新春地区位于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起之上，车排子凸起是在石炭系火成岩基底上发育起来的、具断隆性质的继承性凸起，主体形成时间较早，在后期演变历史中，长期继承性发展，其枢纽向南倾伏，成为准噶尔盆地的西侧边界。该凸起经历了强烈隆升（C-J）、缓慢沉降（K-E）和快速沉降（N-Q）等3个阶段，现今为一宽缓斜坡^[1-3]。2005年排2井在车排子凸起新近系沙湾组喜获62.79 m³/d的高产油流，展现了该领域具有良好的油气勘探前景。2012年针对新春地区沙湾组沙一段Ⅱ砂组砂岩尖灭带发现的4个“油亮点”钻探的春22、春27、春32和春33井均获得高产油流，新增探明储量约247万t。但是，2013年在车排子凸起西翼针对“油亮点”钻探的多口探井均告失利，预示着该区油气藏具有隐蔽性及复杂性，说明对油气藏类型及成藏模式认识不清。

前人对该区油气成藏的研究取得了较多成果。洪太元等^[4]认为车排子地区油气成藏是典型的他源型油气藏，油气来源于东部的昌吉凹陷及南部的四棵树凹陷，油藏主要受沉积相、输导体系、油气优势运移路径等3个方面因素控制。靖辉等^[5]认为不整合面横向运移通道与断层纵向运移通道组合，构成“阶梯式”输导体系。车排子地区存在1条与红车主断裂伴生的高角度大断裂，在表层发育众多断开沙湾组的小断层对油气运聚起到了明显的控制作用。该区发育石炭系顶、侏罗系顶、白垩系顶、沙湾组顶等4个不整合面作为良好的横向油气运移通道。罗劲等^[6]认为该区油藏具有多油源、多层系、多类型的特征，沙湾组以稀油油藏为主，古近系、白垩系、石炭系均为稠油油藏。王振奇等^[7]认为车89井沙湾组原油属混源油气，同时具有二叠系和侏罗系烃源岩的特征。张善文等^[8]认为“网毯式”成藏是盆地内一种非常重要的成藏模式，车排子凸起新近系远源成藏是“网毯式”体系高效输导的结果。

针对以上勘探问题，依据层序地层学和沉积学理论，综合分析37口钻测井资料、10口井试油资料和700 km²三维地震资料（主频50 Hz），明确高精度层序地层格架中的沉积微相和沉积砂体分布规律，分析油气成藏关键要素和油气勘探状况，对油气成藏特征及富集规律进行再认识，预测有利岩性分布地区和勘探目标，以期为该区沙湾组的油气勘探提供新的地质依据。

准噶尔盆地车排子凸起西邻扎伊尔山，东部、南部分别以红车断裂带、艾卡断裂带与昌吉凹陷、四棵树凹陷相邻，面积约700 km²，排10西三维地震区位于车排子凸起西翼（图 1）。新春地区基底为石炭系，缺失二叠系，在局部残存较薄的三叠系和侏罗系。白垩系、古近系、新近系和第四系均超覆在基岩上。

图 1

Fig. 1

下载eps/tif图 图 1 准噶尔盆地新春地区排10西三维区位置 Fig. 1 Location of the west Pai 10 block in Xinchun area, Junggar Basin

石炭系厚度为150~2 300 m，岩性为凝灰岩和凝灰质泥岩。三叠系百口泉组、克拉玛依组和白碱滩组岩性均为红褐色砂砾岩和灰色泥岩。侏罗系由粗粒碎屑岩、煤层和灰色砂泥岩组成。白垩系最大厚度约3 600 m，为薄互层灰绿色中—细粒钙质砂岩和泥岩以及薄层—厚层状砂质介壳层。新近系下统自下而上划分为沙湾组和塔西河组，其中沙湾组是主要目的层，底部为一套红褐色砂砾岩、砂岩的辫状河沉积，上部为一套褐色砂岩—褐色厚层泥岩的三角洲—湖泊沉积，油层主要位于沙湾组中下部。根据层序演化和岩性组合特征，沙湾组自下而上又划分为沙一段、沙二段和沙三段，沙一段细分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ共3个砂组。新近系塔西河组以砂泥岩互层为主。

准噶尔盆地车排子凸起被四棵树凹陷和昌吉凹陷等2个生烃凹陷包围，新近纪以来，二叠系和侏罗系烃源岩已相继处于成熟阶段。车89井新近系原油碳同位素、族组成及生物标志化合物组成分析表明，沙湾组原油与二叠系、侏罗系烃源岩均既有某种程度的相似，又存在一定程度的差异，为二者混源的产物^[7]，该区春32等井的轻质油主要来源于四棵树凹陷侏罗系煤系烃源岩。四棵树凹陷有效烃源岩面积为1 980 km²，资源量为1.675亿t，勘探潜力巨大。

下侏罗统八道湾组二段是该层系主要的烃源岩，发育黑色煤岩、灰黑色炭质泥岩及灰色泥岩。其中黑色煤岩样品的有机碳含量较高（质量分数为26.6%），灰色泥岩样品有机碳含量相对较低（质量分数为0.30%~1.26%），有机质类型以Ⅱ₂型和Ⅲ型为主。下侏罗统三工河组主要烃源岩为暗色泥岩，暗色泥岩和灰黑色炭质泥岩的有机碳质量分数分别为0.33%~1.39%和19.86%~26.6%，有机质类型为Ⅱ₁型和Ⅲ型，其中灰黑色炭质泥岩的R_o为0.52%~0.57%。中侏罗统西山窑组主要烃源岩为暗色泥岩与灰黑色薄层炭质泥岩，炭质泥岩的有机碳含量高（质量分数为0.38%~2.16%），有机质类型以Ⅲ型为主，少量Ⅱ型。三工河组暗色泥岩和灰黑色炭质泥岩的有机碳质量分数分别为0.33%~1.39%和19.86%~26.60%，有机质类型为Ⅱ₁型和Ⅲ型，其中灰黑色炭质泥岩的R_o为0.52%~0.57%。

古近系安集海河组沉积时期，由于气候温暖潮湿，有利于生物繁衍，沉积物中有机质丰富，烃源岩发育，在四棵树凹陷该组泥岩厚度达400 m左右，最厚可达650 m，是新生代有利的烃源岩层系。安集海河组岩性以浅灰绿色、灰绿色泥岩为主，夹灰色泥岩、粉砂岩。四棵树沟（露头）的安集海河组泥岩样品有机碳质量分数为0.25%~0.75%，氯仿沥青“A”质量分数一般为0.02%左右，总体上表现为中等有机碳丰度的特征。有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ₁型，以Ⅰ型为主。综合T_max和R_o成熟度判定结果，安集海河组烃源岩目前处于未成熟阶段（R_o为0.34%），为潜在烃源岩层系^[9]。

沙一段沉积期，西北部扎伊尔山和西南部伊林黑比尔根山为2个主要物源区，发育浅水辫状河三角洲、扇三角洲、滩坝及滨浅湖沉积（图 2），岩性为厚层状砂砾岩、砂岩夹泥质岩；沙二段沉积期，发育浅水辫状河三角洲、扇三角洲及滨浅湖沉积，岩性为红色泥岩、泥质粉砂岩、灰色细砂岩及含砾细砂岩；沙三段沉积期，发育浅水辫状河三角洲、扇三角洲、终端扇补给河道及滨浅湖沉积，岩性为氧化环境下的红色泥岩、泥质粉砂岩、灰色细砂岩及砂砾岩^[10-11]。以沙一段Ⅱ砂组为例，在研究区东南部春50井区发育辫状河三角洲内前缘、外前缘，砂岩厚度最大（约20 m），砂地比达75%，为高值区。苏1井区发育滨浅湖滩坝，砂岩厚度为13 m左右，砂地比达30%；排4井区为4 m左右。西部排4井以北地区，砂地比达50%左右。岩心分析数据统计表明：沙湾组细砂岩、中砂岩、粗砂岩均属于中高孔、中高渗储层，物性较好，孔隙度大于20%，渗透率大于100 mD，是较有利的储集体。

图 2

Fig. 2

下载eps/tif图 图 2 准噶尔盆地新春地区排10西三维区沙湾组沙一段Ⅱ砂组沉积相平面图 Fig. 2 Sedimentary facies of the sand group Ⅱ of N1s1 in the west Pai 10 block in Xinchun area, Junggar Basin

新春地区发育3套区域性盖层，分别是下白垩统呼图壁组—连木沁组的湖泊相泥岩、古近系安集海河组深湖相泥岩和新近系塔西河组和独山子组湖相泥岩，而塔西河组泥岩为沙湾组油藏主要的区域性盖层。塔西河组厚度为900~2 000 m，主要为褐灰色、灰绿色泥岩夹泥质粉砂岩、粉砂岩和石膏，其顶部发育30~120 m厚的膏泥岩层^[12]。塔西河组沉积期，车排子地区主要发育辫状河三角洲平原、滨浅湖亚相砂砾岩、砂岩及泥岩沉积。粗碎屑岩由于沉积速度快、分选差、泥质含量高、储集性能差，可作为车排子凸起上的一套区域性盖层。沙三段为滨浅湖沉积，发育一定厚度的湖相泥岩，为局部盖层，工区南部泥岩厚度近300 m，向北泥岩厚度逐渐减薄至不足100 m。沙二段为泥岩与砂岩互层，局部泥岩封堵性好，可作为油藏盖层（图 3）。

图 3

Fig. 3

下载eps/tif图 图 3 准噶尔盆地新春地区生储盖组合示意图 Fig. 3 Schematic diagram of source-reservoir-caprock assemblage in Xinchun area, Junggar Basin

研究区的主力烃源岩为中下侏罗统煤系烃源岩，具有厚度大、有机质丰度较高、类型为Ⅱ₂型和Ⅲ型、有效烃源岩平面展布范围广等特征，在新近纪晚期—第四纪进入成熟期。此外，古近系也是该区的一套潜在烃源岩层系，分布范围相对局限，主要分布于凹陷中部和东部，有机质丰度较高，有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ₂型，有效烃源岩仅在凹陷东南部分布，成熟度整体偏低。储层主要是辫状河三角洲、扇三角洲、滑塌浊积扇及湖相滩坝沉积，岩性多为砂砾岩、含砾砂岩及砂岩。区域盖层主要是塔西河组和独山子组大套厚层湖相泥岩，沙三段的湖相泥岩可作为局部盖层（图 3）。

研究区生油层、储集层与盖层可形成良好的配置关系，一种是自生自储式，如苏3井钻遇的侏罗系油藏，另一种是下生上储式，如春23井钻遇的沙一段Ⅰ砂组油藏，春32井钻遇的沙一段Ⅱ砂组油藏等。

准噶尔盆地车排子凸起油源主要来自昌吉凹陷和四棵树凹陷，其输导体系主要是不整合面、毯砂和断裂。

车排子凸起地区发育石炭系顶、侏罗系顶、白垩系顶、沙湾组顶等4套区域不整合面，是该区良好的油气横向运移通道。生烃凹陷中的油气沿石炭系顶部的不整合面横向运移到断阶带，再沿着断裂进行纵向运移，最终在斜坡带圈闭中聚集成藏^[13-15]。如春23井钻遇的沙一段Ⅰ砂组油藏（图 4），这是一种被不整合面分隔的生储盖组合。因此，不整合面在车排子凸起油气长距离运移中起到了非常重要的控制作用。

图 4

Fig. 4

下载eps/tif图 图 4 准噶尔盆地新春地区不整合-层状砂体组合成藏模式（剖面位置见图 1） Fig. 4 Accumulation models of unconformity-layered sand body assemblages in Xinchun area, Junggar Basin

沙一段大套块状砂砾岩是一套区域上稳定分布的储集层，厚度为10~120 m，单层厚度大，埋藏深度浅（1 300~1 800 m），成岩作用弱。且该套砂层分布面积大，在准噶尔盆地西南缘分布面积可达1.4万km²，其向东与红车油源断裂形成直接对接关系，组成了沙湾组油气横向运移的快速通道^[16-19]。该砂层主体为扇三角洲前缘沉积，测井解释为一套高—特高孔渗层。油气分布特征以及地球化学对比证实它是一套有效的输导体^[3]，为典型的毯状储层^[8]。

红车断裂为二级断裂，分割车排子凸起与昌吉凹陷，是油气大规模纵向运移的通道（参见图 1）。通过岩石学、包裹体、模拟实验等的研究成果^[20-22]认为：红车断裂两侧的油气是通过该断裂运移进入的，是油气多次运移的通道，而车排子凸起正位于红车断裂上盘，是油气运移的指向区，非常有利于油气聚集。

发育于沙湾组的小断层，对油气聚集成藏起到了重要的作用。研究区共发现正断层20余条，其走向主要为近南北向，断层规模均较小，且都是高倾角张扭性断层，倾角一般70°~85°，倾向大多数为北东向。断层延伸长度为1~7 km，断距为10~20 m [图 5（a）~（b）]。

图 5

Fig. 5

下载eps/tif图 图 5 准噶尔盆地新春地区排10西三维区断层发育平面和剖面图 Fig. 5 Fault section of the west Pai 10 block in Xinchun area, Junggar Basin

车排子斜坡区主要发育剥蚀超覆带地层圈闭、岩性圈闭和断块圈闭。新春地区基底为石炭系，新近系沙湾组各套地层向西超覆在基岩之上，形成了剥蚀超覆带地层圈闭。石炭系与沙湾组之间的不整合面为油气藏的形成提供了重要的运移通道。

此外，研究区沙湾组扇三角洲前缘厚层砂岩和滩坝砂岩等向西或向西北上超叠覆，在上倾方向与滨浅湖亚相泥岩直接接触，形成封闭性良好的岩性圈闭。虽然没有断层沟通，但是毯砂可作为有效输导层或储集层，仍可满足运聚条件，成藏可能性较大。

受多期构造运动的影响，车排子地区新近系现今构造形态基本均为向南东倾的单斜，单斜构造上发育有数十条断层，形成数量多、规模小、幅度低的断块圈闭、岩性以及复合型圈闭，控制圈闭的边界大部分为断层，其余为泥岩遮挡，或为断层和岩性共同封闭。

据构造演化史分析，中下侏罗统烃源岩在早白垩世吐谷鲁群沉积期（距今130~100 Ma）开始成熟，在古近纪末期和新近纪早期（距今20~10 Ma）开始大量生排烃。新近纪时期，研究区已经形成数量众多的断块、岩性和地层圈闭，可以接受中下侏罗统生成的油气，侏罗系烃源岩生排烃期与新近系圈闭形成期匹配关系较好。

油源对比证实，新春地区的油气主要来自昌吉凹陷的二叠系烃源岩和四棵树凹陷的侏罗系烃源岩。油气输导体系包括不整合面、毯砂和断层，起主要输导作用的是该区的毯砂和不整合面。

准噶尔盆地新春地区发育侏罗系和新近系2套毯砂。侏罗系毯砂主要覆盖在石炭系顶面之上，在排1井区大范围分布，最厚可达250 m。岩性主要为角砾岩、砂砾岩，在排1井区物性较好，并且钻遇侏罗系的井均不同程度地见到油气显示，说明侏罗系砂砾岩在该区油气的横向运移中起到控制作用。沙湾组广泛发育辫状河三角洲和扇三角洲砂体，形成另一套重要的毯砂。该套毯砂厚度较大，连通率高（> 65%）。辫状河三角洲砂体经过长距离的搬运，物性较好，砂体孔隙度大于33%，渗透率大于1 000 mD，因此也可作为油气横向运移的通道（图 6）。另外，车排子凸起西翼—四棵树凹陷北斜坡同样也发育侏罗系和新近系共2套毯砂，因此也具有优越的油气输导条件，具有富集油气的可能^[23-26]。

图 6

Fig. 6

下载eps/tif图 图 6 准噶尔盆地新春地区侏罗系和新近系2套毯砂剖面分布及生储盖组合（据文献[27]修改） Fig. 6 Distribution of blanket sand and source-reservoir-caprock assemblage of Jurassic and Neogene in Xinchun area, Junggar Basin

沙一段底部区域不整合面从昌吉凹陷延伸到研究区西部老山区，可作为良好的油气横向运移通道。沙一段Ⅰ砂组主要发育浅水辫状河三角洲平原和前缘亚相。物源来自工区西南方向，由南西—北东向进积的浅水辫状河三角洲沉积面积约为240 km²，主要由3条主河道构成。研究区西南部地区的三角洲河道延伸短，长度仅为4.9 km，砂岩厚度大，粒度粗，说明沉积物源近、沉积速率快。中部地区的三角洲河道延伸长，沉积范围至苏2井以北，长度可达8 km，砂岩厚度薄，沉积物粒度细，沉积速率较慢。东南部地区的三角洲河道延伸长，长度达8 km，其砂岩厚度与中部地区类似，但是，沉积范围更广，分流河道更发育。

油气从生油凹陷沿不整合面向高处运移至上倾尖灭圈闭处聚集成藏，如沙一段Ⅰ砂组的春36井区油藏，寻找这类油藏的重点是确定砂体尖灭线。沙湾组沙一段辫状河三角洲前缘砂体上倾尖灭油藏或超覆油藏，不整合面起到了承上启下的沟通输导作用，且其自身的上倾部位也应是很好的油气聚集区，已经成功钻探的苏1-2井就属于这种油藏类型。

新春地区共发现正断层20余条，这些断层规模都较小，且都是高角度张扭性断层。分布在研究区南部的沙一段，近南北向展布，倾角为70°~85°，大多数倾向为北东向，延伸长度为1~7 km，断距为10~20 m。

沙一段Ⅱ砂组沉积期，在新春地区北部发育了大量的扇三角洲。中西部为滨浅湖滩坝与滨浅湖湖泥，滩坝呈平行于湖岸延伸。在南部近物源区，滩坝呈近椭圆状，沉积粒度较粗，面积达8 km²。向北滩坝呈条带状分布，沉积变细，面积较小，约3.6 km²。南部地区发育浅水辫状河三角洲，面积为56 km²，辫状主水道长8 km，其外前缘水下分流河道较发育。

沙二段沉积期，南部地区发育浅水辫状河三角洲沉积，面积约80 km²，水道长达16 km，三角洲前缘宽达6 km，水下分流河道较发育。在其前缘前方发育有小型滑塌浊积扇体。沙二段是目前主要产层，以砂泥岩互层为主，喜山期形成的小断层促成沙二段薄砂体的最终成藏。

晚期构造运动发育的小断层与砂体耦合关系控制着沙一段Ⅱ砂组和沙二段油气的成藏与富集，断层-砂体组合模式清楚地诠释了该类油气藏的成藏特征及富集规律（图 7）。断层-砂体组合模式是指以断层为输导体系，并以断层为重要封堵条件形成的油藏，如沙一段Ⅱ砂组的春32井区油藏，油气沿断层从烃源岩向上运移，在从南往北运移过程中，可能遇到上倾尖灭圈闭、断块圈闭、岩性圈闭等便可聚集成藏^[28-30]。寻找这类油藏要围绕断层进行，重点在确定砂体尖灭线、预测透镜体砂岩和落实断层产状等。在断层断距小、砂体厚的情况下不利于形成圈闭。

图 7

Fig. 7

下载eps/tif图 图 7 准噶尔盆地新春地区断层-砂体组合成藏模式（剖面位置图见图 1） Fig. 7 Accumulation models of fault-sand body assemblages in Xinchun area, Junggar Basin

（1）准噶尔盆地新春地区新近系沙湾组主要为浅水辫状河三角洲及滨浅湖沉积，发育较好的储集层，砂岩单层厚度大、埋深浅、成岩作用弱、分布面积大，是一套区域上稳定分布的储集层。

（2）新春地区沙湾组的油气运移通道主要有3类：断裂、不整合面和毯砂。红车断裂带是新春地区油气大规模运移的优势通道，是该区最重要的油源断裂；新近系油气藏主要是通过石炭系顶不整合面，将生烃凹陷中的油气横向运移到断阶带；侏罗系和古近系2套毯砂的发育为新春地区油气远距离运移和富集也提供了横向输导条件。

（3）新春地区沙湾组的油气富集规律可以总结为不整合面与上倾尖灭砂体的耦合关系控制着沙一段Ⅰ砂组油气成藏与富集；晚期构造运动发育的小断层与砂体耦合关系控制着沙一段Ⅱ砂组和沙二段油气的成藏与富集。