李海，許浩

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205；2.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京 100083）

油砂山油田露頭油藏地質(zhì)特征及形成機制研究

李海1，許浩2

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北 武漢 430205；2.中國地質(zhì)大學(xué)能源學(xué)院，北京 100083）

通過對油砂山地區(qū)露頭油藏圈閉特征、流體性質(zhì)和地層壓力分析，結(jié)合油氣成藏過程，查明該區(qū)地質(zhì)特征、形成機制和主控因素。油砂山地油層（組）分布受潛水面控制，原油物性由淺至深逐漸變好，產(chǎn)層呈明顯低壓；油氣藏形成經(jīng)歷圈閉發(fā)育期、油氣充注期和油藏調(diào)整-聚集期，具“持續(xù)充注、晚期成藏”特征。此過程中深部充足油源是成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)儲層是油氣儲集的必要條件，斷裂-超壓聯(lián)控是油氣運移的關(guān)鍵，后期構(gòu)造改造為油氣分布的主導(dǎo)因素。

柴達木盆地；油砂山油田；露頭油藏；形成機制；主控因素

露頭油藏是一種形成于露頭（削頂）背斜翼部或盆地邊緣單斜上，依靠潛水面控制的特殊油藏［1］。前人研究發(fā)現(xiàn)，露頭油藏一般具埋藏淺、儲層物性好、形成期晚、重力驅(qū)動等特征。結(jié)合多個實例分析認為，露頭圈閉、干旱氣候和油源豐富是露頭油藏形成的3個基本條件，其形成與演化往往與構(gòu)造抬升、地層剝蝕和油氣散失等對油藏起破壞作用的地質(zhì)因素有關(guān)，與常規(guī)油藏存在明顯區(qū)別［2-4］?？碧阶C實，油砂山地區(qū)具露頭油藏發(fā)育的有利地質(zhì)條件，但相關(guān)研究尚屬空白。本文從油砂山地區(qū)油藏地質(zhì)特征入手，在綜合分析油藏形成機制基礎(chǔ)上，厘定油氣成藏主控因素，以期為區(qū)內(nèi)露頭油藏勘探開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 石油地質(zhì)背景

油砂山油田位于柴達木盆地茫崖生烴凹陷西北緣，屬油砂山造帶上的一個三級構(gòu)造，為一NW向、北緩南陡、頂部平緩的半箱狀背斜（圖1）。區(qū)內(nèi)地層自下而上為路樂河組（E1+2）、下干柴溝組（E31和E32）、上干柴溝組（N1）、下油砂山組（N21）和上油砂山組（N22）。其中，古近紀發(fā)育的湖相泥巖是區(qū)內(nèi)主要烴源巖；新近紀在淺湖-辮狀河三角洲沉積背景下發(fā)育多套碎屑巖儲層，含油層系為下油砂山組和上油砂山組［5］。受盆地演化后期地層大規(guī)模抬升影響，油氣發(fā)生一定程度散失，并在地表形成大面積瀝青和油砂［6］，導(dǎo)致現(xiàn)今油藏多埋深較淺。

2 油藏地質(zhì)特征

2.1 油藏圈閉

從油田NE向的07038地震剖面可知（圖1），研究區(qū)構(gòu)造變形特征受淺層滑脫大斷層控制明顯，油藏圈閉主體為斷背斜構(gòu)造，頂部遭一定程度削截。自新近紀開始柴西南地區(qū)沉積中心自西向東、由南向北發(fā)生快速遷移，并伴隨后期強烈的構(gòu)造抬升剝蝕作用［7］，導(dǎo)致油砂山油田淺部區(qū)域性封蓋層不發(fā)育，主要以局部蓋層為主，巖性多為砂質(zhì)泥巖，且砂巖含量較高，縱向上缺乏封堵能力較強的蓋層。

據(jù)青海油田勘探開發(fā)研究院測試資料顯示，下油砂山組和上油砂山組（N21-N22）儲層孔隙度一般為16%～24%，最高達35%，平均22.6%；滲透率為6×10-3μm2～1 200×10-3μm2，最高達1 700×10-3μm2，平均649×10-3μm2。此外，儲層孔隙類型以原生粒間孔為主，孔喉具粗歪度、彎曲較小特征；孔隙半徑為51.5～7.5 μm，平均18.1 μm?？傮w而言，油藏儲層顯示出中-高孔、中高滲特征。

2.2 油層分布

為查明區(qū)內(nèi)潛水面與油層（組）分布關(guān)系，運用測井資料對研究區(qū)潛水面深度進行估算［8］，結(jié)果見表表1。由于地面起伏和大氣水下滲程度不同，各井區(qū)潛水面深度存在一定差異，但按海拔高程來看基本具統(tǒng)一的潛水面。通過對各井油層（組）深度統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，最淺在100 m以上地層中見油氣顯示，但含油氣級別較低，主要油層（組）多位于潛水面附近，一定程度上說明油層（組）的縱向分布受潛水面控制明顯。

圖1 油砂山油田綜合地質(zhì)圖Fig.1 Generalized geologic map of Youshashan oilfield

表1 油砂山地區(qū)潛水面分析數(shù)據(jù)Table1 AnalyticaldataofwaterinYoushashanoilfield單位：m

2.3 流體性質(zhì)

據(jù)油田現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，油砂山油田原油密度較?。?.851 7 g/cm3），粘度中等（7.6 mPa·s），含硫低（0.59%），含蠟量高（14%），屬低硫石蠟基原油。進一步分析發(fā)現(xiàn)，原油密度和粘度在縱向上顯示出不同于常規(guī)油藏分布特征，即自油層出現(xiàn)開始，隨著埋藏深度增加，二者數(shù)值呈減小趨勢（圖2），表明在上部缺乏區(qū)域蓋層的情況下，原油在潛水面附近聚集時，受到潛水或大氣降水淋濾，發(fā)生了一定程度降解和稠化。此外，在收集油田地層水資料基礎(chǔ)上，選取非水層試油資料分析地層水特征。結(jié)果顯示，油藏地層水密度為1.03～1.15 g/cm3。對埋藏較淺的N21—N22層系而言，地層水礦化度偏高，基本分布在140～220 g/L，pH平均值為7.2，為蘇林分類中的CaCl2型；離子特征分析顯示，油藏地層水離子組成與E3地層水相似度極高（圖3）。綜上可知，淺部地層水性質(zhì)受深部流體注入影響，油藏形成具豐富的深部油氣供給及后期相對封閉的保存環(huán)境。

2.4 地層壓力

據(jù)油田鉆井壓力測試數(shù)據(jù)，油砂山油藏地層壓力受埋深控制明顯，隨埋深的增加逐漸增大。產(chǎn)層壓力實測值均小于對應(yīng)深度靜水壓力，油藏呈明顯低壓特征。地層壓力分布在1.23～6.36 MPa，平均3.37 MPa；地層壓力系數(shù)在0.8以下，分布在0.42～0.74，平均0.63（圖4）。因此，早期天然能量試油試采階段，出現(xiàn)斷續(xù)生產(chǎn)現(xiàn)象，直至注水開采階段才出現(xiàn)產(chǎn)量穩(wěn)定增長期。

綜上所述，油砂山油藏是一個不完整的削頂斷背斜，圈閉頂部封閉性較差，油層（組）分布受潛水面影響較大；埋藏淺，儲層物性好，油氣來源充足；地層壓力偏低，天然能量不足，具露頭油藏特征。

圖2 油砂山油田原油粘度和密度縱向分布特征Fig.2 Longitudinal distribution characteristic of viscosity and density of crude in Youshashan oilfield

圖3 油砂山油田地層水離子特征Fig.3 Formation water ion characteristic of Youshashan oilfield

3 油藏成因機制

油砂山露頭油藏形成于多種地質(zhì)條件和地質(zhì)因素共同作用下，據(jù)成藏演化階段劃分認為，油藏形成經(jīng)下述過程（圖5）：N1—N23中的圈閉發(fā)育期。經(jīng)E3—N1湖侵后，湖盆沉積中心自SW向NE方向開始遷移，油砂山地區(qū)形成一套退積型淺湖-辮狀河三角洲沉積體系，N1—N22層系中發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)儲層；N23末—Q初的油氣充注期。隨地層埋深的增加，有機質(zhì)逐漸成熟生烴，E31和E32烴源巖分別在N21末—N22初和N23末—Q初進入生烴高峰［9］。伴隨喜馬拉雅運動末期構(gòu)造擠壓強度的急劇增加，油砂山區(qū)內(nèi)產(chǎn)生大型滑脫斷層深入E3烴源巖內(nèi)部，油氣在異常高壓的作用下沿斷裂系統(tǒng)向上快速充注。由于淺部伴生斷層處于活動期，部分油氣發(fā)生逸散，潛水面附近的原油由于淋濾和生物降解作用，逐漸開始變質(zhì)稠化；Q初—現(xiàn)今的油藏調(diào)整-聚集期。隨著時間的增加，原油稠化程度加劇，油藏上傾方向形成稠油和瀝青封堵層，抑制或阻止油氣繼續(xù)散失。同時，油氣在下傾方向油源斷層的溝通下，繼續(xù)向上運移補充逸散的油氣，直至斷層閉合，且在后續(xù)地質(zhì)演化過程中保存至今。

4 成藏控制因素

4.1 充足油源

油藏形成充注期，上部缺乏有效蓋層，油氣以逸散為主。若供給不足，油藏規(guī)模逐漸萎縮直至消失。油藏形成后期，瀝青封堵層形成，持續(xù)的烴類注入是油藏逐步富集的前提。因此，露頭油藏的形成過程需大量油氣供給，深部E3層系中充足的油源提供了成藏物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖4 油砂山油田地層壓力縱向分布特征Fig.4 Longitudinal distribution characteristic of formation pressure in Youshashan oilfield

圖5 油砂山露頭油藏成因機制Fig.5 Genetic mechanism of outcrop reservoir in Youshashan oilfield

4.2 優(yōu)質(zhì)儲層

由于油砂山露頭油藏形成于剝蝕區(qū)，地層受構(gòu)造抬升出露地表，儲層埋藏淺，下傾方向的油源斷裂與地表溝通，石油在壓力作用下快速向上運移，高孔滲儲層具較小的毛細管阻力，石油優(yōu)先進入其中，并逐漸富集。高孔滲儲層有利于石油快速稠化形成稠油、瀝青等封堵層，阻止石油逸散［10］。因此，淺部發(fā)育的優(yōu)質(zhì)儲層是油氣成藏的必要條件。

4.3 斷裂-超壓聯(lián)控

研究區(qū)發(fā)現(xiàn)的N1—N21油氣藏直接與下伏古近系烴源巖有關(guān)［11］，尤其是深入源巖內(nèi)部、與油氣運聚有關(guān)的烴源斷層，為油氣運移提供了通道。同時，古近系膏巖層下部流體中的異常高壓為油氣的運移提供了動力，使得深層源巖中流體向上高效、快速運移［12-13］。因此，斷層和異常高壓的聯(lián)合作用是露頭油藏形成的關(guān)鍵。

4.4 后期構(gòu)造改造

油砂山地區(qū)受后期改造控制明顯，尤其是喜馬拉雅運動第三幕以來的新構(gòu)造運動，造成原生油藏的破壞和重新聚集，形成次生油氣藏［14］。其調(diào)整改造過程表現(xiàn)為初期構(gòu)造強烈、烴類運移、散失為主，中期構(gòu)造弱化、原油稠化、散失減弱，終期的瀝青封堵、潛水構(gòu)造穩(wěn)定、油氣成藏。由此可知，后期構(gòu)造改造引發(fā)多種地質(zhì)因素產(chǎn)生，影響了油藏的形成演化過程，主導(dǎo)了區(qū)內(nèi)露頭油藏的最終分布?？傊?，4因素間相輔相成，彼此銜接，時空上的有效配置共同控制了油砂山露頭油藏的形成和演化。

5 結(jié)論

（1）油砂山油藏是一個不完整的削頂斷背斜，圈閉頂部封閉性較差，油層（組）分布受潛水面影響較大；埋藏淺，儲層物性好，油氣來源充足；地層壓力偏低，天然能量不足，具露頭油藏特征。

（2）油砂山露頭油藏的形成主要經(jīng)歷3個階段：N1—N23中的圈閉發(fā)育期；N23末—Q初的油氣充注期；Q初—Q中的油藏調(diào)整-聚集期。

（3）在油藏形成演化機制研究基礎(chǔ)上，厘定油砂山露頭油藏形成的主控因素：深部充足油源是成藏的物質(zhì)基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)儲層是油氣儲集的必要條件，斷裂-超壓聯(lián)控是油氣運移的關(guān)鍵，后期構(gòu)造改造是油氣分布的主導(dǎo)。

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The Geological Characteristics and Formation Mechanism of Outcrop Oil Reservoir in Youshashan Oilfield

Li Hai1，Xu Hao2
（1.Wuhan center of geology survey，CGS，Wuhan，Hubei，430205，China；2.School of Energy Resources，China University of Geosciences，Beijing，100083，China）

Through analyzing the oil trap characteristic，pore fluid properties and formation pressure，combined with hydrocarbon accumulation research，the geological characteristics，formation mechanism and main control factors of Youshashan outcrop oil reservoir were found out.The results showed that the distribution of oil layers closely tied with water table and crude oil property was progressively better from shallow to deep and formation pressure was lower than hydrostatic pressure.It showed that the formation of oil reservoir has experienced three major stages including accumulation preparation，oil charge and hydrocarbon adjustment-accumulation.In addition，for the oil accumulation，affluent oil source in deep is the material foundation，good reservoir rock is necessary condition，overpressure-fault control is the key factor and tectonic reworking in later stage is the dominant factor to oil distribution.

Qaidam basin；Youshashan oilfield；Outcrop oil reservoir；Formation mechanism；Main controlling factors

1000-8845（2015）02-240-05

P618.130.1

A

項目資助：國家自然科學(xué)基金青年項目（40802027）及中國地質(zhì)調(diào)查局工作項目（12120114049801）聯(lián)合資助

2014-04-25；

2014-06-16；作者E-mail：lihai6248592@163.com

李海（1988-），男，湖北潛江人，工程師，碩士，2013年畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)，從事油氣成藏機理及頁巖氣地質(zhì)調(diào)查評價