准噶尔盆地盆1 井西凹陷及周缘深层二叠系超压形成机制及演化特征

1. 研究区域概况

1.1 准噶尔盆地地理位置与地质构造框架

准噶尔盆地位于中国新疆北部，阿尔泰山与天山之间，是第二大沉积盆地，面积约13 万平方公里。其地质构造复杂，由多个一级构造单元组成，包括中央坳陷、西部隆起、东部隆起等。盆地内断裂系统发达，深大断裂控制其形成与演化，如北西向和近东西向的断裂在石炭纪—二叠纪时期活动频繁，影响沉积格局及油气分布。这些断裂塑造了盆地构造，并为油气运移提供通道。二叠纪时期的多期构造运动形成了多个区域性不整合面，进一步划分构造层序，为研究盆 1井西凹陷及周缘超压形成机制提供背景。

1.2 盆1 井西凹陷及周缘的位置与重要性

盆 1 井西凹陷位于准噶尔盆地中央坳陷西部，是重要的富烃凹陷，北接克拉开，南邻莫索湾凸起，东连沙湾凹陷，西至车排子凸起，地理位置优越。该区在油气勘探中地位重要，已发现多个油气田，如莫北、石西等，显示巨大勘探潜力。深层二叠系有优质烃源岩和储层，且普遍存在超压现象，对油气成藏重要。研究该区的超压形成机制及演化特征有助于揭示油气成藏规律，为后续勘探开发提供理论支持。

2. 二叠系地层特征

2.1 岩性特征

准噶尔盆地盆1 井西凹陷及周缘深层二叠系地层岩性复杂，主要包括泥岩、砂岩和砾岩。风城组和下乌尔禾组烃源岩以泥岩为主，占比超 60% ，局部达 80%以上，为生烃提供了丰富有机质。储层段中砂岩和砾岩广泛分布，下乌尔禾组中二者总厚度占 30%-40%，其高孔渗特性利于流体运移和超压传递[1]。泥岩低渗透性易形成封闭环境，有利于增压积累；砂岩和砾岩高渗透性可能导致超压传递或释放。岩性组合的空间分布与比例关系是控制超压形成与演化的关键因素之一。

2.2 沉积环境

二叠系地层沉积环境主要包括湖相和三角洲相，对地层压力和超压形成起关键作用。早二叠世至中二叠世早期，研究区以近物源扇三角洲-湖相沉积体系为主，湖相沉积广泛发育，形成厚层泥质沉积物。湖相环境中，深湖-半深湖相泥岩是主要烃源岩，也是超压发育的重要层位。三角洲相沉积分布在盆地边缘，砂砾岩沉积体为流体运移提供良好通道，可能通过超压传递影响相邻地层压力状态。沉积环境变迁受构造运动和物源供给影响，如晚二叠世博格达山隆升改变物源方向，影响沉积格局及超压形成与分布。沉积环境与超压形成存在密切耦合关系，沉积相的时空展布为超压演化提供重要地质背景。

3. 超压形成机制

3.1 生烃作用

生烃作用是准噶尔盆地盆 1 井西凹陷及周缘深层二叠系超压形成的重要机制之一。有机质成熟度与生烃潜力正相关，直接影响增压幅度。风城组和下乌尔禾组烃源岩层因高有机质丰度和良好成熟条件，成为主要贡献者。风城组烃源岩在早二叠世开始生烃，热演化导致烃类生成，压力升高，增压幅度达 39.43~49.16MPa。生烃作用对超压贡献率区域差异小，测井曲线和盆地模拟技术证实其在烃源岩层中主导地位。

3.2 构造运动

构造运动对超压形成有重要影响。断层活动、地层抬升或沉降改变地层应力状态，影响压力分布与演化。早二叠世伸展裂陷阶段，盆地西部断层活动强烈，地壳减薄，岩浆侵入，利于超压形成。中二叠世拗陷和晚二叠世—三叠纪挤压隆升加剧压力变化，挤压隆升阶段沉降与压实不足导致欠压实超压。断层封闭性影响流体运移和压力封存，增强超压保存。

3.3 流体运移

流体运移是超压形成的另一重要机制。水动力条件和流体来源复杂，影响压力分布与演化。深层流体沿断层或不整合面运移，改变孔隙流体压力，影响热演化。风城组和下乌尔禾组储层超压源于超压传递，深层高压流体向浅层运移致压力升高。流体运移受构造应力场控制，形成超压分布不均。测井资料和盆地模拟技术揭示其动态影响[2]。

4. 超压演化特征

4.1 基于地质历史时期的超压演化阶段划分

准噶尔盆地盆 1 井西凹陷及周缘深层二叠系的超压演化与区域构造演化密切相关。根据地质历史时期及区域构造事件，可将其超压演化划分为三个阶段：早二叠世、中二叠世和晚二叠世—三叠纪。早二叠世时期，研究区处于伸展裂陷阶段，盆地快速沉降，沉积了厚层的风城组和下乌尔禾组烃源岩，为超压的形成奠定了基础。中二叠世时期，盆地进入弱伸展拗陷阶段，沉积速率减缓，但有机质开始成熟并生烃，超压逐渐积累。晚二叠世—三叠纪时期，盆地遭受挤压隆升作用，地层压力进一步增大，形成了现今观察到的超压分布格局。这一阶段划分不仅反映了区域构造对超压演化的控制作用，也为后续详细描述超压演化过程提供了清晰的时间框架。

4.2 不同阶段超压演化过程描述

早二叠世时期，随着盆地的伸展裂陷作用，风城组和下乌尔禾组烃源岩快速沉积，形成了厚层的泥岩和砂岩互层。这一时期的超压主要受欠压实作用控制，由于沉积速率较快，孔隙流体无法及时排出，导致地层压力逐渐升高。中二叠世时期，盆地进入弱伸展拗陷阶段，沉积速率减缓，有机质开始成熟并大量生烃。生烃作用成为超压形成的主要驱动力，尤其是在烃源岩层中，超压显著增强。晚二叠世—三叠纪时期，盆地遭受强烈的挤压隆升作用，断层活动频繁，导致地层压力进一步增大。此外，超压传递作用在这一时期也较为显著，深部超压通过断层向浅部传递，形成了区域性的超压分布格局[3]。通过钻井、测井和地震资料的综合分析，可以恢复不同阶段的超压状态，并揭示超压随时间的演变规律，即从早二叠世的欠压实主导到中二叠世的生烃增压主导，再到晚二叠世—三叠纪的挤压隆升与超压传递共同作用的过程。

5. 结论

准噶尔盆地盆 1 井西凹陷及周缘深层二叠系超压的形成机制多样，主要受生烃作用、构造运动和流体运移影响。风城组和下乌尔禾组烃源岩层的超压主要由生烃作用导致，泥岩盖层超压则源于欠压实作用，而储层超压受超压传递与欠压实作用共同影响。超压形成经历了多个阶段，早二叠世以来，随着有机质成熟和构造活动，超压逐渐增强并规律性分布。不同构造部位的演化存在差异，但整体符合区域构造应力场与沉积环境的演变规律。运用测井曲线组合分析、交会图版法及盆地模拟技术，本研究明确了超压成因的贡献率，恢复了其演化历史，为理解该区超压现象提供了科学依据。

参考文献：

[1]苟宇杰；张凤奇；江青春；鲁雪松；刘刚；卫延召；刘海磊；蒋文龙.准噶尔盆地盆 1 井西凹陷及周缘深层二叠系超压形成机制及演化特征[J].油气地质与采收率，2024，31（3）：16-30.

[2]冯冲；陈程；李梦瑶；张磊；朱涛；许涛；邹贤利.准噶尔盆地西北部地层压力演化与油气成藏有利动力条件研究[J].地球学报，2022，43（5）：689-697.

[3]韩宏伟；刘震；马昕箬；李红梅；贺洋洋；徐泽阳.基于颗粒应力的深层超压预测方法研究：以准噶尔盆地腹部地区为例[J].现代地质，2022，36（4）：1074-1086.