克拉美麗氣田油氣成因及成藏特征

楊迪生 陳世加 李 林，4 路俊剛

1.中國石油新疆油田公司勘探開發研究院地球物理研究所 2.西南石油大學3.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室·西南石油大學 4.中國石油大學（北京）地球科學學院

克拉美麗氣田油氣成因及成藏特征

楊迪生1陳世加2，3李 林1，4路俊剛2，3

1.中國石油新疆油田公司勘探開發研究院地球物理研究所 2.西南石油大學3.“油氣藏地質及開發工程”國家重點實驗室·西南石油大學 4.中國石油大學（北京）地球科學學院

克拉美麗氣田是近年來準噶爾盆地天然氣勘探的又一重大發現，研究其油氣成因及成藏特征對整個陸東地區下一步油氣勘探具有指導意義。為此，對該區烴源巖進行了綜合評價，認為滴水泉地區石炭系烴源巖有機質豐度高，已到高成熟演化階段，具有較強生烴能力；通過對天然氣組分、伴生原油碳同位素、輕烴及生物標志化合物特征進行綜合分析，認為克拉美麗氣田油氣均屬于腐殖型有機質來源的高成熟階段產物，且原油碳同位素值具有從西到東變重的趨勢；結合區域構造演化特征，指出滴南凸起存在“洼槽”，阻擋了東道海子凹陷油氣運移至克拉美麗氣田石炭系儲層成藏，該氣田的油氣可能主要來自滴水泉凹陷西端的石炭系烴源巖；最后，建立了油氣運移成藏模式，指出滴水泉凹陷周緣具有較大的勘探潛力。

準噶爾盆地 克拉美麗氣田 滴水泉凹陷 天然氣 油氣成因 成藏模式 烴源巖 碳同位素 原油特征

準噶爾盆地克拉美麗氣田是新疆油田第一個千億立方米級的大氣田［1－5］，其發現將陸東地區天然氣勘探推向一個新高潮。克拉美麗氣田位于滴南凸起（陸梁凸起東部）中段，南北被東道海子凹陷和滴水泉凹陷夾持，油氣具有雙向來源可能，其油氣來源及成因將直接關系到滴水泉凹陷周緣地區乃至整個陸東地區的下一步勘探。

1 地質概況

滴南凸起呈近東西向展布，位于滴水泉凹陷以南、東道海子凹陷以北，克拉美麗山以西、莫北凸起以東。

滴南凸起地層沉積較全，自上而下鉆揭古近系，白堊系，侏羅系頭屯河組、西山窯組、三工河組、八道灣組，三疊系，上二疊統和石炭系，中下二疊統和上侏羅統地層缺失。

該地區天然氣勘探主要以石炭系火山巖為主，油氣藏的分布受火山巖體分布的控制［6－8］。石炭系頂面構造形態為南北兩側被邊界斷裂所切割、向西傾伏的大型鼻狀構造，發育滴西10井、滴西18井斷鼻和滴西14井低幅度背斜等小構造。

滴南凸起中段軸向發育近東西向的滴水泉西斷裂，克拉美麗氣田主要分布在斷裂以北，產層為石炭系；斷裂以南出油氣點較多，發現滴西9井區白堊系氣藏，但其規模相對較小。

2 油氣成因

2.1 烴源巖特征

滴水泉地區存在5套潛在烴源巖，分別為下石炭統滴水泉組（C1d）、上石炭統巴塔瑪依內山組（C2b）、上二疊統平地泉組（P2p）、上三疊統白堿灘組（T3b）和下侏羅統八道灣組（J1b），其中C1d、C2b、P2p和J1b烴源巖有機質豐度都較高，達到好烴源巖標準以上［9－12］，但P2p分布范圍較小，沉積較薄，J1b烴源巖有機質成熟度較低，Ro＜0.6%，尚處于未—低成熟階段（表1），石炭系（C1d＋C2b）是該區主要油氣源巖。

C1d烴源巖干酪根碳同位素值為－21.98‰～－27.50‰，表現出腐殖型和部分混合型的有機質類型特征，C2b烴源巖干酪根碳同位素值介于－21‰～－25.96‰（圖1），則表現出腐殖型為主的有機質類型特征［9，13－14］，明顯C2b烴源巖混入混合型有機質較少，更加偏向于腐殖型有機質的特征。

表1 滴水泉地區不同層位烴源巖有機質豐度和成熟度參數統計表

通過區域地質分析和盆地模擬研究表明，滴水泉凹陷石炭系烴源巖在印支晚期進入成熟階段，燕山中期達到高成熟階段［15］。

2.2 油氣地球化學特征

滴南凸起從石炭系—白堊系均發現油氣，克拉美麗氣田主要產層為石炭系，滴水泉西斷裂以南油氣主要產層為白堊系，次為侏羅系。

2.2.1 天然氣特征

天然氣組成簡單，其組分組成特征和碳同位素比值是其成因信息的主要來源［16］。

2.2.1.1 天然氣組分

該區天然氣主要以烴類氣體為主，非烴氣體含量較低。其中，克拉美麗氣田石炭系天然氣甲烷含量介于72%～92.32%，干燥系數分布在0.89～0.96（表2），均值為0.92，以濕氣為主。滴水泉西斷裂以南侏羅系和白堊系天然氣干燥系數分布在0.94～0.96（表2）。

圖1 滴水泉地區C1 d和C2b烴源巖干酪根碳同位素頻率分布圖

2.2.1.2 天然氣碳同位素

如表2所示，克拉美麗氣田石炭系天然氣碳同位素組成較為集中，甲烷碳同位素值主要分布在－31.3‰～－28.5‰，乙烷碳同位素值主要分布在－25.6‰～－27.8‰，說明其為腐殖型有機質來源的高—過成熟階段的產物。

滴水泉西斷裂以南天然氣碳同位素組成特征與斷裂以北相似，甲烷碳同位素值主要分布在－29.92‰～－32.90‰，乙烷碳同位素值主要分布在－25.90‰～－27.86‰（表2）。但是也存在典型的腐泥型有機質來源的成熟階段產物，如滴西9井白堊系，其甲烷碳同位素值為－41.79‰，乙烷碳同位素值為－30.67‰（表2），說明存在東道海子凹陷二疊系腐泥型天然氣的貢獻。

2.2.2 原油特征

克拉美麗氣田原油主要以輕質油和凝析油為主，密度小于0.85 g／cm3，含蠟量均值為5%，以低含蠟為主，但存在個別高含蠟量的樣品，應為高等植物為主的偏腐殖型烴源巖生成的產物。

2.2.2.1 生物標志化合物

如圖2所示，克拉美麗氣田原油甾烷分布以C29豐度較高為特征，呈反“L”形分布，與典型的來自二疊系腐泥型烴源巖的原油甾烷分布特征不同（滴南1井，P2p），說明克拉美麗氣田石炭系原油不是來自二疊系烴源巖。

2.2.2.2 原油碳同位素

原油碳同位素受次生變化影響較小，是油源對比常用指標。

1）克拉美麗氣田原油東西段對比

克拉美麗氣田原油碳同位素值分布特征具有一定的規律性，東西段存在一定的差異。氣田東段（圖3 B和表3）原油碳同位素值較重，主要分布在－23.96‰～－26.60‰。相對而言，氣田西段（圖3 A和表3）原油碳同位素值較輕，主要分布在－26.70‰～－28.80‰。

表2 滴南凸起天然氣特征數據表

圖2 滴西5井和滴南1井原油甾烷分布圖

圖3 滴南凸起井位分布圖

這種原油碳同位素從西到東變重的趨勢說明，東西段油氣來源不同，存在腐泥型烴源巖來源油的混合，西段混入較多，東段混入較少。

2）滴水泉西斷裂南、北原油對比

按照原油碳同位素值－29‰為界，可以把滴南凸起原油分成兩類，一類為滴水泉西斷裂以北地區（主要為克拉美麗氣田），另一類是滴水泉西斷裂以南地區。

表3 滴南凸起原油碳同位素值統計表

如前所述，滴水泉西斷裂以北區域原油碳同位素值較重，主要分布在大于－29‰的范圍內（表3），明顯以腐殖型烴源巖來源油為主。而滴水泉西斷裂以南，靠近東道海子凹陷區域內原油碳同位素值卻明顯變輕，大部分小于－29‰（表3）。滴水泉西斷裂南北兩側原油碳同位素值存在差異，說明其來源不同。

2.2.2.3 原油輕烴

輕烴在原油中所占的比例為1／4～1／3，在輕質油藏和凝析油藏中，比例會更高。Thompson對凝析油烷基化進行了定量分析，提出用庚烷值和異庚烷值來研究原油與凝析油的成因及其對原油成熟度分類［17－18］。

該區原油輕烴異庚烷值較高，分布在2.1～4.0，主要為高成熟階段產物。

2.3 油氣來源

油氣分析認為，克拉美麗氣田原油碳同位素值具有從西到東變重的特征。

導致這種變化趨勢的可能原因有兩種：一是東道海子凹陷二疊系生成的偏腐泥型油氣從西南方向沿滴南凸起南斜坡運移（圖3，運移方向2），然后穿過滴水泉西斷裂到克拉美麗氣田與來自石炭系的腐殖型油氣混合形成油氣藏，造成克拉美麗氣田伴生原油的碳同位素值由西到東變重；另一種可能是滴水泉凹陷深部石炭系存在偏腐泥型烴源巖，其產物由西向東運移（圖3，運移方向1）。

通過對比工區地震剖面發現，滴水泉西斷裂以南存在一個低幅度的背斜，其與北部分支凸起（克拉美麗氣田的主體）之間形成“洼槽”，并向西延伸至石西凸起（圖4），東道海子凹陷烴源巖生成的油氣難以越過該“洼槽”進入克拉美麗氣田石炭系儲層成藏，但可以沿淺層斷裂向上運移到滴水泉西斷裂以南的侏羅系和白堊系儲層成藏，這也是導致滴水泉西斷裂以南原油和部分天然氣碳同位素值變輕的主要原因。

而且，該區C1d烴源巖部分干酪根碳同位素值偏輕，介于－25.2‰～－27.6‰，這種碳同位素值偏輕的烴源巖可生成碳同位素值較輕的原油，并由西向東運移，使得該氣田石炭系原油碳同位素值由西向東變重。因此認為該氣田的油氣主要來自滴水泉凹陷。

圖4 過滴西5井的南北向地震解釋剖面圖

3 成藏模式

根據烴源巖演化史，滴水泉凹陷石炭系烴源巖在印支晚期達到成熟階段，由于烴源巖有機質主要為偏腐殖型，因此生成的產物以凝析油氣為主，并沿著斷裂向上運移至克拉美麗氣田石炭系火山巖中聚集成藏，形成凝析油氣藏（圖5）。

因保存條件差異，部分井區氣體散失，形成油氣比較低的油氣藏或輕質油藏，如滴401井石炭系油藏（3 630～3 659 m）。燕山中期，石炭系烴源巖達到高成熟階段，產物主要是凝析油和濕氣，以天然氣充注為主，進一步充注到石炭系火山巖儲層中，導致油氣藏氣油比升高，并在第一期未成藏的區域形成純氣藏，如滴104井石炭系氣藏（3 188～3 200 m）。

部分地區因缺乏二疊系烏爾禾組區域泥巖蓋層，并且深部溝通斷裂發育，石炭系油氣沿斷裂向上發生調整和擴散運移至淺層二疊系、侏羅系和白堊系地層中聚集，形成氣油比較高的氣藏（滴西14井，P3w、J1b、J1s油氣藏）。

圖5 克拉美麗氣田油氣運移成藏示意圖

4 結論

1）該區C1d和C2b烴源巖分布范圍廣，沉積厚度大，有機質豐度高，目前已到高過成熟階段，具有較強生烴能力。C1d烴源巖含有較多偏腐泥型有機質，生成大量碳同位素值較輕的原油，該原油自西向東運移是導致克拉美麗氣田東西段原油碳同位素值不同的主要原因。

2）克拉美麗氣田天然氣干燥系數較大，甲、乙烷碳同位素值較重，屬于偏腐殖型有機質來源的高過成熟階段產物；伴生油碳同位素值大于－29‰，與滴南凸起滴水泉西斷裂以南原油不同。

3）滴南凸起存在“洼槽”并向西延伸至石西凸起，使得南面東道海子凹陷源巖生成的油氣難以向北運移到克拉美麗氣田石炭系儲層成藏，克拉美麗氣田油氣主要來自滴水泉凹陷。

4）石炭系烴源巖在印支晚期到成熟階段，生成的凝析油氣沿著斷裂向上運移至克拉美麗氣田石炭系火山巖中聚集成藏，形成凝析氣藏。燕山中期，石炭系烴源巖到高成熟階段，以天然氣充注為主，進一步充注到石炭系火山巖儲層中，導致油氣藏氣油比升高。部分地區因深部溝通斷裂發育，且缺乏二疊系烏爾禾組區域泥巖蓋層，石炭系油氣藏油氣向上調整和擴散，在淺層形成氣油比較高的油氣藏。

［1］張文鳴.新疆克拉美麗氣田勘探開發快速突破紀實［EB／OL］.http：∥www.tianshannet.com.cn／energy／content／2009－01／11／content－3783477.htm.

［2］王曉磊，柳海，達勇，等.克拉美麗氣田火山巖氣藏儲層改造技術［J］.天然氣工業，2010，30（2）：63－65.

［3］孫曉崗，王彬，楊作明.克拉美麗氣田火山巖氣藏開發主體技術［J］.天然氣工業，2010，30（2）：11－15.

［4］凌立蘇，何文淵，黃衛東，等.準噶爾盆地克拉美麗氣田高效勘探實踐［J］.天然氣工業，2010，30（2）：7－10.

［5］匡立春，呂煥通，王緒龍，等.準噶爾盆地天然氣勘探實踐與克拉美麗氣田的發現［J］.天然氣工業，2010，30（2）：1－4.

［6］黃小平，王兆峰，金振奎，等.準噶爾盆地滴南凸起石炭系火山巖儲層與油氣分布［J］.石油天然氣學報，2009，31（5）：190－192.

［7］靳軍，劉洛夫，余興云，等.陸東—五彩灣地區石炭系火山巖氣藏勘探進展［J］.天然氣工業，2008，28（5）：21－23.

［8］賀凱，龐瑤，何治亮，等.準東地區石炭系烴源巖評價及重要意義［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2010，32（6）：41－45.

［9］黃第藩，李晉超.陸相有機質演化和成烴機理［M］.北京：石油工業出版社，1984：10－42.

［10］王斌，吳明，王緒龍，等.準噶爾盆地腹部三疊系烴源巖特征與評價［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2011，33（2）：12－20.

［11］馬行陟，龐雄奇，姜福杰，等.遼東灣地區下第三系有效烴源巖分布定量研究［J］.西南石油大學學報：自然科學版，2011，33（1）：64－70.

［12］李兆影，邱楠生，李政.渤海灣盆地深層孔店組烴源巖評價［J］.天然氣工業，2006，26（10）：18－20.

［13］戴金星.天然氣中烷烴氣碳同位素研究的意義［J］.天然氣工業，2011，31（12）：1－6.

［14］戴金星，胡安平，楊春，等.中國天然氣勘探及其地學理論的主要新進展［J］.天然氣工業，2006，26（12）：1－5.

［15］達江，胡詠，趙孟軍，等.準噶爾盆地克拉美麗氣田油氣源特征及成藏分析［J］.石油與天然氣地質，2010，31（2）：187－192.

［16］沈平，徐永昌，王先彬，等.氣源巖和天然氣地球化學特征及成氣機理研究［M］.蘭州：甘肅科學技術出版社，1991：37－61.

［17］THOMPSON K F M.Light hydrocarbons in subsurface sediments［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1979，43（5）：657－672.

［18］THOMPSON K F M.Classification and thermal history of petroleum based on light hydrocarbons［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1983，47（2）：303－316.

Hydrocarbon origins and their pooling characteristics of the Kelameili Gas Field

Yang Disheng1，Chen Shijia2，3，Li Lin1，4，Lu Jungang2，3
（1.Exploration and Development Research Institute of Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Urumqi，Xinjiang 830013，China；2.Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；3.State Key Laboratory of Oil ＆Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu，Sichuan 610500，China；4.School of Earth Sciences，China University of Petroleum－Beijing，Beijing 102249，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 2，pp.27－31，2／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The Kelameili Gas Field is another big discovery made in the Junggar Basin in recent years so that the study on its hydrocarbon origins and pooling characteristics is of great significance to future exploration in the whole Ludong area.A comprehensive evaluation of the source rocks of this gas field reveals that the Carboniferous source rocks in the Dishuiquan area have high organic abundance and have come to a higher mature stage，thus have a great potential of hydrocarbon generation.A comprehensive analysis of gas composition，carbon isotopes of associated crude oil，light hydrocarbons and biomarkers shows that all of the hydrocarbons in this gas field are products of humic－type organic matter at high maturity and the carbon isotopes of crude oil are getting heavier from west to east.The study of regional structural evolution indicates that a"structural low"exists on the Dinan salient and prevents the hydrocarbons generated in the Dongdaohaizi sag from migrating into and accumulating in the Carboniferous reservoirs of the Kelameili Gas Field，the hydrocarbons of which mainly come from the Carboniferous source rocks in the western Dishuiquan sag.Finally，a model for hydrocarbon migration and accumulation is established and it is pointed out that the periphery of the Dishuiquan sag has great potential for hydrocarbon exploration.

Junggar Basin，Kelameili Gas Field，Dishuiquan sag，natural gas，hydrocarbon origin，pooling pattern，source rock，carbon isotope，characteristics of crude oil

國家科技重大專項“大型特大型巖性地層油氣田／區形成與分布研究”（編號：2011ZX05001－001）。

楊迪生，1963年生，高級工程師；從事油氣勘探研究及管理工作。地址：（830013）新疆維吾爾自治區烏魯木齊市北京北路397號。電話：（0991）4299376。E－mail：yangds＠petrochina.com.cn

楊迪生等.克拉美麗氣田油氣成因及成藏特征.天然氣工業，2012，32（2）：27－31.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.006

2011－12－08 編輯 羅冬梅）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.02.006

Yang Disheng，senior engineer，born in 1963，is engaged in research and management of petroleum exploration