準(zhǔn)噶爾盆地陸東-五彩灣地區(qū)石炭系源巖演化及成藏時(shí)序

向?qū)毩Γ蹙w龍，趙孟軍，楊迪生，達(dá) 江

（1.中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

準(zhǔn)噶爾盆地陸東-五彩灣地區(qū)石炭系源巖演化及成藏時(shí)序

向?qū)毩?，王緒龍1，趙孟軍2，楊迪生1，達(dá) 江2

（1.中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司勘探開發(fā)研究院，新疆克拉瑪依834000；2.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083）

陸東-五彩灣地區(qū)石炭系源巖呈帶狀分布，源巖最發(fā)育區(qū)位于滴南凸起西段及其南部。不同地區(qū)石炭系源巖成熟度差異較大，成熟度中心沿滴南凸起西段-五彩灣凹陷北西向展布，向南、向北成熟度降低。通過源巖熱演化史及包裹體溫度，綜合分析了該區(qū)的油氣成藏過程。不同區(qū)塊表現(xiàn)出明顯的成藏時(shí)序性，第一期成藏時(shí)間由早到晚的順序依次是五彩灣—滴南西段—滴南東段—滴北地區(qū)。源巖分布、演化及成藏時(shí)序控制了該區(qū)的油氣分布。

源巖演化；成藏時(shí)序；石炭系；滴南凸起；陸東-五彩灣地區(qū)

本次研究的主要區(qū)域?yàn)闇?zhǔn)噶爾盆地陸東-五彩灣地區(qū)，包括滴北凸起、滴南凸起、五彩灣凹陷和白家海凸起北部等二級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

準(zhǔn)噶爾盆地油氣源研究表明，石炭系儲(chǔ)層中的油氣主要源于石炭系、二疊系烴源巖，尤其是天然氣主要源于石炭系烴源巖[1～10]。因此，石炭系源巖的評(píng)價(jià)引起了眾多學(xué)者的關(guān)注，研究總體認(rèn)為是一套中等-好，Ⅱ-Ⅲ型，高-過成熟，以生氣為主的烴源巖[4～6，11～16]。盆地石炭系油氣藏與石炭系源巖的分布、演化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切，燕山期是其成藏的關(guān)鍵時(shí)期[15～22]。

陸東-五彩灣地區(qū)石炭系源控特征明顯，需要在宏觀評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)化研究，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是石炭系源巖的分布控制了油氣的分布，其次石炭系源巖的成熟度決定了所生成油氣的組分。筆者嘗試在前人工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前所掌握的資料，在陸東-五彩灣地區(qū)分區(qū)、分塊開展石炭系烴源巖的分布、成熟度及熱演化研究，結(jié)合包裹體數(shù)據(jù)和成藏過程分析，確定不同區(qū)塊源巖的生烴期次及成藏時(shí)序，并對(duì)源巖的分布、演化及成藏時(shí)序與油氣關(guān)系進(jìn)行分析，為區(qū)域油氣深化勘探提供新的參考信息。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地陸東-五彩灣地區(qū)構(gòu)造分區(qū)Fig.1 Structural units in Ludong-Wucaiwan area，the Juggar Basin

1 石炭系源巖分布

本次研究將上、下石炭統(tǒng)作為一個(gè)整體，通過重、磁、電及地震、鉆井等資料進(jìn)行聯(lián)合剖面反演，劃分石炭系基底巖性巖相（圖2）。

1）研究區(qū)石炭系基底頂面附近，中酸性巖、中基性巖、火山角礫巖分布面積約為3 320 km2，占全區(qū)總面積的45%；可以作為源巖的三類巖性，砂泥巖、凝灰質(zhì)砂泥巖、凝灰?guī)r，分布面積分別為1 990，870，1 430 km2，分別占全區(qū)總面積的27%，10%，18%。

2）源巖和火山巖從北到南主要呈東西向帶狀展布，源巖與火山巖呈互補(bǔ)關(guān)系，反映了石炭紀(jì)時(shí)期的火山活動(dòng)具一定規(guī)律性，分割控制了源巖的分布。

3）從源巖的平面分布區(qū)域來看，無論是基底凸起區(qū)還是凹陷區(qū)均有源巖分布，總體而言，基底凹陷區(qū)較凸起區(qū)源巖更為發(fā)育。

4）根據(jù)不同巖類的生烴潛力、已鉆揭源巖的厚度、源巖的成熟度特征及石炭系基底巖性巖相特征，可以預(yù)測(cè)石炭系源巖最發(fā)育區(qū)位于滴南凸起西段及其南部，其次為白家海凸起、五彩灣凹陷部分地區(qū)及滴水泉凹陷北部。

2 石炭系源巖成熟度及熱演化特征

2.1 石炭系源巖現(xiàn)今成熟度

為了更好的說明陸東-五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖的成熟度特征差異，分別對(duì)不同區(qū)塊有機(jī)質(zhì)成熟度Ro值進(jìn)行分析（圖3）。

1）五彩灣凹陷為古生代沉積凹陷，凹陷中心地層沉積較為連續(xù)，石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系鏡質(zhì)體反射率Ro值與深度具有較好的相關(guān)性，烴源巖隨深度的演化是一個(gè)連續(xù)過程，源巖Ro值能夠代表該地區(qū)的縱向演化特征，源巖處于成熟-高成熟階段。

圖2 陸東-五彩灣地區(qū)石炭系基底巖性-巖相分布Fig.2 Distribution of lithology and lithofacies of the Carboniferous basement in Ludong-Wucaiwan area，the Juggar Basin

圖3 陸東-五彩灣地區(qū)烴源巖Ro值與深度關(guān)系Fig.3 Rovalues vs.dePth of source rocks in the Ludong-Wucaiwan area，Juggar Basin

2）白家海凸起形成于海西運(yùn)動(dòng)中晚期，該區(qū)彩參2井下石炭統(tǒng)滴水泉組（C1d）源巖，深度3 314～ 3 704 m。成熟度Ro值為0.56%～1.09%，Ro與深度之間具有很好的相關(guān)性，源巖處于成熟階段。

3）滴南凸起西段，總體上地層沉積較為連續(xù)，從滴西8井—滴西17—陸南1—滴西2—滴西3井，石炭系源巖埋深逐漸加大，深度范圍3 400～5 000 m，Ro值為0.69%～1.76%，源巖從低成熟—成熟—高成熟階段，基本為連續(xù)演化，海西運(yùn)動(dòng)期之后相對(duì)連續(xù)的地層沉積，導(dǎo)致了石炭系源巖埋深加大、連續(xù)演化及最終的成熟。

4）滴南凸起東段，源巖成熟度Ro值與深度關(guān)系明顯異常，滴12井上石炭統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組（C2b）源巖樣品深度1 126 m，Ro值為1.61%～1.67%。滴12井靠近克拉美麗山前，燕山運(yùn)動(dòng)期地層深埋及后期的構(gòu)造隆升運(yùn)動(dòng)是造成Ro值與深度關(guān)系異常的主要原因。

5）滴北凸起形成于石炭紀(jì)末期，該區(qū)已鉆揭樣品成熟度較低，滴北1井、泉2井巴塔瑪依內(nèi)山組烴源巖（C2b）樣品深度2 500～3 000 m，Ro值為0.56%～0.82%，Tmax（最高熱解峰溫）值為433～440℃，源巖成熟度與深度匹配，處于低成熟階段，且演化連續(xù)。石炭系巴塔瑪依內(nèi)山組底界深度約3 200 m，根據(jù)Ro與深度關(guān)系可以推測(cè)深巴塔瑪依內(nèi)山組源巖成熟度Ro值小于1.0，成熟度較低。

總體上陸東五彩灣地區(qū)石炭系源巖成熟度中心沿滴南凸起西段—五彩灣凹陷北西向展布，沿這兩個(gè)中心，向南、向北石炭系烴源巖的成熟度降低，Ro值減小，南部東道海子北凹陷—白家海一帶處于成熟階段，北部滴北凸起—三個(gè)泉凸起一帶處于低成熟階段。

2.2 石炭系烴源巖熱演化史

烴源巖熱演化主要受溫度和時(shí)間控制，所以反映在地質(zhì)史上制約生烴期和生烴史分析準(zhǔn)確性的因素主要有埋藏史、古地溫和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力模型3個(gè)方面。筆者運(yùn)用BasinModel-1D軟件，分析了陸東-五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖熱演化史。

1）五彩灣凹陷石炭系烴源巖在二疊紀(jì)即開始生烴，至中侏羅世開始大量生氣，早白堊世末為第三個(gè)生烴高峰。

2）滴南凸起西段有兩個(gè)主要的生烴高峰期，中侏羅世—早白堊世石炭系烴源巖開始大量生油，早白堊世末開始大量生氣。

3）滴南凸起東段石炭系烴源巖在侏羅紀(jì)處于低熟階段，早白堊世，白堊系迅速沉積，導(dǎo)致石炭系烴源巖的開始熟化，早白堊世末進(jìn)入大量生油階段。

4）滴北凸起石炭系烴源巖在白堊紀(jì)末開始進(jìn)入生油階段?？傮w上，該地區(qū)烴源巖熱演化程度較低，主要生烴高峰為白堊紀(jì)末—古近紀(jì)。

陸東-五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖具有3個(gè)生烴高峰期，分別為二疊紀(jì)末、中侏羅世末、早白堊世末，不同地區(qū)源巖生烴時(shí)刻具有差異。

五彩灣凹陷石炭系烴源巖在二疊紀(jì)末期已經(jīng)進(jìn)入成熟階段，烴源巖最早成熟；滴南凸起西段石炭系烴源巖有中侏羅世末、早白堊世末兩個(gè)生烴高峰期；滴南凸起東段石炭系烴源巖有早白堊世末一個(gè)生烴高峰期；滴北凸起石炭系烴源巖在早白堊世末進(jìn)入低成熟-成熟階段。

3 典型油氣藏包裹體期次分析

3.1 五彩灣凹陷

彩深1井2 715 m巴山組玄武巖早期方解石脈包裹體呈群體分布特征，伴有液態(tài)烴包裹體分布，鹽水包裹體均一溫度70～78℃，反映海西晚期油氣充注特征；在彩參2井中相應(yīng)的巴山組凝灰?guī)r石英裂隙礦物膠結(jié)物中的包裹體均一溫度為73.7℃。彩參2井巴山組凝灰?guī)r石英顆粒中早期石英次生加大形成的包裹體分布呈環(huán)狀，鹽水包裹體均一溫度測(cè)定值為99.6～106.3℃，反映了印支末期地層的溫度；石英裂隙及次生加大邊包裹體均一溫度為133.9～139.6℃，則代表了燕山中期巴山組地層溫度最高的時(shí)期，間接的代表了石炭系烴源巖高成熟濕氣的聚集期。

3.2 滴南凸起西段

滴西17井石炭系玄武巖3 637.8 m樣品中的包裹體主要分布在兩期方解石脈中。早期方解石脈包裹體數(shù)量較少，零星分布狀態(tài)，伴生烴類包裹體有液態(tài)烴類和氣態(tài)烴類包裹體，鹽水包裹體均一溫度主要分布在100℃左右，反映了印支期源自石炭系油氣充注時(shí)的溫度。晚期方解石脈中包裹體豐富，主要呈串珠狀分布或群體定向分布，也有零星分布，伴生的烴類包裹體以氣態(tài)烴類包裹體為主，鹽水包裹體均一溫度主要分布在140～150℃區(qū)間，與燕山中期天然氣為主的烴類充注相一致。兩期包裹體與成藏期匹配很好。綜合分析，滴西17石炭系氣藏經(jīng)歷印支期的油氣充注時(shí)期和燕山中期的以天然氣充注為主的關(guān)鍵成藏時(shí)期。

4 成藏過程與成藏時(shí)序

陸東-五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖油氣藏形成主要經(jīng)歷了海西晚期、印支期和燕山中期的油氣成藏聚集過程，幾期油氣充注與包裹體數(shù)據(jù)有較好的對(duì)應(yīng)性。

海西晚期，五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖成熟較早、在二疊系地層沉積時(shí)就進(jìn)入了成熟階段，在滴南凸起的西段進(jìn)入低成熟階段，其他地區(qū)尚未成熟。

印支晚期，由于三疊紀(jì)和早侏羅世地層的沉積，五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖進(jìn)入成熟階段的末期或高成熟階段的初期，在滴南凸起的西段進(jìn)入成熟階段；滴南凸起的西段進(jìn)入成熟階段，東段進(jìn)入低成熟階段。

燕山中期是陸東-五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖成藏的關(guān)鍵時(shí)期，由于白堊紀(jì)地層的巨厚沉積，決定了該區(qū)石炭系烴源巖的最終成熟程度。五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖進(jìn)入高成熟濕氣階段；滴南凸起的西段進(jìn)入高成熟凝析油-濕氣階段，東段進(jìn)入成熟階段；滴北凸起進(jìn)入了低成熟階段。

燕山晚期至今，由于該時(shí)期斷裂活動(dòng)很弱，有利于早期在上二疊統(tǒng)泥巖區(qū)域蓋層之下聚集的石炭系原生氣藏的保存，燕山晚期局部發(fā)生天然氣藏調(diào)整在侏羅系、白堊系中形成次生天然氣藏，并造成天然氣從石炭系到侏羅系、白堊系的分餾。

陸東-五彩灣地區(qū)總體來說經(jīng)歷了海西晚期、印支晚期和燕山中期的多期油氣充注和成藏，但燕山中期是該地區(qū)成藏的關(guān)鍵時(shí)期。決定了該地區(qū)石炭系烴源巖最終的成熟程度和該地區(qū)最終的油氣特征，而且陸東-五彩灣地區(qū)不同區(qū)塊在成藏時(shí)間上存在明顯的差異，具有明顯的成藏時(shí)序性，即從第一期成藏的時(shí)間從早到晚的依次順序是五彩灣—滴南西段—滴南東段—滴北地區(qū)。

5 石炭系烴源巖分布、演化、成藏時(shí)序與油氣關(guān)系

石炭系烴源巖的發(fā)育控制了陸東-五彩灣地區(qū)油氣的分布，總體上烴源巖具有滴水泉-三南凹陷和五彩灣凹陷兩個(gè)沉積中心，沿沉積中心呈北西向展布，向南、向北凸起帶烴源巖厚度逐漸減小。石炭系烴源巖發(fā)育的中心控制了現(xiàn)今陸東-五彩灣地區(qū)的油氣分布，五彩灣地區(qū)和滴南凸起西段是石炭系烴源巖發(fā)育區(qū)，也是現(xiàn)今油氣發(fā)現(xiàn)和勘探成果最大的地區(qū)。

陸東-五彩灣地區(qū)總體來說經(jīng)歷了海西晚期、印支晚期和燕山中期的多期油氣充注和成藏，但燕山中期是該地區(qū)成藏的關(guān)鍵時(shí)期。同時(shí)，陸東-五彩灣地區(qū)不同區(qū)塊表現(xiàn)出明顯的成藏時(shí)序性，即從第一期成藏的時(shí)間由早到晚的依次順序是五彩灣—滴南西段—滴南東段和滴北地區(qū)。

石炭系烴源巖的成熟度及成藏時(shí)序控制了現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的油氣組分。五彩灣地區(qū)石炭系烴源巖處于高成熟的濕氣階段，油氣藏中的天然氣以濕氣為主；滴南凸起西段石炭系烴源巖處于高成熟凝析油-濕氣階段，油氣藏中的流體組分則以濕氣和輕質(zhì)油為主；滴南凸起東段石炭系烴源巖處于成熟階段，油氣藏中的流體則以正常油為主；滴北地區(qū)處于低成熟-成熟階段，形成了以低成熟天然氣為主的天然氣藏。

6 結(jié)論

1）陸東-五彩灣地區(qū)的油氣分布具明顯的源控特征，五彩灣地區(qū)和滴南凸起西段是石炭系烴源巖發(fā)育區(qū)，也是現(xiàn)今油氣發(fā)現(xiàn)和勘探成果最大的地區(qū)。

2）總體上石炭系源巖成熟度中心沿滴南凸起西段-五彩灣凹陷呈北西向展布，向南、向北成熟度降低。

3）陸東-五彩灣地區(qū)不同區(qū)塊表現(xiàn)出明顯的成藏時(shí)序性，即從第一期成藏的時(shí)間由早到晚的依次順序是五彩灣—滴南西段—滴南東段和滴北地區(qū)。

4）石炭系烴源巖的成熟度及成藏時(shí)序控制了現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的油氣組分。

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（編輯 高 巖）

Evolution of the Carboniferous source rocks and hydrocarbon accumulation sequence in Ludong-W ucaiwan area，the Juggar Basin

Xiang Baoli1，Wang Xulong1，Zhao Mengjun2，Yang Disheng1and Da Jiang2
（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development，PetroChina Xinjiang Oilfield Company，Karamay，Xinjiang 834000，China； 2.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083，China）

The Carboniferous source rocks in the Ludong-Wucaiwan area are in zonal distribution and aremost highly develoPed in the west and south Parts of the Dinan uPlift in the area.The maturity of the source rocks varies greatly from one Place to another.The highestmaturity ismainly located along the west Part of the Dinan uPlift and the northwest of the Wucaiwan sag.While towards the south and the north of the area，the maturity Presents a tendency of decreasing.A comPrehensive analysis of hydrocarbon reservoiring in the area is Performed based on the thermal evolution of the source rocks and inclusion temPeratures.The results indicate thathydrocarbons accumulated in different blocks at a certain sequence.Ranking according to the time of the first Phase of accumulation，Wucaiwan is at the toP of the list，followed by western Dinan，eastern Dinan，and finally northern Dinan.The distribution of hydrocarbons is controlled by the location and evolution of the source rocks aswell as the reservoiring sequence.

source rock evolution，reservoiring sequence，Carboniferous，Dinan UPlift，Ludong-Wucaiwan area

TE122.1

A

0253-9985（2010）03-0347-06

2010-03-31。

向?qū)毩Γ?971—），男，碩士、高級(jí)工程師，地球化學(xué)。