王啟予，黃 濤，田繼軍，韓長城，劉 磊 ，吝 文

(1.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830047；2.新疆煤田地質(zhì)局，新疆 烏魯木齊 830000；3.中國石油勘探開發(fā)研究院，河北 廊坊 065007)

0 引 言

油砂油是指從油砂礦中直接開采出來或經(jīng)過初次提煉出來的高黏度的原油，屬于非常規(guī)油氣[1-2]。世界范圍內(nèi)可供開采的油砂資源量約為103.51×109m3，占世界油氣資源可采總量的32%，加拿大、俄羅斯、美國、委內(nèi)瑞拉等國家的油砂資源豐富[1,3-4]。根據(jù)最新一輪結(jié)果顯示，中國油砂油在200 m以淺埋深的資源量為30.6×108t，可采資源量為18.2×108t。油砂主要分布于準(zhǔn)噶爾盆地、柴達(dá)木盆地、四川盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地及松遼盆地等大型含油氣盆地中，其中，準(zhǔn)噶爾盆地油砂資源較為豐富，分布較廣，具有良好的勘探前景。前人對準(zhǔn)噶爾盆地油砂礦進(jìn)行了大量研究工作，主要是針對西北緣或南緣的某個(gè)礦點(diǎn)，缺少對準(zhǔn)噶爾盆地油砂整體規(guī)律的分析。基于上述問題，開展對準(zhǔn)噶爾盆地油砂礦點(diǎn)分布規(guī)律的研究，分析西北緣、東緣和南緣油砂礦的地質(zhì)條件，通過研究準(zhǔn)噶爾盆地西北緣及南緣油砂礦成藏過程，建立準(zhǔn)噶爾盆地油砂成藏模式。

1 地質(zhì)概況

準(zhǔn)噶爾盆地位為中國大型含油氣盆地之一。該盆地屬于地塊擠壓復(fù)合盆地,周邊被天山、阿爾泰山、西準(zhǔn)噶爾界山等褶皺山系環(huán)繞。盆地的形成始于晚石炭世,經(jīng)歷了晚海西期的裂陷階段、印支—燕山期的坳陷階段、喜馬拉雅期的收縮-整體上隆階段,形成了多旋回的生儲蓋組合。經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后形成了多種類型的油氣藏(如背斜、斷塊、不整合、潛山、巖性等油氣藏)，同時(shí)地層遭受到了侵蝕并出現(xiàn)斷裂,已形成的油氣藏也遭受到了破壞，致使油氣再次向上運(yùn)移,出現(xiàn)部分儲層裸露于地表，導(dǎo)致大量油氣發(fā)生逸散，周邊可見油氣苗、稠油、固體瀝青、瀝青砂和地蠟等油氣顯示[5]。

準(zhǔn)噶爾盆地油砂分布較為廣泛，在盆地的西北緣、東緣及南緣均有分布(圖1)。準(zhǔn)噶爾盆地油砂資源分布最為豐富的地區(qū)有西北緣的風(fēng)城、烏爾禾、紅山嘴、黑油山、白堿灘等，其次為西北緣的車排子、百口泉，東緣的沙丘河，南緣的喀拉扎、清水河、昌吉、安集海及托斯臺等[6]。

圖1 準(zhǔn)噶爾盆地油砂礦點(diǎn)位置分布

2 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油砂地質(zhì)條件

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣構(gòu)造上屬于薄殼型推覆體，克拉瑪依大逆掩斷裂帶貫穿全區(qū)。石炭紀(jì)、三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)等地層出露地表，呈向東南傾的單斜，但在扎依爾山的擠壓作用下，形成了一系列平行于扎依爾山的寬緩背斜、向斜，并形成了一系列油氣藏,成為盆地內(nèi)最主要的油氣富集區(qū)。油氣藏由于受到地層剝蝕裸露及構(gòu)造活動(dòng)而遭受到破壞,可見大量的油氣顯示。西北緣油砂整體上由深層到淺層到地表，呈現(xiàn)常規(guī)油到重油到油砂的分布規(guī)律；平面上，紅山嘴、黑油山、白堿灘、車排子及烏爾禾地區(qū)是西北緣油砂主要的分布區(qū)；縱向上，油砂多集中分布于白堊系吐谷魯組，其次分布于侏羅系齊谷組、三疊系克拉瑪依組；油砂分布與地層不整合密切相關(guān)，在中生界超覆尖滅帶上集中分布[3,7-8]。

2.1 源巖發(fā)育條件

盆地西北緣的烴源巖主要源于瑪湖凹陷的下二疊統(tǒng)風(fēng)城組和下烏爾禾組，其次源于下二疊統(tǒng)佳木河組。其中，風(fēng)城組蘊(yùn)含了類型較好的生油母質(zhì)，海相與陸相過渡咸化環(huán)境下形成殘留?！獮a湖相沉積，發(fā)育灰黑色泥巖、凝灰質(zhì)泥巖、白云質(zhì)泥巖，說明風(fēng)城組烴源巖巖層形成于缺氧的還原條件下，有機(jī)母質(zhì)來源于一些低等水生生物(菌、藻類)。在淡水環(huán)境下形成的烏爾禾組烴源巖，陸源植物較多，具有明顯的陸相特征。準(zhǔn)噶爾盆地在中晚二疊世發(fā)生快速的沉降，其佳木河組烴源巖迅速成熟并開始生烴[9-10]。

2.2 儲蓋條件

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣中生代地層發(fā)育4套區(qū)域性蓋層和儲層，蓋層分別為上三疊統(tǒng)白堿灘組(T3b)、下侏羅統(tǒng)八道灣組(J1b)中部泥巖、早侏羅統(tǒng)三工河組(J1s)上部泥巖和下白堊統(tǒng)吐谷魯組，對應(yīng)儲層為其下伏的三疊系克拉瑪依組、下侏羅統(tǒng)八道灣組、三工河組下部和吐谷魯組下部，形成了良好的儲蓋組合。已發(fā)現(xiàn)的油氣藏和油砂礦都位于區(qū)域性蓋層之下，表明區(qū)域性蓋層對下伏的油氣聚集起到明顯的控制作用。該區(qū)油砂儲層巖石類型為砂巖、砂礫巖、礫巖，主要以砂巖和砂礫巖為主?？紫抖燃蟹植荚?5.98%～35.44%，滲透率為78.80～9 390.18 mD，儲集層物性較好，含油率介于3%～16%，主要集中在6%～10%[5,7]。

2.3 成藏條件

①盆地西北緣油砂成藏的先決條件和物質(zhì)基礎(chǔ)是具有大量生烴的烴源巖，發(fā)育良好的儲層條件及區(qū)域蓋層使其聚集成藏。②油砂礦成藏的必要條件是發(fā)育大量的斷層、裂縫及不整合面。盆地西北緣在海西期—印支期發(fā)育逆掩斷裂帶和多套多期斷裂體系和區(qū)域不整合面，這些斷裂和不整合的有機(jī)結(jié)合，成為了油氣運(yùn)、聚、散過程中的疏導(dǎo)體系。③油砂礦藏形成的重要條件是經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。晚三疊世—早侏羅世是印支期運(yùn)動(dòng)的主要活動(dòng)期，風(fēng)城組烴源巖開始成熟并大量生油。在中上侏羅統(tǒng)和下白堊統(tǒng)形成的大量正斷層，主要是燕山期構(gòu)造活動(dòng)造成的。同時(shí)，佳木河組烴源巖開始大量生烴，烏爾禾組烴源巖也達(dá)到了生烴高峰。受燕山期和喜山期構(gòu)造活動(dòng)的影響，超覆尖滅帶地層進(jìn)一步得到抬升，使油層出露地表遭受剝蝕，地表原油和埋藏深度較淺的油藏中，原油部分輕質(zhì)組分逸散。④原油受淺層地下水或地面大氣水中的影響，進(jìn)而發(fā)生次生氧化、水洗及生物降解等作用，最終形成油砂礦[10-12]。

3 東緣油砂地質(zhì)條件

盆地東緣的油氣顯示主要分布在克拉美麗山前帶。其在構(gòu)造上屬于沙奇隆起區(qū)的北端，在克拉美麗山南麓形成一系列如沙丘河、帳篷溝、沙南、沙東等近南北走向的背斜。隨克拉美麗山的隆起，各背斜北端缺少蓋層覆蓋而導(dǎo)致儲集層裸露。準(zhǔn)東地區(qū)具有豐富的油氣資源，目前的勘探程度較低，具有很大的油氣勘探開發(fā)潛力。盆地東緣常規(guī)油氣主要產(chǎn)于三疊系、二疊系地層，而油砂主要產(chǎn)于侏羅系地層。類似于西北緣，但不及西北緣規(guī)模大、地層平緩。東緣的油砂油，縱向上主要集中分布在下侏羅統(tǒng)八道灣組，少數(shù)分布在上二疊統(tǒng)平地泉組，油砂巖性較致密[17]。

沙丘河是盆地東緣的主要油砂分布區(qū)。平面上位于盆地東部克拉美麗山南麓西端，滴水泉東南30 km處，總面積為270 km2，構(gòu)造上位于帳北斷褶帶北端。該地區(qū)主要為沙丘河鼻狀構(gòu)造，在沙丘河鼻狀構(gòu)造的軸部，侏羅系高點(diǎn)附近，有豐富的含油顯示，主要分布于下侏羅統(tǒng)八道灣組、下侏羅統(tǒng)三工河組底部的瀝青砂礫巖。井下油氣顯示油砂主要分布在中二疊統(tǒng)平地泉組，以瀝青砂巖、裂縫中瀝青脈及巖石表面上的瀝青斑點(diǎn)為特征。后期燕山運(yùn)動(dòng)及喜山運(yùn)動(dòng)活動(dòng)強(qiáng)烈，許多斷裂至地表，致使原本已經(jīng)形成的油藏一部分遭受到破壞，二疊系的油氣沿?cái)嗔严蛏线\(yùn)移至淺部的侏羅系砂層，輕組分逐步散失，原油受氧化及生物降解等作用從而形成油砂。

4 南緣油砂地質(zhì)條件

盆地南緣油砂的分布特征為：有為數(shù)不少的較小型油氣苗點(diǎn)，部分區(qū)域被浸染，油浸砂巖的形成多與斷裂及裂縫發(fā)育相關(guān)。油砂在平面上分布較為集中,主要分布在托斯臺、安集海、清水河、昌吉等地區(qū)；縱向上，集中分布在侏羅系中下統(tǒng)，其次為三疊系小泉溝群。

4.1 源巖發(fā)育條件

準(zhǔn)噶爾盆地南緣發(fā)育有5套烴源巖，分別為二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系和古近系，同時(shí)也是整個(gè)盆地發(fā)育烴源巖層系最多的地區(qū)。侏羅系烴源巖為該區(qū)油氣的主要來源，在平面分布較為廣泛，縱向上的厚度也較大，主要為一套黑色泥巖與灰綠色砂巖互層，前者中還夾雜一定的碳質(zhì)泥巖，屬于辮狀河—三角洲—湖沼相含煤沉積，主要發(fā)育于中侏羅統(tǒng)西山窯組和下侏羅統(tǒng)三工河組與八道灣組[11-12]。

4.2 儲層條件

盆地南緣油砂均分布于侏羅系地層，主要分布于侏羅系三工河組和頭屯組。三工河組油砂儲層屬于湖泊相淺湖亞相沉積，頭屯河組油砂儲層屬于曲流河相的河床亞相和牛軛湖亞相沉積，都屬于有利于油氣儲存的沉積環(huán)境。盆地南緣油砂儲層的巖石類型為砂巖、砂礫巖、礫巖，主要以砂巖和砂礫巖為主。平均孔隙度為15.69%～2.69%，平均滲透率為105.55～1 392.50 mD[11]，含油率主要集中在3%～6%。

4.3 成藏條件

①盆地南緣具有良好的生儲蓋組合。②盆地南緣油砂礦藏的形成過程受到三期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的整體影響，分別為印支運(yùn)動(dòng)、燕山運(yùn)動(dòng)及喜山運(yùn)動(dòng)。在印支運(yùn)動(dòng)晚期初步形成背斜構(gòu)造；在燕山運(yùn)動(dòng)晚期，侏羅系八道灣組、三工河組和西山窯組開始生油氣，生成的烴類沿構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂進(jìn)入到相鄰的三工河和頭屯河組形成圈閉并進(jìn)行儲存，在侏羅系內(nèi)部形成原生油氣藏；直到喜山運(yùn)動(dòng)期，由于地層受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，急劇的擠壓和抬升，導(dǎo)致原生油氣藏遭受到破壞，被抬升到地表至近地表。③原油受到淺層地下水或地面大氣水的影響，進(jìn)而發(fā)生次生氧化、水洗及生物降解等作用，最終形成油砂礦[12]。

5 成藏模式

油砂礦藏的成藏模式因盆地類型、構(gòu)造演化及構(gòu)造位置的不同而不盡相同。前人通過對國內(nèi)外油砂礦藏成藏機(jī)理的綜合研究，將油砂礦成藏模式總結(jié)為斜坡逸散型、古油藏破壞型、構(gòu)造抬升型和斷裂疏導(dǎo)型[8]。斜坡逸散型成藏模式可根據(jù)斷裂的發(fā)育程度和沉積厚度將其劃分為簡單斜坡逸散型成藏模式和復(fù)雜斜坡逸散型成藏模式。準(zhǔn)噶爾盆地的主要成藏模式為復(fù)雜斜坡逸散型和構(gòu)造抬升型。

5.1 復(fù)雜斜坡逸散型

準(zhǔn)噶爾盆地西北緣油砂礦成藏模式多屬于復(fù)雜斜坡逸散型(圖2)。斜坡逸散型成藏模式廣泛發(fā)生在前陸盆地、相對構(gòu)造簡單的大規(guī)模斜坡帶及前隆區(qū)淺部，此類型油砂礦的成藏與前陸盆地的演化密切相關(guān)。沿風(fēng)城組砂體運(yùn)移的瑪湖凹陷風(fēng)城組烴源巖生成的低成熟—成熟原油，經(jīng)過斜坡區(qū)，一部分原油在二疊系沖積扇砂體、三疊系沖積扇砂體聚集形成油氣藏，另一部分原油在經(jīng)過沖積扇砂體之后，沿著不整合面方向繼續(xù)向上運(yùn)移。三疊紀(jì)發(fā)生劇烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂活動(dòng)使斷裂帶及周邊地層產(chǎn)生低壓帶，一部分原油受斷層封堵形成斷層油氣藏，另一部分原油受壓力差的作用沿?cái)鄬雍筒徽厦孢\(yùn)移到超覆尖滅帶受區(qū)域蓋層阻隔而聚集成藏[6]。受燕山期和喜山期構(gòu)造活動(dòng)的影響，超覆尖滅帶地層進(jìn)一步得到抬升，原油儲層經(jīng)受剝蝕而出露地表，在運(yùn)移過程中原油中的輕質(zhì)組分不斷逸散，并與大氣連通，缺乏良好的封蓋及保存條件，氧氣及微生物溶解于淺層地下水或地面大氣水中，使得原油遭受到氧化、水洗及生物降解等作用，最終形成油砂礦。從而油砂礦藏的形成具有早成巖早破壞的特點(diǎn)。

盆地西北緣于白堊系及侏羅系形成油砂礦藏和稠油油藏。下伏地層為烴源巖層的侏羅系齊谷組油藏埋藏較深，在推覆逆斷層下盤形成稠油油藏，屬于近源型油藏。沿斜坡向上運(yùn)移的稠油因遭受斷層封堵，變?yōu)閿鄬臃舛鲁碛陀筒亍鄩K型稠油油藏或油砂礦藏。原油再沿斜坡不整合面向上運(yùn)移到主推覆斷層上，形成瀝青封堵型油砂礦藏和不整合面上的披覆型油砂礦藏。斷層后期活動(dòng)與白堊系上部砂巖連通程度決定了白堊系上部砂巖的含油率情況，并通過斷層中下部砂巖與下伏烴源連通后疊置使稠油聚集，從而演化形成“上傾尖滅型”油砂礦藏。

5.2 構(gòu)造抬升型

構(gòu)造抬升型成藏模式通常發(fā)生在前陸盆地褶皺帶沖斷帶淺部位。準(zhǔn)噶爾盆地南緣油砂礦成藏模式多屬于構(gòu)造抬升型，以喀拉扎地區(qū)為例(圖3)。該區(qū)經(jīng)歷了多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。首先，喀拉扎背斜在印支運(yùn)動(dòng)晚期初步形成。其次，在燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，侏羅紀(jì)和白堊紀(jì)地層受到強(qiáng)烈的擠壓作用造成變形，從而形成背斜褶皺。與此同時(shí)，侏羅系八道灣組、三工河組和西山窯組烴源巖開始進(jìn)入生油氣高峰期，因燕山運(yùn)動(dòng)形成了諸多構(gòu)造斷裂和小型斷裂，生成的原油沿這些斷裂向上運(yùn)移進(jìn)入相鄰的三工河組、西山窯組及頭屯河組進(jìn)行巖性圈閉儲存，在侏羅系地層內(nèi)形成自生自儲油藏。隨著油氣不斷的生成并累積，地層不斷的沉積，導(dǎo)致油藏上覆地層不斷加厚。最后，地層受到在喜山期構(gòu)造活動(dòng)作用的影響，急劇地被擠壓和抬升，褶皺不斷隆起。侏羅系儲層被抬升至地表或近地表，其上覆蓋層在風(fēng)化剝蝕下嚴(yán)重缺失，同時(shí)遭受到地表大氣的氧化、水洗及生物降解等作用影響，形成了喀拉扎背斜油砂礦藏。

圖2 復(fù)雜斜坡逸散型成藏模式

圖3 構(gòu)造抬升型成藏模式

6 結(jié) 論

(1) 準(zhǔn)噶爾盆地油砂資源平面分布主要集中在盆地的西北緣地區(qū)，在東緣的沙丘河地區(qū)及南緣的一些油砂出露區(qū)也有分布。

(2) 準(zhǔn)噶爾盆地油砂資源縱向分布主要集中于侏羅系和白堊系地層；含油率多介于6%～10%，屬于中等品位油砂。

(3) 準(zhǔn)噶爾盆地油砂礦成藏條件為：具有充足的油源、良好的儲蓋組合、有效的圈閉條件、多期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的斷裂及不整合面、水洗氧化及生物降解等作用。

(4) 準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)油砂礦成藏模式屬于復(fù)雜斜坡逸散型，南緣地區(qū)油砂礦成藏模式屬于構(gòu)造抬升型。