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准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因.pdf

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资源描述

1、 石 油 勘 探 与 开 发 2023 年 8 月 PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT Vol.50 No.4 731 文章编号:1000-0747(2023)04-0731-11 DOI:10.11698/PED.20230078 准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因 党文龙1,2,高岗1,2,尤新才3,吴俊3,刘诗局1,2,晏奇3,何文军3,郭刘琳博1,2(1.中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249;2.中国石油大学(北京)地球科学学院,北京 102249;3.中国石油新疆油田公司勘探开发研究院,新疆克拉玛依

2、834000)摘要:基于不同层位潜在烃源岩地质-地球化学特征分析及原油类型划分,结合生烃热模拟实验,以揭示玛湖凹陷大油区不同性质原油的来源成因及分布规律。研究表明:玛湖凹陷发育 4 套潜在烃源岩,其中二叠系风城组烃源岩生烃潜力最高,有机质类型以型和型为主,生油能力强;其他层位烃源岩有机质类型主要为型,以生气为主。玛湖凹陷原油可分为 A 类、B 类和 C 类,其 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态依次呈上升型、山峰型和下降型,三环萜烷相对含量和甾烷异构化参数逐渐增加,指示原油成熟度逐渐升高。不同类型原油的空间分布具有明显的有序性,其中 A 类原油靠近凹陷边缘,C 类原油集中在凹陷中部地区,

3、而 B 类原油处于 A 类与 C 类之间的斜坡区。油源对比和热模拟实验结果显示,3 类原油来源于不同热演化阶段的风城组烃源岩。玛湖凹陷原油特征差异性成因的新认识合理解释了 3 类原油的来源、分布和形成机理,对于玛湖凹陷全方位立体找油、全油气系统不同性质原油分布及有利勘探区预测均具有一定的指导作用。关键词:烃源岩;生烃潜力;原油分布;原油类型;油源对比;二叠系风城组;玛湖凹陷;准噶尔盆地 中图分类号:TE121.1 文献标识码:A Genesis and distribution of oils in Mahu Sag province,Junggar Basin,NW China DANG W

4、enlong1,2,GAO Gang1,2,YOU Xincai3,WU Jun3,LIU Shiju1,2,YAN Qi3,HE Wenjun3,GUO Liulinbo1,2(1.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Exploration&Developm

5、ent Institute,PetroChina Xinjiang Oilfield Company,Karamay 834000,China)Abstract:Based on the geological and geochemical analysis of potential source rocks in different formations and the classification of crude oil types,combined with the hydrocarbon generation thermal simulation experiments,the so

6、urce,genesis,and distribution of different types of oils in the Mahu Sag province of the Junggar Basin are investigated.Four sets of potential source rocks are developed in the Mahu Sag.Specifically,the source rocks of Permian Fengcheng Formation have the highest hydrocarbon generation potential,and

7、 contain mainly types II and I organic matters,with a high oil generation capacity.In contrast,the source rocks in other formations exhibit lower hydrocarbon generation potential,and contain mainly Type III organic matters,with dominant gas generation.Oils in the Mahu Sag can be classified as three

8、types:A,B and C,which reflect ascending,mountainous and descending C20-C21-C23 tricyclic terpenes abundance patterns in sequence,and gradually increasing relative content of tricyclic terpenes and sterane isomerization parameters,indicating an increasing oil maturity.Different types of oils are dist

9、ributed spatially in an obviously orderly manner:Type A oil is close to the edge of the sag,Type C oil is concentrated in the center of the sag,and Type B oil lies in the slope area between Type A and Type C.The results of oil-source correlation and thermal simulation experiments show that the three

10、 types of oils came from the source rocks of Fengcheng Formation at different thermal evolution stages.This new understanding of the differential genesis of oils in the Mahu Sag reasonably explains the source,distribution,and genetic mechanism of the three types of oils.The study results are of impo

11、rtant guidance for the comprehensive and three-dimensional oil exploration,the identification of oil distribution in the total petroleum system,and the prediction of favorable exploration areas in the Mahu Sag.Key words:source rock;organic matter;hydrocarbon generation potential;hydrocarbon generati

12、on thermal simulation;oil type;oil-source correlation;Permian Fengcheng Formation;Mahu Sag;Junggar Basin 引用:党文龙,高岗,尤新才,等.准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因J.石油勘探与开发,2023,50(4):731-741.DANG Wenlong,GAO Gang,YOU Xincai,et al.Genesis and distribution of oils in Mahu Sag province,Junggar Basin,NW ChinaJ.Petroleum

13、Exploration and Development,2023,50(4):731-741.732 石油勘探与开发油气勘探 Vol.50 No.4 0 引言 玛湖凹陷是准噶尔盆地重要的富烃凹陷,近年来,油气勘探屡获重大突破,先后在断裂带和斜坡区发现了多个亿吨级的石油储量区,形成了多层系含油、多类型成藏的场面,是油气勘探的热点和重点区域1-6。玛湖凹陷多层系含油,其原油类型及来源研究对进一步勘探具有重要的指导意义。有关玛湖凹陷原油类型及来源,前人做了大量工作,最主要的观点是根据 C20、C21和 C23三环萜烷(tricyclic terpane,简称 TT)特征将原油分为上升型、山峰型和下降

14、型 3 类,并认为这 3种类型原油分别来源于二叠系风城组、下乌尔禾组和佳木河组烃源岩7-11。在此基础之上,部分学者虽然也提出了其他观点,认为不同类型原油来源于不同层位烃源岩12-14,也有学者认为原油主要来源于风城组烃源岩,但并未从内在原因进行深入研究15-18。笔者发现,玛湖凹陷不同类型原油在不同层位均有分布,即使风城组内部也存在不同类型原油。为了明确立体满凹富油的玛湖凹陷大油区勘探方向,认识玛湖凹陷已发现的大量不同类型原油的来源及成因已成为亟需重新认识的关键问题。本文基于玛湖凹陷不同层位原油及烃源岩地球化学参数、烃源岩生烃热模拟实验等资料,结合地质背景和前人研究成果,进行系统的原油类型划

15、分和油源对比,揭示玛湖凹陷大油区不同类型原油来源及分布规律,厘清不同类型原油的成因,旨在为玛湖凹陷进一步立体油气勘探提供重要的参数依据。1 研究区地质概况 准噶尔盆地位于新疆维吾尔自治区北部,是中国西部大型叠合含油气盆地,总面积约 13104 km2(见图 1a)19-20。玛湖凹陷位于准噶尔盆地的西北缘,构造样式表现为倾角为 35的东南倾单斜,是准噶尔盆地最富烃的凹陷之一,其西北部与乌夏断裂带和克百断裂带相邻,东部与英西凹陷、三个泉凸起和夏盐凸起紧邻,南部与达巴松凸起接壤,面积约 5103 km2(见图 1b)14,21-22。玛湖凹陷地层发育较全,自下而上发育石炭系(C)、二叠系佳木河组(

16、P1j)、风城组(P1f)、夏子街组(P2x)、下乌尔禾组(P2w)、上乌尔禾组(P3w);三叠系百口泉组(T1b)、克拉玛依组(T2k)、白碱滩组(T3b);侏罗系八道湾组(J1b)、三工河组(J1s)、西山窑组(J2x)、头屯河组(J2t);白垩系吐谷鲁群(Kltg)以及古近系、新近系与第四系(见图 1c)。其中石炭系二叠系、下乌尔禾组上乌尔禾组、二叠系三叠系、三叠系侏罗系、侏罗系白垩系等之间形成多套区域性不整合23-24。玛湖凹陷多层系含油,主要产层为下三叠统百口泉组(T1b)和二叠系上、下乌尔禾 图 1 准噶尔盆地构造区划图(a)、玛湖凹陷区域构造图(b)及地层综合柱状图(c)(据文献

17、18,25修改)2023 年 8 月 党文龙 等:准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因 733 组(P3w、P2w),凹陷内及其周缘累计探明石油地质 储量近 30108 t,主力烃源岩为二叠系风城组,主要 盖层为夏子街组、下乌尔禾组、白碱滩组和吐谷鲁群的厚层泥质岩(见图 1c)26。本文主要以玛湖凹陷大油区为研究对象,包括研究区各烃源岩层及多套含油层系。2 烃源岩特征 2.1 主要烃源岩分布情况 玛湖凹陷发育石炭系、下二叠统佳木河组、下二叠统风城组和中二叠统下乌尔禾组4 套潜在烃源岩17,25,27-28(见图 2)。其中,下乌尔禾组烃源岩分布范围较广(见图 2a),岩性以深灰色黑色

18、泥岩和炭质泥岩为主,厚度为 0150 m,由北向南厚度依次增加;风城组烃源岩是迄今发现最古老的碱湖烃源岩,也是玛湖凹陷主力烃源岩层位,其优质烃源岩分布面积约 3 800 km2,厚度为 50300 m(见图 2b),岩性以泥质白云岩、白云质泥岩为主,主要分布在玛北地区1,25;佳木河组和石炭系烃源岩分布类似,整体呈西北厚东南薄的特征,佳木河组烃源岩主要以泥岩和凝灰质泥岩为主,厚度为 25250 m(见图 2c);石炭系泥岩主要集中在西北缘,厚度为 0200 m(见图 2d)。图 2 准噶尔盆地玛湖凹陷不同层位烃源岩厚度平面分布图(据文献12修改)2.2 有机地球化学特征 根据岩石总有机碳含量、

19、热解(Rock-Eval)参数分别绘制了烃源岩 TOC 与生烃潜量(S1+S2)关系图、Tmax与 HI 关系图、Tmax与深度关系图以及 Ro与深度的关系图(见图 3),对玛湖凹陷不同层位烃源岩有机质丰度、类型和成熟度进行对比分析。结果显示,烃源岩的 TOC 和生烃潜量(S1+S2)具有较好的线性关系(见图 3a),这反映同一层位烃源岩母质类型相对稳定,但不同层位烃源岩有机质丰度和类型差异较大。通常,根据 TOC 和生烃潜量(S1+S2)将烃源岩划分为差、中等、好和极好,其有机碳含量界限分别为 0.5%,1.0%,2.0%;生烃潜量值界限分别为 2,6,20 mg/g。风城组烃源岩有机碳含量

20、主要分布在中等好,生烃潜量(S1+S2)也整体处于中等好;石炭系、佳木河组和下乌尔禾组烃源岩有机碳含量明显高于风城组烃源岩,主要处于好极好,但其生烃潜量却分布在差好范围内。图 3 准噶尔盆地玛湖凹陷不同层位烃源岩地球化学特征(图 d 据文献29)734 石油勘探与开发油气勘探 Vol.50 No.4 整体来看,风城组烃源岩 TOC 含量整体处于中等好,相同 TOC 值的风城组烃源岩具有更高的生烃潜量(S1+S2)(见图 3a),表明风城组烃源岩生烃能力明显高于其他层位烃源岩。烃源岩 Tmax与 HI 关系图显示,风城组烃源岩母质类型主要为型和型,具有极好的生油能力,而其他层位烃源岩样品大多数分

21、布在型范围内,部分石炭系样品属于2型(见图 3b),显示了倾气特征,生油能力极差。烃源岩 Tmax和 Ro均随深度的增加而增大(见图 3c、图 3d),且 4 个层位的烃源岩大部分达到了成熟阶段,石炭系烃源岩甚至达到了高成熟阶段。总的来说,玛湖凹陷风城组烃源岩生烃能力强且以生油为主,其他层位烃源岩生烃能力较低,以生气为主,生油能力差。2.3 生物标志化合物特征 生物标志化合物是进行烃源岩特征分析和油源对比 的 重 要 依 据。研 究 区 烃 源 岩 饱 和 烃 色 谱 质 谱(GC-MS)对比图显示(见图 4),不同层位烃源岩生物标志化合物特征也存在明显差异。下乌尔禾组烃源岩岩性以泥岩和炭质泥

22、岩为主,总离子流图(TIC)为明显的双峰特征,且多数具有后峰优势,姥植比(Pr/Ph)明显较高,多数样品大于 2.5;三环萜烷相对含量明显较低,Tm、C29藿烷和 C31藿烷相对含量较高,且 Ts、C35藿烷含量极低;C27-C28-C29规则甾烷呈“”型,具有 C29甾烷优势(见图 4a),整体表现出煤系或炭质泥岩的特征。风城组烃源岩主要为泥岩和白云质泥岩,主要特点是具有明显的-胡萝卜烷和-蜡烷含量优势,指示高盐度的沉积环境;甾烷相对含量明显较高;C20、C21和 C23三环萜烷呈上升型,相对含量主要受成熟度影响;C27-C28-C29规则甾烷呈上升型(见图 4b)。研究区钻遇佳木河组和石炭

23、系烃源岩的井较少,佳木河组以风城 1 井为代表,石炭系主要以盐探 1 井为代表,其中佳木河组烃源岩生物标志化合物特征与风城组较为相似,具有明显的-胡萝卜烷和-蜡烷优势,C20、C21和 C23三环萜烷呈上升型和山谷型,C27-C28-C29规则甾烷呈上升型(见图 4c),但是由于样品较少,代表性较差;石炭系烃源岩生物标志化合物特征差异较大,C20、C21和 C23三环萜烷呈上升型和下降型皆有,-胡萝卜烷含量、C27-C28-C29规则甾烷峰型差异均较大(见图 4d),可能受到了原油浸染作用的影响。3 三类原油分布及其来源 3.1 空间分布 玛湖凹陷多层系含油,主要产层包括二叠系风城组(P1f)

24、、上乌尔禾组(P3w)和三叠系百口泉组(T1b)、克拉玛依组(T2k)等。有关玛湖凹陷原油类型划分前人做了大量工作7-9,11-12,主要是利用 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态作为划分原油类型和判识原油来源的指标。本文在此研究基础上,搜集整理了大量玛湖凹陷不同层系的原油饱和烃色谱质谱(GC-MS)图,根据 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态对玛湖凹陷原 油进行了系统的分类,并绘制了玛湖凹陷主要含油 层系原油类型平面分布图,明确了原油类型空间分布规律。玛湖凹陷原油生物标志化合物谱图特征整体相似,包括总离子流图(TIC)无明显的基线漂移、具有明显的前峰型特征、-胡萝卜烷和-蜡烷含量

25、具明显优势、C27-C28-C29规则甾烷呈上升型等(见图 5)。其主要差异体现在 C20、C21和 C23三环萜烷峰型及相对含量、-胡萝卜烷相对含量和甾烷异构化参数等。根据C20、C21和 C23三环萜烷分布形态,将玛湖凹陷原油划分为 A 类、B 类和 C 类 3 种类型(见图 5、表 1)。其中,A 类原油 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态呈上升型,三环萜烷相对含量较低,基本小于 C30藿烷,-胡萝卜烷相对含量较高,甾烷异构化参数较小,表明原油成熟度较低;C 类原油 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态呈下降型或下凹型,三环萜烷相对含量高,明显高于 C30藿烷,-胡萝卜烷相对含

26、量较小,甾烷异构化参数高,表明原油成熟度较高;B 类原油 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态呈山峰型,三环萜烷相对含量变化较大,-胡萝卜烷相对含量和甾烷异构化参数位于A 类和 C 类之间,表明原油成熟度处于两者之间。玛湖凹陷主要含油层系(风城组、下乌尔禾组、上乌尔禾组、百口泉组及克拉玛依组)的原油类型平面分布图显示(见图 6),不同类型原油在空间上有序分布,从凹陷边缘到内部,依次发育 A 类、B 类、C类原油。不同类型原油在空间上分布具有明显的继承性,A 类原油分布广泛,几乎每个层系都有分布,平面上主要集中在玛南斜坡高部位以及玛北地区,更靠近凹陷边缘(见图 6);B 类原油分布层位也较广

27、泛,但平面分布范围较小,主要集中在玛南斜坡区,比 A类原油更靠近凹陷内部(见图 6a图 6d);C 类原油主要分布在百口泉组和克拉玛依组(见图 6d、图 6e),平面上集中在玛湖凹陷中部,分布范围较广。3.2 油气来源 3.2.1 有机质碳同位素组成对比 原油、抽提物及干酪根碳同位素组成是进行油源 2023 年 8 月 党文龙 等:准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因 735 图 4 准噶尔盆地玛湖凹陷不同层位烃源岩饱和烃色谱质谱(GC-MS)对比图 对比的重要参数,由于成熟度和源岩母质类型的影响,成熟度越高或偏向腐殖型的烃源岩碳同位素组成相对较重。准噶尔盆地玛湖凹陷不同层位烃源岩干

28、酪根与抽提物碳同位素组成关系图显示(见图 7a),风城组烃源岩干酪根碳同位素值基本都小于25.5,抽提物碳同位素组成值小于28,属于型和型有机质;而其他层位烃源岩干酪根碳同位素值明显大于25.5,抽提物碳同位素值大部分大于28,表明风城组烃源岩以生油为主,其他层位烃源岩以生气为主。玛湖凹陷原油碳同位素组成与不同层位烃源岩抽提物碳同位素组成对比图显示(见图 7b图 7f),玛湖凹陷原油碳同位素值分布在31.628.3,与风城组烃源岩抽提物碳同位素值具有很好的对应关系,而与其他层位(碳同位素值大部分大于28)相差较大,很显然,这表明了玛湖凹陷不同层位原油主要来源于风城组烃源岩。736 石油勘探与开

29、发油气勘探 Vol.50 No.4 图 5 准噶尔盆地玛湖凹陷大油区原油类型划分 表 1 准噶尔盆地玛湖凹陷大油区原油类型划分表 原油类型 三环萜烷峰型-胡萝卜烷/n-Cmax-蜡烷/C30-藿烷/(+)-C29甾烷TT/(TT+C30-藿烷)分布区域 A 类 上升型 0.294.86 1.38 0.300.80 0.59 0.180.58 0.46 0.152.09 0.72 凹陷边缘 B 类 山峰型 0.051.54 0.47 0.330.59 0.49 0.490.65 0.58 0.634.49 1.50 斜坡区 C 类 下降型 0.120.50 0.34 0.310.82 0.40

30、0.570.73 0.65 1.237.45 2.67 凹陷中部 注:分子为数值范围,分母为平均值 图 6 准噶尔盆地玛湖凹陷主要层位原油类型平面分布图 2023 年 8 月 党文龙 等:准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因 737 图 7 准噶尔盆地玛湖凹陷原油碳同位素组成与不同层位烃源岩碳同位素组成对比(N 为样品数)3.2.2 生物标志化合物参数对比 除碳同位素组成外,生物标志化合物参数也是油源对比的重要方法之一。图 8 是不同层位烃源岩和玛湖凹陷原油的 Pr/Ph 与-胡萝卜烷/n-Cmax、Pr/Ph 与-蜡烷/C30-藿烷以及(C19TT+C20TT)/C23TT 与 C

31、24TeT/C26TT的关系图,生物标志化合物参数显示风城组烃源岩主要沉积于缺氧还原、盐度较高的水体,以藻类输入为主;上乌尔禾组烃源岩主要沉积于弱还原弱氧化的微咸水淡水中,以高等植物输入为主;佳木河组烃源岩特征与风城组相似,但由于样品较少代表性不强;石炭系烃源岩沉积水体环境变化较大,以高等植物输入为主。图 8 中玛湖凹陷原油样品基本与风城组烃源岩样品的位置重叠,而与其他层位烃源岩具有一定差异,进一步表明了玛湖凹陷原油主要来源于风城组烃源岩。图 8 准噶尔盆地玛湖凹陷原油与不同层位烃源岩生物标志化合物参数对比 综合上述研究区烃源岩厚度、生烃潜力、碳同位素组成、生物标志化合物等参数,结合原油地球化

32、学特征及地质分布特征,认为玛湖凹陷不同层系、不同类型的原油均主要来源于风城组烃源岩。首先,风城组既是优质的烃源岩,也是良好的油气聚集层,已发现的原油显示,风城组内部存在 A 类、B 类和 C 类 3738 石油勘探与开发油气勘探 Vol.50 No.4 种类型原油(见图 6a),因此,“不同类型原油来源于不同层位烃源岩”的认识就不合理。其次,风城组烃源岩有机碳含量虽然相对其他层位较低,但烃源岩厚度大,氢指数和生烃潜量较高,有机质类型以型和型为主,生油能力强;其他层位烃源岩有机碳含量虽然相对较高,但生烃潜力较差,有机质类型以型为主,以生气为主,缺乏生油能力(见图 3)。玛湖凹陷多层系含油,凹陷内

33、与周缘累计探明石油地质储量近 30108 t,只有厚度大、生油能力强的风城组烃源岩才具备提供大量液态石油的能力。最后,碳同位素组成和生物标志化合物特征显示(见图 7、图 8),玛湖凹陷原油与风城组烃源岩特征具有很好的对应关系,与其他层系烃源岩特征相差甚远,进一步证明玛湖凹陷原油主要来源于风城组烃源岩。4 三类原油成因及勘探意义 4.1 成因分析 通常,原油物性及地球化学特征主要受烃源岩母质类型及成熟度的影响。上述研究表明玛湖凹陷原油主要来源于风城组烃源岩,即 A 类、B 类和 C 类原油均主要来源于风城组烃源岩。已发现烃源岩生物标志化合物特征显示(见图 4),风城组烃源岩的 C20、C21和

34、C23三环萜烷分布形态基本都为上升型,似乎只与 A类原油相似,但进一步研究发现,不同类型原油之间的差异可能主要是由热演化差异造成的。图 5 和表 1 中显示,A 类到 C 类原油三环萜烷相对含量和甾烷异构化参数(比如/(+)-C29甾烷)逐渐增加,-胡萝卜烷含量逐渐较小,指示原油成熟度逐渐升高。此外,风城组烃源岩生烃热模拟实验也显示出同样的特征。本次研究选取了风南 7 井风城组烃源岩样品,对其进行密闭容器高温高压加水生烃热模拟实验。所选样品的深度为 4 595.5 m,岩性为灰色泥质白云岩,TOC 值为 0.7%,S1和 S2值分别为 3.79 mg/g和 1.18 mg/g。由于样品含有较高

35、的游离烃含量,因此,热模拟实验前对粉碎的样品进行抽提,之后对抽提过的样品进行不同温度点(310,330,350,370)的生烃热模拟实验。实验中,每个温度点均加入 20 g 源岩样品和 20 mL 水,以 2/min 的升温速率升到设定温度,并恒温加热 24 h。实验结束后,待反应釜冷却到室温,收集不同温度下的产物,并对不同温度下生成的热解油进行饱和烃色谱质谱(GC-MS)分析。实验结果显示(见图 9),随着成熟度升高(310370),热解油的 C20、C21和 C23三环萜烷分布形态逐渐由上升型过渡到下降型,三环萜烷相对含量、孕甾烷含量和甾烷异构化参数也逐渐增加,进一步表明了玛湖凹陷不同类型

36、的原油实际上来源于不同热演化阶段的风城组烃源 图 9 准噶尔盆地玛湖凹陷风南 7 井风城组烃源岩生烃热模拟实验产物的生物标志化合物演化特征 2023 年 8 月 党文龙 等:准噶尔盆地玛湖凹陷大油区不同类型原油分布及成因 739 岩。值得注意的是,在生烃热模拟实验中,热解油的C20、C21和 C23三环萜烷峰型并未出现 B 类原油(山峰型)的特征,也没有发现与之对应的风城组烃源岩,但是结合 B 类原油空间分布特征(见图 6)分析发现,B 类原油分布层位广泛、平面分布范围较小,主要集中在玛南斜坡区,介于 A 类原油和 C 类原油之间,且成熟度及生物标志化合物特征均介于两者之间(见表1),故推测

37、B 类原油应该是 A 类和 C 类原油的混合。4.2 空间分布模式及勘探意义 已有研究表明,玛湖凹陷发育大量深大断裂,这些断裂主要形成于印支期,对应于玛湖凹陷风城组烃源岩的生油高峰期,断裂断距大、断层缝直接与烃源岩沟通,是油气运移的良好通道10,30。玛湖凹陷不同类型原油在剖面上的分布特征显示(见图 10),凹陷边缘部位风城组烃源岩埋深相对较浅,成熟度相对较低,生成的原油成熟度也相对较低,因此,凹陷边缘主要以 A 类原油为主(见图 6);凹陷内部风城组烃源岩成熟度高,主要生成 C 类原油,原油沿断裂运移至中上二叠统三叠系优质储集层中聚集成藏,次生断裂和多期不整合面为油气提供调整及侧向运移通道;

38、凹陷斜坡区主要分布 B 类原油,为 A 类原油和 C 类原油的混合。总的来说,玛湖凹陷大油区烃源岩潜力大、断裂众多、储集层发育,为典型的源-断-储耦合与源内成藏模式(见图 10)。据此推测,玛中地区深部位可能发育大量成熟度更高、油质更轻的 C 类原油或天然气;由凹陷边缘到凹陷内部,风城组内依次发育 A 类、B类、C 类原油,油藏类型依次由常规油藏过渡到致密油气聚集再到页岩油气聚集。图 10 准噶尔盆地玛湖凹陷大油区油气成藏模式综合图(剖面位置见图 1)玛湖凹陷不同类型原油来源于不同热演化阶段的风城组烃源岩这一新认识,有效地解释了不同类型原油的来源和成因问题,是对风城组作为凹陷主力烃源岩的客观认

39、识,对于凹陷不同部位、不同深度风城组烃源岩的主力贡献区的确认以及凹陷全方位立体找油进行深入的源-储关系研究提供了新视角,对玛湖凹陷大油区全油气系统不同性质原油分布及有利勘探区预测具有极为重要的指导作用。5 结论 玛湖凹陷发育 4 套潜在烃源岩,其中,风城组烃源岩有机碳含量处于中等好,烃源岩厚度大、氢指数和生烃潜量较高,有机质类型以型和型为主,生油能力极强;石炭系、佳木河组和下乌尔禾组烃源岩虽然有机碳含量相对较高,但有机质类型以型为主,以生气为主,不具备大量生油的能力。根据 C20、C21和 C23三环萜烷特征,将玛湖凹陷原油划分为 A 类、B 类和 C 类。A 类、B 类、C 类原油三环萜烷分

40、布形态依次呈上升型、山峰型和下降型,其 三 环 萜 烷 相 对 含 量 和 甾 烷 异 构 化 参 数(比 如/(+)-C29甾烷)逐渐增加,-胡萝卜烷含量逐渐减小,指示原油成熟度逐渐升高。不同类型原油的空间分布具有明显的有序性和继承性。其中,A 类原油分布层系广泛,平面上主要集中在玛南斜坡高部位以及玛北地区,更靠近凹陷边缘;B 类原油分布层位广泛,平面分布范围较小,主要集740 石油勘探与开发油气勘探 Vol.50 No.4 中在玛南斜坡区;C 类原油平面上主要集中在玛中地区,分布范围较广。油源对比和热模拟实验等结果显示,玛湖凹陷不同层系的 A 类和 C 类原油来源于不同热演化阶段的风城组烃

41、源岩,而 B 类原油为 A 类和 C 类原油的混合。玛湖凹陷大油区为典型的源-断-储耦合与源内成藏模式,推测玛中地区深部位多层段应发育大量成熟度更高、油质更轻的 C 类原油或天然气;由凹陷边缘到凹陷内部,依次发育 A 类、B 类、C 类原油,油气类型依次为常规油-致密油-页岩油。在进行油源对比分析时,首先考虑原油、抽提物及干酪根碳同位素组成特征,其次是风城组来源油典型的特征参数,如-蜡烷/C30-藿烷、-胡萝卜烷/n-Cmax、(C19TT+C20TT)/C23TT 等参数。此外,识别被运移烃浸染的烃源岩也是至关重要的。符号注释:HI 氢指数,mg/g;Ro 镜质体反射率,%;S1 岩石中的游

42、离烃含量,mg/g;S2 岩石中的热解烃含量,mg/g;Tmax 岩石最高热解峰温度,;TOC 总有机碳含量,%。参考文献:1 曹剑,雷德文,李玉文,等.古老碱湖优质烃源岩:准噶尔盆地下二叠统风城组J.石油学报,2015,36(7):781-790.CAO Jian,LEI Dewen,LI Yuwen,et al.Ancient hight-quality alkaline lacustrine source rocks discovered in the Lower Permian Fengcheng Formation,Junggar BasinJ.Acta Petrolei Sinic

43、a,2015,36(7):781-790.2 CAO J,XIA L W,WANG T T,et al.An alkaline lake in the Late Paleozoic Ice Age(LPIA):A review and new insights into paleoenvironment and petroleum geologyJ.Earth-Science Reviews,2020,202:103091.3 唐勇,曹剑,何文军,等.从玛湖大油区发现看全油气系统地质理论发展趋势J.新疆石油地质,2021,42(1):1-9.TANG Yong,CAO Jian,HE Wenj

44、un,et al.Development tendency of geological theory of total petroleum system:Insights from the discovery of Mahu large oil provinceJ.Xinjiang Petroleum Geology,2021,42(1):1-9.4 支东明,唐勇,何文军,等.准噶尔盆地玛湖凹陷风城组常规-非常规油气有序共生与全油气系统成藏模式J.石油勘探与开发,2021,48(1):38-51.ZHI Dongming,TANG Yong,HE Wenjun,et al.Orderly co

45、existence and accumulation models of conventional and unconventional hydrocarbons in Lower Permian Fengcheng Formation,Mahu sag,Junggar BasinJ.Petroleum Exploration and Development,2021,48(1):38-51.5 何文军,钱永新,赵毅,等.玛湖凹陷风城组全油气系统勘探启示J.新疆石油地质,2021,42(6):641-655.HE Wenjun,QIAN Yongxin,ZHAO Yi,et al.Explor

46、ation implications of total petroleum system in Fengcheng Formation,Mahu sag,Junggar BasinJ.Xinjiang Petroleum Geology,2021,42(6):641-655.6 何文军,宋永,汤诗棋,等.玛湖凹陷二叠系风城组全油气系统成藏机理J.新疆石油地质,2022,43(6):663-673.HE Wenjun,SONG Yong,TANG Shiqi,et al.Hydrocarbon accumulation mechanism of total petroleum system in

47、 Permian Fengcheng Formation,Mahu sagJ.Xinjiang Petroleum Geology,2022,43(6):663-673.7 王绪龙,康素芳.准噶尔盆地腹部及西北缘斜坡区原油成因分析J.新疆石油地质,1999,20(2):108-112.WANG Xulong,KANG Sufang.Analysis of crude origin in hinterland and slope of northwestern margin,Junggar BasinJ.Xinjiang Petroleum Geology,1999,20(2):108-112.

48、8 王绪龙,康素芳.准噶尔盆地西北缘玛北油田油源分析J.西南石油学院学报,2001,23(6):6-8.WANG Xulong,KANG Sufang.On the oil source of the Mabei Oilfield,northwest Junggar BasinJ.Journal of Southwest Petroleum Institute,2001,23(6):6-8.9 CAO J,ZHANG Y J,HU W X,et al.The Permian hybrid petroleum system in the northwest margin of the Jungg

49、ar Basin,northwest ChinaJ.Marine and Petroleum Geology,2005,22(3):331-349.10 CAO J,YAO S P,JIN Z J,et al.Petroleum migration and mixing in the northwestern Junggar Basin(NW China):Constraints from oil-bearing fluid inclusion analysesJ.Organic Geochemistry,2006,37(7):827-846.11 张鸾沣.准噶尔盆地玛湖凹陷深层烃源岩与油气成

50、藏模式研究D.南京:南京大学,2015.ZHANG Luanfeng.Hydrocarbon source rock and accumulation model in the deep-buried strata of the Mahu Sag in the Iunggar Basin,NW ChinaD.Nanjing:Nanjing University,2015.12 陈哲龙.环玛湖凹陷三叠系百口泉组油藏混源特征及成藏机理D.北京:中国石油大学(北京),2016.CHEN Zhelong.The mixed-sources characteristics and mechanism o

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