油砂山地區(qū)油砂礦地質(zhì)特征及成藏模式

曹占元，申繁華，龍國(guó)徽，唐 麗，張曉寶

(1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司，新疆 鄯善 838200；3.中國(guó)石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

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油砂山地區(qū)油砂礦地質(zhì)特征及成藏模式

曹占元1，申繁華2，龍國(guó)徽3，唐 麗3，張曉寶1

(1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；2.中國(guó)石油測(cè)井有限公司，新疆 鄯善 838200；3.中國(guó)石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

通過(guò)地質(zhì)勘查、錄井描述、掃描電鏡、鑄體薄片、熒光薄片和地震解釋等方法，對(duì)油砂山地區(qū)地表及地下油砂地質(zhì)特征和成藏模式進(jìn)行研究。結(jié)果表明：油砂山地區(qū)油砂主要出露于油砂山構(gòu)造高點(diǎn)，發(fā)育層位為下油砂山組和上干柴溝組2套地層；油砂儲(chǔ)層具有成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度均偏低的巖石學(xué)特征；儲(chǔ)層物性總體表現(xiàn)為中孔、中高滲特征；儲(chǔ)集空間主要為粒間孔和殘余粒間孔，孔隙分布較均勻，連通性較好，孔隙中油質(zhì)瀝青含量較高。該研究為油砂山地區(qū)新型油氣資源勘探提供了理論依據(jù)。

油砂礦；分布特征；儲(chǔ)層特征；成藏模式；油砂山地區(qū)

0 引 言

1 地質(zhì)背景

油砂山地區(qū)位于柴達(dá)木盆地西南部，是柴達(dá)木盆地西部坳陷區(qū)茫崖坳陷亞區(qū)獅子溝—油砂山二級(jí)構(gòu)造帶東段的三級(jí)構(gòu)造，重疊在尕斯庫(kù)勒油田之上[3]。平面上，油砂山地區(qū)斷裂相當(dāng)發(fā)育，對(duì)油氣成藏有一定的控制作用。斷層的切割形成一系列不滲透的封閉帶，油藏以斷塊的形式分布，各斷塊油氣藏富集程度不一致。垂向上，油砂山地區(qū)油層埋深較淺，含油井段較長(zhǎng)，油層厚度大，但同時(shí)也具有單層厚度薄和分布零散等特點(diǎn)。

2 油砂山地表油砂分布特征

油砂山油砂出露于油砂山構(gòu)造高點(diǎn)，在油砂溝口往里0.80 km處，向東延伸至瀝青溝，露頭南北寬約為0.75 km，東西長(zhǎng)約為1.20 km，面積約為1.50 km2，出露的油砂厚度為74.14 m，主要為下油砂山組(N21)油層，其次為上干柴溝組(N1)。出露的油砂以?shī)A層狀分散于地層中，主要油砂層較為平緩，凸透鏡體及巖層的分叉現(xiàn)象較普遍，成層性不完整，地層西薄東厚，四周均暴露于地表，封閉性極差，為開啟體系。油砂山露頭野外實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，有近30層油砂的厚度大于0.40 m，油砂層總厚度為74.14 m，其中最大單層油砂厚度甚至超過(guò)9.00 m，還有大約20層油砂夾層，其單層厚度小于0.40 m，油砂夾層總厚度為4.00 m，油砂層剝采比一般為1.8～4.0。

3 油砂山井下油砂地質(zhì)特征

3.1 鉆井特征

柴達(dá)木盆地油砂山油砂礦從2010年至今已完鉆10口淺鉆探井，鉆遇下油砂山組(N21)和上干柴溝組(N1)2套地層。鉆探過(guò)程中，只鉆遇了砂質(zhì)巖和泥質(zhì)巖，其中鉆遇砂巖總長(zhǎng)度為797.05 m，占巖心總長(zhǎng)度的55.49%；巖心中油砂總長(zhǎng)度為666.31 m，占巖心總長(zhǎng)度的46.39%。其中，飽含油巖心長(zhǎng)度為24.03 m，富含油巖心長(zhǎng)度為108.68 m，油浸巖心長(zhǎng)度為271.89m，油斑巖心長(zhǎng)度為171.02 m，油跡巖心長(zhǎng)度為89.73 m。油砂的巖性以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，中砂巖、粗砂巖和細(xì)礫巖相對(duì)較少。砂質(zhì)巖最大單層厚度為23.43 m，為該區(qū)提供了良好的儲(chǔ)層條件；泥質(zhì)巖最大單層厚度為13.68 m，為該區(qū)提供了優(yōu)質(zhì)的蓋層條件(表1)。從各鉆井砂泥巖厚度特征可以看出，砂泥巖層數(shù)均較多且互層現(xiàn)象明顯，對(duì)油砂山地區(qū)油砂礦中的油氣保存十分有利。

表1 油砂山Y(jié)ZK11—YZK21鉆井基本數(shù)據(jù)

3.2 儲(chǔ)層特征

3.2.1 巖石學(xué)特征

根據(jù)10口油砂孔的100個(gè)油砂樣品描述和掃描電鏡鏡下的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析表明，油砂山油田油砂礦以長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖為主，巖石類型主要有含礫中粗粒巖屑長(zhǎng)石砂巖、礫狀中粗粒長(zhǎng)石砂巖、中粗粒巖屑長(zhǎng)石砂巖和中細(xì)粒長(zhǎng)石砂巖，含少量含鈣砂質(zhì)細(xì)礫巖及粉砂巖。碎屑成分中石英含量較低，為15.0%～38.0%，平均為24.0%；長(zhǎng)石含量為20.0%～52.0%，平均為33.0%，風(fēng)化程度為中—深；巖屑含量為5.0%～49.0%，平均為25.7%，成分以各種淺變質(zhì)巖巖屑類(千枚巖、板巖、片巖類)為主，其次為碳酸鹽巖巖屑。

民辦高校學(xué)生思想活躍、個(gè)性鮮明、具有較強(qiáng)實(shí)踐能力，接受和學(xué)習(xí)新鮮事物能力比較強(qiáng)，但缺乏良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，自主學(xué)習(xí)能力較差，而且部分學(xué)生經(jīng)濟(jì)條件較好，依賴性強(qiáng)，抗挫折能力比較差[5]。

儲(chǔ)集巖膠結(jié)疏松，膠結(jié)物較發(fā)育，主要以方解石為主(圖1a)，含量為1.0%～26.0%，平均為6.0%，還見少量鐵方解石和黃鐵礦；膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，可見較少量的基底式膠結(jié)。儲(chǔ)集巖雜基含量較高，含量為1.0%～14.0%，平均為5.0%，主要為泥質(zhì)和鈣泥質(zhì)；顆粒分選差—中等，也見分選性好的砂巖；磨圓度以次棱角狀為主，見少量次圓狀；顆粒點(diǎn)—線接觸為主(圖1b)。從整體上來(lái)看，油砂山油田油砂礦儲(chǔ)集巖具有成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度均偏低的特點(diǎn)[4]。

圖1 油砂山巖石薄片鏡下特征

3.2.2 孔隙類型

研究區(qū)儲(chǔ)集巖中溶蝕作用較發(fā)育，原生粒間孔所占比例約為86.91%，次生溶蝕孔隙所占比例約為12.04%，見少量的粒內(nèi)縫?？紫额愋椭饕獮樵ｉg孔、溶蝕擴(kuò)大粒間孔、粒內(nèi)溶蝕孔、溶蝕縫和粒內(nèi)縫(圖2)。通過(guò)對(duì)比各類孔隙面孔率發(fā)現(xiàn)，粒間孔和殘余粒間孔為該區(qū)最主要儲(chǔ)集空間。鏡下鑄體薄片顯示，粒間孔和溶蝕孔除部分被方解石充填外，顆粒之間呈點(diǎn)狀接觸，局部懸空狀，填集密度低，孔隙分布大致均勻，連通性較好[5]。

圖2 油砂山孔隙鏡下特征

3.2.3 物性特征

研究區(qū)孔隙度分布范圍為4.3%～39.4%，多集中在10.0%～30.0%，孔隙度平均為19.6%；滲透率分布范圍為0.04×10-3～4 528.23×10-3μm2，多集中在1.00×10-3～1 000.00×10-3μm2，滲透率平均為156.50×10-3μm2。油砂礦物性總體表現(xiàn)為中孔、中高滲特征。

3.3 含油性特征

通過(guò)對(duì)油砂礦樣品的熒光薄片觀察發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)集巖粒間孔、碎裂隙和解理縫中較常見黃綠色熒光，發(fā)光強(qiáng)度一般為亮—極亮，表明瀝青組分以油質(zhì)瀝青為主，含量較高；填隙物集中區(qū)觀察到較為常見的橙黃色熒光，發(fā)光強(qiáng)度一般為暗—極暗，油砂油中只含少量膠質(zhì)瀝青。發(fā)亮黃綠色熒光的部分孔隙連通性較好，發(fā)暗橙黃色熒光的部分孔隙連通性相對(duì)較差(圖3)。統(tǒng)計(jì)資料分析結(jié)果表明，油砂山油砂礦淺鉆井取心含油率最大為8.853%，主要分布為3.000%～5.000%，平均為4.207%。

圖3 油砂山構(gòu)造油砂礦熒光薄片特征

4 油砂礦成藏條件

4.1 良好的生儲(chǔ)蓋組合

油砂山油田油氣主要來(lái)源于古近系的下干柴溝組優(yōu)質(zhì)烴源巖，為油砂礦成藏提供豐富的物質(zhì)基礎(chǔ)[6-8]。油砂山油田儲(chǔ)層主要為上新統(tǒng)下部的下油砂山組(N21)和中新統(tǒng)上干柴溝組(N1)2套地層，油砂礦儲(chǔ)層物性總體表現(xiàn)為中孔、中高滲特征，具備良好的油氣儲(chǔ)集性能?？v觀0～200 m地層，垂向上均表現(xiàn)為砂泥互層的特征，其中，泥質(zhì)巖主體上構(gòu)成了該區(qū)的蓋層，這種砂泥層物性上的差異極易形成油氣藏。

4.2 高效的運(yùn)移通道

對(duì)油砂山構(gòu)造及不同類型斷層的成因進(jìn)行分析認(rèn)為，油砂山背斜構(gòu)造與油砂山大逆斷層同期形成，受大逆斷層的牽引作用形成了特定的南陡北緩的不對(duì)稱背斜形態(tài)。在垂直主壓應(yīng)力的構(gòu)造長(zhǎng)軸方向的張應(yīng)力的誘導(dǎo)下，早期“X”剪節(jié)理形成的斜交背斜軸向的張性正斷層構(gòu)成了該構(gòu)造斷裂系統(tǒng)的主體[9-10]，對(duì)油砂油的成藏起到了疏導(dǎo)作用，使得深部油砂油向上運(yùn)移形成油砂礦體。

4.3 有效的圈閉

圈閉的形成與構(gòu)造演化密切相關(guān)，N1末期油砂山構(gòu)造出現(xiàn)構(gòu)造圈閉雛形，并在喜山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下發(fā)生多次改造和定型；而油氣充注期主要為N21—N23，晚于烴源巖(E31、E32)和儲(chǔ)蓋層(N21，N1)形成的時(shí)間。沉積埋藏史和油氣充注史的時(shí)間配置關(guān)系為生儲(chǔ)蓋組合變成后期的油氣藏奠定了基礎(chǔ)，圈閉形成期與油氣運(yùn)聚時(shí)間的配套關(guān)系有利于油氣的捕獲。

4.4 強(qiáng)烈而有效的后期抬升

在后期的喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)中，強(qiáng)烈而有效的構(gòu)造抬升使得早先形成的油藏遭受較強(qiáng)烈的改造和調(diào)整，形成一定規(guī)模的油砂礦并不同程度富集，分布于油砂山構(gòu)造的6個(gè)斷塊中。油砂山地區(qū)特殊的地理氣候環(huán)境使得表層瀝青形成有效的保護(hù)層，有利于淺層油砂礦的保存。

5 油砂山地區(qū)油砂成藏模式

以油砂山地區(qū)07041測(cè)線構(gòu)造橫剖面為基礎(chǔ)繪制出油砂山構(gòu)造區(qū)成藏模式圖(圖4)。綜合分析認(rèn)為，油砂山油砂礦的形成主要經(jīng)歷了2個(gè)階段；N21末期，油砂山地區(qū)E32、N1烴源巖尚未進(jìn)入生油門限，但其北側(cè)茫崖凹陷E32烴源巖處于低熟—成熟階段、N1烴源巖處于低熟階段，此時(shí)圈閉已形成，具備一定聚油能力，油砂山地區(qū)第1次成藏；N23末—Q期間，北側(cè)茫崖凹陷烴源巖進(jìn)入更高的熱演化階段，油砂山地區(qū)E32烴源巖進(jìn)入生油門限，大部分處于低熟階段，下部達(dá)到成熟階段，N1烴源巖下部也處于低熟階段，受喜山晚期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用影響，油氣發(fā)生大規(guī)模的運(yùn)移、聚集，該區(qū)第2次成藏；同時(shí)，北部地區(qū)由于油砂山淺層滑脫斷裂形成，在其上盤形成了次生油藏。在后期的喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)中，多期強(qiáng)烈的構(gòu)造抬升使得埋藏較深的油藏逐步變淺，甚至出露地表，有利于原油稠化，并經(jīng)微生物進(jìn)一步降解，從而形成油砂礦。

圖4 油砂山構(gòu)造區(qū)成藏模式

6 結(jié) 論

(1) 油砂山地區(qū)油砂露頭主要分布在構(gòu)造高部位，出露面積廣，主要發(fā)育層位為下油砂山組和上干柴溝組。

(2) 井下巖心含油級(jí)別高，以油浸為主，沙泥互層現(xiàn)象明顯，形成良好的儲(chǔ)蓋配置關(guān)系。

(3) 油砂礦儲(chǔ)層具有優(yōu)越的儲(chǔ)集性能，儲(chǔ)層巖性主要為長(zhǎng)石質(zhì)巖屑砂巖和巖屑質(zhì)長(zhǎng)石砂巖；儲(chǔ)集空間主要為粒間孔和殘余粒間孔，孔隙間連通性較好，含油性明顯；孔隙度平均為19.6%，滲透率平均

為156.5×10-3μm2，總體表現(xiàn)為中孔、中高滲物性特征。

(4) 良好的生儲(chǔ)蓋組合、高效的運(yùn)移通道、有效的圈閉和強(qiáng)烈而有效的后期抬升是油砂山油砂礦成藏的4個(gè)必備條件。

(5) 早期形成的油藏受晚期喜山運(yùn)動(dòng)的破壞，構(gòu)造抬升油藏遭受剝蝕或原油沿?cái)嗔堰\(yùn)移至地表，遭受氧化或生物降解等次生變化形成現(xiàn)今油砂礦。

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編輯 黃華彪

20151031；改回日期：20151230

中國(guó)科學(xué)院2012年度“西部之光”人才計(jì)劃支持項(xiàng)目“馬海地區(qū)深層構(gòu)造特征及油氣藏成因類型研究”(1308RJZA310)和甘肅省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)“柴達(dá)木及羌塘盆地油砂礦勘查示范工程”(1309RTSA041)聯(lián)合資助

曹占元(1985-)，男，助理研究員，2009年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，2012年畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院蘭州地質(zhì)所固體地球物理學(xué)專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)從事非常規(guī)油氣研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.007

TE121

A

1006-6535(2016)02-0027-04