随着我国西部海相碳酸盐岩原生油气田的深化勘探和开发,塔里木盆地塔北隆起哈拉哈塘大型海相油田勘探取得重大突破,凹陷内金跃、新垦、热普等区块成功钻获工业油流,展现出古老海相碳酸盐岩油气藏丰富的资源基础和巨大的勘探潜力。然而对于奥陶系油藏的油气来源、成藏期次及成藏演化过程尚未明确,严重制约了哈拉哈塘新垦及周边地区的勘探进程,为此,本文通过开展哈拉哈塘新垦地区奥陶系碳酸盐岩油藏地球化学特征研究,搞清已知油藏的油气来源,明确多期次油气充注成藏的演化历程,分析控制油藏形成的主要影响因素,建立新垦地区的典型成藏模式。研究区奥陶系油藏原油整体以低密度、低蜡、低硫为特征,富含链烃、贫芳烃,C7化合物组分中正庚烷含量优势明显,原油烷基化表明为高成熟阶段油,存在明显轻烃散失特征,表现出原油轻烃组分主峰碳明显后移,气相色谱基线呈现出UCM“鼓包”现象,原油中检测出完整的C26～C34 25-降藿烷系列化合物,表明原油经历严重的生物降解作用。中分子量烃地化指纹特征与哈拉哈塘大区具有相似性,表明具有相似的油源特点。原油生标化合物表现出高含量长链三环萜烷特征,但伽玛蜡烷/C31藿烷比值较低,规则甾烷呈“V”字型分布,重排甾烷/规则甾烷比值较高,指示具有中上奥陶统源岩油气少量混入的特点,芳构化类异戊二烯烃化合物的大量存在指示为强还原条件,综合分析认为新垦地区奥陶系油藏源于寒武系烃源岩。研究区天然气烃类组分中甲烷占绝对优势,干燥系数在0.65-0.85之间,区内油藏后期受不同程度的天然气气侵改造,同时新垦北部高硫化氢含量与早期发生的细菌硫酸盐还原反应有关,进一步证实生物降解作用的存在。此次在地化研究基础上,建立起新垦地区的三期成藏演化模式:①中晚加里东期,哈拉哈塘南部的满加尔凹陷寒武系烃源岩进入生油高峰,高成熟原油沿斜坡带向北部新垦地区奥陶系储层中运聚成藏,而研究区北部受构造抬升控制,局部地层遭受剥蚀,北部浅层埋藏的原油在生物降解下油质变稠或形成沥青沉淀。②晚海西期,寒武系烃源岩再次进入大规模生排烃期,对早期油藏进行二次运移充注补偿。③喜山期,寒武系烃源岩在高温下形成干酪根裂解气对早期油藏进行不同程度的气侵改造。进一步分析认为烃源岩热演化、多期构造断裂体系发育和次生变化等因素对油气的差异聚集成藏起到重要的控制作用。