准噶尔盆地红山嘴油砂成藏控制因素及储量计算

王盛鹏,张金华,钟太贤

(1.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京100083；2.中国石油勘探开发研究院 廊坊分院，河北 廊坊 065007；3.中国石油科技管理部，北京 100011)

油砂是指含有天然沥青的砂子或其他岩石。加拿大拥有全世界储量最大的油砂，其地质资源量达1.631万亿桶，剩余可采储量为1740亿桶，使其成为全球第二大储油国，仅次于沙特阿拉伯。我国也有比较丰富的油砂资源，据“新一轮全国油气资源评价”结果，我国油砂油资源量为59.7亿t[1]，资源前景十分广阔。

准噶尔盆地西北缘是准噶尔盆地油气的主要富集区，西北缘在盆地的构造演化过程中，经历了较强烈的构造活动，许多深部油气藏遭受了严重的破坏，油气沿断裂和不整合面运移到地表浅层，甚至出露地表，形成油砂。红山嘴油砂矿区位于准噶尔盆地西北缘、克拉玛依市东南方向15～30km处， 区域构造位于乌-克断裂西北盘(上盘)，总体为一向南东倾斜的单斜构造，地层倾角1°～3°。油砂呈带状分布于盆地边缘[2]，长约18 km，宽2～4km，面积约50km2(图1)。

1 沉积相及含油砂体展布

红山嘴地区出露地层有白垩系、侏罗系、石炭系，油砂主要分布于白垩系吐谷鲁组下部砂岩及底部砾岩段，占油砂总储量的74%，其下伏的侏罗系齐古组也具有稠油层，但埋深也较大。白垩系含油砂地层为一倾向南东，并向盆地边缘老山超覆的平缓单斜。

本区白垩系主要为三角洲及滨浅湖沉积[3]。下部底砾岩为三角洲冲积扇沉积，中上部为三角洲平原沉积，含油砂体主要为三角洲平原分流河道沉积。发育有三个分流河道，由北东至南西依次为：大油泉沟分流河道(红砂6)；石蘑菇沟分流河道(红砂3)；红山梁沟分流河道(红砂13)。

受沉积相控制，红山嘴白垩系砂体呈北东-南西向在盆地边缘分布，属三角洲平原沉积，砂体累计厚度3～28m，砂地比10%～80%，砂体相对较厚的部位与三个分流河道对应。大油泉沟分流河道分布于红砂6-红砂25井，主体走向为南偏西，砂体总厚度可达2～22m，单层厚度0.4～5.2m，总层数达8～11层，砂体横向变化快，150m范围内就能从3.5m变化至0m，但纵向上砂体能叠置出现。本区砂体总厚度较大的地方集中在两块：其一分布在红砂28-红砂6-红砂30，厚度20～33m，砂地比40%～70%，面积0.18km2；其二分布在红砂27-红砂25-红砂31，厚度20～51m，砂地比40%～70%，面积0.96km2，但埋藏深度偏大。

2 红山嘴油砂成藏控制因素

红山嘴地区油砂成矿具有五个有利的主要条件，分别为：①丰富的油源(特别是丰富的稠油资源)；②有效的运移通道及疏导层；③埋藏较浅的有效储集体；④后期构造抬升；⑤原油稠化作用。准噶尔盆地西北缘经历了燕山早、中期强烈的构造活动，断层比较发育，深部断裂复活向上断至侏罗系地层，尤其在盆地山前带大型断裂和不整合面尤为发育，深部古油藏由于这些断裂而遭受破坏，部分油气会沿这些断裂和不整合面向上运移至侏罗系地层，在浅层的侏罗系地层再次聚集成藏[4]，油气聚集成藏后，燕山-喜马拉雅运动又打破了油气藏的原有平衡，又使油气运移到盆地边缘和白垩系地层再次聚集成藏，甚至一些油气沿断裂运移至地表。地表原油和埋藏深度较浅的油藏中，浅层地下水或地面大气水把溶解的氧和微生物带入其中，微生物有选择地消耗某些烃类，使原油遭受水洗和生物降解双重作用，形成现今的稠油油砂。

2.1 具有丰富的油源基础

玛湖凹陷和昌吉凹陷是准噶尔盆地最重要的生烃凹陷[5-7]，烃源岩类型好、丰度高、生烃潜力大、热演化程度高。西北缘位于玛湖凹陷的上倾方向，受多源输入形成多期叠置的洪积、冲积和三角洲砂体，并伴随盆地振荡与湖水进退的变化，形成了生油岩、储集岩体的交互与侧变。油气自中心形成后，向油气运移的低势区运移，通过输导体系到达有利位置富集成藏。西北缘为一逆掩推覆构造带，邻近玛湖生油凹陷，沉积巨厚的三叠系生油岩为该构造带提供了充足的油源，尤其是下二叠统风城组生油岩已伸延到推覆体下盘掩伏带。

2.2 具有良好的运移通道条件

红山嘴油砂成藏控制因素主要有三个方面：①砂体空间展布及物性，盆地边缘物性较好的河流及冲积扇砂体成为有利的储集空间；②不整合面；③断裂体系。石炭系不整合面及侏罗系、三叠系的逆断层为主要的及良好的油运移通道[8-9](图1)，这些同生断裂对沉积作用及油气运移有控制作用。运移通道与近地表储层的连通性，控制了油砂矿的分布；烃类运移的动力大小和运移量，控制了油砂矿的富集情况。

图1 准噶尔盆地西北缘烃类运移通道模式图

2.3 油砂分布规律

与西北缘其他地表油砂一样，红山嘴油砂分布与重油、常规油关系密切，从深层-浅层-地表，呈常规油-重油-油砂分布规律。

油砂分布与地层不整合紧密相关，集中分布在中生界超覆尖灭带上。红山嘴地区，油砂主要分布在白垩系吐谷鲁组底部不整合面附近向老山超覆尖灭的位置上，特别是在石炭系老地层“天窗”或“潜山”靠盆地一侧，油砂厚度变大，含油性变好。原油由下倾方向的三叠系生油凹陷沿不整合面向上倾方向运移，到油砂区后，先充满与不整合面接触的吐谷鲁组底砾岩，再向上倒灌进了底砾岩之上的砂岩层。但由于油源距离远和油量的限制，砂岩只充满了边缘部分，而向下倾方向油砂很快尖灭。

3 红砂6井区油砂油储量计算

油砂资源量是指油砂中含油的量。油砂储量和资源量计算，可采用容积法和含油率法两种。当已知含油饱和度及孔隙度时，采用容积法；当已知含油率及岩石密度时，采用含油率法。对于埋藏较浅或露头油砂，含油率参数较易获得，因此采用含油率法较为可行。笔者利用含油率法对红砂6井区的油砂油储量进行了相应的计算。

3.1 区块概况

红砂6井区位于准噶尔盆地西北缘红山嘴四区稠油田上倾部位(古133-金4井一带)，即大油泉沟，面积约1km2。红砂6井区油砂矿主体处于地形较高的平台，两侧有白垩系地层及油砂层出露。平台高约4～7m，地表为戈壁，无植被；在地形较地的冲蚀沟谷中为第四系松散砂砾掩盖。红砂6井区白垩系含油砂地层总体为一向南东倾斜的平缓单斜构造，结合油田地震资料，认为该区存在由2条逆断层构成的“人”字形构造(图2)，把油砂分为红砂6、红砂25两个断块，断距5～12m。

图2 红砂6井区白垩系底砾岩顶面构造等值线图

3.2 计算方法

含油率法是用实验室测定的油砂岩石密度和含油率直接计算石油地质储量的方法[10]，其计算公式为N=100AhρrCo。式中，N为石油地质储量，104t；A为含油面积，km2；h为油砂平均有效厚度，m；ρr为岩石密度，t/m3；Co为油砂含油率，%(wt)。

3.3 计算参数的确定

通过对红砂6井区18口油砂钻孔的361件样品进行了含油率分析等手段，确定了相关的计算参数。

根据分析结果，分别对含油率3%～6%、大于6%的油砂层编制了油砂厚度、含油率等值线图(图3，图4)。红山嘴区露头及井下的25件含油砂岩、含油砾岩样品的岩石密度为1.82g/cm3～2.30g/cm3，算术平均值为2.08g/cm3。红砂6井区白垩系地层油砂层多，与泥岩呈薄互层出现，其中，厚度大于1m、含油率大于3%(wt)的有5～10层，最大单层厚度约5m。

图3 红砂6井区25m以浅含油率大于6%油砂厚度等值线图

图4 红砂6井区25m以浅油砂含油率等值线图(含油率>3%)

3.4 储量计算结果

根据红砂6井区18口油砂钻孔361件样品含油率分析结果所确定的油砂厚度，按0～25m、25～50m两个块段分别计算含油率3%～6%、大于6%的油砂油储量，其计算参数和结果见表1。

表1 储量计算参数及结果

3.4.1 地质储量

红砂6井区50m以浅油砂油储量总计为61.5万t；0～25m埋深范围油砂油地质储量为24.3万t，其中含油率大于6%的有20.1万t；25～50m埋深范围油砂油地质储量为37.2万t，其中含油率大于6%的有12.6万t。

3.4.2 可采储量

国内外资料显示，露天开采的采收率为70%～90%，油砂干馏及水洗的效率为60%～90%。综合考虑，红砂6井区50m以浅油砂的可采系数取保守值即70%。由此计算出：红砂6井区50m以浅油砂油可采储量总计为43万t；0～25m埋深范围油砂油可采储量为17万t，其中含油率大于6%的有14.1万t；25～50m埋深范围油砂油可采储量为26万t，其中含油率大于6%的有8.8万t。红砂6井区50m以浅油砂平均剥采比为3.7，适合露天开采。

4 结语

准噶尔盆地西北缘有着油砂成矿的有利条件，主要分布在白垩系，为一套三角洲及滨浅湖沉积，砂体厚度大。西北缘为一逆掩推覆构造带，邻近玛纳斯湖生油凹陷，沉积巨厚的三叠系生油岩为该构造带提供了充足的油源，并且下二叠统风城组生油岩已伸延到推覆体下盘掩伏带。石炭系不整合面及侏罗系、三叠系的逆断层为油运移提供了良好的通道。

采用含油率法对红砂6井区的油砂油资源量进行计算，50m以浅油砂油地质储量总计为61.5万t，油砂油可采储量总计为43万t。红砂6井区油砂累计厚度大，埋藏浅，含油率较高，是最有利的目标区块之一。

[1] 赵群, 王红岩, 刘人和, 等. 准噶尔盆地黑油山地区油砂成矿模式及分布[J]. 天然气工业, 2008, 28(12): 117-120.

[2] 刘人和, 王红岩, 方朝合, 等.准噶尔盆地西北缘红山嘴油砂特征[J]. 天然气工业, 2008, 28(12): 114-116.

[3] 刘人和. 准噶尔盆地油砂资源评价[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2009.

[4] 方朝合, 李剑, 刘人和, 等. 准噶尔盆地红山嘴油砂特征及成藏模式探讨[J]. 西南石油大学学报：自然科学版, 2008, 30(6): 11-14.

[5] 何登发, 陈新发, 张义杰, 等.准噶尔盆地油气富集规律[J]. 石油学报, 2004, 25(3): 1-10.

[6] 雷振宇, 卞德智, 杜社宽, 等. 准噶尔盆地西北缘扇体形成特征及油气分布规律[J]. 石油学报, 2005, 26(1): 8-12.

[7] 王惠民, 吴华, 靳涛. 准噶尔盆地西北缘油气富集规律[J]. 新疆地质, 2005, 23(3):278-282.

[8] 陶国亮, 胡文瑄, 张义杰, 等. 准噶尔盆地西北缘北西向横断裂与油气成藏[J]. 石油学报, 2006, 27(4): 23-28.

[9] 王祝彬, 肖渊甫, 孙燕, 等. 准噶尔风城油砂矿床成矿模式及主控因素分析[J]. 金属矿山, 2010(4): 114-117.

[10] 张明玉, 何爱东, 单守会, 等. 准噶尔盆地西北缘油砂资源潜力及开采方式探讨[J]. 新疆石油地质, 2009, 30(4): 543-545.