城組烴源巖現(xiàn)今成熟度平面分布特征。結(jié)果表明，瑪湖凹陷目前主體仍處在主生油窗，盆1 井西凹陷整體進(jìn)入生凝析油或濕氣階段，沙灣凹陷整體進(jìn)入生干氣階段。全盆地風(fēng)城組烴源巖進(jìn)入生干氣階段（鏡質(zhì)體反射率大于2.0%）的面積約21 400 km2，進(jìn)入生凝析油或濕氣階段（鏡質(zhì)體反射率大于1.3%）的面積約25 600 km2。

為了反映3 大凹陷風(fēng)城組烴源巖的生烴演化過程，基于地震資料，在凹陷中心設(shè)計(jì)虛擬井，利用大地?zé)崃?、剝蝕量、地溫等參數(shù)[45-48]，通過Petromod 軟件模擬了3個(gè)生烴凹陷的生烴演化史。從沙灣凹陷到盆1井西凹陷，再到瑪湖凹陷，風(fēng)城組烴源巖于早—中二疊世進(jìn)入生烴門限，分別在早三疊世、中三疊世和晚三疊世進(jìn)入生油高峰（圖5）。沙灣凹陷風(fēng)城組烴源巖在中侏羅世開始進(jìn)入生氣階段，在早白堊世末期進(jìn)入生氣高峰；盆1 井西凹陷風(fēng)城組烴源巖進(jìn)入生氣階段稍晚，為晚侏羅世，至晚白堊世達(dá)到生氣高峰；瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖現(xiàn)今整體尚未進(jìn)入主生氣階段（圖5）。因此，盆1 井西凹陷和沙灣凹陷應(yīng)作為風(fēng)城組天然氣勘探的重點(diǎn)區(qū)域。

圖5 研究區(qū)3大凹陷下二疊統(tǒng)風(fēng)城組烴源巖生烴史Fig.5.Hydrocarbon generation history of the Lower Permian Fengcheng formation source rocks in three major sags

2.4 有機(jī)質(zhì)豐度與生氣潛力

研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖總有機(jī)碳含量為0.50%～3.20%，平均為1.20%，生烴潛量為0.28～21.03 mg/g，平均為5.62 mg/g，總體屬于中等—好的烴源巖，部分樣品達(dá)到極好烴源巖（圖6）。中—下侏羅統(tǒng)和石炭系烴源巖的總有機(jī)碳含量分別為0.20%～5.60%（平均為1.50%）和0.03%～5.60%（平均為1.90%）；生烴潛量分別為0.05～5.68 mg/g（平均為1.89 mg/g）和0.01～5.93 mg/g（平均為2.00 mg/g），同樣以中等—好烴源巖為主（圖6）。需要注意的是，這2套烴源巖中，差—非烴源巖的比例顯著高于風(fēng)城組烴源巖（圖7）。此外，在總有機(jī)碳含量相同的情況下，風(fēng)城組烴源巖的生烴潛量明顯高于其他2套烴源巖，生烴能力更強(qiáng)（圖7）。這主要是由于中—下侏羅統(tǒng)和石炭系均為陸相腐殖型烴源巖（圖3），富碳貧氫，盡管總有機(jī)碳含量較高，但有效碳含量卻較低[49-50]，而風(fēng)城組烴源巖為腐泥型，具有豐富的藻菌體。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地3套主力烴源巖生烴潛量與總有機(jī)碳含量交會(huì)圖Fig.6.Cross-plot of hydrocarbon generation potential and TOC for three sets of main source rocks in Junggar basin

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地3套主力烴源巖甲烷產(chǎn)率圖版Fig.7.Methane yields of three sets of main source rocks in Junggar basin

在靜態(tài)熱解參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，開展了封閉體系黃金管熱模擬實(shí)驗(yàn)，比較了風(fēng)城組、中—下侏羅統(tǒng)和石炭系3 套烴源巖的生氣能力（圖7）。風(fēng)城組烴源巖樣品來自烏35 井（圖1），巖性為含凝灰白云質(zhì)泥巖，總有機(jī)碳含量為1.81%，實(shí)測鏡質(zhì)體反射率為0.63%；上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組烴源巖樣品來自北32 井，巖性為碳質(zhì)泥巖，總有機(jī)碳含量為2.56%，鏡質(zhì)體反射率為0.60%；中—下侏羅統(tǒng)烴源巖樣品來自阜1 井，為粉砂質(zhì)泥巖，總有機(jī)碳含量為3.28%，鏡質(zhì)體反射率為0.43%。風(fēng)城組烴源巖單位總有機(jī)碳甲烷產(chǎn)率最大可達(dá)650 mL/g，而石炭系和中—下侏羅統(tǒng)烴源巖分別僅為380 mL/g 和430 mL/g，遠(yuǎn)低于風(fēng)城組烴源巖（圖7）。在封閉體系下，不同類型烴源巖的生氣潛力差別很大，而當(dāng)液態(tài)烴完全去除時(shí)，即轉(zhuǎn)為完全開放體系后，其生氣潛力差別會(huì)變得很小[51]。因此，不同類型烴源巖的生氣潛力差異與其液態(tài)烴含量密切相關(guān)。石炭系烴源巖和中—下侏羅統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，生油潛力有限，而研究區(qū)風(fēng)城組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型—Ⅱ1型為主，具有較大的生油潛力，這些生成的石油裂解生氣，對烴源巖的生氣潛力具有很大的貢獻(xiàn)，因此，風(fēng)城組烴源巖生氣潛力明顯高于石炭系和中—下侏羅統(tǒng)烴源巖。

3 天然氣成因來源

前人對天然氣成因來源的研究主要依靠其組分和穩(wěn)定碳同位素組成以及衍生出的一系列經(jīng)驗(yàn)圖版[52-53]。但考慮到不同有機(jī)質(zhì)類型烴源巖干酪根碳同位素可能重疊以及相同類型烴源巖有機(jī)質(zhì)非均質(zhì)性所導(dǎo)致的干酪根碳同位素差異，上述方法存在一定的局限性。因此，本文嘗試?yán)锰纪凰貏?dòng)力學(xué)結(jié)合主力烴源巖埋藏史和熱演化史的方法來定量或半定量判斷天然氣成因來源。

在沙灣凹陷西緣，根據(jù)實(shí)測甲烷穩(wěn)定碳同位素組成（δ13C1），可以將天然氣分為2類，第一類以沙探2井、車探1 井等為主，其δ13C1為-36.5‰～-35.0‰，δ13C2為-30.8‰～-27.8‰。第二類以金龍2井、沙門1井等為主，其δ13C1為-33.6‰～-31.1‰，δ13C2為-27.1‰～-22.9‰。第一類天然氣碳同位素組成明顯貧13C。

將研究區(qū)的2 套主力烴源巖風(fēng)城組和石炭系作為端元，開展碳同位素動(dòng)力學(xué)模擬，建立地質(zhì)演化模型，厘定天然氣的來源及風(fēng)城組與石炭系烴源巖的相對貢獻(xiàn)。在封閉體系下，風(fēng)城組烴源巖模擬生氣產(chǎn)物累計(jì)δ13C1為-39.9‰，而石炭系烴源巖模擬生氣產(chǎn)物累計(jì)δ13C1則為-35.4%。沙探2 井天然氣實(shí)測δ13C1為-40.0‰～-39.9‰，恰好與前者對應(yīng)?？紤]到早白堊世，在車排字凸起發(fā)生了地層的強(qiáng)烈抬升剝蝕，145 Ma 以來累計(jì)δ13C1更能代表位于凸起帶天然氣的實(shí)際地質(zhì)情況。從圖8 中可以看出，145 Ma 以來，風(fēng)城組和石炭系烴源巖模擬生氣產(chǎn)物累計(jì)δ13C1分別為-36.2‰和-29.1‰，而位于車排子凸起的車探1 井天然氣實(shí)測δ13C1為-35.5‰～-35.1‰，風(fēng)城組烴源巖的貢獻(xiàn)達(dá)81%。因此，第一類天然氣主要來自風(fēng)城組烴源巖，其貢獻(xiàn)比例整體大于70%，而石炭系烴源巖的貢獻(xiàn)較少，約10%～30%。第二類天然氣δ13C1較重，表明來自石炭系烴源巖的貢獻(xiàn)增加，混源計(jì)算的貢獻(xiàn)比例平均為58%，但風(fēng)城組烴源巖的貢獻(xiàn)仍不可忽視，比例約為30%～60%。根據(jù)盆1 井西凹陷埋藏史和碳同位素動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果，也得到了相似的結(jié)論，即盆1 井西凹陷周緣天然氣中，風(fēng)城組烴源巖的貢獻(xiàn)普遍在50%以上。基于研究區(qū)天然氣實(shí)測的碳、氫同位素和組分特征，近期一些研究也得出了與本文類似結(jié)論[22-24]。

圖8 準(zhǔn)噶爾盆地主要烴源巖甲烷碳同位素演化模型Fig.8.Methane carbon isotope evolution models of main source rocks in Junggar basin

需要指出，研究區(qū)除了石炭系和風(fēng)城組烴源巖之外，局部還發(fā)育下烏爾禾組和佳木河組烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅲ型，其干酪根碳同位素組成與石炭系烴源巖接近[5，24]。因此，在石炭系烴源巖的貢獻(xiàn)中，不排除有一部分可能來自下烏爾禾組和佳木河組烴源巖。

4 有效烴源巖分布

基于29 條盆地級二維地震格架線和部分三維地震資料，以及120 余口鉆遇風(fēng)城組烴源巖的探井，重新刻畫了風(fēng)城組生烴凹陷與烴源巖的平面展布。風(fēng)城組烴源巖受邊界斷裂控制，具有“西斷東超、南斷北超、南擴(kuò)東縮”的特點(diǎn)，在瑪湖凹陷、盆1 井西凹陷和沙灣凹陷發(fā)育3 個(gè)厚度中心，烴源巖厚度大于150 m的面積約為1.55×104km2。受限于地震資料，過去研究認(rèn)為風(fēng)城組向東一直延伸至阜康凹陷。然而，本次研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)城組自沙灣凹陷向東逐漸變薄，在阜康凹陷不發(fā)育（圖9）。阜康凹陷周緣已發(fā)現(xiàn)原油主要來自中二疊統(tǒng)烴源巖也很好的印證了這一特點(diǎn)。此外，本次研究還發(fā)現(xiàn)南緣可能發(fā)育風(fēng)城組生烴中心，這也對應(yīng)了該地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的湖相腐泥型來源油氣[5，54-55]。

圖9 準(zhǔn)噶爾盆地過沙灣凹陷—阜康凹陷東西向地震格架剖面Fig.9.E-W seismic profile through Shawan sag and Fukang sag in Junggar basin

基于封閉體系下生烴模擬結(jié)果，結(jié)合烴源巖厚度以及井震聯(lián)合預(yù)測的總有機(jī)碳含量平面分布特征，本次研究刻畫了風(fēng)城組烴源巖生氣強(qiáng)度的平面分布，落實(shí)了規(guī)模有效氣源灶的范圍。

風(fēng)城組烴源巖在盆1 井西凹陷、沙灣凹陷和南緣沖斷帶發(fā)育3個(gè)生氣中心，生氣強(qiáng)度超20×108m3/km2、50×108m3/km2和100×108m3/km2的面積分別達(dá)到了13 000 km2、9 000 km2和5 000 km2。戴金星等研究表明，中國大—中型氣田主要分布在生氣強(qiáng)度大于20×108m3/km2的氣源灶內(nèi)或附近[56-58]。據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，在盆1井西凹陷及以南地區(qū)，風(fēng)城組烴源巖完全具備形成大—中型氣田的資源潛力。如前文所述，已經(jīng)在沙灣凹陷和盆1 井西凹陷周緣發(fā)現(xiàn)了大量來自風(fēng)城組烴源巖的高成熟油型氣，繼南緣侏羅系含氣系統(tǒng)和東部石炭系含氣系統(tǒng)之后，準(zhǔn)噶爾盆地第三大天然氣勘探領(lǐng)域已初露端倪。

5 有利目標(biāo)類型與勘探領(lǐng)域

本次研究根據(jù)天然氣短距離運(yùn)移、近源成藏的特征[56-59]，優(yōu)選了2種有利目標(biāo)類型。

第一類為近源大型地層-巖性圈閉。中央坳陷西部中—下二疊統(tǒng)普遍發(fā)育厚層砂礫巖和砂巖儲(chǔ)集層，具有“西削東超”的特征，發(fā)育多期地層尖滅，可以形成一系列大型地層-巖性圈閉群（圖9）。這些地層-巖性圈閉，緊鄰生烴源灶，有利于油氣大面積富集成藏，僅風(fēng)城組源邊地層超覆帶的有利面積就達(dá)1 400 km2。風(fēng)城組烴源巖與中二疊統(tǒng)夏子街組和上二疊統(tǒng)上烏爾禾組規(guī)模砂體形成良好的源儲(chǔ)組合，構(gòu)成了風(fēng)城組自生自儲(chǔ)和中—上二疊統(tǒng)下生上儲(chǔ)2 種成藏模式。

第二類為近源和源內(nèi)構(gòu)造圈閉。中央坳陷西部深層石炭系發(fā)育11 個(gè)鼻凸，面積達(dá)7 500 km2。目前已有6 個(gè)鼻凸獲得了突破，提交石油探明儲(chǔ)量超過6 000×104t。這6 個(gè)鼻凸主要位于研究區(qū)北部，風(fēng)城組烴源巖尚未進(jìn)入主生氣窗。研究區(qū)南部三面貼近風(fēng)城組高熟氣源灶（圖10），源儲(chǔ)大跨度對接，正向構(gòu)造發(fā)育，是尋找高熟油型氣大氣田的重點(diǎn)突破方向。

圖10 準(zhǔn)噶爾盆地中央坳陷西部風(fēng)城組天然氣勘探有利區(qū)Fig.10.Favorable areas for natural gas exploration in the Fengcheng formation in the western Central depression of Junggar basin

6 結(jié)論

（1）風(fēng)城組烴源巖巖性復(fù)雜，包括暗色泥頁巖和自生礦物與正常沉積物混合形成的復(fù)雜混積巖，常含凝灰物質(zhì)。其有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型—Ⅱ1型，為中等—好烴源巖，生氣能力優(yōu)于侏羅系和石炭系烴源巖。

（2）在沙灣凹陷和盆1 井西凹陷，風(fēng)城組烴源巖在早白堊世和晚白堊世先后進(jìn)入生氣高峰，全盆地現(xiàn)今進(jìn)入生干氣階段的面積約21 400 km2；生氣強(qiáng)度大于20×108m3/km2的面積達(dá)13 000 km2，具備形成大—中型氣田的資源潛力。

（3）來自風(fēng)城組烴源巖的高熟油型氣構(gòu)成了沙灣和盆1 井西凹陷周緣天然氣的主體。近源巖性-地層型、近源和源內(nèi)構(gòu)造型油氣藏?zé)N源條件好，規(guī)模大，是有利勘探目標(biāo)。