張健，崔琴，胡瀚文，康月萍，郭忠

（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013；2.北京大學地球與空間科學學院，北京 100871；3.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

準噶爾盆地南緣四棵樹凹陷下組合油氣成藏條件與評價

張健1，崔琴1，胡瀚文2,3，康月萍1，郭忠1

（1.中國石油新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院地球物理研究所，新疆 烏魯木齊 830013；2.北京大學地球與空間科學學院，北京 100871；3.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083）

準噶爾盆地南緣四棵樹凹陷下部成藏組合為白堊系吐谷魯群及以下地層構成的多個儲蓋組合。該區(qū)發(fā)育3套烴源巖，資源量大，工作程度低。儲集層發(fā)育較好，侏羅紀齊古組及白堊紀清水河組為優(yōu)質儲層。圈閉以構造類型為主，面積較大。斷裂切割了烴源層及儲層，侏羅—白堊系的不整合面為油氣運聚的良好通道。油氣成藏匹配關系較好。區(qū)域蓋層分布廣、厚度大，具良好勘探前景。凹陷中部褶皺帶為油氣勘探突破區(qū)，北東撓褶帶為油氣勘探評價區(qū)，山前斷褶帶及下盤隱伏構造帶為油氣勘探接替區(qū)。

四棵樹凹陷；下部成藏組合；成藏條件；分析評價

準噶爾盆地南緣天山北麓前陸沖斷帶分為上、中、下3個成藏組合[1]，下組合為吐谷魯群及以下地層儲蓋組合，以侏羅系為主。油氣成藏以中下侏羅統(tǒng)烴源巖為油氣源，吐谷魯群底礫巖及中、上侏羅統(tǒng)砂巖為儲層，吐谷魯群泥巖為區(qū)域性蓋層，斷裂和不整合面為油氣主運移通道，形成自生自儲或古生新儲式油氣藏。

四棵樹凹陷位于準南前陸沖斷帶西段，1937年獨山子油田（上組合油藏）發(fā)現(xiàn)，半個多世紀的勘探中，四參1井侏羅系八道灣組見良好油氣顯示，試油為水層；西參2井新近系見良好顯示，獲油5.034 t/d、氣0.096×104m3/d、水1.82 m3/d；高泉1井古近—新近系見良好顯示，試油為水層。2000年在卡6井侏羅系齊古組獲高產工業(yè)油氣流；2010年西湖1井在侏羅系齊古組見良好顯示，獲油1.08 t/d、氣0.051×104m3/d、水55.3 m3/d，為低產油流；鉆探獨山1井在白堊系清水河組、侏羅系齊古組見良好油氣顯示。下組合雖顯示豐富油氣，但僅卡因迪克構造建成油田。因此，四棵樹凹陷下組合含油氣遠景和成藏條件如何，是亟待探討的問題。

1 構造特征

四棵樹凹陷位于準噶爾盆地南緣西段，南以托斯臺前緣斷裂、巴音溝斷裂為界，東北側以NNW向艾卡斷裂與車排子凸起相接，西北與甘家湖凸起呈過渡關系，東以紅車斷裂南延一線為界?？傮w走向NWW向，屬北天山山前坳陷帶次級負向構造單元。面積約6 400 km2。凹陷為侏羅紀以來的繼承性凹陷（圖1）。

據(jù)構造樣式特征、構造變形強度、應力傳遞和遞進變形規(guī)律等，由南向北劃分為山前斷褶帶、中央褶皺帶和北東撓褶帶、北部斜坡帶4個次級構造單元。山前斷褶帶緊鄰北天山，構造活動劇烈，發(fā)育一系列南傾的高角度逆沖斷層，及沖斷帶下盤隱伏構造帶；中部褶皺帶為凹陷主體部分[2]，呈NW向展布，發(fā)育有高泉背斜群；北東撓褶帶位于車排子凸起和四棵樹凹陷北東斜坡構造轉折處，發(fā)育卡因迪克背斜、卡東背斜、西湖和獨山子等背斜構造，這些背斜受喜山期產生的逆沖斷裂控制，隆起幅度相對較高。北部斜坡帶位于四棵樹凹陷北部，發(fā)育卡9井北、卡9井NW斷層-地層圈閉（圖1）。

2 成藏條件分析

2.1 油氣源條件

四棵樹凹陷有3套可能烴源巖：侏羅系煤系地層，暗色泥巖、煤；白堊系吐谷魯群和古近系安集海河組暗色泥巖。侏羅系煤系烴源巖鏡質體反射率Ro大于0.7%，接近生烴中心達1.3%，目前已達生油高峰期。油氣主要來自中下侏羅統(tǒng)煤系地層和古近系安集海河組烴源巖，其中以侏羅系烴源巖為主。

圖1 四棵樹凹陷構造略圖Fig.1 Tectonic sketch of Sikeshu sag1.一級構造單元；2.二級構造單元；3.侏羅系尖滅線；4.Ro等值線；5.油氣顯示井；6.預探井；7.構造等值線

四棵樹地區(qū)中下侏羅統(tǒng)穩(wěn)定分布，長期處于沉積中心，總體上為河湖相沉積，暗色泥巖和含煤地層分布范圍廣，其中八道灣組及西山窯組為三角洲平原-湖沼相沉積，含煤建造、煤層、碳質泥巖較發(fā)育；三工河組為淺-深湖相灰色深灰色泥巖夾碳質泥巖。有機質類型以II2型和III型為主，發(fā)育一套優(yōu)質烴源巖、兩套中等豐度烴源巖[3]。吐谷魯群發(fā)育半深湖-深湖相暗色泥巖，具生烴能力,有機質類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主，部分為Ⅲ型，是不可忽視的現(xiàn)實烴源巖[4]。古近系安集海河組暗色、灰綠色泥巖，為淺湖-半深湖相，有機質類型主要為Ⅰ型和Ⅱ型，部分為Ⅲ型，屬中等烴源巖[5]。2012年計算的安集海河組、西山窯組、三工河組、八道灣組總資源量為4.307 3× 108t。目前已探明儲量僅722×104t左右（獨山子和卡因迪克油田），探明程度很低。

2.2 儲集層條件

2.2.1 儲集層基本特征

通過野外露頭觀察及已鉆井儲層物性分析，下部成藏組合主要發(fā)育下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組，中上侏羅統(tǒng)頭屯河組、齊古組及下白堊統(tǒng)清水河組5套儲集層，其中齊古組、清水河組為優(yōu)質儲層，是本文研究重點（表1）。齊古組厚層狀及清水河組互層狀碎屑巖相對為優(yōu)質規(guī)模儲層［6］。齊古組孔隙度最大24.35%，最小 2.1%，平均6.5%~21.5%；滲透率最大684.18×10-3μm2，最小0.016× 10-3μm2，平均 1.18×10-3~ 161.99×10-3μm2。清水河組孔隙度最大13.6%，最小0.6%，平均2.46%~8.15%；滲透率最大22.0×10-3μ m2，最小0.08×10-3μm2，平均0.89×10-3~ 8.47×10-3μm2。儲層埋藏深度較大。南緣推覆擠壓較強，上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)長期處于堿性成巖環(huán)境，早期膠結，后期溶蝕，普遍存在異常高壓。儲層巖石類型主要為長石巖屑砂巖和巖屑長石砂巖，少量巖屑砂巖為較低成分成熟度、低-中等及中等-較好結構成熟度。孔隙類型以剩余原生粒間孔為主，少量顆粒內溶蝕孔與膠結物溶孔。

2.2.2 儲集層基本特征規(guī)模與分布

據(jù)重礦物組合及穩(wěn)定系數(shù)分析，結合地質、地震等資料，推測齊古組發(fā)育兩大物源體系。北部呈辮狀河河道砂體厚層狀，砂體厚度大（達200 m以上），砂礫巖占組厚的90%以上，儲集層巖性橫向上變化不大，總體上北西區(qū)優(yōu)于西南區(qū)（圖2）。儲層巖石物性由西北向東南沿主體物源方向逐漸變差［7］：西北部四參1井齊古組，埋藏深度3 634~3 868 m，孔隙度平均21.5%，滲透率平均161.99×10-3μm2，為好儲層；中東部西湖1井齊古組埋藏深5 970~6 160 m，孔隙度3.50%~9.50%，滲透率0.089×10-3~2.270×10-3μm2，為較差或差儲層，物性明顯偏差。南部物源砂體分布局限，厚度較?。?0~30 m）。

清水河組沉積期，同樣受南北兩大物源影響。北部為辮狀河三角洲沉積體系，底部普遍發(fā)育一套砂礫巖，為水下分流河道沉積。底礫巖層之上，以辮狀河三角洲前緣沉積為主。體系由北向南延伸，最遠可到卡7井區(qū)，砂體厚12 m左右，最大達28 m。南部為扇三角洲沉積體系，下部為扇三角洲平原分支河道砂礫巖沉積，上部為扇三角洲前緣水下分流河道砂體，由南向北延伸，最遠到高泉1井、西參2及獨深1井區(qū)，砂體厚30~40 m，最大70 m（圖3）。

圖2 四棵樹凹陷上侏羅統(tǒng)齊古組沉積體系分布Fig.2 Sedimentary system distribution of Upper Jurassic Qigu formation in Sikeshu sag1.井位；2.水流方向；3.物源方向；4.地層尖滅線；5.盆地邊界線；6.砂礫巖厚度等值線

圖3 四棵樹凹陷下白堊統(tǒng)清水河組沉積體系分布Fig.3 Sedimentary system distribution of Lower Cretaceous Qingshuihe formation in Sikeshu sag（圖例同圖2）

2.3 圈閉條件

四棵樹凹陷受海西期以來多期構造運動影響，形成成排、成帶構造格局。下組合發(fā)育10多個大型背斜、斷鼻構造圈閉，侏羅系頂界構造圈層面積大于400 km2，其中面積大于20 km2的構造圈閉6個，合計面積348 km2。圈閉構造成排成帶分布，多為近EW向，與斷裂相伴生，為南緩北陡的不對稱長軸背斜，構造形態(tài)相對寬緩。這些背斜圈閉很多，從白堊系到侏羅系均存在背斜圈閉，只是深淺層圈閉的高點有所偏移。局部構造的形成與北天山造山過程中派生的側向擠壓應力作用相關。圈閉位置不同，所承受的應力強度與變形地層巖性和結構不同，構造樣式亦不相同[8-9]。據(jù)構造成因可劃分為4種：①壓扭構造。主要分布于卡因迪克地區(qū)，有卡因迪克背斜、卡東背斜、卡西背斜等；②斷層傳播褶皺。主要為分布于中部褶皺帶東部獨山子背斜；③沖起-傳播型褶皺。主要分布于凹陷主體，為西湖背斜、高泉東背斜、高泉南背斜、高泉北背斜等；④疊瓦逆沖構造。主要分布于凹陷南部沖斷帶下盤隱伏構造帶，為托北斷鼻、烏木克斷鼻等隱伏構造（圖4）。2.4區(qū)域性蓋層

圖4 過四棵樹凹陷南北向地震剖面Fig.4 SN-trending seismic section cross the Sikeshu sag

清水河組底砂巖與齊古組巨厚砂巖被吐谷魯群厚層湖相泥巖封蓋，斷裂未斷穿上部泥巖層，為下組合重要區(qū)域蓋層。吐谷魯群暗色泥巖厚度大于1 000 m，封閉能力較好。西湖1井、獨山1井古近系及以下地層存在異常高壓，壓力系數(shù)為1.9~2.47，表明吐谷魯群厚層泥巖具較強封閉性。

3 油氣成藏要素分析

3.1 油氣成藏時間匹配性分析

四棵樹凹陷下組合圈閉構造主要形成于喜山中期，定型于喜山晚期，與中下侏羅統(tǒng)大量生排烴期時間匹配，主要形成原生油氣藏。位于北部斜坡帶的四參1井下組合未獲突破。獨-卡雁行斷褶帶發(fā)現(xiàn)卡因迪克油田（卡6井）。西湖1井侏羅系齊古組見良好油氣顯示，并進行了試油。獨山1井清水河組底部砂巖及齊古組見良好顯示，由于井況復雜未能試油。

圖5 西湖1井6 075 m烴類包裹體溫度測定Fig.5 Temperature determination of Hydrocarbon inclusion in Xihu well 1 at the depth of 6 075 m

侏羅系烴源巖大量生烴始于12 Ma，生烴動力學和同位素動力學認為下組合具晚期生烴、階段捕獲、晚期成藏特征。以流體包裹體法為主，結合圈閉法、生烴史法，綜合分析下組合油氣成藏期次。西湖1井齊古組儲層烴類包裹體主要發(fā)育于裂縫中，熒光、產狀顯示為一期充注，成熟度較高，烴類包裹體及伴生鹽水包裹體形成溫度測定結果成藏期晚（180℃~200℃），油氣充注強度大，成熟度中等到偏高（圖5）。油氣生成主要集中在很短的地質時間內，有利于烴類的集中排氣和運移，運聚效率較高；油氣散失時間短，對油氣保存非常有益。西湖1井齊古組6 139~6 160 m和5 996~6 018 m原油的姥植比、甾萜烷及同位素等地化特征相似，表明二者具相同母質來源，原油來源于侏羅系烴源巖。從飽和烴色譜圖上看，西湖1井齊古組原油未遭生物降解；在m/z177質譜圖上，無25-降藿烷，未遭生物降解，來源于成熟原油。卡6井齊古組儲層烴類包裹體均一溫度主峰為90℃~100℃，對應時間距今約12~8 Ma。包裹體均一溫度揭示，其為最早一期成藏，以卡6井齊古組油藏為例，卡因迪克東南部斜坡侏羅系內部可能發(fā)育巖性上傾尖滅油藏或透鏡體油藏[10]。

3.2 油氣成藏空間匹配性分析

通過齊古組、清水河組沉積相與規(guī)模儲層分布、烴源巖展布與評價、吐谷魯群泥巖厚度與目的層頂界構造特征的疊合分析，下組合構造與有利相帶重合分布，背斜圈閉與規(guī)模有效儲集層發(fā)育匹配性好，圈閉與生烴中心、區(qū)域蓋層具很好的空間匹配關系。

齊古組辮狀河三角洲前緣砂體，厚200 m以上，平面上與高泉背斜群、西湖背斜和獨山子背斜相匹配；清水河組下部砂巖縱向上發(fā)育多套互層狀規(guī)模砂體，平面上與高泉背斜群匹配。下組合圈閉分布于四棵樹凹陷生烴中心周圍，與齊古組厚層狀及清水河組互層狀儲層相貼近；頂部發(fā)育吐谷魯群厚層湖相泥巖蓋層，為下伏層系油氣保存提供了優(yōu)越條件。

3.3 油氣成藏分析

下組合構造圈閉形成于燕山運動中晚期，發(fā)育獨立斷裂系統(tǒng)。斷裂切割中、下侏羅統(tǒng)烴源層和儲層及侏羅系、白堊系不整合面為油氣運聚良好通道。沉積相帶的展布控制著油氣藏的分布。油氣成藏垂向上以斷裂為主要通道，溝通上下層系。砂體和不整合面為油氣側向運移主要通道，油氣向構造高點運聚。沉積相帶的展布控制了油氣的平面分布?？ㄒ虻峡藰嬙旄卟康目?、卡002井試獲工業(yè)油流，圈閉溢出點外卡001試油為干層，為受不整合面控制的構造地層油藏。

西湖1井齊古組氣測顯示活躍，合計57 m，總烴量最高36.525 5×10-2，組分出至異戊烷。試油2層，5 996~6 018 m，獲油2.33 t/d、水48.34 m3/d。6 139~ 6 160 m，獲油0.28 t/d、氣740 m3/d、水66.71 m3/d，為低產油流。西湖背斜齊古組未成藏，可能為充注不足和儲層較差，或侏羅系斷鼻構造北斷裂封閉條件差造成[11]。通過斷層封閉Knipe三角圖分析，西湖1井深部侏羅系斷距小于210 m時，砂砂對接段斷層帶SGR值小于15%，斷層封堵性較差。西湖1井位所處構造位置偏低也是重要原因。

4 含油氣有利區(qū)評價

四棵樹凹陷總資源量4.307 3×108t。中、下侏羅統(tǒng)主力含油氣系統(tǒng)，89.57%的資源量在侏羅系。下組合具自生斷裂系統(tǒng)，具近源、近距離優(yōu)先捕獲油氣優(yōu)勢，且圈閉面積大、規(guī)模儲層發(fā)育、充滿度高，為一期成藏，后期破壞程度低，是尋找大油氣藏的有利層系。

4.1 中部褶皺帶是油氣勘探突破區(qū)

中部褶皺帶位于凹陷南部，以背斜、斷鼻、斷塊構造為主，自西向東發(fā)育艾3井西地層圈閉、高泉西斷塊、高泉背斜、高泉北背斜、高泉東背斜、高泉南背斜等多個構造。該背斜群僅鉆探1口高泉1井，古近系、新近系見良好油氣顯示，安集海河組試油獲低產流油。下組合構造圈閉發(fā)育，具自身斷裂系統(tǒng)，緊鄰凹陷侏羅系生烴中心，具良好勘探前景，為下一步勘探重點突破區(qū)。

4.2 北東撓褶帶是油氣勘探評價區(qū)

北東撓褶帶位于車排子凸起西翼獨-卡雁行背斜帶，發(fā)育卡因迪克背斜、卡東背斜、西湖背斜、獨山子背斜、獨南背斜，下組合勘探程度相對較高。構造帶北部建成卡因迪克油田，發(fā)育下組合齊古組及中組合古近系紫泥泉組、安集海河組油藏。構造帶中部西湖1井在齊古組見良好顯示并鉆遇200 m厚規(guī)模儲層，齊古組試油2層均獲低產油流。構造帶南部鉆探獨山1井在清水河組、齊古組見良好油氣顯示，其中齊古組鉆遇3套厚層砂巖，累厚110 m。該區(qū)中、南部儲層發(fā)育，溝通深部源油斷裂發(fā)育，具備運移通道，有多口剩余油氣井點，為勘探評價有利區(qū)。

4.3 隱伏構造帶是油氣勘探接替區(qū)

托斯臺構造群屬準南前陸盆地山前第一排構造帶，以背斜、斷鼻、斷塊構造為主，背斜核部出露侏羅系、白堊系，圈閉以白堊系、侏羅系、三疊系、石炭系為主。地面油氣顯示極豐富，中上三疊、下白堊統(tǒng)及始—漸新統(tǒng)皆有良好油氣顯示。20世紀50年代鉆探的9口淺井在多層系有不同程度油氣顯示，將1、吉1井油氣顯示最好。2007年鉆探托6井，侏羅系、三疊系見良好油氣顯示。受地震資料品質限制，構造圈閉落實程度低。托斯臺構造群北翼發(fā)育多條高角度南傾逆斷裂，為強烈垂向逆沖擠壓，形成高陡階梯狀斷塊圈閉（博爾通1、2、3號斷塊），緊鄰凹陷侏羅系生烴中心，圈閉保存條件好具良好勘探前景。

5 結論

（1）準噶爾盆地南緣四棵樹凹陷下組合發(fā)育一套優(yōu)質烴源巖，兩套中等豐度烴源巖；暗色泥巖、碳質泥巖及煤層具較好的生烴能力。有機質成熟度南北有差異，生烴中心位于凹陷中部與東南部。四棵樹凹陷資源量大，發(fā)育程度低，成藏條件優(yōu)越。

（2）齊古組砂巖厚度大，清水河組底部砂巖分布范圍廣，為優(yōu)質規(guī)模有效儲層。

（3）凹陷可分為山前斷褶帶、中部褶皺帶、北東撓褶帶、北部斜坡帶。下組合構造圈閉形成于燕山運動中晚期，并發(fā)育獨立斷裂系統(tǒng)。斷裂切割中、下侏羅統(tǒng)烴源層和儲層，并斷達侏羅—白堊系不整合面，為油氣運聚的良好通道。沉積相帶的展布控制油氣藏的分布。

（4）構造圈閉形成時間與主生排烴期時間匹配，圈閉位置與有利相帶、優(yōu)質儲層分布相匹配，吐谷魯群區(qū)域蓋層與中上侏羅統(tǒng)儲蓋組合匹配。中央褶皺帶是油氣勘探突破區(qū)、北東撓褶帶是油氣勘探評價區(qū)、山前斷褶帶及隱伏構造帶是油氣勘探接替區(qū)。

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Hydrocarbon Accumulation Conditions of the Lower Assemblage in Sikeshu Sag,the Southern Margin of Junggar Basin

Zhang Jian1,Cui Qin1,Hu Hanwen2,3,Kang Yueping1,Guo Zhong1
（1.Institute of Geophysics,Research Institute of Exploration and Development,Xijiang Oilfield Company,PetroChina, Urumqi,Xinjiang,830013,China;2.School of Earth and Space Sciences,Peking University,Beijing,100871,China; 3.Research Institute of Petroleum Exploration and Development,PetroChina,Beijing,100083,China）

The lower assemblage refers to several reservoir-cap assemblages consisted of Tugulu Group of Lower Cretaceous and strata below in Sikeshu sag,the southern margin of Junggar basin.Three sets of source rocks develop in these regions where stores abundant resources but is low degree exploration.The well-developed reservoirs here has high quality,such as the upper Jurassic Qigu Formation and the lower Cretaceous Qingshuihe Formation.Traps are mainly large structural ones.Faults connecting source rocks with reservoirs and unconformity between Jurassic and Cretaceous provide good passages of hydrocarbon migration.In addition,huge thick cap-rocks mostly cover this region.In a word,the time and space of hydrocarbon accumulation generally match with each other.And this region has favorable exploration prospect.The depression of the central fold belt is exploration breakthrough area of oil and gas.North east flexure belt is the oil and gas exploration evaluation area.And the piedmont fault fold belt and the footwall of concealed structure belt are successions of oil and gas exploration.

Sikeshu Sag;Lower Hydrocarbon Accumulation Combination;Accumulation conditions;Analysis evaluation

1000-8845(2016)02-269-06

P618.130.1

A

項目資助：國家科技重大專項（2011ZX05003-005）資助

2015-04-29;

2015-09-17;作者E-mail：jianzhang@petrochina.com.cn

張?。?962-），男，新疆烏魯木齊人，碩士，2001年畢業(yè)于中國石油大學（華東），主要從事石油地質勘探研究工作