胡素云，王小軍，曹正林，李建忠，龔德瑜，徐洋

（1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2.中國(guó)石油新疆油田公司，新疆克拉瑪依 834000；3.中國(guó)石油杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023）

0 引言

近年來，準(zhǔn)噶爾盆地石油勘探連續(xù)獲得重大突破，發(fā)現(xiàn)了瑪湖和吉木薩爾兩個(gè)10×108t級(jí)大油田。然而，除2008年發(fā)現(xiàn)克拉美麗大氣田外，盆地天然氣勘探持續(xù)多年未獲重大突破。現(xiàn)有油氣勘探結(jié)果呈現(xiàn)出明顯的“油多氣少”現(xiàn)象，天然氣與石油探明儲(chǔ)量之比僅為0.06∶1，與中西部其他大型疊合含油氣盆地差異明顯?！坝投鄽馍佟钡默F(xiàn)象與盆地天然氣地質(zhì)條件存在不匹配：①與主要烴源巖類型不匹配，準(zhǔn)噶爾盆地主要發(fā)育石炭系、二疊系、侏羅系 3套烴源巖，其中石炭系—下二疊統(tǒng)佳木河組與侏羅系這 2套均為煤系烴源巖，厚度大、分布廣，以生氣為主，應(yīng)具規(guī)模生氣潛力；②與烴源巖超大埋深不匹配，準(zhǔn)噶爾盆地石炭系—二疊系烴源巖層系古老、埋深大，中央坳陷帶埋深為10 000～12 000 m，最大埋深超過15 000 m，烴源巖熱演化程度高，應(yīng)具規(guī)模生氣能力；③與天山南、北前陸沖斷帶勘探領(lǐng)域不匹配，天山南、北前陸沖斷帶具有相似構(gòu)造沉積地質(zhì)背景，宏觀油氣成藏條件相似，南面庫(kù)車前陸沖斷帶已形成萬億立方米大氣區(qū)，而北面準(zhǔn)南緣前陸沖斷帶僅僅發(fā)現(xiàn) 5個(gè)中小型油氣田，累計(jì)探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量 346×108m3，南、北天然氣勘探成果相差十分懸殊。

從勘探程度看，盆地天然氣探明率非常低，僅為9.0%，仍處于勘探早期。已發(fā)現(xiàn)天然氣田（藏）雖然以中小型次生氣藏為主，但也有石炭系千億立方米規(guī)模的克拉美麗大氣田?；谔烊粴獾刭|(zhì)條件與分布規(guī)律再認(rèn)識(shí)，筆者認(rèn)為準(zhǔn)噶爾盆地仍然具備大中型氣田（藏）形成基本地質(zhì)條件，存在 3大重點(diǎn)天然氣勘探領(lǐng)域與方向，天然氣勘探潛力仍然值得關(guān)注。

1 勘探概況

準(zhǔn)噶爾盆地勘探起步較晚，1983年首次提交天然氣探明儲(chǔ)量，天然氣勘探歷程大致可劃分為3個(gè)階段：①伴隨發(fā)展階段（1983—1998年），天然氣勘探主要伴隨石油勘探的發(fā)展而發(fā)展，先后發(fā)現(xiàn)了夏子街、三臺(tái)和五彩灣等9個(gè)小型氣田（藏），累計(jì)探明儲(chǔ)量353×108m3；②重大發(fā)現(xiàn)階段（1999—2008年），以1999年呼圖壁氣田的發(fā)現(xiàn)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，先后發(fā)現(xiàn)了呼圖壁、莫索灣、瑪河和克拉美麗等 8個(gè)大中型氣田，累計(jì)探明儲(chǔ)量1 619×108m3，階段成果最為豐富；③蓄勢(shì)突破階段（2009—2018年），雖僅發(fā)現(xiàn)金龍氣田，探明儲(chǔ)量120×108m3，但近期在滴南凸起南帶和東部隆起區(qū)多口井獲得新發(fā)現(xiàn)，提交控制預(yù)測(cè)天然氣儲(chǔ)量 1 074×108m3，展現(xiàn)出良好的勘探前景。

歷經(jīng) 30多年的發(fā)展，準(zhǔn)噶爾盆地累計(jì)發(fā)現(xiàn)了 18個(gè)氣田（藏），探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量2 092×108m3，年生產(chǎn)天然氣達(dá)28.4×108m3。已發(fā)現(xiàn)天然氣田（藏）包含純氣層氣藏5個(gè)（儲(chǔ)量占75%）、伴生氣藏11個(gè)（儲(chǔ)量占25%）。天然氣類型包括煤型氣、油型氣、混合氣和生物降解氣，但以煤型氣為主，儲(chǔ)量占比達(dá)70%（見表1）[1-9]。純煤型氣田（藏）發(fā)現(xiàn)數(shù)量雖然少，但單個(gè)氣藏儲(chǔ)量規(guī)模大，為已發(fā)現(xiàn)天然氣儲(chǔ)量主體，因此煤型氣是準(zhǔn)噶爾盆地尋找大中型氣田（藏）的主要目標(biāo)。

表1 準(zhǔn)噶爾盆地已發(fā)現(xiàn)天然氣田（藏）參數(shù)表

2 大中型氣田（藏）形成地質(zhì)條件

2.1 烴源巖條件

準(zhǔn)噶爾盆地受海西、印支、燕山、喜馬拉雅等構(gòu)造沉積旋回控制[10-11]，自下而上發(fā)育 3套規(guī)模優(yōu)質(zhì)氣源巖。

第 1套為晚海西期洋陸轉(zhuǎn)換階段形成的石炭系—下二疊統(tǒng)佳木河組煤系烴源巖，主要分布在盆地東北部、西北部和東南部3大活動(dòng)陸緣帶，厚度為100～300 m，預(yù)測(cè)面積達(dá)3×104km2，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型，TOC值為0.5%～43.7%（平均4.40%）。下石炭統(tǒng)烴源巖鏡質(zhì)體反射率（Ro）為0.55%～4.21%（平均1.42%），大部分樣品處在高—過成熟階段。上石炭統(tǒng)烴源巖Ro值為 0.54%～1.83%（平均 0.97%），大部分樣品處在成熟—高成熟階段。生烴動(dòng)力學(xué)模擬表明，石炭系烴源巖生烴過程相對(duì)滯后，Ro值大于1.2%才開始大量生氣，氣源灶范圍達(dá)1.97×104km2。石炭系是準(zhǔn)噶爾盆地目前最重要的一套氣源巖，盆地西部中拐、五八區(qū)和東部克拉美麗氣田天然氣均來自該套烴源巖。

第 2套為二疊紀(jì)斷拗期形成的湖相烴源巖，包括風(fēng)城組和下烏爾禾組，是準(zhǔn)噶爾盆地最重要的一套生油巖，目前已發(fā)現(xiàn)的絕大部原油均來自該套烴源巖。風(fēng)城組烴源巖主要分布在盆地西北緣，厚度為0～225 m，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ1型，TOC值為0.61%～4.01%（平均1.38%），Ro值為0.85%～1.22%，處于生油高峰階段，推測(cè)在凹陷深處已達(dá)到裂解生氣階段，氣源巖面積達(dá)1.71×104km2。下烏爾禾組烴源巖主要分布在盆地中央坳陷帶的瑪湖、盆 1井西、沙灣和阜康等次級(jí)凹陷，厚度為0～200 m，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ—Ⅲ型，TOC值為 0.50%～9.16%（平均 1.73%），Ro值為 0.7%～1.0%，目前剛剛達(dá)到生油高峰階段，推測(cè)在凹陷深部普遍進(jìn)入生氣階段，Ro值大于 1.6%的氣源巖面積達(dá)1.55×104km2。中央坳陷帶二疊系烴源巖主體埋深 10 km左右，最大埋深超過15 km，具備規(guī)模生氣的條件與潛力[12-13]，目前在盆地西部、腹部和東部均發(fā)現(xiàn)了二疊系烴源巖生成的油型氣。

第 3套是中生代聚煤盆地期發(fā)育的中、下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖，是盆地一套重要的氣源巖，主要為淺水湖沼相沉積，厚度為100～800 m，面積為9.4×104km2，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，巖性主要為炭質(zhì)泥巖和煤，前者TOC值為 6.03%～39.96%（平均 18.22%），后者TOC值為41.79%～91.94%（平均64.73%）。由于喜馬拉雅期準(zhǔn)噶爾盆地整體向南掀斜，導(dǎo)致侏羅系成熟源灶主要局限在盆地南緣，露頭剖面和少量探井實(shí)測(cè)Ro值為0.61%～0.72%，處在低成熟—成熟階段。由于這些樣品普遍位于構(gòu)造高部位，因此不能全面反映凹陷深部的實(shí)際情況。根據(jù)盆地模擬和天然氣地球化學(xué)特征推算盆地南緣主要構(gòu)造中、下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖都已進(jìn)入高—過成熟階段，等效Ro值為1.3%～2.6%。當(dāng)Ro值大于1.2%時(shí)烴源巖開始大量生氣，氣源灶范圍達(dá)1.41×104km2（見圖1）。南緣呼圖壁氣田、瑪河氣田天然氣均來自該套烴源巖。

3套烴源巖主力氣源灶平面分布具分區(qū)性，縱向上不完全疊置，氣源灶疊合面積達(dá)6.64×104km2，具備大中型氣田（藏）形成的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。另外，準(zhǔn)噶爾盆地地溫場(chǎng)具有“早熱晚冷”的特點(diǎn)。晚古生代以來地溫梯度持續(xù)下降[13-17]，石炭紀(jì)末（距今300 Ma）為5.5 ℃/100 m，早侏羅世為 4.5 ℃/100 m，現(xiàn)今為 2.3 ℃/100 m[14-18]，與中國(guó)陸上其他盆地相比，準(zhǔn)噶爾盆地現(xiàn)今地溫梯度最低。低地溫場(chǎng)特點(diǎn)決定烴源巖熱演化相對(duì)滯后，達(dá)到相同成熟度及生氣門限需要更大的埋深，導(dǎo)致主生氣窗向深層延拓，主力氣源灶埋深明顯加大。對(duì)于天然氣而言，目前勘探主要集中在中淺層，發(fā)現(xiàn)也以中小型次生氣藏為主，大型原生氣藏應(yīng)發(fā)育于中深層主力氣源灶附近?，F(xiàn)有勘探深度及認(rèn)識(shí)程度不足導(dǎo)致盆地呈現(xiàn)出“油多氣少”的特點(diǎn)，天然氣資源潛力可能被低估。

2.2 儲(chǔ)集層條件

準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育火山巖和碎屑巖兩類天然氣儲(chǔ)集層?；鹕綆r儲(chǔ)集層發(fā)育于石炭紀(jì)—早二疊紀(jì)，主要為島弧或板內(nèi)裂谷環(huán)境中基性熔巖和火山碎屑巖，巖類多，巖性雜，主要包括安山巖、玄武巖、凝灰?guī)r、火山角礫巖、流紋巖等，其中，中基性熔巖分布在西北緣二疊系和腹部、東部石炭系中，火山碎屑巖廣泛分布。儲(chǔ)集層非均質(zhì)性強(qiáng)，發(fā)育原生氣孔、次生溶蝕孔及裂縫等孔隙類型[19]?；鹕綆r儲(chǔ)集層物性基本不受埋深影響，主要受控于巖性和風(fēng)化淋濾時(shí)間，各種巖性火山巖經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化均可形成有利儲(chǔ)集層。風(fēng)化淋濾作用是火山巖風(fēng)化殼有利儲(chǔ)集層形成主控因素。模擬表明風(fēng)化作用經(jīng)歷20 Ma達(dá)到平衡，風(fēng)化殼儲(chǔ)集層平衡厚度大致為 550 m，取心證實(shí)最大孔隙度可達(dá)24%[20]。實(shí)際鉆揭優(yōu)質(zhì)火山巖儲(chǔ)集層主要集中在距風(fēng)化殼頂550 m深度范圍內(nèi)，但若存在斷層，風(fēng)化殼儲(chǔ)集層深度還可進(jìn)一步向下延拓，距離風(fēng)化殼頂深度可達(dá)1 100 m，取心證實(shí)最大孔隙度可達(dá)32%[20]?；鹕綆r風(fēng)化殼儲(chǔ)集層主要分布在盆地西部、東部和陸梁隆起區(qū)。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地主力氣源巖預(yù)測(cè)厚度及氣源灶范圍

碎屑巖儲(chǔ)集層包括砂礫巖和砂巖兩類。砂礫巖儲(chǔ)集層主要發(fā)育在二疊系、三疊系及第三系，分布在各大沉積體系前緣相帶，非均質(zhì)性強(qiáng)，孔隙類型既有原生粒間孔，又有次生溶蝕孔，一般隨埋深加大物性變差，以盆地西北緣二疊系為例，佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組的砂礫巖孔隙度平均為 2.28%～11.19%，從平面上看，西北緣克百斷裂帶物性稍好，孔隙度一般在10%以上，從西北緣向腹部物性逐漸變差。二疊系下烏爾禾組在盆地東部，除火燒山地區(qū)平均孔隙度為10.7%外，其余地區(qū)孔隙度為 5.24%～10.79%，西北緣地區(qū)的下烏爾禾組儲(chǔ)集物性普遍較好，孔隙度為 9.68%～12.11%，往腹部地區(qū)普遍變差，瑪北—陸西—石西地區(qū)孔隙度為 6.28%～10.94%。但深部次生溶蝕孔隙帶發(fā)育可明顯提升儲(chǔ)集層質(zhì)量。如瑪湖凹陷三疊系百口泉組砂礫巖儲(chǔ)集層，受次生溶蝕作用控制，深度大于4 500 m時(shí)仍然發(fā)育有效儲(chǔ)集層，孔隙度可達(dá) 10%～15%。實(shí)際鉆探表明，次生溶蝕作用使中央坳陷帶6 000 m深度仍可發(fā)育孔隙度 10%左右的有效儲(chǔ)集層。砂巖儲(chǔ)集層主要發(fā)育在侏羅系—古近系，總體上非含煤地層砂巖（古近系、白堊系、侏羅系齊古組、頭屯河組、三工河組）儲(chǔ)集層物性好于含煤地層砂巖（西山窯組、八道灣組）。平面上白堊系孔隙度一般為 12%～28%，其中四棵樹凹陷白堊系清水河組砂巖埋深接近6 000 m，孔隙度為16.8%。侏羅系齊古組僅局限分布于盆地邊緣，而盆地內(nèi)部基本被剝蝕，除南緣卡因迪克地區(qū)埋藏深，物性較差，孔隙度平均為 8%～11.2%，其他地區(qū)由于埋藏淺，物性相對(duì)較好，如西北緣埋深基本在1 000 m以上，孔隙度平均為 18%～28%。頭屯河組砂巖主要分布于西部、腹部陸西地區(qū)和東部，其次為南緣，物性普遍較優(yōu)，孔隙度一般為 12%～24%，南緣四棵樹凹陷砂巖埋深近6 000 m，孔隙度為9%～12%。三工河組二段是侏羅系儲(chǔ)集性最好的層段，除東部三臺(tái)—北三臺(tái)、彩35井區(qū)和石東地區(qū)由于砂巖粒級(jí)偏細(xì)，孔隙度小于12%外，其余地區(qū)砂巖孔隙度均為12%～30%。砂巖孔隙類型以原生粒間孔為主，儲(chǔ)集層非均質(zhì)性較弱。

火山巖風(fēng)化淋濾和砂礫巖次生溶蝕促使中深層發(fā)育兩類有效儲(chǔ)集層，為盆地中深層天然氣近源規(guī)模聚集創(chuàng)造良好的儲(chǔ)集條件。

2.3 蓋層條件

圖2 準(zhǔn)噶爾盆地天然氣生儲(chǔ)蓋組合及成藏剖面圖（剖面位置見圖1）

準(zhǔn)噶爾盆地天然氣蓋層巖性相對(duì)單一，主要為泥質(zhì)巖。自下而上發(fā)育6套泥巖蓋層，其中區(qū)域性蓋層3套（上二疊統(tǒng)上烏爾禾組、三疊系白堿灘組、白堊系吐谷魯群）（見圖2），局部蓋層3套（下侏羅統(tǒng)八道灣組二段、下侏羅統(tǒng)三工河組三段、第三系安集海河組）。第 1套區(qū)域性蓋層為上烏爾禾組褐色、灰褐色泥巖，厚度為50～350 m，主要分布在盆地中央坳陷區(qū)，向隆起帶超覆減薄直至尖滅。第 2套區(qū)域性蓋層為白堿灘組深灰色泥巖，厚度為100～800 m，在盆地西部凹陷區(qū)和南緣厚度較大，腹部和東部受古隆起影響厚度較薄，整體向古隆起及斜坡部位減薄、尖滅。第 3套區(qū)域性蓋層為吐谷魯群深灰、灰綠色泥巖，厚度為200～2 000 m，在盆地內(nèi)廣泛分布，中央坳陷帶及南緣厚度最大[21]，向東西兩側(cè)減薄直至尖滅。第 1套局部蓋層為八道灣組二段深灰色泥巖，厚度為160～260 m，在盆地腹部凹陷區(qū)以及南緣厚度較大，向西部以及東部斜坡區(qū)減薄。第2套局部蓋層為三工河組三段深灰色、灰綠色泥巖，主要發(fā)育在盆地中央坳陷帶，厚度為150～250 m，向盆地西部、東部以及南緣厚度減薄。第 3套局部蓋層為安集海河組灰綠色泥巖，厚度為140～800 m，主要集中發(fā)育在中央坳陷帶南部及南緣。6套泥巖蓋層與下覆儲(chǔ)集層配置形成良好儲(chǔ)蓋組合，一定地質(zhì)條件下對(duì)天然氣藏形成有效封蓋。變形模擬實(shí)驗(yàn)表明，在承壓條件下，泥巖蓋層對(duì)天然氣形成有效封堵需要一定的埋深，相同厚度的鹽巖、膏巖和泥巖蓋層從脆性向半塑性、塑性變化的臨界深度均逐漸加深[22-26]。鹽巖蓋層從脆性到半塑性的臨界深度為 600 m，膏巖蓋層從脆性到半塑性的臨界深度為2 000 m，而泥巖蓋層從脆性到半塑性的臨界深度為 3 200 m[25-26]。蓋層塑性越強(qiáng)，封蓋性越好。泥巖蓋層對(duì)相同氣柱形成有效封蓋，較鹽巖、膏巖蓋層需要更大的埋深。單一泥巖蓋層特點(diǎn)決定盆地中深層天然氣封蓋條件較中淺層好，大中型氣藏發(fā)育主要集中在中深層。

3 大中型氣田（藏）形成與分布基本規(guī)律

3.1 主力氣源灶控制大中型氣田近源聚集環(huán)凹分布

準(zhǔn)噶爾盆地縱向發(fā)育石炭系、二疊系和侏羅系 3套主力氣源巖，平面上對(duì)應(yīng)形成石炭系、二疊系和侏羅系3大主力氣源灶和3大含氣系統(tǒng)。各含氣系統(tǒng)形成的天然氣藏均圍繞氣源灶近源聚集、環(huán)凹分布（見圖3）。受烴源巖分布的控制，3大主力氣源灶的平面分布具有明顯的分區(qū)性。石炭系主力氣源灶受殘余生烴凹陷控制，主要分布在盆地東北部、東南部和西北部 3大活動(dòng)陸緣帶。二疊系主力氣源灶受高成熟生烴凹陷控制，分布于盆 1井西、沙灣及阜康凹陷。侏羅系主力氣源灶受侏羅系烴源巖分布和晚期深埋控制，主要分布在南緣及阜康凹陷。目前已發(fā)現(xiàn)的天然氣藏分布均受到主力氣源灶控制。如克拉美麗和五彩灣等石炭系天然氣田，受滴水泉和五彩灣主力氣源灶控制，分布于與其相鄰的滴南凸起帶。莫索灣和莫北等二疊系為源的中淺層氣藏，主要分布在與二疊系高成熟氣源灶配置較好的氣源斷裂附近。呼圖壁和瑪河等侏羅系為源的天然氣田（藏）主要分布于南緣地區(qū)侏羅系主力氣源灶之上（見圖3）。

3.2 穩(wěn)定構(gòu)造背景有利于大中型氣田形成與保存

圖3 準(zhǔn)噶爾盆地主力氣源灶分布與已知?dú)獠仃P(guān)系

準(zhǔn)噶爾盆地屬于多期改造型含油氣盆地[27]，經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造調(diào)整改造，對(duì)大中型天然氣藏的形成與保存不利。相同地質(zhì)條件下，天然氣較石油具有更強(qiáng)的擴(kuò)散能力，天然氣成藏對(duì)蓋層封蓋性要求更高。泥巖蓋層在后期構(gòu)造擠壓變形過程中易發(fā)生脆變破裂[25-26]，而穩(wěn)定的構(gòu)造背景可以避免泥巖蓋層因構(gòu)造改造而脆變破裂，有利于大、中型天然氣藏的形成與保存。構(gòu)造背景的穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：①構(gòu)造繼承性或持續(xù)性，即成藏期古構(gòu)造繼承性保持為正向構(gòu)造單元；②后期構(gòu)造改造弱，即成藏期后構(gòu)造很少經(jīng)歷抬升剝蝕；③后期斷裂對(duì)油氣藏的破壞少，即成藏期后斷裂對(duì)早期成藏期構(gòu)造不破壞或少破壞。如盆地西北緣斷階帶和山前沖斷帶經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的調(diào)整改造，早期形成的氣藏往往難以規(guī)模有效聚集與保存，因此在西北緣斷階帶、克拉美麗山前僅僅發(fā)現(xiàn)中、小型氣田。相反，位于盆地腹部的隆起帶在海西期構(gòu)造抬升后基本上保持持續(xù)沉降，早期形成的氣藏后期不易被破壞，有利于形成大、中型氣田，如克拉美麗氣田就位于腹部陸梁隆起東段的滴南凸起帶（見圖3）。

3.3 儲(chǔ)蓋組合控制大中型氣田（藏）縱向分布

受3套區(qū)域性泥巖蓋層控制，準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)育下、中、上 3套天然氣儲(chǔ)蓋組合。下部發(fā)育上二疊統(tǒng)上烏爾禾組頂部泥巖與二疊系砂礫巖及石炭系火山巖的儲(chǔ)蓋組合；中部發(fā)育上三疊統(tǒng)白堿灘組泥巖與中下三疊統(tǒng)砂礫巖儲(chǔ)蓋組合及白堊系吐谷魯群泥巖與侏羅系、白堊系砂巖的儲(chǔ)蓋組合；上部發(fā)育古近系安集海河組泥巖與紫泥泉子組砂礫巖的儲(chǔ)蓋組合（見圖4）。

圖4 準(zhǔn)噶爾盆地復(fù)合含氣系統(tǒng)成藏組合劃分示意圖（據(jù)文獻(xiàn)[28]修改）

3套儲(chǔ)蓋組合控制了天然氣藏的縱向分布。目前已發(fā)現(xiàn)的大、中型氣田主要受上、下兩套儲(chǔ)蓋組合控制。上烏爾禾組泥巖超覆于古隆起區(qū)之上，控制了石炭系—二疊系天然氣藏的分布，克拉美麗、五彩灣和金龍等氣田均受該套儲(chǔ)蓋組合控制。南緣安集海河組超壓泥巖與紫泥泉子組砂巖形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，是目前南緣發(fā)現(xiàn)天然氣最多的儲(chǔ)蓋組合，已發(fā)現(xiàn)的呼圖壁和瑪河氣田即為此類儲(chǔ)蓋組合[27]。中央坳陷帶三疊系—白堊系發(fā)育多套湖相泥巖與砂巖優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，控制了中淺層次生氣藏的分布，已發(fā)現(xiàn)的莫索灣和莫北等氣藏即受該套儲(chǔ)蓋組合控制。盡管目前這套組合中發(fā)現(xiàn)的氣藏規(guī)模較小，但仍值得關(guān)注（見圖4）。

4 大中型氣田（藏）有利勘探方向

基于氣源巖、儲(chǔ)集層和蓋層宏觀地質(zhì)特征與基本控藏規(guī)律分析，深化氣源灶、規(guī)模儲(chǔ)集層及控藏關(guān)鍵要素認(rèn)識(shí)，優(yōu)選石炭系火山巖、南緣下組合、中央坳陷帶作為未來天然氣勘探的重點(diǎn)方向。

4.1 石炭系火山巖

石炭系火山巖是目前盆地發(fā)現(xiàn)天然氣儲(chǔ)量最多的層系。4次資源評(píng)價(jià)主要評(píng)價(jià)了滴水泉、五彩灣和東道海子3大生烴凹陷，石炭系天然氣資源量為7 626×108m3，圍繞生烴凹陷發(fā)現(xiàn)了五彩灣、克拉美麗等氣田，探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量1 137×108m3，占盆地總探明天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量的54.3%。

4.1.1 石炭系3大活動(dòng)陸緣均發(fā)育生烴凹陷且具生氣潛力

石炭紀(jì)—早二疊世處于洋陸轉(zhuǎn)換階段，隨著東準(zhǔn)噶爾洋、西準(zhǔn)噶爾洋和北天山—博格達(dá)山洋盆關(guān)閉，形成了東北部、西北部和東南部3大活動(dòng)陸緣帶。3大活動(dòng)陸緣均經(jīng)歷了早期溝弧盆、中期前陸和晚期斷陷盆地 3個(gè)演化階段[29-31]。其中，東北陸緣的陸東、五彩灣等地區(qū)，東南陸緣的阜康、吉木薩爾等地區(qū)，西北陸緣的中拐凸起區(qū)在前陸盆地和斷陷盆地演化階段均為淺水沼澤環(huán)境，廣泛發(fā)育煤系烴源巖[32]。

3大活動(dòng)陸緣實(shí)鉆分析表明，石炭系烴源巖主要由深灰色泥巖、炭質(zhì)泥巖、凝灰質(zhì)泥巖組成，厚度可達(dá)50～300 m，有機(jī)碳含量（TOC）平均大于 2%，總烴含量（S1+S2）平均大于2 mg/g，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，實(shí)測(cè)Ro平均值為 0.74%～1.67%，有機(jī)質(zhì)處于成熟—高成熟演化階段，是一套優(yōu)質(zhì)煤系氣源巖。3大活動(dòng)陸緣帶均已發(fā)現(xiàn)以石炭系為氣源的煤型氣藏。東北陸緣帶發(fā)現(xiàn)了五彩灣、克拉美麗等氣田，氣源主要來自下石炭統(tǒng)滴水泉組煤系源巖；東南陸緣帶發(fā)現(xiàn)了西泉2、西泉10和阜26等氣藏，氣源主要來自下石炭統(tǒng)松喀爾蘇組煤系源巖；西北陸緣帶發(fā)現(xiàn)了中佳2H、車峰6和金龍43等氣藏，氣源主要來自上石炭統(tǒng)車排子組和下二疊統(tǒng)佳木河組腐殖型源巖（見表2）。

表2 準(zhǔn)噶爾盆地3大活動(dòng)陸緣帶石炭系主要生烴凹陷及烴源巖生烴指標(biāo)

利用露頭、鉆井、測(cè)井、地震等資料，對(duì) 3大活動(dòng)陸緣帶石炭系烴源巖進(jìn)行了標(biāo)定、追蹤與解釋。在4次資源評(píng)價(jià)落實(shí)的滴水泉、五彩灣、東道海子等凹陷的基礎(chǔ)上又新落實(shí)了大井、阜康、吉木薩爾、瑪湖、沙灣等5個(gè)石炭系—下二疊統(tǒng)佳木河組殘余生烴凹陷。全盆地石炭系—下二疊統(tǒng)佳木河組生烴凹陷面積從原來的7 015 km2增加到14 765 km2，重新估算石炭系—下二疊統(tǒng)佳木河組天然氣地質(zhì)資源量達(dá)1.1×1012m3。

4.1.2 有利儲(chǔ)蓋組合控制石炭系天然氣聚集

基于北疆地區(qū)剩余磁異常資料分析，準(zhǔn)噶爾盆地3大活動(dòng)陸緣帶均發(fā)育規(guī)模性火山巖體，分布于 3大隆起區(qū)，遭受長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕（一般大于20 Ma），距風(fēng)化殼頂部400 m范圍之內(nèi)廣泛發(fā)育風(fēng)化殼儲(chǔ)集層[24]，孔隙空間主要為溶蝕孔和裂縫。風(fēng)化殼之下還發(fā)育火山巖內(nèi)幕儲(chǔ)集層，同樣為孔隙型和裂縫型儲(chǔ)集層，孔隙度為 6.07%～19.10%，滲透率為（0.03～0.28）×10-3μm2，具有較好儲(chǔ)集能力。莫深1井石炭系7 000 m以深發(fā)育凝灰?guī)r、巖屑凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r，測(cè)井解釋孔隙度為6.2%～11.0%，在7 134～7 160 m和7 350～7 374 m井段試油為自噴高產(chǎn)水層，證實(shí)準(zhǔn)噶爾盆地7 000 m以深石炭系仍發(fā)育有效儲(chǔ)集層。

石炭系規(guī)?；鹕綆r儲(chǔ)集層與上烏爾禾組湖泛泥巖配置形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合[33]，平面上主要集中分布在4個(gè)有利區(qū)（見圖5）：①滴南凸起區(qū)，面積為3 495.8 km2；②東部隆起區(qū)，面積為7 064.4 km2；③莫索灣隆起區(qū)，面積為593.6 km2；④中拐凸起區(qū)，面積為1 831.7 km2。有利區(qū)總面積達(dá)12 986 km2。

綜合分析烴源巖、儲(chǔ)蓋配置、古隆起背景及后期斷裂破壞條件，結(jié)合勘探成果資料，優(yōu)選評(píng)價(jià)出滴南凸起帶、東部隆起帶、中拐凸起帶、莫索灣隆起帶等4大有利區(qū)，是尋找石炭系大中型氣田（藏）的重點(diǎn)目標(biāo)區(qū)（見圖5）。

圖5 準(zhǔn)噶爾盆地石炭系天然氣勘探有利區(qū)帶綜合評(píng)價(jià)圖

4.2 南緣下組合

準(zhǔn)噶爾盆地南緣前陸沖斷帶面積約2.3×104km2，第4次資源評(píng)價(jià)得到的天然氣地質(zhì)資源量為9 800×108m3、剩余資源量為 9 454×108m3，發(fā)育上、中、下 3套成藏組合，勘探工作與油氣發(fā)現(xiàn)主要集中在中、上組合，下組合勘探程度低，至今無重大突破。綜合分析南緣下組合天然氣成藏條件好，具有3大有利條件。

一是南緣下組合構(gòu)造層保持較為完整，有利于形成大中型氣田。受安集海河組和吐谷魯群兩套區(qū)域性泥巖蓋層控制，南緣發(fā)育了上、中、下3套構(gòu)造層和3套成藏組合。上構(gòu)造層為安集海河組以上地層，以侏羅系、白堊系及第三系烴源巖為源，塔西河組泥巖與沙灣組砂巖形成良好儲(chǔ)蓋組合，構(gòu)成上部成藏組合。上部成藏組合埋藏淺，泥巖封蓋性差，構(gòu)造變形破壞嚴(yán)重，天然氣不易保存。中構(gòu)造層為安集海河組和吐谷魯群兩套泥巖之間的地層，以侏羅系、白堊系烴源巖為源，安集海河組泥巖與紫泥泉子組—東溝組砂巖形成良好儲(chǔ)蓋組合，構(gòu)成中部成藏組合。中部成藏組合埋藏較深，泥巖蓋層具有一定封閉性，下盤構(gòu)造完整性較好，可形成中型氣藏。下構(gòu)造層為白堊系吐谷魯群泥巖以下地層，主要以侏羅系烴源巖為源，吐谷魯群泥巖與下伏清水河組—頭屯河組砂巖形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，構(gòu)成下部成藏組合。下部成藏組合埋藏深，泥巖蓋層封蓋性好，構(gòu)造完整，易形成大中型氣田（藏）。

二是南緣下組合發(fā)育多套有效碎屑巖儲(chǔ)集層，具備大中型氣田（藏）形成的儲(chǔ)集條件。白堊系吐谷魯群泥巖以下發(fā)育了白堊系清水河組（K1q）、侏羅系喀拉扎組（J3k）和頭屯河組（J2t）3套規(guī)模碎屑巖儲(chǔ)集層[34]，主體構(gòu)造部位埋藏深度相對(duì)較淺。白堊系清水河組為一套厚層塊狀礫巖及砂巖，厚度為40～80 m，主體構(gòu)造部位清水河組儲(chǔ)集層埋深6 000～6 500 m。侏羅系喀拉扎組為一套厚層塊狀砂巖、砂礫巖，厚度為200～600 m，主體構(gòu)造帶喀拉扎組儲(chǔ)集層埋深6 500～7 000 m。侏羅系頭屯河組為一套互層狀砂巖，厚度為50～280 m，主體構(gòu)造帶頭屯河組砂巖儲(chǔ)集層埋深大于7 000 m。根據(jù)南緣及鄰區(qū)儲(chǔ)集層孔隙度與深度關(guān)系推斷南緣主體烏奎構(gòu)造帶埋深6 000～7 000 m的儲(chǔ)集層孔隙度為5%～10%（見圖6）[35]，對(duì)深層天然氣成藏來說已達(dá)到有效儲(chǔ)集層標(biāo)準(zhǔn)。而實(shí)際鉆探的西湖 1井在5 970～6 171 m井段鉆揭201 m頭屯河組厚層中細(xì)砂層，實(shí)測(cè)孔隙度為 7%～10%，平均孔隙度 8%，也驗(yàn)證了上述孔滲預(yù)測(cè)模型。針對(duì)該井5 996～6 018 m和6 139～6 160 m井段壓裂試油，分別日產(chǎn)水50.29 m3/d和55.3 m3/d，并產(chǎn)少量油，說明南緣下組合主體構(gòu)造埋深6 000～7 000 m仍然發(fā)育規(guī)模有效儲(chǔ)集層，具備天然氣規(guī)模成藏的儲(chǔ)集條件。

圖6 準(zhǔn)噶爾盆地南緣恢復(fù)剝蝕量之后的孔隙度與深度關(guān)系圖

三是南緣下組合第Ⅱ排構(gòu)造中東段圈源時(shí)空匹配最優(yōu)，是重點(diǎn)突破目標(biāo)。南緣從山前向盆地依次發(fā)育了3排構(gòu)造帶（見圖7）。第Ⅰ排為山前齊古斷褶帶，構(gòu)造圈閉形成時(shí)間為距今150 Ma左右；第Ⅱ排為霍瑪吐構(gòu)造帶，構(gòu)造圈閉形成時(shí)間為距今8～10 Ma；第Ⅲ排為獨(dú)山子—安集海—呼圖壁構(gòu)造帶，構(gòu)造圈閉形成時(shí)間為距今2.58 Ma左右[36]。中下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖以生氣為主，八道灣組（J1b）烴源巖生排氣高峰期為距今140～65 Ma，西山窯組（J2x）烴源巖生排氣高峰期為距今22～6 Ma[37]。從構(gòu)造形成時(shí)間與生排烴高峰期匹配關(guān)系看，第Ⅰ、第Ⅱ排構(gòu)造帶圈閉形成時(shí)間早，與生排烴高峰期匹配，第Ⅲ排構(gòu)造帶形成時(shí)間在兩套主力烴源巖生排烴高峰期之后，與生排烴高峰期匹配性差。第Ⅰ排構(gòu)造帶由于山前帶構(gòu)造擠壓破碎嚴(yán)重，保存條件差，整體成藏不利。因此，第Ⅱ排構(gòu)造帶圈源時(shí)空匹配性最好，保存條件最佳，為最有利構(gòu)造帶。同時(shí)，南緣中生代以來沉積沉降中心位于中東段，晚喜馬拉雅期前陸沖斷帶深埋，中下侏羅統(tǒng)烴源巖埋深為6 000～8 000 m，達(dá)到成熟—過成熟演化階段，主生氣中心位于南緣中東段。第 4次資源評(píng)價(jià)結(jié)果表明，南緣中東段天然氣地質(zhì)資源量為9 738×108m3，占整個(gè)南緣總資源量的99%，其中下組合天然氣地質(zhì)資源量為7 608×108m3，占南緣總資源量的78%。因此，從資源潛力和成藏匹配條件分析，第Ⅱ排構(gòu)造帶中東段下組合天然氣成藏條件最好，是南緣天然氣勘探重點(diǎn)突破方向[38]。

圖7 準(zhǔn)噶爾盆地南緣3排構(gòu)造分布與形成時(shí)間

南緣中東段下組合發(fā)育了吐谷魯、瑪納斯和霍爾果斯等 7個(gè)大型構(gòu)造圈閉，圈閉面積為 19.2～211.5 km2，累計(jì)達(dá)788.2 km2，高點(diǎn)埋深為3 200～7 200 m，潛在圈閉資源量為4 250×108m3，具備形成大型天然氣田（藏）的潛力，是下步天然氣勘探突破的重點(diǎn)目標(biāo)。

4.3 中央坳陷帶

中央坳陷帶位于盆地中央，面積3.81×104km2，由瑪湖、盆1井西、沙灣、阜康、東道海子等5個(gè)次級(jí)凹陷構(gòu)成，發(fā)育石炭系、二疊系、侏羅系等多套烴源巖。烴源巖埋深大，一般為5 000～10 000 m，最大埋深達(dá)15 000 m。二疊系風(fēng)城組和下烏爾禾組是兩套主力烴源巖，在中央坳陷帶廣泛分布。二疊系烴源巖在瑪湖凹陷及周緣地區(qū)有鉆井揭示，風(fēng)城組烴源巖TOC平均值為1.38%，S1+S2平均值為4.96 mg/g，干酪根為Ⅰ—Ⅱ型，實(shí)測(cè)Ro值為0.56%～3.95%。下烏爾禾組烴源巖TOC平均值為1.99%，S1+S2平均值為2.68 mg/g，干酪根為Ⅱ—Ⅲ型，實(shí)測(cè)Ro值為0.54%～2.28%。生烴模擬研究表明，風(fēng)城組烴源巖以生油為主，當(dāng)Ro值大于2%時(shí)，可生成少量天然氣[39]。下烏爾禾組烴源巖早期生油，晚期生氣，Ro值大于1%時(shí)達(dá)到生油高峰，Ro值大于2%時(shí)開始大量生氣。下烏爾禾組烴源巖生氣強(qiáng)度為（5～160）×108m3/km2，生氣強(qiáng)度大于 20×108m3/km2的面積達(dá)1.5×104km2，第3次資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)天然氣地質(zhì)資源量為8 351×108m3，說明中央坳陷帶具有天然氣成藏的資源基礎(chǔ)[40]。

中央坳陷帶發(fā)育深層大構(gòu)造和大型地層巖性兩類勘探目標(biāo)。深層大構(gòu)造目標(biāo)主要包括瑪湖、瑪南、瑪北、達(dá)1井區(qū)等7個(gè)大型背斜圈閉，以深層石炭系—二疊系為目的層，圈閉面積達(dá)1 784 km2，具新生古儲(chǔ)、自生自儲(chǔ)兩種成藏模式?，敱焙同斈媳承比﹂]資源量為6 000×108m3，是中央坳陷帶深層探索的重點(diǎn)目標(biāo)。地層巖性圈閉主要分布在三疊系—白堊系，包括中拐凸起斷層-巖性圈閉群和石西鼻凸斷層-巖性圈閉群，累計(jì)面積達(dá)5 369 km2，下烏爾禾組烴源巖生成的油氣，經(jīng)過斷裂輸導(dǎo)，在大型地層巖性圈閉群中次生成藏，潛在資源量為5 000×108m3，是油氣兼探的重要領(lǐng)域[41-42]。

5 結(jié)論

準(zhǔn)噶爾盆地“油多氣少”現(xiàn)象與實(shí)際天然氣地質(zhì)條件不匹配。氣源巖、儲(chǔ)集層、蓋層等基本條件決定盆地具備大中型氣田（藏）形成地質(zhì)基礎(chǔ)。大中型氣田（藏）主要存在石炭系火山巖、南緣下組合、中央坳陷帶3大有利勘探方向。

石炭系火山巖天然氣成藏主要受控于古隆起背景、氣源灶和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)蓋組合，綜合評(píng)價(jià)勘探有利區(qū)為滴南凸起帶、東部隆起帶、中拐凸起帶、莫索灣隆起帶。

南緣下組合天然氣成藏主要受控于侏羅系高成熟氣源灶、超壓泥巖蓋層和圈源匹配條件，南緣中東段下組合的吐谷魯、瑪納斯、霍爾果斯等 7個(gè)大型構(gòu)造圈閉是最有利的勘探目標(biāo)。

中央坳陷帶天然氣成藏主要受控于深層圈閉、儲(chǔ)集層條件，瑪北、瑪南深大構(gòu)造和中拐、石西鼻凸構(gòu)造-巖性目標(biāo)是有利勘探方向。