鱼卡地区油砂矿地质特征及其成矿模式

2015-02-17曹占元梁晓飞张晓宝蒋峥文孙国强

特种油气藏 2015年4期

曹占元，梁晓飞，2，张晓宝，蒋峥文，孙国强

(1.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃兰州 730000；2.中国科学院大学，北京 100049；3.中国石油青海油田分公司，甘肃敦煌 736202)

鱼卡地区油砂矿地质特征及其成矿模式

曹占元1，梁晓飞1，2，张晓宝1，蒋峥文3，孙国强1

运用钻井资料、地球化学分析和地震解释等方法，对柴达木盆地鱼卡地区油砂矿地质特征及成矿模式进行系统研究。结果表明：鱼卡地区油源丰富、有机质丰度高、类型好、成熟度低；储层物性较好，属于中高孔、中渗储层；泥岩封盖能力强，形成下生上储、自生自储式的生储盖组合；圈闭形成期与主生烃期的匹配关系良好，断裂构造发育，具备形成大型油砂矿的有利条件。综合分析认为鱼卡地区为构造抬升型油砂成矿模式。研究可对柴达木盆地非常规油气勘探有一定的指导意义。

油砂；地质特征；成矿模式；鱼卡地区

0 引言

柴达木盆地北缘发育了一套侏罗系优质烃源岩，形成了柴达木盆地油气的有利富集区，已探明的油气地质储量为10×108t[1]。中、新生代以来剧烈的构造运动，控制着烃源岩的分布、生储盖组合、圈闭的形成和油气的运聚与改造过程[2-4]。鱼卡地区是柴北缘主要的油砂富集区之一，位于柴北缘东北部嗷唠山以南、绿梁山以北、路乐河以东、柴旦山以西，为一西北向展布的狭长断陷，鱼卡构造为一轴向由东向西倾没的鼻状背斜构造，逆断层十分发育，以近东西向为主，构造轴部已有油砂出露，是油砂矿的有利研究区带[5]。钻探结果表明，鱼卡地区井下油砂含油性显示良好，以油浸、油斑为主；钻遇油砂层平均厚度为25 m，初步计算鱼卡地区油砂地质资源量为53.14×104t。

1 油砂矿分布特征

鱼卡背斜为一轴向为48～115°由东向西倾没的鼻状背斜构造，构造倾角为40°左右，北翼倾角为55～75°，南翼倾角为80°至倒转。油砂露头主要分布于构造西端鼻状背斜顶部上侏罗系采石岭组(J31)地层中，南北宽约100 m，东西长约1.2 km，分布范围近0.1 km2。鱼卡地区露头地质剖面勘测结果显示，该区油砂层出露4层、总厚度约为30 m，油砂最大单层厚度约为9 m；含油砂岩岩性为厚层状至块状砂岩、含砾砂岩，含油砂岩岩性一般从底部向上变细，油味浓，滴水呈馒头状；油砂层横向变化较稳定，整体上靠近核部的油砂层延续性较好，野外采集的油砂露头点的样品实验分析结果显示含油率平均为2.5%，最大为4.91%，最小为1.4%，油砂矿的品级相对较高。

2 油砂矿地质特征

2.1 充足的油源

充足的油源是油砂矿形成的物质基础，鱼卡地区中侏罗系晚期为半深湖相沉积环境，广泛发育了一套以深灰、黑灰色泥岩、油页岩、炭质泥岩和煤层为主的优质湖相烃源岩，其中泥岩约占86%，油页岩约占1%，煤约占10%，炭质泥岩约占3%。中侏罗系地层残余沉积厚度可达500～1 000 m，有效烃源岩厚度一般为200～400 m，是柴达木盆地北缘中侏罗系烃源岩发育最好的区域。从中侏罗系10块泥质烃源岩样品的各项有机地球化学参数可知(表1)：其烃源岩有机丰度较高，生烃潜力大，有机质类型较好，以Ⅰ—Ⅱ型干酪根为主，成熟度较低，达优质烃源岩标准。

表1 鱼卡地区中侏罗系泥质烃源岩样品地球化学参数

2.2 良好的储层

鱼卡地区油砂储集于上侏罗系采石岭组和中侏罗系，岩性类型主要为细砂岩、含砾细砂岩、长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩，上侏罗系采石岭组为典型的河流相沉积地层，广泛发育的河道砂体为储集层提供了基础条件，中侏罗系较好的储层分布在辫状河三角洲沉积相中。储集砂体物性分析测试结果表明，孔隙度为2.0%～22.1%，其中70.37%的样品孔隙度为15.0%～25.0%，属于中、高孔；25.93%的样品孔隙度为10.0%～15.0%，属于低孔；其余3.7%为特低孔。渗透率为0.05×10-3～306.40×10-3μm2，其中55%样品渗透率为50.00×10-3～500.00×10-3μm2，属中渗；25%为0.00～5.00×10-3μm2，属低渗；其余20%属于特低渗。该储层物性较好，属于中高孔、中渗储层，能为油气储存提供有利的空间。

2.3 优质的盖层

鱼卡地区中侏罗系内部的泥岩及上侏罗系红水沟组的厚层泥岩均为良好的盖层。红水沟组沉积相以河泛平原相为主，局部发育较薄的辫状河砂体。岩性以棕红色泥岩、砂质泥岩为主，夹薄层砂岩、泥质砂岩，是区域盖层。泥岩盖层累计厚度平均达365 m左右，泥地比最高达77%，最大连续厚度为70 m；泥岩盖层孔隙度为1.3%～6.5%，平均为4.3%；渗透率为0.001 8×10-3～1.098 0×10-3μm2；镜质体反射率Ro为0.45%～0.71%，属于早成岩阶段B期向中成岩阶段A期过渡阶段[6]。综合泥岩的沉积厚度、孔隙度、Ro和渗透率，认为鱼卡地区泥岩属于中等—较好的盖层，对油气的封盖能力属于中—好。烃源岩和储层、盖层组合在空间上的合理配置，形成了鱼卡地区中侏罗系内部自生自储型及中侏罗系生、上侏罗系储盖的2套组合模式[6](图1)。

图1 生储盖组合模式

2.4 构造演化

自中生代以来，鱼卡地区构造演化经历过多次强烈的构造运动。

晚印支运动使研究区褶皱隆起，并造成了总体上东北地势较高，西南地势较低的地貌格局。

燕山早期上升剥蚀，鱼卡地区基底遭受抬升剥蚀，未接受J1—J23的地层沉积，整体表现为北高南低，东高西低，有基底断层的存在，显现出高断块和局部隆起的特征。燕山中期下降沉积，侏罗系的沉降中心由西向东，由南向北转移，鱼卡地区沉积了较厚的中上侏罗系地层，J2最大厚度为1 000 m，J3最大厚度为900 m。从演化剖面上看，在基底形态的基础上沉积的各地层都有一定的继承性，并在J23末期加快了构造的形成。燕山末期上升剥蚀，地层发生褶皱，随着沉降中心的迁移，鱼卡地区高部位逐渐隆升露出水面，受到风化剥蚀，未接受白垩系沉积，低部位处于水下，白垩系以超复的形式覆盖于J3地层之上，这一时期老断层得到发展，新断层不断地出现。

喜山运动早期柴达木盆地整体沉降，沉积中心向西南迁移，而鱼卡地区已逐渐隆升遭受剥蚀，大多未接受始新统(E3)以上地层沉积。晚喜山期褶皱运动剧烈，早期形成的构造受到加强和改造，鱼卡构造就基本定型于该时期，鱼卡地区大部分断裂贯穿侏罗系和部分新生代地层。

2.5 圈闭形成时间

燕山运动晚期，受周缘造山带的影响，鱼卡地区地层横弯褶皱发育。中侏罗系，鱼卡地区为柴北缘主要沉积中心之一；白垩纪晚期，由于受到逆冲挤压作用，控制侏罗系沉积的同沉积正断层反转为逆断层，同时形成一系列背斜构造和局部圈闭构造；晚喜山运动促使鱼卡地区构造活动加强并最终定型，形成现今的构造格局。新近纪以来，尤其是上新世，阿尔金山和南祁连山再次强烈造山，引起鱼卡地区进一步构造发展。鱼卡地区的断褶作用加强。构造变形方式以逆冲推覆和断裂褶皱为主，形成了一系列的圈闭构造(图2)。

图2 鱼卡地区油气成藏过程

2.6 油气成藏时间与期次

构造圈闭形成时间与烃源岩进入大量生烃的阶段基本同步。通过对龙1井中侏罗系大煤沟组和上侏罗系洪水沟组胶结物中烃类包裹体进行分析，均一化温度分别为75.0～80.0°、62.3～63.4°，表明大煤沟组与红水沟组均为一期成藏，成藏时间为3.29～2.71 Ma，为上新世早期。将测试结果与龙1井热史和埋藏史相结合，可推测出烃源岩进入大量生烃的时间为26.90～2.71 Ma。上新世中期受喜山运动的影响，中侏罗系烃源岩生成的油气运移至储层形成油气藏，同时油气沿构造运动产生的断层向上运移至上侏罗系储层聚集成藏(图2)。

3 油砂矿成藏机理

鱼卡断陷为中侏罗系主要沉积中心，发育了一套优质烃源岩，燕山末期和晚喜山期构造运动强烈，地层大规模抬升，形成叠瓦状逆冲断裂构造，油气沿断裂运移，在优质储层中聚集成藏，其油藏类型为低熟油藏。鱼卡地区位于鱼卡生油凹陷内，强烈而频繁的挤压隆升构造运动在某种程度上限制了烃源岩的热演化程度，烃源岩生烃很晚，至今仍处于低成熟阶段。但是圈闭形成时间比较早，在早第三纪时已形成圈闭雏形，至N22时期完全成型。古近纪末和新近纪，鱼卡地区进入大量生油时期，晚燕山期的古背斜圈闭是油气运移和充注的有利场所。晚喜山期剧烈的构造运动形成大量的褶皱和叠瓦式逆冲断裂，为低熟油的运移提供了主要的运移动力和垂向运移通道(图2)。

4 油砂矿成藏模式

鱼卡油砂矿的地质特征研究结果表明，鱼卡地区具有良好的生、储、盖和圈闭等静态地质优势，同时构造运动为油气的运移提供了必要的运移通道和动力条件。该区油源主要来自中侏罗系大煤沟组低熟烃源岩，有机质丰度高、类型好，但烃源岩成熟较晚，在上新世才开始大量生烃，燕山晚期构造运动形成的古背斜构造是油气运移和充注的有利场所，所以形成了中侏罗系自生自储型及中侏罗系生，上侏罗系储的原生油气藏。晚喜山期构造运动强烈，地层大规模抬升，生成了一系列叠瓦状逆冲断裂构造，部分油气沿断裂运移至地表形成油砂，早期油藏抬升至近地表或裸露于地表，遭受氧化、水洗和生物降解作用等多重作用形成油砂(图3)。该成矿模式为典型的构造抬升型成矿模式[8]，其油砂矿规模受早期油气藏范围大小和晚期构造抬升程度控制，油砂地表出露规模较小，鱼卡地区多集中在构造轴部。