黔南坳陷凯里油砂矿地质特征及成矿模式

张海全，孟万斌，王鹤

（1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610083；2.成都理工大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；3.成都北方石油勘探开发技术有限公司，四川 成都 610000）

黔南坳陷凯里油砂矿地质特征及成矿模式

张海全1，孟万斌2，王鹤3

（1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610083；2.成都理工大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室，四川 成都 610059；3.成都北方石油勘探开发技术有限公司，四川 成都 610000）

基于前人的研究资料和对油砂钻孔岩心的详细观察及测试数据，对黔南坳陷凯里油砂矿进行了岩石学特征、储层特征及地球化学特征分析，探讨了油砂矿的成矿模式。研究认为：凯里油砂为多层分布，厚度变化大，砂岩以方解石胶结为主，有效面孔率为1.0%～8.0%，储集空间以原生粒间孔为主，孔隙度为1.0%～7.0%，渗透率为0.01×10-3～1.20×10-3μm2，整体属低孔低渗储层；抽提物组分碳同位素具典型海相原油特征，局部倒转明显；油砂矿的成矿模式为加里东期形成的背斜型古油藏遭受改造，后期再次埋深再成藏，至燕山期强烈抬升剥蚀，储层中的油气遭受降解、氧化，形成“古油藏破坏型”沥青质油砂矿。

油砂；地质特征；成矿模式；黔南坳陷；凯里

0　引言

油砂是一种含有沥青或焦油的砂或砂岩，一般出露于地表或近地表，属于非常规油气资源［1-2］。随着油气资源日渐短缺，油砂资源逐渐成为常规油气的重要接替和补充资源［3-4］。全国新一轮油气资源评价，估算凯里地区油砂资源为0.77×108m3，具有较好的油砂资源潜力。黔南坳陷凯里地区地史中曾形成了较大的古油藏，多期构造运动使得古油藏遭受抬升、破坏，在地表及地表浅层形成大量的油砂矿。前人针对油砂矿层中的沥青质做了大量的工作，详细分析了沥青质的地球化学特征及成藏史［5-8］，而对油砂矿综合地质特征尚未开展过系统研究，本文着重对研究区油砂矿的地质特征及成藏规律进行研究。

1　区域概况

凯里油砂矿位于贵州黔东南的凯里地区，为一破坏-残余型油气藏，地表及近地表以固体沥青为主，深部可见一些残余稠油。前人研究认为，凯里地区主体构造定型于加里东晚期，为一低缓复式背斜，燕山期的强烈褶皱冲断和隆升剥蚀，使其在地表显示为一复式向斜，但在地下深处仍保留了古构造的轮廓，原生的背斜油气藏基本破坏殆尽，形成了我国南方较大的沥青砂矿［9-10］。该地区油砂主要发育在志留系翁项群三段石英砂岩层中，为滨海相砂坝沉积，是本区古油藏的主要油气产层。

本次研究对炉山ZK1油砂孔、翁项ZK2油砂孔岩心进行了系统观察、采样（见图1）［11］，共采集油砂岩样46件，分别对岩石微观特征、岩石孔渗特征及沥青族组分碳同位素进行了分析。

2　油砂地质特征

2.1油砂矿分布

凯里油砂主要分布在志留系翁项群三段，构造上分布在鱼洞向斜、翁项背斜等构造带的翼部，露头主要出露翁项群。这里油砂连片分布，厚度分布不均，主要沿着构造带轴部分布，由核部向翼部、由南向北，油砂厚度逐渐减薄，最厚处13 m，最薄处则未见沥青。

油砂钻孔岩心揭示，凯里油砂仅分布在翁三段砂岩中下部，主要发育3～5个油砂小层，含油饱满，ZK1井见4层油砂（单层厚0.42～10.01 m），累计厚度12.94 m，差异充填较明显，主要受断裂及岩石物性控制。

2.2油砂矿沉积

油砂矿储层砂岩主要为一套滨海相沉积，发育平行层理、斜层理和大型板状交错层理，局部可见大型砂岩楔形体，为近滨岸高能环境。

油砂样品以中—细粒（含）钙质石英砂岩为主，表面干净，粒径为0.08～0.30 mm；碎屑颗粒主要为石英和少量斜长石、微斜长石，填隙物为钙质和硅质；石英体积分数95%～99%，分选和磨圆好，呈次圆状—圆状，次生加大边发育；填隙物体积分数8%～31%，以方解石胶结物为主，次为硅质胶结物，见沥青充填。颗粒间以点-线接触为主，局部为线接触，孔隙式胶结（见图2）。

2.3油砂矿储层

2.3.1储集空间

凯里油砂矿岩石储集空间以原生粒间孔为主，其次为成岩阶段溶蚀作用形成的粒间溶孔、粒内溶孔和裂缝。原生孔呈三角孔状，为粒间孔未被方解石或硅质胶结物完全充填而形成的残余孔，有效面孔率2%～8%；粒间孔和粒内孔为方解石、长石溶蚀形成，孔隙常呈不规则状，有效面孔率为1%～3%。钻孔岩心显示矿段裂缝发育，多垂直于层面，以构造缝和成岩缝为主，缝间充填方解石和原油（见图3）。沥青主要充填于细粒砂岩原生孔隙和粒内溶孔中。

2.3.2物性

根据ZK1井、ZK2井岩心样品的物性分析得出，研究区油砂矿段储层物性变化小，孔隙度1.0%～7.0%，平均2.5%，渗透率0.01×10-3～1.20×10-3μm2，平均0.73×10-3μm2，整体属低孔低渗储层。这主要与研究区油砂矿段岩石类型特征有关，区内含油砂岩主要为钙质石英砂岩或含钙质石英砂岩，方解石胶结物呈亮晶或连晶胶结，原生孔隙基本被占据。

2.4油砂的同位素

凯里油砂矿抽提物组分碳同位素普遍较轻（见图4），具有典型海相原油特征［5］。油砂钻孔样品中沥青砂芳烃、非烃和沥青质同位素较为接近，以饱和烃同位素较轻，最大差值为0.50‰；露头样品组分碳同位素的次序分布局部倒转明显，凯棠油砂以非烃同位素最轻，沥青质同位素值最重，最大差值达1.66‰。另一样品则呈现饱和烃同位素值最重，这主要与沥青油砂具有较高的沥青反射率有关［12］。笔者根据钻孔油砂的组分碳同位素特征综合分析，认为凯里地区翁项群油砂的沥青来源于下寒武统泥页岩生成的油气，这与前人的研究结论基本一致。

3　凯里油砂矿成矿模式

该区油砂矿发育在克拉通盆地边缘，主要为先期的大型古油藏，在后期的构造运动中整体抬升剥蚀，古油藏被破坏，储层中的油气遭受降解、氧化，原油基本变成了固体沥青，形成“古油藏破坏型”沥青质油砂矿。油砂矿的规模与古油藏的破坏程度有关：古油藏被破坏的越小，油砂矿的规模越大；古油藏破坏的越严重，油砂矿的规模越小。

从加里东晚期开始，下寒武统牛蹄塘组烃源岩进入生油高峰，生成的原油由断裂向上倾方向运移，到构造背斜高部位的奥陶系、志留系储层聚集成藏，横向上原油沿不整合面、储集层横向运移。本区在加里东期经历了构造抬升，虽然翁项群四段泥页岩具有一定的封堵性，但浅层（O，S）油藏在成藏过程中即遭受了改造，形成稠油或软沥青［5］。二叠系后的强烈沉降，使得牛蹄塘组烃源岩再次生烃，生成的油气再次向背斜构造的奥陶、志留系储层充注，同一地层形成稠油、凝析油和干气共生的特征。燕山运动，使得本区大规模抬升剥蚀，局部地区已剥蚀至寒武系，原油及天然气大量散失逸尽，近地表志留系古油藏再次遭受强烈破坏，翁三段油气层经氧化、降解等一系列变质作用，在古油藏残余区形成沥青质油砂矿，保存较好的地区，尚存在少量稠油［13］（见图5）。

4　结论

1）凯里油砂矿主要发育在志留系翁项群3段，储层砂岩为滨海相砂坝沉积，以中—细粒（含）钙质石英砂岩为主，填隙物以方解石胶结物为主，次为硅质胶结物，颗粒间充填沥青。

2）油砂储层空间主要为原生粒间孔，次为方解石和长石溶蚀形成的粒间孔、粒内溶孔和裂缝，有效面孔率为2%～8%；储层砂岩胶结较致密，孔隙度为1%～7%，整体属低孔低渗储层。

3）油砂矿中的沥青具有典型海相原油特征，与下寒武统泥页岩生成的油气有一定联系。油砂矿在加里东期成藏的同时即遭受改造，形成了稠油和软沥青；海西—印支期盆地整体沉降，油气再次充注，同一地层形成稠油、凝析油和干气共生的特征；燕山期的构造强烈抬升，古油藏被破坏，储层中的油气遭受降解、氧化，形成“古油藏破坏型”沥青质油砂矿。

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（编辑赵旭亚）

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。

张海全，男，1981年生，工程师，硕士，从事非常规油气地质勘探研究。E-mail：zhq433@126.com。

引用格式：张海全，孟万斌，王鹤，等.黔南坳陷凯里油砂矿地质特征及成矿模式［J］.断块油气田，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.