油砂山地區油砂礦地質特征及成藏模式

曹占元，申繁華，龍國徽，唐 麗，張曉寶

(1.甘肅省油氣資源研究重點實驗室/中國科學院油氣資源研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；2.中國石油測井有限公司，新疆 鄯善 838200；3.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

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油砂山地區油砂礦地質特征及成藏模式

曹占元1，申繁華2，龍國徽3，唐 麗3，張曉寶1

(1.甘肅省油氣資源研究重點實驗室/中國科學院油氣資源研究重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；2.中國石油測井有限公司，新疆 鄯善 838200；3.中國石油青海油田分公司，甘肅 敦煌 736202)

通過地質勘查、錄井描述、掃描電鏡、鑄體薄片、熒光薄片和地震解釋等方法，對油砂山地區地表及地下油砂地質特征和成藏模式進行研究。結果表明：油砂山地區油砂主要出露于油砂山構造高點，發育層位為下油砂山組和上干柴溝組2套地層；油砂儲層具有成分成熟度、結構成熟度均偏低的巖石學特征；儲層物性總體表現為中孔、中高滲特征；儲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，孔隙中油質瀝青含量較高。該研究為油砂山地區新型油氣資源勘探提供了理論依據。

油砂礦；分布特征；儲層特征；成藏模式；油砂山地區

0 引 言

1 地質背景

油砂山地區位于柴達木盆地西南部，是柴達木盆地西部坳陷區茫崖坳陷亞區獅子溝—油砂山二級構造帶東段的三級構造，重疊在尕斯庫勒油田之上[3]。平面上，油砂山地區斷裂相當發育，對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，油砂山地區油層埋深較淺，含油井段較長，油層厚度大，但同時也具有單層厚度薄和分布零散等特點。

2 油砂山地表油砂分布特征

油砂山油砂出露于油砂山構造高點，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)。出露的油砂以夾層狀分散于地層中，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。油砂山露頭野外實測地質剖面統計結果顯示，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特征

3.1 鉆井特征

柴達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。鉆探過程中，只鉆遇了砂質巖和泥質巖，其中鉆遇砂巖總長度為797.05 m，占巖心總長度的55.49%；巖心中油砂總長度為666.31 m，占巖心總長度的46.39%。其中，飽含油巖心長度為24.03 m，富含油巖心長度為108.68 m，油浸巖心長度為271.89m，油斑巖心長度為171.02 m，油跡巖心長度為89.73 m。油砂的巖性以泥質粉砂巖、粉砂巖和細砂巖為主，中砂巖、粗砂巖和細礫巖相對較少。砂質巖最大單層厚度為23.43 m，為該區提供了良好的儲層條件；泥質巖最大單層厚度為13.68 m，為該區提供了優質的蓋層條件(表1)。從各鉆井砂泥巖厚度特征可以看出，砂泥巖層數均較多且互層現象明顯，對油砂山地區油砂礦中的油氣保存十分有利。

表1 油砂山YZK11—YZK21鉆井基本數據

3.2 儲層特征

3.2.1 巖石學特征

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

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儲集巖膠結疏松，膠結物較發育，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；膠結類型以孔隙式膠結為主，可見較少量的基底式膠結。儲集巖雜基含量較高，含量為1.0%～14.0%，平均為5.0%，主要為泥質和鈣泥質；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—線接觸為主(圖1b)。從整體上來看，油砂山油田油砂礦儲集巖具有成分成熟度和結構成熟度均偏低的特點[4]。

圖1 油砂山巖石薄片鏡下特征

3.2.2 孔隙類型

研究區儲集巖中溶蝕作用較發育，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%，見少量的粒內縫。孔隙類型主要為原生粒間孔、溶蝕擴大粒間孔、粒內溶蝕孔、溶蝕縫和粒內縫(圖2)。通過對比各類孔隙面孔率發現，粒間孔和殘余粒間孔為該區最主要儲集空間。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為中孔、中高滲特征。

3.3 含油性特征

通過對油砂礦樣品的熒光薄片觀察發現，儲集巖粒間孔、碎裂隙和解理縫中較常見黃綠色熒光，發光強度一般為亮—極亮，表明瀝青組分以油質瀝青為主，含量較高；填隙物集中區觀察到較為常見的橙黃色熒光，發光強度一般為暗—極暗，油砂油中只含少量膠質瀝青。發亮黃綠色熒光的部分孔隙連通性較好，發暗橙黃色熒光的部分孔隙連通性相對較差(圖3)。統計資料分析結果表明，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 良好的生儲蓋組合

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

4.2 高效的運移通道

對油砂山構造及不同類型斷層的成因進行分析認為，油砂山背斜構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稱背斜形態。在垂直主壓應力的構造長軸方向的張應力的誘導下，早期“X”剪節理形成的斜交背斜軸向的張性正斷層構成了該構造斷裂系統的主體[9-10]，對油砂油的成藏起到了疏導作用，使得深部油砂油向上運移形成油砂礦體。

4.3 有效的圈閉

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

4.4 強烈而有效的后期抬升

在后期的喜馬拉雅造山運動中，強烈而有效的構造抬升使得早先形成的油藏遭受較強烈的改造和調整，形成一定規模的油砂礦并不同程度富集，分布于油砂山構造的6個斷塊中。油砂山地區特殊的地理氣候環境使得表層瀝青形成有效的保護層，有利于淺層油砂礦的保存。

5 油砂山地區油砂成藏模式

以油砂山地區07041測線構造橫剖面為基礎繪制出油砂山構造區成藏模式圖(圖4)。綜合分析認為，油砂山油砂礦的形成主要經歷了2個階段；N21末期，油砂山地區E32、N1烴源巖尚未進入生油門限，但其北側茫崖凹陷E32烴源巖處于低熟—成熟階段、N1烴源巖處于低熟階段，此時圈閉已形成，具備一定聚油能力，油砂山地區第1次成藏；N23末—Q期間，北側茫崖凹陷烴源巖進入更高的熱演化階段，油砂山地區E32烴源巖進入生油門限，大部分處于低熟階段，下部達到成熟階段，N1烴源巖下部也處于低熟階段，受喜山晚期構造運動作用影響，油氣發生大規模的運移、聚集，該區第2次成藏；同時，北部地區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動中，多期強烈的構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，并經微生物進一步降解，從而形成油砂礦。

圖4 油砂山構造區成藏模式

6 結 論

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

(2) 井下巖心含油級別高，以油浸為主，沙泥互層現象明顯，形成良好的儲蓋配置關系。

(3) 油砂礦儲層具有優越的儲集性能，儲層巖性主要為長石質巖屑砂巖和巖屑質長石砂巖；儲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，總體表現為中孔、中高滲物性特征。

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

(5) 早期形成的油藏受晚期喜山運動的破壞，構造抬升油藏遭受剝蝕或原油沿斷裂運移至地表，遭受氧化或生物降解等次生變化形成現今油砂礦。

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編輯 黃華彪

20151031；改回日期：20151230

中國科學院2012年度“西部之光”人才計劃支持項目“馬海地區深層構造特征及油氣藏成因類型研究”(1308RJZA310)和甘肅省重點實驗室專項“柴達木及羌塘盆地油砂礦勘查示范工程”(1309RTSA041)聯合資助

曹占元(1985-)，男，助理研究員，2009年畢業于長江大學資源勘查工程專業，2012年畢業于中國科學院蘭州地質所固體地球物理學專業，獲碩士學位，現從事非常規油氣研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2016.02.007

TE121

A

1006-6535(2016)02-0027-04