從瑪湖大油區(qū)發(fā)現(xiàn)看全油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論發(fā)展趨勢

唐勇，曹劍，何文軍，單祥，劉寅，趙克斌

（1.中國石油 新疆油田分公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000；2.南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023；3.中國石油 杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023；4.中國石油大學(xué)（華東）地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，山東 青島 266580）

含油氣系統(tǒng)是沉積盆地中一個自然的烴類流體系統(tǒng)，包含一套有效烴源巖，以及與該烴源巖有關(guān)的油氣及油氣藏形成所必須的一切地質(zhì)要素及作用。含油氣系統(tǒng)的提出，對油氣勘探工作極為重要，含油氣系統(tǒng)是指導(dǎo)預(yù)測油氣資源、減少油氣勘探不確定性的重要思路和方法，也是油氣勘探中必不可少的評價內(nèi)容之一[1-4]。自20世紀(jì)70年代提出含油氣系統(tǒng)的概念以來，國內(nèi)外學(xué)者不斷豐富著這一概念的內(nèi)涵[3，5-7]。然而，隨著勘探技術(shù)的不斷進步以及更為豐富類型油氣藏的相繼發(fā)現(xiàn)，含油氣系統(tǒng)的概念和地質(zhì)理論正在面臨重大的革新，特別是在“進源找油”背景下的源內(nèi)油氣勘探，突破了經(jīng)典的含油氣系統(tǒng)理論固有的“源外找油”理念[8-11]。在中國，受多旋回沉積盆地復(fù)雜地質(zhì)條件的影響，迫切需要新的理論指導(dǎo)油氣勘探。

準(zhǔn)噶爾盆地是中國西部典型的含油氣疊合盆地，在西北緣瑪湖富烴凹陷，經(jīng)過多年持續(xù)勘探，已先后在斷裂帶和凹陷-斜坡區(qū)發(fā)現(xiàn)了克烏及瑪湖兩大百里油區(qū)，形成了多個億噸級儲量區(qū)，發(fā)現(xiàn)了多種類型的油氣資源，形成了瑪湖凹陷及周緣常規(guī)與非常規(guī)油氣有序共存的勘探局面，包括全球最大洪積礫巖油藏克拉瑪依油田、全球最大源上礫巖油藏瑪湖油田、中國最淺的超稠油油藏風(fēng)城油田、全球最古老堿湖型頁巖油藏、盆地內(nèi)規(guī)模最大的億噸級致密油藏瑪南油藏、盆地內(nèi)最富集的油砂礦富集區(qū)烏爾禾油砂山。如此豐富的油氣資源類型共存表明，瑪湖大油區(qū)的油氣成藏與富集規(guī)律，已不能用經(jīng)典的含油氣系統(tǒng)理論解釋，必須應(yīng)用全新的全油氣系統(tǒng)理論去分析和研究。因此，本文在綜述含油氣系統(tǒng)理論沿革、分析發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，結(jié)合瑪湖凹陷的勘探和認(rèn)識，闡述對含油氣系統(tǒng)和全油氣系統(tǒng)理論的理解，期望起到拋磚引玉的作用，吸引更多的勘探家和地質(zhì)家對這一地質(zhì)理論進行思考探索，以更好地指導(dǎo)油氣勘探。

1 含油氣系統(tǒng)歷史沿革

含油氣系統(tǒng)概念的提出及發(fā)展可以概括為3 個階段，包括萌芽階段（1994 年之前）、含油氣系統(tǒng)階段（1994—2000 年）、復(fù)合含油氣系統(tǒng)和全油氣系統(tǒng)階段（2000 年之后）。與之相伴，這一概念的內(nèi)涵也逐漸從單一凹陷向復(fù)雜疊合盆地發(fā)生轉(zhuǎn)變。在含油氣系統(tǒng)概念的發(fā)展過程中，中國科學(xué)家做出了重要貢獻，并形成了中外科學(xué)家相互促進發(fā)展的可喜局面。

1.1 萌芽階段（1994年之前）

基于大慶石油會戰(zhàn)地質(zhì)研究成果，于1963 年提出了完整的成油系統(tǒng)概念，并指出單純從某一個條件分析油氣藏形成的理論是不全面的，若要形成油氣藏，在某一地質(zhì)時期，油源、儲集層、蓋層、圈閉和運聚過程必須聯(lián)系到一起，形成完整的成油系統(tǒng)[12]。而國外最早提出成油氣系統(tǒng)的是Dow，于1974年提出了原油系統(tǒng)（oil system）的概念[13]，通過利用地球化學(xué)和地質(zhì)數(shù)據(jù)，對Williston盆地3個典型油藏進行了分析，認(rèn)為可以從烴源巖、運載層、儲集層和蓋層等方面合理地解釋油藏的分布，并將烴源巖與油氣聚集聯(lián)系起來。Perrodon 通過系列研究，給出了油氣系統(tǒng)（petro?leum system）的概念[14-15]，定義油氣系統(tǒng)為控制油氣藏分布的地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，特別是控制烴源巖、儲集層和蓋層組合存在的標(biāo)準(zhǔn)，通常表現(xiàn)為由形成油氣藏所反映的一定的地理延伸[15]。在其定義的油氣系統(tǒng)中包含兩個主要的存在，一定數(shù)量的烴類和一定的容納空間或一組儲集層、圈閉和蓋層的組合[16]。隨后，陸續(xù)有學(xué)者提出了相似的概念，如生油盆地（generative basin）[17]、生烴機器（hydrocarbon machine）[18]及獨立含油氣系統(tǒng)（independent petroliferous system，IPS）[19]，這些概念均注意到了油氣成藏地質(zhì)要素與成藏過程的有機聯(lián)系。

自1959 年大慶油田發(fā)現(xiàn)后，中國科學(xué)家同樣發(fā)現(xiàn)了松遼盆地?zé)N源巖分布與油氣聚集具有密切的關(guān)系，并在1963 年提出了陸相盆地“源控論”的油氣地質(zhì)思想，指出“油氣田環(huán)繞生油中心分布，并受生油區(qū)的嚴(yán)格控制，油氣藏圍繞生油中心成環(huán)帶狀分布”[20-21]?！霸纯卣摗钡暮诵乃枷肓⒆阌谟袡C生油理論，明確陸相含油氣盆地成熟的烴源巖對油氣藏的形成和分布具有控制作用，油氣田都分布于有成熟烴源巖的生油洼陷周圍的正向構(gòu)造，因此，在勘探部署上強調(diào)定洼（凹）的重要性，從而形成了圍繞生烴中心、尋找正向構(gòu)造單元的勘探思路。

1.2 含油氣系統(tǒng)階段（1994—2000年）

隨著勘探技術(shù)的不斷進步，越來越多地意識到油氣成藏與成藏地質(zhì)條件、成藏過程等因素在時間和空間的匹配密切相關(guān)。1988年Magoon 首次使用了要素（element）這一術(shù)語[22]，并認(rèn)為油氣成藏的基本要素包括烴源巖、運移路徑、儲集層巖石、蓋層和圈閉。1994年在豐富已有認(rèn)識的基礎(chǔ)上，Magoon 和Dow 給出了比較公認(rèn)的含油氣系統(tǒng)概念，指出含油氣系統(tǒng)（petro?leum system）是包含一個豆莢狀活躍烴源巖以及烴類聚集所必須的所有地質(zhì)元素和地質(zhì)過程（elements and processes）的自然系統(tǒng)[23]。含油氣系統(tǒng)中的油氣（petroleum）包括常規(guī)儲集層中熱成因和生物成因烴類以及存在于深海沉積物和陸域永凍土中的天然氣水合物，致密儲集層和裂縫頁巖及煤層中的烴類氣體、凝析油、原油及普遍存在于儲集層中的瀝青；系統(tǒng)（system）是指獨立要素和地質(zhì)過程，為烴類聚集的功能性單元，獨立要素包括烴源巖、儲集層、蓋層及其上覆巖層，地質(zhì)過程包括圈閉形成和生烴-運移-聚集。

含油氣系統(tǒng)概念的提出，是對油氣系統(tǒng)理論的一次系統(tǒng)的總結(jié)，從整體性、不同含油氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)差異、有序性、開放系統(tǒng)和隨時間動態(tài)變化五個方面總結(jié)了含油氣系統(tǒng)的基本特征[4]。總體來看，含油氣系統(tǒng)概念從根本上是實現(xiàn)從烴源巖到圈閉，沿油氣運聚路徑尋找聚集單元，形成“源外找油、順藤摸瓜”的研究思路，其核心在于對油氣成藏過程的恢復(fù)。然而，從國外含油氣系統(tǒng)概念的內(nèi)涵和研究實例可以看出，這一概念更多的是強調(diào)與一套有效烴源巖相聯(lián)系、由烴類運聚過程所涉及的一切地質(zhì)單元、地質(zhì)條件和地質(zhì)過程組成，在含油氣系統(tǒng)中只包含已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的烴類（油苗、油氣顯示和油氣藏）并適用于較為簡單的一期成藏的情況，而中國大型疊合盆地油氣成藏大多具有多源和多期的特點，單一的含油氣系統(tǒng)概念并不能很好地適用于中國復(fù)雜的疊合盆地。

1.3 復(fù)合含油氣系統(tǒng)和全油氣系統(tǒng)階段（2000年之后）

鑒于含油氣系統(tǒng)概念存在的局限性，圍繞中國多旋回演化盆地多源、多期油氣成藏而導(dǎo)致多個含油氣系統(tǒng)在三維空間交叉疊置這一背景，中國科學(xué)家創(chuàng)新性地提出了復(fù)合含油氣系統(tǒng)的概念[2-3，24]，同時指出，在疊合含油氣盆地中，多套烴源巖系在一個或數(shù)個負(fù)向地質(zhì)單元中集中發(fā)育，并在隨后的繼承發(fā)展中，可出現(xiàn)多期生烴、運聚成藏與調(diào)整改造的變化，從而導(dǎo)致多個含油氣系統(tǒng)的疊置、交叉和竄通[3]。概括來說，復(fù)合含油氣系統(tǒng)的概念包括5 方面內(nèi)涵[3]：①多套平面上疊置或交叉的烴源巖；②不同的烴源灶具有相對獨立的油氣運聚系統(tǒng)，并存在部分流體交換；③復(fù)合含油氣系統(tǒng)包含多個關(guān)鍵時刻；④多期次油氣藏共享部分石油地質(zhì)條件；⑤復(fù)合含油氣系統(tǒng)的邊界包括獨立含油氣系統(tǒng)和疊置、交叉、竄通的空間范圍。

復(fù)合含油氣系統(tǒng)的提出具有重要的理論及現(xiàn)實意義，打破了經(jīng)典單一含油氣系統(tǒng)的局限性，結(jié)合中國含油氣盆地勘探實踐，著重探討了含油氣系統(tǒng)之間的相似特征及控制因素。在實際勘探中，為準(zhǔn)確尋求多類油氣成藏組合的地質(zhì)環(huán)境，建立不同復(fù)雜含油氣系統(tǒng)勘探模式，精煉勘探思維，提供了強有力的理論支撐，并推動了含油氣系統(tǒng)理論研究層次的三大飛躍，即由單個原型盆地向多旋回復(fù)雜構(gòu)造活動控制下的疊合和復(fù)合盆地飛躍，由單一含油氣系統(tǒng)向復(fù)雜成藏環(huán)境的復(fù)合含油氣系統(tǒng)飛躍，由簡單的油氣聚集區(qū)帶向多成因組合的復(fù)式油氣聚集帶飛躍。在研究方法上，同樣實現(xiàn)了三大轉(zhuǎn)變，即由單源和單期成藏向多源和多期成藏轉(zhuǎn)變，由簡單含油氣系統(tǒng)評價向復(fù)合含油氣系統(tǒng)評價轉(zhuǎn)變，由簡單含油氣系統(tǒng)勘探向復(fù)合含油氣系統(tǒng)勘探轉(zhuǎn)變。

在含油氣系統(tǒng)的概念提出不久，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，開展油氣相關(guān)調(diào)查的目的，是要找到尚未發(fā)現(xiàn)的油氣資源并消除潛在的風(fēng)險，為了客觀地評價風(fēng)險，需要將已知的和未知的油氣資源分開。成藏組合（play）的概念既包括了已知的，也包括了未知的，盡管在實際勘探的風(fēng)險評估中，這兩類信息不太能夠輕易地分開。相對應(yīng)的，如果含油氣系統(tǒng)概念僅僅是用來表達(dá)已知的，那么成藏組合概念可以用來表達(dá)未知的。因此，成藏組合概念可以用來補充含油氣系統(tǒng)概念?；谶@一背景，Magoon 提出了complementary plays 和complementary prospects 作為補充[5]，并在2000 年給出全油氣系統(tǒng)的概念，其是指以一個正在生烴或曾經(jīng)生烴的烴源巖透鏡狀聚集區(qū)為源，所有已發(fā)現(xiàn)和未發(fā)現(xiàn)的相關(guān)油氣（油氣苗、油氣顯示、油氣藏）以及對油氣聚集至關(guān)重要的所有地質(zhì)要素（烴源巖、儲集巖、圍巖和蓋層）和過程（油氣生、運、聚以及圈閉的形成）的總和[25]。事實上，在概念的內(nèi)涵中，全油氣系統(tǒng)是含油氣系統(tǒng)與complementary plays 和complementary pros?pects 中未發(fā)現(xiàn)的油氣資源的集合（圖1），針對的仍然是一個活躍或曾經(jīng)活躍的烴源巖。隨著勘探的不斷進行，國外學(xué)者提出了新的勘探概念——評價單元（assessment unit），其是指全油氣系統(tǒng)中一定體積的巖層單元，包括已發(fā)現(xiàn)和未發(fā)現(xiàn)的油田，在地質(zhì)、勘探策略和風(fēng)險特征方面均成因類似，就資源評估標(biāo)準(zhǔn)方面構(gòu)成單一的油田特征群體，基于相似的地質(zhì)要素和油氣聚集類型，代表要被評價的一個成藏組合或一組成藏組合[7]。

圖1 不同含油氣系統(tǒng)概念及其與評價單元關(guān)系Fig.1.Relationships between different petroleum systems and evaluation units

2 含油氣系統(tǒng)革新

2.1 第一次革新

美國地質(zhì)勘探局（USGS）在對Kohat-Potwar Geo?logic Province 油氣評估時發(fā)現(xiàn)，在該地區(qū)存在數(shù)個獨立的全油氣系統(tǒng)（TPS），并組合成一個始新統(tǒng)—中新統(tǒng)的復(fù)合全油氣系統(tǒng)。同時注意到，在該地區(qū)具多套疊合的烴源巖、儲集層和廣泛的斷層系統(tǒng)，這也導(dǎo)致了不同來源烴類的混合，而使全油氣系統(tǒng)的進一步區(qū)分變得更為困難。因此，在研究中提出了復(fù)合全油氣系統(tǒng)（composite total petroleum system）的概念，但并未闡明明確的內(nèi)涵[26]。在中國復(fù)雜的多期疊合盆地的背景下，中國科學(xué)家在2000 年前后也提出了復(fù)合含油氣系統(tǒng)的概念，強調(diào)油氣藏多源和多期背景下含油氣系統(tǒng)互相疊置、交叉和竄通的發(fā)育特點[3]，為含油氣系統(tǒng)概念的革新作出了重要貢獻。

2.2 第二次革新

非常規(guī)油氣藏的發(fā)現(xiàn)為油氣勘探帶來了新的生機，也為經(jīng)典含油氣系統(tǒng)理論帶來了新的挑戰(zhàn)[9，27-28]。非常規(guī)油氣藏有別于常規(guī)油氣藏的烴源巖、儲集層、蓋層、運移方式、聚集單元、圈閉及保存條件，其成藏及聚集理論也突破了傳統(tǒng)成藏要素的概念[1]，逐漸形成了從“源外找油”向“進源找油”的勘探開發(fā)思路及方法[9]。然而，含油氣系統(tǒng)、全油氣系統(tǒng)等概念并未能很好地表達(dá)非常規(guī)油氣藏發(fā)現(xiàn)所帶來的油氣地質(zhì)理論革新，比如全油氣系統(tǒng)中包含含油氣系統(tǒng)中已發(fā)現(xiàn)和未發(fā)現(xiàn)的油氣田、油氣苗、油氣顯示等，只是將原有的含油氣系統(tǒng)概念擴大化。國外雖然提出復(fù)合全油氣系統(tǒng)(composite total petroleum system）來解決“多源”油氣系統(tǒng)的問題，但仍然強調(diào)的是多個獨立的全油氣系統(tǒng)，并不適用于油氣藏交叉、竄通頻繁的中國復(fù)雜疊合盆地。更重要的是，不論含油氣系統(tǒng)還是全油氣系統(tǒng)的概念及內(nèi)涵中，雖然提到petroleum 中包含部分非常規(guī)油氣藏，但是沒有非常規(guī)油氣運聚的理念，更多的仍然是強調(diào)過程恢復(fù)，所以從本質(zhì)上還是“源外找油、順藤摸瓜”的理念。因此，迫切需要重新審視全油氣系統(tǒng)理論，賦予其新的內(nèi)涵，并構(gòu)建新的研究方法與評價體系，進而推動油氣地質(zhì)基礎(chǔ)理論的發(fā)展。當(dāng)前，準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷為含油氣系統(tǒng)理論的重大革新提供了極好的研究區(qū)和實踐場。

3 準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖大油區(qū)發(fā)現(xiàn)史

縱觀瑪湖大油區(qū)發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷，勘探由源外向源內(nèi)，由常規(guī)向非常規(guī)，由淺層向深層，由單一圈閉向連續(xù)地質(zhì)體，由含油氣系統(tǒng)向全油氣系統(tǒng)演變，具體可分為3個階段。

3.1 1955—2000年

依據(jù)“圍凹源邊，定凹選帶”指導(dǎo)思想，發(fā)現(xiàn)了新中國第一個大油田，克拉瑪依油田的發(fā)現(xiàn)是含油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論的勘探實踐。準(zhǔn)噶爾盆地早期勘探以“源控論”為指導(dǎo)，圍繞富烴凹陷周緣正向構(gòu)造帶開展勘探工作。克拉瑪依油田的發(fā)現(xiàn)揭示了斷裂帶沖積扇大面積成藏機理，在此基礎(chǔ)上形成了“一扇一體、逐級成藏、沿階富集”的“扇控成藏”地質(zhì)理論，其內(nèi)涵為：①“一扇一體”，即沖積扇單扇體與四周扇間泥巖及頂?shù)装蹇臻g上有效配置，構(gòu)成相對封閉儲集體，為成藏提供良好的圈閉條件；②“逐級成藏”，沖斷帶前緣斷裂溝通下盤凹陷烴源層，油氣跨層運移至斷裂帶上盤，沿不整合面與斷裂構(gòu)成的輸導(dǎo)體系順斷階拾階而上，遇獨立扇體逐級充注成藏；③“沿階富集”，多期斷階形成多排沖積扇扇群，扇體在時空上疊置連片，多期沖積扇扇群油藏沿同生斷層呈帶狀大面積分布。歷時二十余年，在盆緣正向構(gòu)造單元，累計探明石油儲量9×108t。油藏基本連片，并投入開發(fā)，建成準(zhǔn)噶爾盆地最主要的石油生產(chǎn)基地，累計生產(chǎn)原油達(dá)1.3×108t。這些油氣勘探發(fā)現(xiàn)，是經(jīng)典含油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論的勘探實踐成果。

3.2 2001—2018年

依據(jù)“下坡源上，由源到圈”的勘探理念，發(fā)現(xiàn)了瑪湖凹陷區(qū)源上礫巖十億噸級大油田，建立了源外連續(xù)型油氣成藏模式，發(fā)展了含油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論。

斷裂帶大油田發(fā)現(xiàn)之后，面對準(zhǔn)噶爾盆地資源接替的問題，重新思考經(jīng)典的含油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論，認(rèn)為瑪湖凹陷既然在源外斷裂帶已有大發(fā)現(xiàn)，則在源內(nèi)的斜坡區(qū)只要有合適的圈閉條件，也能夠形成大規(guī)模油氣聚集。據(jù)此，自20 世紀(jì)80 年代，提出“跳出斷裂帶，走向斜坡區(qū)”的勘探理念，瑪湖凹陷區(qū)勘探由此開始，經(jīng)歷了“瑪北地區(qū)、侏羅系、二疊系”勘探方向的3次轉(zhuǎn)移。于80年代末，按構(gòu)造油藏勘探思路部署的瑪2井獲得突破，繼而發(fā)現(xiàn)瑪北油田（1993年）和瑪6井區(qū)油藏（1994 年），限于當(dāng)時儲集層改造技術(shù)的制約，沒有開發(fā)效益，儲量未能有效動用。而外圍探井瑪9井、瑪7井和瑪11井相續(xù)失利，與瑪湖大油區(qū)的發(fā)現(xiàn)擦肩而過。此外，通過油氣成藏綜合研究認(rèn)為，瑪湖斜坡區(qū)中生界主體構(gòu)造形態(tài)為單斜，斷裂及正向構(gòu)造不發(fā)育，又遠(yuǎn)離物源，砂體不發(fā)育，勘探潛力有限。1998—2000 年，勘探層系向上轉(zhuǎn)移至侏羅系，相繼部署瑪8井、瑪10 井和瑪12 井，均以失利告終。至此，瑪湖斜坡區(qū)油氣勘探長期陷入停滯，此階段的油氣勘探在主攻斷裂帶上盤的同時，也積極向斷裂帶下盤及斜坡區(qū)拓展，以尋找接替和后備領(lǐng)域。先后發(fā)現(xiàn)了夏72 井區(qū)風(fēng)城組、風(fēng)南4井區(qū)風(fēng)城組、風(fēng)南5井區(qū)夏子街組和風(fēng)城組等一系列二疊系油藏，但是由于油藏埋深大，儲集層非均質(zhì)性強，儲量升級拓展和油藏開發(fā)難度大，瑪湖斜坡區(qū)二疊系勘探亦未能持續(xù)下來。

2005 年，對環(huán)瑪湖凹陷斜坡帶開展新一輪的整體研究，對該地區(qū)砂體、儲集層、烴源巖、油氣成藏條件等進行了重新認(rèn)識。早期研究認(rèn)為，瑪湖凹陷為盆緣沖積扇模式，扇體發(fā)育在盆緣斷裂帶，相帶窄、規(guī)模小，以重力流沉積為主。通過對瑪湖凹陷構(gòu)造、沉積背景、物源及古地貌研究，結(jié)合鉆井以及水槽模擬實驗，突破了陡坡洪積扇的傳統(tǒng)認(rèn)識，提出百口泉組屬湖泊緩坡背景下扇三角洲沉積體系，具有前緣相砂體分布范圍廣、橫向疊置連片的特征（圖2），具備油氣大面積成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)。在埋深超過3 500 m 后，扇三角洲前緣相仍發(fā)育貧泥礫巖有效儲集層。貧泥礫巖抗壓能力強，原生孔隙可有效保存，后期深埋有利于流體交換，長石溶蝕作用強，埋深至5 000 m 時，仍可發(fā)育有效儲集層（圖3）。

圖2 瑪湖凹陷大型淺水退覆式扇三角洲礫巖滿凹分布模式Fig.2.Distribution pattern of large?scale shallow?water conglomerate of regressive fan delta in the Mahu sag

發(fā)現(xiàn)了風(fēng)城組新型烴源巖，該烴源巖屬堿湖沉積，是全球迄今最古老的堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖，以富菌藻類有機質(zhì)、生烴能力強為特色，存在低熟、成熟和高熟各演化階段的油氣富集，特別是具有“成熟”和“高熟”雙峰式高效生油新模式（圖4），生烴能力近2倍于傳統(tǒng)湖相烴源巖，預(yù)測石油地質(zhì)資源量達(dá)46.7×108t，為大油區(qū)的形成奠定了資源基礎(chǔ)。

瑪湖凹陷斜坡區(qū)由于受到盆地周緣老山海西—印支運動期多期逆沖推覆作用的影響，發(fā)育一系列具有調(diào)節(jié)性質(zhì)、近東西向的高角度走滑斷裂，成為油氣源上跨層運聚的垂向通道。風(fēng)城組堿湖烴源巖生成油氣沿高角度斷裂垂向跨層運移2 000～4 000 m，三疊系與二疊系間的大型不整合面為側(cè)向運移通道（圖5）。扇三角洲平原相致密層、湖相及扇間泥巖，以及斷裂相互配置，形成組合式多面遮擋，為扇三角洲前緣相砂礫巖大面積成藏提供了良好封閉條件?，敽枷菪逼聟^(qū)為南東傾的平緩單斜，局部發(fā)育低幅度背斜、鼻狀構(gòu)造與平臺，下三疊統(tǒng)百口泉組傾角為2°～4°。相對平緩的構(gòu)造背景使原油不易運移、調(diào)整和逸散，有利于形成大面積連續(xù)型油藏。在退覆式扇三角洲頂?shù)装迮c側(cè)向主槽致密礫巖立體封堵下，疊置連片發(fā)育的前緣砂礫巖體疊覆于堿湖烴源巖主生烴灶之上，形成“滿凹含油”態(tài)勢。

圖3 瑪湖凹陷百口泉組不同相帶儲集層孔隙演化模式Fig.3.Pore evolution models of different sedimentary facies of the Baikouquan formation in the Mahu sag

圖4 瑪湖凹陷風(fēng)城組雙峰式高效生烴模式Fig.4.Two?stage and high?efficiency hydrocarbon generation model of the Fengcheng formation in the Mahu sag

瑪湖大油區(qū)面積近6 800 km2，圍繞二疊系—三疊系砂礫巖，共發(fā)現(xiàn)7 大油藏群，三級儲量超20×108t。油氣分布不受構(gòu)造控制，無統(tǒng)一的油水界面，單個油藏儲量規(guī)模大，平面上為地層背景下疊置連片分布的大面積巖性油氣藏集群。

這些勘探發(fā)現(xiàn)，在一定程度上發(fā)展了經(jīng)典的含油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論，特別是在源外大跨度、大規(guī)模成藏，突破了大面積巖性油氣成藏通常以源儲一體為特征的傳統(tǒng)認(rèn)識。

3.3 2019年至今

提出“下凹進源，常非并重”勘探思路，發(fā)現(xiàn)源內(nèi)常規(guī)—非常規(guī)億噸油區(qū)，為全油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論提供了實證。

回顧瑪湖礫巖大油區(qū)的發(fā)現(xiàn)，認(rèn)識到通過解放思想、創(chuàng)新地質(zhì)理論認(rèn)識是勘探獲得新發(fā)現(xiàn)的源泉。非常規(guī)油氣地質(zhì)理論的出現(xiàn)，引領(lǐng)在瑪湖凹陷油氣勘探思路又一次革新，啟示前人對全油氣系統(tǒng)的地質(zhì)理論構(gòu)想是客觀存在的，但同時因為過去尚無地質(zhì)實證，所以在“進源找油”背景下的全油氣系統(tǒng)勘探并無成熟理論指導(dǎo)，需要開展系統(tǒng)研究。

圖5 瑪湖凹陷源上礫巖大油區(qū)成藏模式Fig.5.Hydrocarbon accumulation model of large conglomerate oil province above source sequences in the Mahu sag

自2007 年以來，圍繞下二疊統(tǒng)風(fēng)城組常規(guī)目標(biāo)相繼部署了風(fēng)城1 井、百泉1 井、瑪湖1 井等風(fēng)險探井，推動了二疊系及三疊系礫巖大油區(qū)發(fā)現(xiàn)，也逐步推動形成了風(fēng)城組“常規(guī)—非常規(guī)”油氣有序共存的全油氣系統(tǒng)新認(rèn)識[29]（圖6）。瑪北—風(fēng)南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)油藏，為受構(gòu)造控制的常規(guī)裂縫型油藏與頁巖油共存區(qū)，斜坡區(qū)及凹陷區(qū)處于生烴中心，存在大規(guī)模的白云質(zhì)頁巖油藏富集。圍繞瑪湖凹陷風(fēng)城組，發(fā)現(xiàn)了包括源內(nèi)和源外兩套油氣系統(tǒng)，為典型全油氣系統(tǒng)。源外由烴源巖到圈閉，形成一個完整的含油氣系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了兩大百里油區(qū)（二疊系—白堊系）。源內(nèi)常規(guī)和非常規(guī)油氣“源儲耦合，有序聚集”，受巖相控制，既具有常規(guī)砂礫巖、火山巖的油氣聚集（存在圈閉），也有源儲緊鄰的非常規(guī)致密油和自生自儲頁巖油。2019 年鉆探的瑪頁1 井為常規(guī)—非常規(guī)油藏疊置區(qū)，風(fēng)城組頁巖、火山巖兩層獲工業(yè)突破，源外中—上二疊統(tǒng)鉆遇油層，全油氣系統(tǒng)綜合勘探思路得以證實。

圖6 瑪湖凹陷風(fēng)城組常規(guī)—非常規(guī)油藏成藏模式Fig.6.Hydrocarbon accumulation model of conventional and unconventional oil reservoirs of the Fengcheng formation in the Mahu sag

4 全油氣系統(tǒng)理論勘探實踐

回顧準(zhǔn)噶爾盆地瑪湖凹陷的勘探開發(fā)歷程可以發(fā)現(xiàn)，瑪湖凹陷大油區(qū)的發(fā)現(xiàn)過程，正是含油氣系統(tǒng)理論發(fā)展的縮影。1955—2000 年，瑪湖凹陷在“扇控論”和“源控論”指導(dǎo)下，圍繞凹陷烴源灶，發(fā)現(xiàn)了中國第一個大油田——克拉瑪依油田；2001—2018 年，以源上礫巖大油區(qū)、復(fù)合含油氣系統(tǒng)及全油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了十億噸級的瑪湖礫巖大油區(qū)；自2019 年開始，瑪湖凹陷勘探思路向“下凹進源、常非并重”的方向轉(zhuǎn)變，以常規(guī)—非常規(guī)有序共存全油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論為指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)源內(nèi)常規(guī)—非常規(guī)十億噸級風(fēng)城組大油田?，敽笥蛥^(qū)發(fā)育了各種類型的常規(guī)—非常規(guī)油氣藏，儲集層主要為砂礫巖、致密白云質(zhì)粉砂巖和白云質(zhì)泥巖，這些儲集層在空間上有序分布，決定了有序分布的全類型油氣藏（表1）?，敽笥蜌鈪^(qū)的發(fā)現(xiàn)，為全油氣系統(tǒng)理論提供了實證。

表1 瑪湖凹陷全油氣系統(tǒng)油氣藏類型及其要素Table 1.Elements of conventional and unconventional petroleum systems in the Mahu sag

受瑪湖大油區(qū)發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)，準(zhǔn)噶爾盆地油氣勘探轉(zhuǎn)變思路，由“圍凹源邊”轉(zhuǎn)向“下凹源內(nèi)”勘探，針對阜康凹陷上二疊統(tǒng)大型地層圈閉部署首口風(fēng)險井——康探1 井，2020 年9 月18 日獲日產(chǎn)158 m3準(zhǔn)東歷史高產(chǎn)，實現(xiàn)了勘探戰(zhàn)略方向由源邊轉(zhuǎn)移源內(nèi)的重大突破，開啟了全油氣系統(tǒng)“下凹源內(nèi)”的勘探方略。而與瑪湖凹陷具有類似地質(zhì)條件的沙灣凹陷，二疊系發(fā)育大型地層圈閉形成背景，前緣相砂礫巖大面積成藏，勘探面積3 500 km3，是盆地大規(guī)?？碧浆F(xiàn)實接替區(qū)[30]，并在2020 年二疊系獲重要成果，打開了全油氣系統(tǒng)油氣并舉的嶄新局面。此外，準(zhǔn)噶爾盆地目前在瑪湖凹陷南斜坡和西斜坡、東道海子凹陷北斜坡和阜康凹陷東斜坡四大區(qū)域均已實現(xiàn)二疊系油氣藏的勘探突破，并在沙灣凹陷東北斜坡發(fā)現(xiàn)極大的勘探潛力?？傊?，以全油氣系統(tǒng)勘探模式為指導(dǎo)，準(zhǔn)噶爾盆地可望在全盆地上二疊統(tǒng)實現(xiàn)整體突破。

5 全油氣系統(tǒng)理論意義和發(fā)展趨勢

綜合上述，含油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論是油氣勘探戰(zhàn)略選區(qū)的基本思想基礎(chǔ)，當(dāng)前面對非常規(guī)石油地質(zhì)理論的飛速發(fā)展，應(yīng)重新審視全油氣系統(tǒng)理論，賦予其新的內(nèi)涵，構(gòu)建新的研究方法與評價體系，以推動油氣地質(zhì)基礎(chǔ)理論的發(fā)展。

作為世界上為數(shù)不多的復(fù)雜疊合盆地全油氣系統(tǒng)，瑪湖凹陷提供了常規(guī)—非常規(guī)油氣有序共存的經(jīng)典實例，把全油氣系統(tǒng)這一概念從理論構(gòu)想推向了實際（圖7）。然而，從全油氣系統(tǒng)的概念及內(nèi)涵來看，單純的全油氣系統(tǒng)并不能很好地表達(dá)常規(guī)—非常規(guī)油氣有序聚集的過程。因此，迫切需要構(gòu)建新的涵蓋常規(guī)和非常規(guī)油氣藏的全油氣系統(tǒng)地質(zhì)理論，在廣泛吸收勘探實踐與科學(xué)研究最新成果的基礎(chǔ)上，從源儲耦合和有序聚集的視角，重新定義關(guān)鍵地質(zhì)要素的內(nèi)涵，從生烴、排烴到運移和聚集成藏的全過程，系統(tǒng)總結(jié)各類油氣資源的分布規(guī)律與形成機制，提出與之配套的評價體系與立體勘探的技術(shù)系列，這是準(zhǔn)噶爾盆地石油地質(zhì)工作者義不容辭的責(zé)任。

圖7 全油氣系統(tǒng)常規(guī)和非常規(guī)油氣聚集概念模式Fig.7.Conceptual map of“total petroleum system”showing conventional and unconventional oil and gas accumulation