柴达木盆地跃进斜坡区油源判识与原油勘探方向

路俊刚，姚宜同，王 力，陈世加，汪立群，管俊亚，张焕旭，唐海评

1.西南石油大学地球科学与技术学院，成都 610500

2.四川省高校天然气地质重点实验室，成都 610500

3.青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202

4.东方地球物理公司研究院地质研究中心，河北 涿州 072751

0 前言

柴达木盆地西部南区（以下简称柴西南区）是全盆地油气资源最富集的地区，也是主力产油区块［1－4］。扎哈泉凹陷作为柴西南区主要生烃凹陷之一，其周缘构造一直是勘探热点之一［2，5］。2007年6月昆北断阶带上盘亿吨级油田的发现，展示了扎哈泉凹陷巨大的供烃能力，更将凹陷周缘勘探推向了高潮。

跃进斜坡区属于铁木里克古凸起的一个次级单元，南东方向倾没于扎哈泉凹陷，是扎哈泉凹陷油气运移的有利指向区［6］。跃进斜坡区更靠近扎哈泉凹陷生烃中心，油气来源更丰富，但其油藏规模相对昆北油田却小得多，个中原因值得深入分析。

笔者在对扎哈泉凹陷源岩进行综合评价的基础上，对凹陷周缘构造原油成因及来源进行了分析，指出昆北、跃进二号原油均来自扎哈泉凹陷，但其演化阶段性不同，跃进斜坡区原油成熟度较低，未发现生烃高峰期产物，跃进斜坡区下倾方向可能存在成熟原油形成的油藏。

1 地质概况

跃进斜坡区位于柴西南区，构造上位于柴达木盆地西部坳陷区昆北断阶亚区。其北以阿拉尔断裂为界与跃进一号构造相邻，西部与阿尔金山接壤，地势西高东低，其南部、东部及南东方面倾没于扎哈泉凹陷（图1），是凹陷油气有利运移指向区，具有良好勘探前景。

跃进斜坡区除北面的阿拉尔断层外，还发育有Ⅷ号断层和Ⅶ号断层。Ⅶ号断层为同沉积逆断层，断距达2 000m，将跃进斜坡区分为跃东和跃西两部分，分别位于断层下盘和上盘，跃西构造又可分为跃进二号东高点、跃进二号西高点等次级构造单元［7-8］。

跃进斜坡区具典型的继承性沉积特征，据目前钻揭资料，地层自上而下分为：七个泉组（Q1＋2）、狮子沟组（N32）、上油砂山组（N22）、下油砂山组（N12）、上干柴沟组（N1）、下干柴沟组上段（E23）、下干柴沟组下段（E13）和路乐河组（E1＋2），基岩地层尚未钻揭。

扎哈泉凹陷周缘勘探始于20世纪60年代，经过几十年不懈努力，迄今已发现4个油田，7个含油层系。凹陷南边，昆北断阶带上盘发现亿吨级油田，出油层位主要为深层，包括基岩、E1＋2、E13；跃进斜坡区跃进二号油田深浅层均获高产工业油流，浅层包括N1和N12，深层为E23，跃东产油层位为深层E13和E23。北东方向，乌南－绿草滩油田主要出油层位为N12和 N22，深层（E23、E13）钻揭井位较少，见良好油气显示但未获工业油流。

2 烃源岩特征

扎哈泉凹陷早古近纪开始接受沉积，从上到下发育多套暗色泥岩，分别为E13、E23、N1和N12。

烃源岩综合评价认为，N1和N12烃源岩有机质丰度较低，有机碳质量分数均值分别为0.11%和0.34%（表1），低于柴达木盆地西部地区生烃下限值（0.40%）［5］，尚处于低－未成熟阶段，不具备大规模生烃的能力。E13和E23有机碳质量分数平均为0.88%和1.10%（表1），分别达到好和很好烃源岩标准，而且其生烃潜量（S1＋S2）也较高，具备大规模生烃的能力。有机质类型评价E23为Ⅱ1型，E13地层干酪根类型较差，为Ⅱ2型。

有机质成熟度（镜质体反射率，Ro）在E23和E13分别为0.98%和1.10%（表1），处于生烃高峰期，烃源岩热解最高温度（Tmax，℃）也表现出相同的特征，对Ⅱ型有机质而言，会有大量油气生成。但值得注意的是，昆北断阶带因构造抬升较早，昆北断裂上盘烃源岩演化程度较低，E23Ro为0.40%，目前尚未进入生烃门限，E13Ro为0.56%，未到大量生烃阶段。

图1 工区位置及油田分布图Fig.1 Location of of Yuejin slope area and the distribution of oil field，the Qaidam basin

根据目前钻探结果，E23暗色泥岩厚度普遍最大，靠近沉积中心的绿参1井，其暗色泥岩厚度达到1 677.5m，湖盆边缘厚度变小。E13暗色泥岩主要分布在地层顶部，厚度相对较小，且有机质丰度较低，有机质类型较差，供烃能力相对有限。

3 油气成因及来源

3.1 原油物性特征

如表2所示，跃进二号构造与跃进一号和跃东构造原油物性特征基本一致，属于低黏、中凝固点和中等密度原油，相对而言，乌南－绿草滩和昆北油田原油密度和凝固点略低。

表1 扎哈泉凹陷不同层位烃源岩评价Table 1 Source rock evaluation of different strata of Zhahaquan rag，the Qaidam basin

表2 跃进斜坡区及周缘构造原油物性数据Table 2 Statistical of crude oil physical data in Yuejin slope area and peripheral structure

3.2 原油地球化学特征

1）跃进斜坡区不同油藏原油来源不同

姥植比：姥鲛烷（Pr）和植烷（Ph）等类异戊二烯化合物主要来源于叶绿素的植醇侧链。在氧化条件下植醇主要被氧化成羧酸，脱羧形成姥鲛烷；在还原条件下加氢转变为植烷；两者比值Pr/Ph常用来表征沉积环境的氧化还原性［9－11］。

图2 扎哈泉凹陷周缘原油与跃进一号油田原油对比图Fig.2 Comparison of crude oil between Zhahaquan sag periphery and Yuejin-1structure

如图2和表3所示，跃进二号和乌南－绿草滩原油姥植比值较大，为0.32～0.38，而跃东原油姥植比值则较小，分布在小于0.32范围内，与跃进一号原油基本一致，说明跃东和跃进二号构造原油来源有机质沉积环境存在差异。

伽马蜡烷指数：伽马蜡烷是咸水环境的盐度指标，常用伽马蜡烷指数（伽马蜡烷和C30藿烷峰面积之比）来表示沉积环境盐度的大小［9，11］。

跃进二号东高点、西高点深浅层原油特征基本一致，以伽马蜡烷丰度较低为特征（表3和图3AE），与乌南－绿草滩地区原油相似；而跃东地区原油伽马蜡烷含量较高（图3F），与跃进一号（图4A，B）和狮子沟原油（图4C）基本一致，说明跃进斜坡区跃进二号和跃东构造原油来源有机质沉积水体盐度不同。

C31－35升藿烷“翘尾巴”特征：藿烷是烃源岩抽提物中常见的生物标志物系列，通常情况下其高碳数（≥C31）化合物丰度随碳数增加而逐步降低，即呈下降阶梯型分布模式。而在强还原的咸湖相烃源岩中它们呈特殊的“翘尾巴”分布模式，即C31＞C32≥C33≤C34＜C35，因而可用C35/C34藿烷比值来判别沉积环境的氧化还原性及水体盐度特征［9］。

跃进二号、乌南－绿草滩地区原油C31至C35升藿烷丰度随碳数增加呈逐步降低的特征（图3AE），而跃东构造原油具有“翘尾巴”分布模式（图3F），与跃进一号（图4A，B）和狮子沟（图4C）原油一致（图4），说明跃东构造原油与跃进二号和乌南－绿草滩地区原油来源有机质沉积环境不同，而与北面的跃进一号和狮子沟原油一致。

图3 跃进二号深浅层原油与跃东、乌南－绿草滩原油萜烷特征对比图Fig.3 Comparison of crude oil terpane characteristics among Yuejin-2，Yuedong structure and Wunan-Lücaotan oilfield

表3 跃进斜坡区及其周缘构造原油地球化学参数Table 3 Geochemical parameters of crude oils from Yuejin oilfield and peripheral structure in western Qaidam

图4 跃进一号和狮子沟地区原油萜烷分布图Fig.4 Distribution of crude oil terpane in Yuejin-1and Shizigou area

水体盐度变化特征：众所周知，柴达木盆地具有典型的盐湖沉积特征，新生代湖盆水体盐度普遍较大，但对于湖盆不同沉积相带而言，其水体盐度及氧化还原性仍具有较大差别。据构造演化和地层沉积特征分析，由于喜山运动，柴达木盆地沉积坳陷中心发生由西向东、由南向北迁移，水体的咸度分布发生相应的变化。水体的盐度一般在湖盆中心最高，而湖盆边缘因受地表径流的补给、稀释而盐度相对较低。

据现有氯离子、硼元素和Sr/Ba值等研究结果，到渐新世（E3）时，英雄岭凹陷Cl－质量分数很高，达5.0%以上，达到超咸水标准，水体达到盐湖咸化阶段，沉积了较厚的石盐、硬石膏及钙芒硝层。而这个沉积时期，其南面的扎哈泉凹陷一带水域水质咸化程度相对较低，岩石中Cl－质量分数一般在0.5%以下，属于半咸水－咸水沉积环境。

综上所述，跃进斜坡区跃进二号和跃东构造原油来源有机质沉积环境不同，应为不同凹陷来源产物。结合渐新世不同凹陷沉积环境特征（盐度及氧化还原性）认为：跃进二号构造原油来源与乌南－绿草滩及昆北油田原油一致，主要来自扎哈泉凹陷；而跃东构造原油与跃进一号原油来源相似，应来自北面的英雄岭凹陷。

2）昆北油田原油来自扎哈泉凹陷

目前，昆北断阶带上盘昆北油田已发现包括切6、切12和切4－切16井区在内的多个油藏，探明储量超过1亿t，最近在切12井区西面区块也获得突破，展示了该区良好的勘探前景。昆北油田主要出油层位为基岩、E1＋2和E13中下部，除高产工业油流外，储层中还发现大量的黑色固体沥青。

昆北断阶带上盘不同层位烃源岩有机质丰度均较低，其中N1－N12有机碳质量分数低于该区生烃门限下限值（0.40%），E13和E23有机质丰度较高，具有一定生烃能力。E23有机碳质量分数为0.02%～1.11%，均值为0.42%，生烃潜量（w（S1＋S2））均值为0.91mg/g，属于较差烃源岩，且其演化程度较低，Ro为0.40%，尚处于未成熟阶段，生烃能力很低；E13有机碳质量分数和生烃潜量均较高，达到较好烃源岩标准，但演化程度低，尚处于低成熟阶段，且其暗色泥岩厚度较小，为35.7～65.5m，生烃能力有限。从生储组合来看，暗色泥岩主要分布在E13顶部，而油藏主要分布在基岩、E1＋2和E13中下部，E13顶部暗色泥岩主要起盖层作用。

此外，从演化程度来看，昆北油田原油和储层固体沥青成熟度明显高于其本身烃源岩演化程度（图5），说明昆北原油不是来自本身烃源岩，应来自埋藏更深的、烃源岩成熟度更高的扎哈泉凹陷。

综上所述，相对于昆北油田亿吨级储量而言，昆北断阶带上盘烃源岩供烃明显不足，且其演化程度也低于昆北油田原油和储层固体沥青，昆北油田原油应来自下盘扎哈泉深凹陷。

3）E23烃源岩是主要供烃源岩

如图6所示，跃进二号（图6A、B）、乌南－绿草滩（图6C）和昆北油田原油甾烷分布特征基本一致，呈近似“L”型，说明C27甾烷来源有机质丰度较高，主要来源于低等水生生物有机质。扎哈泉凹陷E13烃源岩抽提物甾烷分布呈近似反“L”型特征（图6F），E23烃源岩抽提物甾烷分布呈近似“L”型特征（图6E），对比原油特征，E23烃源岩特征与原油更为相似，说明原油应来自E23源岩，这与烃源岩评价结果也一致。

4 跃进斜坡区成熟油藏勘探潜力

4.1 斜坡区烃源充足

1）跃进斜坡区油藏原油成熟度较低

生物标志化合物特征：生物标志化合物是原油成因研究中最有力的工具。其中，甾烷构型参数C29ββ/（ββ＋αα）和C2920S/（20S＋20R）是最常用的经典的成熟度判识指标［10，12－13］。

图6 跃进二号、乌南－绿草滩和昆北原油甾烷分布特征与不同层位烃源岩甾烷分布对比图Fig.6 Comparison of sterane distribution among crude oil from Yuejin-2，Wunan-Lücaotan，Kunbei and source rocks in different horizons

柴达木盆地是典型的盐湖沉积环境，与低盐度水体有机质来源产物相比，其生源组成及生物标志化合物特征都有差异，甾烷成熟度参数表征的地质意义也有所不同。从绿参1井烃源岩成熟度（镜质体反射率，Ro/%）与其抽提物甾烷成熟度参数关系（图7）来看，C2920S/（20S＋20R）和C29ββ/（ββ＋αα）随Ro升高而线性变大，表明对工区盐湖有机质而言甾烷成熟度参数仍具有较强的敏感性和可靠性。当源岩成熟度为0.8%时，对应的C2920S/（20S＋20R）和C29ββ/（ββ＋αα）值都分布在0.4左右。

如图8所示，跃进二号原油成熟度与乌南－绿草滩油田原油基本一致，成熟度较低（A区），与昆北油田储层固体沥青成熟度相似，但是明显低于昆北油田原油成熟度（B区），说明跃进二号构造原油与昆北原油属于扎哈泉凹陷E23烃源岩不同演化阶段的产物。

原油轻烃特征：轻烃在原油中的含量较高，可达30%以上，是原油成因及来源研究的重要组分，特别是对于可能遭受“运移污染”的原油效果更好。

Thompson对原油轻烃组分进行了定量分析，提出用庚烷值（H）和异庚烷值（I）来研究原油成因及对原 油 成 熟 度 进 行 分 级［14］。Mango［15－16］基 于 本人提出的稳态催化轻烃成因模式，提出了轻烃温度参数及其方程式。再根据Berker等［17］提出的从地温计算相应镜质体反射率的方法，可计算原油生成温度获得相当的镜质体反射率值（Rm）。

图7 绿参1井不同成熟度烃源岩与抽提物甾烷成熟度参数对比图Fig.7 Comparison of sterane maturity parameter among source rock with different maturity of Lücan 1well and extract

如表4所示，跃进二号深浅层原油轻烃参数基本一致，其庚烷值（H）和异庚烷值（I）均较低，分别为6.8～29.7和0.54～1.41，属于成熟度较低的产物［14］。而且其轻烃换算成熟度 （Rm）为 0.59%～0.82%，成熟度也较低，这与生物标志化合物分析结果基本一致，说明跃进二号原油成熟度较低并非是在运移过程中遭低成熟原油“污染”所致。

图8 跃进二号、乌南－绿草滩和昆北原油及储层沥青抽提物甾烷成熟度参数对比图Fig.8 Comparison of sterane maturity parameter among crude oil from Yuejin-2，Wunan-Lücaotan，Kunbei and extract of reservoir bitumen

表4 跃进斜坡区原油轻烃成熟度参数统计表Table 4 Maturity parameters of light hydrocarbon in Yuejin slope area

2）跃进斜坡区未发现成熟原油

烃源岩生烃高峰期产物是油气勘探的主要目标［18－19］。从扎哈泉凹陷E3烃源岩生烃特征来看，凹陷深部源岩目前已达到生烃高峰期，成熟度大于1.00%，而且在昆北断阶带上盘也发现了该期产物，但是在跃进斜坡区却没有发现。跃进斜坡区高部位油藏原油仅相当于烃源岩成熟度小于0.80%的产物（类似昆北油田捕获的第一期产物，现已破坏形成固体沥青），生烃高峰期产物（相当于昆北油田原油）并没有捕获到（图9）。

从区域地质特征来看，扎哈泉凹陷烃源岩生烃高峰期的油气可以向南通过昆北断裂运移到断阶带上盘形成储量达亿吨级的昆北油田，也应该向东西两侧的跃进斜坡区和乌南－绿草滩斜坡区运移成藏。此外，跃进斜坡区更靠近扎哈泉凹陷生烃中心，具有优先充注的特征，油源应更为充足，而且现今构造的斜坡部位都在油气运移的路径上，跃进斜坡区具良好的成藏条件。

图9 Ⅱ型烃源岩生烃曲线及不同构造原油捕获阶段性Fig.9 Pyrogenation curve ofⅡtype source rock and capture stages of crude oil in different structures

4.2 跃进斜坡区成藏条件有利

1）斜坡区砂体是油气运移的主要通道

如前所述，跃东原油与跃进二号原油地球化学特征截然不同，原油来源及其成因也不同。从构造特征来看，跃进二号和跃东构造分别位于Ⅶ号断裂上下盘。如果油气沿断裂运聚成藏或者油气成藏时断裂是开启的，断裂上下盘应捕获相同来源的油气，或者上下盘构造油藏原油特征应具有相似性；但两者差别巨大，说明成藏时Ⅶ号断裂处于封闭状态［20］，不是油气运移通道，Ⅶ号断裂上盘跃进二号构造油藏原油应主要沿斜坡区骨干砂体顺层运聚成藏。

2）跃进斜坡区存在大量岩性和构造－岩性圈闭

扎哈泉凹陷第三纪经历了一次完整的水进－水退旋回，纵向上形成了粗－细－粗的配置关系［20］；同时因为湖盆的周期性扩张和收缩，砂泥岩指状交互沉积，形成了有利的生储盖组合。跃进斜坡区位于铁木里克古凸起向扎哈泉凹陷倾没部位，为河流－辫状河三角洲－湖泊沉积体系，发育各类上倾尖灭砂体，多韵律叠置的复合砂体为岩性油气藏提供了优越的储集空间［21－22］。此外，由于Ⅶ号和Ⅷ号断裂后期活动性较弱，主要以封闭性为主，在斜坡区可形成大量上倾方向被断裂遮挡的构造－岩性圈闭。

5 结论

1）扎哈泉凹陷有机质丰度较高的烃源岩主要分布在E13和E23，丰度指标达到好－很好烃源岩级别，目前均达到成熟阶段。其中：E13暗色泥岩厚度较小，有机质类型较差，主要为Ⅱ2型，生烃能力相对有限；E23暗色泥岩厚度大、分布面积广、有机质类型较好，具有巨大的生烃能力。

2）跃进二号构造东高点和西高点原油特征与乌南－绿草滩油田原油基本一致，但与跃东和跃进一号构造原油不同，且其甾烷分布特征与E23烃源岩基本一致，与E13烃源岩不同，说明跃进二号原油应来自扎哈泉凹陷E23烃源岩产物。

3）昆北断阶带上盘本身有机质丰度普遍较低，尚处于未－低成熟阶段，不具备大规模生烃能力，而且昆北油田原油和储层沥青成熟度均高于本身烃源岩，应来自埋藏更深、成熟度更高的扎哈泉凹陷。

4）跃进二号构造原油成熟度较低，与昆北油田储层固体沥青基本一致，但明显低于昆北油田原油，属于源岩低成熟－成熟阶段早期产物。扎哈泉凹陷E23烃源岩生烃高峰期产物并没有运移到跃进斜坡区高部位成藏，斜坡区下倾方面的岩性圈闭和构造－岩性圈闭具有捕获扎哈泉凹陷来源成熟油气的有利条件，具有巨大的勘探潜力。

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