准噶尔盆地南缘油气发现简要历程

沈建林

2019年1月6日，新疆油田公司部署在准噶尔盆地南缘四棵树凹陷中的高探1井（图1、图2、图3），从白垩系清水河组地层中喷出高产油气流，日产原油1213立方米、天然气32.17万立方米，创下准噶尔盆地单井日产最高纪录。这一成果获得中国石油2019年度油气勘探重大发现特等奖。

图1 高探1井雪中放喷高产油气流（来自网络）

图2 四棵树凹陷及高探1井位置图

图3 高探1井地质剖面示意图

准噶尔盆地面积13万平方千米，习惯上分为西北缘、腹部、东部和南缘4大油气勘探区域。盆地南缘同时也是天山北麓山前地带，东起乌鲁木齐，西至艾比湖，分为四棵树凹陷、霍玛吐背斜带和齐古断褶带3个构造单元。这里三叠纪以来长期处于沉降状态，很少发生沉积间断，沉积岩最大厚度超过12000米。受上新世以来天山强烈抬升和向北挤压作用的影响，准噶尔盆地南缘以砾石层为主的第四系沉积物最厚可达2000米，背斜构造的长轴多呈近东西向，规模较大的断裂构造多为南倾逆断层。

准噶尔盆地南缘的油气钻探可追溯至清宣统元年（1909年）。当时新疆省政府从俄罗斯购入挖油机（顿钻钻机）一台，在独山子泥火山东麓开掘油井。井深至七、八丈时，油气“直涌而出，以火燃之，焰高数尺。”这口井被命名为新疆第一口油井，2013年列入全国重点文物保护单位（图4）。

图4 新疆第一口油井位于独山子泥火山东麓

1936年，新疆省政府与苏联合作在独山子背斜构造上钻探，1937年1月14日第一口探井出油。1942年独山子生产原油7321吨，成为抗战时期与玉门、延长齐名的三大油矿之一。同年著名地质学家黄汲清等前来独山子进行石油地质考察。

1951年，新疆的油气勘探工作开始大规模展开。部署在准噶尔盆地西北缘黑油山油苗之南5.5千米处的探井，于1955年10月29日喷出工业油流，宣告发现克拉玛依油田。1958年，在准噶尔盆地南缘呼图壁县齐古背斜构造上发现齐古油田，产油层为侏罗系。地面地质调查过程中发现的油苗，对钻探井位的确定起了重要作用。

四棵树凹陷之南的托斯台地区，是一受天山向北挤压作用产生的断块抬升区，因展布有十几个背斜构造而被称为托斯台构造群（图2）。由于地表多处可见油苗和泥火山，上世纪50年代在这里部署了9口探井，但井下只见油气显示，未获工业油流。其中托1井井深1585米，钻穿侏罗系和三叠系，进入石炭系基岩约600米。

准噶尔盆地南缘所见的泥火山，是地下天然气在地层压力作用下，携带地下水、泥、砂、岩屑、岩块甚至原油等物喷溢出地表所形成，从石油地质学的角度看属于油气苗的范畴。已有学者通过采样分析，认为准噶尔盆地南缘的泥火山，所喷天然气源自中下侏罗统煤系地层。

目前托斯台地区的泥火山多处于间歇性喷溢状态，受到较多关注的是阿尔钦沟（艾其沟）孪生泥火山锥（图5）。其高度约9米，位于北阿尔钦沟背斜核部侏罗系地层出露区（图6），距高探1井约19千米（图2）。

图5 阿尔钦沟（艾其沟）孪生泥火山（2020年5月）

图6 北阿尔钦沟背斜地质图及孪生泥火山位置

上世纪60年代至70年代，准噶尔盆地南缘的油气钻探工作处于停止状态，80年代初才重新启动。这时全盆地油气资源评价工作全面展开，用量化的数值指标认定了盆地内的主要烃源岩（生油岩）。

独山子油田属于背斜型油田，主要储层为中新统沙湾组（上世纪70年代以前称为下褐色层），原油主要来自古近系安集海河组烃源岩。位于独山子背斜西部的62a井，1954年在井深2659米至2667米处获得日产50吨的油流，这一产油层位被认为属于安集海河组（上世纪70年代以前称为下绿色层）。从独山子油田勘探开发实践中获得的地质认识，对准噶尔盆地南缘的油气勘探起到了导向作用。

上世纪80年代至90年代，对西湖背斜、安集海背斜、独南背斜、霍尔果斯背斜等多个构造部署了探井，沙湾组和安集海河组是主要的钻探目的层，探查安集海河组下伏地层的含油气性也是钻探目的之一。但直至1995年也未发现新的油气田。

安集海河组的岩性为湖相灰绿色泥岩为主夹薄层砂岩，在沙湾县安集海河露头剖面处厚度为561米。在地下深处，安集海河组地层压力系数达到1.6-2.4，为欠压实异常高压，致使钻进中经常出现井壁坍塌、缩径、卡钻等工程事故。因而安集海河组巨厚泥岩层被视为准噶尔盆地南缘钻井工程的一个难点。

上世纪50年代，在呼图壁背斜构造上部署的呼1井，钻至3005米深度时钻头被卡死而致钻探无果，其层位正是安集河海组。1994年8月在呼图壁背斜构造上又部署了呼2井，一年之后钻穿安集海河组进入紫泥泉子组，其间经历了多次卡钻等事故。1996年8月6日，对紫泥泉子组3608米至3614米井段进行射孔作业时突发强烈井喷，呼图壁气田就此被发现。同时也证明了安集海河组泥岩是准噶尔盆地南缘良好的区域性盖层。

2000年，新疆油田公司勘探开发研究院完成了《准噶尔盆地第三次油气评价》，对准噶尔盆地南缘的油气资源量重新进行了估算，并根据区域性盖层和主要储层在纵向上的匹配关系，划分出3个油气成藏组合。上部成藏组合（简称上组合）由塔西河组泥岩盖层与新近系沙湾组储层构成。中部成藏组合（简称中组合）由古近系安集海河组泥岩盖层与紫泥泉子组储层、上白垩统东沟组储层构成。下部成藏组合（简称下组合）由下白垩统吐谷鲁群泥岩盖层与下伏地层中的多套储层构成（图7）。

图7 准噶尔盆地南缘油气成藏组合划分示意图

2000年8月9日，部署于四棵树凹陷卡因迪克背斜构造上的卡6井，喷出日产24.3吨的工业油流从而发现卡因迪克油田。这一油田的油藏，分布于古近系安集海河组、紫泥泉子组和侏罗系齐古组地层中（图8）。就对号入座而言，紫泥泉子组油藏无疑属于中组合，齐古组油藏则属于下组合。进一步的研究表明，安集海河组油藏属于自生自储类型，紫泥泉子组油藏和齐古组油藏中的原油则来自于中下侏罗统，断层是油气垂向运移的重要通道。

图8 卡因迪克油田油藏剖面示意图

卡因迪克油田最终探明的石油地质储量仅为453万吨，属于小油田，但却表明下组合是一个前景良好的领域，这对准噶尔盆地南缘的油气勘探有着重要意义。 四棵树凹陷中的高泉背斜构造位于卡因迪克油田之南约25千米处，是由地震勘探发现的隐伏构造，因具有“凹中隆”性质而获得较高评价。2003 年在此部署高泉1 井，钻探目标指向下组合。但该井因工程报废而未获预期成果。 2003年8月25日，部署于霍尔果斯背斜的霍10井，在古近系紫泥泉子组3159米至3170米井段试油获得工业油流。 2006年9月21日，部署于玛纳斯背斜构造上的玛纳1井，喷出日产51万立方米的高产工业气流，宣告发现玛河气田。其产层是古近系紫泥泉子组，与呼图壁气田产气层位和霍尔果斯背斜产油层位相同，属于中组合。进一步的研究表明，呼图壁气田和玛河气田的天然气均来自中下侏罗统。 中下侏罗统烃源岩包括中侏罗统西山窑组湖沼相泥岩和煤层、下侏罗统三工河组湖相泥岩、下侏罗统八道湾组湖沼相泥岩和煤层。在准噶尔盆地南缘天山山前，多处可见中下侏罗统烃源岩出露（图9）。向北远离天山，中下侏罗统烃源岩的累计厚度增加至300米以上（图10），最大累计厚度可达600米，最大埋藏深度超过8000米。近期的研究成果认为，中下侏罗统烃源岩在白垩纪末期进入生油高峰，新近纪末期进入生气高峰，是准噶尔盆地南缘现实而可靠的油气来源。

图9 托斯台地区下侏罗统八道湾组煤层露头剖面

图10 准噶尔盆地南缘中下侏罗统烃源岩厚度与成熟度分布

从2008年起，准噶尔盆地南缘的油气勘探以下组合为重点方向。2010年至2012 年，部署于西湖背斜、独山子背斜、呼图壁背斜的西湖1 井、独山1 井及大丰1 井，在下组合储层中见到良好的油气显示。

2018年初，新疆油田公司在高泉背斜构造上部署高探1井再次钻探下组合，其井位与2003年部署的高泉1井相距仅800多米。十几年坚持不懈的努力，终于在2019年新年钟声敲响之后获得重大发现，同时也展现了准噶尔盆地南缘良好的油气勘探前景。

高探1井喷出高产油气流之后，新疆油田公司在高泉背斜构造上又部署了多口探井和评价井以期尽快探明油气储量（图11）。开发试验工作也同步展开，产出原油已超过10万吨。可以预期，一个新的油田将很快在这里诞生，准噶尔盆地南缘的油气勘探也将不断传来新的捷报。

图11 高泉探区正在作业的井架（2020年5月）

参考文献

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沈建林 2020年6月16日于克拉玛依