准噶尔盆地阜康凹陷康探1井重大突破及意义

何海清 支东明 唐 勇 刘超威 陈 洪 郭旭光 王泽胜

（1中国石油勘探与生产分公司；2中国石油新疆油田公司）

0 引言

近年来，随着油气勘探程度的增高和勘探技术的进步，油气勘探对象逐渐由构造油气藏向岩性油气藏、致密油气和页岩油气转变，非常规油气资源在油气勘探中的地位逐渐凸显[1-4]；为此，“近源勘探”[5-7]“进源找油”[8]逐渐成为当前油气勘探的重要方向，展现出近源区（凹陷区）是未来油气勘探的重要领域。

2012年至今，准噶尔盆地在近源区油气勘探成果斐然，玛湖[9]及沙湾[10]等富烃凹陷连获重大突破，开启了准噶尔盆地西部凹陷油气勘探发现的新高潮。准东地区大规模的油气勘探始于20世纪80年代，会战十年围绕阜康凹陷周缘的白家海凸起、北三台凸起以及阜康断裂带三大正向构造单元，先后发现了北三台、三台、甘河、彩南、沙南以及沙北油田。受前期阜康凹陷周缘二叠系为南北向物源、沉积砂体沿凸起带南北向展布认识的限制[11]，准东大油区发现后的近30年始终围绕阜康凹陷周缘凸起区精细勘探，虽然也发现了西地2、西泉1、西泉3及阜东5等多个油气藏和油气显示井，但油藏规模总体偏小；作为准噶尔盆地最大生烃凹陷的阜康凹陷[12]周缘的油气勘探始终未能取得重大突破，准东地区油气勘探方向亟须转移。

借鉴其他富烃凹陷勘探成功经验，立足多块高分辨率三维地震资料，2015年以来，围绕阜康凹陷开展新的一轮整体综合地质研究，认为阜康凹陷具备形成大油气区的有利条件，并于2019年7月部署风险探井——康探1井。2020年9月19日，康探1井在二叠系上乌尔禾组试油获日产油158m3、日产气11190m3，实现了阜康凹陷斜坡区二叠系油气勘探重大突破，开启了准东地区规模勘探的新篇章。解剖康探1井战略突破的意义，对未来阜康凹陷油气勘探具有重要的指导作用。

1 区域地质概况

准噶尔盆地是晚石炭世—第四纪沉积的复合型叠合盆地[13-14]。晚石炭世—早二叠世，受海西挤压构造作用的影响，早期前陆盆地形成，同时在陆—陆碰撞过程中，造山带快速高隆并遭受剥蚀，为后期地层沉积提供充足的物源；中、晚二叠世，造山作用减弱，进入内陆盆地整体坳陷阶段，由于盆地的沉降，沉积范围逐渐增大，中、上二叠统向分割各坳陷的凸起区超覆沉积，多期砂体叠置连片，广覆式分布；三叠纪至今为继承性统一坳陷形成的湖盆沉积[15]；总之，中、晚二叠世为断坳转换期，物源条件充足，可为凹陷区提供大量沉积碎屑，地层沉积厚度大，分布范围广。

阜康凹陷位于准噶尔盆地中央坳陷东南部，东邻北三台凸起，西接莫南凸起，南抵准南山前冲断带，北至白家海凸起和莫索湾凸起（图1），其构造演化特征与周缘凸起带的形成和演化密切相关，向凸起带发育多期地层超覆，勘探面积约10000km2，勘探程度低，是“近源区”寻找规模油气储量的重要领域。

2 二叠系油气地质研究新进展

二叠系是准东地区的重要勘探层系，凸起区勘探程度高，斜坡区、凹陷区勘探认识程度低，是准东寻找规模油气区的重要勘探方向。但下凹勘探面临两大难题困扰：一是前期物源沉积体系研究认为，北三台凸起二叠系为南北向物源，沉积砂体主要沿凸起带南北向展布[11]，下斜坡区和凹陷区缺乏规模储集体；二是上斜坡区沙丘11、沙丘12、沙丘13以及沙丘14井二叠系砂岩致密，储层孔隙度明显降低（图2），凹陷区埋深更大，深层是否存在有效储层有待落实。

经过2015—2019年近5年持续攻关和研究，重新认识凹陷区资源潜力、重新梳理层序结构以及重新认识物源沉积体系，认为阜康凹陷斜坡区和凹陷区具备形成规模岩性地层油气藏的地质条件，是潜在的重大战略方向，并将风险勘探目标锁定在沙南油田下倾方向的阜中凹槽区（图3）。

（1）重新认识资源潜力及已发现油藏分布，明确下凹勘探方向。阜康凹陷有效烃源岩面积约10000km2，四次资源评价阜康凹陷生烃量近千亿吨①贾希希玉、杨海波、黄芸等，准噶尔盆地第四次油气资源评价，内部报告，2015。，而目前阜康凹陷周缘凸起及断裂带勘探程度虽较高，但石油探明储量尚不足2×108t，天然气探明储量仅54.2×108m3。即使按照准噶尔盆地平均运聚系数2.47%①计算，已落实储量规模与阜康凹陷上千亿吨的生烃量也是极度不匹配的。此外，目前凸起区已发现油藏原油密度为0.843～0.894g/cm3，尚未发现高—过成熟阶段的轻质油气。相对于凸起区，阜康凹陷源、储匹配（高熟烃源岩与规模储层时空匹配），具备形成大油气区的关键成藏要素。为此明确提出，由源边凸起带勘探到近源凹陷区勘探是准东地区实现规模发现与跨越式发展的必然选择。

（2）重新梳理上二叠统地震、地质资料，构建新的分层方案，明确上乌尔禾组一段发育在阜康凹陷斜坡区和凹陷区。基于地质露头、钻井及新部署的高分辨率三维地震资料，以层序观点重新梳理准东地区上二叠统，在以往地层二分结构（上乌尔禾组划分为一段和二段，一段以砂岩为主，二段以泥岩为主）（图4a）的基础上[16]，构建了阜康凹陷上二叠统三分地层结构（上乌尔禾组划分为一段、二段和三段，一段为块状砾岩，二段为砂泥岩互层，三段以泥岩为主）（图4b），明确二叠系上乌尔禾组一段主要发育在阜康凹陷斜坡区和凹陷区，向凸起带超覆尖灭（图3）。

图1 准噶尔盆地阜康凹陷周缘勘探成果图Fig.1 Exploration achievements around Fukang Sag in the Junggar Basin

（3）重新认识阜康凹陷二叠系物源沉积体系，明确阜中凹槽存在东部物源。在层序地层新认识的基础上，结合古地貌和重矿物特征系统开展阜康凹陷二叠系上乌尔禾组沉积体系再认识，突破前期凸起带沉积砂体南北向展布的认知[11]，首次提出受北东向克拉美丽山物源、东部沙奇凸起物源以及南东向博格达山物源的影响，上乌尔禾组发育阜北扇、沙丘扇和双泉扇三大退积型扇体，坡下凹槽区发育低位体系域规模砂体（图5），向白家海凸起、沙丘次凸、西泉鼻隆超覆尖灭，坡下凹槽区是规模勘探的全新领域。

综合以上分析认为，阜康凹陷三面环凸，具备形成大型地层油气藏的背景；凹陷区三大凹槽紧邻生烃中心，源储配置关系良好，且发育上乌尔禾组一段低位体系域规模砂体，是近源勘探的突破口。在领域优选及目标精细刻画的基础上，优选阜康凹陷阜中凹槽区确定康探1井井位，作为风险目标实施钻探。

图2 储层孔隙度与埋深交会图Fig.2 Crossplot of porosity and burial depth

图3 过阜中凹槽—沙丘地区—西泉鼻隆地震剖面（剖面线A1—A见图1）Fig.3 Seismic profile cross Fuzhong Subsag-Shaqiu-Xiquan nose (location of A1-A in Fig.1)

3 康探1井重大突破及发现意义

按照退覆式沉积和大面积成藏的勘探思路部署的康探1井完钻井深5550m，完钻层位为石炭系巴山组，钻揭石炭系160m。钻探过程中，在二叠系钻遇多套规模储层，油气显示活跃，试油在中二叠统芦草沟组一段、上二叠统上乌尔禾组一段和二段相继获高产油气流（图6）。

康探1井中、上二叠统油气地球化学特征分析表明，二叠系芦草沟组原油碳同位素重、姥植比大，天然气乙烷碳同位素较重，油气来自石炭系煤系偏腐殖型烃源岩；上乌尔禾组原油碳同位素轻、姥植比小，天然气乙烷碳同位素较轻，油气来自二叠系芦草沟组湖相偏腐泥型烃源岩（图7）；中、上二叠统均获重大突破进一步证实了阜康凹陷石炭系和二叠系两套烃源岩的供烃能力强，具备形成大油气田的资源基础。

3.1 发育二叠系、石炭系两套有效烃源岩，奠定了阜康凹陷大面积成藏的资源基础

二叠系芦草沟组烃源岩是准东地区的主力烃源岩，分布范围广泛，沉积中心在南部的乌鲁木齐一带[12]，厚度为50～250m。阜康凹陷周缘已有多口井钻遇二叠系芦草沟组烃源岩，有机碳含量为0.65%～ 6.72%，平均为2.16%；生烃潜量S1+S2为0.36～ 26.28mg/g，平均7.0mg/g，有机质类型主体为Ⅱ1—Ⅱ2型，为一套中等—好的规模油源岩（图8）；康探1井芦草沟组钻遇厚层灰黑色泥岩，与凸起区芦草沟组烃源岩相比，其烃源岩有机质丰度更高，类型更倾向于Ⅱ1型，推测阜康凹陷区芦草沟组烃源岩生烃潜力更大。

图4 阜康凹陷周缘二叠系上乌尔禾组地层层序划分方案对比图（剖面线A—A1 见图1）Fig.4 Comparison of stratigraphic sequence division of Shangwuerhe Formation in the periphery of Fukang Sag(location A-A1 in Fig.1)

图5 阜康凹陷二叠系上乌尔禾组沉积模式图（剖面线B—B1见图1）Fig.5 Deposition pattern of Shangwuerhe Formation around Fukang Sag (location B-B1 in Fig.1)

图6 康探1井二叠系综合柱状图Fig.6 Comprehensive stratigraphic column of Permian in Well Kangtan 1

下石炭统松喀尔苏组也是准东地区一套重要的烃源岩层，目前已在凹陷周缘多井多层见石炭系来源的天然气[17-18]。康探1井钻揭石炭系浅，但阜康凹陷周缘凸起带多口井钻遇石炭系烃源岩，累计厚度为50～200m，发育多个次级凹槽[18-19]，岩性为煤系泥岩与碳质泥岩，煤系泥岩有机碳含量为0.54%～5.83%，平均2.12%，生烃潜量S1+S2为0.21～20.30mg/g，平均为2.83mg/g；碳质泥岩有机碳含量为8.74%～28.32%，平均为13.50%，生烃潜量S1+S2为9.06～71.58mg/g，平均为38.10mg/g；有机质类型为Ⅱ2—Ⅲ型，是一套丰度中等—好的规模气源岩（图9）。

3.2 二叠系发育两套厚层储集体，储盖配置优越，具备形成大油气区的基本条件

康探1井钻探证实，阜康凹陷中、上二叠统下部均发育一套低位体系域砂砾岩储层，厚度大，上乌尔禾组一段砂体单层厚度为16～35m，芦草沟组一段砂体单层厚度约100m，且两套低位体系域沉积规模储集体紧邻（图6）。上乌尔禾组一段岩性为砂砾岩，为扇三角洲前缘砂体，储集空间以残余粒间孔和粒内溶孔为主（图10a），储层中微裂缝发育（图10b），孔喉间连通性较好；芦草沟组一段岩性为砂岩和砂砾岩，同样为扇三角洲前缘砂体，受方解石胶结作用影响，芦草沟组一段储层相对致密，储集空间以粒内溶孔和粒间溶孔为主（图10c、d）。

图7 康探1井中、上二叠统油气源分析Fig.7 Analysis of oil and gas source in Well Kangtan1

图8 阜康凹陷周缘二叠系芦草沟组烃源岩评价Fig.8 Source rock characteristics of Lucaogou Formation around Fukang Sag

图9 阜康凹陷周缘石炭系松喀尔苏组烃源岩评价Fig.9 Source rock characteristics of Songkaersu Formation around Fukang Sag

图10 康探1井中、上二叠统储层铸体薄片Fig.10 Reservoir casting thin-section of Middle and Upper Permian in Well Kangtan1

根据康探1井实钻结果，基于二叠系上乌尔禾组三分层序划分方案，井震结合，从凹陷区向凸起带二叠系顶界拉平地震剖面（图11）可以看出，二叠系上乌尔禾组层序界面清楚，一段向凸起带超覆尖灭，超覆特征明显，进一步证实了上乌尔禾组一段主体分布在阜康凹陷斜坡区和凹陷区。

图11 过康探1—阜43—沙101井地震地质解释剖面（剖面线C—C1见图1）Fig.11 Seismic profile cross Well Kangtan 1-Well Fu 43-Well Sha 101 (location C-C1 in Fig.1)

从过阜康凹陷南北向地震剖面还可以看出，受白家海凸起、北三台凸起西泉鼻隆以及阜康断裂带的控制，阜康凹陷自南至北进一步划分为阜南、阜中及阜北3个次级凹槽（图12）。受古凹槽控制，上二叠统早期沉积的低位体系域砂体充填于坡下凹槽区，与上部上乌尔禾组三段广覆分布的湖侵泥岩形成良好的储盖组合，并在芦草沟组优质烃源岩协同封堵下，形成大型地层岩性圈闭。

图12 准噶尔盆地阜康凹陷地震地质解释剖面（剖面线D—D1见图1）Fig.12 Seismic profile and geological interpretation cross Fukang Sag in the Junggar Basin (location D-D1 in Fig.1)

综合分析认为，在退覆式扇三角洲沉积的背景下，阜康凹陷中、上二叠统两套低位体系域砂体均在坡下凹槽区卸载沉积，受较长距离搬运作用的影响，早期沉积的低位体系域前缘砂体泥质含量低，孔隙结构好。同时，两套规模储集砂体与后期泥岩覆盖遮挡形成良好的储盖组合。因此，3个凹槽区是寻找二叠系规模油藏的重大勘探领域。

3.3 源储时空匹配，造就了两期油气差异聚集，凹陷区晚期油气大面积成藏

康探1井二叠系油气特征与凹陷周缘凸起区二叠系油气特征存在差异，凸起区二叠系上乌尔禾组原油密度较大，达0.843～0.894g/cm3，基本不含气或含少量天然气；康探1井中、上二叠统两层原油均为轻质油，原油密度为0.815～0.836g/cm3，最高日产气超过10000m3；油气特征的差异指示两者成藏过程的差异。

根据Radke等建立的原油成熟度与甲基菲指数之间的关系[20-21]，利用阜康凹陷周缘凸起区及凹陷区康探1井原油芳香烃参数，初步计算凸起区原油Ro为0.76%～0.77%，康探1井原油Ro为0.98%。阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩晚三叠—早侏罗世开始进入生烃门限，晚侏罗—早白垩世进入生烃高峰[22]，结合准东地区构造演化史[15]，建立了阜康凹陷及其周缘二叠系成藏模式：①晚三叠—早侏罗世，阜康凹陷二叠系芦草沟组进入生烃门限，此时成熟阶段早期的油气可沿上乌尔禾组一段规模毯砂向凸起区运移，并在凸起区聚集成藏（形成沙南油田和北三台油田）（图13a），但由于此阶段烃源岩演化程度低且生烃量小，故凸起区油藏规模小且油质略重。②晚侏罗世末—早白垩世，阜康凹陷快速沉降、北三台凸起大幅隆升，沙丘断裂形成，断距大；白垩系沉积前形成的沙丘断裂不仅造成了凸起区中、上侏罗统大量剥蚀，同时对阜康凹陷晚期油气大面积成藏发挥了截流而聚的关键作用，致使凹陷区烃源岩生成的成熟阶段中—晚期油气在凹陷区聚集成藏（康探1井区）（图13b），此阶段生烃量大，故凹陷区油藏规模大且油质轻。

康探1井中、上二叠统的突破，对准东地区油气勘探的战略转移具有里程碑意义：一是在凹陷区二叠系芦草沟组和上乌尔禾组首次发现厚层规模储集体，突破了阜康凹陷斜坡区和凹陷区缺乏规模储层和砂体的传统认识；二是证实了深层发育规模优质储层，中、上二叠统三层均获高产，并且原油品质好；三是坚定了下凹勘探的信心，实现了源边向近源和源内的重大转移；四是展现出二叠系盆地级重大领域整体突破的态势，继玛湖、沙湾以及东道海子凹陷上二叠统突破后，阜康凹陷上二叠统再获突破，准噶尔盆地中央坳陷环带四大富烃凹陷均已获突破。

综合评价分析认为：阜康凹陷三大凹槽区为二叠系重点勘探领域，拓展有利勘探面积近3000km2，预测资源量为（10～15）×108t。①阜中凹槽区，康探1井钻探已经证实该区中、上二叠统储层发育且高产，预测有利勘探面积1060km2，是规模增储最为现实的领域。②阜南凹槽区，紧邻南部博格达山物源区，地震预测发育大型丘状反射扇体，康探2井见良好油气显示，预测有利勘探面积800km2，是下凹勘探的重点目标区。③阜北凹槽区，周缘凸起区多井见油气，凸起带上乌尔禾组三段泥包砂及斜坡带上乌尔禾组二段互层砂体均已成藏，预测有利勘探面积1150km2，是风险勘探的有利领域。

图13 阜康凹陷及周缘二叠系成藏模式图（剖面线E—E1见图1）Fig.13 Hydrocarbon accumulation model of Permian in Fukang Sag (location E-E1 in Fig.1)

4 结论

阜康凹陷周缘以往的油气勘探领域以凸起区为主，凹陷区勘探程度低。康探1井首次在凹陷区获得重大突破，证实了阜康凹陷巨大的勘探潜力，实现了准东地区油气勘探的战略转移，拉开了下凹勘探的序幕。

康探1井钻探证实阜康凹陷中、上二叠统发育两套低位体系域沉积砂体，与石炭系烃源岩和二叠系芦草沟组烃源岩紧邻，具有近源成藏的特点；且受古凹槽、上乌尔禾组三段泥岩及芦草沟组烃源岩的协同控制形成大型地层圈闭背景，成藏条件优越。

康探1井的突破证实阜康凹陷区勘探条件有利，阜南凹槽、阜中凹槽以及阜北凹槽是凹陷区三大有利勘探区，有利区带面积近3000km2，预测资源量为(10～15)×108t，是准噶尔盆地增储上产的潜在接替区块。