走滑拉分盆地在世界范围内是重要的含油气盆地，其形成与走滑作用有关，高角度走滑断裂发育，伴有花状构造，常见雁行状排列的褶皱与断裂。烃源岩分布受走滑断裂控制，构造、地层多类型圈闭发育，具有优越的石油地质条件和成藏特征。

河套盆地是在前寒武系花岗岩、石英岩及变质岩基底基础上发育的中—新生代弧形走滑拉分盆地^[1]，但勘探成效并不理想，一直未获工业性突破。2017年矿权流转后，在对前期地质认识快速消化的基础上，通过深化关键地质问题研究，按照低成本、高效快速勘探的思路，锁定吉兰泰潜山及其围斜部位，采用多项经济适用性技术开展科学部署与决策，2017—2018年实施二维地震1099km，完成钻井6口，其中4口井获工业油流，实现了临河坳陷油气勘探的重要发现。本文通过对古兰泰潜山及围斜区勘探发现的回顾，旨在对新区高效勘探提供借鉴与参考，同时也为临河坳陷的持续探索、落实规模储量提供重要依据。

1 油气勘探历程及面临问题

河套盆地油气勘探始于20世纪70年代末期，面积约40000km²，可划分为“两隆三坳”5个二级构造单元（图 1）。其中，盆地西部的临河坳陷是最主要的沉积坳陷，东北方向长约320km，西北方向宽约70km，面积为22400km²（图 1）。盆地由老到新主要发育了下白垩统固阳组、上白垩统毕克齐组、始新统、渐新统临河组、中新统五原组、上新统乌兰图克组和第四系河套群（图 2），碎屑岩沉积地层厚度上万米^[2]。

截至2018年8月，临河坳陷完成二维地震4909km，测网密度为4km×6km~16km×20km，各类钻井24口。其中2017年前，长庆油田完成二维地震3810km，各类钻井18口，落实基本地质条件并奠定资料基础。

1.1 油气勘探历程

回顾河套盆地40多年的油气勘探历程，主要经历了石油普查勘探、油气探索勘探、油气勘探快速发现等3个阶段。

1.1.1 1979—1987年石油普查勘探阶段

主要落实基本石油地质条件、构造格局，评价有利区带。共钻探7口井，其中，临深2井、临深3井、临深4井、临探1井、临探2井等5口井在古近系渐新统、下白垩统见到油气显示，临深2井在渐新统试油见油花，临深3井下白垩统累计出油24.84m³，未获得工业性油气流。

1.1.2 2004—2017年油气探索勘探阶段

由于临河坳陷主要目的层埋藏较深，2004—2008年，以生物气“新类型”为目标，评价浅层勘探潜力。展开针对坳陷浅层的第四系生物气勘探，完钻生物气探井2口，均见气测异常，试气产量较低。2010—2017年，以渐新统、下白垩统、太古宇为主要勘探目的层，采集二维地震2680km，完钻探井3口，找矿钻孔4口见到油苗，勘探未获工业性突破。

1.1.3 2017年至今油气勘探快速发现阶段

2017年8月矿权流转给华北油田，开展高精度重磁3676km²、时频电磁69km、重点目标二维地震265km，完钻HZK1井、JHZK2井、JHZK4井、JHZK7井和吉华2x井5口井，在古近系、白垩系、太古宇3套含油层系中均见到了良好的油气显示，其中3口井获工业油流，实现了临河坳陷油气勘探的重要发现。

1.2 制约油气勘探突破的关键问题

以往的勘探实践和石油地质综合研究认为^[3-4]，临河坳陷是一个北深南浅的半地堑，南北差异较大。北部深坳区下白垩统固阳组一、二段，沉积有较厚的半深湖相深灰黑色泥岩、泥质粉砂岩，有机质丰富，具有资源规模大、生烃时间晚、热演化程度高的特点，深层次生孔隙发育，储集性能较好；北部深坳区渐新统较南部斜坡区沉积水体加深、地层加厚，烃源岩有变好的趋势，与其内部砂岩储层与中—新统泥岩盖层可构成良好的生储盖组合。中新统中上部厚层紫褐色泥岩是一套良好的区域性盖层，不同层系内部多套泥岩也提供了有利的封盖条件。相比之下，临河坳陷南部斜坡中—新生界的滨浅湖相及河流相砂体虽然物性好，但浅埋易剥，油气易于逸散，不易保存成藏。

实际上，临河坳陷内发育多个与断层活动相关的半背斜、断块、断鼻、断背斜、背斜圈闭^[5]，十分有利于油气聚集成藏。早期研究初步推测杭锦后旗以及五原以北地区的临河北部深坳区为有利油气勘探区，油气多为原地生油、短距离运移为主，浅层可见生物气藏^[5]，凝析油气及天然气勘探潜力较大，但由于目的层埋藏较深，钻探困难，加之对石油地质条件的认识不够全面，勘探一直未获突破。

2017年矿权流转以来，勘探人员基于对临河坳陷石油地质条件的整体把握，系统梳理该盆地油气勘探久攻不克和钻探井失利的主要原因，聚焦4个关键问题：一是对盆地性质和形成演化模式的重新认识问题；二是对盆地内圈—源关系和不同层系油气运聚特征深化研究问题；三是对吉兰泰潜山形成演化与成藏模式建立的问题；四是如何选准油气勘探快速突破口及科学部署勘探思路的问题。

2 转变思路与选准突破口

由于矿权流转区的勘探时限非常有限，因此针对临河坳陷的勘探思路必然不同于以往盆地，必须突出一个“快”字、强调一个“准”字、落到一个“实”字：适时加快勘探节奏，短期内选准勘探突破口，后期扎实推进部署与实施。正是基于这样一种思路，科研人员对上述制约勘探突破的关键问题进行精准把控，从而实现了以下4个方面的“转变”，为勘探突破口的选择奠定了基础。

2.1 盆地性质与形成演化模式的转变

河套盆地的构造背景处于华北地台西北缘，位于内蒙古陆核（伊盟隆起）、贺兰裂陷槽、白云额博裂陷槽与阿拉善古隆起区接合部^[6]。前人研究认为该盆地属于中—新生代断陷盆地（主动裂谷），本次研究基于二维地震资料断裂构造精细解释，并结合区域构造演化背景，综合分析认为该盆地中—新生代走滑拉分特征明显（被动裂谷），盆地形成演化主要受控于向西北弧形凸出的巴彦乌拉山—狼山、黄河一级控盆边界走滑断裂带。地震剖面上可见由高角度张性走滑断层控制的半地堑和负花状构造样式(图 3)。

结合前人对狼山形成演化的构造年代学和物源分析及变形特征等研究成果^[7-10]，认为河套盆地中—新生代构造演化经历了早—中侏罗世伸展裂陷阶段、晚侏罗世—早白垩世早期挤压抬升剥蚀阶段、早白垩世中期—晚白垩世早期的弱伸展左行走滑拉分阶段、晚白垩世中期—始新世早期区域性隆升剥蚀阶段、始新世中期—渐新世中等强度右行走滑拉分阶段、新近纪强烈右行走滑拉分阶段。

根据重力与地震资料解释，临河坳陷发育北东向、东西向两组断裂，以北东向断裂为主，负花状断裂构造发育，具有“东西分带、南北分块”的构造格局，可划分为吉兰泰潜山带、吉兰泰东翼逆牵引构造带、磴口北构造带、杭五断垒带及4个洼槽(图 4)。

对盆地性质及其演化阶段的重新认识为后续石油地质条件评价特别是烃源岩的发育规律提供了重要支撑。

2.2 圈—源关系认识的转变 2.2.1 主要烃源岩

钻井揭示临河坳陷发育下白垩统固阳组、渐新统临河组两套暗色泥岩层。以往认为，临河坳陷北部深凹陷埋深大，热演化程度高，无论是渐新统还是下白垩统，可能达到了过成熟阶段（R_o > 2.0%），具有很强的生气能力，生气强度最大可达（60~80)× 10⁸m³/km²，以生天然气为主^[11]。

本次研究根据二维地震资料解释和已钻井揭示烃源岩资料，推测下白垩统、渐新统两套烃源岩分布面积广，厚度大，其中下白垩统沉积中心面积为1800km²，烃源岩厚度达200~900m；渐新统沉积中心预测面积2100km²，烃源岩厚度达300~800m，资源基础好。另外主洼槽区虽然埋藏较深，但地温梯度低，推测没有达到过成熟阶段，因此以生油为主。

2.2.1.1 下白垩统烃源岩特征

下白垩统烃源岩为深灰色泥岩或灰黑色泥岩，有机质丰度中等偏高。松探1井固阳组深灰色泥岩总有机碳含量（TOC）平均值为1.29%，最大值为3.55%；生烃潜量平均值为5.41mg/g，最大值为19.87mg/g，评价为中等—好烃源岩。临深3井灰黑色泥岩TOC平均值为1.16%，最大值为1.64%；生烃潜量平均值为1.39mg/g, 最大值为2.26mg/g；总烃平均值为0.051%，最大值为0.091%；氯仿沥青“A”平均值为0.0789%，最大值为0.1268%。固阳组有机质类型主要以Ⅱ₂型干酪根为主，综合评价为中等—好烃源岩（表 1）。

2.2.1.2 渐新统烃源岩特征

渐新统烃源岩以深灰色泥岩和灰黑色泥岩为主，有机质丰度整体比较高。隆1井深灰色泥岩TOC平均值为1.34%，最大值为5.1%；生烃潜量平均值为6.55mg/g，最大值为39.72mg/g；总烃平均值为0.092%，最大值为0.199%；氯仿沥青“A”平均值为0.2461%，最大值为0.5656%。松5井深灰色泥岩TOC平均值为1.41%，最大值为2.06%；生烃潜量平均值为8.16mg/g，最大值为13.87 mg/g；总烃平均值为0.117%，最大值为0.148%；氯仿沥青“A”平均值为0.3226%，最大值为0.367%。渐新统烃源岩有机质丰度很高，有机质类型以Ⅰ—Ⅱ₁型干酪根为主，综合评价为好烃源岩（表 2）。

隆1井3500m左右的烃源岩，饱和烃+芳香烃超过40%，T_max达到435℃，OEP接近1.2，表现为成熟烃源岩的特征，据此确定古近系烃源岩成熟门限约3500m。

2.2.2 油—源关系

基于临河坳陷内已钻遇不同层系储层中原油地球化学特征的实验分析，并与盆地内下白垩统和渐新统两套主要烃源岩地球化学特征进行对比研究后认为：

（1）古近系储层中的原油来自同层系临河组烃源岩。临深1、临深2、临深3、松5等井饱和烃气相色谱特征表明，临河坳陷临二段烃源岩环境相差不大，姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）比值为0.11~0.59，主要表现为强还原环境，原油与邻近烃源岩的环境指标较一致，皆属于强还原环境，但原油的链烃相对含量高于烃源岩（表 3）。

（2）杭五断垒带下白垩统储层中原油来自同层系固阳组烃源岩。临深1、临深3、临深4等井饱和烃气相色谱特征表明，临深3井白垩系原油来自于成熟度高、弱还原环境的烃源岩，原油密度小，油质较轻，与临探1井、临深3井、临深4井同层段烃源岩的热演化程度和沉积环境相似（表 4）。

（3）吉兰泰潜山带太古宇变质岩储层中原油推测来自北部洼槽下白垩统烃源岩。HZK1、JHZK2、JHZK4等井原油饱和烃气相色谱特征表明，正构烷烃分布完整，主峰碳为nC₂₂，具有明显的偶碳优势和明显的植烷优势，符合下白垩统烃源岩特征。但是高植烷优势和偶碳优势说明烃源岩沉积环境为强还原环境，与目前斜坡带钻遇下白垩统的井地球化学特征有明显的差异。

吉兰泰潜山带原油推测来自高盐度的咸水湖相沉积环境烃源岩，虽然松探1井所揭示的下白垩统暗色泥岩具有高盐度咸水湖相的沉积特征，但在萜烷特征上与原油存在差异，烃源岩缺失三环萜烷（图 5)。

吉兰泰潜山带原油甾烷正构C₂₇含量在40%以上，反映了母源含有丰富的低等水生生物。异构化程度20S/(20S+20R)-C₂₉和ββ-C₂₉/∑C₂₉约为40%，说明烃源岩已经成熟，而松探1井的烃源岩缺失孕甾烷（图 6）。

吉兰泰潜山带原油主要来自母源较好、强还原且高盐度的成熟烃源岩，目前尚未揭示出特征相似的烃源岩，推测在北部洼槽下白垩统发育有强还原且高盐度的成熟烃源岩。

2.2.3 圈—源关系

根据最新的地震资料解释成果，目前临河坳陷落实吉兰泰潜山带、吉兰泰东翼逆牵引构造带、磴口北构造带、杭五断垒带等4个有利构造带，发育了潜山、构造和岩性等多种圈闭类型（图 7）。

由于受早白垩世、古近纪时期巴彦乌拉山—狼山南段和北段走滑拉分作用强度差异的影响，临河坳陷东北部形成深洼槽，西南部形成浅洼槽，湖盆发育，为有利生烃区。上述构造带紧邻有利生烃区（图 4），油气运移距离近，属于源内或源边断裂垂向—储层侧向运聚模式。

2.3 潜山油气成藏认识的转变

吉兰泰潜山带邻近北部洼槽中心，太古宇目的层埋深浅，潜山顶面埋深浅，仅为23~1500m，面积达150km²，构造背景条件好。但由于是变质岩潜山，前期认为油源和储层可能是不利因素。但2016年在该区完钻的松探1井和松探2井证实下白垩统发育半深湖相沉积相带，存在发育好烃源岩的条件；且潜山ZK230、ZK500钻孔井在太古宇片麻岩裂隙中见原油显示，该潜山是油气有利运聚方向。基于上述发现，2017年11月对吉兰泰潜山带油气成藏条件重新认识，认为该潜山带具有以下有利成藏条件：

一是潜山具有良好构造形态。受庆格勒图断裂、狼山断裂夹持，为四面受断层控制的断垒山，潜山高部位为反向断层控制的断鼻山形态，南侧腰部为不整合与内幕反射对接的屋脊背斜形态，东侧翼部为更加接近生油洼槽的独立断块山，闭合幅度为2000m，圈闭面积为150km²。

二是紧邻东北部深洼区，油源条件好。ZK230井基岩裂隙原油与松探1井油砂色谱具有相似的谱峰形态，说明原油来自相似沉积环境的烃源岩，但ZK230井原油成熟度高于松探1井，推测吉兰泰潜山带油气主要来自邻近深洼槽。潜山太古宇变质岩以狼山山前断裂与深洼槽对接，对接窗口达2800m，油源供给条件好，潜山构造位置高，为油气运移有利指向区（图 8）。

三是潜山发育裂缝型储层和溶蚀型储层，具备有利储集条件。太古宇变质岩类型为浅灰色黑云斜长片麻岩、深灰色斜长角闪片麻岩、灰白色—浅肉色钾长片麻岩，呈似层状、互层产状产出，接触界限多为渐变过渡，显示较强的混合岩化作用。构造裂缝较为发育，发育构造角砾岩带，局部见溶蚀晶洞，有利于原油储存。

2.4 工作部署思路转变与突破口选择

在中国石油天然气股份有限公司正确指导和长庆油田大力支持下，2017—2018年，河套盆地探矿权流转给华北油田。为快速扭转勘探被动局面，在短时间内获得发现，必须不断解放思想，积极转变思路。通过对前期地质认识的快速消化，结合基础地质研究进展，逐步形成了“以烃源岩评价为重点、圈—源关系分析为核心、分层次定目标为策略”的总体勘探思路。

首先，重新认识在盆地性质的基础上，明确临河坳陷受走滑拉分强度差异的影响，可形成南北两个生烃洼槽，资源潜力丰富；其次，基于最新的地震解释，认为洼槽周缘发育多个近源构造带，具有源内或源边断裂垂向输导—储层侧向运聚的条件，明确了圈—源关系；最后，分层次开展区带优选，认为南部洼槽吉兰泰潜山构造区埋藏浅（小于3000m）、构造背景好，ZK230、ZK500等多口钻孔井在太古宇片麻岩裂隙中发现原油显示，是实现低成本、高效快速勘探的现实有利区；而传统认为的北部勘探有利区，虽多口井见油气显示，但目的层埋藏较深（大于5000m），钻探困难，钻探成本高，属于接替勘探区。据此，锁定吉兰泰潜山及其围斜部位中—新生界构造圈闭为首选突破目标，以期突破工业油流关带动临河坳陷整体勘探部署的实施。

3 科学部署与精细实施 3.1 科学部署

科学部署是实现油气勘探快速突破的前提。勘探思路一旦明确，必须进行有针对性的科学部署。为此，勘探人员坚定不移执行中国石油天然气集团公司矿权流转政策，立足自然资源部核准的矿权区，以高效勘探为核心，以创新地质认识为引领，整体评价优化部署，突出吉兰泰潜山勘探，加大临河坳陷重点区带预探力度。坚持市场化运作，利用经济适用技术，加快勘探生产组织实施。

针对制约勘探进展的地震资料少、品质差、测网密度稀等问题，采取了老资料重新处理、加密二维地震，并补做新高精度重磁及时频电磁等多种方法；为了摸清潜山含油状况，部署实施2~4口钻孔；为了实现碎屑岩领域油气勘探的突破，部署实施吉华2x井等。这一系列措施方法，加速了该区油气勘探进程。

3.2 精细实施

在加快河套盆地临河坳陷油气勘探进程中，精细工程实施是勘探实现快速突破的重要保障。

3.2.1 超前谋划，非地震、地震先行，为井位提供资料保障

由于临河坳陷资料较为稀疏，为了精准井位部署，超前谋划部署，利用重力、磁法、电法、地震多方法联合勘探^[12]。发挥重磁勘探成本低、效率高的优势，自2017年11月17日开始历时35天，精心组织、科学施工，完成野外高精度重磁采集，为二维地震及井位部署提供参考。2017年12月开始野外地震采集，针对临河坳陷变质岩潜山内幕成像难度大、断裂系统发育、地形地貌复杂等地震勘探难点，应用高精度卫星照片预设计，优化地震采集参数，加强采集处理一体化，动态优化部署调整，快速完成采集与处理，获得了高品质的地震资料。

3.2.2 优化井筒工程设计、加强运行管理，确保高效实施

重点强化针对临河坳陷地质特点的技术系列，优选适合于吉兰泰潜山带片麻岩地层的录井、测井技术系列，保障油气的发现与评价；优化井身结构，从最初的三开井身结构优化为二开井身结构，缩短了建井周期，降低了勘探成本；优化钻头设计及钻井参数，使用金属密封牙轮钻头加大钻压钻进太古宇片麻岩地层，取得了良好的效果；尝试使用扭力冲击器加PDC钻头钻进太古宇片麻岩地层，积累了一定的经验，为突破华北油田太古宇片麻岩勘探盲区提供了有力的技术保障；工程地质一体化，尝试“丛式布井”“老井场利用”和“井营分离”，缓解了河套盆地土地类型多样、征地费用高的问题。

运行管理是实现高效勘探的保障，通过开展成熟经验共享、生产计划超前安排、施工方案共同讨论、复杂情况共同解决，要求“人等井，不能井等人”“料等井，不能井等料”，做到各专业、各工序的无缝衔接，克服了路途远、社会依托差的难点，有效保障了河套盆地的高效勘探。

3.2.3 适用测试技术，提高生产时效

创新采用了MFE裸眼选层测试与螺杆泵排液联作工艺，提高了新区勘探时效，为埋藏浅、压力系数低、井温低和岩性稳定的太古宇储层中途测试提供可借鉴方法。在充分认识太古宇片麻岩井壁稳定的基础上，采用划眼通井和双井径测井技术，确定了裸眼封隔器坐封位置，使用原钻机中途裸眼坐封螺杆泵联作测试^[13]，大大提高了坐封测试时长。通过在JHZK2、JHZK7等井使用，既取全取准地层资料，又提高了试油测试生产时效。

4 油气勘探实践的成果与认识 4.1 油气勘探成果 4.1.1 吉兰泰变质岩潜山首获工业油流

2017年12月5日，吉兰泰潜山首口地质验证孔（HZK1）开钻，同步部署实施高精度重磁、时频电磁及二维地震。HZK1井在太古宇519~558m钻遇油斑4m/1层、油迹25m/3层，钻井取心裂缝较发育，具有非重质油的特点，证实了该潜山的含油性。随后优选3个钻探目标，分别实施了JHZK2、JHZK4、JHZK7等3口钻孔井。JHZK2井、JHZK7井在300~700m井段油气显示活跃，中途测试泵排分获日产2.84m³和1.92m³的工业油流，JHZK4井在993~1062m井段发现油层，初步圈定面积达150km²的潜山有利勘探区。

4.1.2 吉兰泰潜山东翼鼻状构造发现碎屑岩厚油层并获工业油流

利用新采集的二维地震，以古近系、白垩系为目的层，钻探了吉华2x井，在1394~1746m井段砂砾岩见到油气显示269m，测录井综合解释各类油层195m/19层，对1651~1736m井段油层37m/5层试油，采用螺杆泵排液求产，日产油10.26m³，累计产油27.53m³，发现了一个埋藏浅、油层厚度大的富集油藏。

4.2 勘探实践的认识 4.2.1 中国石油天然气股份有限公司的重视指导和长庆油田分公司的大力支持是实现快速发现的基础

河套盆地的勘探发现，既是华北油田“创新与精细并重”勘探理念的成功实践，更是中国石油突出“整体协调、共建共享”理念、积极推进矿权流转改革的重要成果。中国石油勘探与生产分公司多次听取对这个盆地的勘探思路、部署方案汇报并给予指导；在吉华2x井见到活跃油气显示后，又两次组织专项会议重点推进，对勘探突破起到了重要推动作用。长庆油田多年来在河套盆地区域勘查中积累了丰富的地质资料和宝贵的地质认识，并且在矿权流转期间，给予华北油田积极的帮助，不但提供了大量基础资料，而且将制约勘探的地质瓶颈与华北油田做了分享，为河套盆地勘探发现打下了基础。

4.2.2 坚定信心、科学部署与决策是实现油气勘探发现的前提

临河坳陷历经40多年的勘探，勘探工作者认为临河坳陷具备形成规模富集油气藏的良好地质条件，始终坚定找油的信念。矿权流转后，针对河套盆地地质复杂，烃源岩、资源潜力未获证实且勘探和认识程度均较低的局面，深化关键制约问题的研究，创新地质认识，按照低成本、高效快速勘探的思路，以经济适用技术开展科学部署与决策，快速精细实施，实现了河套盆地勘探重要发现。

4.2.3 转换思维，创新驱动，选准突破口是实现油气勘探发现的关键

通过梳理和消化前期认识，重新认识盆地性质和构造演化模式，突破以往固有的模式，转变思维^[14]，创新圈—源关系认识，以吉兰泰潜山及围斜构造带为勘探突破口，钻探JHZK2、JHZK7、吉华2x等井，从而在潜山和碎屑岩两大领域，以及古近系、白垩系和太古宇3套层系获勘探发现。

4.2.4 经济适用技术的选用是实现快速发现的有效手段

按部就班，拘泥于老区的勘探程序，必然勘探周期长、成本高。为了在两年探矿权周期实现突破，必须加快勘探节奏，采用高效、经济适用的技术。因此，在选定吉兰泰地区为突破口后，立即实施验证孔，再利用成本低、时效快的高精度重磁与时频电磁圈定有利靶区，然后针对目标区快速采集少量二维地震，准确落实目标井位，采用市场化运作，优选合作伙伴，实现了高效勘探和快速发现。