油砂山地区油砂矿地质特征及成藏模式

2016-12-20曹占元申繁华龙国徽张晓宝

特种油气藏 2016年2期

曹占元，申繁华，龙国徽，唐丽，张晓宝

(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.中国石油测井有限公司，新疆鄯善 838200；3.中国石油青海油田分公司，甘肃敦煌 736202)

油砂山地区油砂矿地质特征及成藏模式

曹占元1，申繁华2，龙国徽3，唐丽3，张晓宝1

通过地质勘查、录井描述、扫描电镜、铸体薄片、荧光薄片和地震解释等方法，对油砂山地区地表及地下油砂地质特征和成藏模式进行研究。结果表明：油砂山地区油砂主要出露于油砂山构造高点，发育层位为下油砂山组和上干柴沟组2套地层；油砂储层具有成分成熟度、结构成熟度均偏低的岩石学特征；储层物性总体表现为中孔、中高渗特征；储集空间主要为粒间孔和残余粒间孔，孔隙分布较均匀，连通性较好，孔隙中油质沥青含量较高。该研究为油砂山地区新型油气资源勘探提供了理论依据。

油砂矿；分布特征；储层特征；成藏模式；油砂山地区

0 引言

1 地质背景

油砂山地区位于柴达木盆地西南部，是柴达木盆地西部坳陷区茫崖坳陷亚区狮子沟—油砂山二级构造带东段的三级构造，重叠在尕斯库勒油田之上[3]。平面上，油砂山地区断裂相当发育，对油气成藏有一定的控制作用。断层的切割形成一系列不渗透的封闭带，油藏以断块的形式分布，各断块油气藏富集程度不一致。垂向上，油砂山地区油层埋深较浅，含油井段较长，油层厚度大，但同时也具有单层厚度薄和分布零散等特点。

2 油砂山地表油砂分布特征

油砂山油砂出露于油砂山构造高点，在油砂沟口往里0.80 km处，向东延伸至沥青沟，露头南北宽约为0.75 km，东西长约为1.20 km，面积约为1.50 km2，出露的油砂厚度为74.14 m，主要为下油砂山组(N21)油层，其次为上干柴沟组(N1)。出露的油砂以夹层状分散于地层中，主要油砂层较为平缓，凸透镜体及岩层的分叉现象较普遍，成层性不完整，地层西薄东厚，四周均暴露于地表，封闭性极差，为开启体系。油砂山露头野外实测地质剖面统计结果显示，有近30层油砂的厚度大于0.40 m，油砂层总厚度为74.14 m，其中最大单层油砂厚度甚至超过9.00 m，还有大约20层油砂夹层，其单层厚度小于0.40 m，油砂夹层总厚度为4.00 m，油砂层剥采比一般为1.8～4.0。

3 油砂山井下油砂地质特征

3.1 钻井特征

柴达木盆地油砂山油砂矿从2010年至今已完钻10口浅钻探井，钻遇下油砂山组(N21)和上干柴沟组(N1)2套地层。钻探过程中，只钻遇了砂质岩和泥质岩，其中钻遇砂岩总长度为797.05 m，占岩心总长度的55.49%；岩心中油砂总长度为666.31 m，占岩心总长度的46.39%。其中，饱含油岩心长度为24.03 m，富含油岩心长度为108.68 m，油浸岩心长度为271.89m，油斑岩心长度为171.02 m，油迹岩心长度为89.73 m。油砂的岩性以泥质粉砂岩、粉砂岩和细砂岩为主，中砂岩、粗砂岩和细砾岩相对较少。砂质岩最大单层厚度为23.43 m，为该区提供了良好的储层条件；泥质岩最大单层厚度为13.68 m，为该区提供了优质的盖层条件(表1)。从各钻井砂泥岩厚度特征可以看出，砂泥岩层数均较多且互层现象明显，对油砂山地区油砂矿中的油气保存十分有利。

表1 油砂山YZK11—YZK21钻井基本数据

3.2 储层特征

3.2.1 岩石学特征

根据10口油砂孔的100个油砂样品描述和扫描电镜镜下的统计结果分析表明，油砂山油田油砂矿以长石质岩屑砂岩和岩屑质长石砂岩为主，岩石类型主要有含砾中粗粒岩屑长石砂岩、砾状中粗粒长石砂岩、中粗粒岩屑长石砂岩和中细粒长石砂岩，含少量含钙砂质细砾岩及粉砂岩。碎屑成分中石英含量较低，为15.0%～38.0%，平均为24.0%；长石含量为20.0%～52.0%，平均为33.0%，风化程度为中—深；岩屑含量为5.0%～49.0%，平均为25.7%，成分以各种浅变质岩岩屑类(千枚岩、板岩、片岩类)为主，其次为碳酸盐岩岩屑。

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储集岩胶结疏松，胶结物较发育，主要以方解石为主(图1a)，含量为1.0%～26.0%，平均为6.0%，还见少量铁方解石和黄铁矿；胶结类型以孔隙式胶结为主，可见较少量的基底式胶结。储集岩杂基含量较高，含量为1.0%～14.0%，平均为5.0%，主要为泥质和钙泥质；颗粒分选差—中等，也见分选性好的砂岩；磨圆度以次棱角状为主，见少量次圆状；颗粒点—线接触为主(图1b)。从整体上来看，油砂山油田油砂矿储集岩具有成分成熟度和结构成熟度均偏低的特点[4]。

图1 油砂山岩石薄片镜下特征

3.2.2 孔隙类型

研究区储集岩中溶蚀作用较发育，原生粒间孔所占比例约为86.91%，次生溶蚀孔隙所占比例约为12.04%，见少量的粒内缝。孔隙类型主要为原生粒间孔、溶蚀扩大粒间孔、粒内溶蚀孔、溶蚀缝和粒内缝(图2)。通过对比各类孔隙面孔率发现，粒间孔和残余粒间孔为该区最主要储集空间。镜下铸体薄片显示，粒间孔和溶蚀孔除部分被方解石充填外，颗粒之间呈点状接触，局部悬空状，填集密度低，孔隙分布大致均匀，连通性较好[5]。

图2 油砂山孔隙镜下特征

3.2.3 物性特征

研究区孔隙度分布范围为4.3%～39.4%，多集中在10.0%～30.0%，孔隙度平均为19.6%；渗透率分布范围为0.04×10-3～4 528.23×10-3μm2，多集中在1.00×10-3～1 000.00×10-3μm2，渗透率平均为156.50×10-3μm2。油砂矿物性总体表现为中孔、中高渗特征。

3.3 含油性特征

通过对油砂矿样品的荧光薄片观察发现，储集岩粒间孔、碎裂隙和解理缝中较常见黄绿色荧光，发光强度一般为亮—极亮，表明沥青组分以油质沥青为主，含量较高；填隙物集中区观察到较为常见的橙黄色荧光，发光强度一般为暗—极暗，油砂油中只含少量胶质沥青。发亮黄绿色荧光的部分孔隙连通性较好，发暗橙黄色荧光的部分孔隙连通性相对较差(图3)。统计资料分析结果表明，油砂山油砂矿浅钻井取心含油率最大为8.853%，主要分布为3.000%～5.000%，平均为4.207%。

图3 油砂山构造油砂矿荧光薄片特征

4 油砂矿成藏条件

4.1 良好的生储盖组合

油砂山油田油气主要来源于古近系的下干柴沟组优质烃源岩，为油砂矿成藏提供丰富的物质基础[6-8]。油砂山油田储层主要为上新统下部的下油砂山组(N21)和中新统上干柴沟组(N1)2套地层，油砂矿储层物性总体表现为中孔、中高渗特征，具备良好的油气储集性能。纵观0～200 m地层，垂向上均表现为砂泥互层的特征，其中，泥质岩主体上构成了该区的盖层，这种砂泥层物性上的差异极易形成油气藏。

4.2 高效的运移通道

对油砂山构造及不同类型断层的成因进行分析认为，油砂山背斜构造与油砂山大逆断层同期形成，受大逆断层的牵引作用形成了特定的南陡北缓的不对称背斜形态。在垂直主压应力的构造长轴方向的张应力的诱导下，早期“X”剪节理形成的斜交背斜轴向的张性正断层构成了该构造断裂系统的主体[9-10]，对油砂油的成藏起到了疏导作用，使得深部油砂油向上运移形成油砂矿体。

4.3 有效的圈闭

圈闭的形成与构造演化密切相关，N1末期油砂山构造出现构造圈闭雏形，并在喜山晚期构造运动作用下发生多次改造和定型；而油气充注期主要为N21—N23，晚于烃源岩(E31、E32)和储盖层(N21，N1)形成的时间。沉积埋藏史和油气充注史的时间配置关系为生储盖组合变成后期的油气藏奠定了基础，圈闭形成期与油气运聚时间的配套关系有利于油气的捕获。

4.4 强烈而有效的后期抬升

在后期的喜马拉雅造山运动中，强烈而有效的构造抬升使得早先形成的油藏遭受较强烈的改造和调整，形成一定规模的油砂矿并不同程度富集，分布于油砂山构造的6个断块中。油砂山地区特殊的地理气候环境使得表层沥青形成有效的保护层，有利于浅层油砂矿的保存。

5 油砂山地区油砂成藏模式

以油砂山地区07041测线构造横剖面为基础绘制出油砂山构造区成藏模式图(图4)。综合分析认为，油砂山油砂矿的形成主要经历了2个阶段；N21末期，油砂山地区E32、N1烃源岩尚未进入生油门限，但其北侧茫崖凹陷E32烃源岩处于低熟—成熟阶段、N1烃源岩处于低熟阶段，此时圈闭已形成，具备一定聚油能力，油砂山地区第1次成藏；N23末—Q期间，北侧茫崖凹陷烃源岩进入更高的热演化阶段，油砂山地区E32烃源岩进入生油门限，大部分处于低熟阶段，下部达到成熟阶段，N1烃源岩下部也处于低熟阶段，受喜山晚期构造运动作用影响，油气发生大规模的运移、聚集，该区第2次成藏；同时，北部地区由于油砂山浅层滑脱断裂形成，在其上盘形成了次生油藏。在后期的喜马拉雅造山运动中，多期强烈的构造抬升使得埋藏较深的油藏逐步变浅，甚至出露地表，有利于原油稠化，并经微生物进一步降解，从而形成油砂矿。