油砂山油田露頭油藏地質特征及形成機制研究

李海，許浩

（1.中國地質調查局武漢地質調查中心，湖北 武漢 430205；2.中國地質大學能源學院，北京 100083）

油砂山油田露頭油藏地質特征及形成機制研究

李海1，許浩2

（1.中國地質調查局武漢地質調查中心，湖北 武漢 430205；2.中國地質大學能源學院，北京 100083）

通過對油砂山地區露頭油藏圈閉特征、流體性質和地層壓力分析，結合油氣成藏過程，查明該區地質特征、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，產層呈明顯低壓；油氣藏形成經歷圈閉發育期、油氣充注期和油藏調整-聚集期，具“持續充注、晚期成藏”特征。此過程中深部充足油源是成藏的物質基礎，優質儲層是油氣儲集的必要條件，斷裂-超壓聯控是油氣運移的關鍵，后期構造改造為油氣分布的主導因素。

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］。前人研究發現，露頭油藏一般具埋藏淺、儲層物性好、形成期晚、重力驅動等特征。結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造抬升、地層剝蝕和油氣散失等對油藏起破壞作用的地質因素有關，與常規油藏存在明顯區別［2-4］。勘探證實，油砂山地區具露頭油藏發育的有利地質條件，但相關研究尚屬空白。本文從油砂山地區油藏地質特征入手，在綜合分析油藏形成機制基礎上，厘定油氣成藏主控因素，以期為區內露頭油藏勘探開發提供參考依據。

1 石油地質背景

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造，為一NW向、北緩南陡、頂部平緩的半箱狀背斜（圖1）。區內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，古近紀發育的湖相泥巖是區內主要烴源巖；新近紀在淺湖-辮狀河三角洲沉積背景下發育多套碎屑巖儲層，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模抬升影響，油氣發生一定程度散失，并在地表形成大面積瀝青和油砂［6］，導致現今油藏多埋深較淺。

2 油藏地質特征

2.1 油藏圈閉

從油田NE向的07038地震剖面可知（圖1），研究區構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造，頂部遭一定程度削截。自新近紀開始柴西南地區沉積中心自西向東、由南向北發生快速遷移，并伴隨后期強烈的構造抬升剝蝕作用［7］，導致油砂山油田淺部區域性封蓋層不發育，主要以局部蓋層為主，巖性多為砂質泥巖，且砂巖含量較高，縱向上缺乏封堵能力較強的蓋層。

據青海油田勘探開發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

為查明區內潛水面與油層（組）分布關系，運用測井資料對研究區潛水面深度進行估算［8］，結果見表表1。由于地面起伏和大氣水下滲程度不同，各井區潛水面深度存在一定差異，但按海拔高程來看基本具統一的潛水面。通過對各井油層（組）深度統計發現，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圖Fig.1 Generalized geologic map of Youshashan oilfield

表1 油砂山地區潛水面分析數據Table1 AnalyticaldataofwaterinYoushashanoilfield單位：m

2.3 流體性質

據油田現場測試數據，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。進一步分析發現，原油密度和粘度在縱向上顯示出不同于常規油藏分布特征，即自油層出現開始，隨著埋藏深度增加，二者數值呈減小趨勢（圖2），表明在上部缺乏區域蓋層的情況下，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上，選取非水層試油資料分析地層水特征。結果顯示，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境。

2.4 地層壓力

據油田鉆井壓力測試數據，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。產層壓力實測值均小于對應深度靜水壓力，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，出現斷續生產現象，直至注水開采階段才出現產量穩定增長期。

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條件和地質因素共同作用下，據成藏演化階段劃分認為，油藏形成經下述過程（圖5）：N1—N23中的圈閉發育期。經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層系中發育多套優質儲層；N23末—Q初的油氣充注期。隨地層埋深的增加，有機質逐漸成熟生烴，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造擠壓強度的急劇增加，油砂山區內產生大型滑脫斷層深入E3烴源巖內部，油氣在異常高壓的作用下沿斷裂系統向上快速充注。由于淺部伴生斷層處于活動期，部分油氣發生逸散，潛水面附近的原油由于淋濾和生物降解作用，逐漸開始變質稠化；Q初—現今的油藏調整-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散失。同時，油氣在下傾方向油源斷層的溝通下，繼續向上運移補充逸散的油氣，直至斷層閉合，且在后續地質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，油藏規模逐漸萎縮直至消失。油藏形成后期，瀝青封堵層形成，持續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基礎。

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 優質儲層

由于油砂山露頭油藏形成于剝蝕區，地層受構造抬升出露地表，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，淺部發育的優質儲層是油氣成藏的必要條件。

4.3 斷裂-超壓聯控

研究區發現的N1—N21油氣藏直接與下伏古近系烴源巖有關［11］，尤其是深入源巖內部、與油氣運聚有關的烴源斷層，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合作用是露頭油藏形成的關鍵。

4.4 后期構造改造

油砂山地區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］。其調整改造過程表現為初期構造強烈、烴類運移、散失為主，中期構造弱化、原油稠化、散失減弱，終期的瀝青封堵、潛水構造穩定、油氣成藏。由此可知，后期構造改造引發多種地質因素產生，影響了油藏的形成演化過程，主導了區內露頭油藏的最終分布。總之，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歷3個階段：N1—N23中的圈閉發育期；N23末—Q初的油氣充注期；Q初—Q中的油藏調整-聚集期。

（3）在油藏形成演化機制研究基礎上，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基礎，優質儲層是油氣儲集的必要條件，斷裂-超壓聯控是油氣運移的關鍵，后期構造改造是油氣分布的主導。

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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：國家自然科學基金青年項目（40802027）及中國地質調查局工作項目（12120114049801）聯合資助

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年畢業于中國地質大學礦產普查與勘探專業，從事油氣成藏機理及頁巖氣地質調查評價