焉耆盆地焉耆隆起区石油地质条件初探

张金虎, 高永进, 杨有星, 周新桂, 白忠凯, 孙智超, 金芸芸, 王立新

(1.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100083； 2.中国石化河南油田分公司勘探开发研究院，南阳 473132； 3.中国石油西部钻探工程有限公司试油公司，克拉玛依 834000)

0 引言

焉耆盆地的油气勘探始于1993年，勘探面积达到5 600 km2，分为南北2个凹陷，勘探主要集中在北部凹陷。目前该盆地完钻探井66口，二维地震测线9 264 km，三维地震测线1 065 km2，已探明2个油田(宝浪油田和本布图油田)和4个含油气区块(宝北区块、宝中区块、本布图区块和本东区块)，其油气资源总量为3.14×108t，油气资源探明率为9.18%，剩余资源量大，具有较大的油气资源勘探潜力。前人[1-7]分析表明，焉耆盆地油气勘探的主要目的层为侏罗系，其中八道湾组烃源岩生烃潜力最大，是盆地的主力烃源岩，三工河组烃源岩在七里铺次凹具有较大的生烃潜力，而西山窑组烃源岩处于低熟阶段，生烃能力较小。侏罗系在北部和静坳陷与焉耆隆起区几乎剥蚀殆尽，只在博湖坳陷大面积分布，也是目前盆地油气勘探的主要地区。此外，盆地内油气垂向运移作用也比较明显，即八道湾组烃源岩生成的油气首先在八道湾组内部聚集成藏，随后依次向浅层三工河组和西山窑组运移和调整。近年来，焉耆盆地的油气勘探在侏罗系烃源岩评价、沉积相分析以及油气成藏模式建立等方面取得了一系列新进展[8-13]，但仍然存在以下地质问题： ①油气发现均集中在盆地南部的博湖坳陷，焉耆隆起区石油地质条件不明； ②含油层系集中在中生界，古生界和新生界油气勘探潜力不清； ③焉耆隆起区中生界残留地层分布情况不清。因此，焉耆盆地下一步油气勘探应立足于新领域、新区带、新层系，力争取得较大突破，使资源储量序列比趋于正常，缓解目前严峻的储量和产量压力。

焉耆盆地勘探现状和成藏规律研究认为，焉耆中部隆起、盐场向斜等5个盆缘构造带具有较好的油气成藏条件和勘探潜力。综合分析其勘探潜力及带动意义、生储盖配置关系、保存条件、油源及输导条件以及圈闭类型和落实程度等成藏条件，认为焉耆隆起区中部背斜圈闭为有利的勘探目标。通过新焉参1井钻探，明确了焉耆隆起区地层序列，其新生界地层齐全，缺失中生界大部分地层，直接钻遇石炭系基底； 探索了前侏罗系烃源岩，落实了古生界—侏罗系、古近系背斜构造的含油气情况，全井没有发现油气显示； 对焉耆隆起区的石油地质条件有了初步认识，认为其不具备生烃潜力，发育两套储盖组合，油气没有从生烃凹陷调整运移至隆起区。虽然该井没有获得油气突破，但总结其经验教训，对今后焉耆盆地的勘探方向具有一定的指导意义。

1 区域地质背景

焉耆盆地是我国西部中小型含油气盆地之一，盆地横跨在库鲁克塔格褶皱带和南天山褶皱带之上，位于新疆塔里木、准噶尔、吐哈3大盆地之间，整体西高东低，由西北向东南倾伏，为一长轴呈NWW向延伸的菱形盆地，东西长160 km，南北宽60～90 km，面积为1.3×104km2。该盆地具有“两坳一隆”的构造格局，自北而南划分为和静坳陷、焉耆隆起和博湖坳陷3个一级构造单元，其中博湖坳陷可进一步细分为北部凹陷、种马场凸起和南部凹陷3个二级构造单元(图1)。焉耆隆起呈EW向横亘于焉耆盆地中部，南部以焉南断裂为界，北部的东段以焉耆北断裂为界与和静坳陷相隔，北部的西段则以北倾的单斜过渡到和静坳陷，面积为2 000 km2，基底最大埋深为2 500 m。

图1 焉耆盆地构造单元Fig.1 Tectonic unit of Yanqi Basin

焉耆盆地是一个中、新生代叠合的陆相沉积盆地(图2)，自中生代以来，为一挤压型的坳陷盆地，其构造演化可划分为3个阶段[14-15]： ①早、中侏罗世弱拉张—弱挤压阶段，构造变形强度不是很大，由于种马场构造带的持续隆起，逐步形成了南北凹陷分隔的沉积格局； ②燕山晚期强烈挤压阶段，盆地整体发生构造抬升，各个断裂带发生强烈的冲断褶皱作用，侏罗系大面积遭受剥蚀； ③喜山期对冲构造发育阶段，盆地受到南北挤压，形成了对冲构造格局，焉耆盆地构造格局最终定型。

焉耆盆地的基底由前中生界组成，包括石炭系灰岩和碎屑岩、志留系—泥盆系的区域动力变质岩系和前志留系变质岩系，其余由中生界三叠系、侏罗系和新生界古近系、新近系、第四系组成(表1)。新焉参1井自上而下钻遇地层层序依次为新生界第四系(Q)、新近系上新统葡萄沟组(N2p)、新近系中新统桃树园组(N1t)、古近系始新统—古新统鄯善群(E1-2s)、中生界侏罗系下统三工河组(J1s)、古生界石炭系(C)(未穿)； 主要目的层侏罗系残存侏罗系下统三工河组13 m地层，缺失侏罗系下统八道湾组。

图2 焉耆盆地SN向构造演化图Fig.2 Tectonic evolution of Yanqi Basin

地层单位界 系 统 群 组 厚度/m地震反射层接触关系新生界第四系新近系古近系全新系—更新统上新统中新统渐新统始新统古新统150～300葡萄沟组N2p 0～1 000桃树园组N1t400～600100～200鄯善群E1-2s300～400角度不整合T8角度不整合

(续表)

2 石油地质条件

2.1 烃源岩

前人[16-19]研究表明，焉耆盆地新生代地层为氧化环境碎屑岩建造，不具备生油条件，中生界侏罗系和三叠系为一套暗色地层，是盆地的有效烃源岩，其中侏罗系的八道湾组、三工河组和西山窑组是最重要的烃源岩层，岩性主要为灰色、深灰色泥岩和深灰色碳质泥岩与黑色煤层，为一套冲积扇-辫状河三角洲-湖泊相沉积的含煤碎屑岩系。总体上，侏罗系烃源岩总有机碳(TOC)含量分布范围为0.27%～5.7%，平均值为3.03%； 镜质体反射率(Ro)分布范围为0.61%～0.89%，处于低熟-成熟阶段。其中西山窑组处于低熟阶段，刚进入生烃门限，未达生油高峰期； 三工河组处于低熟-成熟阶段，部分烃源岩已达生油高峰期； 八道湾组大部分处于成熟阶段，利于油气大量生成。侏罗系烃源岩以Ⅲ型干酪根为主，辅以少量的Ⅱ2型干酪根，物源以陆生高等植物输入为主，含有少量的低等水生生物。

焉耆盆地存在3个生烃中心[3,6,20]，即北部凹陷的四十里城次凹、七里铺次凹和南部凹陷包头湖次凹，它们是盆地油气资源最充足的地区，其外围生烃强度逐渐变小，是油气运移的主要指向区。三萜烷分布特征及生物标志物多项参数开展的油源对比分析[6,21]表明，宝浪油田和本布图油田的油气主要来源于下侏罗统三工河组和八道湾组烃源岩。焉耆盆地主要经历2个成藏期： 第一期为侏罗纪晚期，是主要成藏期； 第二期发生在第三纪，是盆地的次要成藏期。侏罗系在博湖坳陷中的北部凹陷和南部凹陷连片分布，面积约3 000 km2，平均厚度约1 500 m，沉积厚度具有由南向北、由中部向周边逐渐减薄的特征。焉耆隆起区局部有中生界残留，主要为侏罗系八道湾组，可划分为北部辫状河三角洲和南部扇三角洲两大类沉积体系。

新焉参1井钻探(图3)揭示，焉耆隆起区缺失侏罗系大部分地层，仅残存13 m厚的侏罗系三工河组，为一套棕色、浅棕色砂岩，属于氧化环境下的沉积物。下伏石炭系为一套区域低温动力变质岩，主要岩性为灰绿色、棕色千枚岩和钙质千枚岩与黄褐色钙质千枚岩和浅灰色大理岩，均不具备生烃能力。

2.2 储盖组合评价

焉耆盆地侏罗系储层主要为含砾砂岩和砂砾岩，岩石成分复杂且岩屑含量高，结构成熟度低，磨圆以次棱、次圆为主，分选中—差，机械压实作用强烈，属于低孔、低渗储层，孔隙类型主要为粒间孔、粒间溶孔等。地层、地震及钻井揭示的储层特征显示[3,7,9,15,17]，侏罗系时期砂体较发育，分布具有明显的南北不对称特征。北部物源广且远，坡度较缓，形成辫状河三角洲沉积，砂体叠加连片，沉积厚度大，分布范围广，几乎遍布了整个北部凹陷； 南部物源局限且近，坡度较陡，形成分布较窄的扇三角洲沉积，沿南缘陡坡带呈裙带状分布，河流砂体主要分布于盆地边缘，相变较快，分布局限。

从新焉参1井钻探取芯中挑选53块岩芯样品采用SK-CMS综合录井仪进行核磁共振分析，分析内容包括砂质岩的孔隙度、渗透率、束缚水饱和度、可动流体饱和度等。分析结果证实了新焉参1井主要发育一套古近系鄯善群储层(图4(a)、(b))，以砂砾岩、粗砂岩为主，次棱角—次圆状，分选好—差，结构及成分成熟度较低，泥质胶结，核磁孔隙度为0.66%～13.46%(图4(c))，渗透率为(0～0.15)×10-3μm2，束缚流体饱和度为80.41%～98.83%(图4(d))，可动流体饱和度为1.17%～19.59%，表明储层孔隙度和渗透率都较低。

图3 新焉参1井综合柱状图

Fig.3 Comprehensive histogram of well Xinyancan 1

(a) 井段1 903.47～1 903.66 m岩芯照片 (b) 井段1 903.47～1 903.66 m岩芯T2谱图

(c) 新焉参1井鄯善群岩芯孔隙度频次 (d) 新焉参1井鄯善群岩芯束缚流体饱和度频次

图4 新焉参1井岩芯及储层物性统计图

Fig.4 Core and statistical chart of reservoir physical properties of well Xinyancan 1

焉耆盆地早侏罗世时期发生了2次大规模湖进及其伴生的2次沼泽化，形成了大套暗色湖相泥岩、三角洲泥岩、沼泽碳质泥岩及煤岩，构成了盆地2套分布相对稳定、封闭性能良好的区域性盖层，为油气聚集成藏提供了有效的封盖条件[9-12]。由于焉耆隆起区缺失大部分侏罗系，因此从钻遇的地层评价其盖层条件(图3)认为，古近系鄯善群的泥岩成岩性较好，封堵能力较好，沉积厚度较大，具备较好的盖层条件，侏罗系三工河组的泥岩厚度较小，盖层条件较差。

根据新焉参1井揭示的储层和盖层的发育情况，焉耆隆起区发育2套储盖组合： ①新近系葡萄沟组和桃树园组的砂泥岩储盖组合，砂泥岩属于氧化环境，因埋深较浅，泥岩成岩性较差，砂岩的孔隙度和渗透率较低，储盖组合配置差； ②古近系鄯善群中—上部厚层泥岩与其下部及侏罗系三工河组砂岩的储盖组合，鄯善群泥岩厚度较大，但其下部和侏罗系的砂岩孔隙度和渗透率较低，储盖组合配置较差。

2.3 油、气、水层评价

新焉参1井在新近系葡萄沟组(931.5～932.5 m)钻遇弱含气层1 m/1层，全烃由0.006%上升至13.449%，组分较齐全，岩性为灰黄色泥岩，综合解释为裂缝气。古近系鄯善群无油气显示，综合解释水层21.2 m/3层，干层31.2 m/5层(图3)。

2.4 沉积相分析

Th/K比值主要反映沉积能量大小，在高能环境下Th/K比值高，低能环境下Th/K比值低。Th/K比值在10以上为高能环境，10～6为亚高能环境，6～3为低能环境。Th/U比值主要反映化学相，氧化环境下Th/U比值高，还原环境下Th/U比值低。当Th/U比值大于7时，主要为陆相泥岩和铝土矿，属风化完全、有氧化和淋滤作用的陆相沉积； Th/U比值为2～7时，一般为氧化-还原过渡带的沉积环境； Th/U比值小于2时，为强还原环境的海相沉积，岩性为黑色海相泥岩、灰岩及磷酸盐岩。

新焉参1井古近系Th/K比值的范围为4～8，综合分析其沉积环境主要以亚高能环境为主，Th/U比值多数分布在3～7之间，主要为氧化沉积环境(图5)； 侏罗系的Th/K比值的范围为3.5～7，综合分析其沉积环境主要以亚高能环境为主，Th/U多数分布在3～8之间，主要为氧化沉积环境(图6)。

图5 新焉参1井古近系Th/K、Th/U交会图

Fig.5 Th/K、Th/U cross plots of Paleogene in well Xinyancan 1

图6 新焉参1井侏罗系Th/K、Th/U交会图Fig.6 Th/K、Th/U cross plots of Jurassic in well Xinyancan 1

利用地层倾角测井，可以确定储集砂体的几何形态、层理构造和古水流方向，预测有利沉积微相带储集砂体的延伸展布。依据倾角解释模式，结合岩芯观察和自然伽马、电阻率等常规测井曲线，综合研究表明，研究区古近纪时期沉积属河流相沉积体系(表2)。1 847.6～1 860.6 m时，倾角变化在10°以内，沉积时水动力能量中等，呈交错层理，沉积微相为分支河道； 1 864.8～1 870.4 m时，倾角变化在6°以内，沉积时水动力能量较弱，呈波状层理，沉积微相为分支河道； 1 894.6～1 897.2 m时，倾角变化在8°以内，沉积时水动力能量弱—中等，呈交错层理，沉积微相为分支河道。

表2 新焉参1井沉积微相解释成果Tab.2 Sedimentary microfacies interpretation of well Xinyancan 1

3 讨论

根据新焉参1井钻探结果，古近系鄯善群具备完整的储盖组合，但未钻遇良好的油气显示，主要原因为： ①新焉参1井侏罗系遭受严重剥蚀，仅残存13 m厚的三工河组，缺失八道湾组主力含煤系暗色泥岩生油层，造成焉耆隆起区油源短缺； ②由于缺乏油源，只能依靠外来油源运移至此聚集成藏，焉耆隆起区距离南部博湖坳陷生油区较远，在多期构造运动和白垩纪持续抬升剥蚀的共同作用下，侏罗系的原生油气藏和油气运移通道均遭受了严重破坏，导致南部博湖坳陷生油区生成的油气难以运移至焉耆隆起区聚集成藏。

据研究区区域资料[7,14-16]，结合连井剖面(图7)，综合分析焉耆隆起区侏罗系减薄的原因，认为焉耆盆地以焉耆隆起区为界，南部博湖坳陷发育侏罗系，北部和静坳陷缺失侏罗系，焉耆隆起区东南部残留部分侏罗系。新焉参1井处于焉耆盆地焉耆隆起区中部，靠近焉南断裂带，南部博湖坳陷南深北浅，从南至北，侏罗系逐渐减薄，焉耆隆起形成过程中，中生界几乎剥蚀殆尽，是新焉参1井仅残存三工河组，缺失八道湾组的一个重要原因。

图7 焉浅2井-新焉参1井-向1井地层对比图

Fig.7 Stratigraphic correlation of well Yangqian 2-well Xinyancan 1-well Xiang 1

焉耆隆起区不发育烃源岩，储层整体物性较差，这些都是不利的石油地质条件，但焉耆隆起区位于构造高部位，如果有良好的运移输导条件，不排除博湖坳陷的油气运移至隆起的其他区域聚集成藏的可能，因此良好的油气运移输导条件是焉耆隆起区能否成藏的关键因素。根据前人对焉耆盆地油气运聚规律和油气成藏机理的研究[22-24]，认为断层面、最大湖泛面和不整合面是该区油气成藏的主控因素，“优势”运移通道决定着该区油气运移的远近和油气运移的效率，且油气自下而上、由近及远呈“阶梯状”进行运移和聚集。

焉耆盆地经历了多期构造运动改造和破坏[25-27]，其油气保存条件差异较大，侏罗系原生油气藏遭受了严重破坏，目前已发现的4个含油气区块均受继承性发育的背斜圈闭控制[28]，是盆地内最有利于油气聚集的圈闭类型，而与断层有关的断鼻、断块等非背斜圈闭几乎全部落空，可见油气保存条件的好坏直接决定着圈闭的有效性。因此，后期油气保存条件较好、且具备有效的油气运移通道、同时受构造运动影响较小的岩性圈闭、地层圈闭、低幅度背斜圈闭等类型的隐蔽性油气藏是焉耆盆地下一步油气勘探的重点领域，如焉耆隆起区东南部等。

4 结论

通过总结新焉参1井的勘探经验和教训，分析焉耆隆起区与博湖坳陷的油气关系，探索了隆起区油气成藏的可能性，主要形成以下2点认识：

(1)焉耆隆起区古近系鄯善群具备完整的储盖组合，缺乏侏罗系烃源岩，应寻找后期油气保存条件较好、具备有效的油气运移通道、同时受构造运动影响较小的岩性圈闭、地层圈闭、低幅度背斜圈闭等类型的隐蔽性油气藏。

(2)焉耆隆起区中生界分布有限，主要在隆起区东南部残留部分侏罗系。