东胜北矿区地处鄂尔多斯盆地北部乌兰格尔东西向地隆起南坡与伊陕斜坡过渡带与东胜南北向次级鼻状隆起复合部位。隆起北坡基底主要由中太古界乌拉山群变质结晶基底，少量分布古生界沉积基底岩系，白垩系东胜组多角度不整合直接覆盖其上；隆起南坡基底由元古界变质褶皱基底、以及地层发育俱全的古生界－三叠系沉积基底组成，白垩系东胜组也以角度不整合覆盖其上。在重力异常图上，隆起异常高点分布于大井－吴四疙堵－盐店－
马厂壕－大营盘－喇嘛湾一线，向北表现为陡倾急变带，显示断裂（陷）异常特征；向南呈缓倾变化，显示斜坡构造特征，重力异常与白垩系东胜组底面构造具有良好的吻合性。地表出露的白垩系盖层中构造相对简单，褶皱不发育，总体呈向北缓倾的单斜构造，岩层倾角3～5°；断裂以脆性为主，一般规模均较小。
图6-2-2 东胜北部白垩系油砂分布图
（2）沉积特征
东胜地区油砂主要赋存于白垩系东胜组中，由红、绿为基色的一套含砾砂岩、砾质砂岩、砂砾岩与泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成，夹少量的钙质粉砂岩、泥岩、钙质结核（层），局部出现少量伊丁石玄武岩；砂岩、砾岩中发育大型斜层理、交错层理，厚度357～435m；与下伏地层中侏罗统安定组为角度或微角度不整合，与上覆的上新统呈角度不整合接触。 岩石的颜色基调为红色时，受风化等的影响，可呈土红、紫红、暗紫、粉红等色，总体反映高氧化条件下的沉积环境；绿色为基调时一般以黄绿色为主，也见有灰绿、浅绿等，代表相对还原条件下的沉积。此外还见有姜黄、兰灰等色，明显与成分有关。
东胜组按岩性组合及沉积序列特征可分为上、下两个岩段，下岩段主要为含砾砂岩－砾岩夹泥质粉砂岩等组成，碎屑较粗；上岩段主要为含砾砂岩－粉砂岩，夹砾岩、钙质粉砂岩及钙质结核（层），碎屑偏细，总体上构成一个向上变细的沉积序列。
在持续的南升北降的大格局控制下，东胜组沉积逐渐从河流相演变为内陆湖泊相；受早期沉积和差异升降的影响，发育一套浅湖－深湖的细屑沉积，构成东胜组上岩段的岩层组合。
（3）储层及油砂物性特征
油砂赋存于东胜组下部，地表多出露，断续分布；近于砂岩及砂砾岩的浸染或浸染状轻质油砂，面积约100km2。
东胜北矿区油砂的赋存岩石为下白垩统东胜组的灰色粗砂岩或砾状砂岩中，厚5～10m不
等。一般岩石疏松，碎屑粗、物性好、油味浓，油分布于粒间；胶结物含量高、碎屑粒度细者油味淡，且多沿层而分布。岩石孔隙度平均值为16.1%。油砂中油质轻、挥发性强，手摇钻井下可见油砂黄色油浸，含油饱和度最高可达12.4%；地面油砂在吴四圪堵、喇嘛沟及巴则马岱、四盆沟亦见黄色油浸，但地面含油饱和度一般1%，与其挥发油质有关。地表油砂为疏松粗砂岩、砾砂岩，孔隙充填轻质油，油砂密度为2.0。原油为黄色轻质油，其密度为0.81g/cm3。
（4） 油砂赋存及纵横向分布特征 乌兰格尔隆起区油苗分布有下述几方面特点：
油苗显示点较局限于乌兰格尔隆起，出露于向北流入黄河的7条河流、沟谷一带的白垩系露头区。切割出的白垩系东胜组底部灰色粗砂岩或砾状砂岩厚5～10m不等，未见底；手摇钻局部见厚10～30m。
油苗近东西向展布：在乌兰格尔基岩突起南坡，白垩系不整合于基岩—石炭二叠系之上，油苗集中在四个基岩隆起的南侧：喇嘛沟、乌兰格尔、巴则马台、马场壕四个突起南坡。 含油量的多少随白垩系出露砂岩底部变化而变化：一般岩石疏松，碎屑粗、物性好、油味浓，油分布于粒间；胶结物含量高、碎屑粒度细者油味淡，且多沿层而分布。
油苗或油砂含轻质油、挥发性强，具有浓油味，手摇钻见黄色油浸和泥浆中见油花浮出水面，一般含油饱和度低；手摇钻岩芯最高含油饱和度12.4%，地面一般为1%（1958～1961年）。油苗标本采集后，要立即封腊，若采样为松散油砂，8小时后可挥发殆尽。 油砂层一般为2-3层，位于白垩系东胜组下部及底部。由上至下依次为：浅灰绿色含油细砂岩；浅黄绿色含油粗砂岩、砂砾岩；浅灰色含油砾岩。3层油砂通常紧密相邻，其间无明显隔层，只是含油率大小有不同。油砂层沿走向上分为不连续的三个区块，沿倾向（北东向）较位连续。
（5）油砂成藏主控因素及成藏模式 ①油气来源分析
区域资料表明：东胜组中并无烃源岩，其油气来源一致是研究者关注的问题之一。王少昌等（1981）通过对油苗系统采样分析，并与鄂尔多斯盆地煤系油气进行全面对比，确定其来自于石炭—二叠纪的煤系地层。东胜组油砂层的油源应来自于下伏的上古生界烃源岩。该烃源岩为太原组、山西组中一套海陆过渡相至湖沼相的煤系地层，岩性为煤和暗色泥岩，灰岩次之。烃源岩有机质类型为腐殖型，太原组中薄层灰岩为腐殖－腐泥型。 ②油砂成藏主控因素分析
东胜组下岩段普遍发育一套砾岩－砂岩构成的冲积扇砂体，纵向叠置，横向呈透镜状分布，构成油气运聚的主要空间。由于油气来自于下伏上古生界的烃源岩，其输导与东胜组砂砾岩中的连通孔隙和断裂有关。因此，成藏的主控因素是岩性和构造。 ③成藏模式
白垩纪晚期，东胜组下岩段内发育了一系列岩性圈闭。燕山晚期，鄂尔多斯盆地北部差异性块断升降活动的持续，形成了差异性隆起和断陷，形成部分断裂和继承性断裂使早期形成的一些岩性圈闭被构造改造成为宽缓背斜型或单斜型的岩性复合型圈闭。此时烃源岩已进入生油气高峰期，构成较好的时空配置关系，侧向和垂向排烃共存；断裂对油气的运移也存在着有利与不利的两个方面。其后的喜马拉雅期构造活动的影响，导致上覆盖层的缺失和严重剥蚀，油气捕集为低阻方式。因此，该区油砂的成藏模式属早期它源成藏后期运聚成藏型。
2. 庙湾-四郎庙油砂
1) 地表油砂分布
庙湾－四郎庙地区主体位于陕西省耀县，其东横跨宜君县。四郎庙油砂北东边界为四郎庙油田，西南边界为庙湾油田；二油田之间由西南至北东依次分布有陈家山煤矿、下石节煤矿、崔家沟煤矿，焦坪煤矿和玉集矿。区域东西长35km，南北宽13km。
本区油气工作始于二十世纪初，1915～1916年美国人在店头镇西南钻探三口油井，井深420-853m，见原油（长2）及油迹。
1933年调查“陕北油田”时，于渭北隆起的宜君县境内的宽平沟、石湾、食村、三十里铺、雨水村、牛庄、小沟口等7处砂岩、薄层砂岩、泥岩裂隙中有原油流出或渗出，当时称为“油泉”。
2) 油砂地质特征
（1）构造特征
庙湾－四郎庙地区横跨渭北隆起及陕北斜坡两个构造单元，构成了鄂尔多斯盆地南部盆缘。 矿区位于鄂尔多斯盆地东南部，构造属渭北隆起带东段，与陕北斜坡南端交汇地区，地层走向近30～35°，倾向NW。区内地层出露由南而北依次为上三叠统延长组、侏罗系及白垩系。构造南北明显不同，北部属陕北斜坡，构造平缓简单，地表出露白垩系；而南部渭北隆起构造复杂，地面三叠系、侏罗系、白垩系呈条带状分布，褶皱断裂发育，地层倾角变化较大，因而对勘探带来困难。二十世纪五十年代地质调查已发现四郎庙、庙湾等小型背斜，多年地震资料亦证明了这一地区构造的复杂性。
渭北隆起以渭河地堑北部大断裂为界，北到长武—宜君—黄陵一线以南，东西两端分别与晋西挠褶带和西缘断褶带相连。区内构造受多期构造运动影响，尤以燕山运动最为强烈，褶皱断裂发育。
（2）沉积特征
区内东南部野外露头可见三叠系，出露的地层从下到上依次为：纸坊组、延长组长10～长1。区内钻井揭露的三叠系地层层序从下到上与露头所见一致。三叠系延长组地层是鄂尔多斯盆地内陆湖盆形成后接受的第一套生储油岩系，是盆地最主要的勘探层系，也是本文研究的重点。根据岩性特征分为五段，即T3y1、T3y2、T3y3、T3y4、T3y5。根据其岩性、电性及含油性，将五段对应划分为10个油层组（长10～长1）。本次工作的油砂目标层为长2和长6。
长6沉积时，湖盆回返，水体相对长7变浅，但仍较深。纵向上砂体厚度较小，岩层中碎屑较细。由于回返的差异，盆地北部仍发育浅湖－半深湖，西部相对抬升较高，原镇原辫状河三角洲向东迁移；宜君辫状河三角洲的分布特征及古水流方向与长9基本相同，即旬邑－L1一带，水下分流河道主要位于四郎庙－宜君，河道末端砂坝位于旬邑、L1地区。 长2期沉积时，整个盆地边缘构造抬升，湖盆收缩加剧，且盆地北部比南部抬升幅度大。东北安塞三角洲向研究区内部进积，前缘到达葫18－富2井一线；黄陵三角洲范围缩小，且分出两个小朵体；正宁—合水三角洲较长4+5期时范围有所扩大，但是仍然很小，浅湖范围较长4+5期时缩小很多。在东南部边缘金锁关地区焦坪收费站野外露头观察到煤系地
层，表明该区有水上环境出露。因此，长2进一步的收缩构成了长8～长2完整沉积旋回，直至长1期后，湖盆消失。
在延长组生成发育到消失的大环境中，长2油砂始终渭北隆起盆缘南部，近物源，在四郎庙及庙湾地区发育2～3个有中等规模的厚20～30m的砂岩朵状体，砂体覆盖了整个地区，为后期抬升形成大面积油砂准备了物质条件。
（3）储层及油砂物性特征
综合已有的资料表明：渭北隆起中生界含油砂砂岩层数众多，侏罗系有直罗组、延安组、富县组，上三叠统自上而下有长2、长4+5、长6、长8，皆可成为油气勘探目标。但侏罗系所产油砂多在煤矿井广泛发现，厚度小，且为次生油藏；同时受断裂构造、岩性及砂层厚度多方面控制，开采条件复杂，不能连片大面积开采，因而为远景目标。
延长组长4+5以下油层的埋深一般大于500m，唯长2埋藏相对较浅；长6埋藏较深，但在北部地表有出露。已有资料表明：长2、长6处于有利储集层相带，砂层厚度大，物性相对较好，构造较为简单。 长2油砂层：
埋藏相对较浅：从渭北隆起的四郎庙至庙湾地区采油、煤井200余口资料统计，长2埋深以190～300m为主。
长2连片含油：东有四郎庙浅油井，西有庙湾油田，中间为煤矿探井，其间无大断裂通过，故形成了大连片油砂带（图6-2-3）。
构造简单：区内构造简单、断层不太发育，故长2连片砂体处于有利油气运移相带大面积分布地区。
有利储油相相带厚度较大：长2钻厚26～90m，但一般大于60m少见。
长2砂岩厚26～90m，一般厚度小于60m；含油砂岩厚10～30m。而成为油砂矿，根据测井取心，解释岩性为细砂岩以上，含油性为油斑以上，占含油砂体的二分之一或三分之一。 根据长庆油田2004年渭北隆起延长组长2孔隙结构特征统计，其平均孔隙度为9.63%。
图6-2-3 庙湾-四郎庙地区延长组长2油砂组底面埋深等值线图
地面原油密度：根据庙湾区长2油藏3个样品地面原油密度分析，平均值为0.861g/cm3。 油饱和度：根据庙湾、四郎庙及煤矿井矿井近200余块样品统计，含油饱和度平均值分别为53%、48%、36%，三者平均为46%。本次野外调查在衣食村、上石节、陈家山、杏树坪、焦坪等地都能在岩石露头上见到明显的油斑，露头有强烈的油味，通过采集样品分析，含油饱和度不能达到工业品位，其原因是与油质较轻（中质油）、地表条件下油易挥发有关。 长6油砂层：
埋藏变化较大：从渭北隆起的四郎庙至庙湾地区资料统计，长6埋深以多在500m以上，北部地表可见露头，表明其埋深变化较大。
长6钻厚80～303m，四郎庙一带钻厚多在200m以上，有利储油相相带厚度大。 长6砂岩厚80～303m，一般厚度大于200m；含油砂岩厚近30m。而成为油砂矿，根据测井岩芯观察，岩性为细砂岩以上，含油性为油斑以上，占含油砂体的二分之一或三分之一。 根据牟泽辉等（2001）对长6孔隙结构特征统计，其最大孔隙度为12.82％、最低3.5％，平均8.32％。
地面原油密度：根据庙湾区长6油藏3个样品地面原油密度分析，平均值为0.861g/cm3。 油饱和度：根据庙湾、四郎庙及煤矿井矿井近200余块样品统计，含油饱和度平均值分别为53%、48%、36%，三者平均为46%。
四朗庙液体原油簇组分分析结果为：饱和烃48.5%，芳烃32.07%，非烃16.42%，沥青质3.59%。油质以中质为主。
本区长6砂岩具有中等储集层能量，其石英含量较高，成分成熟度在长5～长10中最好；结构成熟度中等，原生孔隙较多，孔隙平均8.32%，渗透率偏低。
长2砂岩也具有中等储集层能量，其石英+长石含量较高，原生孔隙较其它层位多，孔隙平均9.63%，渗透率偏低。因氧化油与稠油，近地表地区形成遮挡地带，能使大量稠油保存地下，而在采煤井坑中源源流出，成为采煤公害。
（4）油砂成藏主控因素 ①油气来源分析
该区烃源岩主要来自于中生界的长7和长6中的一套半深湖－深湖相及浅湖相的深灰色泥岩、页岩及褐灰色页岩。据牟泽辉等（2001年）研究，长7烃源岩中有机碳平均含量为1.7％、氯仿沥青“A”平均含量892.5mg/L、Ro平均值为0.82％、干酪根类型为Ⅲ型；长6烃源岩中有机碳平均含量为2.46％、氯仿沥青“A”平均含量1429.1mg/L、Ro平均值为0.73％、干酪根类型也为Ⅲ型。两者均属有机质丰度高、干酪根类型和成熟度较好、厚度较大的主力烃源岩。
②油砂成藏主控因素分析
长6中上部发育了一系列辫状河三角洲水下分流河道及河道末端砂坝的砂体，纵向叠置，横向呈透镜状分布，构成油气运聚的主要空间。油气运导为储层中的连通孔隙，但东侧的断裂对油气的垂向输导起着主要的作用。
长2中也发育了一系列辫状河三角洲水下分流河道及河道末端砂坝的砂体，纵向叠置，横向呈透镜状分布，构成油气运聚的主要空间。但油气来自于下部的烃源岩，其输导与长6－长2层中的连通孔隙和东侧的断裂有关。因此，成藏的主控因素是岩性和构造。