西北公益性油气地质调查进展和展望

姜亭，周俊林,*，牛亚卓，崔海峰，赵飞，魏建设，韩伟，张云鹏，李玉宏，王博

（1.中国地质调查局西安地质调查中心 / 西北地质科技创新中心，陕西 西安 710054；2. 中国石油长庆油田勘探开发研究院，陕西 西安 710018；3. 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安 710018）

石油和天然气资源是保证国家经济运行的能源动脉，对于保障国家能源安全具有重要意义。中国西北拥有鄂尔多斯、塔里木、准噶尔、吐哈盆地等众多含油气沉积盆地，其面积占中国陆域沉积盆地面积的54%，石油累计探明储量与天然气累计探明储量均占中国陆域的一半以上。中国西北的油气资源是保障国家能源安全的“压舱石”，然而“十三五”以来，新探明石油、天然气储量资源品质明显下降，新发现和待发现油气资源以低孔渗、大深度、多类型、低丰度、高成本为典型特点（蔡勋育等，2021；何海清等，2021；樊大磊等，2021）。

近年来，西北地区新区、新层系、新类型公益性油气勘查取得一系列重要发现。例如，塔里木盆地温宿凸起新近系油气、准噶尔盆地南缘二叠系芦草沟组油气和侏罗系西山窑组煤层气，以及银额盆地居延海坳陷中生界、上古生界油气（包书景等，2019；张文浩等，2021）。但是，公益性油气勘查难度日益加大，矿权空白区地质条件复杂、勘查认识程度低、经费投入不足等问题进一步凸显，页岩油气、氦气等非常规油气、深层-超深层油气正逐渐成为公益性油气地质调查新领域（许光等，2021）。同时，油气勘探开发还面临着勘查开发技术发展滞后、生态环境保护、“碳达峰、碳中和”等诸多挑战。中国西北油气地质调查正站在转型的十字路口，如何在保障国家能源安全和实现能源结构调整中达到双赢是亟需探讨的问题。

笔者回溯了西北地区油气勘探开发的历史，分析了西北地区油气成藏规律，总结了公益性和商业性油气地质调查工作成果，重点展现了中国地质调查局西安地质调查中心在常规和非常规油气资源调查中取得的进展，梳理了西北地区公益性油气地质调查当前的主要任务和面临的问题，提出“十四五”西北地区公益性油气地质调查的工作建议和展望。

1 西北地区油气调查与勘查开发的历史回顾

中国西北是中国石油工业的摇篮，自1907年延长油田延1井开采以来，在陕西、新疆、甘肃不断发现大型油气田。中国西北的油气资源为支持抗日战争、解放战争作出了重要的贡献。新中国成立以来，西北油气资源是支撑西气东输等国家重大工程的资源保障，对推动和加快新疆及西部地区的经济发展具有重大的战略意义，也是“一带一路”倡议的重要组成部分。

中国西北地区是指东起鄂尔多斯盆地，南以昆仑山-秦岭为界的广大地区，主要包括塔里木、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木等4大盆地和银额、吐哈等中小盆地，总面积达122.5×104km2，盆内已探明了较丰富的石油和天然气资源。西北地区还分布有如三塘湖、焉耆、民和等已获工业油气流的小型盆地。据统计，中国西北地区的中小盆地多达50多个，形成了古生代与中新生代叠合盆地群。中国西北的这些主要含油气沉积盆地大多为长期继承性、多阶段构造演化及多层系充填的叠合盆地，发育多时代、多层系烃源岩。烃源岩具有腐泥型、腐殖-腐泥型和腐殖型多种有机质母质类型，发育多种生储盖组合，具有多套烃源岩、多期生烃与多期成藏的特征，这些盆地从寒武系、奥陶系，一直到第四系均已探明了不同类型的油气藏，具有较为可观的剩余石油、天然气和非常规油气资源量（表1）。

中国西北石油和天然气总体处于勘探中晚期；“十三五”以来，已经全面进入了构造与岩性地层油气藏、深层与浅层及常规与非常规油气资源并重勘探的新阶段（赵文智等，2013）。随着国内油气勘探取得大发现的难度日益增大，油气勘探不断向深层-超深层、复杂油气藏、非常规等领域延伸（贾承造等，2008；胡素云等，2020）。近年勘探实践和研究表明，深层海相碳酸盐岩、岩性地层、前陆冲断带之下、页岩油、成熟探区和火山岩等6大领域是未来油气勘探突破发现和规模增储的重点（何海清等，2021）。深层海相碳酸盐岩已成为油气勘探突破、增储建产的重要领域，广泛发育的台内滩油气勘探及增储潜力大；前陆冲断带深层下组合也是未来勘探突破的重要领域；富油气凹陷斜坡区岩性地层油气藏是未来石油勘探增储的重点领域；页岩油是重要的战略接替资源，中低成熟度页岩油是重大战略性接替资源，勘探开发技术需先导试验验证和完善，中高成熟度页岩油资源现实性好，技术成熟度较高，但勘探潜力尚需开发，试采明确；成熟探区挖潜增储潜力巨大，精细勘探技术助推老油气田高质量可持续发展；火山岩油气藏规模增储前景良好，深层火山岩喷溢相碎屑岩是未来勘探重点（胡素云等，2020；何海清等，2021）。

表1 西北地区主要含油气盆地资源量统计表Tab. 1 Petroleum resources statistics of main sedimentary basins in Northwest China

1.1 现代石油勘探开发的萌芽阶段（1905～1948年）

1905～1948年为现代石油勘探开发的萌芽阶段，期间发现了当时中国三大油田：陕西延长油田、新疆独山子油田和甘肃老君庙油田。1905年创办的延长石油官厂，是中国大陆上开发最早的油田。1907年在延长县城西钻成中国陆上第一口油井——延1井，同时建起了中国陆上第一个油田炼油装置。1940～1941年，地质学家汪鹏在延长油田进行地质勘察，在七里村一带找到新的鼻状构造，所实施的七1井在井深86.55 m处曾发生井喷，初期日产油96.3 t，这是鄂尔多斯盆地的第一口高产自喷井。1943年，延长油田当年原油产量达到1 279 t，创年产最高记录；1905年创建，1907年投产，至1948年共钻井40口，累计生产原油6 975 t（王仰之，1984；李德生等，2018）。

1.2 西北石油勘探开发的高速发展阶段（1949～1985年）

1949～1985年，随着勘探装备的升级、地质认识的提高和地震等综合勘探方法的进步，开始在区域大地构造稳定地区寻找大油气田，中国西北地区石油勘探开发进入高速发展阶段。1955年，新疆石油公司在准噶尔盆地西北缘的黑油山下克拉玛依1号井获工业油气流，标志着新中国第一个大油田的诞生。1956年克拉玛依油田投入试采，年产原油1.6×104t，至1960年年产原油达163.6×104t，占当年全国天然石油产量的39%，是当时全国最大的油田，1985年原油产量达494.5×104t，成为中国重要的石油工业基地。克拉玛依油田的发现是新中国成立后石油地质勘探上的第一个突破。1969年以来，分别在鄂尔多斯盆地内的甘肃庆阳、陕西吴起、安塞、内蒙伊盟等地获得工业油气流发现，进一步坚定了盆地勘探信心（孙肇才，2010）。1977年，石油工业部在塔里木盆地西南坳陷柯克亚构造1号井的中新统获得工业油气流，日产油1 647 m3、天然气277×104m3；1984年，地矿部一普在塔里木盆地北部沙参2井于5 391.18 m奥陶系白云岩中获高产油气流，日产油1 000 m3、天然气200×104m3，实现了中国古生代海相层系油气的首次重大突破，开辟了中国古生代海相油气勘探的新纪元，成为中国油气勘探史上的重要里程碑（朱景善等，1989）。

1.3 西北石油勘探开发的稳定发展阶段（1986～2007年）

1986～2007年，西北地区石油勘探开发进入稳定发展阶段。20世纪80年代，石油工业部就提出并实施了“稳定东部，发展西部，油气并举”的战略部署，使西部地区的油气勘探开发取得了一系列重要进展；在鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地西北缘、吐哈盆地和柴达木盆地均实现了油气勘探的突破。从1986～2007年，克拉玛依油田的油气产量一直保持着逐年增长的态势。准噶尔盆地西北缘诸多油田的发现是克拉玛依油田油气增储上产的关键。

1986～1990年，准噶尔盆地西北缘和准东新区油气产量快速上升，西北缘百口泉油田、夏子街油田、风城油田和车排子油田相继投产，准噶尔东部新区发现的火烧山油田、三台油田、北三台油田等相继投入开发，使得盆地原油产量直线上升。1991～2002年，油气勘探开发进入盆地腹部，建成了彩南、石西和陆梁3个百万吨整装油田和石南、莫北、莫索湾等一批高效油气田，实现了原油产量快速的增长，并在2002年原油产量实现历史性突破，成为中国西部第一个千万吨大油田（陈磊等，2020）。1986年以来，在塔里木盆地塔北隆起雅克拉、轮南、英买利、轮台、塔中等构造中生界、古生界先后钻获高产工业油气流；吐哈盆地台北构造台参一井获日产油35.4 m3，新疆三大盆地油气勘探开发进入高峰期（朱景善等，1989）。1988年，中国石油在鄂尔多斯盆地中央隆起陕参1井和榆3井，分别在下奥陶统顶部风化壳获得日产28.3×104m3和13.8×104m3的高产天然气流，宣告了中国陆上第一个世界级大气田的诞生（孙肇才，2010）。2000年，在鄂尔多斯盆地苏里格地区部署了苏5井和苏6井，其中苏6井在盒8段获无阻流量120×104m3/d的高产工业气流，发现了苏里格大气田（赵政璋等，2002）。

1.4 商业性和公益性油气勘探开发并行发展阶段（2007～2021年）

2007～2021年，西北地区商业性油气勘探持续突破。准噶尔盆地玛湖地区、塔里木盆地顺北地区和温宿凸起、银额盆地及河套盆地均实现了油气勘探新突破。2007～2021年，准噶尔盆地进入原油富集区带规模勘探产量高峰期，勘探重点向富烃凹陷斜坡带转移，取得显著成效；在玛湖、克拉美丽、沙湾等富烃凹陷区勘探获重大发现和突破，系统形成逆掩断裂带构造含油模式、源外沿梁断控阶状成藏模式、源内自生自储型火山岩成藏模式、凹陷区源上扇控大面积成藏模式和南缘上、中、下3套成藏组合模式（陈磊等，2020），2021年油气当量达1 247×104t。2008年8月，塔里木盆地克拉苏构造带的克深2井在白垩系取得战略性重大发现和突破，对白垩系巴什基奇克组6 573～6 697 m井段酸化测试，获得日产气46.60×104m3，发现了克拉苏超深层大气田。截至2020年底，克拉苏构造带盐下超深层发现了33个气藏，探明天然气地质储量9 400×108m3，成为中国首个超深层万亿立方米大气田。塔里木盆地落实了博孜-大北、塔北油田富满区块2个10亿吨级产能建设区，133口油气井获得高产工业油气流（田军等，2021）；2021年塔里木油田油气当量再创新高，年产量达3 182×104t。2016年，中石化西北油田在塔里木盆地顺北地区海相碳酸盐岩获重大商业发现，估算资源量达17×108t，其中石油12×108t、天然气5 000×108m3。截至2021年底，顺北一区已建成百万吨产能建设阵地，全区投产井50余口，已累产原油317×104t，累产天然气13.8×108m3（马永生等，2022）。

中国地质调查局发挥公益性油气调查的优势，坚持“三性（基础性、公益性、战略性）”，突出“四新（新区、新层系、新类型、新认识）”，于2007年开始开展银额、鄂尔多斯、柴达木、准噶尔、塔里木及渭河等盆地油气（氦气）基础地质调查工作。塔里木盆地温宿凸起新温地1井、新温地2井在新近系吉迪克组获高产工业油流，新温地1井获折合日产油42.74 m3，新温地2井获折合日产油22.26 m3，元古宇绿片岩试获低产油流，折合日产油1.10 m3。证实了温宿凸起发育古潜山和构造-岩性2种油藏类型，初步评价温宿凸起1号圈闭新近系吉迪克组资源量达1.21×108t，具有广阔的油气勘探前景（周新桂等，2019）。准噶尔盆地南缘博格达山前部署新吉参1井，压裂测试在二叠系芦草沟组和三叠系克拉玛依组分别获得日产1.8×104m3和1.07×104m3天然气工业气流，取得两个层位油气调查突破，实现了博格达山周缘由勘探冷区向勘探热点的转变（许光等，2021）。银额盆地石炭系首次钻获具有工业价值的油气流，是北方古生代侵入岩裂缝油气藏的首次发现。居延海坳陷蒙额参3井在石炭系火山岩和白垩系砂岩见良好油气显示。华力西期花岗岩裂缝段累计产油104.63 m3，累计产气5 565 m3，油层产油气当量2.64 m3/d；在白垩系白云质粉-细砂岩油层，累计产油75.24 m3，累计产气2 551 m3，确定产油气当量1.66 m3/d（包书景等，2019）。此外，中国地质调查局积极推进非常规油气资源的勘探开发工作。通过渭河盆地氦气资源调查研究，创新性提出了富氦天然气成藏理论，初步建立了氦气调查评价技术方法（李玉宏等，2018；Zhang et al.，2019）。氦气资源调查围绕华州北构造，圈定出多个有利目标，实施钻探工程有望实现氦气调查重大突破；支撑陕西省在渭河盆地设立国内首个氦气探矿权，带动陕西燃气集团有限公司等企业开展氦气商业勘探，实现了成果转化与有效应用服务。同时开展了全国富氦天然气跟踪调查，先后圈定了多个氦气成藏有利区带，进一步带动了全国氦气资源调查，服务了国家氦气资源战略安全。

对塔里木盆地温宿区块和银额盆地巴丹吉林的开发是公益性和商业性油气勘探开发成果结合的典范。塔里木盆地温宿和温宿西2个区块提交自然资源部招标出让，持续支撑服务中曼油气公司后续勘探开发，已联合研究部署钻井100余口，日产原油约1 200 t，申报落实石油探明储量3 056×104t，初步建成高丰度中浅层中型油田——温北油田。2013年，根据公益性油气地质调查成果出让银额盆地务桃亥和温图高勒等6个矿权区块。2016年，中石化部署的拐参1井获得日产原油51.67 m3、天然气7 290 m3的高产工业油气流，后续部署的多口探井均获油气突破，发现了巴丹吉林油田，初步估算该区拐子湖凹陷石油资源量4.61×108t。目前，中石化巴丹吉林油田提交石油探明储量461.25×104t，计划建设年产能50×104t，有望建成一个新的油气勘查示范区。

2 西北地区油气资源成藏规律

中国西北幅员辽阔，构造演化复杂。华北-塔里木克拉通被特提斯洋和中亚构造域包围，主要含油气沉积盆地按照其基底属性可分为克拉通构造稳定盆地、微陆块叠合盆地、造山带叠合盆地。克拉通构造稳定盆地主要为塔里木盆地和鄂尔多斯盆地，分别位于塔里木和华北克拉通之上，其古生界为构造平缓的海相碳酸盐岩和砂岩，中新生界为陆相前陆盆地碎屑沉积，盆地边缘发育中新生代前陆逆冲构造。微陆块叠合盆地包括准噶尔盆地、柴达木盆地、伊犁盆地等，其盆地基底为造山带镶嵌的微陆块，中新生界构造层为现代活动造山带环绕的中小型盆地，表现为中新生界前陆盆地叠合于古生界克拉通盆地之上。造山带叠合盆地包括银额盆地、吐哈盆地、三塘湖盆地等，其盆地缺少前寒武纪基底，经历多期复杂演化，发育多期烃源岩；晚古生代盆地基底为早古生代俯冲-造山形成的褶皱基底；中生代盆地基底为碰撞-造山形成的褶皱基底。这3种类型的叠合盆地均经历了复杂的构造变动和演化历史，发育多套烃源岩、多个生烃凹陷，具有多个生、排烃期和多个成藏期，以及纵向可划分出多套储盖组合，油气分布差异明显，可形成独立的含油气系统或构成复合含油气系统等特点（何登发等，2000；赵文智等，2003；张波等，2005）。

2.1 克拉通构造稳定盆地区

克拉通盆地由于其长期的稳定性，为大型继承性古隆起及斜坡构造的形成与发展创造了良好条件。盆地内继承性发育的坳陷中发育了体积可观的烃源岩，巨大的生烃量也为形成规模油气田群提供了物质基础，是油气聚集有利区域。塔里木、鄂尔多斯等海相碳酸盐岩盆地是在不同时期固结的克拉通基底上发育起来的多旋回叠合盆地，大地构造位置位于古亚洲洋构造域与特提斯构造域的复合作用区，盆地具有多旋回叠合结构，上构造层为中、新生界陆相沉积；下构造层为古生界，以海相碳酸盐岩沉积为主；盆地沉积序列相同，生储盖组合具有共性（何登发等，2017）。烃源岩以黑色岩系和泥质碳酸盐岩为主；储集层以各类碳酸盐岩为主，碎屑岩次之，古隆起控制油气的成藏，古喀斯特为主要储层，具有多套油气系统、高演化程度烃源岩、多期成藏及多层系含油气的特点（贾承造，2009）。

塔里木盆地主要发育下寒武统海相烃源岩及石炭系—二叠系和三叠系—侏罗系陆相烃源岩，主要发育碳酸盐岩类岩溶型储层、台地边缘礁滩相溶蚀孔隙型储层、白云岩储层及碎屑岩类储层，超深层发育3套近源区域性储盖组合。前陆区油气主要聚集在白垩系、新生界；台盆区油气主要聚集在古生界和中生界。油气藏类型主要有构造型、地层岩性型和复合型3大类，油气藏形成及分布受多因素控制。烃源岩分布及其热演化程度控制着油气田的平面分布；优质区域盖层和储盖组合控制着油气的纵向富集和分布，具有沿着长期继承发育的大型稳定古隆起、古斜坡及前陆逆冲构造带富集、多期成藏、晚期调整的特点（蔡希源，2007；田军等，2021）。

鄂尔多斯盆地在漫长的地质演化历史中，未遭受强烈的造山运动，盆地沉积地层产状平缓，沉积间断上下地层多表现为平行不整合接触，盆内构造稳定、变形较弱，总体表现为西倾的单斜构造，且几乎无岩浆活动，深大断裂也不发育。盆地内主要发育3套烃源岩，包括下古生界海相碳酸盐岩和上古生界海陆交互相煤系地层的2套气源岩及中生界陆相泥页岩。储集层系众多，纵向上发育5套含油气层系，具有“上油下气”的分布格局，主要包括中生界2套含油层系，侏罗系延安组和三叠系延长组；古生界2套含气层系，上古生界碎屑岩和下古生界碳酸盐岩，中元古界长城系砂岩。鄂尔多斯盆地发育风化壳古岩溶型储层、白云岩储层及以大面积分布的河流-三角洲沉积体系的河道砂体，具有近距离运聚或源内油、气成藏、岩性、地层型油气藏复式聚集的特点（何登发等，2021）（图1）。盆地含油层系主要分布于盆地西南部大型三角洲沉积的砂体中，含气层系分布于盆地中央古潜山溶蚀区及北部三角洲砂体区，具有“满盆富含油气，西南为油，东北为气”的分布格局。油气成藏具有岩相、沉积相带控制油气分布，古隆起区、台缘带及断裂带油气富集的特点。

图1 鄂尔多斯盆地多层系油气成藏模式图（据何登发等，2021）Fig.1 Hydrocarbon accumulation pattern of the Ordos basin

2.2 微陆块叠合盆地区

准噶尔盆地和柴达木盆地是较为典型的微陆块叠合盆地。准噶尔盆地大地构造位置位于哈萨克斯坦板块、西伯利亚板块及塔里木板块的交汇部位，是一个多旋回叠加的复合型含油气盆地，发育有5套烃源岩层系、3类碎屑岩和火山岩有效储层、3套生储盖组合，是一个满盆含油、全层系多层组含油、油气资源丰富的大型叠合含油气盆地（何登发等，2000；王小军等，2021）。准噶尔盆地具有石炭系、二叠系和侏罗系3套主力烃源岩，烃源岩类型及分布决定了目前盆地满盆油、半盆气的分布格局。不同类型盆地多期振荡运动，湖平面频繁升降，形成了烃源岩层系与储集层序侧向上相变、垂向上叠置的组合配置关系。受盆地构造背景的影响，盆地的西北部、西部、南部、东部和中（腹）部发育的圈闭组合和油气成藏条件各不相同，不同的复合含油气系统中生成的油气具有不同的成藏机制。盆地发育5种油气成藏模式，包括：①西北缘逆冲断裂带复式油气成藏模式。②源上相控复式油气成藏模式。③源外沿梁断控阶状成藏模式。④源内自生自储油气成藏模式。⑤源上挤压背斜油气成藏模式（唐勇等，2022）（图2）。总体来看，富烃凹陷控制着油气的平面展布，油气具有沿继承演变型的古隆起构造凸起部位聚集；深大断裂及区域性发育的地层不整合对油气富集具有宏观控制作用，断裂不仅扩大了油气分布范围，增加了含油层系分布，造成了不同油气的混生成藏，同时也使油气分布特征更加复杂（林隆栋，2005；况军等，2006）。

①.西北缘逆冲断裂带复式油气成藏模式：风城油田（J1b）、克拉玛依油田（T2k）；②.源上相控复式油气成藏模式：玛湖油田（P3wT1b）；③.源外沿梁断控阶状成藏模式：莫索湾气田（J1s）、石西油田（C）、三台油田（J—T1）；④.源内自生自储油气成藏模式：昌吉油田（P2l）、克拉美丽气田（C）；⑤.源上挤压背斜油气成藏模式：玛河气田（E—J）图2 准噶尔盆地复式油气成藏模式图（据唐勇等，2022）Fig.2 Hydrocarbon accumulation pattern of the Junggar basin

柴达木盆地是青藏高原北部发育的大型山间盆地，属于不同阶段、不同性质盆地叠加的复合型盆地，盆地发育的石炭系、侏罗系、古近系及第四系为烃源岩的4套含油气系统，储层主要为砂岩、藻灰岩储层，局部地区发育裂缝型储集。油气分布受生烃凹陷的宏观控制，沉积体系控制着有利储集相带的平面分布，断裂及断裂带控制着多层系成藏，同沉积构造带和古构造控制着局部油气富集。晚喜马拉雅运动控制着晚期成藏和油气藏的保存条件（袁剑英等，2006）。在柴西南区，近源早喜马拉雅期同沉积构造和斜坡区的圈闭、油源、储盖组合配置条件好，油藏规模较大，富集程度较高。柴西北区以裂缝性储层为主，厚皮构造形成晚，聚油期短，圈闭和油源、储盖组合配置不利，构造被断层破坏，油气藏规模小、丰度较低。柴北缘西段深层油气藏是经构造改造后的残留油气藏，浅层为次生油气藏。盆地中部三湖凹陷具有满凹生气，局部富集的特点，富气凹陷内的新构造和有利地层岩性变化带是成藏的有利区带，气藏具有多层系含气特征（袁剑英等，2006）。

2.3 造山带叠合盆地区

银额盆地、吐哈盆地和三塘湖盆地为较为典型的造山带叠合盆地。银额盆地位于古亚洲洋与古特提斯构造带的交切复合带，为古生代石炭纪—二叠纪与中生代侏罗纪、白垩纪叠合的含油气盆地；石炭系—二叠系沉积之后经历了多期次构造改造，油气地质条件复杂。中生代凹陷基底残留了厚度较大的石炭系—二叠系，上石炭统—下二叠统干泉组上段及中—下二叠统发育多套厚度大、有机质丰度中-高等的良好烃源岩，油气地质条件有利（卢进才等，2017）。侏罗系是在古生界褶皱基底上发育的一套陆相湖盆、河流相沉积，残余地层主要分布于盆地西部和南部的凹陷内，中—下侏罗统发育一套煤系烃源岩，以灰色-灰黑色泥岩为主，局部含煤和碳质泥岩。中生代侏罗系零星残留于白垩纪盆地凹陷内，整体残留厚度较薄，盆地西部路井凹陷额1井钻遇良好烃源岩和油气显示，总体油气资源规模和勘探潜力有限（周勇水等，2021）。白垩纪银额盆地为一系列小型断陷-坳陷型盆地组成的盆地群，沉积建造差异大，下白垩统巴音戈壁组发育优质烃源岩，主要沿着北东向狭长沉降中心分布，钻井及露头证实厚度300～1 000 m，有机质丰度为0.22%～2.75%，有机质类型好，演化程度适中，近源缓坡断阶带是油气聚集的有利区带，是目前较为现实的勘探目标层系（张洪安等，2020；周勇水等，2021）（图3）。

吐哈盆地位于中亚造山带西伯利亚和塔里木板块的拼贴交汇部位，属于长期发展的叠合型含油气盆地，盆地发育了2套主力烃源岩，中—下侏罗统水西沟群和中二叠统桃东沟群。此外，中侏罗统七克台组和中—上三叠统发育次要烃源岩。二叠系梧桐沟组、三叠系克拉玛依组、中—下侏罗统、白垩系和古近系储层发育，储集层类型以孔隙型砂岩为主，储集层展布受有利相带的控制。侏罗系和二叠系烃源岩层系分别与上覆地层构成 2 套含油气系统和多套生储盖组合。盆地油气藏围绕富烃凹陷呈环带状分布，古构造与通源断裂控制着油气的富集，受各种三角洲砂体的联合控制，油气藏纵向上相互叠置，平面上复合连片（苟红光等，2019）。三塘湖盆地位于准噶尔盆地东北部，属西伯利亚板块与哈萨克斯坦板块构造结合部位，是典型的造山带叠合盆地，盆内发育上石炭统、中二叠统、侏罗系水西沟群3套有效烃源岩，围绕3套烃源岩形成了3套相对独立的成藏组合，表现为2期生烃、2期成藏，具有晚期近源自生自储的成藏特点。油气主要沿着北东向展布的凹陷中部隆起及古隆起、北西向逆冲构造带及不整合面油气成藏（孙自明等，2001；梁世君，2020）。

图3 银额盆地油气成藏模式示意图Fig.3 Hydrocarbon accumulation schematic pattern of the Yin’e basin

3 西北地区典型盆地公益性油气/多能源地质调查评价新进展

3.1 银额及周缘盆地

银额及周缘盆地位于中国西北部，包括了银额盆地、雅布赖盆地、潮水盆地和北山盆地群等多个以古生界为基底的中生代断-坳盆地。这些盆地东以狼山为界，南抵龙首山和北大山，西达马鬃山，包括了内蒙古自治区阿拉善盟全部、巴彦淖尔盟西部、乌海市西部和甘肃北山地区。银额盆地面积最大，约12.4×104km2，其北部分布有洪果尔山、蒙根乌拉山等，中部为巴丹吉林沙漠、宗乃山、沙拉扎山横穿盆地东部。银额盆地油气地质调查大致经历了2个阶段，前者为1993～2006年期间的油气调查，以非震物探、地震、钻井为主要手段，以中生代为主要目标层系；后者为2007年以来的油气调查，以地面地质调查、地震和钻井为主要技术手段，以石炭系—二叠系为主要目标层系。2011年，西安地质调查中心进入银额盆地开展油气基础地质调查工作，获取了丰富的基础地质、二维地震、非震物化探和钻井测井资料，在深层油气勘探取得多项成果和进展，提供了有效矿权区支撑油气企业勘探开发。

3.1.1 明确了银额盆地纵向地质结构

银额盆地是发育在华力西期造山带褶皱基底上的中生代断陷盆地，前中生代地层发生强烈的褶皱变形和冲断构造，并有不同程度的变质现象；中新生代与下伏地层不整合特征明显。近年来取得的主要成果有：①实现了银额盆地重点坳陷中生代和石炭纪—二叠纪地层层序在地表、钻井和地震标定划分上的统一，解决了较长时期同一套地层存在中生代和二叠纪的时代归属争论。②银额盆地重点坳陷的已钻井揭示白垩系巴音戈壁组岩性组合与巴隆乌拉建组剖面一致，下段为盆地发育早期阶段的河流-冲积扇相，岩性以杂色、红色砂砾岩为主；中段以湖相沉积为主，以灰色、灰黑色泥岩、泥质粉砂岩为特征；上段岩性以灰色、灰褐色和红色砂岩、粉砂岩和泥质粉砂岩为主。③银额盆地至少存在3个构造层：上构造层为上白垩统、古近系、新近系；中构造层为下白垩统、侏罗系、上三叠统；下构造层为石炭系—二叠系；构造层界面清晰，不同构造层变质变形程度及变形样式有显著差异；上、中构造层之间呈小角度-微角度不整合接触；中、下构造层之间交角有大有小，陡缓不一，与不整合面叠置在下伏岩层（倾斜地层、背斜、向斜、背向斜、断背断向等）不同构造侵蚀面之上而不同。④重新划分了银额盆地中生代构造单元，盆地内被阿尔金、红石山、恩格尔乌苏、查干础鲁断裂分割为6个坳陷和5个隆起，共11个一级构造单元，又细分为30个凹陷，25个凸起，共计55个二级构造单元。

3.1.2 确定了银额叠合盆地具有三套含油气层系

银额盆地存在中生界白垩系、侏罗系和石炭系—二叠系3套含油气层系。白垩系巴音戈壁组分布在北东向展布的断陷盆地内，分布面积广泛；侏罗系主要含油气层系为下—中侏罗统，分布在近东西展布的断陷盆地内，分布面积局限，主要在盆地西北部和东南部；石炭系—二叠系研究程度比较低，在路井凹陷和拐子湖凹陷见到工业油气流。

白垩系烃源岩主要为下白垩统巴音戈壁组湖相泥岩，现今处于低熟-成熟期。侏罗系烃源岩主要为下—中侏罗统黑色碳质泥岩，现今处于成熟-高熟期。石炭系—二叠系烃源岩主要为浅海陆棚相泥岩，基本处于成熟-过成熟期，不同区块演化程度差异较大。已发现油气藏类型主要有3类：①白垩系断陷湖盆背景下的岩性油气藏，主要分布在缓坡部位的下倾方向，近源成藏，砂岩储层相对不发育，主要为灰质、云质泥岩裂缝（陈治军等，2022），代表性钻井有哈日凹陷的延哈参1井、拐子湖凹陷的拐参1井。②以前中生界各种岩性构成的古潜山油气藏，代表性钻井有路井凹陷的额1井、拐子湖凹陷的拐6井。③石炭系—二叠系复合型油气藏，包括以吉格达凹陷蒙额参3井为代表的侵入岩裂缝油藏、以天草凹陷的天6井为代表的重力流砂砾岩油藏。

3.1.3 初步形成盆地深层和火山岩地震采集、处理和解释技术流程

银额盆地油气调查成果明确了中生界和前中生界的地震响应特征，建立了火山岩地震响应模式，基本解决了居延海坳陷多口钻井钻遇火山岩的识别难题。采用低频震源宽频激发，5 Hz低频高灵敏度检波器单点采集，小道距、高覆盖、长排列的观测系统，提高了深层激发能量和地震波的穿透力与资料信噪比，基本满足深层复杂构造的速度分析和精确成像。采用配套的野外静校正和室内静校正技术、合理的叠前多域迭代去噪方法和振幅补偿、反褶积等地表一致性处理，做好速度分析与剩余静校正多次迭代，建立合理偏移速度场，使偏移归位更加合理，成像更加准确。立足盆地整体结构认识，建立地表、钻井和物探相关资料数据库；在此基础上实现地震资料的构造解释，编制区域跨盆地构造剖面，明确中生界与前中生界的界限地震响应，表现为强地震反射特征；界面之上地层较为平缓，之下地层强烈变形，构造样式多样。对居延海坳陷地震资料进行重新处理，精细拾取速度和准确成像，已钻井揭示的火山岩层状反射多为多次波成像，实为杂乱不连续反射，表现为高角度与上覆中生界不整合接触，与钻井VSP资料一致。

3.1.4 进一步优选了远景区和目标区

根据选区评价原则与分类依据，优选了居延海坳陷的吉格达凹陷、建国营南次凹、乌珠尔凹陷及尚丹坳陷的托莱西次凹等4个构造单元，进行了分类评价，总面积2 450 km2。其中，油气有利区（I类区）1处，面积1 100 km2；油气较有利区（II类区）2处，面积850 km2；油气远景区（III类区）1处，面积500 km2（图4）。

3.2 鄂尔多斯周缘盆地

3.2.1 初步评价了渭河盆地氦气资源前景

渭河盆地位于鄂尔多斯盆地南部，西安地质调查中心氦气地质调查团队通过对渭河盆地富氦天然气组分特征、三普1号和三普2号地热井伴生氦气动态监测、渭新1井测试等成果的综合研究，认为渭河盆地不仅存在水溶气资源，也存在游离态天然气及伴生氦气资源，即富氦天然气层（藏），这一认识对开展渭河盆地氦气资源评价与开发利用指明了新的方向（韩伟等，2014；李玉宏等，2018）。2013年以来，西安地质调查中心围绕渭河盆地氦气资源实施了系列工程以及大量地热井气体样品检测，初步建立了渭河盆地氦气弱源成藏理论，总结了氦源岩排氦机理，利用稀有气体示踪揭示了氦气富集过程；明确了氦气成藏的主控因素是有效氦源岩、高效运移通道和适当的载体气；认识了氦气富集与天然气成藏的关联性和差异性。研究表明，盆地南缘富U、Th花岗岩是富氦天然气藏的主要氦源岩，花岗质碎屑岩和泥页岩是氦源岩的有利补充；氦气初次运移以扩散为主，受温度和矿物粒径控制，氦气从深部运移到孔隙水和气藏的主要通道有断层、连通孔隙和裂隙（李玉宏等，2018；Zhang et al.，2019）。探索出地质指导方向，地震、重力、电法探结构，磁法识别磁性岩体、化探圈定异常、气测录井标定富集层段的氦气资源调查技术方法体系（李玉宏等，2018）。

图4 银额盆地油气矿权空白区选区评价图Fig.4 Selection evaluation map of blank areas of oil and gas mineral rights in the Yin’e basin

根据盆地现存地热流体的储量、气水比、氦气体积分数估算盆地内水溶氦气资源量，渭河盆地4 000 m以浅的水溶氦气资源量达21.30×108m3。根据放射性衰变原理，对潜在氦源岩的U和Th含量、有效体积、岩石密度和放射性衰变时间进行测定和估算；计算结果显示，自花岗岩体形成、渭河盆地断陷和主储氦层形成等3个时间段的生氦量分别为185.21×108m3、37.58×108m3和4.16×108m3。分别圈定了华州-潼关、武功-咸阳、户县-蓝田等3处氦气资源远景区和渭南-固市油气资源远景区；在渭南华州-潼关氦气远景区内，全方位支撑陕西燃气集团获得国内首个氦气探矿权（李玉宏等，2018）（图5）。

3.2.2 明确了河套盆地控盆断层陡坡带油气勘探方向

河套盆地位于华北地台西北部，盆地自形成以来，经历了印支期隆起、燕山期挤压坳陷-初始断陷、喜马拉雅期拉张断陷及整体沉降等4个演化阶段（赵重远，1984）。2015年底，西安地质调查中心于河套盆地吉兰泰坳陷北部庆格勒图地区部署施钻庆浅1井，该井251.0～423.0 m 井段钻遇良好的含油显示，后裸眼试获少量原油，表明吉兰泰坳陷具有烃源岩和油气生成、运移过程（魏建设等，2019）。2016年起，西安地质调查中心针对庆浅1井的原油发现，对河套盆地开展了地震资料收集和研究；于2019～2020年承担了“河套盆地及外围油气资源战略调查”项目，取得了以下工作进展：①提出了河套盆地油气勘探“断裂控油”的油气成藏模式；以狼山断裂一侧为例，区内发育2套烃源岩，生成油气在压力差的作用下沿狼山断裂向上运移，并优先在陡坡带的冲积扇体、复合花状构造等物性条件优越区域聚集成藏；而剩余的石油会沿着断裂继续运移，充注在与断裂交错发育的裂缝中，形成裂缝型油藏（韩伟等，2020）。②狼山断裂为东倾正断层，上盘中新生界与下盘古元古界基底变质岩通过狼山断裂相接触，并且狼山断裂发育多个断裂转折带；在这些转折带附近往往发育有利于油气成藏的“花状构造”，并可形成“岩性-构造复合圈闭”，是油气勘探的理想场所。

图5 渭河盆地氦气远景区评价图Fig.5 Prospective evaluation map of Helium resource in the Weihe basin

3.2.3 揭示了六盘山盆地具有良好油气勘探前景

六盘山盆地紧邻鄂尔多斯盆地西缘南部，构造单元上位于河西走廊-六盘山弧形构造带和祁连-秦岭褶皱带的接合部位。2016年，西安地质调查中心在六盘山盆地固原凹陷实施了宁固参1井，主要目的层为白垩系马东山组。在白垩系马东山组钻获厚度较大的烃源岩，厚度大于300 m，井深2 100～2 150 m处TOC值较高，TOC峰值达到4.4%，平均值为1.32%，有机质干酪根类型主要为Ⅱ型和Ⅲ型，镜质体反射率Ro为0.59%～1.19%，平均值为0.77%，处于低成熟-成熟阶段；局部发育薄层油页岩，井深2 128.77～2 129.26 m为灰黑色油页岩，说明固原凹陷存在油气生成和运移，具有良好的油气地质条件（李渭等，2021）。

4 西北地区公益性油气地质调查的任务和面临的问题

近年来，中国的石油、天然气对外依存度不断攀升，勘探开发成本和难度不断加大，对国家安全和经济社会可持续发展带来巨大挑战。中国地质调查局作为“基础性、公益性、战略性”地质调查工作的国家队，必须担负起历史使命，贯彻落实党中央决策部署，支撑服务国家能源资源安全。西北地区公益性地质调查在新形势下担负着3个方面的任务：①系统开展西北地区多能源资源调查评价，支撑服务国家油气资源整体规划和区域发展战略规划。②开展矿权空白区油气战略选区调查，提供油气矿权招标区块，带动社会资金进入油气上游勘探领域，推进国家油气体制改革。③依托公益性合作平台，聚焦西北地区油气基础地质问题，搭建西北地区油气地质大数据平台，支撑服务商业性油气勘探开发高质量发展（张文浩等，2021；许光等，2022）。对标目标任务，西北地区公益性地质调查还存在以下问题。

4.1 矿权空白/退出区块工作程度低制约油气体制改革深入推进

长期以来，中国油气矿业权登记、管理、监督、考核等机制和法规并不健全，导致国内勘查开发投入不足、矿权流动性不足、探明储量增长缓慢、地质资料信息公开滞后等诸多问题（王世虎，2019）。为破除上述问题，2015年，原国土资源部在新疆试点改革，拿出6个油气勘查区块，面向社会公开招标。2017年，中共中央、国务院印发《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》，提出有序放开油气勘查开采市场，实行勘查区块竞争出让制度和更加严格的区块退出机制。虽然区块退出机制进一步盘活了油气矿权，但由于油气勘探是一个资金、技术和风险高度密集的行业，矿权空白区块和退去区块工作程度普遍较低，社会资本在技术储备和资料基础方面严重不足，勘探风险评估能力弱，勘查投资信心普遍不足，导致改革进展缓慢。中国西北地区油气勘探程度低于东部地区，矿权空白区和退出区块面积大，油气资源禀赋好，勘探潜力巨大，是中国油气体制改革的重要突破点。

4.2 传统地质调查思路制约多能源资源综合研究与评价

西北地区主要含油气盆地大多为多能源资源盆地，盆地内赋存着石油、天然气、油页岩、页岩气、煤炭、煤层气、氦气、铀、水、地热等多种能源资源矿产。但受限于传统地质工作思路制约，以往工作多围绕单一矿种开展调查评价，多矿种成矿、成藏研究和多能源资源整体评价工作非常薄弱，亟需打破传统油气地质调查思路，以地球系统科学理论为指导，破解西北地区能源资源领域重大基础地质问题，开展常规与非常规并重、多种能源资源综合评价工作。

4.3 地质资料壁垒制约盆地整体认识与综合服务能力提升

一方面，能源资源调查受行业、部门、矿权等制约，数据和资料成果共享差，制约了地质资料和数据的集成服务；另一方面，随着地球系统科学理论的不断丰富和发展，各类地质数据呈指数级增长，具有学科门类多、数据规模大、空间分布广、时间跨度长、复杂性高等特点（严光生等，2015），海量数据的整合、分析和挖掘能力不足制约了综合服务能力提升。同时，云计算、人工智能、区块链、物联网等新兴技术的快速发展，催生出地质领域新的研究和发展方向；但目前西北地区数字盆地建设相对滞后，新兴技术应用能力不足，制约了盆地深部成矿成藏预测、多能源资源矿产评价和战略性矿产研究等的综合服务能力的发展和提升。

4.4 西北地区氦气资源勘探潜力巨大但调查评价工作整体薄弱

当前，中国氦气资源对外依存度高达95%以上，严重危及国防安全和高新技术产业发展。然而，目前国内氦气勘查程度极低，成藏理论研究刚刚起步，勘查技术发展滞后，资源评价方法尚未建立，现有天然气田氦气含量调查不系统，新区氦资源评价缺乏资料基础。基于氦气成藏规律研究的初步认识，认为中国西部大型叠合盆地边缘隆起、陆内裂谷盆地具有良好氦气资源前景。通过梳理西北地区主要盆地构造和演化特征，认为塔里木盆地沙雅隆起、巴楚隆起、塔中隆起、柴达木盆地马海大红沟隆起、柴达西缘大风山隆起、鄂尔多斯盆地北部及汾渭盆地等具有良好氦气成藏地质条件，勘探潜力巨大。但整体勘查程度较低，亟待开展西北地区氦气资源调查评价，系统评价西北地区氦气资源潜力，优选勘查远景区，引导后续勘探开发。

4.5 西北地区深层地下空间资源潜力巨大但调查评价尚未开展

随着经济社会发展，人类对空间、资源、能源的需求逐步增大，地下空间已经成为重要的战略性国土空间资源（林良俊等，2017）。而随着科学技术的快速发展，人类对地下空间的探索利用也从城市浅层地下空间的利用逐步向深层、超深层发展。例如，天然气地下存储、二氧化碳封存、压缩空气储能、废液深井回注、放射性核废料处置等（郭朝斌等，2019）。西北地区作为中国重要的能源资源基地，伴随着资源开发利用的深入，废弃油气田、废弃煤矿井田等将产生规模巨大的地下可利用空间，但目前对地下空间的分布、规模、可利用性等的调查评价尚未开展，亟需在加强理论研究的基础上，根据实际地质条件，因地制宜开展深部地下空间的调查、评价、规划和应用研究，支撑服务国家“双碳”目标和中长期发展规划。

5 “十四五”西北地区公益性油气地质调查的建议和展望

当今世界人类面临前所未有的气候挑战，“碳达峰和碳中和”倡议是人类社会应对这些挑战的重要手段。实现“碳达峰、碳中和”是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，首当其冲的就是能源结构的调整，化石能源消费的减少和清洁能源的兴起势在必行。然而对于中国能源结构而言，石油和天然气所占比例不高且对外依赖严重，国内重要含油气盆地的资源在整体能源结构中具有“压舱石”的作用，“增储上产”刻不容缓。与之对应的是，中国油气勘探开发已进入中后期，勘探难度进一步加大，已经进入了浅层和深层并举、常规与非常规油气并重的新阶段。公益性油气地质工作作为油气勘探行业的先锋军，需要在保障国家能源安全和适应能源结构调整2个方面提出平衡有序发展的规划建议，以下就“十四五”中国西北公益性油气调查的重点方向进行探讨。

5.1 加大公益性油气基础地质调查投入，支撑服务国家油气体制改革

西北地区虽然经历了70余年的油气勘探工作，但已探明储量分布和勘查投入较为集中，各大型盆地腹部和部分中小型盆地尚处在勘探初期，勘查工作程度极不均衡。通过加大公益性油气基础地质调查投入，可有效带动社会资金进入上游勘探领域，支撑服务国家油气体制改革。主要围绕3方面开展工作：①加大矿权空白区的油气基础地质调查投入，破除传统地质思维，开展“新区、新层系、新领域、新类型”油气基础地质调查，实施战略选区调查，优选油气远景区和有利区，提供油气矿权招标区块。②对矿权退出区块地质资料开展系统整理和再研究工作，针对性补充油气基础地质调查工作，编制退出区块地质资料包，择优提供油气矿权招标区块。③发挥油气基础地质调查国家队作用，支撑自然资源管理部门，开展油气勘查督查，监督油气勘查作业和勘查投入的真实性、合规性、有效性，严格落实区块退出机制，盘活油气矿权，支撑服务国家油气体制改革有效落地。

5.2 试点开展含油气盆地多能源综合调查，建立健全“三位一体”评价体系

中国西北以鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、柴达木盆地为代表的大型沉积盆地，广泛发育多种能源资源共生/伴生。以有机-无机相互作用为核心，开展大型盆地多种能源资源（有机矿产-铀-氦-水-热）综合评价与有序利用研究，有利于深入认识多矿种成因联系与共存机理，形成常规与非常规并重、多种资源综合评价、有序开发理论体系与工作机制。

5.3 公益性调查和商业性勘查结合，开展氦气战略资源调查评价

中国氦气资源长期严重依赖进口，资源安全形势十分严峻。开展氦气战略资源调查评价主要有以下3方面的工作：①建设渭河盆地氦气资源调查示范基地，转化资源优势为经济优势，将渭河盆地建成中国氦气资源基地，构建中国氦气战略安全脊梁。②开展全国氦气资源远景调查，加强国家公益性队伍对氦气资源调查工作的战略性和公益性引领，开展全国氦气资源潜力评价，划分氦气成藏有利区带，预测资源量，为国家规划提供依据。③开展全球典型氦气资源勘查利用动态跟踪，以具有氦气资源前景的“一带一路”国家（地区）为重点，通过国际合作，跟踪国外氦气资源勘探开发最新进展，开展战略研究，为政府提供决策建议。

5.4 开展油气资源动态空间数据库建设，为政府决策提供信息支撑

首先，以大型含油气盆地为基本单元，打破矿权和行政区域壁垒，集成盆地骨架大剖面地震数据和解译成果，深化盆地整体认识，建立全盆地油气资源数据库，为后续油气地质调查、部署、决策提供数据支撑；其次，动态跟踪油气矿权区块所有、退出和出让状态，建立健全储量评估数据库，服务政府和企业需求；再次，在空间数据库基础上探索建立各主要含油气盆地的三维地质模型，实现建模、评价、目标优选、钻前预测的智能化、精细化，建立数字盆地系统，为中国西北地区含油气盆地地质研究提供一个宏观分析、解读的综合数据平台。

5.5 开展盆地地下空间调查，以碳捕集、利用与封存技术为重点，服务碳中和目标需求

碳捕集、利用与封存技术（CCUS）被认为是最具潜力的前沿减排技术之一，CCUS技术面临着诸多问题，其中最大的挑战是合理规划地下空间，动态监测二氧化碳地质封存的效果。地下空间的商业和战略价值不仅体现在CCUS地质封存需求，还包括核废料处置、压缩空气储能、地下油气储藏、地热能开发利用等方面的需要。调查、规划、利用、监测这些地下空间既需要深厚的区域地质资料积累，也需要先进的地球物理监测技术，这正是油气地质调查的优势和专长所在。

致谢：中国地质调查局西安地质调查中心卢进才、计文化、王永和审阅全文并提出宝贵意见，在此谨致谢忱。谨以此文庆祝中国地质调查局西安地质调查中心成立60周年。