准噶尔盆地车排子凸起的油气勘探较早, 始于上世纪50年代, 最初开采的原油皆为稠油, 多分布于深层的二叠系, 到了2000年之后, 中石化胜利油田分公司在浅层沙湾组沙二段取得重大突破, 在排2井区、排8井区及排206井区陆续发现轻质油藏^[1-2], 河南油田分公司进入该区之后, 在车排子凸起西南缘的春22井区沙湾组及春29井区侏罗系均发现轻质油藏。但由于车排子凸起紧邻昌吉凹陷和四棵树凹陷两大生烃凹陷, 加之烃源岩层位多, 油气来源复杂, 前人研究多认为轻质油主要来自于侏罗系烃源岩, 争论的焦点主要有两方面^[2-6]:其一是有没有其它烃源岩的贡献, 如果有的话, 是白垩系, 古近系还是二叠系; 其二是轻质油究竟来自东部的昌吉凹陷还是南部的四棵树凹陷。针对这些问题以原油生源特征为基础, 与凹陷内烃源岩及生成油的生标特征进行了详细对比, 并结合古构造背景确定了油气来源。通过对砂岩输导层、不整合和断层的输导性分析, 结合油气生成时间, 总结了研究区的油气成藏过程。

车排子凸起位于准噶尔盆地西缘, 它以红车断阶带为界, 东接昌吉凹陷, 南部紧邻四棵树凹陷（图 1）。车排子凸起自石炭纪开始长期处于隆升阶段, 凸起之上大部分缺失了二叠系、三叠系, 侏罗系仅在沟谷中充填分布, 白垩系、古近系和新近系则直接超覆在凸起之上, 车排子凸起现今的构造形态为西北高东南低, 向东南倾的单斜^{[2, 7]}。研究区位于车排子凸起春光油田西南部, 为春22井以南的区域, 包括春22、春27、春33及春29井区的轻质油藏, 其中春22、春27及春33井为新近系沙湾组沙一段油藏, 春29井为侏罗系油藏。

图 1(Figure 1)

图 1 春光油田构造位置及井位图

原油物性和族组分实际上仅仅反映了原油在油藏中最终的成分构成, 受有机质成熟度、成油母质类型、运移分馏作用及成藏后的次生变化等因素的影响^[8], 整个车排子凸起原油类型多样, 既有稠油、中质油, 又有轻质油, 物性及族组分差异较大, 对于西南缘的轻质油来讲, 原油物性相似, 均表现为原油密度（20℃）小, 为0.78~0.85 g/cm³, 黏度（50 ℃）低, 为1.78~7.2 mPa·s; 原油族组分略有差异, 春29井侏罗系原油饱和烃较高, 为92%, 芳烃较低, 为2.14%, 而春22井、春27井和春33井沙一段的原油饱和烃较低, 为58.69%~80.77%, 芳烃较高, 为16.02%~20.66%（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 轻质油物性及族组分特征

表 1 轻质油物性及族组分特征

生物标志物特征可以反映原油的成因, Pr/Ph、伽马蜡烷/C₃₀藿烷等可反映原油的生成环境, 规则甾烷（ααα20RC₂₇、ααα20RC₂₈、ααα20RC₂₉）相对含量能反映原油的生源特征, C₂₉20S/20S+20R及C₂₉ββ/（ββ+αα）则能反映原油成熟度^[9-10]。根据成因的不同可以将轻质油划分为两类:

Ⅰ类原油为春29井侏罗系轻质油, 是氧化环境下高等植物来源的高成熟原油。从TIC饱和烃色谱特征来看（图 2）, 呈双峰型分布, 两个主峰碳分别为C₁₁和C₂₂, Pr/Ph较高, 为2.54, 表明为氧化环境, CEP=1.12, OEP=1.00, 表明原油成熟度较高; 从萜烷特征（m/z=191谱图）来看, 三环萜分布以C₁₉三环萜的含量最高, C₁₉-C₂₁三环萜呈下降型分布, 高含量的C₁₉三环萜代表生源以高等植物为主, C₃₀藿烷含量高, 伽马蜡烷含量很低, 伽马蜡烷/C₃₀藿烷为0.06, 较低的伽马蜡烷指数指示高等植物生源和低盐度的环境; 从甾烷特征（m/z=217谱图）来看, C₂₇-C₂₉规则甾烷以ααα20RC₂₉最高, ααα20RC₂₇及ααα20RC₂₈较低的“反L”型, 表明以高等植物来源为主。甾烷异构化指数C₂₉甾烷20S/（20S+20R）为0.43, C₂₉甾烷ββ/（ββ+αα）为0.51, 表明原油已经成熟。

图 2(Figure 2)

图 2 轻质油饱和烃生物标志物特征

Ⅱ类原油为春22井、春27井及春33井沙一段轻质油, 是氧化—还原环境下高等植物及藻类来源的较成熟原油。沙一段轻质油的TIC饱和烃色谱与春29侏罗系轻质油不同, 呈单峰型分布, 主峰碳为C₁₈, Pr/Ph较低（1.61~1.82）, 低于春29侏罗系原油, 表明生成环境为氧化—还原环境, CEP为1.17~1.18, OEP为0.99~1.04, 表明原油已成熟; 从萜烷特征（m/z=191谱图）来看, 三环萜C₁₉、C₂₀、C₂₁含量相似, 伽马蜡烷含量高于春29侏罗系轻质油, 伽马蜡烷/C₃₀藿烷为0.1~0.3, 表明生成环境有一定的盐度, 从甾烷特征（m/z=217谱图）来看, 规则甾烷分布形式为ααα20RC₂₇、ααα20RC₂₉较高, ααα20RC₂₈呈较低的“V”型, 表明生源部分为藻类, 部分为高等植物, 甾烷异构化指数C₂₉甾烷20S/（20S+20R）为0.33~0.38, C₂₉甾烷ββ/（ββ+αα）为0.25~0.28, 表明原油成熟度较低, 低于春29侏罗系轻质油。

车排子凸起由于长期持续隆升造成地层埋深浅, 本身并不发育成熟的烃源岩, 油源主要来自相邻的昌吉凹陷或四棵树凹陷。大量研究已证实侏罗系烃源岩与二叠系烃源岩是准噶尔盆地西缘及腹部分布最广泛的两套烃源岩^[11], 除此之外, 在四棵树凹陷白垩系与古近系烃源岩也受到了越来越多的重视和研究。

二叠系烃源岩主要分布在东部的昌吉凹陷, 包括下二叠统风城组和中二叠统下乌尔禾组。钻井揭示风城组有机质丰度高, 有机质类型为Ⅰ~Ⅱ型, 现今处于成熟~高成熟阶段, 是一套较好~好的烃源岩; 下乌尔禾组有机质丰度稍低, 有机质类型为Ⅲ型, 现今处于成熟~高成熟阶段, 是一套差~较好的烃源岩^[12]。

侏罗系烃源岩分布广泛, 在两个凹陷中均有分布, 包括中下侏罗统的八道湾组、三工河组和西山窑组, 岩性主要为暗色泥岩夹炭质泥岩和煤层。侏罗系烃源岩有机质丰度高, 有机质类型为Ⅱ型和Ⅲ型, 物源输入以高等植物来源为主, 无论在昌吉凹陷还是四棵树凹陷, 现今都处于成熟~高成熟阶段, 是一套较好的烃源岩。

白垩系图谷鲁群与古近系安集海河组烃源岩主要分布在四棵树凹陷, 岩性均以绿灰色及深灰色泥岩为主。白垩系烃源岩的丰度整体不高, 但也有部分较高层段, 有机质类型多样; 古近系烃源岩的丰度中等~高, 有机质类型为Ⅰ ~ Ⅱ型^[13]。有机质成熟度是这两套烃源岩生烃能力的主控因素, 白垩系泥岩样品实测R_o为0.5%~0.8%, 平均0.63%, 处于低成熟阶段, 古近系安集海河组烃源岩样品实测R_o为0.36%~1.09%, 平均为0.61%, 处于未熟~成熟阶段（据孙平安, 2012）, 可见四棵树凹陷白垩系烃源岩与古近系烃源岩都具备了生油能力, 但生油规模有限。

收集了昌吉凹陷和四棵树凹陷主力烃源岩的部分生标数据（图 3）, 结合前人研究成果, 总结了各套烃源岩的生标特征:

图 3(Figure 3)

图 3 昌吉凹陷和四棵树凹陷烃源岩生物标志物特征

二叠系烃源岩的生标特征表现为Pr/Ph较低; 规则甾烷以ααα20RC₂₉、ααα20RC₂₈为主, ααα20RC₂₇含量较低, 整体呈“厂型”, 风城组样品ααα20RC28/C₂₉规则甾烷可以达到0.8, 这也是二叠系源岩与其它源岩的主要区别; 三环萜烷含量高, 通常表现为C₁₉三环萜含量低, C₂₀、C₂₁三环萜含量较高; 对于伽马蜡烷的含量, 风城组普遍比下乌尔禾组要高^[14]。

对于侏罗系烃源岩, 岩性不同, 生标特征略有差异（陈建平, 2003）, 而差异的原因主要是沉积环境的不同, 又如西湖凹陷的平湖组烃源岩, 由于构造位置及沉积环境的差异, 岩性发育暗色泥岩和煤, 其生标特征也略有差异^[15-16]。侏罗系烃源岩的整体特征仍为Pr/Ph较高, 多大于1.5, 明显高于其它烃源岩, 规则甾烷以ααα20RC₂₉为主, ααα20RC₂₇及ααα20RC₂₈含量较低, 呈/型或反L型, 三环萜烷含量较低, 许多样品C₁₉-C₂₁三环萜烷呈下降型, 伽马蜡烷含量很低, 大部分样品伽马蜡烷/C₃₀藿烷小于0.1, 有些甚至为0, 样品甾烷异构化指数C₂₉甾烷20S/（20S+20R）为0.25~0.47, C₂₉甾烷ββ/（ββ+αα）为0.32~0.52, 大部分处于成熟阶段。

白垩系和古近系这两套烃源岩生标特征十分相似（图 3）, 究其原因主要是其沉积环境相似, 均为浅湖—半深湖相。生标特征均表现为Pr/Ph较低; 规则甾烷以ααα20RC₂₇和ααα20RC₂₉为主, ααα20RC₂₈含量低, 整体呈V型, 高ααα20RC₂₇甾烷含量与二叠系源岩和侏罗系源岩有明显区别; 伽马蜡烷含量较高, 伽马蜡烷/C₃₀藿烷大于0.2, 白垩系和古近系源岩的甾烷异构化指数C₂₉甾烷20S/（20S+20R）分别为0.17~0.45和0.16~0.43, C₂₉甾烷ββ（/ββ+αα）分别为0.23~0.55和0.22~0.52, 多数源岩处于低成熟阶段。

Ⅰ类原油的高Pr/Ph, 低Gam/C₃₀H及“反L型” C₂₇-C₂₉规则甾烷的分布特征显然与二叠系烃源岩、白垩系烃源岩及古近系烃源岩均有明显区别, 且从图 4a可以看出, Ⅰ类原油与侏罗系烃源岩及四棵树凹陷卡6井侏罗系原油的生物标志物特征具有很强的一致性, 都表现为较高的Pr/Ph, 较低的伽马蜡烷/C₃₀藿烷, 较高的C₂₉甾烷及较高的甾烷成熟度, 具有明显的高等植物生源特征, 显然此类原油来自于侏罗系烃源岩。

图 4(Figure 4)

( （a）Ⅰ类原油的油源对比；（b）Ⅱ类原油的油源对比 ) 图 4 两类原油的油源对比

Ⅱ类原油与Ⅰ类原油相比, 有更多的湖相来源特征。从图 4b上看出该类原油的生标特征与四棵树凹陷卡6井古近系原油最为一致, 与单纯的侏罗系和白垩系、古近系烃源岩均不完全相同。该类原油的规则甾烷以ααα20RC₂₇和ααα20RC₂₉为主, 显然与二叠系烃源岩具有根本的差异; 较高的Pr/Ph虽与侏罗系烃源岩一致, 但其伽马蜡烷/C₃₀藿烷、ααα20RC₂₇规则甾烷的含量却又高于侏罗系烃源岩, 与古近系及白垩系烃源岩的特征较为一致。另外该类原油甾烷成熟度低于侏罗系来源油, 且只有白垩系及古近系来源油的成熟度更低, 因此该类原油应该是侏罗系与白垩系或古近系来源油的混源。

由于东部的昌吉凹陷及南部的四棵树凹陷都有多套烃源岩分布, 因此仅仅根据生物标志物的特征还不能确定油气的来源方向。从区域原油分布上来看, 车排子凸起西南缘的原油与四棵树凹陷的原油生标特征更为一致, 而在昌吉凹陷未发现类似的原油; 利用地震资料层拉平技术恢复了车排子地区的古构造背景, 从图 5可以看出, 车排子凸起在新近系之前构造背景为西高东低, 从新近系开始逐渐转为北高南低, 而新近系正是侏罗系开始大量生烃的时期^[17], 车排子凸起西南缘处于油气运移的优势方向, 有利于四棵树凹陷来源的油气在此聚集。从现今残余地层分布来看, 车排子凸起西南缘侏罗系的地层向南一直延伸到四棵树凹陷, 而向东与昌吉凹陷是间断的。综合考虑, 西南缘的油气应当主要来自南部的四棵树凹陷。

图 5(Figure 5)

图 5 车排子凸起新近纪以前及现今的构造背景图

不整合面和砂岩输导层主要控制着油气的横向运移, 断层则控制着油气的垂向运移。车排子凸起的西南缘侏罗系充填分布于下切谷内, 与石炭系基底呈不整合分布。从春29井钻井揭示的岩性来看, 侏罗系以粗粒的砂砾岩夹薄层泥岩为主, 向南部的四棵树凹陷逐渐过渡到低能的沉积环境, 不整合之上发育底砾岩, 之下发育风化黏土层和半风化凝灰岩, 其中底砾岩厚度大, 物性好, 是油气向车排子凸起运移的有利通道^[4]。砂岩输导层主要分布在沙湾组, 其中沙一段的“板砂”是整个车排子凸起的优势运移通道, 岩性为含砾细砂岩和中砂岩, 厚度为20~40m, 在整个凸起之上都有分布, 且春29井等都有录井油气显示（图 6）, 可见侏罗系/石炭系不整合和沙一段板砂输导层是该区油气横向运移的重要通道。另外工区主要发育深浅两套断裂系统, 深部断裂形成时期早, 始于海西晚期, 为压扭性的逆断层, 向下可断达基底, 向上可断至新近系, 多起遮挡作用; 浅部断裂形成时期晚, 形成于喜山期, 为张性正断层, 多起输导作用, 沙湾组的油藏多分布在“板砂”之上的砂层, 且与正断层相邻, 推测油气经断层垂向调整到浅层之后遮挡成藏（图 6）。

图 6(Figure 6)

图 6 春29井—春33井—春27井—春22井连井剖面

新近纪, 四棵树凹陷侏罗系烃源岩进入大量生烃阶段, 同时白垩系及古近系烃源岩也开始生烃, 但生成油气少, 成熟度低, 侏罗系来源油气首先在四棵树凹陷侏罗系聚集成藏, 如卡6井侏罗系油藏, 同时在北高南低的构造背景下沿着侏罗系不整合面不断向车排子凸起运移, 遇断层遮挡形成春29井侏罗系油藏, 另外侏罗系来源的油气在由断层垂向运移的过程中与低成熟的白垩系及古近系油气混合, 聚集在四棵树凹陷的白垩系、古近系及新近系, 并沿着砂岩输导层及不整合继续向车排子凸起运移, 之后主要沿着沙一段的1砂组板砂由南向北继续运移, 遇到浅层正断层作垂向运移并在沙一段2砂组成藏, 形成春22、春27及春33油藏。

（1）准噶尔盆地西南缘的轻质油按成因主要分为两类: Ⅰ类原油是氧化环境下高等植物来源的高成熟原油, 如春29侏罗系原油, Ⅱ类原油是氧化-还原环境下高等植物及藻类来源的较成熟原油如春22井等沙一段轻质油。

（2）四棵树凹陷白垩系及古近系烃源岩具备了一定的生油能力, 但整体油气贡献小, 这两套烃源岩均为湖相烃源岩, 各项生标特征十分相似, 难以区分。

（3）Ⅰ类原油来自于四棵树凹陷侏罗系烃源岩, Ⅱ类原油来自于四棵树凹陷侏罗系与白垩系或古近系源岩的混源。

（4）侏罗系与石炭系间不整合、侏罗系厚砂体及沙一段的“板砂”是油气横向运移的有利通道, 而喜山期形成的正断层则是油气纵向调整的主要通道。