布尔津—斋桑(Zaysan)盆地哈萨克斯坦国一侧的斋桑坳陷已经发现了斋桑油气田(包含二叠系、侏罗系和古近系油气藏),处于同一盆地、相同构造位置的我国境内的布尔津坳陷至今没有油气发现。为了推动我国在布尔津地区的油气勘查工作,同时为在境外斋桑坳陷从事油气勘探的企业提供一定地质依据,开展中哈边境布尔津—斋桑地区二叠系沉积充填与油气地质条件研究十分重要且必要。本文以古亚洲洋构造域西段古生代构造演化和二叠系油气勘探进展、布尔津—斋桑地区油气地质勘探程度和布尔津—斋桑地区地质概况为基础,立足野外露头地质剖面、钻井、二维地震剖面、样品测试结果及前人成果等,对布尔津—斋桑盆地构造单元进行了划分,对区域构造演化过程进行了分析;依据野外地质剖面和钻井及地震剖面的研究结果,对研究区二叠纪地层特征进行了深入分析,并且完成了对研究区沉积相的划分,在此基础上又分析了暗色泥岩热演化生烃过程、排烃动力,和油气二次运移动力。结合生储盖组合,通过流体包裹体测试分析成藏动力和方式,制作含油气系统事件表,综合分析油气成藏过程,总结油气成藏模式。布尔津—斋桑盆地是夹持于阿尔泰山(Алтай)和塔尔巴哈台山之间的山间叠合盆地,构造单元从南往北依次划分为:斋桑坳陷、中央隆起和布尔津坳陷三大一级构造单元。受古亚洲洋闭合后构造的控制,布尔津—斋桑地区二叠纪为前陆盆地湖泊相沉积。早二叠世为湖盆初始发育阶段,在布尔津地区为卡拉岗组(P1k)、斋桑地区为阿坎赛组和上覆的肯杰尔雷克组,沉积物的类型为一些含煤系的碎屑建造;中晚二叠世时期布尔津—斋桑盆地沉积中心移动到斋桑一侧。斋桑地区中上二叠统依次为卡拉翁古尔组、塔朗钦组、麦恰特组和阿考尔康组,主要为湖泊—三角洲体系下的碎屑沉积。布尔津—斋桑地区二叠系发育两套主力烃源岩:(1)上二叠统麦恰特(Maichat)组与阿考尔康(Акколканская)组半深湖—深湖相厚层黑色泥岩、(2)下二叠统卡拉岗(Kalagang)组/阿坎赛(Акансайская)组浅湖相泥岩等。早二叠世烃源岩发育于淡水湖泊轻微缺氧的环境,晚二叠世烃源岩发育于还原、高盐度的藻类发育的湖泊沉积环境。将发育于斋桑坳陷上二叠统烃源岩和发育于布尔津坳陷下二叠统烃源岩进行有机地球化学方面参数对比,发现斋桑地区上二叠统发育主力的生油岩,而布尔津地区不发育。布尔津—斋桑地区二叠系储集层主要为砂岩和砾岩,储层成分成熟度和结构成熟度均较低。储层孔隙度类型以剩余粒间孔为主,其次为粒内溶孔。布尔津—斋桑盆地区域性盖层为新生代发育的深湖—半深湖相厚层泥岩,平面上具有良好的展布性;二叠系麦恰特组与阿考尔康组和侏罗系托洛戈伊组为局部性盖层。二者匹配性良好。布尔津—斋桑地区二叠系具有较好的油气成藏条件。二叠系发育两套主力烃源岩,山前沿冲断带二叠系发育的地区生储盖匹配优越。二叠系砂岩储集层中的沸腾包裹体分析结果显示在早二叠世早期已经发生了油气生成和运移。盆地埋藏史恢复显示主力烃源岩经历多次加热过程,早侏罗世达到生油高峰,古近纪达到生气高峰。二叠系厚层泥岩层受热生烃过程中广泛发育异常过剩压力,油气沿着压力梯度减小的方向初次运移。油气近距离进入二叠系岩性圈闭中成藏;也可以通过断裂短距离垂向运移,进入断背斜等构造圈闭中富集成藏;亦有部分油气垂向运移到达古近系和侏罗系之间的不整合面等,经长距离侧向运移在不整合面附近成藏。古近系气藏和侏罗系稠油藏很大程度上是二叠系油藏破坏后二次成藏的结果,侏罗系稠油和古近系气藏发育的地区需要重点关注,有助于在布尔津—斋桑地区获得二叠系油气的进一步发现。