新疆烏爾禾白堊系油砂礦地質特征及儲量分析

范旭東

摘要：油砂在非常規油氣資源中占據非常重要的地位，開發和利用油砂資源，能夠更好地緩解當前常規能源緊缺局勢，起到良好的補充作用。在我國油砂資源豐富的地區為準噶爾盆地，特別是該盆地西北緣烏爾禾地區有著非常豐富的油砂資源，在當地發現一座儲量巨大的油砂礦，加強該礦的開發與利用，對國內油砂礦事業的發展具有重要的推動作用。文中結合前人研究基礎，分析探討該礦地層特征，并對其構造演化進行詳細研究，對油砂礦的具體層位進行詳細闡述，分析研究其沉積環境，并研究油砂分布情況，并結合重量法，對于區內的油砂儲量進行詳細計算，并指出該區重要的油砂資源開發地帶，旨在對區內油砂資源勘探開發工作提供一定參考作用，更好地指導準噶爾盆地西北緣地區，油砂礦的勘探與開發，進而推動我國油砂礦事業的持續穩步發展。

關鍵詞：準噶爾盆地；油砂；烏爾禾；地質特征；資源評價

近年來，隨著常規油氣資源勘探開發的不斷加劇，常規油氣資源緊缺形勢不斷凸顯開來。與此同時，各國也將常規油氣資源勘探開發轉向非常規油氣資源勘探開發，實現常規油氣資源和非常規油氣資源勘探開發的齊頭并進，并逐步由淺層向深層發展，并不斷加強海洋勘探開發與陸地勘探開發。現代全球對能源需求量越來越大，原油價格也在不斷攀升，作為一種非常重要的非常規能源，油砂受到了世界各國的普遍重視，對其研究力度也在逐年加大。

我國準噶爾盆地有著非常豐富的油砂資源，針對準噶爾盆地油砂資源進行的相應調查工作，主要的工作歷經三次，中國石油勘探開發研究院和新疆石油管理局在1990年，針對準噶爾盆體開展油砂資源地質調查研究工作，尤其針對該盆地西北緣地區，如鳳城一帶，黑油山和紅山嘴地區，以及白堿灘和三區地帶加強相應的地質調查工作，并對區內的地質儲量進行詳細估算；新疆石油管理局在1994年和石油大學聯合，針對準噶爾盆地西北緣烏爾禾地區開展油砂資源研究工作，進行了相應的地質評價，在該區建立油砂鉆探井十口，對當地油砂資源，地質儲量充分計算和落實，并針對該區其他油砂分布進行了相應的地質研究工作，針對當地油砂儲量進行整體方案修正；中國石油勘探開發研究院廊坊分院和新疆油田公司在2004年，又一次對該區油砂資源開展相應的研究工作，在調查區內油砂資源的同時，對其開采條件進行了全面的研究，并在該區建設油砂鉆探井47口，在當地提取大量的油砂樣品，并對當地油砂資源進行分離萃取實驗，開展模擬研究，對當地油砂儲量進一步深入計算于落實。依照我國在油氣資源方面，新一輪的調查研究工作發現，目前我國有約22.58×108t的油砂資源量可供開采，是我國油砂總資源量的13.360%，在世界范圍內，我國油砂資源儲量位居世界第五，主要的油砂分布區在我國的西部以及東部盆地地區分布。特別是我國準噶爾盆地西北緣烏爾禾地區有著大量的油砂資源分布，而且很多裸露于地表，集中連片，分布很多油砂山丘，油砂資源含油量處于中等水平，存在較多的黏土顆粒，具有非常好的油質特點，加強該區油砂資源的勘探與開發，能夠進一步提升我國油砂資源后備儲量，戰略意義非常突出。

1.新疆烏爾禾地區地理概況

烏爾禾地區屬于克拉瑪依市，由新疆維吾爾自治區所管轄，其地理位置主要分布在新疆西北部地區，是準噶爾盆地西北緣位置分布所在，布克賽爾蒙古自治縣和該區東北接壤，托里縣與該區西側進行交接，白堿灘區分布于區域的西南側，該區分布于沙漠地帶，地勢呈現西北向東南傾斜。區內植被分布非常少，白天和黑夜溫差極大，存在強烈的風化作用，沙塵天氣較多。暫時性流水地貌以及風成地貌是區域的主要地貌特征，主要表現為洪積扇以及甘沖溝隔壁和沙丘等。該區油砂資源非常豐富，為此，結合區域油砂特點，探討分析準噶爾盆地西北緣烏爾禾油砂礦地質特征，并對其資源儲量展開詳細評價，對區內油砂礦資源勘探開發具有重要的指示意義。

2.區域概況

2.1區域位置

烏爾禾油砂礦，屬于新疆克拉瑪依市烏爾禾鎮管轄范圍，分布在該鎮北東方向12km處，區內分布新疆準噶爾盆地西北緣，最大面積的油砂山，和哈拉阿拉特山比較臨近，呈現北高南低的總體地勢特點，處在330m～465m的海拔高度，有約7.97km2的油砂面積。在前人研究的前提下對該區開展新一輪鉆井工作，并對區內提取大量的地質研究資料，對該區地質情況展開詳細的研究與分析，能夠更好地指導區內油砂礦的勘探與開發。

2.2構造層位

哈拉阿拉特山推覆體中新生界的覆蓋區是烏爾禾地區的主要構造特征。區內發育非常突出的斷裂特征，同時還有非常復雜的褶皺構造。準噶爾盆地在燕山運動中期階段，發展成重要的角度不整合面，剝蝕之后準平原化前提下，白堊系，在均衡的機體沉降作用下不斷沉積發展形成，盆地中部是重要的沉降中心，梯度變化在中心向盆地邊緣過渡上非常明顯，并在石炭系上超覆，在南東向北西方向白堊系海拔值呈現不斷增大趨勢，單斜構造是其主要特點，主要向南東方向傾斜。

石炭系是該區最底層的地層，其上逐層為統齊古組（上侏羅統），吐谷魯組（下白堊統）與第四系。吐谷魯組（白堊統）以及齊古組（侏羅統），是該區的油砂主要的分布層位。主要的油砂成分布在白堊系上部，含油底礫巖主要分布在下部。在鉆井過程當中，都沒有對朱羅系地層進行鉆穿，相應的資料缺失，此次主要對白堊系進行詳細研究。

3.沉積相特征

3.1巖性特征

砂質礫巖主要分布于白堊系底部主要呈現深灰色和灰綠色以及灰色等，含有量較高，分選礫巖呈現較差的磨圓性，多表現為棱角狀特征。從北側向南側呈現厚度不斷增大的礫巖特點，粒度變細。細砂巖主要分布于中部，呈現青灰色以及深灰色，長石和石英相對次之。

3.2粒度特征

烏爾禾地區粒度概率曲線特征如圖1所示。

（1）表現為三段式的曲線特征，粒度曲線在區內非常常見，跳躍組以及浮組分是其主要的組成，滾動組相對較少。在總組分中，懸浮組達到30%左右，保持50°左右的傾角；在總組分中，跳躍組為5%左右，保持在3.0？～4.0？的細接點，粒度曲線和奧爾塔馬赫河河口砂巖沉積粒度曲線呈現一致的特點。在斜率上不是很大，顯示改造因素以及沉積物負載傾瀉較小，為淺水低流速。（2）表現為兩段式的曲線特點，跳躍組分以及懸浮組分是其重要的組成，在總組分中懸浮組分是其20%～30%，跳躍組分是其70%～80%，保持在45°～60°的傾斜角，在3.5？～4.0？的細接點，顯示呈現中等特征的分選特點，河流相特征呈現較強的特征。懸浮段和跳躍段二者結合點呈現逐漸轉變的特點，體現河口砂壩具體分布性質，呈現較慢水流粗顆粒在懸浮負載中不斷過濾，濃度在與沉積物-水界面接近處呈現增加的趨勢。

3.3沉積構造

在沉積旋回上，吐谷魯組由上到下共分四個，顯示沉積過程中，水深不斷呈現變化特點，湖相向三角洲環境過渡特征是工區的主要特點。通過進行巖芯觀察顯示，有平行以及交錯層理呈現槽狀發育，顯示具有頻繁的水體擺動，同時發育泥礫以及沖刷面等，和辮狀河流相沉積基本相同。

3.4沉積相特征

分析巖性與粒度特征，底礫巖（下白堊統）屬于近源沉積的一套山麓環境，河流環境下沉積是上側砂泥巖的主要分布特點，沉積標志具有河流相特點。

河流-斷崖扇沉積環境是白堊系底礫巖的主要沉積特，河道一片流沉積微相比較發育。山前河流是其主要河流特點，礫巖在短期搬運過程中，掉落進斷崖和湖泊中進行沉積，同時河流沉積在重檢10連線和石炭系天窗連線較高的地形高脊東側比較突出，濱淺湖沉積環境主要分布在南東側方向上。

砂泥巖段（白堊系）在沉積過程當中，水體不斷加深，湖面越來越大，沉積環境呈現三角洲-湖泊環境特點，河漫灘以及心灘和河道是其主要的沉積微相，濱淺湖是其主要的湖泊沉積特征。

4.儲層特征

4.1孔隙度

選擇67個白堊系地層油砂樣品，通過煤油法進行實驗發現，均保持在15%～40%的孔隙度，均數在26.06%。西區范圍內，孔隙度在南北側區域上沒有多大變化。東區孔隙度在27井-重38井南東側方向上呈現不斷變大的特點，正好吻合砂層厚度在此區域河流流向上的變化。

4.2含油性

選擇416個白堊系地層油砂樣品，開展相應測試工作，在含油率上最高與最低分別為21.07%、0.01%，均數在8.89%。東區相較于西區具有更高的含油率，研究發現這與區內較大厚度的油沙層有著密切聯系，油砂層具有較好的物性以及連續性特點。

4.3砂體分布

辮狀河-三角洲沉積是白堊系砂體的主要沉積特點，三角洲-濱湖相沉積在老山相盆地變化是非常突出。在北西向南東方向砂體逐漸的增厚，達到0.2m～137m的累積厚度，以及0.05～7.76的砂泥比。辮狀河以及三角洲地區砂體分布較厚。

5.資源量評價

在前人研究的前提下，通過該區收集的相關信息資料，對烏爾禾油砂礦的儲量進一步落實。

5.1計算方法

對于油砂儲量而言，主要是指油砂中含有的量大小，目前在油砂儲量計算過程中，主要應用的方法是體積法，同時還有容積法和重量法等，油砂在鳳城區沒有較大的埋藏深度，很多樣品在抽提過程當中，出現明顯的松散與破碎情況，在飽和度以及空隙度上存在很大誤差，巖石密度以及含油率信息數據較容易獲取，所以通過重量法進行計算，具體計算公式為：

5.2參數確定及計算

分析開采要求，此次依照鉆孔油砂分布特征，對區內設置成兩個區開展油砂儲量計算：①西區為重檢12井以及16井；東區主要為27井。

分析各油砂油砂層，進行2個礦體劃分，含油砂巖（白堊系）為礦體1，含油底礫巖（白堊系）為礦體2。

確定儲量邊界：由于鳳城地區地層呈現平緩地層特點，呈現傾角較小的油沙層，礦體劃分后，利用含油率等直線以及油砂層厚度等值線對二者水平疊合面積進行確定。

確定儲量邊界以及計算結果分別參見圖2與表1。依照勘探研究，油砂山在烏爾禾地區，很多都在300m～800m井距，大量的實測剖面以及探槽控制這露頭。中國石油廊坊分院，指出準噶爾盆地西北緣，再埋藏深度15m，含油率超過6%，油砂中具有低粘土含量的，通過熱化學水洗，而干燥油砂在15m埋藏深度等，通過干餾分離法進行分離，通過相關實驗發現，油砂分離在技術與經濟方面都具有很好的可行性，能夠實現控制級別的儲量。

6.結論

文中針對烏爾禾白堊系油砂礦進行分析研究，重點闡述該礦儲層巖性特征，并對其巖石物性，沉積構造等進行詳細分析，探討砂層和粒度分布情況，認為三角洲-湖泊沉積環境是砂泥巖（底礫巖上）的主要沉積特點，河流-斷崖扇環境主要為吐古魯組乒礫巖沉積特點。

綜合分析該區開發利區帶主要有三類：第一類屬于斷層周圍的東區，不但具有非常多的油砂層分布，而且具有非常大的厚度，達到3907.13×104t的預測儲量，供油條件較佳，同時儲集以及運移條件較好，具有非常好的開發前景；第二類16井區塊的西區，具有非常厚底礫巖沉積特點，然而和斷層遠離，相較于一類地區，運移相對較差；第三類區帶為重檢12井塊，與老山接近，砂體逐漸尖滅，其潛力不如前兩類區塊。

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