新疆乌尔禾白垩系油砂矿地质特征及储量分析

范旭东

摘要：油砂在非常规油气资源中占据非常重要的地位，开发和利用油砂资源，能够更好地缓解当前常规能源紧缺局势，起到良好的补充作用。在我国油砂资源丰富的地区为准噶尔盆地，特别是该盆地西北缘乌尔禾地区有着非常丰富的油砂资源，在当地发现一座储量巨大的油砂矿，加强该矿的开发与利用，对国内油砂矿事业的发展具有重要的推动作用。文中结合前人研究基础，分析探讨该矿地层特征，并对其构造演化进行详细研究，对油砂矿的具体层位进行详细阐述，分析研究其沉积环境，并研究油砂分布情况，并结合重量法，对于区内的油砂储量进行详细计算，并指出该区重要的油砂资源开发地带，旨在对区内油砂资源勘探开发工作提供一定参考作用，更好地指导准噶尔盆地西北缘地区，油砂矿的勘探与开发，进而推动我国油砂矿事业的持续稳步发展。

关键词：准噶尔盆地；油砂；乌尔禾；地质特征；资源评价

近年来，随着常规油气资源勘探开发的不断加剧，常规油气资源紧缺形势不断凸显开来。与此同时，各国也将常规油气资源勘探开发转向非常规油气资源勘探开发，实现常规油气资源和非常规油气资源勘探开发的齐头并进，并逐步由浅层向深层发展，并不断加强海洋勘探开发与陆地勘探开发。现代全球对能源需求量越来越大，原油价格也在不断攀升，作为一种非常重要的非常规能源，油砂受到了世界各国的普遍重视，对其研究力度也在逐年加大。

我国准噶尔盆地有着非常丰富的油砂资源，针对准噶尔盆地油砂资源进行的相应调查工作，主要的工作历经三次，中国石油勘探开发研究院和新疆石油管理局在1990年，针对准噶尔盆体开展油砂资源地质调查研究工作，尤其针对该盆地西北缘地区，如凤城一带，黑油山和红山嘴地区，以及白碱滩和三区地带加强相应的地质调查工作，并对区内的地质储量进行详细估算；新疆石油管理局在1994年和石油大学联合，针对准噶尔盆地西北缘乌尔禾地区开展油砂资源研究工作，进行了相应的地质评价，在该区建立油砂钻探井十口，对当地油砂资源，地质储量充分计算和落实，并针对该区其他油砂分布进行了相应的地质研究工作，针对当地油砂储量进行整体方案修正；中国石油勘探开发研究院廊坊分院和新疆油田公司在2004年，又一次对该区油砂资源开展相应的研究工作，在调查区内油砂资源的同时，对其开采条件进行了全面的研究，并在该区建设油砂钻探井47口，在当地提取大量的油砂样品，并对当地油砂资源进行分离萃取实验，开展模拟研究，对当地油砂储量进一步深入计算于落实。依照我国在油气资源方面，新一轮的调查研究工作发现，目前我国有约22.58×108t的油砂资源量可供开采，是我国油砂总资源量的13.360%，在世界范围内，我国油砂资源储量位居世界第五，主要的油砂分布区在我国的西部以及东部盆地地区分布。特别是我国准噶尔盆地西北缘乌尔禾地区有着大量的油砂资源分布，而且很多裸露于地表，集中连片，分布很多油砂山丘，油砂资源含油量处于中等水平，存在较多的黏土颗粒，具有非常好的油质特点，加强该区油砂资源的勘探与开发，能够进一步提升我国油砂资源后备储量，战略意义非常突出。

1.新疆乌尔禾地区地理概况

乌尔禾地区属于克拉玛依市，由新疆维吾尔自治区所管辖，其地理位置主要分布在新疆西北部地区，是准噶尔盆地西北缘位置分布所在，布克赛尔蒙古自治县和该区东北接壤，托里县与该区西侧进行交接，白碱滩区分布于区域的西南侧，该区分布于沙漠地带，地势呈现西北向东南倾斜。区内植被分布非常少，白天和黑夜温差极大，存在强烈的风化作用，沙尘天气较多。暂时性流水地貌以及风成地貌是区域的主要地貌特征，主要表现为洪积扇以及甘冲沟隔壁和沙丘等。该区油砂资源非常丰富，为此，结合区域油砂特点，探讨分析准噶尔盆地西北缘乌尔禾油砂矿地质特征，并对其资源储量展开详细评价，对区内油砂矿资源勘探开发具有重要的指示意义。

2.区域概况

2.1区域位置

乌尔禾油砂矿，属于新疆克拉玛依市乌尔禾镇管辖范围，分布在该镇北东方向12km处，区内分布新疆准噶尔盆地西北缘，最大面积的油砂山，和哈拉阿拉特山比较临近，呈现北高南低的总体地势特点，处在330m～465m的海拔高度，有约7.97km2的油砂面積。在前人研究的前提下对该区开展新一轮钻井工作，并对区内提取大量的地质研究资料，对该区地质情况展开详细的研究与分析，能够更好地指导区内油砂矿的勘探与开发。

2.2构造层位

哈拉阿拉特山推覆体中新生界的覆盖区是乌尔禾地区的主要构造特征。区内发育非常突出的断裂特征，同时还有非常复杂的褶皱构造。准噶尔盆地在燕山运动中期阶段，发展成重要的角度不整合面，剥蚀之后准平原化前提下，白垩系，在均衡的机体沉降作用下不断沉积发展形成，盆地中部是重要的沉降中心，梯度变化在中心向盆地边缘过渡上非常明显，并在石炭系上超覆，在南东向北西方向白垩系海拔值呈现不断增大趋势，单斜构造是其主要特点，主要向南东方向倾斜。

石炭系是该区最底层的地层，其上逐层为统齐古组（上侏罗统），吐谷鲁组（下白垩统）与第四系。吐谷鲁组（白垩统）以及齐古组（侏罗统），是该区的油砂主要的分布层位。主要的油砂成分布在白垩系上部，含油底砾岩主要分布在下部。在钻井过程当中，都没有对朱罗系地层进行钻穿，相应的资料缺失，此次主要对白垩系进行详细研究。

3.沉积相特征

3.1岩性特征

砂质砾岩主要分布于白垩系底部主要呈现深灰色和灰绿色以及灰色等，含有量较高，分选砾岩呈现较差的磨圆性，多表现为棱角状特征。从北侧向南侧呈现厚度不断增大的砾岩特点，粒度变细。细砂岩主要分布于中部，呈现青灰色以及深灰色，长石和石英相对次之。

3.2粒度特征

乌尔禾地区粒度概率曲线特征如图1所示。

（1）表现为三段式的曲线特征，粒度曲线在区内非常常见，跳跃组以及浮组分是其主要的组成，滚动组相对较少。在总组分中，悬浮组达到30%左右，保持50°左右的倾角；在总组分中，跳跃组为5%左右，保持在3.0？～4.0？的细接点，粒度曲线和奥尔塔马赫河河口砂岩沉积粒度曲线呈现一致的特点。在斜率上不是很大，显示改造因素以及沉积物负载倾泻较小，为浅水低流速。（2）表现为两段式的曲线特点，跳跃组分以及悬浮组分是其重要的组成，在总组分中悬浮组分是其20%～30%，跳跃组分是其70%～80%，保持在45°～60°的倾斜角，在3.5？～4.0？的细接点，显示呈现中等特征的分选特点，河流相特征呈现较强的特征。悬浮段和跳跃段二者结合点呈现逐渐转变的特点，体现河口砂坝具体分布性质，呈现较慢水流粗颗粒在悬浮负载中不断过滤，浓度在与沉积物-水界面接近处呈现增加的趋势。

3.3沉积构造

在沉积旋回上，吐谷鲁组由上到下共分四个，显示沉积过程中，水深不断呈现变化特点，湖相向三角洲环境过渡特征是工区的主要特点。通过进行岩芯观察显示，有平行以及交错层理呈现槽状发育，显示具有频繁的水体摆动，同时发育泥砾以及冲刷面等，和辫状河流相沉积基本相同。

3.4沉积相特征

分析岩性与粒度特征，底砾岩（下白垩统）属于近源沉积的一套山麓环境，河流环境下沉积是上侧砂泥岩的主要分布特点，沉积标志具有河流相特点。

河流-断崖扇沉积环境是白垩系底砾岩的主要沉积特，河道一片流沉积微相比较发育。山前河流是其主要河流特点，砾岩在短期搬运过程中，掉落进断崖和湖泊中进行沉积，同时河流沉积在重检10连线和石炭系天窗连线较高的地形高脊东侧比较突出，滨浅湖沉积环境主要分布在南东侧方向上。

砂泥岩段（白垩系）在沉积过程当中，水体不断加深，湖面越来越大，沉积环境呈现三角洲-湖泊环境特点，河漫滩以及心滩和河道是其主要的沉积微相，滨浅湖是其主要的湖泊沉积特征。

4.储层特征

4.1孔隙度

选择67个白垩系地层油砂样品，通过煤油法进行实验发现，均保持在15%～40%的孔隙度，均数在26.06%。西区范围内，孔隙度在南北侧区域上没有多大变化。东区孔隙度在27井-重38井南东侧方向上呈现不断变大的特点，正好吻合砂层厚度在此区域河流流向上的变化。

4.2含油性

选择416个白垩系地层油砂样品，开展相应测试工作，在含油率上最高与最低分别为21.07%、0.01%，均数在8.89%。东区相较于西区具有更高的含油率，研究发现这与区内较大厚度的油沙层有着密切联系，油砂层具有较好的物性以及连续性特点。

4.3砂体分布

辫状河-三角洲沉积是白垩系砂体的主要沉积特点，三角洲-滨湖相沉积在老山相盆地变化是非常突出。在北西向南东方向砂体逐渐的增厚，达到0.2m～137m的累积厚度，以及0.05～7.76的砂泥比。辫状河以及三角洲地区砂体分布较厚。

5.资源量评价

在前人研究的前提下，通过该区收集的相关信息资料，对乌尔禾油砂矿的储量进一步落实。

5.1计算方法

对于油砂储量而言，主要是指油砂中含有的量大小，目前在油砂储量计算过程中，主要应用的方法是体积法，同时还有容积法和重量法等，油砂在凤城区没有较大的埋藏深度，很多樣品在抽提过程当中，出现明显的松散与破碎情况，在饱和度以及空隙度上存在很大误差，岩石密度以及含油率信息数据较容易获取，所以通过重量法进行计算，具体计算公式为：

5.2参数确定及计算

分析开采要求，此次依照钻孔油砂分布特征，对区内设置成两个区开展油砂储量计算：①西区为重检12井以及16井；东区主要为27井。

分析各油砂油砂层，进行2个矿体划分，含油砂岩（白垩系）为矿体1，含油底砾岩（白垩系）为矿体2。

确定储量边界：由于凤城地区地层呈现平缓地层特点，呈现倾角较小的油沙层，矿体划分后，利用含油率等直线以及油砂层厚度等值线对二者水平叠合面积进行确定。

确定储量边界以及计算结果分别参见图2与表1。依照勘探研究，油砂山在乌尔禾地区，很多都在300m～800m井距，大量的实测剖面以及探槽控制这露头。中国石油廊坊分院，指出准噶尔盆地西北缘，再埋藏深度15m，含油率超过6%，油砂中具有低粘土含量的，通过热化学水洗，而干燥油砂在15m埋藏深度等，通过干馏分离法进行分离，通过相关实验发现，油砂分离在技术与经济方面都具有很好的可行性，能够实现控制级别的储量。

6.结论

文中针对乌尔禾白垩系油砂矿进行分析研究，重点阐述该矿储层岩性特征，并对其岩石物性，沉积构造等进行详细分析，探讨砂层和粒度分布情况，认为三角洲-湖泊沉积环境是砂泥岩（底砾岩上）的主要沉积特点，河流-断崖扇环境主要为吐古鲁组乒砾岩沉积特点。

综合分析该区开发利区带主要有三类：第一类属于断层周围的东区，不但具有非常多的油砂层分布，而且具有非常大的厚度，达到3907.13×104t的预测储量，供油条件较佳，同时储集以及运移条件较好，具有非常好的开发前景；第二类16井区块的西区，具有非常厚底砾岩沉积特点，然而和断层远离，相较于一类地区，运移相对较差；第三类区带为重检12井块，与老山接近，砂体逐渐尖灭，其潜力不如前两类区块。

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