張海全，孟萬斌，王鶴

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610083；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)與開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，四川 成都 610000）

黔南坳陷凱里油砂礦地質(zhì)特征及成礦模式

張海全1，孟萬斌2，王鶴3

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610083；2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)與開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059；3.成都北方石油勘探開發(fā)技術(shù)有限公司，四川 成都 610000）

基于前人的研究資料和對(duì)油砂鉆孔巖心的詳細(xì)觀察及測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)黔南坳陷凱里油砂礦進(jìn)行了巖石學(xué)特征、儲(chǔ)層特征及地球化學(xué)特征分析，探討了油砂礦的成礦模式。研究認(rèn)為：凱里油砂為多層分布，厚度變化大，砂巖以方解石膠結(jié)為主，有效面孔率為1.0%～8.0%，儲(chǔ)集空間以原生粒間孔為主，孔隙度為1.0%～7.0%，滲透率為0.01×10-3～1.20×10-3μm2，整體屬低孔低滲儲(chǔ)層；抽提物組分碳同位素具典型海相原油特征，局部倒轉(zhuǎn)明顯；油砂礦的成礦模式為加里東期形成的背斜型古油藏遭受改造，后期再次埋深再成藏，至燕山期強(qiáng)烈抬升剝蝕，儲(chǔ)層中的油氣遭受降解、氧化，形成“古油藏破壞型”瀝青質(zhì)油砂礦。

油砂；地質(zhì)特征；成礦模式；黔南坳陷；凱里

0　引言

油砂是一種含有瀝青或焦油的砂或砂巖，一般出露于地表或近地表，屬于非常規(guī)油氣資源［1-2］。隨著油氣資源日漸短缺，油砂資源逐漸成為常規(guī)油氣的重要接替和補(bǔ)充資源［3-4］。全國(guó)新一輪油氣資源評(píng)價(jià)，估算凱里地區(qū)油砂資源為0.77×108m3，具有較好的油砂資源潛力。黔南坳陷凱里地區(qū)地史中曾形成了較大的古油藏，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得古油藏遭受抬升、破壞，在地表及地表淺層形成大量的油砂礦。前人針對(duì)油砂礦層中的瀝青質(zhì)做了大量的工作，詳細(xì)分析了瀝青質(zhì)的地球化學(xué)特征及成藏史［5-8］，而對(duì)油砂礦綜合地質(zhì)特征尚未開展過系統(tǒng)研究，本文著重對(duì)研究區(qū)油砂礦的地質(zhì)特征及成藏規(guī)律進(jìn)行研究。

1　區(qū)域概況

凱里油砂礦位于貴州黔東南的凱里地區(qū)，為一破壞-殘余型油氣藏，地表及近地表以固體瀝青為主，深部可見一些殘余稠油。前人研究認(rèn)為，凱里地區(qū)主體構(gòu)造定型于加里東晚期，為一低緩復(fù)式背斜，燕山期的強(qiáng)烈褶皺沖斷和隆升剝蝕，使其在地表顯示為一復(fù)式向斜，但在地下深處仍保留了古構(gòu)造的輪廓，原生的背斜油氣藏基本破壞殆盡，形成了我國(guó)南方較大的瀝青砂礦［9-10］。該地區(qū)油砂主要發(fā)育在志留系翁項(xiàng)群三段石英砂巖層中，為濱海相砂壩沉積，是本區(qū)古油藏的主要油氣產(chǎn)層。

本次研究對(duì)爐山ZK1油砂孔、翁項(xiàng)ZK2油砂孔巖心進(jìn)行了系統(tǒng)觀察、采樣（見圖1）［11］，共采集油砂巖樣46件，分別對(duì)巖石微觀特征、巖石孔滲特征及瀝青族組分碳同位素進(jìn)行了分析。

2　油砂地質(zhì)特征

2.1油砂礦分布

凱里油砂主要分布在志留系翁項(xiàng)群三段，構(gòu)造上分布在魚洞向斜、翁項(xiàng)背斜等構(gòu)造帶的翼部，露頭主要出露翁項(xiàng)群。這里油砂連片分布，厚度分布不均，主要沿著構(gòu)造帶軸部分布，由核部向翼部、由南向北，油砂厚度逐漸減薄，最厚處13 m，最薄處則未見瀝青。

油砂鉆孔巖心揭示，凱里油砂僅分布在翁三段砂巖中下部，主要發(fā)育3～5個(gè)油砂小層，含油飽滿，ZK1井見4層油砂（單層厚0.42～10.01 m），累計(jì)厚度12.94 m，差異充填較明顯，主要受斷裂及巖石物性控制。

2.2油砂礦沉積

油砂礦儲(chǔ)層砂巖主要為一套濱海相沉積，發(fā)育平行層理、斜層理和大型板狀交錯(cuò)層理，局部可見大型砂巖楔形體，為近濱岸高能環(huán)境。

油砂樣品以中—細(xì)粒（含）鈣質(zhì)石英砂巖為主，表面干凈，粒徑為0.08～0.30 mm；碎屑顆粒主要為石英和少量斜長(zhǎng)石、微斜長(zhǎng)石，填隙物為鈣質(zhì)和硅質(zhì)；石英體積分?jǐn)?shù)95%～99%，分選和磨圓好，呈次圓狀—圓狀，次生加大邊發(fā)育；填隙物體積分?jǐn)?shù)8%～31%，以方解石膠結(jié)物為主，次為硅質(zhì)膠結(jié)物，見瀝青充填。顆粒間以點(diǎn)-線接觸為主，局部為線接觸，孔隙式膠結(jié)（見圖2）。

2.3油砂礦儲(chǔ)層

2.3.1儲(chǔ)集空間

凱里油砂礦巖石儲(chǔ)集空間以原生粒間孔為主，其次為成巖階段溶蝕作用形成的粒間溶孔、粒內(nèi)溶孔和裂縫。原生孔呈三角孔狀，為粒間孔未被方解石或硅質(zhì)膠結(jié)物完全充填而形成的殘余孔，有效面孔率2%～8%；粒間孔和粒內(nèi)孔為方解石、長(zhǎng)石溶蝕形成，孔隙常呈不規(guī)則狀，有效面孔率為1%～3%。鉆孔巖心顯示礦段裂縫發(fā)育，多垂直于層面，以構(gòu)造縫和成巖縫為主，縫間充填方解石和原油（見圖3）。瀝青主要充填于細(xì)粒砂巖原生孔隙和粒內(nèi)溶孔中。

2.3.2物性

根據(jù)ZK1井、ZK2井巖心樣品的物性分析得出，研究區(qū)油砂礦段儲(chǔ)層物性變化小，孔隙度1.0%～7.0%，平均2.5%，滲透率0.01×10-3～1.20×10-3μm2，平均0.73×10-3μm2，整體屬低孔低滲儲(chǔ)層。這主要與研究區(qū)油砂礦段巖石類型特征有關(guān)，區(qū)內(nèi)含油砂巖主要為鈣質(zhì)石英砂巖或含鈣質(zhì)石英砂巖，方解石膠結(jié)物呈亮晶或連晶膠結(jié)，原生孔隙基本被占據(jù)。

2.4油砂的同位素

凱里油砂礦抽提物組分碳同位素普遍較輕（見圖4），具有典型海相原油特征［5］。油砂鉆孔樣品中瀝青砂芳烴、非烴和瀝青質(zhì)同位素較為接近，以飽和烴同位素較輕，最大差值為0.50‰；露頭樣品組分碳同位素的次序分布局部倒轉(zhuǎn)明顯，凱棠油砂以非烴同位素最輕，瀝青質(zhì)同位素值最重，最大差值達(dá)1.66‰。另一樣品則呈現(xiàn)飽和烴同位素值最重，這主要與瀝青油砂具有較高的瀝青反射率有關(guān)［12］。筆者根據(jù)鉆孔油砂的組分碳同位素特征綜合分析，認(rèn)為凱里地區(qū)翁項(xiàng)群油砂的瀝青來源于下寒武統(tǒng)泥頁巖生成的油氣，這與前人的研究結(jié)論基本一致。

3　凱里油砂礦成礦模式

該區(qū)油砂礦發(fā)育在克拉通盆地邊緣，主要為先期的大型古油藏，在后期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中整體抬升剝蝕，古油藏被破壞，儲(chǔ)層中的油氣遭受降解、氧化，原油基本變成了固體瀝青，形成“古油藏破壞型”瀝青質(zhì)油砂礦。油砂礦的規(guī)模與古油藏的破壞程度有關(guān)：古油藏被破壞的越小，油砂礦的規(guī)模越大；古油藏破壞的越嚴(yán)重，油砂礦的規(guī)模越小。

從加里東晚期開始，下寒武統(tǒng)牛蹄塘組烴源巖進(jìn)入生油高峰，生成的原油由斷裂向上傾方向運(yùn)移，到構(gòu)造背斜高部位的奧陶系、志留系儲(chǔ)層聚集成藏，橫向上原油沿不整合面、儲(chǔ)集層橫向運(yùn)移。本區(qū)在加里東期經(jīng)歷了構(gòu)造抬升，雖然翁項(xiàng)群四段泥頁巖具有一定的封堵性，但淺層（O，S）油藏在成藏過程中即遭受了改造，形成稠油或軟瀝青［5］。二疊系后的強(qiáng)烈沉降，使得牛蹄塘組烴源巖再次生烴，生成的油氣再次向背斜構(gòu)造的奧陶、志留系儲(chǔ)層充注，同一地層形成稠油、凝析油和干氣共生的特征。燕山運(yùn)動(dòng)，使得本區(qū)大規(guī)模抬升剝蝕，局部地區(qū)已剝蝕至寒武系，原油及天然氣大量散失逸盡，近地表志留系古油藏再次遭受強(qiáng)烈破壞，翁三段油氣層經(jīng)氧化、降解等一系列變質(zhì)作用，在古油藏殘余區(qū)形成瀝青質(zhì)油砂礦，保存較好的地區(qū)，尚存在少量稠油［13］（見圖5）。

4　結(jié)論

1）凱里油砂礦主要發(fā)育在志留系翁項(xiàng)群3段，儲(chǔ)層砂巖為濱海相砂壩沉積，以中—細(xì)粒（含）鈣質(zhì)石英砂巖為主，填隙物以方解石膠結(jié)物為主，次為硅質(zhì)膠結(jié)物，顆粒間充填瀝青。

2）油砂儲(chǔ)層空間主要為原生粒間孔，次為方解石和長(zhǎng)石溶蝕形成的粒間孔、粒內(nèi)溶孔和裂縫，有效面孔率為2%～8%；儲(chǔ)層砂巖膠結(jié)較致密，孔隙度為1%～7%，整體屬低孔低滲儲(chǔ)層。

3）油砂礦中的瀝青具有典型海相原油特征，與下寒武統(tǒng)泥頁巖生成的油氣有一定聯(lián)系。油砂礦在加里東期成藏的同時(shí)即遭受改造，形成了稠油和軟瀝青；海西—印支期盆地整體沉降，油氣再次充注，同一地層形成稠油、凝析油和干氣共生的特征；燕山期的構(gòu)造強(qiáng)烈抬升，古油藏被破壞，儲(chǔ)層中的油氣遭受降解、氧化，形成“古油藏破壞型”瀝青質(zhì)油砂礦。

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（編輯趙旭亞）

Geological characteristics and forming pattern of Kaili oil sand in southern Guizhou Depression

ZHANG Haiquan1，MENG Wanbin2，WANG He3
（1.Chengdu center，China Geological Survey，Chengdu 610083，China；2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；3.Chengdu North Petroleum Exploration and Development Technology Co.Ltd.，Chengdu 610000，China）

According to previous research data and test data of the oil sand drill core，the characteristics of petrography，reservoir and geochemistry of Kaili oil sands are analyzed，and the oil sand metallogenic model is discussed.Result shows that kaili oil sands distribute in multi-layers with greatly variable thickness；the cements in the sandstone are dominated by calcite；the reservoir space is mainly primary pores with the effective area porosity 1.0%-8.0%，porosity 1.0%-7.0%，and permeability 0.01-1.20 md，which shows that the reservoir has low permeability and low porosity on the whole；the carbon isotope of extract components has the characteristics of typical marine origin petroleum with obviously local inversion；the oil sands metallogenic model is a transformed anticlinal paleo-oil reservoir formed during the Caledonian，which late again was buried in depth and formed reservoir till the intense uplift and erosion during the Yanshanian；hydrocarbons in reservoirs suffered from degradation and oxidation，which formed the"damaged paleo-oil reservoir type"asphaltic oil sands.

oil sands；geologic feature；metallogenic model；southern Guizhou Depression；Kaili

TE122

A

10.6056/dkyqt201604003

2015-11-08；改回日期：2016-05-15。

張海全，男，1981年生，工程師，碩士，從事非常規(guī)油氣地質(zhì)勘探研究。E-mail：zhq433@126.com。

引用格式：張海全，孟萬斌，王鶴，等.黔南坳陷凱里油砂礦地質(zhì)特征及成礦模式［J］.斷塊油氣田，2016，23（4）：419-422，433.

ZHANG Haiquan，MENG Wanbin，WANG He.Geological characteristics and forming pattern of Kaili oil sand in southern Guizhou Depression ［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2016，23（4）：419-422，433.