準噶爾盆地阜康凹陷康探1井重大突破及意義

何海清 支東明 唐 勇 劉超威 陳 洪 郭旭光 王澤勝

（1中國石油勘探與生產分公司；2中國石油新疆油田公司）

0 引言

近年來，隨著油氣勘探程度的增高和勘探技術的進步，油氣勘探對象逐漸由構造油氣藏向巖性油氣藏、致密油氣和頁巖油氣轉變，非常規油氣資源在油氣勘探中的地位逐漸凸顯[1-4]；為此，“近源勘探”[5-7]“進源找油”[8]逐漸成為當前油氣勘探的重要方向，展現出近源區（凹陷區）是未來油氣勘探的重要領域。

2012年至今，準噶爾盆地在近源區油氣勘探成果斐然，瑪湖[9]及沙灣[10]等富烴凹陷連獲重大突破，開啟了準噶爾盆地西部凹陷油氣勘探發現的新高潮。準東地區大規模的油氣勘探始于20世紀80年代，會戰十年圍繞阜康凹陷周緣的白家海凸起、北三臺凸起以及阜康斷裂帶三大正向構造單元，先后發現了北三臺、三臺、甘河、彩南、沙南以及沙北油田。受前期阜康凹陷周緣二疊系為南北向物源、沉積砂體沿凸起帶南北向展布認識的限制[11]，準東大油區發現后的近30年始終圍繞阜康凹陷周緣凸起區精細勘探，雖然也發現了西地2、西泉1、西泉3及阜東5等多個油氣藏和油氣顯示井，但油藏規模總體偏小；作為準噶爾盆地最大生烴凹陷的阜康凹陷[12]周緣的油氣勘探始終未能取得重大突破，準東地區油氣勘探方向亟須轉移。

借鑒其他富烴凹陷勘探成功經驗，立足多塊高分辨率三維地震資料，2015年以來，圍繞阜康凹陷開展新的一輪整體綜合地質研究，認為阜康凹陷具備形成大油氣區的有利條件，并于2019年7月部署風險探井——康探1井。2020年9月19日，康探1井在二疊系上烏爾禾組試油獲日產油158m3、日產氣11190m3，實現了阜康凹陷斜坡區二疊系油氣勘探重大突破，開啟了準東地區規模勘探的新篇章。解剖康探1井戰略突破的意義，對未來阜康凹陷油氣勘探具有重要的指導作用。

1 區域地質概況

準噶爾盆地是晚石炭世—第四紀沉積的復合型疊合盆地[13-14]。晚石炭世—早二疊世，受海西擠壓構造作用的影響，早期前陸盆地形成，同時在陸—陸碰撞過程中，造山帶快速高隆并遭受剝蝕，為后期地層沉積提供充足的物源；中、晚二疊世，造山作用減弱，進入內陸盆地整體坳陷階段，由于盆地的沉降，沉積范圍逐漸增大，中、上二疊統向分割各坳陷的凸起區超覆沉積，多期砂體疊置連片，廣覆式分布；三疊紀至今為繼承性統一坳陷形成的湖盆沉積[15]；總之，中、晚二疊世為斷坳轉換期，物源條件充足，可為凹陷區提供大量沉積碎屑，地層沉積厚度大，分布范圍廣。

阜康凹陷位于準噶爾盆地中央坳陷東南部，東鄰北三臺凸起，西接莫南凸起，南抵準南山前沖斷帶，北至白家海凸起和莫索灣凸起（圖1），其構造演化特征與周緣凸起帶的形成和演化密切相關，向凸起帶發育多期地層超覆，勘探面積約10000km2，勘探程度低，是“近源區”尋找規模油氣儲量的重要領域。

2 二疊系油氣地質研究新進展

二疊系是準東地區的重要勘探層系，凸起區勘探程度高，斜坡區、凹陷區勘探認識程度低，是準東尋找規模油氣區的重要勘探方向。但下凹勘探面臨兩大難題困擾：一是前期物源沉積體系研究認為，北三臺凸起二疊系為南北向物源，沉積砂體主要沿凸起帶南北向展布[11]，下斜坡區和凹陷區缺乏規模儲集體；二是上斜坡區沙丘11、沙丘12、沙丘13以及沙丘14井二疊系砂巖致密，儲層孔隙度明顯降低（圖2），凹陷區埋深更大，深層是否存在有效儲層有待落實。

經過2015—2019年近5年持續攻關和研究，重新認識凹陷區資源潛力、重新梳理層序結構以及重新認識物源沉積體系，認為阜康凹陷斜坡區和凹陷區具備形成規模巖性地層油氣藏的地質條件，是潛在的重大戰略方向，并將風險勘探目標鎖定在沙南油田下傾方向的阜中凹槽區（圖3）。

（1）重新認識資源潛力及已發現油藏分布，明確下凹勘探方向。阜康凹陷有效烴源巖面積約10000km2，四次資源評價阜康凹陷生烴量近千億噸①賈希希玉、楊海波、黃蕓等，準噶爾盆地第四次油氣資源評價，內部報告，2015。，而目前阜康凹陷周緣凸起及斷裂帶勘探程度雖較高，但石油探明儲量尚不足2×108t，天然氣探明儲量僅54.2×108m3。即使按照準噶爾盆地平均運聚系數2.47%①計算，已落實儲量規模與阜康凹陷上千億噸的生烴量也是極度不匹配的。此外，目前凸起區已發現油藏原油密度為0.843～0.894g/cm3，尚未發現高—過成熟階段的輕質油氣。相對于凸起區，阜康凹陷源、儲匹配（高熟烴源巖與規模儲層時空匹配），具備形成大油氣區的關鍵成藏要素。為此明確提出，由源邊凸起帶勘探到近源凹陷區勘探是準東地區實現規模發現與跨越式發展的必然選擇。

（2）重新梳理上二疊統地震、地質資料，構建新的分層方案，明確上烏爾禾組一段發育在阜康凹陷斜坡區和凹陷區。基于地質露頭、鉆井及新部署的高分辨率三維地震資料，以層序觀點重新梳理準東地區上二疊統，在以往地層二分結構（上烏爾禾組劃分為一段和二段，一段以砂巖為主，二段以泥巖為主）（圖4a）的基礎上[16]，構建了阜康凹陷上二疊統三分地層結構（上烏爾禾組劃分為一段、二段和三段，一段為塊狀礫巖，二段為砂泥巖互層，三段以泥巖為主）（圖4b），明確二疊系上烏爾禾組一段主要發育在阜康凹陷斜坡區和凹陷區，向凸起帶超覆尖滅（圖3）。

圖1 準噶爾盆地阜康凹陷周緣勘探成果圖Fig.1 Exploration achievements around Fukang Sag in the Junggar Basin

（3）重新認識阜康凹陷二疊系物源沉積體系，明確阜中凹槽存在東部物源。在層序地層新認識的基礎上，結合古地貌和重礦物特征系統開展阜康凹陷二疊系上烏爾禾組沉積體系再認識，突破前期凸起帶沉積砂體南北向展布的認知[11]，首次提出受北東向克拉美麗山物源、東部沙奇凸起物源以及南東向博格達山物源的影響，上烏爾禾組發育阜北扇、沙丘扇和雙泉扇三大退積型扇體，坡下凹槽區發育低位體系域規模砂體（圖5），向白家海凸起、沙丘次凸、西泉鼻隆超覆尖滅，坡下凹槽區是規模勘探的全新領域。

綜合以上分析認為，阜康凹陷三面環凸，具備形成大型地層油氣藏的背景；凹陷區三大凹槽緊鄰生烴中心，源儲配置關系良好，且發育上烏爾禾組一段低位體系域規模砂體，是近源勘探的突破口。在領域優選及目標精細刻畫的基礎上，優選阜康凹陷阜中凹槽區確定康探1井井位，作為風險目標實施鉆探。

圖2 儲層孔隙度與埋深交會圖Fig.2 Crossplot of porosity and burial depth

圖3 過阜中凹槽—沙丘地區—西泉鼻隆地震剖面（剖面線A1—A見圖1）Fig.3 Seismic profile cross Fuzhong Subsag-Shaqiu-Xiquan nose (location of A1-A in Fig.1)

3 康探1井重大突破及發現意義

按照退覆式沉積和大面積成藏的勘探思路部署的康探1井完鉆井深5550m，完鉆層位為石炭系巴山組，鉆揭石炭系160m。鉆探過程中，在二疊系鉆遇多套規模儲層，油氣顯示活躍，試油在中二疊統蘆草溝組一段、上二疊統上烏爾禾組一段和二段相繼獲高產油氣流（圖6）。

康探1井中、上二疊統油氣地球化學特征分析表明，二疊系蘆草溝組原油碳同位素重、姥植比大，天然氣乙烷碳同位素較重，油氣來自石炭系煤系偏腐殖型烴源巖；上烏爾禾組原油碳同位素輕、姥植比小，天然氣乙烷碳同位素較輕，油氣來自二疊系蘆草溝組湖相偏腐泥型烴源巖（圖7）；中、上二疊統均獲重大突破進一步證實了阜康凹陷石炭系和二疊系兩套烴源巖的供烴能力強，具備形成大油氣田的資源基礎。

3.1 發育二疊系、石炭系兩套有效烴源巖，奠定了阜康凹陷大面積成藏的資源基礎

二疊系蘆草溝組烴源巖是準東地區的主力烴源巖，分布范圍廣泛，沉積中心在南部的烏魯木齊一帶[12]，厚度為50～250m。阜康凹陷周緣已有多口井鉆遇二疊系蘆草溝組烴源巖，有機碳含量為0.65%～ 6.72%，平均為2.16%；生烴潛量S1+S2為0.36～ 26.28mg/g，平均7.0mg/g，有機質類型主體為Ⅱ1—Ⅱ2型，為一套中等—好的規模油源巖（圖8）；康探1井蘆草溝組鉆遇厚層灰黑色泥巖，與凸起區蘆草溝組烴源巖相比，其烴源巖有機質豐度更高，類型更傾向于Ⅱ1型，推測阜康凹陷區蘆草溝組烴源巖生烴潛力更大。

圖4 阜康凹陷周緣二疊系上烏爾禾組地層層序劃分方案對比圖（剖面線A—A1 見圖1）Fig.4 Comparison of stratigraphic sequence division of Shangwuerhe Formation in the periphery of Fukang Sag(location A-A1 in Fig.1)

圖5 阜康凹陷二疊系上烏爾禾組沉積模式圖（剖面線B—B1見圖1）Fig.5 Deposition pattern of Shangwuerhe Formation around Fukang Sag (location B-B1 in Fig.1)

圖6 康探1井二疊系綜合柱狀圖Fig.6 Comprehensive stratigraphic column of Permian in Well Kangtan 1

下石炭統松喀爾蘇組也是準東地區一套重要的烴源巖層，目前已在凹陷周緣多井多層見石炭系來源的天然氣[17-18]。康探1井鉆揭石炭系淺，但阜康凹陷周緣凸起帶多口井鉆遇石炭系烴源巖，累計厚度為50～200m，發育多個次級凹槽[18-19]，巖性為煤系泥巖與碳質泥巖，煤系泥巖有機碳含量為0.54%～5.83%，平均2.12%，生烴潛量S1+S2為0.21～20.30mg/g，平均為2.83mg/g；碳質泥巖有機碳含量為8.74%～28.32%，平均為13.50%，生烴潛量S1+S2為9.06～71.58mg/g，平均為38.10mg/g；有機質類型為Ⅱ2—Ⅲ型，是一套豐度中等—好的規模氣源巖（圖9）。

3.2 二疊系發育兩套厚層儲集體，儲蓋配置優越，具備形成大油氣區的基本條件

康探1井鉆探證實，阜康凹陷中、上二疊統下部均發育一套低位體系域砂礫巖儲層，厚度大，上烏爾禾組一段砂體單層厚度為16～35m，蘆草溝組一段砂體單層厚度約100m，且兩套低位體系域沉積規模儲集體緊鄰（圖6）。上烏爾禾組一段巖性為砂礫巖，為扇三角洲前緣砂體，儲集空間以殘余粒間孔和粒內溶孔為主（圖10a），儲層中微裂縫發育（圖10b），孔喉間連通性較好；蘆草溝組一段巖性為砂巖和砂礫巖，同樣為扇三角洲前緣砂體，受方解石膠結作用影響，蘆草溝組一段儲層相對致密，儲集空間以粒內溶孔和粒間溶孔為主（圖10c、d）。

圖7 康探1井中、上二疊統油氣源分析Fig.7 Analysis of oil and gas source in Well Kangtan1

圖8 阜康凹陷周緣二疊系蘆草溝組烴源巖評價Fig.8 Source rock characteristics of Lucaogou Formation around Fukang Sag

圖9 阜康凹陷周緣石炭系松喀爾蘇組烴源巖評價Fig.9 Source rock characteristics of Songkaersu Formation around Fukang Sag

圖10 康探1井中、上二疊統儲層鑄體薄片Fig.10 Reservoir casting thin-section of Middle and Upper Permian in Well Kangtan1

根據康探1井實鉆結果，基于二疊系上烏爾禾組三分層序劃分方案，井震結合，從凹陷區向凸起帶二疊系頂界拉平地震剖面（圖11）可以看出，二疊系上烏爾禾組層序界面清楚，一段向凸起帶超覆尖滅，超覆特征明顯，進一步證實了上烏爾禾組一段主體分布在阜康凹陷斜坡區和凹陷區。

圖11 過康探1—阜43—沙101井地震地質解釋剖面（剖面線C—C1見圖1）Fig.11 Seismic profile cross Well Kangtan 1-Well Fu 43-Well Sha 101 (location C-C1 in Fig.1)

從過阜康凹陷南北向地震剖面還可以看出，受白家海凸起、北三臺凸起西泉鼻隆以及阜康斷裂帶的控制，阜康凹陷自南至北進一步劃分為阜南、阜中及阜北3個次級凹槽（圖12）。受古凹槽控制，上二疊統早期沉積的低位體系域砂體充填于坡下凹槽區，與上部上烏爾禾組三段廣覆分布的湖侵泥巖形成良好的儲蓋組合，并在蘆草溝組優質烴源巖協同封堵下，形成大型地層巖性圈閉。

圖12 準噶爾盆地阜康凹陷地震地質解釋剖面（剖面線D—D1見圖1）Fig.12 Seismic profile and geological interpretation cross Fukang Sag in the Junggar Basin (location D-D1 in Fig.1)

綜合分析認為，在退覆式扇三角洲沉積的背景下，阜康凹陷中、上二疊統兩套低位體系域砂體均在坡下凹槽區卸載沉積，受較長距離搬運作用的影響，早期沉積的低位體系域前緣砂體泥質含量低，孔隙結構好。同時，兩套規模儲集砂體與后期泥巖覆蓋遮擋形成良好的儲蓋組合。因此，3個凹槽區是尋找二疊系規模油藏的重大勘探領域。

3.3 源儲時空匹配，造就了兩期油氣差異聚集，凹陷區晚期油氣大面積成藏

康探1井二疊系油氣特征與凹陷周緣凸起區二疊系油氣特征存在差異，凸起區二疊系上烏爾禾組原油密度較大，達0.843～0.894g/cm3，基本不含氣或含少量天然氣；康探1井中、上二疊統兩層原油均為輕質油，原油密度為0.815～0.836g/cm3，最高日產氣超過10000m3；油氣特征的差異指示兩者成藏過程的差異。

根據Radke等建立的原油成熟度與甲基菲指數之間的關系[20-21]，利用阜康凹陷周緣凸起區及凹陷區康探1井原油芳香烴參數，初步計算凸起區原油Ro為0.76%～0.77%，康探1井原油Ro為0.98%。阜康凹陷二疊系蘆草溝組烴源巖晚三疊—早侏羅世開始進入生烴門限，晚侏羅—早白堊世進入生烴高峰[22]，結合準東地區構造演化史[15]，建立了阜康凹陷及其周緣二疊系成藏模式：①晚三疊—早侏羅世，阜康凹陷二疊系蘆草溝組進入生烴門限，此時成熟階段早期的油氣可沿上烏爾禾組一段規模毯砂向凸起區運移，并在凸起區聚集成藏（形成沙南油田和北三臺油田）（圖13a），但由于此階段烴源巖演化程度低且生烴量小，故凸起區油藏規模小且油質略重。②晚侏羅世末—早白堊世，阜康凹陷快速沉降、北三臺凸起大幅隆升，沙丘斷裂形成，斷距大；白堊系沉積前形成的沙丘斷裂不僅造成了凸起區中、上侏羅統大量剝蝕，同時對阜康凹陷晚期油氣大面積成藏發揮了截流而聚的關鍵作用，致使凹陷區烴源巖生成的成熟階段中—晚期油氣在凹陷區聚集成藏（康探1井區）（圖13b），此階段生烴量大，故凹陷區油藏規模大且油質輕。

康探1井中、上二疊統的突破，對準東地區油氣勘探的戰略轉移具有里程碑意義：一是在凹陷區二疊系蘆草溝組和上烏爾禾組首次發現厚層規模儲集體，突破了阜康凹陷斜坡區和凹陷區缺乏規模儲層和砂體的傳統認識；二是證實了深層發育規模優質儲層，中、上二疊統三層均獲高產，并且原油品質好；三是堅定了下凹勘探的信心，實現了源邊向近源和源內的重大轉移；四是展現出二疊系盆地級重大領域整體突破的態勢，繼瑪湖、沙灣以及東道海子凹陷上二疊統突破后，阜康凹陷上二疊統再獲突破，準噶爾盆地中央坳陷環帶四大富烴凹陷均已獲突破。

綜合評價分析認為：阜康凹陷三大凹槽區為二疊系重點勘探領域，拓展有利勘探面積近3000km2，預測資源量為（10～15）×108t。①阜中凹槽區，康探1井鉆探已經證實該區中、上二疊統儲層發育且高產，預測有利勘探面積1060km2，是規模增儲最為現實的領域。②阜南凹槽區，緊鄰南部博格達山物源區，地震預測發育大型丘狀反射扇體，康探2井見良好油氣顯示，預測有利勘探面積800km2，是下凹勘探的重點目標區。③阜北凹槽區，周緣凸起區多井見油氣，凸起帶上烏爾禾組三段泥包砂及斜坡帶上烏爾禾組二段互層砂體均已成藏，預測有利勘探面積1150km2，是風險勘探的有利領域。

圖13 阜康凹陷及周緣二疊系成藏模式圖（剖面線E—E1見圖1）Fig.13 Hydrocarbon accumulation model of Permian in Fukang Sag (location E-E1 in Fig.1)

4 結論

阜康凹陷周緣以往的油氣勘探領域以凸起區為主，凹陷區勘探程度低。康探1井首次在凹陷區獲得重大突破，證實了阜康凹陷巨大的勘探潛力，實現了準東地區油氣勘探的戰略轉移，拉開了下凹勘探的序幕。

康探1井鉆探證實阜康凹陷中、上二疊統發育兩套低位體系域沉積砂體，與石炭系烴源巖和二疊系蘆草溝組烴源巖緊鄰，具有近源成藏的特點；且受古凹槽、上烏爾禾組三段泥巖及蘆草溝組烴源巖的協同控制形成大型地層圈閉背景，成藏條件優越。

康探1井的突破證實阜康凹陷區勘探條件有利，阜南凹槽、阜中凹槽以及阜北凹槽是凹陷區三大有利勘探區，有利區帶面積近3000km2，預測資源量為(10～15)×108t，是準噶爾盆地增儲上產的潛在接替區塊。