準噶爾疊合盆地復式油氣成藏規(guī)律

唐 勇，宋 永，何文軍，2，趙 龍，楊海波，趙長永，鄭孟林，孫 帥，費李瑩

［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. 中國石油大學（北京）油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 102249； 3. 中國石油勘探與生產(chǎn)分公司，北京100000］

準噶爾盆地是中國西部一個重要的含油氣疊合盆地，面積約為13×104km2，勘探歷史悠久，始于20 世紀50 年代，是新中國建成的第一個100×104t 級油田。2002年實現(xiàn)了原油產(chǎn)量破1000×104t，成為中國西部第一個1000×104t 級大油區(qū)［1］。前期盆地勘探的主攻區(qū)域為正向構造單元4 500 m以淺的領域，層位上也主要聚焦在三疊系以上中-上組合，探明石油資源量超27×108t，天然氣資源量近1 800×108m3，但油氣綜合探明率為24.3 %，依然處于勘探初期；隨著地質(zhì)認識的不斷深入，發(fā)現(xiàn)規(guī)模成熟-高過成熟輕質(zhì)油氣以及非常規(guī)油氣資源富集于盆地坳陷區(qū)中-下組合深層領域，勘探前景廣闊，吸引著眾多勘探家和科學家持續(xù)開展工作［2］。

對于準噶爾盆地油氣富集規(guī)律的研究，已形成諸如“源控論”、“扇控論”、“梁控論”以及“斷控論”等認識，均為單一含油氣系統(tǒng)的由“烴源巖—圈閉”的勘探實踐，更多的強調(diào)油氣排出后的成藏要素或者某一關鍵控藏要素［3-4］，并未反映出盆地疊合背景下復合含油氣系統(tǒng)油氣聚集的特點，也多以早期圍繞富烴凹陷周緣正向構造帶的發(fā)現(xiàn)為基礎。自2005 年以來，準噶爾盆地風險油氣勘探不斷取得突破［5-7］，在富烴凹陷［8］、深層［9-11］以及非常規(guī)［12-14］等領域持續(xù)取得發(fā)現(xiàn)，勘探不斷由淺層走向深層［15］，由正向構造走向凹陷區(qū)［7，16］，由單一常規(guī)油藏走向常規(guī)-非常規(guī)共生系統(tǒng)［17］?，F(xiàn)有源外油氣富集理論認識已不能完全滿足宏觀油氣分布判斷以及有利勘探領域的優(yōu)選與評價，油氣地質(zhì)理論面臨新一輪發(fā)展。有鑒于此，本文通過消化和吸收前人研究成果，結合新的成果認識資料，重新梳理盆地油氣成藏條件及特征，系統(tǒng)總結疊合盆地復式全油氣系統(tǒng)成藏規(guī)律，并以典型實例分析全油氣系統(tǒng)成藏模式指導下的立體勘探實踐，同時探討盆地油氣勘探前景，以期不斷豐富發(fā)展中國陸相石油地質(zhì)理論，為盆地勘探獲得更大的突破提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

準噶爾盆地是一個晚石炭世—第四紀沉積的復合型疊合盆地，位于哈薩克斯坦板塊東部，盆地基底近似三角形，是三面被古生代縫合帶（天山縫合帶、烏拉爾縫合帶以及額爾齊斯縫合帶）包圍且被擠壓推覆構造包圍著的壓性疊合盆地。受周緣大地構造運動的影響，演化復雜［18-20］。早期受古亞洲洋多期開合作用的控制，晚期則受到特提斯洋關閉和青藏高原隆升的影響。關于準噶爾盆地的基底性質(zhì)，有古老結晶基底與洋殼，以及古老結晶基底和晚古生代褶皺基底組成的雙重基底等不同觀點［21］。根據(jù)最新的年代學與地球物理資料分析，準噶爾盆地具有前寒武系結晶基底和上古生界褶皺基底的特點［22］。

受限于盆地基底形態(tài)以及后期的構造疊加演化，同一套地層在盆地不同地區(qū)埋深差異較大。尤其是白堊紀以來，盆地整體的南降北升運動，形成了現(xiàn)今的箕狀盆地，基底形態(tài)呈現(xiàn)隆凹相間的格局，平面上劃分為6 個一級構造單元，44個二級構造單元，具有多個富烴凹陷［23］。目前已發(fā)現(xiàn)的石油資源多集中在盆地富烴凹陷周緣的正向構造單元中［24］（圖1）。

準噶爾盆地自晚古生代以來先后經(jīng)歷了海西構造運動、印支構造運動、燕山構造運動及喜馬拉雅構造運動，沉積了包括上古生界上石炭統(tǒng)（C2）和二疊系（P），中生界三疊系（T）、侏羅系（J）、白堊系（K）及新生界古近系（E）和新近系（N），盆地沉積蓋層的最大厚度可達15 000 m。經(jīng)歷了多年勘探，在石炭系至新近系的21 個層組中發(fā)現(xiàn)工業(yè)油氣流，已發(fā)現(xiàn)32 個油氣田440 個油氣藏，呈現(xiàn)出縱向上多層系復式油氣聚集，平面上油氣藏復合疊加連片的油氣分布格局（圖1，圖2）。

2 復式油氣成藏基本要素與條件

2.1 烴源巖條件

準噶爾盆地存在多套烴源巖（圖1，圖2）。王緒龍等（2013）［25］、陳建平等（2016）［26］對準噶爾盆地烴源巖特征進行了系統(tǒng)研究，其中石炭系、下二疊統(tǒng)佳木河組和侏羅系烴源巖為優(yōu)質(zhì)氣源巖；下二疊統(tǒng)風城組、中二疊統(tǒng)下烏爾禾組、下白堊統(tǒng)以及古近系安集海河組烴源巖為優(yōu)質(zhì)油源巖。從各烴源巖層的生烴史及分布研究來看，石炭系、二疊系以及侏羅系烴源巖對盆地油氣聚集貢獻最大。這與3 套烴源巖的形成時期盆地性質(zhì)有直接關系。3 套主力烴源巖分布于盆地瑪湖凹陷、沙灣凹陷、盆1 井西凹陷以及阜康凹陷，形成的生烴中心具有縱向疊加、橫向遷移性［26-27］。圍繞3 個生烴凹陷形成了3 套大型含油氣系統(tǒng)［1］，東部以石炭系氣源和二疊系油氣源為主，中西部以二疊系油源為主，南部以侏羅系氣源巖為主，形成了盆地滿凹含油氣的特征（圖2）。目前石炭系和二疊系已經(jīng)取得了重大突破，盆地南部的侏羅系也有油氣發(fā)現(xiàn)，但規(guī)模相對較小，突破空間大。

圖1 準噶爾盆地構造單元劃分、烴源灶與已發(fā)現(xiàn)油氣分布疊合圖Fig.1 Overlay plot showing tectonic units，hydrocarbon kitchens and discoveries in the Junggar Basin

圖2 準噶爾盆地地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of the Junngar Basin

此外，不同地區(qū)、層系發(fā)育的烴源巖存在母質(zhì)類型與埋深等差異，熱演化過程復雜，生、排烴時期變化較大，形成3 套主力烴源巖縱、橫向疊加分布，多期次成烴疊加混合成藏特征。例如，準噶爾盆地最重要的二疊系烴源巖，西北緣地區(qū)主要以下二疊統(tǒng)風城組油源巖為主，自晚二疊世開始進入生油門限，至早侏羅世達到第一個生烴高峰；也存在中二疊統(tǒng)下烏爾禾組源巖的貢獻，甚至存在下二疊統(tǒng)佳木河組氣源巖的生烴貢獻［28］；而盆地東部地區(qū)油氣源可能來自石炭系、二疊系或者侏羅系［29］。此外，從石炭紀—二疊紀的“熱盆”演變?yōu)橹小⑿律湫偷摹袄渑琛保?0］，地溫場的變化影響著烴源巖早期生烴、后期持續(xù)生烴，為縱向上多源供烴提供了良好條件（圖3）。

圖3 準噶爾盆地不同烴源巖分布及其生烴史特征評價Fig.3 Distribution and hydrocarbon generation history of source rocks，Juggar Basin

總體而言，盆地自中晚二疊世以來，不同烴源巖層系先后進入生烴門限，并達到生烴高峰，其上覆沉積儲集層長期處于油氣充注狀態(tài)。以達探1 井為例，二疊系風城組儲層包裹體存在早期方解石包裹體（均一化溫度峰值80~100 ℃）、中期石英包裹體（均一化溫度峰值90~110 ℃）和晚期亮晶方解石包裹體（60~110 ℃），沒有明顯的峰值，整體呈現(xiàn)油氣供給的多期性?，敽枷葜芫壱燥L城組為烴源巖形成的油藏（風城1 井，風南4 井，烏35 井，夏72 井，瑪13 井和瑪15 井區(qū)）原油密度為0.815~0.980 g/cm3，凝固點溫度為25~34 ℃，Ts/Tm 值為0.01~1.22，反映出瑪湖凹陷風城組烴源巖在不同熱演化階段生成原油的混合成藏。同時，風城組烴源巖形成于堿湖沉積環(huán)境，“早熱晚冷”的盆地熱體制，造就了超寬液態(tài)生烴窗及超長生排油期，形成了風城組成熟-高成熟兩期生烴高峰特征，加之堿湖背景下豐富的菌藻類，供烴能力極大增加，兩倍于傳統(tǒng)湖湘烴源巖，是瑪湖凹陷區(qū)10×108t級規(guī)模儲量發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)基礎［8］。近期，風城組“進源”勘探再獲重大發(fā)現(xiàn)，常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生，形成全油氣系統(tǒng)［17］。

2.2 儲集層與蓋層特征

不同盆地類型決定了沉積巖石類型的差異性，石炭系海-陸過渡相沉積，同時受周緣火山活動的影響，形成了一套以火山巖為主夾細粒碎屑巖的巖性組合?？死利惿角笆肯档你@探證實，縱向發(fā)育上下兩套火山巖序列，上序列以安山巖、玄武巖、流紋巖及火山碎屑巖為儲集巖體；下序列則以安山巖、流紋巖以及火山碎屑巖為主［31］。二疊紀，準噶爾盆地處于斷-拗轉(zhuǎn)換階段，西北緣、南緣以及克拉美麗造山帶隆升，在早中二疊世形成前陸坳陷背景，充足的物源，局限的湖盆，形成了近源快速堆積的砂礫巖沉積體系。至晚二疊世、三疊紀，準噶爾盆地具有坳陷盆地的性質(zhì)，加之造山帶持續(xù)活動，在湖盆周緣形成粗碎屑的砂礫巖沉積，向湖盆中心方向過渡形成砂巖沉積體系。侏羅紀以來，盆地處于統(tǒng)一的湖盆沉積背景，除盆地周緣近源的砂-礫巖沉積，坳陷區(qū)遠源沉積的砂巖為其儲集巖的主體。此外，值得注意的是，盆地在中下二疊統(tǒng)前陸盆地時期，受到炎熱氣候、封閉的湖盆以及火山活動的影響，還存在一類受外部碎屑物質(zhì)主導，化學沉積共同作用的云質(zhì)細?；旆e巖，也是目前吉木薩爾凹陷蘆草溝組和瑪湖凹陷風城組等頁巖油領域的主體儲集巖。從目前勘探的結果來看，隨著向深層勘探逐步深入，出現(xiàn)多種深埋優(yōu)質(zhì)儲層新類型，例如上烏爾禾組潛流型支撐礫巖，礫石顆粒之間點接觸，成巖膠結作用弱，巖心出筒呈松散顆粒狀［32-33］；深埋火山巖發(fā)育溶孔和裂縫等儲集空間，較大的改善了儲層物性，形成深埋條件下的有效儲集層，提升了深層油氣勘探的價值。

總而言之，多類型盆地的疊合形成了砂巖（新近系-侏羅系）、砂-礫巖（三疊系-二疊系）、云質(zhì)混積巖（二疊系）和火山巖（石炭系）4類儲集巖（圖2）。這4類儲集巖與盆地坳陷湖盆湖泛時期形成的泥巖形成良好的儲-蓋配置，為油氣聚集提供了基礎。從目前鉆揭的巖性來看，盆地縱向穩(wěn)定發(fā)育有二疊系下烏爾禾組、上三疊統(tǒng)白堿灘組及下白堊統(tǒng)吐谷魯群3 套區(qū)域性蓋層，與下部盆地構造轉(zhuǎn)換時期形成的底砂（礫）巖配置關系較好。例如，盆地最重要的區(qū)域性蓋層——三疊系白堿灘組泥巖，屬于統(tǒng)一的坳陷型盆地湖泛沉積，盆地目前發(fā)現(xiàn)的儲量主體位于其下部的儲層。此外，盆地不同地區(qū)不同層系還發(fā)育有局部沉積的細粒蓋層［24，28］，例如侏羅系八道灣組二段泥巖、三工河組泥巖、上烏爾禾組頂部的濱湖相泥巖和中、下三疊統(tǒng)砂礫巖之間的泥巖隔層等，均是較好的局部蓋層。

2.3 復式輸導體系特征

研究發(fā)現(xiàn)，盆地的區(qū)域性蓋層將儲蓋組合劃分成“三層樓”的格局（圖2），構成上、中、下3 套成藏組合［1，34］，目前已發(fā)現(xiàn)油氣藏多為下生上儲聚集成藏，被上覆泥巖所封蓋。因此，輸導體系是關鍵成藏要素。

盆地多期的構造運動，形成兩套高效的油源斷裂體系。海西-印支運動形成的自石炭系—下三疊統(tǒng)高角度逆沖性質(zhì)的走滑斷裂體系，溝通了二疊系主力源巖和二疊系、三疊系內(nèi)部的儲集層，多組受走滑斷裂體系影響形成的次級斷裂共同形成跨層運移的輸導“斷裂泵”。燕山運動至喜馬拉雅運動早期形成了斷穿三疊系和侏羅系的高角度具有拉張性質(zhì)的正斷層，該套斷裂體系部分斷至白堊系，與海西-印支運動形成的通源斷裂縱向搭接，形成“Y”字型斷裂組合（圖4），構成縱向上油氣運移的良好通道，也是盆地侏羅系以上中淺層油氣富集的重要保障［35］。

圖4 準噶爾斷裂—不整合—砂體立體輸導體系與成藏關系示意圖（以腹部地區(qū)為例）Fig.4 Sketch map showing the fault-unconformity-sandbody carrier system and hydrocarbon accumulations in the Juggar Basin（taking the central part as an example）

根據(jù)盆地系統(tǒng)的地震解釋研究，地層的接觸關系復雜多樣，削蝕、超覆以及整一型不整合廣泛發(fā)育。如侏羅系沉積末受車莫古隆起影響，頭屯河組以及齊古組多地區(qū)存在剝蝕，地層發(fā)育不完整；后期盆地沉降，沉積了白堊系清水河組，地層產(chǎn)狀呈現(xiàn)近平行結構，形成了整一型不整合。再如石炭系火山巖體，受到盆地抬升剝蝕，與上覆地層呈高角度接觸，形成規(guī)模較大的不整合面等。盆地目前可能存在的不整合界面有：下石炭統(tǒng)與上石炭統(tǒng)，上石炭統(tǒng)與下二疊統(tǒng)，下二疊統(tǒng)與中二疊統(tǒng)，中二疊統(tǒng)與上二疊統(tǒng)，上二疊統(tǒng)與三疊系，三疊系與侏羅系［36］，侏羅系與白堊系，白堊系與古近系之間的區(qū)域性不整合面，此外還存在侏羅系、中二疊統(tǒng)等層內(nèi)各層組之間發(fā)育的局部不整合面。這些不整合結構與縱向的斷裂體系空間匹配關系較好，形成橫向油氣運移的有利條件?？v向發(fā)育的20 余套儲集層與不整合縱向相互疊置，形成油氣的網(wǎng)毯式輸導與聚集?？傮w而言，斷裂、不整合以及砂體的空間配置構成了準噶爾盆地高效的網(wǎng)格狀輸導體系，也造就了如瑪湖凹陷源上大面積巖性圈閉的規(guī)模油氣聚集（斷裂為最主要輸導條件）、陸梁隆起侏羅系-白堊系源上遠源型斷層-巖性圈閉的高效油氣聚集（不整合、砂體是保障油氣橫向運移最主要的輸導條件）。

綜上所述，4 期斷裂、多期不整合以及多期疊置砂體，空間匹配形成立體高效輸導體系。目前油氣藏的空間分布呈現(xiàn)出輸導體系決定著油氣的供給與富集，盆地區(qū)域性構造運動決定著油氣最終的歸屬地。以陸梁隆起石南21 井油藏以及南部永進地區(qū)的永進油田為例，受喜馬拉雅期盆地整體構造掀斜，南降北升，形成自南向北拾階而上的構造格局，受斷裂-不整合-砂體的油氣輸導（圖4），油氣逐漸向淺層、高部位運聚，在永進地區(qū)、莫索灣、莫北以及石南等地的中淺層遇到封閉斷層的遮擋，形成油氣聚集。最終形成自凹陷區(qū)向凸起區(qū)，由深層向淺層逐級而上的階梯狀油氣聚集［35，37］。

2.4 多期成藏與復雜油氣相態(tài)

準噶爾盆地油氣成藏的多期性［38］表現(xiàn)在烴源巖分布受盆地演化及構造格局的影響，先后進入生烴門限，其次為烴源巖成熟度受盆地疊合演化的影響，低成熟度形成油氣與中高成熟度形成油氣先后運移聚集，混合成藏［39］。如達探1井二疊系風城組流體包裹體顯示均一化溫度為60~120 ℃，無明顯峰型，顯示為多期持續(xù)充注的過程。夏鹽2 井三疊系百口泉組流體包裹體均一溫度存在兩期峰型，分別對應60~80 ℃和100~130 ℃，反映為兩期油氣充注的特征。再如瑪中地區(qū)多井三疊系百口泉組巖心出筒見輕質(zhì)油氣，同時巖層孔隙中部分充填瀝青?，斨? 井三疊系百口泉組原油密度為0.803 5~0.822 6 g/cm3，原油甾烷異構化指數(shù)C29ααα20S（/20S+20R）值為0.495，C29αββ（/αββ+ααα）值為0.649，Ts/Tm 為0.781，反映為烴源巖成熟-高成熟階段的產(chǎn)物，同時也能見到瀝青存在，為多期油氣成藏形成產(chǎn)物的根本實證。

準噶爾盆地是一個富油盆地已達成廣泛共識，天然氣雖然也有發(fā)現(xiàn)，但規(guī)模均不大。多井鉆探結果與預期差異大。如達探1 井部署之初認為深大構造中應該存在規(guī)模氣藏，按目前埋深、熱體制以及巖石組成，數(shù)值模擬結果應為大規(guī)模氣藏，但鉆探結果卻未發(fā)現(xiàn)大規(guī)模天然氣藏。南緣山前四棵樹凹陷高探1 井［9］，從現(xiàn)有熱史模擬結果以及烴源巖類型推測，其鉆探結果應以低熟油藏為主，即使存在源巖低熟階段形成的濕氣，尚不構成規(guī)模天然氣藏。但試油過程中除了高產(chǎn)的油流外，還伴隨著大規(guī)模天然氣，同時還產(chǎn)出較為可觀的輕烴，氣/油比在350~400 m3/m3，屬于揮發(fā)性油藏-凝析氣藏的過渡相態(tài)。

這種復雜的油氣相態(tài)比較常見，流體相態(tài)的差異性主要受到烴源巖的供烴類型控制，其次與烴源巖成熟度有關?？死利悮馓镏饕獓@石炭系氣源巖的生烴灶分布［40］；瑪湖凹陷大面積連片的油藏主要來自于風城組油源巖［8］；而南緣地區(qū)形成的油氣藏主要來自于深埋的侏羅系烴源巖［41-42］。這些烴源巖層系在富烴凹陷內(nèi)部埋深多已進入深層-超深層范圍，在不考慮超壓抑制成熟度的條件下，目前的烴源巖已進入高-過成熟演化階段。不僅烴源巖已進入大規(guī)模生氣階段，早期形成的古油藏也應發(fā)生裂解，形成干酪根裂解氣與油裂解氣的規(guī)模聚集。尤其是二疊系風城組油源巖，在瑪湖凹陷中心區(qū)現(xiàn)今成熟度已超過1.3%，但油氣源對比很少發(fā)現(xiàn)來自于其高成熟的氣顯示。盆地南部侏羅系烴源巖［43］，以Ⅱ-Ⅲ型母質(zhì)為主，也發(fā)育煤系烴源巖，白堊紀末期南緣中段部分地區(qū)已進入規(guī)模生濕氣階段，南緣沖斷帶及其緊鄰的沙灣-阜康凹陷，現(xiàn)今成熟度普遍超過1.3 %。理論而言，可生成規(guī)模的氣態(tài)烴，但莫南凸起永1井［44］和阜康凹陷董1井［45］的鉆探結果顯示，6 000 m 深度依然為油藏，含少量溶解氣，并未見到規(guī)模氣藏。烴源巖成熟度升高，生成規(guī)模氣態(tài)烴的可能性應更大，據(jù)此盆地深部應存在規(guī)模性天然氣藏，但鉆探結果與認識之間有矛盾，需要重新認識。此外，準噶爾盆地進入深層油氣藏多處于超壓環(huán)境，是否存在超壓抑制烴源巖熱演化現(xiàn)象［46］，亦或是超壓的存在影響了地層中油氣的相態(tài)特征［47］等基礎科學問題對于深層的油氣勘探至關重要，亟待深入研究。

2.5 多類型油氣藏與復式成藏模式

準噶爾盆地的多期疊合演化，存在擠壓、拉張以及剪切等多種盆地應力機制，形成了褶皺、斷裂和不整合等多種構造表現(xiàn)形式。同時，不同盆地類型發(fā)育沖積扇、河流、三角洲與湖泊相等沉積體系，沉積充填了火成巖、碳酸鹽巖和碎屑巖等多種巖石類型，這些要素疊加在一起，造就了盆地油氣藏類型的復雜多樣，總體可劃分為構造型油氣藏（背斜、斷塊、斷背斜）、地層型油氣藏（不整合、超覆、潛山）、巖性型油氣藏及復合型油氣藏（構造-巖性、構造-地層、地層-巖性）［24］。

通過油氣藏類型的解剖以及前人對于成藏認識的總結［1］，準噶爾盆地存在5類復式油氣成藏模式（圖5）。

圖5 準噶爾盆地復式油氣成藏模式Fig.5 Composite hydrocarbon accumulation model in the Junggar Basin

1）西北緣逆沖斷裂帶復式油氣成藏模式［38］，目前油氣儲量發(fā)現(xiàn)最多，以克-烏斷裂帶、紅車拐地區(qū)為主體，縱向上石炭系—白堊系發(fā)育4套含油層系、10個含油氣層組，斷裂帶上盤、下盤均發(fā)育油層，具有明顯的復式成藏特征。

2）源上相控復式油氣成藏模式［48］，以瑪湖凹陷10×108t儲量的發(fā)現(xiàn)最為典型，圍繞瑪湖富烴凹陷生烴灶，縱向上受到斷裂-不整合-砂體的立體網(wǎng)格控制，以廣覆式分布的二疊系—三疊系扇三角洲前緣礫巖沉積、侏羅系辮狀河三角洲前緣砂巖沉積為有利儲集體，形成了縱向十余套大面積“連續(xù)”分布的含油層系。整體上，相帶控儲、物性控產(chǎn)。

3）源外沿梁斷控階狀成藏模式［49］，這類成藏模式以陸梁、莫北和莫索灣地區(qū)的油氣發(fā)現(xiàn)得以證實。處于富烴凹陷周緣正向構造單元，發(fā)育有深、淺接續(xù)性斷裂體系，油氣沿通源斷裂向上運移，在適當部位先成藏（如石西油田）。深部斷裂與淺部斷裂橋接時，油氣便調(diào)整運移至淺部侏羅系-白堊系儲層中成藏。

4）源內(nèi)自生自儲油氣成藏模式［50］，以克拉美麗氣田石炭系氣藏的發(fā)現(xiàn)以及吉木薩爾凹陷二疊系蘆草溝組［12］、瑪湖凹陷風城組頁巖油［14］的發(fā)現(xiàn)最為典型。其中頁巖油之上的儲層中往往受到斷裂的溝通也形成常規(guī)油氣藏，形成常規(guī)與非常規(guī)空間上共生的復式油氣成藏模式。

5）源上擠壓背斜油氣成藏模式［51］，此類油氣成藏模式主要見于南緣沖斷帶。受喜馬拉雅運動的影響，在南緣地區(qū)形成三排擠壓背斜構造帶，存在局部發(fā)育于南緣地區(qū)的烴源巖，油氣源條件較好。受構造運動影響發(fā)育的帶狀分布的通源斷裂，形成良好的輸導條件。并且該區(qū)的儲層多為來自南部物源的近源沉積，發(fā)育優(yōu)質(zhì)的儲集層，能夠保證油氣的高效富集。

3 油氣富集規(guī)律

3.1 3類盆地疊合形成3套主力源巖決定油氣的平面分布

前已述及，盆地最重要的3 套烴源巖層系（石炭系、二疊系及侏羅系）分別形成于石炭世的斷陷盆地、早中二疊世的前陸盆地以及早侏羅世的陸內(nèi)前陸盆地。3 套烴源巖在盆地的不同地區(qū)形成不同規(guī)模的生烴凹陷，油氣自凹陷向四周正向構造運移富集，構成油氣聚集的環(huán)帶狀模式。目前發(fā)現(xiàn)的油氣田基本圍繞這些富烴凹陷分布（圖2）。這3 套源巖的供烴類型及分布決定了目前盆地滿盆油、半盆氣的分布格局。盆地東部石炭系在克拉美麗、五彩灣、大井以及吉木薩爾—北三臺等地存在生烴中心；石炭系高熟腐殖型氣源巖與火山巖時-空匹配，形成油氣的高效聚集，目前已發(fā)現(xiàn)的克拉美麗氣田、五彩灣氣田、泉6—泉8 氣藏、阜26 氣藏和吉15 油藏等都圍繞這些生烴中心分布。二疊系生烴灶決定了盆地油氣主要環(huán)繞瑪湖凹陷、盆1 井西凹陷、沙灣凹陷與阜康凹陷呈環(huán)帶狀分布?，敽枷葜芫壞壳鞍l(fā)現(xiàn)的油藏分布于其下部發(fā)育的佳木河組、風城組及下烏爾禾組3 套源巖形成的烴源灶?，敽枷菽喜堪l(fā)育有佳木河組以生氣為主的源巖，因此在瑪南地區(qū)發(fā)現(xiàn)規(guī)模大小不一的氣藏［52］，但總體以風城組和下烏爾禾組油源巖形成的復式油氣聚集為主。其他諸如盆1井西凹陷、沙灣凹陷、阜康凹陷、東道海子及吉木薩爾凹陷等也均以二疊系烴源巖生成油氣富集為主，圍繞盆1 井西凹陷形成了莫索灣、莫西莊、莫北、石西石南和陸梁等油氣田。圍繞沙灣凹陷形成了西緣紅車拐油氣富集帶，東部也發(fā)現(xiàn)永進油田和征1 井油藏。而侏羅系烴源巖主要分布于盆地南部，生烴灶分布于沙灣-阜康凹陷一帶，受深埋作用的影響，南緣沖斷帶圍繞侏羅系高熟氣源灶，目前已發(fā)現(xiàn)瑪河與呼圖壁等多個氣田，近期在南緣沖斷帶中段部署的呼探1 井獲得高產(chǎn)工業(yè)氣流，為以侏羅系源灶為主的產(chǎn)物。

3.2 多類型有利沉積相帶中規(guī)模優(yōu)質(zhì)儲層提供油氣聚集的場所

不同類型盆地多期振蕩運動，湖平面頻繁升降，形成了烴源巖與儲集體側變與垂向上疊置的組合關系。烴源巖與儲集體接觸面積大小，有無良好的輸導條件，是油氣能否有效聚集的直接條件。但能否形成規(guī)模性油氣藏與是否存在規(guī)模儲層密切相關。盆地周緣造山帶物源的供給能力和湖盆可容納空間的影響，形成廣覆式沉積的扇三角洲前緣相優(yōu)質(zhì)砂-礫巖體，縱向疊置、橫向連片，在油氣源充足的條件下可形成較大規(guī)模的油氣藏。如瑪湖凹陷三疊系百口泉組礫巖大油區(qū)、二疊系上烏爾禾組大面積連片的含油特征（圖6）［8，11］。再如盆地腹部和東部點砂壩、三角洲分支河道砂壩、前緣砂壩以及濁積扇等相帶沉積的砂體，橫向非均質(zhì)強，優(yōu)質(zhì)儲層分布局限，形成了一批規(guī)模及儲量豐度均相對較小的油氣田，如莫北油田、盆5井油氣田、盆6井油氣田和莫西莊油氣田。

圖6 準噶爾盆地中上二疊統(tǒng)扇三角洲沉積模式Fig.6 Fan delta sedimentary model of the Middle-Upper Permian in the Junggar Basin

3.3 立體輸導網(wǎng)格對油氣橫、縱向分布具有調(diào)節(jié)作用

立體輸導網(wǎng)格是復式油氣成藏的重要條件，尤其是斷裂，是控制準噶爾盆地油氣資源分布的一個重要因素。已知盆地存在4 期斷裂，其在油氣運聚過程中的作用有別，分別為海西期以逆沖推覆為主的斷裂體系，控制著盆地坳、隆構造格局，也是盆地最重要的油源斷裂；印支期發(fā)育以壓扭走滑為特征的斷裂體系，與海西期斷裂搭接，形成“Y”字形跨層輸導結構；燕山期以伸展拉張為主，呈雁列狀分布的小規(guī)模正斷裂體系，控制了中、淺層油氣分布；喜馬拉雅期南天山的擠壓推覆作用，形成以滑脫斷層為主的斷裂體系，主要控制著南緣地區(qū)的油氣分布。整體而言，區(qū)帶性的大斷裂主要起油氣輸導作用，小斷裂起控藏作用（圖7）。此外盆地縱向存在的多期不整合，如石炭系頂面、中二疊統(tǒng)頂面、中-下侏羅統(tǒng)頂面以及侏羅系頂面的不整合對油氣成藏與分布具有局部控制作用。加之不整合面與繼承性鼻凸及油源斷裂相結合，形成數(shù)個油氣運移的匯聚區(qū)，在不整合面上、下形成眾多的地層以及地層-巖性油氣藏，如盆地西北緣斷裂帶石炭系頂面油氣藏、石西油田石炭系油氣藏、陸東地區(qū)石炭系頂面不整合氣藏以及中拐凸起南部佳木河組不整合氣藏等，均為立體輸導網(wǎng)格溝通烴源巖，油氣橫縱向調(diào)整聚集的結果?？傊瑳]有海西期—印支期這組具有一定走滑性質(zhì)的逆沖斷裂，就沒有溝通源灶的油氣運移“高速公路”；沒有燕山期—喜馬拉雅期這組正斷裂，就沒有次生的高效油氣田，也就沒有縱向26 套含油氣層系的立體格局。因此，圍繞中-下二疊統(tǒng)優(yōu)質(zhì)源巖的中-下組合是尋找大規(guī)模油氣儲量的主力層位，中-上組合雖然保存條件也好，但斷裂的發(fā)育與溝通作用有限，規(guī)模性油藏的發(fā)現(xiàn)也就相對局限。

圖7 準噶爾盆地4期斷裂體系Fig.7 Four?stage fault system in the Junngar Basin

3.4 古構造決定油氣的最終歸屬地

準噶爾盆地在喜馬拉雅期，盆地發(fā)生掀斜，南降北升，形成現(xiàn)今隆凹相間的構造格局（圖2）。西北緣的克-烏斷裂帶和紅車拐斷裂帶分別緊鄰瑪湖凹陷和沙灣凹陷兩大富烴凹陷。北三臺凸起緊鄰阜康凹陷；帳北斷褶帶疊加在石樹溝生烴凹陷之上；達巴松凸起、莫索灣凸起和白家海凸起被富烴凹陷所圍限；陸梁隆起緊鄰瑪湖凹陷、盆1 井西凹陷和東道海子凹陷。而且這些凸起帶存在向生烴凹陷延伸的古鼻凸帶，古鼻凸帶不僅控制著盆地沉積砂體的展布，還與斷裂構造相伴生，因此決定了古凸帶成為油氣運聚的主要方向［53］。目前發(fā)現(xiàn)的油氣主要集中于富烴凹陷周緣的正向構造單元，最典型的莫北-莫索灣凸起四周均為生烴凹陷，是長期繼承性古隆起，具有良好的油氣藏形成條件，形成了多個油氣藏。此外還有北三臺凸起、中拐凸起和達巴松凸起等繼承性古隆，均為油氣運移的有利指向區(qū)。

古構造格局也對沉積體系的控制作用明顯，古凸起控制著水系的流向，進而控制著砂體的展布。盆地重要的白堊系清水河組底砂巖［54］，其沉積受石南低凸起影響，北部德侖山物源控制的辮狀河三角洲被分隔為多個分支水系，其西側分支水系在低凸翼部洼槽區(qū)形成河道側積巖性體，后期構造發(fā)生反轉(zhuǎn)，砂體上傾方向低凸泥巖遮擋，形成上傾尖滅型巖性油藏［55］。按該模式發(fā)現(xiàn)了石南31 井油藏，很好地反映出早期形成的古油藏，后期隨構造發(fā)生反轉(zhuǎn)而調(diào)整，尤其喜馬拉雅期的掀斜運動決定了晚期油氣運移的主要方向和油氣藏的最終歸屬地。

4 勘探實踐與展望

綜上所述，準噶爾疊合盆地形成多個相互疊加的復合油氣系統(tǒng)?？v向上“三層樓”的油氣分布特點決定了油氣勘探早中期集中在埋藏相對較淺的正向構造單元油層發(fā)育區(qū)。隨著勘探的深入，地質(zhì)認識的程度越來越高，向盆地凹陷區(qū)深層進軍是必然趨勢，總體呈現(xiàn)疊合盆地勘探發(fā)現(xiàn)的多階段性和長期性?？碧桨l(fā)現(xiàn)除了地質(zhì)認識的深入，工藝水平的提高也在很大程度上促進了盆地深部油氣的發(fā)現(xiàn)，盆地目前的油氣發(fā)現(xiàn)集中體現(xiàn)在3個方面。

4.1 富烴凹陷油氣發(fā)現(xiàn)是儲量增長主體，立足烴源灶迎烴面謀求盆地級領域發(fā)現(xiàn)

近年來，中國石油新疆油田分公司圍繞6 大富烴凹陷：瑪湖凹陷、沙灣凹陷、盆1井西凹陷、東道海子凹陷、阜康凹陷以及吉木薩爾凹陷，風險與預探一體化推進，先后取得瑪湖凹陷百口泉組、上烏爾禾組和風城組；吉木薩爾凹陷蘆草溝組；東道海子凹陷上烏爾禾組；沙灣凹陷上烏爾禾組和風城組；阜康凹陷蘆草溝組與上烏爾禾組等多個重大領域的發(fā)現(xiàn)與突破。尤其是2017 年以來，圍繞富烴凹陷下組合累計獲得石油三級儲量15.82×108t，占盆地三級儲量發(fā)現(xiàn)的94.6 %，2020 年這個比例達到近100%。富烴凹陷油氣勘探已成為近年儲量增長的主體，也標志著盆地已進入富烴凹陷下組合勘探新時代。

油氣勘探進入富烴凹陷下組合，縱向上貼近二疊系主力烴源巖，成藏具有“近水樓臺先得月”的優(yōu)勢，但整體勘探程度極低，地質(zhì)認識不足。下組合是盆地演化較為復雜的時期，沉積環(huán)境由石炭紀的海相盆地過渡到二疊紀的陸相湖盆，盆地類型由石炭紀—早二疊世的前陸盆地經(jīng)過中二疊世的過渡，形成晚二疊世盆地統(tǒng)一的陸內(nèi)坳陷型湖盆。早、中二疊世的分割性凹陷湖盆分布局限，發(fā)育了風城組和下烏爾禾組優(yōu)質(zhì)烴源巖，隨著湖盆水進，形成了披覆在源巖之上的上烏爾禾組盆地級超覆地層系統(tǒng)（圖8）。上烏爾禾組超覆尖滅帶處于生烴灶上傾方向，形成盆地級的地層型油氣遮擋帶?？v向上，上烏爾禾組中、下部發(fā)育扇三角洲前緣優(yōu)質(zhì)砂礫巖儲層，凹陷區(qū)-斜坡部位逐層退積，形成疊置連片的大型儲集體，加之頂部湖侵期厚層泥巖形成有效的遮擋，構成了最有利的成藏系統(tǒng)。自2016 年以來，按照“由淺入深、風險引領、預探甩開、逐個擊破”的戰(zhàn)略思路，在瑪湖凹陷南部上烏爾禾組累計落實了石油三級儲量8.6×108t，探明儲量已達5×108t。之后，圍繞5 大富烴凹陷，整體布控，取得了沙灣凹陷沙探1井［7］、沙探2 井的重大突破以及東道海子凹陷滴南15井兩層百方、阜康凹陷康探1井兩層百方和盆1井西凹陷石西16 井重要苗頭等一系列重大成果，打開了盆地深度5 500 m 以淺的16 000 km2有利區(qū)，預示著盆地富烴凹陷下組合迎烴面（尤其上烏爾禾組）是盆地未來持續(xù)獲得突破和落實規(guī)模儲量的主戰(zhàn)場。

圖8 準噶爾盆地上烏爾禾組沉積體系分布與烴源灶疊合圖Fig.8 Sedimentary system distribution map with hydrocarbon source kitchens overlayed in the Wuerhe Formation，Junngar Basin

4.2 源巖層系常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生，揭示油氣綜合勘探重大新領域

隨非常規(guī)油氣地質(zhì)理論的發(fā)展，認為在同一個含油氣系統(tǒng)內(nèi)，一般發(fā)現(xiàn)常規(guī)油氣預示著供烴方向存在非常規(guī)油氣與之共生，會出現(xiàn)常規(guī)和非常規(guī)油氣“有序共生”現(xiàn)象［56］。近年圍繞瑪湖富烴凹陷二疊系風城組的勘探，常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生的全油氣系統(tǒng)成藏模式得以證實［57］。

前期，在瑪南地區(qū)圍繞斷裂帶風城組常規(guī)砂礫巖勘探，發(fā)現(xiàn)了一系列小型構造油氣藏和構造-巖性油氣藏，隨著向斜坡方向甩開，多井出水，按照常規(guī)油藏的認識，風城組為邊底水油氣藏，向凹陷方向并無勘探潛力，導致勘探陷入僵局。通過多年的探索，認識到風城組巖性變化表現(xiàn)為由斷裂帶（砂礫巖）—斜坡區(qū)（白云質(zhì)砂巖）—凹陷區(qū)（白云質(zhì)泥頁巖）（圖9），粗粒沉積與細粒沉積空間上此消彼長。基于此，建立了常規(guī)砂礫巖油藏—白云質(zhì)砂巖致密油—白云質(zhì)泥頁巖頁巖油的常規(guī)-非常規(guī)油藏有序共生模式，并向瑪南坡下甩開部署了瑪湖26、瑪湖28 等井，發(fā)現(xiàn)油水過渡帶之下新的云質(zhì)砂巖致密油帶，并快速落實整裝規(guī)?？刂苾α?.2×108t。同時，在瑪北地區(qū)優(yōu)選構造高部位部署瑪頁1 井，該井風城組全井段獲熒光級以上巖心，巖性主體為云質(zhì)泥頁巖夾紋層狀白云質(zhì)粉砂質(zhì)，油層厚度近200 m，采用直井大段分層壓裂試油，獲得50 m3高產(chǎn)工業(yè)油流。至此，風城組斜坡-凹陷區(qū)大面積的非常規(guī)“連續(xù)型”致密油（頁巖油）打開局面，深度5 500 m以淺有利勘探領域超2 300 km2，資源規(guī)模及勘探潛力巨大。

圖9 準噶爾盆地風城組常規(guī)—非常規(guī)儲層沉積模式Fig.9 Sedimentary model of conventional-unconventional reservoirs in the Fengcheng Formation，Junngar Basin

以常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生的全油氣系統(tǒng)成藏模式為指導，相繼在阜康凹陷二疊系蘆草溝組烴源巖層系內(nèi)獲得康探1 井致密油的突破［11］，其早期生成的成熟油富集于凹陷邊緣隆起區(qū)，晚期高熟輕質(zhì)油與天然氣主要富集于凹陷區(qū)，進一步證實并深化了不同類型油藏有序共生的成藏認識。這對于石油地質(zhì)學理論具有重要意義，應重新審視烴源巖層系內(nèi)的非常規(guī)油氣勘探，其本身具備非常規(guī)油氣富集的條件，是常規(guī)-非常規(guī)油氣綜合勘探的重大領域。

4.3 深層具備油氣規(guī)模高效勘探潛力，堅定信心打開油、氣并舉新局面

深度大于4 500 m 的深層是21 世紀全球油氣勘探的重要領域。在準噶爾盆地，早期研究認為深度4 500 m 為碎屑巖儲層的死亡界限，超過該深度不發(fā)育有效儲集體。但隨著勘探程度不斷提高，諸如支撐礫巖、白云質(zhì)砂巖、白云質(zhì)泥頁巖以及火山巖等各類深埋儲層新類型不斷出現(xiàn)。例如，阜康凹陷康探1 井在中二疊統(tǒng)蘆草溝組深度5 296~5 315 m 灰質(zhì)砂巖段試油獲日產(chǎn)油18.47 t，日產(chǎn)天然氣1.364×104m3；在上二疊統(tǒng)上烏爾禾組5 116~5 121 m 和4 994~5 066 m 砂質(zhì)礫巖段分別試油獲日產(chǎn)油132.1 t 和114.54 t，日產(chǎn)天然氣1.119×104m3和0.6×104m3的兩層百噸突破?，敽枷莠敽?8 井在二疊系風城組深度4 871~4 926 m 白云質(zhì)砂巖段大段試油，獲最高日產(chǎn)油35.77 t，日產(chǎn)天然氣0.3×104m3的高產(chǎn)工業(yè)油氣流。這些深層探井的試油突破預示著準噶爾盆地深層的儲集層是有效的，并且從油層厚度及試油成效顯示，深層不僅意味著大規(guī)模，同樣也意味著高產(chǎn)與高效。

深層儲層受成巖作用的影響往往物性變差，但準噶爾盆地深層存在異常高壓、微裂縫和次生溶蝕作用，這促使深埋致密儲層的物性得以改善［58］。阜康凹陷康探1井上烏爾禾組砂質(zhì)礫巖23個樣品實測孔隙度為0.8 %~7.0 %，平均值為4.3 %，空氣滲透率（0.011~0.716）×10-3μm2，平均值為0.065 ×10-3μm2，整體顯示儲層致密，物性較差。但在上烏爾禾組4 994~5 066 m試獲日產(chǎn)油114.54 t，5 116~5 121 m 試獲日產(chǎn)油132.01 t 的高產(chǎn)工業(yè)油氣流，試油結果與儲層物性關系明顯不相符。因此，對康探1 井上烏爾禾組儲層進行了高孔隙壓力-高圍壓條件下的滲透率實驗，發(fā)現(xiàn)異常壓力系數(shù)超過1.68，滲透率增加幅度明顯（圖10）。該區(qū)上烏爾禾組異常壓力系數(shù)已普遍超過1.75，極大的改善了儲層滲透性，形成致密背景下的高效優(yōu)質(zhì)儲層，這也解釋了康探1 井儲層致密但試油效果卻很好的原因。此外，瑪湖凹陷白云質(zhì)巖類鉆井也已證實，深埋條件下存在溶蝕作用，且微裂縫發(fā)育，能夠有效的改善致密儲層的儲集性能［59］。

圖10 準噶爾盆地阜康凹陷康探1井高圍巖壓力條件下滲透率變化系數(shù)關系Fig.10 Permeability variation vs. rock pressure coefficient for Well Kangtan 1 in the Fukang Depression，Juggar Basin

同時，從烴源巖熱演化角度分析，埋深增加，烴源巖熱演化程度升高，晚期排出的烴類為輕質(zhì)油或天然氣，也利于油氣高產(chǎn)。如康探1 井上烏爾禾組原油密度為0.837 8 g/cm3，且含有一定量的氣顯示，與之對應的蘆草溝組烴源巖，成熟度普遍超過1.0%，處于高成熟生輕質(zhì)油或者濕氣的熱演化階段。位于盆1 井西凹陷北側的石西16井，石炭系深度4 812~4 822 m鉆遇兩套百方高產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)火山巖儲層，取獲流體物性測試，原油密度為0.791 1 g/cm3，氣/油比高達1 184 m3/m3，天然氣干燥系數(shù)0.88，其油氣源來自于盆1井西凹陷成熟-高成熟階段的二疊系烴源巖，該井距離烴源灶區(qū)較遠，尚未進入凹陷區(qū)。凹陷區(qū)二疊系烴源巖層埋深超過6 000 m，成熟度已普遍超過1.3%，進入高-過成熟的大量生干氣的階段，因此從現(xiàn)有氣油比推斷，向凹陷區(qū)存在氣油比更高的凝析氣或者干氣藏。

準噶爾盆地的深層具備發(fā)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)規(guī)模油氣藏的靜態(tài)要素，并且盆地凹陷區(qū)侏羅系以下地層成藏環(huán)境普遍處于異常高壓帶［15］，二疊系可能還存在生烴引起的超高壓，且地層溫度往往也較高，油質(zhì)輕，氣/油比高，具備形成高效油氣藏的基本條件?；诖?，應堅定向凹陷區(qū)深層進軍的信心，尋找晚期高成熟階段的輕質(zhì)油、天然氣，實現(xiàn)規(guī)模大發(fā)現(xiàn)。

綜上所述，準噶爾盆地通過多年的勘探實踐，在基礎石油地質(zhì)理論方面，形成了多個反映盆地特征的理論認識。包括：①富烴坳陷迎烴面盆地級規(guī)模地層-巖性油氣藏群成藏新模式；②深層常規(guī)-非常規(guī)油氣有序共生與全油氣系統(tǒng)成藏模式；③深層大構造新生古儲大跨度側向運移成藏模式等。在配套關鍵技術方面也初步形成了多個針對性的特色工藝技術，諸如：①沙漠區(qū)深層地層型圈閉精細識別配套技術系列，精確刻畫地層超削點和展布范圍，實現(xiàn)厚層礫巖儲層甜點定量預測；②復雜深埋高壓儲層產(chǎn)能分類綜合評價技術；③攻關形成礫巖支撐劑優(yōu)化鋪置工藝、全充填縫網(wǎng)壓裂工藝、深穿透體積壓裂工藝技術體系；④陸相頁巖油測井“三品質(zhì)七性關系”綜合評價技術方法體系等。這些理論認識與技術工藝仍然需要進一步深化，以期不斷豐富發(fā)展中國陸相石油地質(zhì)理論，并促進勘探實踐。

準噶爾盆地未來的油氣勘探，將通過理論認識的突破以及技術進步，牢固樹立全油氣系統(tǒng)綜合勘探新理念，堅定深部高過成熟烴源灶規(guī)模天然氣富集的信心，走向深層，拓展非常規(guī)，努力開創(chuàng)“常非并重、油氣并舉”的新局面。實現(xiàn)中央坳陷五大富烴凹陷區(qū)深層—超深層及其周緣古凸起帶、南緣沖斷帶、陸梁隆起石炭系、二疊統(tǒng)頁巖油等重大領域的整體突破。

5 結論

1）準噶爾盆地具有5類盆地疊加的成盆環(huán)境；3套主力烴源灶疊置發(fā)育的成烴背景；21套砂層組、4 類規(guī)模儲集體規(guī)模發(fā)育的成儲條件；4 期斷裂組合搭接、8個區(qū)域構造層橫向疊加的成藏條件；加之，3 套區(qū)域蓋層構成“三層樓”立體含油氣格局，奠定了復式油氣聚集的基本特征。

2）受盆地復式油氣聚集的條件控制，形成了源外常規(guī)構造油氣藏、巖性油氣藏、地層油氣藏與不整合油氣藏等4 類。同時受烴源巖以及儲集體類型控制，形成了源內(nèi)致密油氣藏、頁巖油氣藏以及泥巖裂縫型油氣藏，空間上表現(xiàn)出常規(guī)-非常規(guī)各類型油氣藏共生的全油氣系統(tǒng)特征。

3）盆地復式油氣聚集的全油氣系統(tǒng)特征，意味著盆地深層、非常規(guī)以及天然氣領域是盆地未來勘探的主體，應堅持全油氣系統(tǒng)綜合勘探理念，“常非并重，油氣并舉”，跳出凸起帶，走向凹陷區(qū)勘探。