准噶尔盆地腹部埋藏深度超过8000 m的二叠系烃源岩一直以来并未揭示，其地球化学指标特征及在低温超压下的生烃潜力尚未探索。本次研究基于超深层钻井资料开展二叠系烃源岩有机地球化学特征评价，以ZS101等井二叠系烃源岩样品为研究对象，评价确认沙湾凹陷8000米以下超深层发育下乌尔禾组和风城组两套烃源岩，这两套烃源岩经历了较长时间的低温超压生烃过程。
前期研究认为，早中二叠世，受洋盆自西向东逐次关闭的影响，准噶尔盆地西部玛湖、盆1井西、沙湾3个凹陷发育中下二叠统风城组（P1f）和下乌尔禾组（P2w）两套优质烃源岩，其中，玛湖凹陷玛页1等井揭示风城组（P1f）生烃潜力较高。沙湾凹陷东翼ZS101井新完钻井深8960 m，该井首次钻揭了沙湾凹陷完整的二叠系序列：风城组厚度715 m，以深灰色泥岩、灰色白云质泥岩、白云质粉砂岩、灰质泥岩、深灰色粉砂质泥岩互层为主，其中深灰色泥岩、灰色白云质泥岩、灰质泥岩等暗色泥岩类厚度463 m。基于岩心观察，风城组烃源岩岩石类型复杂，主要为含灰（云）质灰黑色泥岩。显微镜下观察到大量泥晶灰（云）岩纹层，有机质主要赋存于暗色泥质纹层中；下乌尔禾组埋深7637 m～7973 m，厚度336 m，以深灰色泥岩与泥质粉砂岩和粉砂质泥岩互层为主，深灰色泥岩厚度为143.8 m。
研究结果表明，沙湾凹陷超深层发育了二叠系下乌尔禾组和风城组两套高成熟优质烃源岩，均具有一定的生烃能力。下乌尔禾组深灰色泥岩TOC在0.48%～3.28%，平均1.58%，S1+S2在0.22 mg/g～6.48 mg/g，平均3.10 mg/g，为中等—优质烃源岩；风城组灰黑色含灰（云）质泥岩厚度336 m，TOC在0.40%～2.14%，平均0.73%，S1+S2在0.15～9.97mg/g，平均2.69 mg/g，为中等—好烃源岩。碳同位素及显微镜下特征揭示风城组烃源岩以咸化的条带状基质镜质体分为主，原始母质以低等藻类和细菌为主，形成于咸水、贫氧—厌氧、干燥的沉积环境中。烃源岩抽提物碳同位素揭示下乌尔禾组抽提物碳同位素在-28.0‰～-26.6‰，II2型为主，风城组抽提物碳同位素在-29.3‰～-28.6‰，略轻下乌尔禾组，偏II1～II2型。
利用钻井的岩屑以及岩心资料开展了ZS101井、Z10井、ZHUANGSHEN1井，共39组镜质体反射率（Ro）测试。结果表明，埋深与镜质体反射率有很好的相关性，沙湾凹陷二叠系烃源岩热演化程度明显高于盆1井西凹陷。沙湾凹陷二叠系烃源岩镜质体反射率1.36%～2.17%，盆1井西凹陷二叠系烃源岩镜质体反射率1.27%～1.52%，整体处于高—过成熟阶段。
基于钻井实测温度，沙湾凹陷ZS101井和Z10井实测温度分别为192 ℃（8815 m，P1f）和153 ℃（6992 m，P2w），计算单井平均地温梯度分别为2.07和2.04 ℃/100 m。以实测镜质体反射率及现今地温梯度为约束，结合沙湾凹陷构造演化过程，恢复了沙湾凹陷二叠系烃源岩成熟演化过程。
以单井烃源岩厚度、泥地比为约束，基于区域上地层厚度和地震剖面，绘制了研究区二叠系风城组和下乌尔禾组烃源岩厚度图，厘定烃源岩平面展布特征。下二叠统风城组烃源岩主要发育在准噶尔盆地西部，在沙湾凹陷西南部厚度最大，烃源岩厚度最大可达450 m以上，北部中拐凸起南翼厚度也可达300m以上，向东厚度逐渐减薄，盆1井西凹陷东部厚度在250 m以上，向周缘逐渐减薄。中二叠统下乌尔禾组烃源岩分布范围广，整个腹部基本均有分布，在沙湾凹陷西部、盆1井西凹陷东北部具有两个厚度中心，最大厚度分别可达350 m和280 m以上，向四周逐渐减薄。
 

准噶尔盆地 超深层烃源岩 低温热演化