王圣柱，吳倩倩，程世偉，薛雁，陳平

中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東東營 257000

準(zhǔn)噶爾盆地北緣哈山構(gòu)造帶油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)與運(yùn)聚規(guī)律

王圣柱，吳倩倩，程世偉，薛雁，陳平

中石化勝利油田分公司勘探開發(fā)研究院西部分院，山東東營 257000

哈山構(gòu)造帶經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造，造成地層的重復(fù)、缺失或倒轉(zhuǎn)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，油氣成藏規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，制約了研究區(qū)的高效勘探。以已發(fā)現(xiàn)的油氣藏和探井為研究對(duì)象，采用分單元解剖、地質(zhì)與地化分析相結(jié)合的思路方法，運(yùn)用有機(jī)地球化學(xué)手段追蹤油氣運(yùn)移路徑，明確了不同構(gòu)造單元的油氣輸導(dǎo)配置樣式，建立了4種油氣運(yùn)聚模式。研究結(jié)果認(rèn)為：瑪湖凹陷和哈山地區(qū)發(fā)育的風(fēng)城組烴源巖在水體鹽度、氧化—還原性等沉積環(huán)境指標(biāo)方面存在差異。原油(油砂)生物標(biāo)志化合物、含氮化合物等多參數(shù)運(yùn)移路徑示蹤表明，淺層斜坡帶與中深層推覆—沖斷帶的原油具有不同的油氣來源，兩者分屬于不同的油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)：斜坡帶的原油來源于瑪湖凹陷的風(fēng)城組烴源巖，其生成的油氣通過“斷—毯”高效輸導(dǎo)路徑運(yùn)聚成藏，具有遠(yuǎn)源供烴、橫向輸導(dǎo)的特點(diǎn)；推覆—沖斷帶的原油主要來源于哈山地區(qū)的風(fēng)城組烴源巖，整體表現(xiàn)為烴源巖近源供烴、斷層垂向輸導(dǎo)的成藏特征，可進(jìn)一步細(xì)分為3種運(yùn)聚模式：推覆疊置區(qū)斷裂、溶蝕孔縫發(fā)育，為“斷—縫”復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)輸導(dǎo)，沖斷疊加區(qū)為“斷層—砂體”階梯狀輸導(dǎo)，褶皺變形區(qū)為斷層優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)—砂體輔助輸導(dǎo)。上述研究成果對(duì)哈山構(gòu)造帶的油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

地質(zhì)結(jié)構(gòu)；輸導(dǎo)模式；地化示蹤；盆緣斜坡帶；推覆—沖斷帶；哈山地區(qū)

0 引言

哈拉阿拉特山(下文簡(jiǎn)稱哈山)構(gòu)造帶為晚古生代哈薩克斯坦—準(zhǔn)噶爾板塊與西伯利亞板塊發(fā)生碰撞形成的增生型造山帶[1]，屬于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣山前帶的東段。勘探實(shí)踐證實(shí)，山前構(gòu)造帶“內(nèi)部”蘊(yùn)涵著豐富的油氣，是尋找大中型油氣田的重要領(lǐng)域[2]。前期在哈山構(gòu)造解釋模型的指導(dǎo)下，取得了良好的勘探效果，相繼發(fā)現(xiàn)了春暉和阿拉德油田[3-5]，初步形成了斜坡帶、推覆帶和沖斷帶多構(gòu)造單元、多層系立體含油的勘探局面。但隨著勘探的不斷深入，鉆井揭示不同地質(zhì)單元的油氣富集程度不同，如何尋找優(yōu)質(zhì)的油氣富集區(qū)帶，成為制約研究區(qū)高效勘探的重要瓶頸。哈山構(gòu)造帶經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造，致使對(duì)不同單元的油氣運(yùn)移特征及富集規(guī)律不清楚，亟需開展油氣優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑識(shí)別及運(yùn)聚模式研究，深入認(rèn)識(shí)不同單元的油氣成藏規(guī)律。筆者以已發(fā)現(xiàn)的典型油氣藏與重點(diǎn)探井為研究對(duì)象，采用地質(zhì)結(jié)構(gòu)解剖與地球化學(xué)分析相結(jié)合的研究思路，在精細(xì)厘定油氣源的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展油氣輸導(dǎo)要素配置樣式及優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑研究，查明不同構(gòu)造單元的成藏主控因素及油氣富集規(guī)律，建立相應(yīng)的油氣運(yùn)聚模式，以期為研究區(qū)的油氣勘探提供一定指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

哈山構(gòu)造帶位于準(zhǔn)噶爾盆地北緣，整體呈北東東向展布，南部緊鄰烏夏斷裂帶、瑪湖凹陷，北部以達(dá)爾布特?cái)嗔褳榻缗c和什托洛蓋盆地相接，東西兩側(cè)分別為石西凹陷和扎伊爾山構(gòu)造帶，有利勘探面積逾1 000 km2。自晚古生代以來，準(zhǔn)西北緣地區(qū)經(jīng)歷多期盆地性質(zhì)的轉(zhuǎn)換。石炭紀(jì)末準(zhǔn)噶爾洋盆閉合，準(zhǔn)西北緣全面結(jié)束了大洋演化階段[6]，早二疊世進(jìn)入碰撞造山后的伸展裂陷盆地演化階段，佳木河組沉積期火山活動(dòng)強(qiáng)烈，火山巖普遍發(fā)育，風(fēng)城組沉積期處于裂陷湖盆鼎盛期和萎縮期，火山活動(dòng)明顯減弱，發(fā)育火山巖、云質(zhì)巖和碎屑巖混合沉積。早二疊世末期區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)由拉張變?yōu)閿D壓，受構(gòu)造擠壓作用影響由先期的裂陷盆地演變?yōu)橥矶B世的類前陸盆地；二疊紀(jì)末期的晚海西期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成石炭系和下二疊統(tǒng)的強(qiáng)烈推覆沖斷，哈山構(gòu)造初具雛形。三疊紀(jì)—白堊紀(jì)進(jìn)入陸內(nèi)拗陷盆地演化階段[7]，晚三疊世印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得先期的大型推覆斷層、沖斷斷層復(fù)活，并產(chǎn)生新的次級(jí)斷裂，哈山再次強(qiáng)烈隆升，經(jīng)歷該期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)哈山基本定型；侏羅紀(jì)及以后的構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度明顯減弱，侏羅系、白堊系超覆于三疊系或推覆體老地層之上，受燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，整體表現(xiàn)為“底超頂削”的特征[3,8]。新生代以來南北向的區(qū)域擠壓應(yīng)力造成準(zhǔn)噶爾盆地南緣的伊林黑比爾根山和博格達(dá)山的強(qiáng)烈隆升，進(jìn)入再生前陸盆地演化階段，沉積了巨厚的新生代地層，準(zhǔn)噶爾盆地北緣哈山地區(qū)發(fā)生構(gòu)造隆升掀斜，達(dá)爾布特?cái)嗔炎笮凶呋瓜绕跇?gòu)造進(jìn)一步復(fù)雜化。

哈山構(gòu)造帶為大型的逆沖推覆構(gòu)造[9-10]，具有 “垂向分層，平面分帶、分段”的構(gòu)造特點(diǎn)。根據(jù)地層歸屬、卷入地層變形特征及構(gòu)造樣式差異，剖面上劃分為兩套構(gòu)造層：下構(gòu)造層主要充填上古生界石炭系、二疊系地層，以發(fā)育推覆構(gòu)造和沖斷構(gòu)造為特征；上構(gòu)造層指三疊系及其上覆地層，構(gòu)造變形相對(duì)較弱，超覆于哈山推覆體之上，表現(xiàn)為“底超頂削”的寬緩斜坡。受不同時(shí)期區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力作用和充填地層差異控制，構(gòu)造變形強(qiáng)度及構(gòu)造樣式平面上具有分帶性特點(diǎn)，自北向南分為3個(gè)構(gòu)造條帶：北部為走滑改造帶，受新生代近南北向擠壓應(yīng)力與哈山構(gòu)造帶小角度斜交派生剪切應(yīng)力的影響，達(dá)爾布特?cái)嗔寻l(fā)生左行走滑形成花狀構(gòu)造樣式；中部為受多期構(gòu)造擠壓作用形成的推覆—沖斷疊置(疊加)帶；南部為傳導(dǎo)擠壓應(yīng)力在瑪湖凹陷北斜坡形成的斷彎褶皺和斷展褶皺變形區(qū)，即逆沖褶皺帶。受區(qū)域擠壓應(yīng)力作用方式、大小及充填地層屬性等因素控制，不同構(gòu)造部位發(fā)生差異運(yùn)動(dòng)形成風(fēng)城和紅旗壩橫向調(diào)節(jié)帶，將推覆—沖斷帶分割為烏爾禾推覆疊置區(qū)、夏子街沖斷疊加區(qū)和紅旗壩斷褶區(qū)等多個(gè)構(gòu)造變形區(qū)(圖1)。

2 油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)劃分

2.1 火山巖“硬殼層”

哈山構(gòu)造帶表現(xiàn)為“早動(dòng)早衰型”演化特點(diǎn)，晚海西期哈山即開始推覆造山，并形成哈山雛形，至印支運(yùn)動(dòng)末期，哈山基本定型[4-5,11]，哈山推覆體長(zhǎng)期處于隆起狀態(tài)，其頂部的石炭系火山巖長(zhǎng)期經(jīng)歷風(fēng)化淋濾作用。K+，Na+，Ca2+，Mg2+等離子易于析出遷移，Al、Fe、Ti等元素難于遷移，隨風(fēng)化程度的增加K2O、Na2O、CaO和MgO等礦物質(zhì)含量呈減少趨勢(shì)，Al2O3、Fe2O3、SiO2等氧化物含量則相對(duì)增加[12]。因此，可以根據(jù)不同元素具有明顯的遷移差異性，采用巖石風(fēng)化指數(shù)對(duì)風(fēng)化殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行識(shí)別[13]。根據(jù)哈淺1、哈淺6等多口探井的巖芯(巖屑)樣品巖石礦物元素相對(duì)含量的對(duì)比分析認(rèn)為，推覆體頂部的火山巖長(zhǎng)期遭受風(fēng)化淋濾作用的影響，不整合發(fā)育5層結(jié)構(gòu)，自上而下劃分為黏土層、水解層、溶蝕帶、崩解帶和原巖。風(fēng)化淋濾對(duì)不整合面附近巖石的儲(chǔ)集物性具有明顯的控制作用：黏土層儲(chǔ)集物性最差；溶蝕帶和崩解帶的儲(chǔ)集物性最好，孔隙度平均值為8.59%，滲透率平均值為14.12×10-3μm2；水解帶分布穩(wěn)定，厚度一般為15～20 m，雖然其發(fā)育一定的孔隙(孔隙度一般為0.88%～2.58%)，但由于處于近地表淋濾環(huán)境，其孔隙、裂縫多被方解石等礦物充填膠結(jié)，致使溶蝕孔洞及裂縫連通性較差(滲透率一般<0.1×10-3μm2)，形成物性致密的火山巖“硬殼層”。正是由于該“硬殼層”的存在，使得多口探井在推覆體頂部均未見油氣顯示。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地北緣哈山構(gòu)造帶構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig.1 Division of tectonic units of Hala'alat structural belt in the northern margin of Junggar Basin

2.2 風(fēng)化黏土層

風(fēng)化黏土層位于不整合面之上，以發(fā)育淺灰色、灰白色、雜色黏土巖為特征。哈山推覆體經(jīng)歷印支期長(zhǎng)期的剝蝕夷平演化過程，之后侏羅系八道灣組超覆沉積于準(zhǔn)平原化推覆體之上，形成了侏羅系底部的區(qū)域性不整合。研究中首先根據(jù)巖芯、露頭巖石樣品的礦物組成及元素相對(duì)含量進(jìn)行不整合結(jié)構(gòu)層的識(shí)別劃分，其次，精細(xì)標(biāo)定明確不整合各結(jié)構(gòu)層的常規(guī)測(cè)井曲線和地震地球物理響應(yīng)特征，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行不整合風(fēng)化黏土層的分布預(yù)測(cè)。研究認(rèn)為，該期不整合面之上風(fēng)化黏土層普遍發(fā)育，厚度一般為3～8 m。隨著黏土層埋深的不斷增加，壓實(shí)作用逐漸增強(qiáng)，儲(chǔ)集性能迅速變差(孔隙度一般<5%，滲透率<1×10-3μm2)，使其成為良好的遮擋層，可有效阻止油氣的垂向運(yùn)移或散失[14]。

2.3 灰(泥)質(zhì)底礫巖層

侏羅系八道灣組沉積初期，研究區(qū)物源供給充足，廣泛發(fā)育沖積扇沉積[15]。鉆井巖性統(tǒng)計(jì)，在侏羅系底部不整合風(fēng)化黏土層之上發(fā)育了厚度一般為1.3～4.5 m底礫巖，且分布較為穩(wěn)定。由于沉積期處于較干旱蒸發(fā)環(huán)境，表現(xiàn)為灰(泥)質(zhì)膠結(jié)，底礫巖層的儲(chǔ)集物性遠(yuǎn)小于其上覆砂巖層的儲(chǔ)集物性[3]，構(gòu)成了研究區(qū)的另一套致密分隔層。

研究認(rèn)為，侏羅系底部的不整合和推覆體火山巖頂部的不整合結(jié)構(gòu)層發(fā)育，其中的黏土層、灰(泥)質(zhì)底礫巖層和火山巖“硬殼層”巖性致密，阻止了斜坡帶和推覆—沖斷帶之間的油氣“交換”，將哈山構(gòu)造帶分隔為深淺兩套油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)。

3 油氣運(yùn)移路徑識(shí)別

3.1 油源分析

近期勘探證實(shí)，哈山構(gòu)造帶呈現(xiàn)多構(gòu)造單元、多層系立體含油，稀油—稠油、低熟油—成熟油—高熟油共存的特點(diǎn)。哈山構(gòu)造變形形成演化平衡剖面復(fù)原分析，風(fēng)城組沉積期表現(xiàn)為廣盆式沉積特征，后期強(qiáng)烈的構(gòu)造改造使得推覆體下部及推覆疊片內(nèi)部不同程度的“殘留”發(fā)育風(fēng)城組烴源巖[4]。風(fēng)城組烴源巖發(fā)育于以低等水生生物供給為主的半咸水—咸水、還原性沉積環(huán)境，具有植烷優(yōu)勢(shì)、高β-胡蘿卜烷含量、低Ts/Tm比值、高伽馬蠟烷含量、C20-C21-C22三環(huán)二萜烷呈上升型分布，ααα-20RC27

3.2 油氣運(yùn)移路徑識(shí)別

原油是由不同分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物組成的復(fù)雜混合物，由于不同構(gòu)型化合物分子的極性及吸附能力的差異，使得油氣在運(yùn)移過程中隨著運(yùn)移距離的增加，其物理性質(zhì)和化學(xué)成分發(fā)生規(guī)律性變化。因此，可以利用原油運(yùn)移過程中的地質(zhì)色層效應(yīng)原理進(jìn)行運(yùn)移路徑的示蹤。有機(jī)地球化學(xué)色譜—質(zhì)譜測(cè)試技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)原油中分子化合物的鑒定，從而為從源到藏之間的運(yùn)移路徑識(shí)別提供了可能。原油中不同構(gòu)型的生物標(biāo)志化合物和含氮化合物參數(shù)比值或相對(duì)含量的變化是油氣運(yùn)移路徑示蹤的有效指標(biāo)[18-19]。

不同構(gòu)造單元的原油運(yùn)移參數(shù)系統(tǒng)對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)多個(gè)參數(shù)指標(biāo)在斜坡帶與推覆—沖斷帶分界面附近存在“突變”現(xiàn)象，表明深淺圈閉中賦存的油氣具有不同的輸導(dǎo)路徑。規(guī)則甾烷參數(shù)(20R-αββ/20R-αααC29)的分餾效應(yīng)可以很好的指示油氣的運(yùn)移距離，相對(duì)而言，斜坡帶原油的分餾作用更加明顯，其運(yùn)移距離遠(yuǎn)大于推覆—沖斷帶原油的運(yùn)移距離(圖3)。從原油中含氮化合物的相對(duì)含量分析，斜坡帶哈淺5、哈淺3、哈淺6等井八道灣組原油的1，8/1，5二甲基咔唑、1，8/2，7二甲基咔唑和1，8/(2，4+2，7)二甲基咔唑等比值自南向北呈增大的趨勢(shì)，表明油氣的橫向運(yùn)移特征；推覆—沖斷帶原油的上述比值由哈深斜1井風(fēng)城組至哈淺6井風(fēng)城組、石炭系呈自下而上增大的趨勢(shì)，表明油氣的垂向運(yùn)移特征(圖4)。原油運(yùn)移地球化學(xué)參數(shù)示蹤分析，在另一方面也證實(shí)了斜坡帶和推覆—沖斷帶屬于不同的油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)：斜坡帶原油為瑪湖凹陷的風(fēng)城組烴源巖生成的油氣遠(yuǎn)源、橫向運(yùn)聚的結(jié)果，推覆—沖斷帶原油為哈山地區(qū)的風(fēng)城組烴源巖生成油氣近源、垂向運(yùn)聚的產(chǎn)物。

圖2 哈山地區(qū)不同構(gòu)造單元油氣源地化參數(shù)散點(diǎn)圖Fig.2 Scatter plot of crude oil and source rocks parameters of different structural units in Hashan area

圖3 哈山地區(qū)不同構(gòu)造單元油氣運(yùn)移分餾效應(yīng)散點(diǎn)圖Fig.3 Scatter plot of hydrocarbon migration fractionation effect of different structural units in Hashan area

4 油氣運(yùn)聚模式

4.1 斜坡帶“斷—毯”輸導(dǎo)模式

哈山構(gòu)造帶淺層斜坡帶自身不發(fā)育烴源巖，表現(xiàn)為圈源分離、瑪湖凹陷烴源巖供烴、遠(yuǎn)源運(yùn)聚成藏的特點(diǎn)。經(jīng)歷印支期的剝蝕夷平作用，整體表現(xiàn)為寬緩的斜坡構(gòu)造背景，發(fā)育了侏羅系八道灣組和西山窯組兩套穩(wěn)定分布的厚層砂體，且其具有較好的儲(chǔ)集物性及連通性，成為斜坡帶油氣大規(guī)模橫向運(yùn)移的高效輸導(dǎo)毯和倉儲(chǔ)層。在哈山推覆造山的同時(shí)，瑪湖凹陷內(nèi)發(fā)育了烏27井?dāng)鄬?、夏紅北斷層等一系列推覆沖斷斷層，其深部溝通了瑪湖凹陷的風(fēng)城組烴源巖，淺部與八道灣組和西山窯組的“毯砂”對(duì)接，成為油氣垂向運(yùn)移的油源網(wǎng)，后期的中生界層內(nèi)調(diào)節(jié)斷層溝通了上述“毯砂”及其之上的孤立砂體，成為油氣運(yùn)移的調(diào)整網(wǎng)。斷層、砂體配置構(gòu)成了研究區(qū)的“斷—毯”輸導(dǎo)格架(圖5)?，敽枷轃N源巖生成的油氣通過油源斷層或次級(jí)油源斷層垂向運(yùn)移進(jìn)入斜坡帶的“毯砂”橫向運(yùn)移，調(diào)節(jié)斷層對(duì)“輸導(dǎo)毯”內(nèi)的油氣進(jìn)行再分配，在與調(diào)節(jié)斷層溝通的毯上孤立砂體中聚集成藏。油氣運(yùn)移路徑示蹤分析，在研究區(qū)西部沿烏35、烏34、烏2、哈淺8、哈淺6井一線，八道灣組原油樣品的三環(huán)二萜烷/17α-藿烷、20R-αββ/20R-αααC29和1，8/1，3二甲基咔唑等多個(gè)參數(shù)發(fā)生規(guī)律性變化；在研究區(qū)東部沿風(fēng)18、重8、哈淺20、哈淺21井一線，西山窯組原油樣品的上述參數(shù)也呈規(guī)律性變化，指示上述兩個(gè)構(gòu)造條帶為斜坡帶原油的優(yōu)勢(shì)運(yùn)移路徑，因此，在其構(gòu)造高部相應(yīng)地發(fā)現(xiàn)了春暉油田和阿拉德油田。瑪湖凹陷內(nèi)的油源斷層與“毯砂”對(duì)置關(guān)系控制了斜坡帶油氣的分布層位，調(diào)節(jié)斷層斷穿層位及啟閉性控制了油氣的毯上或毯內(nèi)成藏，“毯砂”儲(chǔ)集物性控制了油氣富集。

4.2 推覆—沖斷帶“多斷”聯(lián)合輸導(dǎo)模式

哈山推覆—沖斷帶逆沖斷層和沖斷斷層發(fā)育，包裹體均一溫度存在75℃～90℃、115℃～125℃和145℃～155℃ 三個(gè)溫度區(qū)間，表明斷層多期幕式活動(dòng)，斷裂帶附近巖芯、薄片可見裂縫被原油或?yàn)r青充填，表明幕式活動(dòng)斷層及伴生裂縫是油氣運(yùn)移的重要通道。推覆—沖斷帶不同部位的構(gòu)造樣式、斷層與砂體等輸導(dǎo)要素的時(shí)空配置控制了油氣運(yùn)聚差異，呈“上下分層、東西分段”的特點(diǎn)。

圖4 哈山地區(qū)不同構(gòu)造單元油氣運(yùn)移分餾剖面圖Fig.4 Section of hydrocarbon migration fractionation of different structural units in Hashan area

圖5 哈山地區(qū)盆緣斜坡帶“斷—毯”輸導(dǎo)模式圖Fig.5 Model of "fault-carpet" transportation of basin margin slope zone in Hashan area

晚海西期和印支期強(qiáng)烈的構(gòu)造擠壓使得哈山大規(guī)模推覆造山，在推覆斷層前端形成烏爾禾斷層傳播褶皺，因而在西部的推覆疊置區(qū)和瑪湖凹陷之間形成一大型向斜構(gòu)造。哈深斜1井三疊系—夏子街組主要砂層段定量顆粒熒光分析，顆粒熒光強(qiáng)度(QGF Intensity)平均值為0.43，顆粒萃取液熒光強(qiáng)度(QGF-E)平均值為12.3，而哈淺1、哈淺22等井的油層熒光強(qiáng)度大于2.0，萃取液熒光強(qiáng)度大于100，表明哈深斜1井的上二疊統(tǒng)和三疊系砂層段無油氣運(yùn)移的痕跡[20]，因此，瑪湖凹陷烴源巖生成的油氣沿砂體橫向運(yùn)移進(jìn)入推覆體成藏的可能性較小。但推覆疊置區(qū)以發(fā)育火山巖脆性地層為特征，大型推覆斷層及其伴生裂縫非常發(fā)育，在近地表風(fēng)化淋濾和后期有機(jī)酸溶蝕改造作用下溶蝕孔洞縫發(fā)育，構(gòu)成了油氣運(yùn)移的“斷—縫”網(wǎng)狀輸導(dǎo)系統(tǒng)(圖6)。F3、F6等大型推覆斷裂為油氣運(yùn)移提供了高速通道，風(fēng)化殼淋濾型和爆發(fā)相內(nèi)幕型火山巖有利儲(chǔ)層為油氣聚集提供了場(chǎng)所，油源斷層與優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層兩者時(shí)空配置控制了油氣富集成藏。

研究區(qū)中東部主要發(fā)育二疊系、三疊系碎屑巖地層，以高角度疊瓦沖斷構(gòu)造樣式及其伴生的斷層相關(guān)褶皺為特征。在中部的沖斷疊加區(qū)為多期沖斷疊置形成的多級(jí)構(gòu)造臺(tái)階，沖斷斷層溝通了沖斷疊片內(nèi)和沖斷帶下部的烴源巖與二疊系、三疊系砂體，構(gòu)成了“斷層—砂體”階梯輸導(dǎo)格架(圖7)。烴源巖生烴演化與沖斷斷層的繼承性活動(dòng)控制了油氣的幕式成藏，如夏69井二疊系風(fēng)城組稠油、稀油和三疊系克拉瑪依組稀油、天然氣為風(fēng)城組烴源巖生成油氣沿“斷層—砂體”輸導(dǎo)通道幕式運(yùn)聚的產(chǎn)物。烴源巖、沖斷斷層與砂體形成良好時(shí)空配置的圈閉是該區(qū)帶勘探的有利目標(biāo)。

圖6 哈山推覆疊置區(qū)“斷—縫”網(wǎng)狀輸導(dǎo)模式圖Fig.6 Model of "fault micro-fracture" net-shaped transportation in the nappe superimposed region in Hashan area

圖7 哈山?jīng)_斷褶皺疊加區(qū)“斷層—砂體”階梯輸導(dǎo)模式圖Fig.7 Model of "fault-sand" ladder transportation in the thrust superimposed region in Hashan area

東部褶皺變形區(qū)受印支期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)擠壓作用的影響，地層發(fā)生強(qiáng)烈的褶皺變形，呈“溝梁”相間的構(gòu)造格局。構(gòu)造變形一方面造成了地層的剝蝕，先期油藏的調(diào)整或破壞，如新2井風(fēng)城組油砂中抽提物C29甾烷20S/(20S+20R)比值為0.32，C29甾烷ββ/(ββ+αα)比值為0.20，甲基菲指數(shù)MPI換算成熟度Ro為0.78%，表明原油成熟度較低，表明其為早期油藏破壞的產(chǎn)物；另一方面使得油氣沿砂體橫向運(yùn)移的距離很大程度上受到限制，即晚侏羅世—早白堊世二次生烴期，烴源巖生成的油氣沿油源斷層垂向運(yùn)移至淺部砂體后的橫向運(yùn)移距離往往局限在單一褶皺內(nèi)(圖7)，油氣表現(xiàn)為沿?cái)鄬哟瓜?、?cè)向優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)，砂體輔助輸導(dǎo)特點(diǎn)，這也是油氣沿夏紅南和夏紅北斷裂帶富集的重要原因。烴源巖生烴演化、構(gòu)造褶皺變形與油源斷層優(yōu)勢(shì)輸導(dǎo)、砂體輔助輸導(dǎo)時(shí)空配置控制了褶皺變形區(qū)的油氣運(yùn)聚成藏。

5 結(jié)論

(1) 地質(zhì)結(jié)構(gòu)解剖和有機(jī)地球化學(xué)分析，淺層斜坡帶和中深層推覆—沖斷帶之間存在黏土層、灰(泥)質(zhì)底礫巖層和火山巖“硬殼層”，兩者具有不同的油氣來源及輸導(dǎo)要素配置樣式，分屬不同的油氣輸導(dǎo)系統(tǒng)。

(2) 構(gòu)造樣式及輸導(dǎo)要素時(shí)空配置控制了斜坡帶、推覆疊置區(qū)、沖斷疊加區(qū)和褶皺變形區(qū)不同構(gòu)造單元的輸導(dǎo)差異性，具有縱向分層、橫向分帶的特點(diǎn)，建立了4種油氣運(yùn)聚模式。

References)

[1] 韓寶福，郭召杰，何國琦. “釘合巖體”與新疆北部主要縫合帶的形成時(shí)限[J]. 巖石學(xué)報(bào)，2010，26(8)：2233-2246. [Han Baofu, Guo Zhaojie, He Guoqi. Timing of major suture zones in North Xinjiang, China: constraints from stitching plutons[J]. Acta Petrologica Sinica, 2010, 26(8): 2233-2246.]

[2] 賈承造，宋巖，魏國齊，等. 中國中西部前陸盆地的地質(zhì)特征及油氣聚集[J]. 地學(xué)前緣，2005，12(3)：3-13. [Jia Chengzao, Song Yan, Wei Guoqi, et al. Geological features and petroleum accumulation in the foreland basins in central and western China[J]. Earth Science Frontiers, 2005, 12(3): 3-13.]

[3] 王圣柱，張奎華，肖雄飛，等. 準(zhǔn)北緣哈山地區(qū)斜坡帶網(wǎng)毯式油氣成藏規(guī)律研究[J]. 西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，27(6)：19-24. [Wang Shengzhu, Zhang Kuihua, Xiao Xiongfei, et al. Study on meshwork-carpet hydrocarbon pool-forming features in Hashan area, the sloping zone, the northern border of Junggar Basin[J]. Journal of Xi'an Shiyou University: Natural Science Edition, 2012, 27(6): 19-24.]

[4] 王圣柱，張奎華，金強(qiáng). 準(zhǔn)噶爾盆地哈拉阿拉特山地區(qū)原油成因類型及風(fēng)城組烴源巖的發(fā)現(xiàn)意義[J]. 天然氣地球科學(xué)，2014，25(4)：595-602. [Wang Shengzhu, Zhang Kuihua, Jin Qiang. The genetic types of crude oils and the petroleum geological significance of the Fengcheng Formation source rock in Hashan area, Junggar Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2014, 25(4): 595-602.]

[5] 于洪洲. 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣哈拉阿拉特山前復(fù)雜構(gòu)造帶建模技術(shù)[J]. 天然氣地球科學(xué)，2014，25(增刊1)：91-97. [Yu Hongzhou. Complicated structure modeling in front-zone of Hala'alat mountain of northwestern margin, Junggar Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2014, 25(Suppl.1): 91-97.]

[6] 朱寶清，馮益民. 新疆西準(zhǔn)噶爾板塊構(gòu)造及演化[J]. 新疆地質(zhì)，1994，12(2)：91-105. [Zhu Baoqing, Feng Yimin. Plate tectonics and evolution in west Junggar of Xinjiang[J]. Xinjiang Geology, 1994, 12(2): 91-105.]

[7] 管樹巍，李本亮，侯連華，等. 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣下盤掩伏構(gòu)造油氣勘探新領(lǐng)域[J]. 石油勘探與開發(fā)，2008，35(1)：17-22. [Guan Shuwei, Li Benliang, Hou Lianhua, et al. New hydrocarbon exploration areas in footwall covered structures in northwestern margin of Junggar Basin[J]. Petroleum Exploration and Development, 2008, 35(1): 17-22.]

[8] 吉海龍. 準(zhǔn)噶爾盆地哈山地區(qū)隱蔽油氣藏識(shí)別[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2012，33(5)：670-674. [Ji Hailong. Identification of subtle traps in Hassan block, Junggar Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2012, 33(5): 670-674.]

[9] 何登發(fā)，李德生，童曉光. 中國多旋回疊合盆地立體勘探論[J]. 石油學(xué)報(bào)，2010，31(5)：695-709. [He Dengfa, Li Desheng, Tong Xiaoguang. Stereoscopic exploration model for multi-cycle superimposed basins in China[J]. Acta Petrolei Sinica, 2010, 31(5): 695-709.]

[10] 方世虎，賈承造，郭召杰，等. 準(zhǔn)噶爾盆地二疊紀(jì)盆地屬性的再認(rèn)識(shí)及其構(gòu)造意義[J]. 地學(xué)前緣，2006，13(3)：108-121. [Fang Shihu, Jia Chengzao, Guo Zhaojie, et al. New view on the Permian evolution of the Junggar Basin and its implications for tectonic evolution[J]. Earth Science Frontiers, 2006, 13(3): 108-121.]

[11] 張善文. 準(zhǔn)噶爾盆地哈拉阿拉特山地區(qū)風(fēng)城組烴源巖的發(fā)現(xiàn)及石油地質(zhì)意義[J]. 石油與天然氣地質(zhì)，2013，34(2)：145-152. [Zhang Shanwen. Identification and its petroleum geologic significance of the Fengcheng Formation source rocks in Hala’alt area, the northern margin of Junggar Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2013, 34(2): 145-152.]

[12] 宋國奇，陳濤，蔣有錄，等. 濟(jì)陽坳陷第三系不整合結(jié)構(gòu)礦物學(xué)與元素地球化學(xué)特征[J]. 中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，32(5)：7-11，17. [Song Guoqi, Chen Tao, Jiang Youlu, et al. Mineralogical and element geochemical characteristics of unconformity structures of Tertiary in Jiyang depression[J]. Journal of China University of Petroleum, 2008, 32(5): 7-11, 17.]

[13] 王京紅，靳久強(qiáng)，朱如凱，等. 新疆北部石炭系火山巖風(fēng)化殼有效儲(chǔ)層特征及分布規(guī)律[J]. 石油學(xué)報(bào)，2011，32(5)：757-766. [Wang Jinghong, Jin Jiuqiang, Zhu Rukai, et al. Characters and distribution patterns of effective reservoirs in the Carboniferous volcanic weathering crust in northern Xinjiang[J]. Acta Petrolei Sinica, 2011, 32(5): 757-766.]

[14] 吳孔友，鄒才能，査明，等. 不整合結(jié)構(gòu)對(duì)地層油氣藏形成的控制作用研究[J]. 大地構(gòu)造與成礦學(xué)，2012，36(4)：518-524. [Wu Kongyou, Zou Caineng, Zha Ming, et al. Controls of unconformity on the formation of stratigraphic reservoirs[J]. Geotectonica et Metallogenia, 2012, 36(4): 518-524.]

[15] 肖雄飛. 準(zhǔn)噶爾盆地北緣春暉油田侏羅系八道灣組濕地扇沉積及成藏效應(yīng)[J]. 古地理學(xué)報(bào)，2013，15(1)：113-123. [Xiao Xiongfei. Sedimentology and accumulation effect of humid fan of the Jurassic Badaowan Formation in Chunhui oilfield, northern margin of Junggar Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2013, 15(1): 113-123.]

[16] 田金強(qiáng)，鄒華耀，徐長(zhǎng)貴，等. ETR在嚴(yán)重生物降解油油源對(duì)比中的應(yīng)用——以遼東灣地區(qū)JX1-1油田為例[J]. 石油天然氣學(xué)報(bào)，2011，33(7)：19-23，36. [Tian Jinqiang, Zou Huayao, Xu Changgui, et al. Application of ETR in oil source correlation for severely biodegradaed crude oil-by taking JX1-1 oilfield for example[J]. Journal of Oil and Gas Technology, 2011, 33(7): 19-23, 36.]

[17] Peters K E, Moldowan J M. Effects of source, thermal maturity, and biodegradation on the distribution and isomerization of homohopanes in petroleum[J]. Organic Geochemistry, 1991, 17(1): 47-61.

[18] 王鐵冠，李素梅，張愛云，等. 利用原油含氮化合物研究油氣運(yùn)移[J]. 石油大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2000，24(4)：83-86. [Wang Tieguan, Li Sumei, Zhang Aiyun, et al. Oil migration analysis with pyrrolic nitrogen compounds[J]. Journal of the University of Petroleum, China, 2000, 24(4): 83-86.]

[19] Peters K E, Moldowan J M. The Biomarker Guide: Interpreting Molecular Fossils in Petroleum and Ancient sediments[M]. Englewood Cliffs, NJ: Prentice Hall Inc Press, 1993: 109-126.

[20] 陳冬霞，龐雄奇，張俊，等. 應(yīng)用定量顆粒熒光技術(shù)研究巖性油氣藏的隱蔽輸導(dǎo)通道[J]. 地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，81(2)：250-254. [Chen Dongxia, Pang Xiongqi, Zhang Jun, et al. Application of quantitative grain fluorescence techniques to study of subtle oil migration pathway of lithological pool[J]. Acta Geologica Sinica, 2007, 81(2): 250-254.]

Hydrocarbon Transmission System and Accumulation in Hala’alat Mountain Structural Belt in the Northern Margin of Junggar Basin

WANG ShengZhu,WU QianQian,CHENG ShiWei,XUE Yan,CHEN Ping

West Branch, Research Institute of Petroleum Exploration and Development, Shengli Oilfield, SINOPEC, Dongying, Shandong 257000, China

The Hala’alat Mountain structural belt is controlled by the multi-period structural superposition during the long geohistory, which caused stratum repetition, absence or reversion, the geological structure is complicated, and the rule of hydrocarbon accumulation is not clear, which restricts the efficient hydrocarbon exploration. Through typical reservoirs and wells dissecting, the geological structure of anatomy and the combination of organic geochemical analysis, based on the geological chromatographic effect principle of molecular compounds in crude oil in the process of migration, the study is performed in the characteristics of hydrocarbon transport in different tectonic units. The style of hydrocarbon migration in different tectonic units is cleared, and four models of hydrocarbon migration and accumulation are established. The geochemical fingerprint parameter characteristics of source rocks are contrasted and analyzed in detail, the sedimentary water salinity, oxidative indicators are different in Mahu Depression and the Hala’alat Mountain structural belt of the source rocks of Fengcheng Formation. Hydrocarbon migration is studied through geochemical tracing based on biomarker compounds and nitrogen compounds of crude oil (oil sand). The results showed that the shallow slop zone and the middle-deep nappe-thrust zone had different source rocks, and belonged to different hydrocarbon transporting systems. Through the “fault-carpet” highly efficient transportation framework for hydrocarbon accumulation, the reservoir-formation characteristics of the slop zone which was mainly derived from the Fengcheng Formation source rocks in Mahu Depression generally showed distal lateral transportation and carpet-edge enrichment. The reservoir-formation characteristics of the nappe-thrust zone which was mainly derived from the Fengcheng Formation source rock in Hashan area generally showed proximal vertical and “multi-fault” transportation. Furthermore, the style of “multi-fault” model can be further subdivided into three types, which are fault micro-fracture net-shaped model in the western nappe superimposed region, the fault-sand ladder model in the middle thrust superimposed region, the fault dominant and sand body assisted model in the eastern faulted fold region. The results have important guidance for the exploration of hydrocarbon in Hala’alat Mountain structural belt.

geological structure; transport pattern; geochemical tracing; basin margin slope zone; nappe-thrust zone; Hashan area

1000-0550(2017)02-0405-08

10.14027/j.cnki.cjxb.2017.02.017

2015-08-05； 收修改稿日期： 2016-05-01

國家科技重大專項(xiàng)專題(2016ZX05002-002)；中石化科技重大攻關(guān)項(xiàng)目(P13020)[Foundation: National Science and Technology Major Project, No.2016ZX05002-002; SINOPEC Science and Technology Major Project, No. P13020]

王圣柱，男，1979年出生，博士，高級(jí)工程師，石油地質(zhì)，E-mail: pillar1979@163.com

TE122.1

A