内蒙古突泉盆地侏罗系油气发现及工作展望

陈树旺，张健，公繁浩，孙守亮，苏飞，甄甄，周新桂，李世臻，黄桂雄，袁智广

（1.沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034；

2.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100029；3.中石化东北油气分公司，吉林长春 130062）

内蒙古突泉盆地侏罗系油气发现及工作展望

陈树旺1，张健1，公繁浩1，孙守亮1，苏飞1，甄甄1，周新桂2，李世臻2，黄桂雄3，袁智广3

（1.沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034；

2.中国地质调查局油气资源调查中心，北京 100029；3.中石化东北油气分公司，吉林长春 130062）

突泉盆地是公益性油气基础地质调查项目在大兴安岭中南部火山岩覆盖区已发现的油气新区，有望成为实现松辽外围侏罗系油气新区、新层系勘探突破的远景盆地.基于突泉盆地地质背景、沉积特征与烃源岩发育特征，阐述了突参1井和突D1井的地质设计思路及其油气发现情况，并从原型盆地恢复、烃源岩评价、火山岩覆盖区勘探方法以及非常规致密油的超低孔、超低渗储层等方面，对下一步工作进行了探讨.

侏罗系；油气发现；致密油；突参1井；突D1井；突泉盆地；火山岩覆盖区；内蒙古

0 引言

突泉盆地是“松辽外围中新生代盆地群油气地质综合调查”项目在大兴安岭中南部火山岩覆盖区发现的5个油气新区之一.该盆地位于内蒙古自治区兴安盟科右中旗至突泉县一带.地理坐标为东经121°20′～122°00′，北纬45°10′～45°55′之间.长约95 km，宽25～ 50 km，面积为2358 km2.其西侧为大兴安岭东麓，东侧为丘陵区，再往东进入松辽平原地区.盆地内中、下侏罗统泥岩厚度大，有机质丰度高，热演化处于成熟—高成熟阶段，具良好的生烃物质基础.盆地生、储、盖系列完整，是松辽外围侏罗系油气新区、新层系勘探突破的远景盆地［1］.本文旨在概要分析突泉盆地的油气地质条件，阐述井位地质设计思路和油气发现状况，并对下一步工作进行讨论.

1 地质背景

突泉盆地构造位置位于大兴安岭隆起带与松辽沉降带之间，呈北东向展布，为陆内断陷盆地.盆地内东西向构造主要发育在晚古生代地层中，构造形迹普遍遭受强烈破坏，被多次改造.北东、北西向构造在本区较发育，其构造形迹遍布全区.盆地内褶皱构造发育［1-5］.

盆地的基底为晚古生代地层.盆地内充填的中生代地层自下而上有下侏罗统红旗组（J1h），中侏罗统万宝组（J2w），上侏罗统满克头鄂博组（J3m）、玛尼吐组（J3mn）和白音高老组（J3b）.早、中侏罗世含煤地层发育，晚侏罗世火山岩、火山碎屑岩发育，总体上为厚度达916～5469 m的陆相碎屑沉积岩-火山岩-火山碎屑岩充填［2-4］（图1）.

2 沉积特征与烃源岩评价

2.1 突泉盆地沉积相特征

图1 突泉盆地地质略图Fig.1Geological sketch map of Tuquan basin

突泉盆地早中侏罗世主要发育一套冲积扇-扇三角洲-湖泊沉积体系.进一步可以划分为冲积扇相、扇三角洲相和湖泊相.

2.1.1 冲积扇相

冲积扇相分布比较局限，主要发育在盆地南部边缘，在野外可见冲积扇相的扇根、扇中和扇端3个亚相.

（1）扇根

扇根主要由杂基支撑的杂色、灰色砂砾岩组成，以块状层理为主.岩石分选极差，常见颗粒大小不等的砾石“漂浮”于杂基中.砾石成分主要为灰黑、黑色板岩及变质砂岩、石英岩、花岗岩.砾石大小混杂，最大粒径可达50 cm以上，次棱角状—次圆状，砂泥质胶结.砾石成分以浅变质岩石为主，显示砾石来自盆地基底浅变质岩的特点.

（2）扇中

扇中可进一步划分出辫状河道、河道间微相.辫状河道是中扇的主体，由灰色、灰白色的颗粒支撑的砂砾岩、含砾砂岩组成.岩石内部常发育块状层理、槽状交错层理.

（3）扇端

扇端由灰黑色泥质粉砂岩夹多层煤线组成，见植物碎片.

2.1.2 扇三角洲相

扇三角洲相可分为扇三角洲平原和扇三角洲前缘亚相.

（1）扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原亚相系扇三角洲相的水上部分，可细分为水上分流河道、水上分流河道间和沼泽3个微相，在黑顶山万宝组中出露较好.

水上分流河道微相是扇三角洲相中沉积物粒度最粗的部分.沉积物主要由杂色复成分砾岩、灰白色砂砾岩、含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩和粉砂岩组成.砂岩成分成熟度低，主要有长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩.岩石以颗粒支撑，次棱角状为主，分选差.砂岩中以块状层理居多，此外还可常见中小型槽状交错层理、楔状和板状交错层理.

水上分流河道间微相往往夹在两期河道中间.沉积物主要由灰色、浅灰色粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩和泥岩组成.泥质粉砂岩和泥岩多呈块状，其中含有植物茎干化石和细小的碳屑.

沼泽微相是扇三角洲平原中常见的沉积微相类型，主要由灰黑色的碳质泥岩或煤层组成，含丰富的植物化石及碎片.煤层的底板为水上分流河道的细砂岩或者水上分流河道间的灰色、浅灰色泥质粉砂岩或泥岩，顶板为水上分流河道间的泥岩.

（2）扇三角洲前缘亚相

扇三角洲前缘沉积是十分常见的沉积亚相类型，主要识别出水下分流河道和水下分流河道间微相.

水下分流河道微相沉积物主要由杂色、灰白色、灰色砂砾岩及含砾粗砂岩、粗砂岩、中砂岩、细砂岩、粉砂岩组成.砂岩主要由石英、长石和岩屑组成，颗粒支撑，泥质或钙质胶结，分选中等—差.砂岩以块状层理居多，还可见平行层理、板状交错层理、爬升层理.该微相在垂向上也一般表现为正粒序，底部往往发育冲刷面.冲刷面之上砂岩中也含有滞留砾石和灰色、深灰色大小不等的泥砾.

水下分流河道间微相常常与水下分流河道伴生.沉积物主要由灰色、深灰色泥岩及粉砂质泥岩组成，呈现块状层理、变形层理，有时含碳屑.

2.1.3 湖泊相

湖泊相划分为滨浅湖亚相和半深湖亚相.

（1）滨浅湖亚相

滨浅湖亚相进一步划分为湖沼微相、泥质浅湖微相和砂质浅湖微相.

湖沼微相在盆缘广泛发育，是突泉盆地成煤的主要环境之一，主要由灰黑色的碳质泥岩和煤层组成.煤层底板由滨浅湖的灰色、泥质粉砂岩或泥岩，顶板为滨浅湖环境的灰色泥岩、粉砂岩或中细砂岩.湖沼相的泥岩与煤线及滨浅湖泥岩共生.

泥质浅湖分布广泛，在永安公社、黑顶山屯及长春岭附近有较好的露头.泥质浅湖由灰色粉砂质泥岩、泥岩组成.泥岩一般以块状为主，同时还发育水平层理.

砂质浅湖接受来自湖岸的粗碎屑沉积.一般由灰白色细砂岩、灰色粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩组成.砂岩经历波浪的冲刷、簸选和淘洗，碎屑物成熟度增高，分选、磨圆好，在砂岩中见波痕、波状层理、水平层理.

（2）半深湖亚相

该沉积亚相不很发育，在万宝组见到，主要由深灰色、黑灰色、灰黑色泥岩组成.泥岩质纯、性脆，其中发育块状层理和水平层理.

2.2 突泉盆地烃源岩地球化学特征

本研究选取突泉盆地ZK8井、突D1井2口岩心保存完好、样品数量大、具有代表性的地质井，并参照陈树旺［1］和ZK-WJT井［6］等研究资料，较为系统地分析了突泉盆地红旗组泥岩的有机地化指标（表1），以期查明烃源岩生烃潜力.

表1 突泉盆地侏罗系红旗组烃源岩有机地球化学数据Table 1Organic geochemical parameters of source rocks of Hongqi Formation in Tuquan basin

2.2.1 有机质丰度

突D1井采集了78件暗色泥岩岩心样品.TOC分布区间为0.03%～1.74%，平均值为0.22%；生烃潜量S1+S2分布区间为0.01×10-3～0.52×10-3，平均值为0.09× 10-3.氯仿沥青“A”含量分布范围为0.0022%～0.0265%，平均值为0.0071%（表1）.泥岩的TOC含量呈现出下部高上部低的趋势.参考陆相烃源岩有机质丰度评价指标体系［7］，突地1井烃源岩有机质丰度较低.

煤田钻井ZK8井采集了20件暗色泥岩岩心样品. TOC分布在0.91%～5.79%之间，平均值为2.05%；生烃潜量（S1+S2）分布在0.41×10-3～13.97×10-3，平均值为2.89×10-3；氯仿沥青“A”分布在0～0.29%，平均值为0.11%（表1）.表明有机质丰度较高，达到了极好烃源岩标准.

煤田钻井ZK-WJT井采集了26件暗色泥岩岩心样品.TOC分布在0.56%～6.24%，平均值为1.90%；生烃潜量（S1+S2）分布在0.16×10-3～4.57×10-3，平均值为1.10×10-3；氯仿沥青“A”分布在0.001%～0.132%，平均值为0.026%（表1）.烃源岩有机碳含量达到中等有机质丰度样品占到了23.1%（6件），好烃源岩等级样品为42.3%（11件），极好烃源岩等级样品为30.8%（8件），差烃源岩为3.8%（1件）.

此外，陈树旺等［1］依据盆地中煤田钻孔和露头样品也探讨了烃源岩有机质丰度，认为烃源岩达到了好的标准.

总体上突泉盆地烃源岩具有较高的有机质丰度，基本都达到了好烃源岩的标准，具备较好的生烃物质基础.

2.2.2 有机质类型

生物标志化合物包含了丰富的有机质来源的信息.甾烷化合物中C27甾烷优势指示水生生物来源，C29甾烷优势则指示高等植物来源，因此可以根据C27、C28、C29甾烷三者的相对含量指示有机质来源.曾宪章等［8］应用C27、C28、C29甾烷（ααα-20R）三者的相对含量提出了划分有机质类型的图版.根据图2中52件红旗组样品的分布位置，可知ZK-WJT、ZK8井红旗组烃源岩有机质类型主要为Ⅱ型.

图2 ZK8、ZK-WJT井红旗组烃源岩成熟度分类Fig.2Classification of maturities of the source rocks in Hongqi Formation from ZK8 and ZK-WJT drill holes

稳定碳同位素统计结果显示突地1井烃源岩δ13C主要分布在-26.0‰～-22.8‰之间，平均值为-25.1‰，表明烃源岩干酪根类型大部分为Ⅲ型，少部分为Ⅱ型.

以上分析表明突泉盆地烃源岩的有机质类型为Ⅱ和Ⅲ型.

2.2.3有机质成熟度

ZK-WJT井红旗组26件烃源岩镜质组反射率（R）o主要分布在1.26%～1.73%，平均值为1.37%（表1）.镜质组反射率数据点主要分布在成熟与高成熟界限附近，且与深度无明显的相关性.岩石热解参数Tmax主要分布在489.0～517.0℃，平均值为507.58℃.Tmax随着深度变大而逐渐升高.由此判断红旗组烃源岩有机质处于成熟—高成熟演化阶段.

ZK8井20件烃源岩镜质组反射率分布在0.56%～3.84%，平均值为1.46%；Tmax分布在446～562℃，平均值为466℃（表1）.由此判断红旗组烃源岩有机质处于成熟—高成熟演化阶段.

此外，在盆地构造和勘探层系方面，方慧等［9］曾指出，突泉盆地南部牛海凹陷区火山岩覆盖之下，发育有厚度较大、横向分布较为的连续两套低阻层，综合分析认为上部的第一套低阻层是下、中侏罗统煤系地层，下部的第二套低阻层可能是上二叠统林西组.

综上，突泉盆地红旗组暗色泥岩有机质丰度达到好烃源岩标准，有机质类型为Ⅱ和Ⅲ型，有机质成熟度处于成熟—高成熟演化阶段，显示其具有良好的生油、生气潜力.盆地生、储、盖系列完整，是实现松辽外围侏罗纪油气新区、新层系勘探突破的远景盆地.

3 侏罗系油气发现

基于上述地质认识，为揭露火山岩覆盖区中、下侏罗统和上二叠统两套目的层发育状况，以侏罗系和二叠系两个新层系为目的层系开展烃源岩综合评价，探查盆地生、储、盖组合特征及含油气情况，先后提出了“突D1井”和“突参1井”地质设计.索伦-林西地区油气资源选区调查和松辽外围中新生代盆地群油气地质综合调查在“突参1井”和“突D1井”钻探施工中，先后获得了不同级别的油气显示.

3.1 突参1井油气发现

突参1井设计井深2600 m，终孔深度2801 m，位于内蒙古自治区兴安盟突泉县太平乡马吉拉胡村南约650 m、突泉盆地南部牛海拗陷的中部偏南东.井位地表有少量第四系覆盖，周边主要沉积目的层为早侏罗世红旗组和晚古生代林西组［10］.在进尺至1684～1687.5 m与1700～1704 m井段中下侏罗统灰黑色细砂岩及褐灰色含砾粗砂岩中见油气显示，油污味强烈，含油级别为荧光-油斑（图3）.对突参1井15个样品的储层物性测试（地调局油气调查中心委托河南油田）表明，其孔隙度值在1.7%～4.1%之间，平均孔隙度为3.12%，渗透率为0.009×10-3～2.61×10-3μm2，平均渗透率为0.193×10-3μm2.另据中石化东北油气分公司对突参1井压裂出原油分析，其密度为0.8121 g/cm3，黏度为3.6115 mm2/s，属轻质原油.参照我国石油天然气行业物性分级标准，基于非常规油气资源认识，突参1井原油为致密油.

图3 突参1井样品的原油显示Fig.3Crude oil in the samples from TC1 drill hole

3.2 突D1井油气发现

突D1井位于突泉盆地南部，距离突参1井约5 km.该井终孔深度890.7 m，直孔，全井取心.钻遇主要岩性为灰色细砂岩、粉砂岩夹灰黑色粉砂质泥岩、泥岩和煤层.在该井760.6～816.7 m井段的砂岩、粉砂岩孔隙和脉岩裂隙中发现多层“油浸、油迹、油斑”级别的油气显示（图4）.其中“油浸”级别的岩心共4段：761 m处含油岩心约20 cm，781 m处含油岩心约15 cm，806.6 m处含油岩心约60 cm，808.4 m处含油岩心约70 cm.“油迹、油斑”级别的油气显示在760.6～788 m井段、803.5～816.7 m井段发现20余处.

3.3 油页岩的发现

油页岩是一种高灰分的固体可燃有机矿产，低温干馏可获得类似天然石油的页岩油.有机质含量较高，多与煤伴生.油页岩的边界品位含油率一般为大于3.5%，工业品位一般为大于5%［11-12］.对突泉盆地南部煤田钻井煤层顶底板暗色泥岩的含油率分析表明，含油率分布在0.76%～8.01%之间，有1件泥岩样品的含油率达到8.01%，已经达到了油页岩的工业品位.由于煤田的开采，煤层顶底板的暗色泥岩遭到破坏.本次调查工作发现了突泉盆地南部煤系地层具有与煤层伴生的油页岩资源，因此在煤田勘探中油页岩资源应得到足够的重视.

图4 突D1井样品的原油显示Fig.4Crude oil in the samples from TD1 drill hole

4 讨论

松辽盆地及其外围油气勘探工作主要针对白垩系和古近系等已知目的层系，对盆地西南侧大面积火山岩覆盖下其他层系的油气前景关注较少.关于东北地区侏罗纪盆地油气资源，许坤等［13］认为，北票盆地下侏罗统北票组（J1b）和二连盆地的下侏罗统阿其图组（J1a）具有较好的油气前景；鲁北-洮南地区有早侏罗世盆地出露，但因火山岩覆盖情况不详.突参1井和突D1井油气显示，成为该区侏罗纪盆地重要的油气新发现，也是松辽外围油气新区、新层系勘探的重大进展.

作为松辽油气新区，突泉盆地石油地质勘探工作刚刚起步.该盆地是火山岩覆盖区下的残留盆地，有必要开展原型盆地恢复，认识该盆地构造类型、盆地边界范围，以及充填序列、物源区母岩、岩相古地理特征.在此基础上，查明储层的岩性组合特征、分布状况，分析储层物性和储层结构，探讨该盆地超低孔、超低渗非常规致密油的成藏机理，将有效指导后期的勘探开发工作.此外，除了突参1井、突D1井外，关于烃源岩研究仅有少数野外露头［1］和煤田钻孔实物岩心资料［6］.目前亟待开展全盆地范围内、系统的烃源岩调查研究，结合现有的地质、物探和钻探方面资料，确定岩性组合特征、产出状况、沉积厚度，并进一步研究其“埋藏史、热史、生烃史”，系统评价其油气资源潜力.在勘探手段方面，针对火山岩覆盖区下残留盆地，应加强野外地面地质调查和“重、磁、电”与地震、测录井方面综合研究，弥补诸如烃源岩野外露头少、火山岩区低性噪比、钻孔施工受限等方面不足.

从整个东北地区来看，在拓展外围勘探空间方面，突泉盆地的油气发现启示我们：松辽盆地外围的其他不被看好的侏罗纪盆地，有待我们站在非常规的角度重新思考其油气资源前景.而松辽盆地深部是否发育类似突泉盆地的侏罗系目的层，也值得进一步深入调查研究.

总之，深入分析突泉盆地油气地质条件，系统总结盆地形成演化规律，必将促进突泉盆地乃至松辽盆地深部外围地区侏罗纪油气勘探工作.

［1］陈树旺，丁秋红，郑月娟，等.松辽盆地外围新区、新层系——油气基础地质调查进展与认识［J］.地质通报,2013,32（8）:1147—1158.

［2］王杰，陈树旺，丁秋红.内蒙古突泉盆地中侏罗统万宝组碎屑岩LAICP-MS锆石U-Pb测年、地球化学特征及对源区的制约［J］.地质通报,2013,32（8）:1224—1235.

［3］丁秋红，陈树旺，张立君，等.松辽盆地外围油气新区中生代地层研究新进展［J］.地质通报,2013,32（8）:1159—1176.

［4］丁秋红，陈树旺，郑月娟，等.大兴安岭地区突泉盆地侏罗系充填序列及暗色泥岩发育特征［J］.地质与资源,2010,19（3）:203—207.

［5］王丹丹，李世臻，周新桂，等.大兴安岭地区突泉盆地高精度重磁电特征及其构造格架［J］.吉林大学学报：地球科学版，网络优先出版.

［6］蒋兴超，陈树旺，唐友军，等.内蒙古突泉盆地ZK-WJT钻井下侏罗统红旗组生烃潜力［J］.地质通报,2013,32（8）:1236—1242.

［7］SY/T 5735-1995.陆相烃源岩地球化学评价方法［S］.1995.

［8］曾宪章，梁狄刚.中国陆相原油和生油岩中的生物标志化合物［M］.兰州：甘肃科学技术出版社,1989.

［9］方慧，钟清，陈树旺，等.内蒙古突泉盆地双低阻层的发现及其地质意义［J］.地质通报,2013,32（8）:1253—1259.

［10］李世臻.内蒙古突泉盆地突参1井施工现场及所获原油［J］.地球学报,2015,36（1）：封面故事.

［11］刘招君，柳蓉.中国油页岩特征及开发利用前景分析［J］.地学前缘, 2005,12（3）:315—322.

［12］柳蓉，刘招君，柳世友，等.依兰盆地煤与油页岩赋存特征及成矿规律研究［J］.煤炭学报,2012,37（5）:776—781.

［13］许坤，杨建国，陶明华.中国北方侏罗系（Ⅶ）东北地层区［M］.北京：石油工业出版社,2003.

DISCOVERY AND PROSPECTS OF THE JURASSIC OIL AND GAS IN TUQUAN BASIN, INNER MONGOLIA

CHEN Shu-wang1,ZHANG Jian1,GONG Fan-hao1,SUN Shou-liang1,SU Fei1,ZHEN Zhen1,ZHOU Xin-gui2,LI Shi-zhen2, HUANG Gui-xiong3,YUAN Zhi-guang3
（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS,Shenyang 110034,China;2.Oil and Gas Survey,CGS,Beijing 100029,China; 3.Northeast Oil and Gas Company;SINOPEC,Changchun 130062,China）

Tuquan Basin,located in the mid-south of Daxinganling region,covered by volcanic rocks,was recognized as a new area for oil and gas exploration by the program of fundamental geological survey for energy resources.This basin will promisingly achieve a breakthrough for oil and gas exploration in new Jurassic horizons and areas in the periphery of Songliao Basin.Based on the analysis of geological background and sedimentary characters about the source rocks,the designing ideas of the TC1 and TD1 drill holes and the discovery of crude oil are expounded.Moreover,the paper also discusses the prototype restoration of basin,assessment of source rocks,exploration methods in volcanic rock-covered areas, as well as the analysis of ultralow porosity and permeability reservoir related to the unconventional tight oil.

Jurassic;oil and gas discovery;tight oil;TC1 drill hole;TD1 drill hole;Tuquan Basin;volcanic rockcovered area;Inner Mongolia

1671-1947（2015）01-0001-06

P618.13

A

2014-12-30；

2015-01-10.编辑：张哲.

中国地质调查局“松辽外围中新生代盆地群油气地质综合调查”项目（编号1212010782001，1212011120970）和“索伦-林西地区油气资源选区调查”项目（编号1211302108019-2）资助.

陈树旺（1964—），男，博士，研究员，从事油气基础地质调查工作，通信地址辽宁省沈阳市皇姑区黄河北大街280号，E-mail//sycswgeology@163.com