准噶尔盆地西北缘超剥带油气运聚特征与成藏模式

沈扬，林会喜，赵乐强，曾治平，宫亚军，郭瑞超，闵飞琼（.中国石油大学地球科学学院，北京049；.中国石化胜利油田分公司西部新区研究院，山东东营57000）

准噶尔盆地西北缘超剥带油气运聚特征与成藏模式

沈扬1，林会喜2，赵乐强2，曾治平2，宫亚军2，郭瑞超2，闵飞琼2
（1.中国石油大学地球科学学院，北京102249；2.中国石化胜利油田分公司西部新区研究院，山东东营257000）

准噶尔盆地西北缘超剥带地层超覆剥蚀频繁，远离油源，油气运聚过程复杂。结合地质研究、测试分析、盆地模拟认识，剖析了油气成藏要素及其时空匹配关系，揭示出准噶尔盆地西北缘超剥带具有“三源供烃、三期充注、断层-毯砂-淋滤层输导、毯砂边缘-壳下聚集”的成藏特征。超剥带主要有“断层-毯砂”、“断层-淋滤层”、“淋滤层-毯砂”等3种油气输导样式。准噶尔盆地西北缘超剥带总体具有“远源供烃，断层-毯砂-淋滤层输导、输导效能主控成藏与富集”的成藏模式。

准噶尔盆地；西北缘；超剥带；断层-毯砂-淋滤层输导；油气运聚；成藏模式

超剥带是一种以地层多次剥蚀和超覆为特点的区带结构类型。准噶尔盆地西北缘超剥带是一个在海西运动期隆起背景上发育的大型斜坡带，北至哈拉阿拉特山，南达车排子凸起，面积约7 000 km2（图1）。由于多期构造升降，地层超剥频繁。在该超剥带共发现克拉玛依等9个油气田，其中近几年发现的春光、春风、春晖、阿拉德等4个油田，三级储量已达4.2×108t，这些油田大多远离烃源灶。系统研究西北缘超剥带油气运聚机制，总结油气成藏与富集模式，对地质评价与勘探部署具有较大意义。

1　油气运聚特征

1.1烃源岩

准噶尔盆地西北缘超剥带周边主要有玛湖凹陷、沙湾凹陷和四棵树凹陷3个烃源灶。35个油藏127个原油样品与烃源岩的生物标志化合物对比表明，西北缘超剥带油气主要来源于下二叠统风城组（P1f）、中二叠统下乌尔禾组（P2w）和下侏罗统八道湾组（J1b）烃源岩（图2）。

研究区风城组沉积期为咸水湖相强还原环境，姥植比平均0.77.玛湖凹陷风城组暗色泥岩厚度300~ 600m，沙湾凹陷风城组暗色泥岩厚度100~400m.玛湖凹陷风城组烃源岩埋深3 000~3 600m，镜质体反射率0.5%~1.20%，处于生油高峰。沙湾凹陷风城组烃源岩埋深大、未钻穿。利用钻井、测井及录井资料，结合盆地模拟技术[1]分析，风城组烃源岩在三叠纪末达到生油气高峰，玛湖凹陷与沙湾凹陷中心已进入生成凝析气的高熟阶段，至白垩纪末整体达到凝析气—干气的高—过成熟阶段。

图1　准噶尔盆地西北缘超剥带构造位置

图2　准噶尔盆地西北缘超剥带油气来源分布

下乌尔禾组沉积期为淡水湖相还原环境，姥植比平均1.23，硼的平均含量约为60×10-6，锶钡比约为0.5.下乌尔禾组烃源岩分布范围广、厚度大，在沙湾凹陷最厚可达800m.该套烃源岩在三叠纪末达到生烃门限，其中玛湖凹陷与沙湾凹陷的部分地区进入生油高峰。中侏罗世西山窑期末，玛湖凹陷与沙湾凹陷达到生油高峰—凝析气阶段。西山窑期末至白垩纪末，沙湾凹陷进入过成熟阶段。现今整体进入了高—过成熟阶段。

早侏罗世八道湾期为湖沼环境，烃源岩主要分布在沙湾凹陷和四棵树凹陷。八道湾组烃源岩在白垩纪末期进入生烃门限，其中沙湾凹陷中部达到生烃高峰。古近纪以来，烃源岩成熟度快速升高，成熟烃源岩范围增大，沙湾凹陷中心现今达到过成熟阶段。

从油源分析结果（图2）看，北部哈浅8井—湖湾10井一带油气来源为风城组烃源岩，检42井—车67井一带油气来源为下乌尔禾组烃源岩，排6井—排8井一带油气来源为下乌尔禾组烃源岩与八道湾组烃源岩的混源，南部苏2井—春22井一带油气来源则为八道湾组烃源岩。总体上油气来源具有北老南新的特点，即烃源灶从玛湖凹陷逐渐过渡到沙湾凹陷，最后到四棵树凹陷。

1.2油气充注期次

包裹体在形成以后未发生破裂和漏失，保存了成矿、成藏流体的原始信息，因此可以据其推断充注特征[2]。西北缘超剥带包裹体均一温度测试结果表明，研究区油气具有3期充注。

哈拉阿拉特山（以下简称哈山）地区二叠系—侏罗系储集层油源均来自下二叠统风城组烃源岩。有机包裹体均一温度分析表明，哈山地区二叠系储集层应有2期油气充注过程，对应包裹体均一温度分别为60~ 70℃和70~90℃，结合埋藏史与热史分析，对应成藏期为晚侏罗世—早白垩世和晚白垩世—古近纪；下侏罗统八道湾组储集层存在1期充注，对应的包裹体均一温度在110℃以上，推测成藏期为晚白垩世—古近纪。

克拉玛依地区三叠系储集层油源为下二叠统风城组烃源岩和中二叠统下乌尔禾组烃源岩。有机包裹体总体上可以划分为2大类：一是发褐黄色荧光的液态烃相；二是气态烃和液态烃的两相。对应实测均一温度为60~80℃和90~110℃.表明克拉玛依地区三叠系储集层应有2期油气充注，结合埋藏史与热史分析，对应成藏时期为晚侏罗世—早白垩世和晚白垩世—古近纪。

车排子—小拐（车拐）地区侏罗系—新近系储集层油源为风城组、下乌尔禾组和八道湾组烃源岩。包裹体均一温度表明，车拐地区油气主充注期有3期，包裹体均一温度分别为30~50℃，40~60℃，80~90℃，对应成藏期次为晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古近纪和新近纪—第四纪。结合埋藏史与热史分析认为，晚侏罗世—早白垩世为风城组来源油气向车拐地区下部层系充注，晚白垩世—古近纪为下乌尔禾组来源油气向车拐地区中部层系充注，新近纪—第四纪为下乌尔禾组来源油气与八道湾组生成油气向车拐地区上部层系充注。

综合西北缘超剥带的成藏期次分析结果（表1），超剥带地区的油气充注共有3期，分别对应时期为：晚侏罗世—早白垩世、晚白垩世—古近纪和新近纪—第四纪。其中晚侏罗世—早白垩世主要为风城组烃源岩排烃贡献，在哈山、克拉玛依和车拐地区均存在晚侏罗世—早白垩世充注；晚白垩世—古近纪主要为下乌尔禾组烃源岩贡献，主要发生于克拉玛依地区和车拐地区，由于玛湖凹陷沉降活动相对沙湾凹陷较晚，在此时期风城组烃源岩也发生充注过程；新近纪—第四纪主要在车拐地区超剥带浅层成藏，油气来源为沙湾凹陷下乌尔禾组、八道湾组和四棵树凹陷八道湾组的烃源岩。

表1　准噶尔盆地西北缘超剥带不同地区油气成藏期次划分

1.3油气输导体系

原油饱和烃色质谱甾烷运移指数表明（图3），西北缘超剥带油气多远离烃源灶，如果没有优势输导体系的高效输导，油气不可能大量运至超剥带并形成大规模富集。多项地质证据表明，优势输导体系以大型通源断层与稳定分布的毯砂为主，辅以不整合结构中的风化淋滤层。

图3　准噶尔盆地西北缘超剥带油气运移效应分析

（1）断层输导西北缘超剥带南部的车排子地区与其最重要的供烃区——沙湾凹陷相接[3]。文献［4］对红车断层两侧的流体地球化学特征研究表明：离断层越近，有机包裹体丰度越高；断层上盘记录的含油气流体的次数和丰度明显大于下盘；断层上盘的包裹体均一温度、盐度变化范围也显著大于断层下盘；从断层上盘和下盘方解石胶结物中铁、镁、锰相对含量来看，主断层带与断层上盘一致。上述特征均反映红车断层两侧储集层中的油气是经断层带运移进入的，且断层上盘是油气的优先充注部位[4]。西北缘超剥带北部的哈山地区、中部的克拉玛依地区与玛湖凹陷供烃区之间也存在大型通源断层，如乌27井断层、夏红北断层、夏红南断层、乌兰格林断层以及克百断裂带的大断层，均具重要的纵向输导作用。

（2）骨架砂层输导油气在运移过程中优先通过高孔隙度、高渗透率输导层运移[5]。车排子凸起新近系沙湾组一段底部砂砾岩具有连续厚度大（20~ 100 m）、平面分布广（14 000 km2）、物性好（孔隙度17.3%~29.8%，渗透率88.3~256.0mD）、连通性好（平均横向连通率75%）、油气显示多的特点。哈山地区存在类似的厚度大、分布广、物性好、油气显示多的侏罗系八道湾组、西山窑组毯砂。

从空间分布与物性指标看，毯砂可作为输导层，但是否真正有效，即油气实际有没有经过它们运移，必须有证据。颗粒荧光定量分析技术在储集层油气运移通道研究方面提供了很好的技术手段[6]，以车排子凸起新近系沙湾组一段底部砂砾岩为例，排606井的颗粒荧光指数最大，为6.14，其次是排8井，其颗粒荧光指数为5.86.经过标定，颗粒荧光指数下限为排612井302.5m深度样品录井显示油迹的3.76，大于该值的都是有效输导层。由此判定沙湾组一段毯砂为油气运移的有效路径。哈山地区侏罗系八道湾组、西山窑组毯砂经含氮化合物、甾萜运移指数证实亦为有效输导层，如三环萜烷/五环萜烷运移指数，从百65井的0.47，向北至乌8井变为0.53，再向北至乌2井变为1.13，到达哈山地区的哈浅2井变为1.49，指示了很强的输导效应。

（3）不整合面输导西北缘超剥带碎屑岩地层不整合接触虽较发育，但由于下削上超，不整合结构横向连续性不好，输导性受到很大限制。从38口井的钻井、录井、测井及岩心样品的岩石学、矿物学、元素测试资料分析来看，火山岩顶部不整合发育较完整的层状结构，即风化黏土层和半风化岩石层。半风化岩石层又可细分为水解层和淋滤层。西北缘超剥带淋滤层岩石局部破碎，厚度为20~225m，分布面积大，呈现出一定毯状分布特征。淋滤层由于流体系统相互连通，离子迁移较快，流体溶蚀性较强，交代充填作用较弱，导致该结构层渗透性好。西北缘超剥带淋滤层有效储集层孔隙度主要为10.0%~18.5%，溶蚀孔发育区的孔隙度可达20.0%以上，有效储集层渗透率为0.1~500.0 mD，可作为油气横向运移的通道[7-8]，黏土层、水解层孔渗性差，成为硬壳，可作为遮挡层。车排子凸起石炭系油气藏并不在不整合顶部，而是在硬壳下的淋滤层分布，说明不整合面起到很好的输导-封堵双重作用（图4）。

图4　准噶尔盆地西北缘超剥带油气成藏模式

1.4油气输导样式

通过以上分析，西北缘超剥带油气输导路径以断层、毯砂为主，火山岩淋滤层为辅。结合大量油藏剖面，西北缘超剥带油气输导样式可归纳为3种：①长期活动的大型断层沟通烃源岩是油气垂向输导通道，与毯砂对接，毯砂作为横向输导层，以车排子地区新近系沙湾组油气藏、哈山地区侏罗系八道湾组油气藏最为典型；②大型断层作为油气的垂向输导通道，与风化壳淋滤层对接，淋滤层作为横向输导层，以车排子地区石炭系火山岩油气藏最为典型；③风化壳淋滤层与毯砂2套横向输导层上下对接，油气经过垂向输导“天窗型”成藏，如车排子地区排701井新近系沙湾组底岩性地层油气藏。

统计西北缘超剥带47个地层油气藏中，有77.4%油藏的输导体系为断层-毯砂，22.6%油藏的输导体系为断层-风化壳淋滤层。

1.5油气藏分布

车排子凸起中生界—新生界通过断层与毯砂沟通（少量淋滤层与毯砂沟通），在毯砂边缘形成地层超覆油藏与地层削截油藏。石炭系油气藏则以大型断层与风化壳淋滤层对接，在黏土层-水解层硬壳遮挡下形成地层-构造复合油气藏。哈山地区中生界通过断层-毯砂输导，在毯缘形成地层超覆油藏与地层削截油藏。因此西北缘超剥带主要为地层油气藏。

西北缘超剥带油气勘探发现的储量也证实了不同类型油气藏的储量差异大，如车排子中国石化探区地层-岩性油藏储量为0.8×108t，岩性油藏三级储量约为0.3×108t，石炭系风化壳下地层-构造油藏三级储量为0.6×108t.

综上所述，西北缘超剥带具有风城组、下乌尔禾组、八道湾组3套烃源岩；晚侏罗世—早白垩世、中白垩世—古近纪、新近纪—第四纪3期充注，断层-毯砂-淋滤层输导、毯缘-壳下聚集的成藏特征。

2　成藏富集模式

2.1油气成藏过程

在西北缘超剥带油气成藏过程中，断层-毯砂及淋滤层构成的输导体系起到至关重要的作用。从烃源岩演化出发，以输导体系为核心，圈闭为归宿，通过哈山地区与车排子凸起为主的成藏史恢复，重建西北缘超剥带油气成藏过程（图4）。

（1）晚侏罗世—早白垩世成藏期下二叠统风城组供烃，超剥带为油气的有利运移指向区，油源断层开启，三叠系百口泉组、克拉玛依组，侏罗系八道湾组、西山窑组等骨架砂层作为横向输导层，但由于晚侏罗世强烈抬升，早白垩世缓慢埋藏，盖层条件较差，油气大部分损失或遭受了严重的生物降解；石炭系淋滤层相对埋藏较深，与红车断层对接，局部横向输导，形成第1期石炭系风化壳内地层-构造油藏。

（2）晚白垩世—古近纪成藏期二叠系风城组和下乌尔禾组双源供烃，哈山地区以风城组为主，克拉玛依—车排子地区以下乌尔禾组为主，超剥带为油气的有利运移指向区，油源断层开启；下侏罗统八道湾组、三工河组和下白垩统吐谷鲁群底部骨架砂层作为横向输导层，油气运移至毯缘聚集，形成地层、地层-岩性油藏为主的油气藏。局部毯砂出露，油藏遭到破坏；石炭系淋滤层与断层对接，淋滤层可起到局部输导作用，继续形成石炭系火山岩地层-构造油气藏。

（3）新近纪—第四纪成藏期中二叠统下乌尔禾组和下侏罗统八道湾组双源供烃，油源断层垂向开启输导油气，下白垩统吐谷鲁群底部、始新统安集海河组、中新统沙湾组骨架砂层横向输导，石炭系火山岩淋滤层局部输导成藏，毯缘聚集，形成地层超覆油藏为主的油气藏。

2.2油气成藏与富集的主控因素

基于西北缘超剥带成藏特征与运聚过程分析，输导体系的发育程度及是否形成有效配置，直接决定了远源浅层圈闭能否成藏。西北缘超剥带断层与毯砂、淋滤层时空匹配性较好，构成了“Γ”型输导格架。油源断层断穿层位及启闭性，控制了油气的垂向分布；毯砂、淋滤层构成的优势油气输导路径，控制了油气的平面展布，从而形成西北缘超剥带大型地层油气藏。

输导体系的输导性能可以用断层启闭指数、砂体输导指数等进行表征和评价[9-10]，圈闭含油气性可通过主控因素评价模型来研究[11]。根据西北缘超剥带输导体系性能评价与43个资料比较齐全的已钻地层相关圈闭的含油性参数统计分析，断层-毯砂输导性能越好、运移距离越短、遮盖条件越好，油气运聚效率越高，圈闭含油高度和充满度就越大。超剥带输导体系的输导效能控制油气成藏与富集。

3　结论

（1）准噶尔盆地西北缘超剥带具有“三源供烃、三期充注、断层-毯砂-淋滤层输导、毯砂边缘-壳下聚集”的成藏特征，大型通源断层与毯砂、淋滤层构成的复合输导体系的高效输导是该区油气成藏的关键。

（2）超剥带主要有“断层-毯砂”、“断层-淋滤层”、“淋滤层-毯砂”等3种油气输导样式。油气通过纵向-横向输导体系的立体输导主要在毯缘及硬壳下形成地层油气藏。

（3）输导体系是否有效配置直接决定了圈闭能否成藏，其输导效能控制油气成藏与富集。西北缘超剥带总体具有“远源供烃，断层-毯砂-淋滤层输导、输导效能主控成藏与富集”的成藏模式。

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Hydrocarbon M igration⁃Accumulation Characteristicsand Pool⁃Form ing Patterns in Overlap⁃Erosion Zones in Northwestern M argin of Junggar Basin

SHENYang1,LINHuixi2,ZHAO Leqiang2,ZENGZhiping2,GONGYajun2,GUORuichao2,MIN Feiqiong2
(1.SchoolofEarth Sciences,China University ofPetroleum,Beijing 102249,China;2.Research Institute ofWestern FrontierArea, ShengliOilfield Company,Sinopec,Dongying,Shandong 257000,China)

The overlap and erosion zones in northwesternmargin of Junggarbasin are characterized by frequent overlaps and erosions,far away from the hydrocarbon sources,and complex oil⁃gasmigration and accumulation.Combiningwith geologic study,testanalysis and ba⁃sin modeling recognition,this paper analyzes the key factors ofhydrocarbon accumulation and theirmatching relationships,and reveals that the overlap and erosion zones in this area have such pool⁃forming characteristicsas charging by three sources and stages,transporting by faults⁃blanketsands⁃leached layers,and oil⁃gas accumulating by blanket sandsmargin⁃beneath weathering crust;the petroleum trans⁃porting styles include fault⁃blanketsand,fault⁃leached layer,and leached layer⁃blanketsand;and such hydrocarbon accumulation patterns as remote sources forhydrocarbon charging,fault⁃blanket sand⁃leached layerforoil⁃gas transportation,and the effect oftransporting effi⁃ciency on controllinghydrocarbon accumulation and enrichment.

Junggarbasin;northwesternmargin;overlap⁃erosion zone;fault⁃blanketsand⁃leached layer transporting;petroleummigration; hydrocarbon accumulation pattern

TE112

A

1001-3873（2015）05-0505-05

10.7657/XJPG20150501

2014-10-31

2015-05-26

国家科技重大专项（2011ZX05002-002）；中石化科学技术研究开发项目（P12028）

沈扬（1972-），男，湖北随州人，高级工程师，博士，石油地质，（Tel）010-89733340（E-mail）shenyang_shenyang@126.com.