准噶尔盆地石炭系油气资源丰富，早期盆地西部勘探主要围绕西部隆起的克百断裂带、红车断裂带构造相对简单的新生古储型风化壳目标^[1-3]，探明石油储量为4×10⁸ t，其中北部克百断裂带探明石油储量为2.24×10⁸ t，南部红车断裂带探明石油储量为1.76×10⁸ t^[4-5]；盆地东部勘探主要围绕滴南凸起自生自储型风化壳目标，发现了克拉美丽大气田，探明天然气储量大于1 000×10⁸m^3[6-8]。相态分布具有明显的“西油东气”的特征。2018年以来，为进一步探索盆地石炭系勘探潜力，围绕东、西2种不同勘探类型相继甩开部署了多口风险井和预探井，并获重大突破，尤其针对车排子凸起东翼低勘探区“源储大跨度对接新生古储型”目标部署的CT1风险探井，首次在盆地西部石炭系内幕太勒古拉组获重大天然气突破，证实了盆地西部同样具备较大的天然气勘探潜力，开辟了车排子凸起石炭系天然气勘探的新领域。CT1井突破后，为进一步拓展该区的勘探成果及落实规模储量，相继部署了CT2，KT1风险井和CP33，CP34预探井，仅CT2，CP33井获突破，展现了石炭系勘探的复杂性，车排子凸起石炭系勘探暂时陷入停滞状态。

研究区前期勘探主要依托2010年之前的大面元三维和二维地震，资料品质差，构造认识程度低，且以往研究主要围绕层序地层划分^[9-10]、油气源分析^[11-12]、构造演化^[13-14]、断裂^[15-17]、风化壳^[18-19]、储层^[20-22]等单一要素开展，对油气富集规律未曾开展系统研究，导致勘探成功率较低。2020年，为了快速落实CT1井区石炭系天然气勘探潜力，采集了CT1“两宽一高”三维地震资料，面元为12.5 m×12.5 m，覆盖次数988次，石炭系横纵比为0.76。2022年为了整体评价车排子凸起石炭系勘探潜力，优选了凸起南部二维测线29条/960 km进行了重新处理。新部署三维和重新处理二维石炭系资料品质较老资料得到了明显提升，内幕地层结构、构造及断裂特征更为清楚，火山岩相更易识别，边界更为落实可靠，为该区的构造和成藏认识奠定了可靠的资料基础。在区域地质背景调查的基础上，利用CT1新三维、车排子重新处理二维和车排子北部早期围绕红车断裂带部署的C45三维，对车排子凸起开展精细的构造解剖、已钻井解剖及火山爆发相预测，明确该区构造特征与油气成藏特征及富集规律，以期为车排子凸起石炭系下一步勘探指明方向。

车排子凸起位于准噶尔盆地西部隆起南端，属于西部隆起的次一级构造单元，西北侧为扎伊尔山，南侧紧邻四棵树凹陷，东侧以近南北走向的红车断裂带为界，平面呈倒三角形^[23]，NW—SE走向，面积约10 800 km²，呈西北高、东南低的单斜形态，向东南方向逐渐隐末消失（图 1a）。车排子凸起被沙湾凹陷和四棵树凹陷两大生烃凹陷加持，是油气长期运移的有利指向区，成藏条件非常优越，前期勘探主要围绕浅层白垩系和新近系沙湾组，发现了春光油田^[24]、亿吨级的春风油田^[25]及SQ1等多个剩余出油气点。针对深层石炭系勘探程度极低，2018年以前仅4口井钻遇石炭系，钻揭厚度均小于200 m，未获油气突破。2018年以后，为探索石炭系勘探潜力部署了CT1井，油气纵向显示跨度近千米，试油日产气大于10×10⁴ m³，证实车排子凸起石炭系具备规模成藏的较大潜力。

图 1

Fig. 1

下载原图 图 1 准噶尔盆地车排子凸起构造位置（a）及石炭系岩性地层综合柱状图（b） Fig. 1 Structural location of Chepaizi Uplift in Junggar Basin (a) and stratigraphic column of Carboniferous (b)

研究区自上而下主要发育新近系、古近系、白垩系、侏罗系和石炭系，受海西期逆冲推覆影响，二叠系和三叠系遭受剥蚀缺失，其中石炭系与上覆侏罗系和白垩系不整合接触。石炭系自上而下可划分为希贝库拉斯组（C₁x）、包古图组（C₁b）、太勒古拉组（C₁t）。希贝库拉斯组以火山碎屑岩为主，局部夹少量火山岩；包古图组为碎屑岩，岩性较细，以泥岩夹粉—细砂岩为主，局部发育凝灰质砂砾岩；太勒古拉组以爆发相角砾凝灰岩、角砾岩、凝灰岩为主，局部夹凝灰质砂砾岩，储层物性好，基质孔发育，为研究区主力勘探层段。上覆包古图组和希贝库拉斯组物性差，为区域盖层，与太勒古拉组形成良好的储盖组合（图 1b）。

准噶尔盆地西北缘构造运动复杂，经历了海西中期强烈挤压、晚期逆冲退覆、印支—燕山期扭动变形等构造运动^[26]，发育多期、多组断裂，相互交切形成一系列复杂断块。车排子凸起位于西北缘冲断带前端，构造运动剧烈，内部构造及断裂极其复杂。在以往研究的基础上，利用二维、三维资料，通过精细的构造解释，并结合断裂属性，明确了石炭系南北分带、东西分台阶的构造特征。

早石炭世，哈萨克斯坦板块与准噶尔板块发生陆—陆碰撞，向南东挤压推覆，形成北东—南西向的逆冲断裂。晚石炭世—早二叠世，受塔里木板块、哈萨克斯坦板块和西伯利亚板块的碰撞作用，西准噶尔发生逆时针旋转与挤压，早石炭世形成的北东—南西向断层逆时针旋转，走向转变为近南北向。同时准噶尔南缘北天山—准噶尔洋的闭合使北天山向北东推覆，车排子地区发生自西向东的“构造逃逸挤压”^[14]，形成一系列北西—南东向的逆冲推覆断裂带。石炭系太勒古拉组顶界构造图和纵切车排子凸起的南北向典型剖面（图 2、图 3）显示，车排子凸起发育5条晚石炭世—早二叠世形成的北西—南东向的逆冲推覆断裂，即沙门子断裂、车排子断裂、车排子南断裂、车排子西断裂和艾卡断裂，断距普遍大于50 m，平面延深距离大于15 km。其中车排子断裂规模小，不具控带作用。沙门子断裂、车排子南断裂、车排子西断裂和艾卡断裂控带特征明显，将车排子凸起由南向北分割为南部、中部、北部3个条带，条带内呈洼凸相间的构造格局。次洼内石炭系发育齐全，凸起区地层遭受强烈剥蚀，希贝库拉斯组剥蚀殆尽，仅包古图组和太勒古拉组部分残留。东西向典型剖面（图 4）显示，车排子凸起发育多条早石炭世形成的近南北向逆冲断裂，其中CT1井西断裂、红车断裂、红车东断裂规模大，控制构造发育。受北西—南东向逆冲推覆断裂、CT1井西断裂和红车东断裂控制，车排子凸起石炭系自东向西分为3个台阶。一台阶为红车断裂带南延，石炭系、二叠系发育齐全，石炭系埋深大，与风城组源岩对接关系差，二叠系为主力勘探目的层。二台阶受强烈逆冲推覆作用影响，二叠系、三叠系剥蚀殆尽，石炭系强烈抬升，埋藏浅，与侏罗系八道湾组二段大套泥岩不整合接触，储盖配置条件好，与下盘二叠系风城组源岩对接关系好，成藏条件最优越，为石炭系最佳成藏区，CT1与CT2井均位于该台阶。三台阶位于洼漕西翼，埋藏最浅，但远离生烃凹槽，且受洼漕内包古图组致密储层遮挡，油气横向输导受阻，石炭系内幕成藏条件最差，仅风化壳可能发育规模较小的油气藏。

图 2

Fig. 2

下载原图 图 2 准噶尔盆地车排子凸起石炭系太勒古拉组顶界构造图 Fig. 2 Tectonic map of top boundary of Carboniferous Tailegula Formation in Chepaizi Uplift, Junggar Basin

图 3

Fig. 3

下载原图 图 3 准噶尔盆地车排子凸起南北分带典型剖面 Fig. 3 Typical section of north-south zonation of Chepaizi Uplift, Junggar Basin

图 4

Fig. 4

下载原图 图 4 准噶尔盆地车排子凸起东西分台阶典型剖面 Fig. 4 Typical section of east-west step of Chepaizi Uplift, Junggar Basin

对CT1，CT2，CP33等工业油气流井和CP34，CP17等失利井解剖，明确了车排子凸起石炭系具有“近源成藏、断块控藏、火山爆发相储层富集高产”的油气富集规律。

钻揭石炭系太勒古拉组共7口井，CT1，CT2，CP33等3口井获工业油气流，地球化学指标分析油气来自于沙湾凹陷二叠系风城组高熟烃源岩。北部条带过CP34和CT1井的地震剖面（图 5a）显示，CT1井位于二台阶，与下盘二叠系风城组烃源岩大跨度对接，成藏条件优越；CP34井位于二台阶洼漕西翼，远源，油气横向输导受阻，成藏条件差，试油结果为水层。中部条带CT2井（图 4b）具备与CT1井类似的构造特征，试油获高产。中部条带南部的KT1井，构造特征与CP34井类似（图 5b），未见油气显示。一台阶目前仅CP32井钻揭石炭系，埋深大，与风城组烃源岩不存在有效对接窗，成藏条件差，仅在石炭系见2 m荧光显示。位于三台阶的HG1井由于远离风城组烃源岩，钻揭石炭系1 100 m未见油气显示（图 5c）。CP17，C54井成藏背景与HG1井类似，均处于三台阶，油气显示较差，勘探均失利。综合分析，车排子凸起具有典型的近源区易于成藏的特征，远源区风化壳处于不整合面油气输导通道附近，同样具备一定的成藏潜力，是未来潜在的勘探方向，但目前应重点围绕近源区进行勘探。北部和中部条带的二台阶是油气成藏的有利区；南部条带目前尚无钻井揭示石炭系太勒古拉组，艾卡断裂上盘石炭系与下盘四棵树凹陷侏罗系烃源岩大跨度对接（图 5d），成藏条件优越。

图 5

Fig. 5

下载原图 图 5 准噶尔盆地车排子凸起石炭系近源成藏解译剖面 Fig. 5 Interpretation profile of proximal source accumulation of Carboniferous in Chepaizi Uplift, Junggar Basin

石炭系已钻井主要集中在CT1井区，因此，重点解剖CT1井区的CT1和CP33等2口工业油气流井，明确了研究区为构造控制下的断块油气藏。

受海西期不同幕次构造运动影响，晚石炭世—早二叠世形成北西—南东向控带断裂切割早石炭世形成的近南北向断裂，形成了一系列断块。CT1井区共发育5个断块，CT1，CP33井处于2个相邻断块内（图 6a），2口油气流井是否属于同一油气藏，断裂对油气藏是否起到分割作用需进一步明确。CT1井石炭系共试油2层，试油层段位于石炭系中上部，其中，上部为气层，含少量凝析油，天然气密度为0.723 5 g/cm³，黏度为41 mPa·s；中部为纯油层，原油密度为0.878 g/cm³，黏度为39.98 mPa·s；测井解释下部为水层，油层、气层段压力系数均为1.1，CT1井为带底水的断块油气藏（图 6b，6c）。CP33井共试油2层，上部为纯油层，原油密度为0.874 g/cm³，黏度为39.98 mPa·s；下部为水层，油层、水层压力系数均为1.3，CP33井同样为带底水的断块油藏（图 6b，6d）。由于CT1，CP33井均为局部优选层段射孔试油，因此以测井解释结果为准分析气、油、水层的海拔。CT1井测井解释气层底界海拔为-3 650 m，油层底界海拔为-3 750 m，解释油层厚度为124 m；CP33井测井解释油层底界海拔为-3 780 m，解释油层厚度为122 m（图 6）。CT1，CP33井原油密度和黏度相近，为同期成藏，但2井油气层段压力系数、油层底界海拔和油层厚度存在明显差异。综合分析，CT1，CP33井分别属于2个不同的断块油气藏，南北向断裂起到了明显的分割作用。

图 6

Fig. 6

下载原图 图 6 准噶尔盆地车排子凸起石炭系断块控藏解译图 Fig. 6 Interpretation diagram of the controlling reservoir of the Carboniferous fault block in the Chepaizi Uplift, Junggar Basin

CT1，CT2和CP33井试油产量差异大，CT1井日产气大于10×10⁴ m³，CT2井日产气6×10⁴ m³，CP33井仅获日产5.2 t的工业油流。综合录井、岩心、测井、地震等资料分析，明确了车排子凸起石炭系在裂缝发育程度相当的情况下，储层是控制油气产量的关键，其中火山爆发相储层基质物性好，易于高产。

勘探实践表明，裂缝、储层通常是影响石炭系试油产量的关键要素^[27]。成像测井显示，3口井试油层段的裂缝发育程度相当，因此，裂缝不是影响产量差异大的关键要素。录井岩性和地震剖面显示，CT1，CT2井石炭系太勒古拉组以爆发相角砾岩、角砾凝灰岩为主，地震上表现为高频、弱振幅、杂乱、丘状反射，为典型的火山爆发相地震反射结构，岩心分析孔隙度为8%，压汞曲线显示孔隙结构好，镜下薄片显示基质孔发育，储层基质物性较好。CP33井以碎屑岩为主，岩性为凝灰质砂砾岩、凝灰质泥岩，地震上表现为明显的中低频、中强振幅、连续反射结构，具有溢流-碎屑岩沉积相的地震响应特征，岩心分析孔隙度为5%，压汞曲线显示孔隙结构较差，镜下薄片显示基质孔不发育（图 7），储层基质物性较差。综合2口井分析结果，在裂缝发育程度相当的情况下，火山爆发相储层更易于高产，碎屑岩沉积相储层产量较低。因此，储集层是导致研究区石炭系产量差异大的关键要素。过CT1，CP33和CT2井的地震剖面显示，石炭系为典型的裂隙式喷发，利用新三维地震资料对资料基础条件好的北部条带的爆发相进行了系统预测。预测结果显示，沿断裂发育一系列爆发相火山岩体，平面分布与断裂平行，呈条带状展布，爆发相岩体平面上表现为杂乱反射、椭圆状外形。围绕沙门子断裂和车排子断裂上盘共落实有利爆发相岩体8个（图 8），车排子断裂上盘仅CT1井钻遇爆发相岩体，沙门子断裂上盘C541，C42，C68等井仅钻至包古图组，太勒古拉组尚无钻井揭示，是后续探索的重要层段。

图 7

Fig. 7

下载原图 图 7 准噶尔盆地车排子凸起石炭系岩相控产分析图版 Fig. 7 Carboniferous lithofacies production control analysis chart of Chepaizi Uplift

图 8

Fig. 8

下载原图 图 8 C45和CT1三维石炭系向下500 ms 沿层切片振幅属性 Fig. 8 Amplitude attribute of slice along the layer 500 ms downwards from the top boundary of the Carboniferous system in C45 and CT1 3D

新生古储型油气藏是指新地层烃源岩生成的油气在古老地层储集形成的油气藏，准噶尔盆地西北缘石炭系已发现的油气藏基本属于该类型。新生古储型内幕油气藏是指新地层烃源岩生成的油气在不整合面小于200 m内的储层中聚集形成的油气藏^[28-29]，前期针对该类油气藏勘探发现较少，CT1井区油气藏属于该类型。

车排子凸起石炭系被沙湾凹陷和四棵树凹陷所夹持，具有沙湾凹陷二叠系风城组高熟烃源岩和四棵树凹陷侏罗系源岩双源供给的有利条件。红车断裂带石炭系油藏^[30]和车排子凸起北部、中部条带CT1，CT2井等发现油气已证实来自于沙湾凹陷二叠系风城组高熟烃源岩^[31]，为源储大跨度对接的“新生古储”型内幕油气藏，而南部条带浅层侏罗系油气已证实来自于四棵树凹陷侏罗系成熟源岩，深层石炭系与下盘四棵树凹陷侏罗系源岩大跨度对接，同样易于形成类似北部和中部的“新生古储”型内幕油气藏。综合构造、源岩、成藏分析，车排子凸起东部沙湾凹陷二叠系风城组烃源岩生成的油气沿断裂运移至近源二台阶断块内，控圈断裂和上覆致密层协同封堵在断块内聚集成藏，在有利爆发相岩体内富集高产（图 9），而四棵树凹陷侏罗系烃源岩生成的油气沿断裂纵向运移至艾卡断裂上盘石炭系断块内聚集成藏，车排子凸起石炭系具有“近源成藏、断块控藏、火山爆发相储层中富集高产”的油气富集规律。前期已突破的CT1和CT2井均为近源断块内的火山爆发相储层富集高产的典型井，CP33井则是近源断块内溢流相-沉积相成藏的典型井。目前围绕近源区有利成藏带勘探程度极低，后续勘探潜力大。

图 9

Fig. 9

下载原图 图 9 准噶尔盆地车排子凸起石炭系成藏模式图 Fig. 9 Reservoir-forming model map of Carboniferous in Chepaizi Uplift, Junggar Basin

综合构造、火山岩相、成藏分析（图 10），认为沙门子断裂、车排子断裂、车排子南断裂南段等三大断裂上盘紧邻沙湾凹陷二叠系风城组烃源岩，艾卡断裂上盘紧邻四棵树凹陷侏罗系烃源岩，断块和火山爆发相储层规模发育，成藏条件好，四大断裂上盘为有利的成藏带。车排子西断裂上盘火山爆发相规模发育，但远离两大生烃凹槽，成藏条件差，勘探潜力小。

图 10

Fig. 10

下载原图 图 10 准噶尔盆地车排子凸起石炭系太勒古拉组综合评价图 Fig. 10 Comprehensive evaluation map of the Tailegula Formation of Carboniferous in Chepaizi Uplift, Junggar Basin

前期围绕车排子断裂和车排子南断裂上盘爆发相岩体发育的断块部署的CT1与CT2井已获高产油气流，四大有利成藏带剩余有利勘探目标多，拓展潜力大。其中，车排子断裂和车排子南断裂上盘已突破，但整体勘探程度仍然较低，是下步预探拓展、快速落实规模储量的重点区块；北部沙门子断裂上盘石炭系内幕型勘探尚属空白，地震以三维为主，资料品质好，目标落实可靠，是下步甩开探索的重点区块；南部艾卡断裂上盘石炭系内幕型目标勘探同样尚属空白，但地震以二维为主，资料品质差，目标落实精度低，是下步风险探索的重点区块。

（1）准噶尔盆地车排子凸起晚石炭世—早二叠世形成的北西—南东向的逆冲推覆断裂具有明显的控带作用，由南向北分为南部、中部和北部3个条带；早石炭世形成的近南北向逆冲断裂和北西—南东向的逆冲推覆断裂将车排子凸起分为3个台阶，其中二台阶石炭系埋藏浅，紧邻沙湾凹陷风城组生烃凹槽，成藏条件最优。

（2）研究区车排子凸起石炭系油气富集规律，东翼近源区二台阶和西翼艾卡断裂带上盘更易于油气成藏，断块控制了油气的聚集，储层是控制油气产量的关键要素，其中火山爆发相储层基质物性好，易于富集高产。

（3）沙门子断裂、车排子断裂、车排子南断裂和艾卡断裂上盘是最为有利的油气富集区，其中车排子和车排子南断裂上盘是下步快速突破、落实规模储量的区域，沙门子断裂上盘为甩开探索的有利区，艾卡断裂上盘为风险探索的有利区。