准噶尔盆地乌伦古坳陷主力烃源岩分析

张 林，杜小弟，李 锋，李 昭，孙相灿，李清瑶，唐 勇

（1.中国地质调查局油气资源调查中心，北京100029；2.新疆油田勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

准噶尔盆地乌伦古坳陷主力烃源岩分析

张 林1，杜小弟1，李 锋1，李 昭1，孙相灿1，李清瑶1，唐 勇2

（1.中国地质调查局油气资源调查中心，北京100029；2.新疆油田勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）

近年来诸多学者对准噶尔盆地乌伦古坳陷展开了大量研究，得出了许多重要的成果，也积累了宝贵的经验，认为乌伦古坳陷具有极大的勘探潜力。但对其主力烃源岩的认识方面，仍然存在很多争议。本文在总结前人研究成果的基础上，进行了大量的基础和实验研究，对乌伦古坳陷侏罗系、三叠系、石炭系烃源岩地球化学特征进行了详细系统的评价，对其生烃潜力进行了预测，认为下石炭统为最优质烃源岩，是主力烃源岩，可以作为后期勘探的主要目的层位，上石炭统巴塔玛依内山组和三叠系白碱滩组次之，侏罗系烃源岩较差认为不具备生烃条件。

烃原岩；地球化学；生烃潜力；成熟度

乌伦古坳陷经历了“两上两下”的勘探历程：从20世纪80年代开始经过了大量的勘探与地质调查，在南部红岩断阶带、索索泉凹陷等构造上先后打了伦2、伦3、伦5、伦参1、伦6、伦7、乌伦1、伦8等多口调查井和参数井；并进行了二维地震勘探，高精度重磁电勘探，积累了宝贵的资料。

伦5井在3116.96～3119.39m顶部0.38cm的灰白色中砂岩出筒时外渗原油，含油面积3%，为油迹级。侏罗系八道湾组（J1b）砂岩中普遍见弱荧光显示。乌伦1井侏罗系三工河组、八道湾组和石炭系见不同程度的油气显示。录井见气测弱异常显示，主要集中在侏罗系西山窑组和八道湾组煤层段，在石炭系顶部不整合面见较弱气测异常。同时坳陷内钻探的伦参1及滴北1等井均见到油气显示。综上所述乌伦古坳陷具有极大的勘探潜力。

1 地质背景

乌伦古坳陷地理位置位于新疆维吾尔自治区福海县境内，构造位置位于准噶尔盆地东北部，为准噶尔盆地东北缘的一个一级负向构造单元，总体形态呈菱形展布，可以划分为红岩断阶带和索索泉

凹陷两个二级构造单元，走向为北西-南东向。北面以吐丝托依拉断裂带与乌伦古北隆起带相接到青格里底山山前一带，西至德伦山乌兰林格断裂与石英滩凸起相邻，南面以陆梁隆起，三个泉凸起为界，东抵克拉美丽山前一侧收缩变窄以乌伦古东断裂带为界，东西长约250km，南北宽约93km，整体面积大约1.6×104km2，占准噶尔盆地总面积的13%［1-2］。坳陷内缺失二叠系、中下三叠系黄山街组（T3h）及新生代地层，三叠系直接覆盖于基底石炭系火成岩之上，三叠系以上地层发育比较齐全［3］。

乌伦古坳陷主要经历了四个演化阶段（图1），首先是海西期—大规模火山活动发育巨厚火山岩；晚海西构造运动形成盆地的隆坳格局，工区具有一定的独立性，整体遭受剥蚀没有沉积。其次，印支运动期—开始沉降，接受三叠系沉积；乌伦古北断裂持续活动，上盘部分剥蚀殆尽；再次燕山中晚期—坳陷形成的主要时期，发育完整侏罗系，并在挤压背景下南北沉降分异，红岩断阶带整体抬升，索索泉坳陷沉降幅度不均，南薄北厚；同时燕山晚期构造以整体垂直升降为主，北部抬升强烈，南部下降，改变前期北深南浅构造格局，地层整体北倾；最后喜山期构造运动弱，广泛沉积发育了第三系，喜山期末期盆地消亡，形成了现今的构造格局。

乌伦古坳陷发育多套烃源岩具一定生烃潜力主要由石炭系、三叠系、侏罗系组成，受构造运动影响，缺失二叠系、中下三叠系黄山街组（T3h）及新生代地层［4］，三叠系直接覆盖于基底石炭系火成岩之上，地层厚3000～5000m三叠系以上中新生界地层发育相对较全（图2）。

图1 乌伦古坳陷构造演化图

2 烃源岩特征

对滴北1井、乌参1井、伦参1、伦2、伦3、伦5、伦6井等6口井取心超过一百个来自不同层位的岩心样品进行有机地球化学分析主要包括总有机碳测定和岩石热解仪。

总有机碳测定。有机碳测定使用IR-212碳测定仪，碎样到0.2mm（约120目），称样0.01～1（误差小于0.0001g），放入坩埚（事先已用900度高温灼烧除去杂质影响）内，用1∶7的盐酸反复清洗除

去样品中的碳酸盐，并浸泡24小时后用蒸馏水洗净至中性，放入温度为70～80℃的烘箱内烘干；经过5个以上标样校正程序后，将加入适量钨粉、铁粉的样品放入在氧气流中使之充分燃烧使样品中有机物转化为二氧化碳，由红外检测器检测计算结果。

岩石热解仪。岩石热解采用YQ-VIIA油气显示评价仪，样品粉碎过筛，粒径0.07～0.15mm用标准物质平行分析两次校正仪器，由氢火焰例子化检测器（FID），检测岩样再热解过程中排出的烃，热解后的残余有机质加热氧化生成的二氧化碳，由热导检测器或红外检测器检测，或催化加氢生成甲烷后再由氢火焰离子检测器检测。

实验数据显示，根据TOC/S1+S2对比图版，石炭系烃源岩为中等-好的生油岩，三叠系烃源岩为好生油岩，侏罗系烃源岩为好生油岩，所以认为石炭，三叠，侏罗系烃源岩具有一定的生烃潜力，可做为有利的后备勘探基地（图3～5）。

图3 乌伦古泥质烃源岩有机碳含量分布

2.1 侏罗系烃源岩特征

侏罗系烃源岩主要为中下侏罗统西山窑组、三工河组和八道湾组煤系烃源岩。其中，滴北1井J1b烃源岩由泥岩和煤组成，热解峰温值为420～437℃，氢指数为111～329mg HC/g TOC，平均165mg HC/g TOC，大部分为Ⅲ型有机质的热解特征，个别为Ⅱ2型有机质类型，J1b泥岩有机碳含量分布0.62%～4.19%，含量均值为1.59%，S1+S2分布范围为0.29%～30.86%，均值为6.65%（图6）。综合分析认为侏罗系烃源岩为Ⅲ型未熟烃

源岩，虽然有机碳含量较好，认为是煤样的有机碳含量高总体拉高了有机碳含量。此外根据乌参1井、伦参1井等井的地球化学分析化验资料分析，侏罗系烃源岩都属于有机质类型较差的烃源岩，有机质演化程度低，也处于未熟-低熟阶段。

图4 乌伦古泥质烃源岩S1+S2含量分布

图5 有机碳含量与与生烃潜力（S1+S2）关系图

图6 侏罗系（J）不同层段泥岩有机质丰度统计比较

2.2 三叠系烃源岩特征

研究区乌伦古坳陷在晚三叠世早期才开始接受沉积，三叠系中下统基本缺失，因而主要沉积了较厚的上三叠统。在准噶尔盆地，上三叠统烃源岩在盆地东部地区最好，该区域也发现了来源于三叠系的原油［6］，晚三叠世，乌伦古坳陷构造沉降加大，水域扩大，沉积环境逐渐由氧化环境向还原环境过渡，坳陷内以暗色泥岩为主，烃源岩发育，是乌伦古坳陷主要的烃源岩层之一。乌伦古坳陷三叠系暗色岩较为发育，并且分布较为广泛，埋深大约在4000m左右，成熟度为低熟至成熟。钻井揭露乌参1井暗色泥岩厚近500m。伦6井暗色泥岩厚341m，整个乌伦古坳陷三叠系泥岩的暗色泥岩平均厚度为200m左右。根据前人研究资料及对滴北1井、乌参1井、伦参1、伦2、伦3、伦5、伦6井等6口井取心资料所做的地球化学分析，乌伦古坳陷的三叠系白碱滩组（黄山街组）暗色泥岩为一套潜在烃源岩，达到了成熟甚至生油高峰。根据成熟度及生烃动力学研究，三叠系烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主。乌伦古坳陷三叠系暗色泥岩的有机碳含量跨度较大，总体而言，有机碳含量较高，具有一定生烃潜力。尽管如此，根据生烃潜量和氯仿沥青“A”判断的烃源岩生烃潜力有所降低，反映了有机质类型较差（图7、表1）；同时，Tmax分布图显示，三叠系烃源岩已经入成熟阶段（图8）。因此，综合来看，有机质丰度表现为中等质量的烃源岩特征，这与盆地东部、腹部以及南缘地区的三叠系烃源岩稍有差异［5-6］（陈建平等，2003；高岗等，2012），相比较而言，本区三叠系烃源岩的有机质丰度略差。所以认为三叠系并未进入大量生气期，生烃潜力有限。

2.3 石炭系烃源岩特征

乌伦古坳陷内目前没有一口井钻穿石炭系，钻井揭示的地层仅是石炭系的一部分。从目前钻井资料来看，石炭系在整个坳陷内主要发育上石炭统巴塔玛依内山组、下石炭统滴水泉组2个层段，塔木岗组只有乌参1井钻遇了122m。石炭系地层上

部巴塔玛依内山组岩性主要为绿灰色凝灰质砂岩，深灰色、黑灰色的凝灰岩和肉红色的花岗岩，下部滴水泉组发育暗色泥岩及炭质泥岩。伦2井上部花岗岩，下部滴水泉组发育厚度大于200m的灰黑色和黑灰色的暗色泥岩，乌参1井滴水泉组发育厚度超过1000m的炭质泥岩。因此，乌伦古坳陷石炭系烃源岩主要分布在滴水泉组。

石炭系地层在索索泉凹陷内埋藏较深（乌参1井4200m以下，伦5井3172m以下），在红岩断阶带上埋藏较浅（伦2井1831m以下，伦3井1587m以下），整体趋势为坳陷东南部石炭系埋深要大于西北部。乌伦古坳陷石炭系烃源岩厚度较大，并且分部范围广，从乌伦古坳陷电法处理剖面分析上看出，在凝灰岩之下存在一套高阻层，高阻层之下存在近1000m厚的低电阻率地层，向北逐渐歼灭，东南部较厚，预测这可能是一系列正常沉积的地层（图9、图10）。

表1 乌伦古坳陷区三叠系白碱滩组烃源岩评价数据

图7 乌伦古坳陷三叠系白碱滩组TOC及（S1+S2）统计直方图

图8 乌伦古坳陷三叠系Tmax分布图

图9 乌伦古坳陷电法剖面图

同时北西-南东向建场剖面显示，石炭系发育高-低-高三套电性，为巴山组火成岩段、碎屑岩段和下石炭统。伦5井在3116～3119m、2912～2915m分别取得了油浸、荧光级含油砂岩样品。

乌伦古地区烃源岩发育上石炭统巴塔玛依内

山组（C2b）、下石炭统滴水泉组（C1d）、姜巴斯套组（C1j）。

上石炭统巴塔玛依内山组（C2b）。上石炭统巴塔玛依内山组烃源岩以Ⅱ2型为主，有机显微组分构成类似于滴水泉组，但是缺乏贫氢次生组分，岩性为深灰色凝灰岩及泥质凝灰岩，TOC为0.43%～0.68%，平均约0.55%，生烃潜量S1+S2为0.18～0.32mg/g，平均约0.25mg/g，氯仿沥青“A”含量为0.0136%，有机质丰度较低。

下石炭统姜巴斯套组（C1j）。下石炭统姜巴斯套组（C1j）烃源岩以半深海-滨浅海相凝灰质泥岩为主，生烃环境为半深海—滨浅海相，烃源岩厚度在200～500m，类型好（Ⅰ-Ⅱ1型），范围广。坳陷内完钻的乌参1井，在4912m以下钻揭了1413.6m厚的凝灰质泥岩，有机质丰度在0.43%～1.88%（71块），有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为主，Ro：1.11%～2.03%，大部分＞1.5%，属于高成熟阶段，整体评价认为是中等-好烃源岩。

下石炭统滴水泉组（C1d）。下石炭统滴水泉组（C1d）烃源岩的镜质组和惰质组占40%～50%，腐泥组占60%～50%，并且岩石样品有机显微组分中发现了大量的贫氢次生组分，比例占到了80%～90%，认为是以I型有机质为主。有研究认为，贫氢次生组分为藻类等水生低等生物在成熟阶段的降解产物。由于样品时代老，经过漫长的地质历程及演化，导致氢组分的损失，从而使本该具有的荧光特征消失，只保留了原始形态。乌参1井滴水泉组烃源岩保留的有机质原始形态呈条带状分布，体现了优质烃源岩富集有机质发育的特点。

下石炭统滴水泉组主要岩性为灰黑色、深灰色炭质泥岩及砂质泥岩。TOC为0.14%～1.86%，平均0.77%，S1+S2为0.01～3.59mg/g，平均0.42mg/g；氯仿沥青“A”为0.0441%～0.1387%，有机质丰度总体评价较高，明显高于上石炭统巴塔玛依内山组，尤其是5500m以下滴水泉组地层的有机质含量明显增加，已达到好烃源岩标准。通过对乌参1、滴北1、滴水泉剖面下石炭（C1）多个样品热模拟实验分析，产油量为100～150mg/g；产气以甲烷为主，其中最大产率在150～230mg/g，主生气期在Ro在1.3%～3.5%，索索泉凹陷范围内下石炭统生烃总量达184.06亿t，源岩潜力大，展示了乌伦古坳陷石炭系良好的勘探前景［7-8］。晚石炭世准噶尔盆地受到海西期构造运动影响，北部抬升，上石炭统在乌伦古坳陷分布局限，主要分布与克拉美丽缝合带西侧残留凹陷—石北凹陷、滴水泉凹陷、五彩湾凹陷［9］。钻井显示，在滴水泉-五彩湾一带，巴塔玛依内山组烃源岩有机质丰度高，泥岩有机碳分布在0.40%～4.04%，生烃潜量（S1+S2）分布在0.23～10.36mg/g，以混合型偏腐殖型（Ⅱ2型）为主，煤系以腐殖型（Ⅲ）为主。Ro整体相对与下石炭统低，处在0.7%～1.41%之间，处于成熟-高成熟阶段［10］。邻区研究认为，石炭系巴塔玛依内山组烃源岩的二次生烃控制油气分布，其二次生烃区与目前发现的克拉美丽气田、五彩湾气田具有相关性，以该套烃源岩为源岩，同时，新疆油田相继在滴南凸起滴西185井C、滴西178井及179井P3w获得13.7万m3、7.7万m3和13.2万m3的高产工业气流，邻区的勘探成果充分证实该套烃源岩的潜力。

图10 乌伦古坳陷反演电阻率剖面图

3 讨 论

乌伦古坳陷侏罗系烃源岩有机碳含量较高，但由于煤样的有机碳含量总体偏高总体拉高了实际的有机碳含量，此外根据乌参1井、伦参1井等井的地球化学分析化验资料分析，侏罗系烃源岩都属于有机质类型较差的烃源岩，有机质演化程度低，也处于未熟-低熟阶段，同时生烃潜力偏低，认为是较差的烃源岩。

三叠系烃源岩样品岩性主要为泥岩、凝灰质泥岩及少量的煤岩、碳质泥岩。样品有机质丰度分布范围宽，从差～最好都有分布；生烃潜量（S1+S2）略低，有机质类型主要为Ⅱ2和Ⅲ型；乌伦古坳陷三叠系烃源岩整体成熟度分布较广，处于低成熟—成熟演化阶段，成熟度从Tmax和Ro%可以看出，主要处于成熟演化阶段（Tmax和Ro%评价标准，据许怀先2001）。综合分析该套烃源岩为较好生油岩。具备一定的生油条件。

下石炭统姜巴斯套组（C1j）烃源岩以凝灰质泥岩为主，生烃环境为半深海—滨浅海相，具有良好成烃背景，烃源岩厚度在200～500m，类型好（Ⅰ-Ⅱ1型），范围广。而滴水泉组烃源岩保留的有机质原始形态呈条带状分布，体现了优质烃源岩富集有机质发育的特点。坳陷内完钻的乌参1井，在4912m以下钻揭了1413.6m厚的凝灰质泥岩，有机质丰度在0.43%～1.88%（71块），有机质类型以Ⅰ-Ⅱ1型为

主，Ro：1.11%～2.03%，大部分高于1.5%，属于高成熟阶段，整体评价认为是中等-好烃源岩。下石炭统滴水泉组主要岩性为灰黑色、深灰色炭质泥岩及砂质泥岩。TOC为0.14%～1.86%，平均0.77%，S1+ S2为0.01～3.59mg/g，平均0.42mg/g；氯仿沥青“A”为0.0441%～0.1387%，有机质丰度总体评价较高，明显高于上石炭统巴塔玛依内山组，尤其是5500m以下滴水泉组地层的有机质含量明显增加，认为已达到好烃源岩标准。

4 结论与建议

1）侏罗系烃源岩都属于有机质类型较差的烃源岩，有机质演化程度低，处于未熟-低熟阶段。

2）三叠系烃源岩有机质丰度分布范围宽，从差～最好都有分布；生烃潜量（S1+S2）略低，有机质类型主要为Ⅱ2和Ⅲ型；成熟度从Tmax和Ro%可以看出，主要处于成熟演化阶段。综合分析该套烃源岩为较好生油岩。

3）下石炭统姜巴斯套组（C1j）、滴水泉组（C1d）烃源岩，成烃背景好，同时有机质丰度评价较高，类型好以Ⅰ-Ⅱ1型为主，RO分部在1.5%左右认为具有较大生烃潜力，建议可以作为今后的重点勘探目标。

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Hydrocarbon source rocks evaluation of the Wulungu Depression，Junggar Basin

ZHANG Lin1，DU Xiao-di1，LI Feng1，LI Zhao1，SUN Xiang-can1，LI Qing-yao1，TANG Yong2
（1.Oil&Gas Survey，China Geological Survey，Beijing 100029，China；2.Research Institute of Exploration and Development Xinjiang Oilfield Company，Karamay 834000，China）

In recent years，many scholars launched a large number of researches in the Wulungu Depression of the Junggar Basin.Many results and valuable experiences indicate that the Wulungu Depression has great exploration potential.But a lot of controversies still exist in the awareness of the main hydrocarbon source rocks.In this paper，on the basis of summarizing the predecessors'research results，lots of basic and experimental studies are conducted.A detailed evaluation is carried out in the source rock geochemistry characteristics of Jurassic，Triassic and Carboniferous in the Wulungu Depression，and predicted their hydrocarbon generation potential is predicted As the most high-quality hydrocarbon source rocks，the Lower Carboniferous is the main hydrocarbon grnerating member of the depression，and can be explored，as the target layer the Upper Carboniferous and Batamayineishan Formation and the Triassic Baijiantan Formation are followed，and Jurassic source rock is poor and has no raw hydrocarbon conditions.

source rocks；geochemical characteristics；hydrocarbon potential；maturity

P618.130.2

A

1004-4051（2016）09-0141-07

2016-03-05

张林（1990-），男，助理工程师，主要从事油气地球化学研究。E-mail：505117704@qq.com。