黔南坳陷凱里油砂礦地質特征及成礦模式

張海全，孟萬斌，王鶴

（1.中國地質調查局成都地質調查中心，四川 成都 610083；2.成都理工大學油氣藏地質與開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.成都北方石油勘探開發技術有限公司，四川 成都 610000）

黔南坳陷凱里油砂礦地質特征及成礦模式

張海全1，孟萬斌2，王鶴3

（1.中國地質調查局成都地質調查中心，四川 成都 610083；2.成都理工大學油氣藏地質與開發工程國家重點實驗室，四川 成都 610059；3.成都北方石油勘探開發技術有限公司，四川 成都 610000）

基于前人的研究資料和對油砂鉆孔巖心的詳細觀察及測試數據，對黔南坳陷凱里油砂礦進行了巖石學特征、儲層特征及地球化學特征分析，探討了油砂礦的成礦模式。研究認為：凱里油砂為多層分布，厚度變化大，砂巖以方解石膠結為主，有效面孔率為1.0%～8.0%，儲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，整體屬低孔低滲儲層；抽提物組分碳同位素具典型海相原油特征，局部倒轉明顯；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，至燕山期強烈抬升剝蝕，儲層中的油氣遭受降解、氧化，形成“古油藏破壞型”瀝青質油砂礦。

油砂；地質特征；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油氣的重要接替和補充資源［3-4］。全國新一輪油氣資源評價，估算凱里地區油砂資源為0.77×108m3，具有較好的油砂資源潛力。黔南坳陷凱里地區地史中曾形成了較大的古油藏，多期構造運動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。前人針對油砂礦層中的瀝青質做了大量的工作，詳細分析了瀝青質的地球化學特征及成藏史［5-8］，而對油砂礦綜合地質特征尚未開展過系統研究，本文著重對研究區油砂礦的地質特征及成藏規律進行研究。

1　區域概況

凱里油砂礦位于貴州黔東南的凱里地區，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。前人研究認為，凱里地區主體構造定型于加里東晚期，為一低緩復式背斜，燕山期的強烈褶皺沖斷和隆升剝蝕，使其在地表顯示為一復式向斜，但在地下深處仍保留了古構造的輪廓，原生的背斜油氣藏基本破壞殆盡，形成了我國南方較大的瀝青砂礦［9-10］。該地區油砂主要發育在志留系翁項群三段石英砂巖層中，為濱海相砂壩沉積，是本區古油藏的主要油氣產層。

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

2　油砂地質特征

2.1油砂礦分布

凱里油砂主要分布在志留系翁項群三段，構造上分布在魚洞向斜、翁項背斜等構造帶的翼部，露頭主要出露翁項群。這里油砂連片分布，厚度分布不均，主要沿著構造帶軸部分布，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，主要發育3～5個油砂小層，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

油砂礦儲層砂巖主要為一套濱海相沉積，發育平行層理、斜層理和大型板狀交錯層理，局部可見大型砂巖楔形體，為近濱岸高能環境。

油砂樣品以中—細粒（含）鈣質石英砂巖為主，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石、微斜長石，填隙物為鈣質和硅質；石英體積分數95%～99%，分選和磨圓好，呈次圓狀—圓狀，次生加大邊發育；填隙物體積分數8%～31%，以方解石膠結物為主，次為硅質膠結物，見瀝青充填。顆粒間以點-線接觸為主，局部為線接觸，孔隙式膠結（見圖2）。

2.3油砂礦儲層

2.3.1儲集空間

凱里油砂礦巖石儲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膠結物完全充填而形成的殘余孔，有效面孔率2%～8%；粒間孔和粒內孔為方解石、長石溶蝕形成，孔隙常呈不規則狀，有效面孔率為1%～3%。鉆孔巖心顯示礦段裂縫發育，多垂直于層面，以構造縫和成巖縫為主，縫間充填方解石和原油（見圖3）。瀝青主要充填于細粒砂巖原生孔隙和粒內溶孔中。

2.3.2物性

根據ZK1井、ZK2井巖心樣品的物性分析得出，研究區油砂礦段儲層物性變化小，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，整體屬低孔低滲儲層。這主要與研究區油砂礦段巖石類型特征有關，區內含油砂巖主要為鈣質石英砂巖或含鈣質石英砂巖，方解石膠結物呈亮晶或連晶膠結，原生孔隙基本被占據。

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明顯，凱棠油砂以非烴同位素最輕，瀝青質同位素值最重，最大差值達1.66‰。另一樣品則呈現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［12］。筆者根據鉆孔油砂的組分碳同位素特征綜合分析，認為凱里地區翁項群油砂的瀝青來源于下寒武統泥頁巖生成的油氣，這與前人的研究結論基本一致。

3　凱里油砂礦成礦模式

該區油砂礦發育在克拉通盆地邊緣，主要為先期的大型古油藏，在后期的構造運動中整體抬升剝蝕，古油藏被破壞，儲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”瀝青質油砂礦。油砂礦的規模與古油藏的破壞程度有關：古油藏被破壞的越小，油砂礦的規模越大；古油藏破壞的越嚴重，油砂礦的規模越小。

從加里東晚期開始，下寒武統牛蹄塘組烴源巖進入生油高峰，生成的原油由斷裂向上傾方向運移，到構造背斜高部位的奧陶系、志留系儲層聚集成藏，橫向上原油沿不整合面、儲集層橫向運移。本區在加里東期經歷了構造抬升，雖然翁項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造的奧陶、志留系儲層充注，同一地層形成稠油、凝析油和干氣共生的特征。燕山運動，使得本區大規模抬升剝蝕，局部地區已剝蝕至寒武系，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烈破壞，翁三段油氣層經氧化、降解等一系列變質作用，在古油藏殘余區形成瀝青質油砂礦，保存較好的地區，尚存在少量稠油［13］（見圖5）。

4　結論

1）凱里油砂礦主要發育在志留系翁項群3段，儲層砂巖為濱海相砂壩沉積，以中—細粒（含）鈣質石英砂巖為主，填隙物以方解石膠結物為主，次為硅質膠結物，顆粒間充填瀝青。

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

3）油砂礦中的瀝青具有典型海相原油特征，與下寒武統泥頁巖生成的油氣有一定聯系。油砂礦在加里東期成藏的同時即遭受改造，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；燕山期的構造強烈抬升，古油藏被破壞，儲層中的油氣遭受降解、氧化，形成“古油藏破壞型”瀝青質油砂礦。

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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，從事非常規油氣地質勘探研究。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.