0 引 言

准噶尔盆地油气勘探已经开展几十年，在中生界和古生界中都已形成大规模油气产能。然而，由于经历晚中生代新生代前陆推覆改造，本区前白垩纪地层普遍经历了褶皱冲断作用^{[1, 2]}。因此，能否在博格达山的山前带找到改造后仍保留下来的油气藏，即实现“山上找油气”的战略目标，是摆在我国油气工作者面前的重大理论和实际课题。2013年中国地质调查局油气资源调查中心在准噶尔盆地南缘博格达山山前带部署二维地震采集测线3条38.4 km，通过强化表层结构调查和试验工作，在不同岩性区采用不同激发因素，地震成像精度较前人地震资料有较大提高^[3]，据此部署钻探了油页岩调查井JZK1。该井位于新疆昌吉回族自治州吉木萨尔县吴家湾下韭菜园子村，距离吉木萨尔县城约15km(图 1)，设计井深1 000 m，钻探目的层位为二叠系芦草沟组，钻探目的为查明博格达山山前带芦草沟组油页岩的发育特征。2013年10月9日开钻，2013年12月31日因工程原因钻至519.4 m提前完钻。该井钻探过程中，在二叠系芦草沟组188.20~383.95 m井段泥浆池中见大面积原油，岩心表面可见原油渗出(图 2)。笔者基于取自JZK1井原油样品和16个岩心样品的地球化学测试数据(数据略)，讨论了原油的发育特征与赋存状态，并开展了油源对比研究，进而阐述了芦草沟组空间展布特征，结合地震测线的解释结果，提出下步油气勘探有利区和推覆体上盘和下盘两个勘探领域。

P2l.中二叠统芦草沟组;P2h.中二叠统红雁池组；P2j.中二叠统佳木河组；P3w.上二叠统乌尔禾组；P3q.上二叠统泉子街组；T1s.下三叠统烧房沟组；T2k.中三叠统克拉玛依组。 图 1 JZK1井位置图 Fig.1 Location of well JZK1

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图 2 JZK1井泥浆池中的重油 Fig.2 Heavy oil in mud pit of well JZK1

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钻井位于准噶尔盆地南缘博格达山山前冲断带，芦草沟组被推覆至地表，部分地区上覆有侏罗系及以上地层。从JZK1井钻探结果看，构造变形严重，地层倾角最大达80°，上部地层较破碎。从取出的岩心和岩石薄片荧光显微镜下照片看，原油多赋存于岩石裂缝中，且裂缝至少发育有两组，裂缝是油的主要储集空间(图 3、4)。从垂向分布看，重油集中发育在200.50～318.60 m。含油层段岩性主要为粉砂岩、白云质粉砂岩和粉砂质白云岩。

图 3 JZK1井岩心表面的重油 Fig.3 Heavy oil in core surface of well JZK1

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图中黄色、黄绿色为沿裂缝分布的原油。 图 4 岩石薄片荧光显微镜下原油和裂缝照片 Fig.4 Heavy oil and fissures in fluorescence microscope

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用岩石热解分析方法研究原油密度。据距JZK1井约10m钻探的博参1井含油岩心取样测试数据推测，原油密度为0.90～0.93 g/cm³，综合博参1井原油族组分组成特征及饱和烃色谱特征分析(表 1)，原油密度应比吉31、吉30原油密度高^[4]，预测原油密度应为0.91～0.93 g/cm³较合理。

原油的生物降解作用是由微生物新陈代谢作用导致的石油物理性质、烃类化学组成与原油质量的显著变化，原油的生物降解导致原油烃组分的下降和原油密度、硫含量、酸度、黏度的升高,对原油的品质和价值均有重要影响^{[5, 6, 7, 8]}。对取自JZK1井油样的质谱、色谱分析表明，饱和烃色谱碳数分布范围基本在C₁₃C₂₉之间，主峰碳数为C₁₇，具有明显的β-胡萝卜烷高相对含量(图 5) ，姥鲛烷/植烷值1.15，Pr/C₁₇、Ph/C₁₈值在0.42上下，表明原油具有较好的母质类型及沉积环境。饱和烃色谱基线漂移，表明原油遭受过轻微降解作用。

在样品的C₂₇、C₂₈、C₂₉规则甾烷分布中，以C₂₈甾烷含量较高和C₂₇甾烷含量相对较低为特征，C₂₈规则甾烷含量大致是C₂₉规则甾烷含量的82%以上，C₂₇规则甾烷含量则大致是C₂₉规则甾烷含量的31%(图 6a)。甾烷异构化参数αααC₂₉20S/(20S+20R)为0.46，为成熟原油。在萜烷类化合物中，具有较高的三环萜烷含量，C₁₉、C₂₀、C₂₁三环萜烷呈上升型分布，伽马蜡烷/C₃₀藿烷值0.11(图 6b)。原油甾萜类生物标记化合物特征表明，原油具有较好的母质类型和较为咸化的沉积环境。

图 5 原油饱和烃气相色谱图 Fig.5 Gas chromatogram of saturated hydrocarbon

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m/z为质荷比。 图 6 原油甾萜生物标记化合物质量色谱图 Fig.6 Quality of crude oil terpene biomarkers of steroids chromatograms

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油源对比就是通过原油与烃源岩的抽提物之间的指纹化合物指标比较，确定二者是否存在成因上的联系。主要是通过气相色谱(GC)、气相色谱-质谱联用仪和碳同位素测定仪对原油和烃源岩抽提物测定的元素、分子和同位素参数的对比实现的。油源对比对确定油源层、油源运移路径和勘探对象的选择具有重要作用^{[9, 10, 11, 12]}。

原油中的β-胡萝卜烷、伽马蜡烷丰度较高，与二叠系烃源岩相近，与准噶尔盆地石炭系、三叠系、侏罗系源岩很少或几乎不含β-胡萝卜烷，关系较远(图 7)。

图 7 JZK1井原油β-胡萝卜烷与源岩对比图 Fig.7 Oil sources correlation diagram of well JZK1 crude oil

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从JZK1井原油规则甾烷C₂₇2829，C₂₇、C₂₈、C₂₉上升型分布，与芦草沟组烃源岩特征相同，这一特征在准噶尔盆地芦草沟组具有普遍性，但与石炭系、白垩系不一致(图 8)。

图 8 原油规则甾烷C27、C28、C29分布特征对比图 Fig.8 Oil sources correlation diagram of rules sterane

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JZK1井原油具有较高含量的伽马蜡烷，三降藿烷(Tm)大于三降新藿烷(Ts)；三环萜烷、藿烷分布特征与二叠系芦草沟组源岩相近(图 9)；根据Stahl碳同位素分馏效应“类型曲线”进行对比，JZK1井原油与二叠系芦草沟组源岩具有好的对应关系(图 10)。从上面4个方面对比看，原油来自于芦草沟组本身。

图 9 原油伽马蜡烷、三环萜烷、藿烷分布特征对比图 Fig.9 Distribution characteristic of gammacerane of crude oil

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图 10 原油组分稳定碳同位素与二叠系源岩对比图 Fig.10 Distribution characteristic of stable isotope of well JZK1 crude oil and permian oil sources

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从博格达山山前带野外踏勘和剖面测量，结合二维地震采集资料解释表明，芦草沟组展布西起乌鲁木齐市雅玛里克山，东至奇台的白杨沟，断续延长136 km，宽2～10 km，面积约2×10⁴ km²。分东、西两段，西段西起乌鲁木齐市雅玛里克山，东至阜康三工河，呈北东向展布；东段西起阜康白杨沟，东至奇台白杨沟，长66 km，呈北西向分布。沉积中心在三工河一带，芦草沟组厚度最大，最厚达1 850 m，向东、向西逐渐减薄。在乌鲁木齐雅玛里克山东端厚度254 m，雅玛里克山厚度572 m，郭家沟榆树沟厚度910 m，牛粪沟一带层位齐全，厚度达1 611 m；大黄山一带厚度为1 200 m，向东吉木萨尔一带厚度833 m(图 11)。

1.泥岩；2.砂质泥岩；3.灰岩；4.页岩；5.油页岩；6.沥青质页岩;7.砂质页岩;8.钙质页岩;9.泥灰岩;10.钙质泥岩;11.白云岩;12.粉砂质白云岩;13.钙质砂岩;14.白云质粉砂岩;15.泥质粉砂岩;16.粉砂岩;17.细中砂岩;18.粗砂岩;19.长石砂岩;20.砂砾岩;21.含砾砂岩;22.砾岩;23.钙质岩屑砂岩;24.玄武岩;25.沉凝灰岩;26.中酸性火山灰凝灰岩;27.植物化石;28.动物化石。 图 11 芦草沟组(P2l)柱状对比图 Fig.11 Distribution characteristic of Lucaogou Formation

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准噶尔盆地南缘地区面积18 900 km²，以往钻井均针对山前构造，主要目的层为古近系、新近系、侏罗系、白垩系中浅层开展勘探工作，目前尚无针对上古生界油气探井。现已发现多个小型油气田(藏)。由于山前带遭受推覆构造作用，地表、地下地质条件复杂，地震成像差，准确落实地下构造难度大，致使目前尚无大的油气发现。

2012年，新疆油田在准东吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组致密油勘探取得重大突破^{[13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]}，目前初步估算储量规模达20×10⁸t。2013年中国地质调查局油气资源调查中心在博格达山山前带部署钻探的JZK1井在相同层位发现重油。JZK1井芦草沟组的采样测试表明，它为一套成熟的优质烃源岩。油源分析发现，JZK1井发现的重油来自于芦草沟组本身。从储层物性上看，它属于典型致密油藏。

JZK1井的发现对下步油气勘探具有重要的指示意义。主要表现在以下两个方面：①表明博格达山山前带是下步油气勘探的有利区。芦草沟组属于自生自储型致密油藏，只要有芦草沟组分布的地区都是下步油气勘探的有利区。从野外调查和地震资料采集处理看，博格达山山前带芦草沟组分布面积约2×10⁴km²，向南扩大了二叠系芦草沟组勘探面积2×10⁴km²。②指示准噶尔盆地南缘地区下步油气勘探存在推覆体上盘和推覆体下盘两个勘探领域。从2013年采集的地震测线处理解释结果看，芦草沟组存在两种分布状态：一种是受推覆作用的影响分布于地表或近地表，断裂作用强，地层倾角大，较破碎；另一种是位于推覆体之下。因此，存在两个油气领域，一是推覆体上盘的勘探领域，原油主要发育于地层破碎带，且经历了后期降解改造作用，规模较小；二是位于推覆体下盘的原生油藏领域，埋藏深、规模大，是下步勘探的重点领域(图 12，图 13)。

图 12 准东博格达山山前带地震01线解释剖面图 Fig.12 Seismic interpretation of No.1 seismic line

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图 13 准东博格达山前带油气成藏模式图 Fig.13 Permian hydrocarbon accumulation model of East Junggar basin

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1)重油赋存状态和来源：重油赋存于芦草沟组岩石裂缝中，且原油经过后期生物降解作用，油源对比表明，重油主要来自于芦草沟组本身。

2)有利区带及其分布特征：盆地南缘博格达山山前带为下步油气勘探的有利区，勘探面积达2×10⁴km²。含重油二叠系大致平行于博格达山前地区分布，赋存于褶皱冲断带变形岩系中。

3)重点勘探方向：准噶尔盆地南缘地区下步油气勘探存在推覆体上盘和推覆体下盘两个勘探领域。推覆体上盘勘探领域，原油主要发育于地层破碎带，且经历了后期降解改造作用，规模较小；推覆体下盘的原生油藏领域，埋藏深、规模大，是下步勘探重点领域。