准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系源岩演化及成藏时序

向宝力，王绪龙，赵孟军，杨迪生，达 江

（1.中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000；2.中国石油勘探开发研究院，北京100083）

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系源岩演化及成藏时序

向宝力1，王绪龙1，赵孟军2，杨迪生1，达 江2

（1.中国石油天然气股份有限公司新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000；2.中国石油勘探开发研究院，北京100083）

陆东-五彩湾地区石炭系源岩呈带状分布，源岩最发育区位于滴南凸起西段及其南部。不同地区石炭系源岩成熟度差异较大，成熟度中心沿滴南凸起西段-五彩湾凹陷北西向展布，向南、向北成熟度降低。通过源岩热演化史及包裹体温度，综合分析了该区的油气成藏过程。不同区块表现出明显的成藏时序性，第一期成藏时间由早到晚的顺序依次是五彩湾—滴南西段—滴南东段—滴北地区。源岩分布、演化及成藏时序控制了该区的油气分布。

源岩演化；成藏时序；石炭系；滴南凸起；陆东-五彩湾地区

本次研究的主要区域为准噶尔盆地陆东-五彩湾地区，包括滴北凸起、滴南凸起、五彩湾凹陷和白家海凸起北部等二级构造单元（图1）。

准噶尔盆地油气源研究表明，石炭系储层中的油气主要源于石炭系、二叠系烃源岩，尤其是天然气主要源于石炭系烃源岩[1～10]。因此，石炭系源岩的评价引起了众多学者的关注，研究总体认为是一套中等-好，Ⅱ-Ⅲ型，高-过成熟，以生气为主的烃源岩[4～6，11～16]。盆地石炭系油气藏与石炭系源岩的分布、演化及构造运动关系密切，燕山期是其成藏的关键时期[15～22]。

陆东-五彩湾地区石炭系源控特征明显，需要在宏观评价的基础上进一步细化研究，主要表现在两个方面，一是石炭系源岩的分布控制了油气的分布，其次石炭系源岩的成熟度决定了所生成油气的组分。笔者尝试在前人工作的基础上，结合目前所掌握的资料，在陆东-五彩湾地区分区、分块开展石炭系烃源岩的分布、成熟度及热演化研究，结合包裹体数据和成藏过程分析，确定不同区块源岩的生烃期次及成藏时序，并对源岩的分布、演化及成藏时序与油气关系进行分析，为区域油气深化勘探提供新的参考信息。

图1 准噶尔盆地陆东-五彩湾地区构造分区Fig.1 Structural units in Ludong-Wucaiwan area，the Juggar Basin

1 石炭系源岩分布

本次研究将上、下石炭统作为一个整体，通过重、磁、电及地震、钻井等资料进行联合剖面反演，划分石炭系基底岩性岩相（图2）。

1）研究区石炭系基底顶面附近，中酸性岩、中基性岩、火山角砾岩分布面积约为3 320 km2，占全区总面积的45%；可以作为源岩的三类岩性，砂泥岩、凝灰质砂泥岩、凝灰岩，分布面积分别为1 990，870，1 430 km2，分别占全区总面积的27%，10%，18%。

2）源岩和火山岩从北到南主要呈东西向带状展布，源岩与火山岩呈互补关系，反映了石炭纪时期的火山活动具一定规律性，分割控制了源岩的分布。

3）从源岩的平面分布区域来看，无论是基底凸起区还是凹陷区均有源岩分布，总体而言，基底凹陷区较凸起区源岩更为发育。

4）根据不同岩类的生烃潜力、已钻揭源岩的厚度、源岩的成熟度特征及石炭系基底岩性岩相特征，可以预测石炭系源岩最发育区位于滴南凸起西段及其南部，其次为白家海凸起、五彩湾凹陷部分地区及滴水泉凹陷北部。

2 石炭系源岩成熟度及热演化特征

2.1 石炭系源岩现今成熟度

为了更好的说明陆东-五彩湾地区石炭系烃源岩的成熟度特征差异，分别对不同区块有机质成熟度Ro值进行分析（图3）。

1）五彩湾凹陷为古生代沉积凹陷，凹陷中心地层沉积较为连续，石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系镜质体反射率Ro值与深度具有较好的相关性，烃源岩随深度的演化是一个连续过程，源岩Ro值能够代表该地区的纵向演化特征，源岩处于成熟-高成熟阶段。

图2 陆东-五彩湾地区石炭系基底岩性-岩相分布Fig.2 Distribution of lithology and lithofacies of the Carboniferous basement in Ludong-Wucaiwan area，the Juggar Basin

图3 陆东-五彩湾地区烃源岩Ro值与深度关系Fig.3 Rovalues vs.dePth of source rocks in the Ludong-Wucaiwan area，Juggar Basin

2）白家海凸起形成于海西运动中晚期，该区彩参2井下石炭统滴水泉组（C1d）源岩，深度3 314～ 3 704 m。成熟度Ro值为0.56%～1.09%，Ro与深度之间具有很好的相关性，源岩处于成熟阶段。

3）滴南凸起西段，总体上地层沉积较为连续，从滴西8井—滴西17—陆南1—滴西2—滴西3井，石炭系源岩埋深逐渐加大，深度范围3 400～5 000 m，Ro值为0.69%～1.76%，源岩从低成熟—成熟—高成熟阶段，基本为连续演化，海西运动期之后相对连续的地层沉积，导致了石炭系源岩埋深加大、连续演化及最终的成熟。

4）滴南凸起东段，源岩成熟度Ro值与深度关系明显异常，滴12井上石炭统巴塔玛依内山组（C2b）源岩样品深度1 126 m，Ro值为1.61%～1.67%。滴12井靠近克拉美丽山前，燕山运动期地层深埋及后期的构造隆升运动是造成Ro值与深度关系异常的主要原因。

5）滴北凸起形成于石炭纪末期，该区已钻揭样品成熟度较低，滴北1井、泉2井巴塔玛依内山组烃源岩（C2b）样品深度2 500～3 000 m，Ro值为0.56%～0.82%，Tmax（最高热解峰温）值为433～440℃，源岩成熟度与深度匹配，处于低成熟阶段，且演化连续。石炭系巴塔玛依内山组底界深度约3 200 m，根据Ro与深度关系可以推测深巴塔玛依内山组源岩成熟度Ro值小于1.0，成熟度较低。

总体上陆东五彩湾地区石炭系源岩成熟度中心沿滴南凸起西段—五彩湾凹陷北西向展布，沿这两个中心，向南、向北石炭系烃源岩的成熟度降低，Ro值减小，南部东道海子北凹陷—白家海一带处于成熟阶段，北部滴北凸起—三个泉凸起一带处于低成熟阶段。

2.2 石炭系烃源岩热演化史

烃源岩热演化主要受温度和时间控制，所以反映在地质史上制约生烃期和生烃史分析准确性的因素主要有埋藏史、古地温和化学反应动力模型3个方面。笔者运用BasinModel-1D软件，分析了陆东-五彩湾地区石炭系烃源岩热演化史。

1）五彩湾凹陷石炭系烃源岩在二叠纪即开始生烃，至中侏罗世开始大量生气，早白垩世末为第三个生烃高峰。

2）滴南凸起西段有两个主要的生烃高峰期，中侏罗世—早白垩世石炭系烃源岩开始大量生油，早白垩世末开始大量生气。

3）滴南凸起东段石炭系烃源岩在侏罗纪处于低熟阶段，早白垩世，白垩系迅速沉积，导致石炭系烃源岩的开始熟化，早白垩世末进入大量生油阶段。

4）滴北凸起石炭系烃源岩在白垩纪末开始进入生油阶段。总体上，该地区烃源岩热演化程度较低，主要生烃高峰为白垩纪末—古近纪。

陆东-五彩湾地区石炭系烃源岩具有3个生烃高峰期，分别为二叠纪末、中侏罗世末、早白垩世末，不同地区源岩生烃时刻具有差异。

五彩湾凹陷石炭系烃源岩在二叠纪末期已经进入成熟阶段，烃源岩最早成熟；滴南凸起西段石炭系烃源岩有中侏罗世末、早白垩世末两个生烃高峰期；滴南凸起东段石炭系烃源岩有早白垩世末一个生烃高峰期；滴北凸起石炭系烃源岩在早白垩世末进入低成熟-成熟阶段。

3 典型油气藏包裹体期次分析

3.1 五彩湾凹陷

彩深1井2 715 m巴山组玄武岩早期方解石脉包裹体呈群体分布特征，伴有液态烃包裹体分布，盐水包裹体均一温度70～78℃，反映海西晚期油气充注特征；在彩参2井中相应的巴山组凝灰岩石英裂隙矿物胶结物中的包裹体均一温度为73.7℃。彩参2井巴山组凝灰岩石英颗粒中早期石英次生加大形成的包裹体分布呈环状，盐水包裹体均一温度测定值为99.6～106.3℃，反映了印支末期地层的温度；石英裂隙及次生加大边包裹体均一温度为133.9～139.6℃，则代表了燕山中期巴山组地层温度最高的时期，间接的代表了石炭系烃源岩高成熟湿气的聚集期。

3.2 滴南凸起西段

滴西17井石炭系玄武岩3 637.8 m样品中的包裹体主要分布在两期方解石脉中。早期方解石脉包裹体数量较少，零星分布状态，伴生烃类包裹体有液态烃类和气态烃类包裹体，盐水包裹体均一温度主要分布在100℃左右，反映了印支期源自石炭系油气充注时的温度。晚期方解石脉中包裹体丰富，主要呈串珠状分布或群体定向分布，也有零星分布，伴生的烃类包裹体以气态烃类包裹体为主，盐水包裹体均一温度主要分布在140～150℃区间，与燕山中期天然气为主的烃类充注相一致。两期包裹体与成藏期匹配很好。综合分析，滴西17石炭系气藏经历印支期的油气充注时期和燕山中期的以天然气充注为主的关键成藏时期。

4 成藏过程与成藏时序

陆东-五彩湾地区石炭系烃源岩油气藏形成主要经历了海西晚期、印支期和燕山中期的油气成藏聚集过程，几期油气充注与包裹体数据有较好的对应性。

海西晚期，五彩湾地区石炭系烃源岩成熟较早、在二叠系地层沉积时就进入了成熟阶段，在滴南凸起的西段进入低成熟阶段，其他地区尚未成熟。

印支晚期，由于三叠纪和早侏罗世地层的沉积，五彩湾地区石炭系烃源岩进入成熟阶段的末期或高成熟阶段的初期，在滴南凸起的西段进入成熟阶段；滴南凸起的西段进入成熟阶段，东段进入低成熟阶段。

燕山中期是陆东-五彩湾地区石炭系烃源岩成藏的关键时期，由于白垩纪地层的巨厚沉积，决定了该区石炭系烃源岩的最终成熟程度。五彩湾地区石炭系烃源岩进入高成熟湿气阶段；滴南凸起的西段进入高成熟凝析油-湿气阶段，东段进入成熟阶段；滴北凸起进入了低成熟阶段。

燕山晚期至今，由于该时期断裂活动很弱，有利于早期在上二叠统泥岩区域盖层之下聚集的石炭系原生气藏的保存，燕山晚期局部发生天然气藏调整在侏罗系、白垩系中形成次生天然气藏，并造成天然气从石炭系到侏罗系、白垩系的分馏。

陆东-五彩湾地区总体来说经历了海西晚期、印支晚期和燕山中期的多期油气充注和成藏，但燕山中期是该地区成藏的关键时期。决定了该地区石炭系烃源岩最终的成熟程度和该地区最终的油气特征，而且陆东-五彩湾地区不同区块在成藏时间上存在明显的差异，具有明显的成藏时序性，即从第一期成藏的时间从早到晚的依次顺序是五彩湾—滴南西段—滴南东段—滴北地区。

5 石炭系烃源岩分布、演化、成藏时序与油气关系

石炭系烃源岩的发育控制了陆东-五彩湾地区油气的分布，总体上烃源岩具有滴水泉-三南凹陷和五彩湾凹陷两个沉积中心，沿沉积中心呈北西向展布，向南、向北凸起带烃源岩厚度逐渐减小。石炭系烃源岩发育的中心控制了现今陆东-五彩湾地区的油气分布，五彩湾地区和滴南凸起西段是石炭系烃源岩发育区，也是现今油气发现和勘探成果最大的地区。

陆东-五彩湾地区总体来说经历了海西晚期、印支晚期和燕山中期的多期油气充注和成藏，但燕山中期是该地区成藏的关键时期。同时，陆东-五彩湾地区不同区块表现出明显的成藏时序性，即从第一期成藏的时间由早到晚的依次顺序是五彩湾—滴南西段—滴南东段和滴北地区。

石炭系烃源岩的成熟度及成藏时序控制了现今发现的油气组分。五彩湾地区石炭系烃源岩处于高成熟的湿气阶段，油气藏中的天然气以湿气为主；滴南凸起西段石炭系烃源岩处于高成熟凝析油-湿气阶段，油气藏中的流体组分则以湿气和轻质油为主；滴南凸起东段石炭系烃源岩处于成熟阶段，油气藏中的流体则以正常油为主；滴北地区处于低成熟-成熟阶段，形成了以低成熟天然气为主的天然气藏。

6 结论

1）陆东-五彩湾地区的油气分布具明显的源控特征，五彩湾地区和滴南凸起西段是石炭系烃源岩发育区，也是现今油气发现和勘探成果最大的地区。

2）总体上石炭系源岩成熟度中心沿滴南凸起西段-五彩湾凹陷呈北西向展布，向南、向北成熟度降低。

3）陆东-五彩湾地区不同区块表现出明显的成藏时序性，即从第一期成藏的时间由早到晚的依次顺序是五彩湾—滴南西段—滴南东段和滴北地区。

4）石炭系烃源岩的成熟度及成藏时序控制了现今发现的油气组分。

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（编辑 高 岩）

Evolution of the Carboniferous source rocks and hydrocarbon accumulation sequence in Ludong-W ucaiwan area，the Juggar Basin

Xiang Baoli1，Wang Xulong1，Zhao Mengjun2，Yang Disheng1and Da Jiang2
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay，Xinjiang 834000，China； 2.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083，China）

The Carboniferous source rocks in the Ludong-Wucaiwan area are in zonal distribution and aremost highly develoPed in the west and south Parts of the Dinan uPlift in the area.The maturity of the source rocks varies greatly from one Place to another.The highestmaturity ismainly located along the west Part of the Dinan uPlift and the northwest of the Wucaiwan sag.While towards the south and the north of the area，the maturity Presents a tendency of decreasing.A comPrehensive analysis of hydrocarbon reservoiring in the area is Performed based on the thermal evolution of the source rocks and inclusion temPeratures.The results indicate thathydrocarbons accumulated in different blocks at a certain sequence.Ranking according to the time of the first Phase of accumulation，Wucaiwan is at the toP of the list，followed by western Dinan，eastern Dinan，and finally northern Dinan.The distribution of hydrocarbons is controlled by the location and evolution of the source rocks aswell as the reservoiring sequence.

source rock evolution，reservoiring sequence，Carboniferous，Dinan UPlift，Ludong-Wucaiwan area

TE122.1

A

0253-9985（2010）03-0347-06

2010-03-31。

向宝力（1971—），男，硕士、高级工程师，地球化学。