四川江油青林口地區(qū)油砂礦地質(zhì)及成藏特征

肖啟才，凌強(qiáng)，鄧紅賓，陽志，劉德攀

（四川省第十地質(zhì)大隊(duì)，四川 綿陽 621000）

油砂礦既不同于固體礦產(chǎn)，又不同于常規(guī)油氣，是一種重要的能源礦產(chǎn)，原油形成后由于地層壓差等原因，通過斷裂構(gòu)造等向近地表的砂體儲(chǔ)層運(yùn)移，運(yùn)移中輕質(zhì)組分揮發(fā)，重質(zhì)組分殘留砂體中形成的瀝青等重油資源（劉同慶，2020）。我國油砂資源豐富，具有良好的勘探前景，根據(jù)國家新一輪油氣資源評(píng)價(jià)對(duì)全國24 個(gè)含油砂盆地106 個(gè)礦帶的評(píng)價(jià)結(jié)果，全國油砂油地質(zhì)資源量為59.7×108t （賈承造，2007）。2018 年，全國一次能源消費(fèi)32×108t 油當(dāng)量，缺口6×108t 油當(dāng)量，綜合對(duì)外依存度19%，主要缺油缺氣（鄒才能等，2020），隨著常規(guī)油氣資源的不斷開發(fā)消耗，國際油價(jià)不斷飆升，油砂礦作為重要的石油、天然氣替代資源，是常規(guī)油氣的一個(gè)重要補(bǔ)充（劉人和等，2009），當(dāng)前各國從勘查常規(guī)油氣資源逐漸轉(zhuǎn)向勘查非常規(guī)油氣資源（張曉明等，2020）。因此，油砂礦的勘查及開發(fā)利用可以提升我國的能源保障能力，展開新一輪油砂礦的地質(zhì)及成藏特征研究是必要的。

江油青林口地區(qū)開展了地質(zhì)填圖、鉆探工程、物探測(cè)井、采樣測(cè)試等勘查手段，進(jìn)一步分析該地區(qū)區(qū)域地質(zhì)背景、礦體地質(zhì)、油砂油儲(chǔ)集體地質(zhì)、油砂油質(zhì)量等地質(zhì)特征，探討其油源、成礦、控礦、儲(chǔ)礦、圈閉、蓋層等成藏特征。為四川盆地及江油青林口地區(qū)油砂礦勘查、開發(fā)利用積累資料并提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)地處龍門山前上寺-羅妙真-漆樹槽逆沖斷層南側(cè)次一級(jí)廟子壩斷層南東侏羅系地層組成的厚壩單斜構(gòu)造帶上，屬下寺-金子山-厚壩油砂成礦帶（孫曉猛等，2010），是四川盆地龍門山前重要的油砂儲(chǔ)集地段（圖1）。區(qū)域地層包含兩個(gè)分區(qū)，北部三疊系地層屬龍門山分區(qū)北段小區(qū)的一套海相及海陸交互相次穩(wěn)定型沉積建造；南東部侏羅系地層系四川盆地分區(qū)成都小區(qū)的一套陸相紅色沉積。受區(qū)域構(gòu)造影響，研究區(qū)出露地層以三疊系、侏羅系地層為主。下寺-金子山-厚壩油砂成礦帶地層主要為紅色復(fù)陸屑建造組成，構(gòu)造簡(jiǎn)單，其變特征以舒緩褶皺為主，表現(xiàn)為向南東傾斜的單斜構(gòu)造，地層傾角40°～60°，傾角由北西向南東逐漸變緩，區(qū)域上為厚壩單斜構(gòu)造帶，構(gòu)成梓潼向斜之北西翼。礦山梁-天井山-二郎廟油砂成礦帶區(qū)域上呈北東展布于二郎廟-五花洞一帶，后緣被馬鞍塘沖斷帶逆掩，前緣斷裂由于被侏羅系地層掩蓋，內(nèi)部變形較為強(qiáng)烈，主要發(fā)育北東向核部較寬平的箱狀、似箱狀褶皺及疊瓦式逆沖斷層，這些具有逆沖擠壓和多期活動(dòng)性的斷層，歸屬二郎廟斷裂帶，位于研究區(qū)北西部，構(gòu)成深部油源與淺部沙溪廟組下段地層之間的連接通道。

圖1 江油青林口地區(qū)區(qū)域構(gòu)造-地層帶和油砂成礦帶分布簡(jiǎn)圖（據(jù)孫曉猛等，2010 修編）

2 礦體地質(zhì)

2.1 儲(chǔ)集體地層

研究區(qū)油砂油儲(chǔ)集體地層為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段（J2s1）（圖2），上部為紫紅色、青灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖不等厚互層，裂隙中偶見油斑、瀝青質(zhì)；中下部為褐黑色、深灰色細(xì)-中粒巖屑石英砂巖，為油砂礦儲(chǔ)集層位，普遍被油砂油浸染，油味濃，粘手，由下至上隨著砂巖粒度由粗變細(xì)，油砂油浸染由下至上大致分為飽含油砂巖、油浸砂巖、含油砂巖、油斑砂巖（莫裕科等，2020）；底部為紫紅色、青灰色泥巖或泥質(zhì)粉砂巖，局部見礫巖，裂隙中偶見油斑，局部巖心有明顯的油氣味。

圖2 江油青林口研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)肖啟才等，2010 修編）

油砂油儲(chǔ)集體北北東向和北北西向兩組脆性節(jié)理發(fā)育，近于直交，規(guī)模小，一般延伸不足1.0 m，頻率5～6 條/m，節(jié)理平直、呈閉合-微張狀，兩組節(jié)理遇泥質(zhì)巖常常消失，增加了儲(chǔ)集體的滲透率，節(jié)理中充滿了油砂油，儲(chǔ)集體地層無明顯的斷裂出現(xiàn)。

2.2 礦體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀

研究區(qū)圈定油砂礦體1 條（圖2），長(zhǎng)約6.9 km，有效厚度3.41～44.63 m，平均有效厚度27.83 m，傾向130°～140°，傾角35°～50°，呈單斜層狀產(chǎn)出，層位較穩(wěn)定，偶夾泥巖透鏡體，沿走向局部有變薄及分枝復(fù)合現(xiàn)象；斜深控制108～972 m，至最低標(biāo)高海拔+34 m。采用容積法（含油飽和度法）求得礦體中油砂油控制資源量87.7×104t，推斷資源量241.3×104t，潛在礦產(chǎn)資源730.6×104t（肖啟才等，2010）。根據(jù)礦體走向及傾向特征，值得進(jìn)一步勘查且有擴(kuò)大資源儲(chǔ)量的潛力。

2.3 礦體含油性

研究區(qū)已施工20 個(gè)淺-中深鉆孔，油砂油礦體采集含油飽和度樣品237 件，樣品分析結(jié)果顯示，原始含油飽和度介于37.7%～48.8%，平均43.3%，含油豐富（圖3-6），質(zhì)量含油率介于8.80%～10.29%，平均9.55%，含水飽和度介于3.89%～5.18%，平均4.54%有效孔隙度平均值介于11.4%～19.9%，平均值15.9%，質(zhì)量含油率超現(xiàn)行國家工業(yè)指標(biāo)。部分鉆探工程封孔后長(zhǎng)期有油砂油滲出井口，個(gè)別鉆探工程施工過程局部有天然氣涌出。

圖3 飽和含油儲(chǔ)集體巖心

圖4 油浸儲(chǔ)集體巖心

圖5 含油儲(chǔ)集體巖心

圖6 油斑儲(chǔ)集體巖心

3 油砂油儲(chǔ)集體特征

3.1 地表露頭

研究區(qū)侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段中下部油砂油儲(chǔ)集體大部分被第四系殘坡積層掩蓋，僅沿道路及河道兩側(cè)人工及天然露頭斷續(xù)出露，巖性為褐黑色細(xì)-中粒結(jié)構(gòu)巖屑石英砂巖，地表風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙較發(fā)育，具交錯(cuò)層理、平行層理（圖7），屬河-湖相沉積地層。巖屑石英砂巖被油砂油浸染，油氣味濃，殘余油飽和度較好，膠質(zhì)和瀝青含量高（圖8）。

圖7 浸染含油儲(chǔ)集體具交錯(cuò)層理、平行層理圖

圖8 含油儲(chǔ)集體露頭

3.2 礦物組成

油砂油儲(chǔ)集體為細(xì)-中粒巖屑石英砂巖，主要由石英顆粒和巖屑顆粒組成，含少量長(zhǎng)石和云母，石英含量30%～50%，巖屑含量42%～52%，巖屑成分以沉積巖為主，其次為變質(zhì)巖，長(zhǎng)石含量2%，顆粒分選好，磨圓度中等，壓實(shí)作用較強(qiáng)，溶蝕作用不發(fā)育；孔隙以粒間孔為主，溶孔不發(fā)育，偶見長(zhǎng)石和巖屑溶孔，孔隙大多在0.1～0.2 mm，面孔率12%；孔隙連通性好，孔隙中可見重質(zhì)瀝青殘余，局部可見大量方解石膠結(jié)物，局部孔隙中充填高嶺石。

3.3 油砂油儲(chǔ)集體力學(xué)性質(zhì)及滲透率特征

研究區(qū)油砂油儲(chǔ)集體4 組物理力學(xué)試驗(yàn)樣檢測(cè)結(jié)果顯示，儲(chǔ)集體巖石天然塊體密度介于2.33～2.40 g/cm3，平均2.37 g/cm3，顆粒密度介于2.73～2.74 g/cm3，平均2.74 g/cm3；天然單軸抗壓強(qiáng)度介于5.79～12.32 MPa，平均9.12 MPa；抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度介于0.30～0.84 MPa，平均0.59 MPa；天然抗剪強(qiáng)度凝聚力介于1.27～2.15 MPa，平均1.87 MPa，內(nèi)摩擦角介于34.02°～36.97°，平均35.58°。顯示儲(chǔ)集體巖石物理力學(xué)性質(zhì)中等、完整。

研究區(qū)油砂油儲(chǔ)集體水平方向采集滲透率分析樣226 件，其分析結(jié)果介于3.78～58.34×103μm2，平均19.28×103μm2；垂直方向采集滲透率分析樣品55 件，其分析結(jié)果介于1.33～10.31×103μm2，平均5.12×103μm2，結(jié)果顯示該區(qū)儲(chǔ)集體水平方向滲透率低，垂直方向滲透率特低，屬低滲的儲(chǔ)集體。表明該地區(qū)儲(chǔ)集體物性條件良好，具有一定的油砂油儲(chǔ)存空間。

3.4 油砂油賦存形態(tài)

研究區(qū)油砂油儲(chǔ)集層孔隙以粒間孔為主，少量的粒內(nèi)溶孔，孔隙連通性好，其充填物主要為方解石，少量高嶺石、伊利石。單偏光顯微鏡下的普通透射光及熒光照片顯示，孔隙中充滿了褐-黑色的油砂油（圖9、圖10）。

圖9 飽含油儲(chǔ)體熒光顯微鏡下特征圖

圖10 油斑儲(chǔ)體熒光顯微鏡下特征

4 油砂油質(zhì)量

4.1 油砂油化學(xué)成分

油砂礦抽提物（油砂油）元素分析結(jié)果顯示，其有機(jī)成分以碳（C）為主，平均為81.96%，其次為氫（H）、氧（O）、硫（S）、氮（N），具高碳高硫的特點(diǎn)（表1）。油砂礦無機(jī)成分主要為SiO2，約占75%，其次為三氧化二鋁（Al2O3）約占11%，三氧化二鐵（Fe2O3）約占3%、氧化鈉（Na2O）約占2.5%，屬于典型的沙礫組成。

表1 油砂礦抽提物（油砂油）元素分析結(jié)果表

4.2 油砂油密度

油砂礦抽提物（油砂油）8 件樣品分析測(cè)試結(jié)果顯示，其密度介于0.951 1～0.958 82 g/cm3，平均密度0.956 2 g/cm3（表2）。

表2 油砂礦抽提物（油砂油）密度測(cè)試結(jié)果表

4.3 油砂油粘度

常溫下油砂礦抽提物（油砂油）基本不流動(dòng)，無法測(cè)量25℃以下油砂油的粘度。以ZK12-1 鉆孔為例，巖心中抽提的油砂油樣品運(yùn)動(dòng)粘度、動(dòng)力粘度檢測(cè)結(jié)果表明，研究區(qū)油砂油粘度大，對(duì)溫度十分敏感，溫度每升高10℃，油砂油粘度一般會(huì)下降一半或近一半（表3、圖11、圖12）。

表3 油砂礦抽提物（油砂油）粘溫曲線測(cè)試結(jié)果表（壓力0.101MPa）

圖11 油砂油運(yùn)動(dòng)粘度-溫度曲線圖

圖12 油砂油動(dòng)力粘度-溫度曲線

4.4 油砂油特點(diǎn)

油砂礦抽提物（油砂油）與大慶油、勝利孤島油、遼河稠油的基本性質(zhì)相比較（表4），研究區(qū)油砂油具閃點(diǎn)高，密度大，粘度大的典型稠油特點(diǎn)，同時(shí)殘?zhí)?、灰分、機(jī)械雜質(zhì)及硫含量均較高。

表4 研究區(qū)油砂礦抽提物（油砂油）基本性質(zhì)與其它地區(qū)油樣對(duì)比結(jié)果表

5 油砂礦成藏特征

5.1 油源

厚壩單斜構(gòu)造的構(gòu)造位置處于龍門山北段推覆體構(gòu)造帶內(nèi)，龍門山北段推覆體構(gòu)造的發(fā)展和演化，為青林口地區(qū)侏羅系沙溪廟組油砂礦的形成奠定了基礎(chǔ)，其油源來自于深部震旦系烴源巖（徐世琦等，2005）。

5.2 儲(chǔ)集條件

研究區(qū)油砂油儲(chǔ)集體為細(xì)-中粒巖屑石英砂巖，主要由石英顆粒和巖屑顆粒組成，含少量長(zhǎng)石和云母，孔隙類型以粒間孔為主，偶見長(zhǎng)石和巖屑溶孔，有效孔隙度算術(shù)平均值15.9%孔隙中充滿了褐-黑色的油砂油；水平方向平均滲透率19.28×103μm2，垂直方向平均滲透率5.12×103μm2，屬低孔、低滲的儲(chǔ)集體。受區(qū)域構(gòu)造影響，儲(chǔ)集體節(jié)理、裂隙發(fā)育并改善了儲(chǔ)集體的儲(chǔ)集條件為油氣在此聚集提供了較大的儲(chǔ)存空間。

5.3 成藏機(jī)制

研究區(qū)油氣聚集與厚壩單斜構(gòu)造同步或稍晚，屬古油藏多期破壞成藏（徐世琦等，2005；孫曉猛等，2010）（圖13）。震旦系烴源巖在奧陶紀(jì)開始生油，志留紀(jì)末開始大量生油（周文等，2007），此時(shí)受加里東運(yùn)動(dòng)旋回的強(qiáng)烈影響，龍門山地區(qū)形成了天井山隆起帶，震旦系的油氣運(yùn)移至此，形成天井山古油藏（戴鴻鳴等，2007）；喜山期重新活動(dòng)的印支期出露前鋒和晚期高角度斷裂成為深部油源與淺部侏羅系之間的運(yùn)移通道，原油運(yùn)移至侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段地層的中下部細(xì)-中粒巖屑石英砂巖儲(chǔ)集體中形成油砂礦（徐世琦等，2005；楊雪飛等，2013）。

圖13 研究區(qū)油砂礦成藏特征簡(jiǎn)圖（據(jù)徐世琦等，2005 修編）

5.4 控礦因素及圈閉

油砂油儲(chǔ)集體為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段中下部細(xì)-中粒巖屑石英砂巖，其上部紫紅色、青灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及底部紫紅色、青灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，僅在裂隙中偶見油氣顯示，表明研究區(qū)為巖屑石英砂巖巖性控油。

江油青林口地區(qū)開展的地質(zhì)填圖、鉆孔巖心錄井、物探測(cè)井解釋、采樣測(cè)試等勘查成果顯示，油砂油儲(chǔ)集體上部泥巖單層厚度大，分布穩(wěn)定，為油砂礦體的直接蓋層，其上覆沙溪廟組上段及遂寧組地層中的厚層泥巖，應(yīng)為油砂礦層的間接蓋層（區(qū)域蓋層），表明油砂礦體為泥巖巖性圈閉。由于該區(qū)油砂油儲(chǔ)集體產(chǎn)于厚壩單斜地層中，地表大部地段被第四系殘坡積層掩蓋，僅沿道路及河道兩側(cè)人工及天然露頭斷續(xù)出露，實(shí)際油砂礦層處于半圈閉狀態(tài)，推斷油砂油儲(chǔ)集層中的輕質(zhì)油在早期便從地表露頭流失，只留下密度大，粘度高、流動(dòng)性較差的稠油或?yàn)r青。

6 結(jié)論

（1）江油青林口地區(qū)油砂礦區(qū)域上屬下寺-金子山-厚壩油砂成礦帶，受上寺-羅妙真-漆樹槽逆沖斷層南側(cè)次一級(jí)廟子壩斷層南東單斜構(gòu)造帶控制，油砂礦儲(chǔ)集體發(fā)育在侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組下段中下部細(xì)-中粒巖屑石英砂巖中，圈定的1 條油砂礦體呈單斜層狀產(chǎn)出，層位較穩(wěn)定，偶夾泥巖透鏡體，沿走向局部有變薄及分枝復(fù)合現(xiàn)象，平均有效厚度27.83 m，整體控制程度低。

（2）油砂油礦體質(zhì)量含油率平均值9.55%，含油飽和度平均值43.3%，含水飽和度平均值4.54%，有效孔隙度平均值15.9%，且具閃點(diǎn)高，密度大，粘度大及殘?zhí)?、灰分、機(jī)械雜質(zhì)高、高硫含量的典型稠油特點(diǎn)。

（3）油砂油儲(chǔ)集體物性條件良好，水平方向滲透率低，垂直方向滲透率特低，具有較好的油砂油儲(chǔ)存空間，顯示出該地區(qū)有擴(kuò)大資源儲(chǔ)量的潛力，是值得進(jìn)一步勘查的遠(yuǎn)景區(qū)。