西北中小型盆地油气资源潜力与勘探领域分析

余琪祥，陈君，余风华

(1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏 无锡　214126；2.中国石油大学，北京　102249；3.泰州学院，江苏 泰州　225300)



西北中小型盆地油气资源潜力与勘探领域分析

余琪祥1，陈君2，余风华3

(1.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏 无锡214126；2.中国石油大学，北京102249；3.泰州学院，江苏 泰州225300)

西北中小型盆地众多，分属不同的大地构造单元，具有不同的成盆背景和成烃、成藏条件。存在石炭系、二叠系、侏罗系和白垩系4套主力烃源岩，具有较好的油气勘探前景，但具体到每个盆地又具有一定的差异。笔者在充分收集已有研究成果和跟踪勘探动态及油气新发现的基础上，开展中小型盆地油气资源潜力分析，选取部分中等勘探程度和低勘探程度盆地，分别采用不同的资源量计算方法对盆地或凹陷进行了油气资源预测与计算。认为虽然存在许多制约的难点或瓶颈，但也存在多个油气勘探领域。如侏罗系、白垩系生烃凹陷是油气勘探的有利地区；近源古隆起和山前带是勘探的有利区带；石炭系是潜在的勘探领域；另外，非常规油气资源值得重视。

勘探领域；石油地质特征；油气资源；分布特征；中小型盆地；西北地区

位于贺兰山以西昆仑山—巴颜喀拉山以北的中国西北地区，是油气资源实现战略接替的地区。除发育塔里木、准噶尔和柴达木3个大型含油气盆地外，还有众多的中小型盆地。多年来，笔者在跟踪西北地区油气勘探成果和前人研究成果的基础上，结合近年来开展的多旋回盆地成藏控制因素与有效性评价研究和中小型盆地资源评价等项目，以及野外地质调查工作成果，选取其中35个中小型盆地作为研究对象(图1)。这些盆地虽然分属不同的地区和构造单元或隶属不同的盆地群(范小林等，2005；罗开平等，2004；李相博等，2006)，但大多是在古生代原型盆地或褶皱基底的基础上发育起来的中新生代盆地，多数具有复合盆地的特征，既发育中新生代烃源岩，同时古生界也具备生烃潜力。笔者开展了部分中小型盆地油气资源预测与计算,分析了中小型盆地勘探的难点和存在的多个勘探领域，为勘探决策提供依据。勘探实践也说明西北中小型盆地具有较好的油气勘探前景。

图1　西北中小型盆地分布图Fig.1　Distribution of middle and small-sized basins in Northwest China

1　油气勘探进展回顾

西北地区中小型盆地油气勘探历史悠久，迄今已在酒西盆地、吐哈盆地、焉耆盆地和三塘湖盆地发现工业油气流和探明多个中小型油气田(赵应城，1998；陈建平等，2001；袁明生，1998；赵追，2001；宋到福，2012)；其中位于河西走廊的酒西盆地于20世纪30年代末即开展过油气调查工作，发现和成立了玉门油矿(后称为玉门油田)，此后的70余年, 玉门油矿为中国石油工业的发展做出了重要贡献。该盆地虽然经过多年的勘探与开发，但仍然获了可喜的油气发现。20世纪末至21世纪初在位于祁连山逆冲推覆带下的青西凹陷，部署的探井获得了高产油气流，发现了青西油田。并首次在白垩系下沟组发现砂岩油气层，拓展了酒西盆地新的勘探领域。

吐哈油田自20世纪90年代初发现以来，先后发现了鄯善、丘陵、葡北、红台、鲁克沁、火烧山等21个油气田，原油最高年产量曾达到300万t。近来又相继在火烧山构造带和台北凹陷探明可观的油气储量。说明中小型盆地也能够找到规模油气储量和产量。

在三塘湖盆地的石炭系火山岩勘探中获得了长足的进展，发现了石炭系自生自储型油气藏。位于马朗凹陷的牛东油田三级储量累计超过1亿t，是近年来西北地区油气储量增长较快的盆地。焉耆盆地油气资源较丰富，预测石油资源储量3.86亿t。并相继探明了宝浪等3个小型油气田。

另外，在酒东、花海及民和盆地获得工业油流(徐旺，1994；任战利，2000;李新宁，2000)。在伊犁、柴窝堡、额济纳、银根、潮水、雅布赖和墩敦等7个盆地获得低产油气流(马维民，2000；郝志鹏，2003；王俊明，2002；李光云，2007；陈建平，2001；徐旺，1999；黄军平，2013)。位于柴窝堡盆地西部柴窝堡构造上的柴参1井在二叠系曾测试获了日产油4.8m3，天然气1.26×104m3的油气流，2013年在该盆地东北部开展野外地质调查时见油砂显示，实施的地质浅钻在二叠系取出轻质油岩心。

2014年中国石化部署在敦煌盆地五墩凹陷的西参1井在下侏罗统2 340.00～2 361.70m井段测试获了日产1.5m3的低产油流,原油密度0.830 7g/cm3，黏度(50℃)为4.40mPa·s，为轻质油。这也是该盆地首次获得油流, 其勘探经验与地质认识对区域内中小型盆地具有一定指导意义。

2　油气资源潜力

2.1主要烃源岩及分布

烃源条件是油气资源潜力的基础，具备优质烃源岩的中小型盆地油气资源潜力大，易形成小而肥的盆地。部分中小型盆地烃源岩地球化学特征见表1。油气资源潜力的大小与盆地烃源岩层系的多少虽然有一定的关系，但不是决定因素。事实上只要具备一套优质烃源岩的盆地，就具有可观的资源基础。总体上，西北中小型盆地共发育石炭系、二叠系、侏罗系和白垩系等4大套主力烃源岩层，但具体到不同地区或盆地，其烃源岩的发育情况又有较大的差别。而三叠系和古近系仅在个别中小型盆地中有分布，为非主力烃源岩层。

石炭系烃源岩分布较广，但目前研究程度较低，现今埋藏较深，演化程度较高，一些地区还受到火成岩的影响。已经确定为有效烃源岩的盆地有三塘湖盆地和吐哈盆地。另外，伊犁盆地、准噶尔外围中小型盆地，以及阿拉善—走廊地区的巴彦浩特、六盘山等盆地也是潜在的烃源岩。如三塘湖盆地石炭系烃源岩包括泥岩和碳质泥岩烃源岩，厚度较大，有机质丰度高，达成熟至高成熟演化阶段，有机质类型以Ⅱ型为主，已证实为好烃源岩。

二叠系烃源岩主要分布在准噶尔外围的三塘湖盆地、柴窝堡盆地，天山山间的伊犁盆地和吐哈盆地，发育层位为中二叠统的深湖相和半深湖相的泥质烃源岩。其生烃指标达到中等-好烃源岩标准。二叠系烃源岩作为准噶尔盆地主力烃源岩，具有分布广，厚度大，有机碳丰度高，生烃潜力大和演化程度适中的特征。在盆地腹部和西北缘发现的油气藏证实主要来源于二叠系烃源岩。而中小型盆地中的吐哈盆地、三塘湖盆地、伊犁盆地和柴窝堡盆地在二叠纪与准噶尔盆地具有相同的大地构造背景和沉积环境。对油气发现与油源对比分析表明，二叠系烃源岩也是吐哈盆地、三塘湖盆地以及柴窝堡盆地有效烃源岩。

侏罗系烃源岩在西北地区分布广，许多中小型盆地都有分布。其烃源岩发育层位为侏罗系中下统。早中侏罗世是中国西北地区的主要成煤期之一，其中三塘湖、吐哈、焉耆、潮水、民和、雅布赖、额济纳和敦煌等盆地已证实为有效烃源岩。笔者多年的研究结果表明，侏罗系是西北地区中小盆地群中最有勘探价值的目的层之一。生油岩主要分布于深湖-半深湖相带或沼泽相带，区内各沉积盆地或坳陷生油岩发育程度、分布范围及地球化学特征差异较大。生油岩的岩性包括暗色泥岩、页岩(或油页岩)、碳质泥岩和煤层，厚度横向变化大，一般占地层厚度的40%以上。位于敦煌盆地五墩凹陷的西参1井钻揭242m早—中侏罗世地层，其中深灰色和灰黑色湖相泥岩烃源岩厚101.5m，有机碳含量平均达到2.96%，生烃潜量达到23.31×10-3，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型为主，成熟度Ro平均值为0.8%，正处于生油阶段。从西参1井油气显示和获得低产油流来看，证实该套烃源岩在敦煌盆地五墩凹陷和湾窑凹陷为有效烃源岩(图2)。从地表出露的烃源岩看来，烃源岩平均厚度为205m，有机碳平均含量为1.14%～2.28%，有机质成熟度Ro为1.0%～1.58%，正处于生油高峰期。

表1　西北地区部分中小型盆地烃源岩地球化学特征统计表

图2　敦煌盆地构造单元划分与侏罗系底界埋深图Fig.2　Diagram of tectonic unit division and burial depth of Jurassic lower boundary in Dunhuang basin

与敦煌盆地同处于阿尔金走滑带盆地群的额济纳盆地，亦发育多个侏罗系凹陷或断陷。如路井凹陷、天草凹陷、建国营凹陷，居东凹陷和格朗乌苏凹陷等；探井揭示侏罗系烃源岩发育，其中位于路井凹陷的额1井钻揭侏罗系烃源岩厚度为171.5m，位于居东凹陷的居参1井为67m，天草凹陷天2井为88m,具有由东向西、由北向南增厚趋势。该套烃源岩以湖沼相沉积为主, 有机质类型以Ⅲ型和Ⅱ2型为主，有机质丰度中等，是一套高成熟的中等烃源岩。额1井在上侏罗统试油获低产油气流, 日产油2.52m3,天然气2 000m3，通过油源对比分析，笔者认为主要来自侏罗系烃源岩。

下白垩统烃源岩主要分布在阿拉善—河西走廊的酒西、酒东、民乐、六盘山等盆地，以及阿尔金走滑带的额济纳、银根、库木库里及中口子等盆地。其暗色泥岩在酒西盆地达到了600～700m，具有较高的有机质丰度，有机碳含量为1.35%～3.60%，氯仿沥青“A”平均为0.194%～1.588%，生烃潜量为6.70～8.37×10-3；有机质类型为Ⅰ～Ⅱ型；热演化程度适中，Ro为0.5%～1.0%，以生油为主，已证实为优质烃源岩。另外，酒东、花海、银根、额济纳等盆地下白垩统烃源岩厚度较大，有机质丰度较高，处于成熟至高成熟阶段，大部分达中等至好烃源岩标准。

银根盆地发育多个白垩纪凹陷。其中位于查干凹陷的查1井在白垩系中试获了低产轻质油流，原油密度(20°C)为0.809g/cm3，黏度50°C 时为2.63mPa.s；通过油源对比表明来自白垩系烃源岩。预示着银根等盆地白垩系具有良好的勘探潜力。

综上所述，西北地区中小型盆地普遍有厚度大、分布广、有机质含量高的烃源岩系存在。其中，石炭系烃源岩有机质进入成熟-过成熟热演化阶段，以生气为主。三塘湖盆地尚处于生油阶段；生烃潜力较高的侏罗系烃源岩有机质成熟度适中，进入大量生油阶段；白垩系的烃源岩也处于生油高峰阶段，具有良好的生油潜力。

2.2油气资源量

2.2.1基本要素与资源类型

西北地区中小型盆地油气地质基本要素见表2，各盆地油气地质特征具有较大的差异。表中油气资源量主要包括以下几种类型：①对于高勘探程度(即成熟探区)盆地。如酒西、焉耆、吐哈和三塘湖等盆地油气资源量直接引用已有的成果，但三塘湖和吐哈新增加了石炭系的油气资源量，使得这2个盆地资源量有较大的增长。②中等勘探程度盆地。如潮水、雅布赖、酒东、花海、民和、伊犁、额济纳、银根、六盘山及柴窝堡等盆地，前人也计算过盆地的资源量，对于部分盆地前后资源量差别较大的，进行了重新计算。如伊犁、潮水、雅布赖和柴窝堡等盆地。③一些较低勘探程度的盆地。如塔城、敦煌、尤尔都斯等盆地预测了盆地资源量或区块(凹陷)资源量。④对于极低勘探盆地和烃源岩还不是太落实的盆地，还有待进一步开展研究工作。例如，布尔津、和布克赛尔、和什托洛盖及博乐等4个盆地，未预测其资源量。

表2　西北中小型盆地油气地质基本要素统计表

2.2.2资源量计算

对于上述中等勘探程度和较低勘探程度盆地，分别采用不同的计算方法计算其资源量。如对于中等勘探程度的雅布赖盆地采用有机碳(烃产率)法和氯仿沥青“A”法，柴窝堡盆地采用改进的氯仿沥青“A”法、有机碳(降解率)法和有机碳(烃产率)法进行油气资源预测与评价，各方法预测结果再通过加权平均所得数值为盆地油气资源量。烃源岩厚度、有机质类型、成熟度和埋藏史尽量采用已钻探井(包括收集新钻探井)资料。例如，雅布赖盆地的雅参1井、黑纱1井和交1井等资料和柴窝堡盆地的柴参1井、柴2、柴3、坂参1井和新钻的柴参1侧1井、达1井等资料。

以柴窝堡盆地为例，利用改进的氯仿沥青“A”法所得油气资源量为0.334×108t；改进的有机碳(降解率)法为0.867×108t；有机碳(烃产率)法为0.867×108t；三者加权平均所得柴窝堡盆地油气资源量为0.694 4×108t。柴窝堡盆地历次资评油气资源预测结果见表3。本次资评与原石油部勘探开发研究院二次资评在计算方法上相近，均以成因法为主，但主要参数的取值有一定差别，尤其是排烃系数和排聚系数等关键参数的取值有较大差别。原石油部勘探开发研究院的排聚系数取5%，氯仿沥青“A”法得到的盆地油气远景资源量为0.777×108t，有机碳(降解率)法为4.822 3×108t；本次资评采用改进的氯仿沥青“A”法和有机碳(降解率)法，油的排聚系数为1.301%～3.916%，气的排聚系数为0.327%～0.96%。在其他计算参数几乎相同的条件下本次的计算结果比一次和二次资评有一定差异(表3)。根本原因是柴窝堡盆地的生气量大而气的排聚系数小。由此可见，改进后的氯仿沥青“A”法和有机碳(降解率)法提高了油气资源预测的合理性。

表3　柴窝堡盆地油气资源量预测结果对比表

对较低勘探程度盆地中的敦煌盆地(已获低产油流)采用成因法(有机碳法)计算了资源量，而对塔城和尤尔都斯等盆地采用沉积岩体积法和沉积岩体积速率法进行油气资源预测。

敦煌盆地的湾窑、五墩、安西、红柳沟和大坝凹陷资源量见表4，5个凹陷合计石油资源量为2.628×108t，天然气资源量为3.497 28×108t(油当量)，合计油气资源量为6.125 28×108t。这也基本代表了敦煌盆地的资源量。而青海油田胡勇等(1996)采用热压模拟生烃法测算盆地石油资源量6.57×108t，天然气资源量10 929×108m3，资源丰度4.07×104t/km2。二者相差较大，特别是后者所计算的天然气资源量较大。究其原因，除采用的计算方法不同造成计算的结果相差较大外，也与研究者对盆地地质认识不同有关，据新的勘探成果，敦煌盆地各主要凹陷烃源岩处于生油阶段。因此，后者所算天然气资源量偏高；另外，计算所采用的生烃面积相差较大。

从资源量分布特征来看，资源量大于5×108t的盆地有7个，分别为吐哈、三塘湖、巴彦浩特、银根、敦煌、额济纳和酒西等盆地。其中，资源量超过10×108t 的盆地有吐哈盆地和三塘湖盆地。据各盆地资源量统计，西北地区中小型盆地油气资源总量较为可观，超过106×108t(未包括非常规资源量)，且探明率很低，还有相当多的油气资源有待勘探与发现。虽然整体平均资源丰度较低，只有2.16×104t/km2；但部分盆地资源丰度高，如酒西盆地资源丰度超过20×104t/km2,是名副其实的小而肥盆地。

表4　敦煌盆地油气资源量汇总表

此外，西北部分中小型盆地非常规油气资源也值得重视，如吐拉盆地和库木库里盆地的油砂资源，民和盆地、西宁盆地以及共和盆地的页岩油资源，伊犁盆地和吐哈盆地的煤层气资源以及共和盆地的生物气资源都具有一定的勘探前景(白云来，2006；王昌桂，2002，2004；郭召杰，1999)。

3　勘探领域

3.1勘探难点

西北中小型盆地虽然具有数量多、分布广、油气资源总量可观和勘探历史久的特点。但与大型油盆地相比油气勘探进展较为缓慢，这与勘探工作者认识上存在差异，勘探投资不足有关，也与单个盆地资源潜力有限和地质条件复杂有关。勘探上存在较多的瓶颈或难点，这主要表现在如下几个方面：①大多数中小型盆地资源潜力有限，区块资源丰度低。②多位于大中型盆地边缘或山间盆地或山前构造带，地质及构造极为复杂。③主要发育中新生代地层且分布较为局限，古生代石炭—二叠纪地层残缺不全或演化程度高，生烃潜力大部分尚不明朗。④地表和地下勘探条件复杂，如伊犁盆地地震资料受侏罗系煤层屏蔽作用影响，无法获得煤层以下地层真实地震反射资料，库木库里盆地位于青藏高原及无人区，自然环境非常恶劣。⑤大部分勘探程度极低，一些盆地甚至为石油地质勘查空白区，如库木库里盆地等。因此，要取得中小型盆地油气勘探上新的发现与突破，需要统一认识，选准有利区带与勘探领域，持之以恒地开展油气勘探。

3.2勘探领域

经过近年来的勘探与研究，概括起来，西北中小型盆地存在以下有利油气勘探领域。

(1)中生代富烃凹陷是勘探的有利地区。现存中生代富烃凹陷具有烃源岩发育、单位面积的油气丰度较高的特点。如酒西盆地白垩系富烃凹陷和焉耆盆地侏罗系富烃凹陷，地史上存在过较深埋藏的过程，烃源岩大多处于生油高峰期，虽然面积较小，但资源丰度高，资源量大，找到了规模油气储量。而位于阿尔金走滑带盆地群中的敦煌、额济纳和银根等盆地发育的侏罗系或白垩系生烃凹陷等，虽然部分凹陷现今埋藏较浅，但地温梯度较高，也已进入生油窗区间。如敦煌盆地的五墩凹陷和湾窑凹陷以及额济纳盆地和银根盆地的诸多凹陷等。西参1井在侏罗系2 340.00～2 361.70m井段测试，地层温度85℃，地温梯度达到3.17℃/100m，属高温异常地层系统。有利于油气的生成。

(2)近源古隆起是勘探的有利区带。吐哈盆地在侏罗系沉积前，具有“五凸六凹”的格局。目前，在临近台北坳陷的库木塔克凸起、伊南-葡北凸起、鄯善-塔克泉凸起均已经发现油气藏并建成产能。近期的地震解释和野外研究表明，在伊宁凹陷内存在着近东西向和北东—南西向的晚华力西古凸起，这些凸起在后期的发展过程中演化为低隆起，是油气聚集的有利地区。

(3)山前带是值得进一步关注的地区。山前带是近年西部勘探获得突破的现实地区。酒西盆地山前带青西油田的发现、吐哈盆地山前带的玉果、恰勒坎、鄯勒3个侏罗系的油藏等勘探成果充分说明中小型盆地的山前带一样可以有所作为。

(4)石炭系是潜在的勘探领域。石炭系是西北中小型盆地潜在的勘探领域。三塘湖盆地石炭系火山岩勘探取得了重要的油气突破，对类似中小型盆地油气勘探具有重的借鉴作用。如伊犁盆地、塔城盆地等。研究成果表明，伊犁盆地石炭系(亦包括二叠系)具备较好的生储油气条件，具有一定的勘探潜力。

(5)非常规油气资源是值得重视的资源。西北中小型盆地非常规油气资源也具有一定的勘探前景，包括浅层天然气、煤层气、油砂和油页岩等资源。如位于青海省西部的共和盆地在诸多的石油地质条件方面与柴达木盆地东部地区相似，应是寻找生物气的一个新领域。在共和盆地钻探的共参1井，古—新近系厚达5 000 m以上。对共和盆地的地层、沉积、构造、生烃、油气显示等进行分析，并与柴达木盆地东部三湖地区进行了比较后指出，两盆地在沉积环境、气源岩特征、储集层特征诸方面颇为相似。共和盆地也是一个寻找生物气的理想地区，应加强对盆地的勘探和研究。伊犁盆地侏罗系煤层发育，厚度大，埋深适中，是煤层气勘探的有利地区。另外，共和盆地、民和盆地的油页岩、吐拉盆地的油砂资源也值得投入相应的勘探工作。

4　结语

西北地区中小型盆地众多，一些盆地既发育中新生界烃源岩，也发育古生界烃源岩，具有较好的资源潜力，值得进一步勘探与探索。虽然大多数中小型盆地油气勘探存在诸多的难度与瓶颈，但也存在多个油气勘探领域。侏罗系—白垩系富烃凹陷、近源古隆起、山前构造带和古生代石炭系(部分盆地中的二叠系)均是西北中小型盆地值得勘探的油气领域，并且在一些盆地气勘探中获得了重要的发现。另外，非常规油气资源也是中小型盆地不可忽视的勘探领域。

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Hydrocarbon Resource Potential within Middle- and Small-sized Basins and Their Exploration Fields in Northwest China

YU Qixiang1, CHEN Jun2，YU Fenghua3

(1. Wuxi Petroleum Geology Institute, Research Institute of Petroleum Exploration and Development, SINOPEC, Wuxi 214126, Jiangsu, China; 2. College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3.Taizhou University, Taizhou 225300, Jiangsu, China)

In vast Northwest China, there are numerous middle- and small-sized basins, which belong to different tectonic units and have different basin-forming backgrounds and reservoir forming conditions. In these middle- and small-sized basins, there are four sets of major hydrocarbon source rocks, namely Carboniferous, Permian, Jurassic and Cretaceous hydrocarbon source rocks, with good prospects for oil and gas exploration. However, every specific basin has a specific condition, which is different from the others. On the basis of the sufficient collection of previous research findings, the tracking of dynamic exploration and new discoveries of hydrocarbon, some typical basins with low-middle exploration degree have been selected as research objects in this paper, the hydrocarbon resource extents of these basins or sags have been evaluated and predicted through utilizing different quantitative calculation methods of resources, and the hydrocarbon resource potential within these middle- and small-sized basins have been analyzed respectively. The results show that, although many difficulties and bottlenecks exist in the works of oil and gas exploration, but there are a number of oil and gas exploration fields. For example, Jurassic and Cretaceous hydrocarbon-generation sags are favorable areas for hydrocarbon exploration. The near-source ancient uplifts and foothill belts are also favorable for oil and gas exploration, while the Carboniferous strata are a potential exploration area. In addition, unconventional hydrocarbon resources shall be worth considering.

field of hydrocarbon exploration; petroleum geological characteristic; oil and gas resources; distribution characteristic; middle- and small-sized basin; Northwest China

2015-02-09；

2015-04-26

国家科技重大专项课题“多旋回盆地油气成藏控制因素与有效性评价”(2011ZX05005-002-004)

余琪祥(1967-),男,湖南平江人，高级工程师，主要从事油气勘探和石油地质综合研究。E-mail:yqx9763@sina.com

P618.13

A

1009-6248(2016)01-0224-10