天然气地球科学 >

2023 , Vol. 34 >Issue 5: 807 - 820

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2023.01.010

天然气地质学

准噶尔盆地红车断裂带多源多期油气成藏控制因素及有利勘探方向

  • 蒋奇君 , 1, 2, 3 ,
  • 李勇 , 1, 2, 3 ,
  • 刘向君 1, 2, 3 ,
  • 王剑 4 ,
  • 马万云 4 ,
  • 何清波 3
展开
  • 1. 西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川 成都 610500
  • 2. 天然气地质四川省重点实验室，四川 成都 610500
  • 3. 西南石油大学地球科学与技术学院，四川 成都 610500
  • 4. 中国石油新疆油田分公司实验检测研究院，新疆 克拉玛依 834000
李勇(1993-),男,四川广元人,博士,讲师,主要从事油气地球化学和非常规油气地质研究. E-mail：

蒋奇君（2000-），女，四川广安人，硕士研究生，主要从事油气地球化学和非常规油气地质研究. E-mail：.

收稿日期: 2022-11-14

  修回日期: 2022-12-20

  网络出版日期: 2023-05-06

收起

Controlling factors of multi-source and multi-stage complex hydrocarbon accumulation and favorable exploration area in the Hongche fault zone， Junggar Basin

  • Qijun JIANG , 1, 2, 3 ,
  • Yong LI , 1, 2, 3 ,
  • Xiangjun LIU 1, 2, 3 ,
  • Jian WANG 4 ,
  • Wanyun MA 4 ,
  • Qingbo HE 3
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China
  • 2. Sichuan Natural Gas Geology Key Laboratories，Chengdu 610500，China
  • 3. School of Geoscience and Technology，Southwest Petroleum University，Chengdu 610500，China
  • 4. Research Institute of Experiment and Testing，Xinjiang Oilfield Company，PetroChina，Karamay 834000，China

Received date: 2022-11-14

  Revised date: 2022-12-20

  Online published: 2023-05-06

Supported by

The National Science and Technology Major Project(2016ZX05007003-007)

the CNPC-Southwest Petroleum University Innovation Consortium Science and Technology Cooperation Project(2020CX030000)

Fold

本文亮点

准噶尔盆地红车断裂带紧邻沙湾凹陷，成藏条件极为有利，勘探潜力巨大，但不同阶段油气混杂分布，不同区带成藏控制因素认识不清，制约了该区块下一步油气勘探与开发。通过油源生物标志化合物对比、烃类流体包裹体分析及地震资料等研究，对红车断裂带的油气源、成藏期次、成藏主控因素及有利勘探方向进行了探讨。研究结果表明：红车断裂带原油可以划分为4类，主要来源于风城组和下乌尔禾组烃源岩；天然气可以划分为5类，来源于石炭系、佳木河组、风城组和下乌尔禾组4套烃源岩。红车断裂带油气藏具有“两期原油充注、晚期干气侵入”的成藏特征，第一期为晚三叠世-早侏罗世成藏期，第二期为早-中白垩世成藏期，晚期成藏（干气侵入）发生在晚白垩世之后。红车断裂带油气藏受四大成藏因素控制：多套烃源岩为油气成藏奠定了物质基础；断裂与不整合为油气运移提供了输导条件；断裂封闭性与构造演化差异控制了油气复杂分布；保存条件差导致研究区天然气难以大规模成藏。在此基础上，建立了红车断裂带北段、南段多源多期油气成藏模式。以该研究认识为指导，指出斜坡区和断裂带下盘以及南段深层是研究区下一步有利勘探方向。

本文引用格式

蒋奇君 , 李勇 , 刘向君 , 王剑 , 马万云 , 何清波 . 准噶尔盆地红车断裂带多源多期油气成藏控制因素及有利勘探方向[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(5) : 807 -820 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.01.010

Highlights

The Hongche fault zone is adjacent to the Shawan Sag in the Junggar Basin， with favorable reservoir forming conditions and great exploration potential. However， the mixed distribution of oil and gas in different stages and the unclear understanding of reservoir forming controlling factors in different zones restrict the next oil and gas exploration and development in this block. Based on the comparison of biomarker compounds， fluid inclusion analysis and seismic data， the oil and gas sources， accumulation periods， main controlling factors and favorable exploration targets of Hongche fault zone were discussed. The results show that the crude oil in the Hongche fault zone can be divided into four categories， which are mainly derived from the source rocks of the Fengcheng Formation and the Lower Urho Formation. The natural gas can be divided into five categories， which are derived from four sets of source rocks of Carboniferous， Jiamusi， Fengcheng and Lower Urho formations. The oil and gas reservoirs in the Hongche fault zone have the accumulation characteristics of “two stages of crude oil filling and late dry gas intrusion”. The first stage is the Late Triassic-Early Jurassic accumulation period， the second stage is the Early-Middle Cretaceous accumulation period， and the late dry gas intrusion occurs after the Late Cretaceous. Hongche fault zone is controlled by four hydrocarbon accumulation factors： multiple sets of source rocks establish the material foundation for hydrocarbon accumulation； fault and unconformity surfaces provide a transmission system for large-scale lateral migration of oil and gas； the difference of fault sealing and structural evolution control the differences of oil and gas geochemistry characteristics in different zones； poor preservation conditions make it difficult to form large-scale gas reservoirs in the study area. Based on this， the accumulation model of the northern and southern sections of Hongche fault zone is established. Guided by the study， it is pointed out that the slope area， the footwall of fault zone and the deep layer of southern segment are the next favorable exploration targets.

0 引言

随着人们对清洁能源需求的增加，天然气勘探与开发越来越受到重视［1］。准噶尔盆地是中国第二大内陆盆地［2］，发育多个生烃凹陷，蕴含着丰富的油气资源，油气资源量合计超过100×108 t［3-4］。红车断裂带位于准噶尔盆地西北缘南段，紧邻沙湾凹陷，该生烃凹陷主要发育石炭系（C）、佳木河组（P1 j）、风城组（P1 f）和下乌尔禾组（P2 w）4套烃源岩，为油气大面积富集奠定了物质基础［5-6］。红车断裂带长期处于隆升状态，区带内深浅断裂发育，断裂错综复杂，具有推覆和同生性质，活动时间长，纵向断开层位多，层系之间发育多个不整合面，断裂和不整合面为油气运移提供了良好输导体系，是油气运移的有利指向区［7-8］。近年来，红车断裂带不断有新井取得高产突破，预示该区具有非常好的勘探潜力［9］。如2019年，红车断裂带南段试钻CT1井，在石炭系获工业油气流，日产油31.85 t，日产气21.708 m3。2020年，西斜坡ST2井在风城组获工业气流，日产气2.4×104 m3，打开了盆地天然气勘探新局面。
从目前勘探开发现状来看，红车断裂带虽然勘探潜力大，但勘探程度相对较低。红车断裂带油气藏具有“面广、层多、块小”的分布特征，平面上分布较广，层位上石炭系—白垩系均有所分布，但油气藏规模普遍较小，勘探效果较差，已发现的油气藏资源与沙湾凹陷地质储量明显不匹配［10］。此外，受多期构造改造、破坏、抬升等活动的影响，研究区发育了多种类型的油气藏圈闭，稠油、正常油藏、凝析油气藏与干气伴生，油气性质极其复杂，具有“多源—多期”的油气成藏特征，成藏过程极其复杂［11］。前人对红车断裂带的研究主要集中于生烃潜力［12］、油气来源［13-17］、断裂发育［18-19］或者储集层特征［20-21］等单一因素，未开展生烃演化、构造演化和成藏过程相结合的系统研究工作，不同区带油气成藏控制因素认识不清，严重制约了该区块下一步油气勘探与开发。
针对以上问题，本文在油气来源和成藏期次研究的基础上，结合生烃演化和构造演化，解释研究区油气性质复杂的原因，明确不同区带油气差异成藏的控制因素，建立不同区带油气动态成藏模式，预测有利勘探方向，以期为红车断裂带油气勘探提供指导。

1 地质背景

准噶尔盆地位于中国西北部，是一个经历多期构造演化的复杂叠合盆地，勘探面积约为13.4×104 km2［22］。按照构造单元划分［图1（a）］，可以将准噶尔盆地划分为6个一级构造单元，南缘冲断带、西部隆起、中央坳陷、东部隆起、陆梁隆起和乌伦古坳陷，进一步还可以划分为44个二级构造单元［23］。红车断裂带位于准噶尔盆地西北缘地区，呈近南北向的狭长形态，长约80 km，宽约20 km［24］。其北与克—百断裂带相接，西邻车排子凸起，南以四棵树凹陷为界，东与中拐凸起和沙湾凹陷相邻，勘探面积约为2 000 km2［25］。红车断裂带构造演化复杂，经历了海西、印支、燕山和喜马拉雅多期构造运动［图1（b）］，深浅断裂复杂多样［26］。
图1 红车断裂带油气藏分布和地层综合柱状图

（a）准噶尔盆地构造分区；（b）地层综合柱状图；（c）地层综合柱状图红车断裂带油气藏分布

Fig.1 Reservoir distribution and stratigraphic comprehensive histogram of Hongche fault zone

红车断裂带含油层系较多，先后在石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系以及白垩系等层系发现油气藏［27］。红车断裂带稠油、油藏和气藏共存［图1（c）］，油气藏性质复杂，但主要以油藏为主，油藏普遍与天然气相伴生，稠油主要分布在石炭系和侏罗系，气藏主要分布在浅层白垩系。

2 油气来源与成藏期次

2.1　油气分布特征

红车断裂带油气藏具有“面广层多”的油气分布特征，平面上油气分布广泛，断裂带上盘、下盘以及斜坡区均有油气分布，纵向上石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和白垩系多套层系含油（图2）。
图2 红车断裂带不同层系油气分布

（a）主要层系油气分布；（b）深层C—T油气分布；（c）浅层J—K油气分布

Fig.2 Oil and gas distribution of different strata in Hongche fault zone

从不同层系上来看，油气平面分布具有一定的差异［图2（a）］。石炭系油气主要分布在红车断裂带上盘，平面上主要分布在北段，以油藏和稠油藏为主；二叠系油气主要分布在红车断裂带下盘，平面上分布在中北段，以油藏和气藏为主；三叠系油气主要分布在红山嘴油田，以油藏为主；侏罗系油气分布范围较广，红车断裂带北、中、南均有所分布，油藏、稠油藏和气藏交叉分布；白垩系油气主要分布在红车嘴油田和红车断裂带南段，红山嘴油田以油藏为主，红车断裂带北段以气藏为主。根据不同层系油气分布特征［图2（b），图2（c）］，以三叠系为界，可以将其划分为红车断裂带深层（C、P、T）和红车断裂带浅层（J、K）。深层以稠油藏和油藏为主，主要分布在红车断裂带中北段。浅层油气并存，气藏主要分布在红车断裂带南段，油藏主要分布在红山嘴油田。

2.2　油气来源

2.2.1　原油类型划分及来源

由于红车断裂带稠油、正常油、轻质油与干气均存在，成熟、高成熟、过成熟天然气共生，部分井区在25-降藿烷存在的同时，饱和烃与正构烷烃保存完整，具有多源多期的油气成藏特征。多套烃源岩供烃、多期油气成藏，这给油气来源研究带来了较大的困难，也影响了研究区下一步的勘探与开发。本文通过研究研究区原油地球化学特征，结合原油饱和烃总离子流程图和萜烷色谱图，将红车断裂带原油划分为4类。基于原油类型，明确该区原油成因和来源，对油气运移方向研究和有利勘探区块预测具有重要的指导意义。
第一类原油遭受了严重生物降解［图3（a），图3（b）］，形成稠油，主要分布在断裂带上盘石炭系和浅层侏罗系、白垩系等地层中。从原油色谱图来看，第一类石炭系原油β-胡萝卜烷含量高，γ-蜡烷含量相对偏高［图3（a）］，与风城组烃源岩特征相似，表明其来源于风城组烃源岩［图3（g）］。第一类浅层侏罗系和白垩系原油β-胡萝卜烷含量中等，γ-蜡烷含量中等［图3（b）］，表明其来源于风城组和下乌尔禾组烃源岩混合。
图3 红车断裂带原油及烃源岩色谱

Fig.3 Chromatogram of crude oil and source rock in Hongche fault zone

第二类原油以风城组烃源岩为主要生源［图3（g）］，主要特征表现为β-胡萝卜烷和γ-蜡烷含量均相对较高，三环萜烷中呈现“上升型”分布（C20<C21<C23），甾烷中以C29化合物为主［图3（c）］。第二类原油主要分布在红车断裂带北段红山嘴一带石炭系中，红山嘴一带保存条件好，风城组烃源岩生成的原油运移至石炭系，未遭受明显生物降解。
第三类原油以下乌尔禾组烃源岩为主要生源［图3（h）］，主要特征表现为β-胡萝卜烷和γ-蜡烷含量均相对较低，三环萜烷呈“山峰型”分布（C20<C21>C23），甾烷中以C29化合物为主。原油碳同位素含量略高于第二类原油，主要分布在-29‰左右［图3（d）］。第三类原油主要分布在断裂带下盘二叠系中，保存条件好，断裂封闭后，下乌尔禾组烃源岩形成的原油在断裂带下盘二叠系中聚集成藏。
第四类原油为风城组和下乌尔禾组烃源岩的混合来源［图3（e），图3（f）］，原油密度小于0.90 g/cm3。β-胡萝卜烷和γ-蜡烷含量中等，三环萜烷中呈“山峰型”分布（C20<C21>C23），甾烷中以C29化合物为主。第四类原油在研究区分布较为普遍，石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和白垩系中均有所分布。

2.2.2　天然气类型划分及来源

热演化对天然气甲烷影响较大，甲烷碳同位素是天然气热演化阶段划分的有效参数［28-29］。乙烷碳同位素受热演化影响较小，是天然气类型识别的常用指标。根据天然气甲烷及乙烷的碳同位素值特征，结合天然气轻烃分布特征，对红车断裂带天然气进行了类型划分及气源分析（图4），并建立了相应指标参数判识标准［13］（表1）。
图4 红车断裂带天然气类型划分（底图据文献［30］）

Fig.4 Natural gas type classification map of Hongche fault zone（the base map is modified from Ref.［30］）

表1 红车断裂带天然气类型划分与气源判识标准（据文献[13]）

Table 1 Classification of natural gas types and identification criteria of gas source in Hongche fault zone (according to Ref.[13] )

类型 区带 干燥系数 碳同位素值特征 MCH/% 伴生油 气源
Ⅰ类 南段 0.964~0.978 δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，δ13C2>-24‰ >50 — P1 j
Ⅱ类 南段 0.953~0.979

δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，

-27‰<δ13C2<-24‰

 >50 — C
Ⅲ类 北段 0.929~0.961

δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，

δ13C2<-30‰

 <40 高β-胡萝卜烷、高γ-蜡烷、上升型 P1 f
Ⅳ类 中段、北段 0.873~0.947

δ13C1<δ13C2<δ13C3<δ13C4，

-29‰<δ13C2<-27‰

 40~50 低β-胡萝卜烷、低γ-蜡烷、山峰型 P2 w
Ⅴ类 第一类 中段、北段 0.842~0.943

δ13C1<δ13C2<δ13C3>δ13C4，

δ13C1<-36‰，δ13C2>-27‰

 范围广 — P2 w+C、P1 j
第二类 中段、北段 0.931~0.983

δ13C1<δ13C2<δ13C3>δ13C4，

δ13C1>-36‰，δ13C2<-27‰

 范围广 — C、P1 j+P1 f、P2 w
红车断裂带天然气划分为5类：其中Ⅰ类天然气主要分布在红车断裂带南段车80、车80和沙门1井浅层白垩系，δ13C1值和δ13C2值都较高，来源于佳木河组烃源岩；Ⅱ类天然气分布在红车断裂带南段浅层白垩系，δ13C1值和δ13C2值较高，但δ13C2值低于Ⅰ类天然气，来源于石炭系烃源岩；Ⅲ类天然气主要分布在红车断裂带北段和中段，以北段为主，δ13C1值高，δ13C2值偏低，部分与油伴生，伴生油具有高β-胡萝卜烷、高γ-蜡烷，三环萜烷呈上升型的特征，来源于风城组烃源岩；Ⅳ类天然气主要分布在红车断裂带北段和中段，以中段为主，δ13C1和δ13C2值均较低，与原油伴生，伴生原油具有低β-胡萝卜烷、低γ-蜡烷，三环萜烷呈山峰型的特征，来源于下乌尔禾组烃源岩；Ⅴ类天然气主要分布在北段和中段，碳同位素存在轻微倒转，δ13C1和δ13C2值分布范围广，干气与湿气共存，为多套烃源岩的混合来源。

2.3　成藏期次

2.3.1　饱和烃总离子流程图

从研究区饱和烃总离子流程图来看［图3（a），图3（b）］，红车断裂带油气藏部分原油正构烷烃分布完整，表明原油保存条件较好，但同时总离子流程图基线存在明显的漂移与鼓包，反映原油遭受过严重的生物降解。原油正构烷烃保存完整的同时，m/z=177色质图上25-降藿烷相对含量较高，这一对立矛盾的出现，也表明研究区至少存在2期原油充注：早期原油遭受生物降解，形成高含量的25-降藿烷；后期保存较好的原油充注，与早期遭受生物降解的原油混合，形成了饱和烃保存完整的同时25-降藿烷丰度较高的矛盾现象。

2.3.2　包裹体均一化温度

研究区烃类流体包裹体均一化温度分布在64~181.5 ℃之间，但主要分布在70~90 ℃和110~130 ℃之间，表明该区块明显存在2期油气充注［图5（a）—图5（c）］。结合生烃演化史［图5（d）］，第一期对应晚三叠世—早侏罗世，为风城组烃源岩大量生油时期，该时期风城组烃源岩生成的油气大量运移至红车断裂带，由于保存条件差，大部分原油遭受严重生物降解，形成高密度稠油，部分在红山嘴地区保存条件稍好，形成了典型来自风城组烃源岩的原油［27，31］。该时期形成的油气藏主要分布在红山嘴、红车断裂带中北段上盘，主要有HQ1井区、HQ29井区等及红车断裂带上盘的C23、CF1等井，其产层主要为石炭系、三叠系和侏罗系。第二期对应早白垩世—中白垩世，为下乌尔禾组烃源岩大量生油时期，该时期保存条件好，下乌尔禾组烃源岩生成的原油运移至红车断裂带，与早期风城组遭受生物降解的原油发生混合［5，32］。该时期形成的油气藏主要分布在红车断裂带南段和下盘斜坡区，主要有C77井区侏罗系油藏、C45井区侏罗系气藏及C64井区白垩系油藏等。其油气产层主要为二叠系、侏罗系和白垩系。
图5 烃类流体包裹体均一化温度分布图及烃源岩生烃演化史

（a）、（b）包裹体照片；（c）烃类流体包裹体均一化温度分布；（d）生烃演化史

Fig.5 Homogenization temperature distribution of hydrocarbon fluid inclusions and hydrocarbon generation history of source rocks

3 复杂油气成藏控制因素

3.1　多套烃源岩为油气成藏奠定物质基础

红车断裂带紧邻沙湾凹陷，沙湾凹陷主要发育4套烃源岩：石炭系、佳木河组、风城组和下乌尔禾组烃源岩，烃源岩层系多，面积大，厚度大，有机质丰度高，为研究区油气成藏奠定了物质基础。
研究区石炭系和佳木河组烃源岩有机质丰度高，但有机质类型差，主要以生气为主。风城组烃源岩有机质丰度高，有机质类型好，主要以生油为主。下乌尔禾组烃源岩有机质丰度高，有机质类型好于石炭系和佳木河组烃源岩，但差于风城组烃源岩，既可以生油也可以生气（图6）［12，33］。
图6 烃源岩生烃潜力评价

（a） 有机质丰度评价；（b） 有机质类型划分；（c） 最高热解烃T max分布直方图

Fig.6 Hydrocarbon generation potential evaluation of source rocks

根据准噶尔盆地第三次油气资源评价，沙湾凹陷具有雄厚的油气资源，总生油量约为500×108 t，总排油量约为300×108 t，总生气量约为400×108 t，总排气量约为250×108 t，油气资源极其丰富［34］。一般而言，形成大型油气田所需的平均生烃强度为6×106 t/km2［35］。沙湾凹陷平均生油强度约为8×106 t/km2，平均生气强度约为7×106 t/km2［36］，生烃强度高，为红车断裂带多层段产油产气奠定了基础。

3.2　断裂与不整合为油气运移提供输导条件

红车断裂带经历海西期、印支期、燕山期、喜马拉雅期等多期构造运动，构造演化复杂，深浅断裂和不整合面发育，为原油大规模侧向和垂向运移提供了良好的输导条件［37-38］。
不整合面在地震上具有较强的反射特征，区域上可连续追踪，而断裂在地震剖面也可以很好识别，因此可以通过地震剖面较好地识别区域性不整合面和断裂。从图7地震剖面图可以看出，研究区主要存在较为明显的4条区域性不整合面，分别为C/P不整合面、P/T不整合面、T/J不整合面、J/K不整合面，为原油大规模侧向运移提供了良好输导条件。
图7 红车断裂带地震剖面（剖面位置见图1）

Fig.7 Seismic profile of Hongche fault zone（see Fig.1 for section location）

从区域上看，不同区带上输导体系组合也具有明显的差异，可以将其划分为2种：近源不整合面输导体系、远源断裂+不整合面复合输导体系。靠近沙湾凹陷的斜坡区，构造活动弱，保存条件好，断裂不发育，主要靠不整合面作为侧向运移输导体系，在斜坡区主要以岩性油气藏为主［12，39］。而远离沙湾凹陷的断裂凸起带，构造活动强，断裂发育，断裂和不整合面形成复合输导体系，不整合面作为侧向运移输导体系，而断裂可作为垂向运移的良好输导体系，油气藏类型复杂，主要以断块油气藏、地层超覆不整合油气藏、岩性油气藏为主［18］。

3.3　断裂封闭性与构造演化差异控制油气复杂分布

前人利用泥岩比率、充填物泥质含量、断面正应力以及紧闭指数对红车断裂带不同区带和不同时期进行了封闭性综合评价［图8（a）—图8（c）］［5，32］。研究结果表明，红车断裂带北段主要以逆断层为主，中三叠世以前，北段断裂处于活动期，断裂封闭性差。侏罗纪之后断裂活动逐渐减弱，深层断裂封闭性变好，对油气起封闭作用，油气主要聚集在白垩系下伏地层之中。而红车断裂带南段，断层活动性强，侏罗纪以前，断层都处于开启状态。白垩纪之后，深层断裂逐渐开始封闭，在白垩系浅层正断裂带沟通作用下，油气向浅层运移，油气主要分布在白垩系以上地层。
图8 红车断裂带不同时期封闭性评价（据文献［5］）

Fig.8 Sealing evaluation of Hongche fault zone in different periods （according to Ref.［5］）

利用油气藏地球化学特征，结合烃源岩生烃演化史，可以有效判识断裂封闭性演化阶段［图8（d）］。对红车断裂带北段而言，晚三叠世—早侏罗世，断裂北段处于弱封闭；晚侏罗世—早白垩世，断裂北段侧向对油封闭、垂向对气不封闭；晚白垩世之后，断裂北段对油气均封闭。而对于红车断裂带南段而言，晚三叠世之前，断裂南段构造活动强，断裂开启且连通地表，油气散失；早侏罗世—中白垩世，断裂南段处于弱封闭；中白垩世—晚白垩世，断裂南段对油封闭、对气不封闭；古近纪之后，断裂南段对油气均封闭。

3.4　保存条件差导致天然气难以大规模成藏

红车断裂带油气藏整体上保存条件差，天然气难以得到有效保存，但不同区带的保存条件具有明显的差异性，导致不同区带天然气地球化学特征也明显不同。从天然气碳同位素组成来看，红车断裂带北段甲烷和乙烷碳同位素值明显低于断裂带南段［图9（a）］。红车断裂带北段天然气平均甲烷碳同位素值为-36.87‰，主要为成熟—高成熟阶段天然气，而南段天然气平均甲烷碳同位素值为-31.09‰，主要为晚期干气。北段天然气成熟度明显低于南段，北段捕获了一定量的成熟—高成熟阶段的天然气，而南段主要捕获晚期过成熟干气，表明南段保存条件更差，早期成熟阶段天然气散失严重。
图9 红车断裂带南、北段天然气地球化学特征

（a）平均碳同位素值分布图；（b）平均干燥系数分布图

Fig.9 Geochemical characteristics of natural gas in the south and north sections of Hongche fault zone

此外，从天然气干燥系数分布来看，红车断裂带南段保存条件也明显差于北段。红车断裂带由北至南，天然气干燥系数逐渐增加［图9（b）］。红车断裂带北段天然气平均干燥系数为0.934，中段天然气平均干燥系数为0.958，而南段天然气平均干燥系数为0.968。北段天然气干燥系数偏低，表明捕获了成熟阶段的天然气，而南段天然气干燥系数偏高，表明只捕获了晚期干气，早期成熟阶段湿气散失严重，红车断裂带南段保存条件明显差于北段。
从红车断裂带南北段地震剖面图（图10）可以看出，红车断裂带北段构造活动明显弱于南段，相比较而言，北段保存条件好于南段。红车断裂带北段三叠系区域性盖层发育，为天然气成藏提供了一定的保存条件。而断裂带南段，断裂带上盘二叠系、三叠系和侏罗系均全部剥蚀，白垩系直接与下伏石炭系呈不整合接触，三叠系区域性盖层的缺失，南段保存条件差于北段，从而导致南北段天然气地球化学特征存在差异。
图10 红车断裂带区域性三叠系盖层发育情况（剖面位置见图1）

（a）红车断裂带北段；（b）红车断裂带南段

Fig.10 Development of regional Triassic caprock in Hongche fault zone（see Fig.1 for section location）

从不同区带上来看，地层水平面上分布特征具有一定的差异。由北至南，地层水矿化度逐渐降低，地层水类型中CaCl2型所占的比例逐渐降低，而NaHCO3型和Na2SO4型逐渐增加，反映由北至南保存条件逐渐变差。而由凸起带至沙湾凹陷方向，地层水矿化度也逐渐降低，保存条件逐渐变好。断裂带上盘矿化度低，水型以NaHCO3型和Na2SO4型为主，通常形成高密度稠油。断裂带下盘矿化度逐渐增加，到斜坡区地层水矿化度更高，地层水主要以CaCl2型为主，通常形成低密度的轻质油气藏（图11）。
图11 红车断裂带不同区带地层水类型分布（据文献［31］）

Fig.11 Distribution of formation water types in different zones of Hongche fault zone （according to Ref.［31］）

3.5　不同区带多源多期油气成藏模式

根据南北段油气成藏主控因素对比分析，分别建立了红车断裂带北段和南段多源多期油气成藏模式。
红车断裂带北段油气藏具有“两期原油成藏、晚期干气侵入”的成藏特征：第一期成藏在晚三叠世—早侏罗世，该时期红车断裂带北段处于弱封闭，风城组烃源岩处于成熟大量生油阶段，生成的油气运移至断裂带上盘石炭系，受构造活动的影响，原油遭受生物降解形成高密度稠油，天然气散失严重（图12）；第二期成藏在早—中白垩世，风城组烃源岩处于高成熟生凝析油气阶段，下乌尔禾组烃源岩处于成熟大量生油气阶段，该时期断裂带北段侧向对油封闭、垂向对气不封闭，天然气散失严重，成熟P2 w原油和高成熟P1 f原油混合在断裂带下盘聚集成藏；第三期（晚期）成藏在晚白垩世之后，红车断裂带对油气均封闭，石炭系和佳木河组烃源岩晚期生成的干气大规模侵入，导致原油伴生的天然气干燥系数普遍偏高。而对于红车断裂带南段而言，由于构造活动强于北段，断裂封闭性演化阶段也不相同，因此油气成藏过程与北段具有一定的差异。红车断裂带南段油气藏具有“早期散失、多期充注、干气侵入”的成藏特征。晚三叠世，红车断裂带南段构造活动强，断裂处于开启且连通地表，油气散失，无油气聚集成藏（图13）。
图12 红车断裂带北段不同时期成藏模式

Fig.12 Accumulation pattern of northern Hongche fault zone in different periods

图13 红车断裂带南段不同时期油气成藏模式

Fig.13 Oil and gas accumulation patterns in different periods of the southern segment of Hongche fault zone

早侏罗世—中白垩世，断裂南段处于弱封闭，天然气散失，风城组和下乌尔禾组烃源岩生成的原油运移至断裂带上盘遭受严重生物降解。中白垩世—晚白垩世，风城组烃源岩处于高成熟生凝析气阶段，下乌尔禾组烃源岩处于高成熟生凝析油阶段，此时断裂带南段对油封闭、对气不封闭，天然气散失，高成熟原油与早期成熟生物降解原油混合。古近纪之后，红车断裂带南段对油气均封闭，石炭系和佳木河组烃源岩过成熟干气大规模侵入，导致原油相伴生的天然气干燥系数偏高。

4 有利勘探方向预测

综合考虑构造演化、断裂封闭性和保存条件等成藏关键要素，结合生烃演化史，可以对研究区不同区带成藏条件进行综合分析，进而预测有利勘探方向。
沙湾凹陷西斜坡区为二叠纪多期发育的继承性大型凹陷，受西北方向的构造掀斜作用影响，整体表现为由东南向西北抬升的单斜。斜坡区断裂不发育，保存条件好，沙湾凹陷生成的油气沿不整合面运移至该处，在自身具备形成岩性圈闭的条件下，可形成岩性油气藏，勘探潜力大，为第I类勘探方向。
红车断裂带下盘，三叠系、侏罗系与二叠系呈超覆不整合，构造形态整体表现为由东向西抬升的单斜。晚三叠世之后，红车断裂带活动逐渐减弱，封闭性逐渐变好，沙湾凹陷下乌尔禾组生成的油气以及风城组高成熟油气在断裂带下盘聚集成藏。后期由于浅层断裂带规模不大，沟通能力不强，导致下盘油气发生小规模的二次调整，形成侏罗纪、白垩纪等浅层小规模、分散性油气藏。因此，断裂带下盘保存条件较好的深层具有较好的勘探潜力，为第II类勘探方向（图14）。
图14 红车断裂带有利勘探方向预测

Fig.14 Prediction of favorable exploration direction of Hongche fault zone

5 结论

（1）准噶尔盆地红车断裂带原油可以划分为4类：第一类原油为生物降解原油，主要来源于风城组烃源岩；第二类原油主要来源于风城组烃源岩；第三类原油主要来源于下乌尔禾组烃源岩；第四类原油早期遭受生物降解，后期保存好的原油再充注成藏，为风城组和下乌尔禾组烃源岩的混合来源。天然气可以划分为5类：Ⅰ类天然气来源于佳木河组烃源岩；Ⅱ类天然气来源于石炭系；Ⅲ类天然气来源于风城组烃源岩；Ⅳ类天然气来源于下乌尔禾组烃源岩；Ⅴ类天然气来源于多套烃源岩的混合。
（2）多套烃源岩为红车断裂带油气成藏奠定了物质基础，断裂和不整合面为油气大规模侧向运移提供了输导体系，断裂封闭性和构造演化的差异控制了不同区带油气地球化学特征的差异，保存条件差导致红车断裂带难以形成大规模气藏。
（3）红车断裂带油气藏发育北段的“两期原油成藏、晚期干气侵入”的成藏模式和南段的“早期散失、多期充注、干气侵入”的成藏模式，具有良好的勘探前景。沙湾凹陷西斜坡区，保存条件好，油源充足，具备形成岩性油气藏的条件，勘探潜力大，是下一步勘探开发的有利方向。

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