葛 岩，刘成林，许恩爱，谢英刚，徐 最

(1.中海油 能源发展非常规技术研究院，天津 300457； 2.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； 3.中国石油大港油田公司 第三采油厂，河北 沧州 061035)



中国西北三大含油气盆地石炭系生烃潜力对比

葛 岩1，刘成林2，许恩爱3，谢英刚1，徐 最1

(1.中海油 能源发展非常规技术研究院，天津 300457； 2.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； 3.中国石油大港油田公司 第三采油厂，河北 沧州 061035)

摘要：从岩相古地理、烃源岩生烃潜力及油气成藏特征等角度，对准噶尔、塔里木和柴达木盆地石炭系生烃潜力进行了对比，认为三大盆地石炭系均为海相、海陆交互相沉积地层，烃源岩整体处于成熟—高成熟阶段，具有一定的生烃潜力，柴达木盆地石炭系烃源岩质量比准噶尔及塔里木盆地差。塔里木和柴达木盆地在烃源岩类型、生烃演化及油气成藏规律上有一定的相似性，烃源岩类型包括灰岩、泥岩、碳质泥岩，且均经历了二次生烃，具有混源油气等特征。借鉴准噶尔、塔里木2个盆地石炭系油气勘探的成功经验，柴达木盆地需加强寒武-奥陶、石炭系等古生界地层的整体勘探，岩体侵入对于烃源岩成熟度产生重要影响，古油藏、次生油气藏及混源油气藏共同构成以石炭系为油源的油气保存形式。

关键词：生烃潜力；石炭系；准噶尔盆地；塔里木盆地；柴达木盆地

葛岩，刘成林，许恩爱，等.中国西北三大含油气盆地石炭系生烃潜力对比[J].西安石油大学学报(自然科学版)，2016，31(2)：38-43.

GE Yan,LIU Chenglin,XU En'ai，et al.Comparison of hydrocarbon generation potential of Carboniferous of three large petroliferous Basins in Northwest China [J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(2):38-43.

引言

中国西北地区是指贺兰山以西，昆仑山—秦岭以北的广大地区，分布着塔里木、准噶尔、柴达木及三塘湖等60多个大中型含油气盆地(图1)。 石炭系地层在中国西北地区广泛分布，为一套海相沉积地层[1-2]。从多个盆地露头观察及样品分析认为，石炭系碳酸盐岩、泥页岩具有较好的生烃潜力，仅局部发生动力浅变质。目前，在塔里木、准噶尔等多个盆地石炭系地层发现油气田或油气显示，展现出良好的勘探前景[3-4]，而柴达木盆地石炭系仅在盆地边缘见到油气显示，勘探工作有待进一步深入。本次研究试图从区域上对比并评价三大含油气盆地石炭系烃源岩生烃潜力及油气成藏特征，以期为柴达木盆地石炭系油气勘探提供借鉴。

图1　中国西北三大含油气盆地分布Fig.1　Distribution of three large petroliferous basins in northwest China

1地层分布及岩相古地理

石炭纪特提斯洋和亚洲洋海水广泛侵入我国西北地区，沉积一套海相、海陆交互相的沉积体系。石炭系地层在塔里木、准噶尔及柴达木盆地出露广泛，地层发育完整，地层划分为上、下统，然而进一步的地层划分在各盆地不尽相同(表1)。

表1中国西北三大盆地石炭系地层划分及对比

Tab.1Stratigraphic division and correlation of the Carboniferous of three large basins in northwest China

准噶尔盆地石炭纪沉积环境主要为海陆交互相沉积，下石炭统以海相、海陆过渡相碎屑岩为主，早石炭世末的构造运动，使准噶尔北部地区隆起，并与阿尔泰古陆拼贴，海水向南退却，形成北陆南海的格局[5-7]。准噶尔盆地大部分处于海陆交互相的沉积环境，现今地层主要分布在盆地中东部，厚200~1 100 m，岩性以砂岩、泥岩、灰岩及火山岩为主；上石炭统发育火山岩、海陆过渡相、陆相碎屑岩组合，地层全区分布，现今地层厚度为200~2 100 m，晚石炭世准噶尔盆地进入了原型盆地发育的新时期。

塔里木盆地广泛分布着石炭系地层：早石炭世盆地内部主要为开阔-半局限台地相和潮坪相，分别分布在叶城—莎车地区、沙雅—巴楚—民丰地区，盆地周缘依次为滨海相、浅海陆棚相及深海—半深海相[8]，现今地层厚度200~900 m，岩性以灰岩、泥灰岩、泥岩、砂岩及膏岩为主；晚石炭世海水深度进一步增加，主要为滨浅海、半深海相，各沉积相带由盆地边缘向盆地中心进一步迁移，现今地层厚250~900 m，岩性主要为灰岩、泥岩和砂岩。

柴达木盆地石炭纪主要发育三大沉积相，分别为滨岸相、碳酸盐岩台地相、浅海陆盆相。盆地东北缘及西南缘石炭系沉积演化总的特征相似，但又有不相同[9]。早石炭世整个盆地以开阔碳酸盐岩台地相及滨岸浅滩相沉积为主，现今地层厚度为900~1 400 m，岩性主要以灰岩为主，夹砂泥岩；晚石炭世时，除开阔碳酸盐岩台地相、滨岸浅滩相沉积外，还形成了局限碳酸盐岩台地相沉积，在盆地东北缘广泛出露，厚度可达800~1 200 m，地层岩性包括灰岩、砂岩、碳质泥岩及煤线。

2烃源岩生烃潜力综合评价

西北地区各盆地石炭系烃源岩岩性大致相同，泥岩、碳质泥岩及灰岩均有分布，但沉积环境及演化程度存在一定差异。准噶尔盆地石炭系烃源岩主要为下石炭统滴水泉组和巴塔玛依内山组泥岩、碳质泥岩和煤，为湖沼相沉积，平面上分布在盆地中东部滴水泉至双井子及以东、五彩湾凹陷—沙帐断褶带北部、克拉美丽山前及盆地北部地区[10-12]。烃源岩分布较广，一般厚100~500 m，有机质类型为Ⅱ2、Ⅲ型，泥岩有机质丰度较高，如准东滴水泉组有机碳质量分数为0.19%~3.15%,平均为1.00%，为中等烃源岩，Ro为0.55%~1.65%，属于成熟—高成熟烃源岩(表2)。准北泥岩厚度大，有机质丰度高，部分源岩受岩浆作用影响处于高成熟—过成熟阶段。盆地整体在侏罗纪末期进入生烃高峰，盆地深凹处成熟度更高，以生气为主。

塔里木盆地石炭系烃源岩主要分布在塔西南坳陷、阿瓦提断陷及巴楚隆起等地区，主力烃源岩为卡拉沙依组暗色泥岩和巴楚组碳酸盐岩[13-14]。巴楚隆

表2　石炭系烃源岩有机地球化学特征

起卡拉沙依组泥岩厚度100~300 m，有机碳质量分数为0~6.60%，平均1.30%~1.90%，为较好烃源岩，有机质类型为Ⅱ、Ⅲ型，Ro为1.20%~1.49%，属于成熟烃源岩；巴楚组碳酸盐岩厚度50~200 m，有机碳质量分数最高可达2.80%，为中等—较好烃源岩，有机质类型为Ⅱ型，现今处于成熟阶段。塔西南坳陷烃源岩类型主要为泥岩，有机碳质量分数为0.38%~5.98%，有机质处于高成熟阶段(表2)。由烃源岩有机质成烃演化史的分析可知，石炭系烃源岩在白垩纪大量生烃，塔西南地区新近纪巨厚的沉积使石炭系烃源岩又经历了二次生烃，且以生气为主。

柴达木盆地石炭系烃源岩在全区广泛分布，在盆地边缘大面积出露，部分地区烃源岩厚度可达上千米，生烃潜力巨大[15-16]。从石灰沟、绿梁山、大干沟等剖面及霍参1井石炭系烃源岩样品地化分析结果来看，平面上柴东、柴北缘烃源岩质量整体优于柴西南，纵向上上石炭统有机质丰度高于下石炭统。柴东扎布萨尕秀组和克鲁克组泥岩有机碳质量分数为0.38%~3.25%，为中等—较好烃源岩，有机质类型为Ⅱ、Ⅲ1型，Ro为0.85%~2.76%，整体处于成熟—高成熟阶段，都兰地区受岩浆侵入的影响，镜质体反射率最高可达2.76%(表2)。早三叠纪与古近纪末期是柴东地区烃源岩最主要的2个生烃期，白垩纪以来柴西南持续生烃，现今达到最大。

综上所述，我国西北三大盆地石炭系烃源岩整体处于成熟—高成熟阶段，均具有一定的生烃潜力。准噶尔盆地以泥质烃源岩为主，塔里木盆地泥岩和碳酸盐岩均可作为主力烃源岩，柴达木盆地优质烃源岩主要分布在柴北缘上石炭统。柴达木盆地石炭系烃源岩质量比塔里木和准噶尔盆地差，其生烃潜量、氯仿沥青“A”及总烃含量普遍偏低，但烃源岩是3个盆地中最厚的，预计仅柴东石炭系的原始生烃量就可达82亿t，勘探潜力巨大。

3石炭系油气成藏特征

准噶尔盆地石炭系油气最早发现于盆地西北缘，近年来在盆地中东部陆续发现了石西油田、五彩湾气田、克拉美丽气田等多个含油气构造[17-18]。石炭系目前发现的主要为火山岩油气藏，油气成藏条件优越：下石炭统滴水泉组、巴塔玛依内山组发育的烃源岩是上石炭统火山岩的有效油气来源，目前已形成火山岩风化壳成藏组合(表3)。

石炭系是塔里木盆地重要的油气勘探目的层之一，目前在塔西南、塔中地区均有油气发现[19]。经油源对比及天然气甲烷碳同位素分析认为，石炭系油气具有古生新储及自生自储的特点，生成的油气可在其上部古近系、白垩系、二叠系地层中成藏。石炭系本身厚层泥岩、膏泥岩能够起到阻隔作用，其下部储集性能良好的海侵砂岩体,形成良好的自生自储成藏模式。此外，从石炭系发现的油气又具有混源的特点，例如巴什托普油田发现的原油具有寒武、奥陶和石炭系自身源岩的特点，胜和1井可能还有来自二叠系生油岩的原油。

柴达木盆地石炭系至今未获得工业油气流，仅在绿梁山、石灰沟、城墙沟、牛苦头沟等盆地边缘灰岩裂缝中见到油气显示[20]。将发现的油砂与区内主要烃源岩开展油源对比，发现油气主要为石炭系烃源岩自身的贡献。通过与上部油气的对比认为，石炭系所生油气在柴北、柴西分别存在与侏罗系、古近系原油发生混源的特点。

表3　石炭系油气成藏要素对比

4对柴达木盆地石炭系生烃潜力评价的启示

目前，在准噶尔盆地和塔里木盆地已发现多个油气田，而柴达木盆地仅在盆地边缘见到油砂、沥青等油气显示。准噶尔、塔里木和柴达木三大盆地古生界沉积背景与构造演化相近，特别是塔里木盆地与柴达木盆地石炭系在烃源岩类型、生烃演化及油气成藏规律上有一定的相似性，通过对比总结准噶尔盆地和塔里木盆地石炭系烃源岩评价的方法及研究油气来源的成功经验，对于柴达木盆地油气勘探快速取得突破具有启示作用。

塔里木盆地石炭系油气具有多元供烃的特点，油气来源于寒武—奥陶系、石炭系及上部二叠系等多套烃源岩。通过野外地质考察，结合实验数据分析，证明柴达木盆地奥陶系深灰色灰岩尚未变质，具有较好的生烃潜力。因此，不能排除下部寒武—奥陶系烃源岩向石炭系供烃，需加强寒武—奥陶、石炭系等古生界地层的整体勘探。

其次，我国西北地区古生界—中生界岩浆及构造活动强烈，准噶尔盆地、三塘湖盆地已在石炭系获得工业油气流，表明石炭系火成岩对于生烃演化及油气成藏具有重要意义。准噶尔盆地石炭系主要为安山岩、凝灰岩等火山喷出岩，并作为储层，而柴达木盆地多因中基性岩浆岩的侵入作用导致岩体周边地区烃源岩成熟度明显增高，部分地区已发生变质。

塔西南地区石炭系烃源岩在早白垩纪处于高成熟阶段，晚白垩纪地层抬升，新近纪巨厚的沉积导致烃源岩二次生烃，并在白垩系砂岩中运聚成藏。柴东、柴北石炭系生烃演化史与之类似，早三叠纪初次生烃，古近系末经历二次生烃。早期生烃导致古油藏的形成，后期强烈的构造运动极易导致古油藏遭受破坏：一方面在古油藏基础上形成重油油藏；另一方面油气在上部地层调整成藏，部分发生散失，部分形成次生油气藏。如在柴北缘绿梁山新近系坡积物中见到石炭系油砂显示，表明古油藏遭到破坏。古近系以来整个柴达木盆地石炭系上部巨厚的沉积导致烃源岩二次生烃，油气又具有晚期成藏的特点，易与侏罗系、古近系烃源岩油气共同形成混源油气藏。

5结论

(1)石炭系地层在中国西北地区准噶尔盆地、塔里木盆地及柴达木等盆地广泛分布，为一套海相、海陆交互相的沉积地层，地层岩性以砂岩、泥岩、碳质泥岩、煤及碳酸盐岩为主。三大盆地烃源岩整体处于成熟—高成熟阶段，均具有一定的生烃潜力。

(2)准噶尔盆地主要在石炭系火山岩发现油气藏，塔里木盆地石炭系油气具有古生新储及自生自储的特点，柴达木盆地油气主要为石炭系烃源岩自身的贡献，且石炭系所生油气在柴北、柴西分别与侏罗系、古近系原油发生混源。

(3)结合准噶尔盆地、塔里木盆地石炭系油气勘探的成功经验，柴达木盆地需加强寒武—奥陶、石炭系等古生界地层油气的整体勘探，石炭系岩浆侵入对于烃源岩生烃演化及油气成藏具有重要意义。受区域构造演化的影响，柴达木盆地石炭系油气具备形成重油油藏、次生油气藏和混源油气藏的条件。

参 考 文 献：

[1]康玉柱.中国西北地区古生代油气前景分析[J].天然气工业,2009,29(4):1-8.

KANG Yuzhu.Prospects of Paleozoic hydrocarbon resource in Northwest China[J].Natural Gas Industry,2009,29(4):1-8.

[2] 陈启林.中国西北地区含油气盆地天然气有利勘探区带和成藏条件[J].天然气地球科学,2006,17(5):606-611.

CHEN Qilin.Favorable exploration zones and petroleum accumulation condition of petroliferous basins,northwest of China[J].Natural Gas Geoscience,2006,17(5):606-611.

[3] 赵孟军,王招明,宋岩,等.塔里木盆地喀什凹陷油气来源及其成藏过程[J].石油勘探与开发,2005,32(2):50-54.

ZHAO Mengjun,WANG Zhaoming,SONG Yan,et al.Source and accumulation of oil and gas in Kashi Sag,Tarim Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2005,32(2):50-54.

[4]何登发,陈新发,况军,等.准噶尔盆地石炭系烃源岩分布与含油气系统[J].石油勘探与开发,2010,37(4):397-408.

HE Dengfa,CHEN Xinfa,KUANG Jun,et al.Distribution of Carboniferous source rocks and petroleum systems in the Junggar Basin[J].Petroleum Exploration and Development,2010,37(4):397-408.

[5]朱如凯,许怀先,邓胜徽,等.中国北方地区石炭纪岩相古地理[J].古地理学报,2007,9(1):13-24.

ZHU Rukai,XU Huaixian,DENG Shenghui,et al.Lithofacies palaeogeography of the Carboniferous in northern China[J].Journal of Palaeogeography,2007,9(1):13-24.

[6]王启宇,牟传龙,陈小炜,等.准噶尔盆地及周缘地区石炭系岩相古地理特征及油气基本地质条件[J].古地理学报,2014,16(5):655-671.

WANG Qiyu,MOU Chuanlong,CHEN Xiaowei,et al.Palaeogeographic characteristics and basic geological conditions of petroleum of the Carboniferous in Junggar Basin and its adjacent areas[J].Journal of Palaeogeography,2014,16(5):655-671.

[7]董雪梅,查明,蒋宜勤,等.新疆北部石炭系火山岩储层特征、演化及成因模式[J].西安石油大学学报(自然科学版),2013,28(4):8-16.

DONG Xuemei,ZHA Ming,JIANG Yiqin,et al.Charateristics,evolution and genetic modes of Carboniferous volcanic reservoir in northern Xinjiang,China[J].Journal of Xi’an Shiyou University(Natural Science Edition),2013,28(4):8-16.

[8]何登发,李德生,何金有,等.塔里木盆地库车坳陷和西南坳陷油气地质特征类比及勘探启示[J].石油学报,2013,34(2):201-217.

HE Dengfa,LI Desheng,HE Jinyou,et al.Comparison in petroleum geology between Kuqa depression and Southwest depression in Tarim Basin and its exploration significance[J].Acta Petrolei Sinica,2013,34(2):201-217.

[9] 马寅生,尹成明,刘成林,等.柴达木盆地石炭系油气资源调查评价进展[J].地球学报,2012,33(2):135-144.

MA Yinsheng,YIN Chengming,LIU Chenglin,et al.The progress of Carboniferous oil and gas investigation and assessment in Qaidam Basin[J].Acta Geoscientica Sinica,2012,33(2):135-144.

[10] 林会喜,王圣柱,李艳丽,等.准噶尔盆地石炭系不同类型烃源岩生烃模拟[J].天然气工业,2014,34(10):27-32.

LIN Huixi,WANG Shengzhu,LI Yanli,et al.Hydrocarbon generation simulation of different Carboniferous source rocks in the Junggar Basin[J].Natural Gas Industry,2014,34(10):27-32.

[11] 王绪龙,赵孟军,向宝力,等.准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系烃源岩[J].石油勘探与开发,2010,37(5):523-530.

WANG Xulong,ZHAO Mengjun,XIANG Baoli,et al.Carboniferous source rocks in the Ludong-Wucaiwan area,Junggar Basin,NW China[J].Petroleum Exploration and Development,2010,37(5):523-530.

[12] 曲江秀,高长海,查明,等.准噶尔盆地克拉美丽气田滴西10井区石炭系火山机构识别及空间模式[J].西安石油大学学报(自然科学版),2014,29(4):31-36.

QU Jiangxiu,GAO Changhai,ZHA Ming,et al.Recognition and spatial pattern of Carboniferous volcanic edifice in Dixi-10 wellblock of Kelameili Gasfield,Junggar Basin[J].Journal of Xi’an Shiyou University(Natural Science Edition),2014,29(4):31-36.

[13] 傅国友,宋岩,赵孟军,等.烃源岩对大中型气田形成的控制作用：以塔里木盆地喀什凹陷为例[J].天然气地球科学,2007,18(1):62-66.

FU Guoyou,SONG Yan,ZHAO Mengjun,et al.Analysis of the controlling effects of source rocks on middle-large sized gas field formation:taking Kashi sag in Tarim Basin as an example[J].Natural Gas Geoscience,2007,18(1):62-66.

[14] 程顶胜,刘松,吴培红.塔里木盆地石炭系生烃潜力的模糊数学综合评价[J].石油学报,2000,21(1):34-39.

CHENG Dingsheng,LIU Song,WU Peihong.Comprehensive evaluation by fuzzy mathematicson hydrocarbon generation potential of carboniferous source rocks in Tarim Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2000,21(1):34-39.

[15] 段宏亮,钟建华,王志坤,等.柴达木盆地东部石炭系烃源岩评价[J].地质通报,2006,25(9/10):1135-1142.

DUAN Hongliang,ZHONG Jianhua,WANG Zhikun,et al.Evaluation of Carboniferous hydrocarbon source rocks in the eastern Qaidam Basin,China[J].Geological Bulletin of China,2006,25(9/10):1135-1142.

[16] 刘成林,马寅生,周刚,等.柴达木盆地石炭系生烃证据[J].石油学报,2012,33(6):925-931.

LIU Chenglin,MA Yinsheng,ZHOU Gang,et al.Evidence for the Carboniferous hydrocarbon generation in Qaidam Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2012,33(6):925-931.

[17] 余腾孝,曹自成,徐勤琪,等.准噶尔盆地北部古生代构造演化与石炭系烃源岩[J].石油与天然气地质,2010,31(1):91-97.

YU Tengxiao,CAO Zicheng,XU Qinqi,et al.The Paleozoic tectonic evolution and the Carboniferous source rocks in the northern Juggar Basin[J].Oil & Gas Geology,2010,31(1):91-97.

[18] 毛小妮,陈刚,丁超,等.陆梁地区晚石炭世火山岩地球化学特征及构造环境分析[J].西北大学学报(自然科学版),2012,42(1):88-94.

MAO Xiaoni,CHEN Gang,DING Chao,et al.Geochenical characteristics and geological environment significance of the late carboniferous epoch volcanic rocks in Luliang area[J].Journal of Northwest University(Natural Science Edition),2012,42(1):88-94.

[19] 钱玲,卢玉红,黄龙藏,等.塔里木盆地喀什凹陷克拉托天然气来源分析及聚气特征[J].地质科学,2007,42( 2):253-266.

QIAN Ling,LU Yuhong,HUANG Longcang,et al.Source and gathering features of Kalatuo natural gas in the Kashi sag,Tarim Basin[J].Chinese Journal of Geology,2007,42( 2):253-266.

[20] 葛岩,刘成林,谢英刚,等.柴达木盆地石炭系油气勘探前景[J].油气地质与采收率,2014,21(2):57-61.

GE Yan,LIU Chenglin,XIE Yinggang,et al.The prospect of Carboniferous oil and gas exploration in Qaidam Basin[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2014,21(2):57-61.

责任编辑：王辉

Comparison of Hydrocarbon Generation Potential of Carboniferous of Three Large Petroliferous Basins in Northwest China

GE Yan1,LIU Chenglin2,XU En'ai3,XIE Yinggang1,XU Zui1

(1.Research Institute of Unconventional Oil & Gas Technology for Energy Development,CNOOC,Tianjin 300457,China;2.State Key Laboratory of Oil and Gas Resource and Exploraton.China University of Petroleum(Beijing),Beijing 102249,China;3.No.3 Oil Production Plant,Dagang Oilfield Company,Cangzhou 061035,Hebei,China)

Abstract:The hydrocarbon generation potential of Carboniferous in Zhunggar Basin,Tarim Basin and Qaidam Basin is compared based on Lithofacies paleogeography,source rock hydrocarbon generating potential and hydrocarbon accumulation characteristics,and it is held that the Carboniferous of three basins are all the sedimentary strata of marine facies and paralic facies,the source rocks are mature to highly mature,they have a certain hydrocarbon-generating potential,but the source rock quality of Qaidam Basin is worse than that of Zhunggar Basin and Tarim Basin.Tarim Basin is similar to Qaidam Basin in hydrocarbon source rock type,hydrocarbon generation evolution and hydrocarbon accumulation law.The hydrocarbon source rock includes limestone,mudstone and carbonaceous mudstone,they all have experienced secondary hydrocarbon generation,so the hydrocarbon of Tarim Basin and Qaidam Basin is mixed source hydrocarbon.By means of the successful experience in the oil and gas exploration of the Carboniferous of Zhunggar Basin and Tarim Basin,the whole exploration of the Paleozoic strata including Cambrian-Ordovician,Carboniferous in Qaidam Basin needs to be strengthened.The intrusive rocks have an important impact on the maturity of hydrocarbon source rock.Ancient reservoirs,secondary hydrocarbon reservoirs and mixed source hydrocarbon reservoirs are the main preservation forms of the hydrocarbon from the Carboniferous source rocks.

Key words:hydrocarbon generation potential;Carboniferous;Junggar Basin;Tarim Basin;Qaidam Basin

文章编号：1673-064X(2016)02-0038-06

文献标识码：A

DOI：10.3969/j.issn.1673-064X.2016.02.006

中图分类号：TE122.1

作者简介：葛岩(1984-)，男，博士，工程师，主要从事油气藏形成与分布、非常规油气资源评价研究。

基金项目：国家地质大调查“柴达木盆地油气资源潜力评价”项目(编号：1212010818054)；中海油能源发展英才计划课题(编号：HFKJYC-GJ2015003)

收稿日期：2015-11-28

E-mail:geyan@cnooc.com.cn