新疆烏爾禾白堊系油砂礦地質(zhì)特征及儲(chǔ)量分析

范旭東

摘要：油砂在非常規(guī)油氣資源中占據(jù)非常重要的地位，開發(fā)和利用油砂資源，能夠更好地緩解當(dāng)前常規(guī)能源緊缺局勢(shì)，起到良好的補(bǔ)充作用。在我國(guó)油砂資源豐富的地區(qū)為準(zhǔn)噶爾盆地，特別是該盆地西北緣烏爾禾地區(qū)有著非常豐富的油砂資源，在當(dāng)?shù)匕l(fā)現(xiàn)一座儲(chǔ)量巨大的油砂礦，加強(qiáng)該礦的開發(fā)與利用，對(duì)國(guó)內(nèi)油砂礦事業(yè)的發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。文中結(jié)合前人研究基礎(chǔ)，分析探討該礦地層特征，并對(duì)其構(gòu)造演化進(jìn)行詳細(xì)研究，對(duì)油砂礦的具體層位進(jìn)行詳細(xì)闡述，分析研究其沉積環(huán)境，并研究油砂分布情況，并結(jié)合重量法，對(duì)于區(qū)內(nèi)的油砂儲(chǔ)量進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，并指出該區(qū)重要的油砂資源開發(fā)地帶，旨在對(duì)區(qū)內(nèi)油砂資源勘探開發(fā)工作提供一定參考作用，更好地指導(dǎo)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)，油砂礦的勘探與開發(fā)，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)油砂礦事業(yè)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：準(zhǔn)噶爾盆地；油砂；烏爾禾；地質(zhì)特征；資源評(píng)價(jià)

近年來，隨著常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)的不斷加劇，常規(guī)油氣資源緊缺形勢(shì)不斷凸顯開來。與此同時(shí)，各國(guó)也將常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)，實(shí)現(xiàn)常規(guī)油氣資源和非常規(guī)油氣資源勘探開發(fā)的齊頭并進(jìn)，并逐步由淺層向深層發(fā)展，并不斷加強(qiáng)海洋勘探開發(fā)與陸地勘探開發(fā)?，F(xiàn)代全球?qū)δ茉葱枨罅吭絹碓酱?，原油價(jià)格也在不斷攀升，作為一種非常重要的非常規(guī)能源，油砂受到了世界各國(guó)的普遍重視，對(duì)其研究力度也在逐年加大。

我國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地有著非常豐富的油砂資源，針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地油砂資源進(jìn)行的相應(yīng)調(diào)查工作，主要的工作歷經(jīng)三次，中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院和新疆石油管理局在1990年，針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆體開展油砂資源地質(zhì)調(diào)查研究工作，尤其針對(duì)該盆地西北緣地區(qū)，如鳳城一帶，黑油山和紅山嘴地區(qū)，以及白堿灘和三區(qū)地帶加強(qiáng)相應(yīng)的地質(zhì)調(diào)查工作，并對(duì)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)儲(chǔ)量進(jìn)行詳細(xì)估算；新疆石油管理局在1994年和石油大學(xué)聯(lián)合，針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏爾禾地區(qū)開展油砂資源研究工作，進(jìn)行了相應(yīng)的地質(zhì)評(píng)價(jià)，在該區(qū)建立油砂鉆探井十口，對(duì)當(dāng)?shù)赜蜕百Y源，地質(zhì)儲(chǔ)量充分計(jì)算和落實(shí)，并針對(duì)該區(qū)其他油砂分布進(jìn)行了相應(yīng)的地質(zhì)研究工作，針對(duì)當(dāng)?shù)赜蜕皟?chǔ)量進(jìn)行整體方案修正；中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院廊坊分院和新疆油田公司在2004年，又一次對(duì)該區(qū)油砂資源開展相應(yīng)的研究工作，在調(diào)查區(qū)內(nèi)油砂資源的同時(shí)，對(duì)其開采條件進(jìn)行了全面的研究，并在該區(qū)建設(shè)油砂鉆探井47口，在當(dāng)?shù)靥崛〈罅康挠蜕皹悠?，并?duì)當(dāng)?shù)赜蜕百Y源進(jìn)行分離萃取實(shí)驗(yàn)，開展模擬研究，對(duì)當(dāng)?shù)赜蜕皟?chǔ)量進(jìn)一步深入計(jì)算于落實(shí)。依照我國(guó)在油氣資源方面，新一輪的調(diào)查研究工作發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)有約22.58×108t的油砂資源量可供開采，是我國(guó)油砂總資源量的13.360%，在世界范圍內(nèi)，我國(guó)油砂資源儲(chǔ)量位居世界第五，主要的油砂分布區(qū)在我國(guó)的西部以及東部盆地地區(qū)分布。特別是我國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏爾禾地區(qū)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(zhì)特點(diǎn)，加強(qiáng)該區(qū)油砂資源的勘探與開發(fā)，能夠進(jìn)一步提升我國(guó)油砂資源后備儲(chǔ)量，戰(zhàn)略意義非常突出。

1.新疆烏爾禾地區(qū)地理概況

烏爾禾地區(qū)屬于克拉瑪依市，由新疆維吾爾自治區(qū)所管轄，其地理位置主要分布在新疆西北部地區(qū)，是準(zhǔn)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(qū)東北接壤，托里縣與該區(qū)西側(cè)進(jìn)行交接，白堿灘區(qū)分布于區(qū)域的西南側(cè)，該區(qū)分布于沙漠地帶，地勢(shì)呈現(xiàn)西北向東南傾斜。區(qū)內(nèi)植被分布非常少，白天和黑夜溫差極大，存在強(qiáng)烈的風(fēng)化作用，沙塵天氣較多。暫時(shí)性流水地貌以及風(fēng)成地貌是區(qū)域的主要地貌特征，主要表現(xiàn)為洪積扇以及甘沖溝隔壁和沙丘等。該區(qū)油砂資源非常豐富，為此，結(jié)合區(qū)域油砂特點(diǎn)，探討分析準(zhǔn)噶爾盆地西北緣烏爾禾油砂礦地質(zhì)特征，并對(duì)其資源儲(chǔ)量展開詳細(xì)評(píng)價(jià)，對(duì)區(qū)內(nèi)油砂礦資源勘探開發(fā)具有重要的指示意義。

2.區(qū)域概況

2.1區(qū)域位置

烏爾禾油砂礦，屬于新疆克拉瑪依市烏爾禾鎮(zhèn)管轄范圍，分布在該鎮(zhèn)北東方向12km處，區(qū)內(nèi)分布新疆準(zhǔn)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(xiàn)北高南低的總體地勢(shì)特點(diǎn)，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(duì)該區(qū)開展新一輪鉆井工作，并對(duì)區(qū)內(nèi)提取大量的地質(zhì)研究資料，對(duì)該區(qū)地質(zhì)情況展開詳細(xì)的研究與分析，能夠更好地指導(dǎo)區(qū)內(nèi)油砂礦的勘探與開發(fā)。

2.2構(gòu)造層位

哈拉阿拉特山推覆體中新生界的覆蓋區(qū)是烏爾禾地區(qū)的主要構(gòu)造特征。區(qū)內(nèi)發(fā)育非常突出的斷裂特征，同時(shí)還有非常復(fù)雜的褶皺構(gòu)造。準(zhǔn)噶爾盆地在燕山運(yùn)動(dòng)中期階段，發(fā)展成重要的角度不整合面，剝蝕之后準(zhǔn)平原化前提下，白堊系，在均衡的機(jī)體沉降作用下不斷沉積發(fā)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(xiàn)不斷增大趨勢(shì)，單斜構(gòu)造是其主要特點(diǎn)，主要向南東方向傾斜。

石炭系是該區(qū)最底層的地層，其上逐層為統(tǒng)齊古組（上侏羅統(tǒng)），吐谷魯組（下白堊統(tǒng)）與第四系。吐谷魯組（白堊統(tǒng)）以及齊古組（侏羅統(tǒng)），是該區(qū)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(dāng)中，都沒有對(duì)朱羅系地層進(jìn)行鉆穿，相應(yīng)的資料缺失，此次主要對(duì)白堊系進(jìn)行詳細(xì)研究。

3.沉積相特征

3.1巖性特征

砂質(zhì)礫巖主要分布于白堊系底部主要呈現(xiàn)深灰色和灰綠色以及灰色等，含有量較高，分選礫巖呈現(xiàn)較差的磨圓性，多表現(xiàn)為棱角狀特征。從北側(cè)向南側(cè)呈現(xiàn)厚度不斷增大的礫巖特點(diǎn)，粒度變細(xì)。細(xì)砂巖主要分布于中部，呈現(xiàn)青灰色以及深灰色，長(zhǎng)石和石英相對(duì)次之。

3.2粒度特征

烏爾禾地區(qū)粒度概率曲線特征如圖1所示。

（1）表現(xiàn)為三段式的曲線特征，粒度曲線在區(qū)內(nèi)非常常見，跳躍組以及浮組分是其主要的組成，滾動(dòng)組相對(duì)較少。在總組分中，懸浮組達(dá)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(xì)接點(diǎn)，粒度曲線和奧爾塔馬赫河河口砂巖沉積粒度曲線呈現(xiàn)一致的特點(diǎn)。在斜率上不是很大，顯示改造因素以及沉積物負(fù)載傾瀉較小，為淺水低流速。（2）表現(xiàn)為兩段式的曲線特點(diǎn)，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(xì)接點(diǎn)，顯示呈現(xiàn)中等特征的分選特點(diǎn)，河流相特征呈現(xiàn)較強(qiáng)的特征。懸浮段和跳躍段二者結(jié)合點(diǎn)呈現(xiàn)逐漸轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)，體現(xiàn)河口砂壩具體分布性質(zhì)，呈現(xiàn)較慢水流粗顆粒在懸浮負(fù)載中不斷過濾，濃度在與沉積物-水界面接近處呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

3.3沉積構(gòu)造

在沉積旋回上，吐谷魯組由上到下共分四個(gè)，顯示沉積過程中，水深不斷呈現(xiàn)變化特點(diǎn)，湖相向三角洲環(huán)境過渡特征是工區(qū)的主要特點(diǎn)。通過進(jìn)行巖芯觀察顯示，有平行以及交錯(cuò)層理呈現(xiàn)槽狀發(fā)育，顯示具有頻繁的水體擺動(dòng)，同時(shí)發(fā)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(tǒng)）屬于近源沉積的一套山麓環(huán)境，河流環(huán)境下沉積是上側(cè)砂泥巖的主要分布特點(diǎn)，沉積標(biāo)志具有河流相特點(diǎn)。

河流-斷崖扇沉積環(huán)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(fā)育。山前河流是其主要河流特點(diǎn)，礫巖在短期搬運(yùn)過程中，掉落進(jìn)斷崖和湖泊中進(jìn)行沉積，同時(shí)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(cè)比較突出，濱淺湖沉積環(huán)境主要分布在南東側(cè)方向上。

砂泥巖段（白堊系）在沉積過程當(dāng)中，水體不斷加深，湖面越來越大，沉積環(huán)境呈現(xiàn)三角洲-湖泊環(huán)境特點(diǎn)，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(chǔ)層特征

4.1孔隙度

選擇67個(gè)白堊系地層油砂樣品，通過煤油法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，均保持在15%～40%的孔隙度，均數(shù)在26.06%。西區(qū)范圍內(nèi)，孔隙度在南北側(cè)區(qū)域上沒有多大變化。東區(qū)孔隙度在27井-重38井南東側(cè)方向上呈現(xiàn)不斷變大的特點(diǎn)，正好吻合砂層厚度在此區(qū)域河流流向上的變化。

4.2含油性

選擇416個(gè)白堊系地層油砂樣品，開展相應(yīng)測(cè)試工作，在含油率上最高與最低分別為21.07%、0.01%，均數(shù)在8.89%。東區(qū)相較于西區(qū)具有更高的含油率，研究發(fā)現(xiàn)這與區(qū)內(nèi)較大厚度的油沙層有著密切聯(lián)系，油砂層具有較好的物性以及連續(xù)性特點(diǎn)。

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(diǎn)，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(dá)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(qū)砂體分布較厚。

5.資源量評(píng)價(jià)

在前人研究的前提下，通過該區(qū)收集的相關(guān)信息資料，對(duì)烏爾禾油砂礦的儲(chǔ)量進(jìn)一步落實(shí)。

5.1計(jì)算方法

對(duì)于油砂儲(chǔ)量而言，主要是指油砂中含有的量大小，目前在油砂儲(chǔ)量計(jì)算過程中，主要應(yīng)用的方法是體積法，同時(shí)還有容積法和重量法等，油砂在鳳城區(qū)沒有較大的埋藏深度，很多樣品在抽提過程當(dāng)中，出現(xiàn)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(shù)據(jù)較容易獲取，所以通過重量法進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算公式為：

5.2參數(shù)確定及計(jì)算

分析開采要求，此次依照鉆孔油砂分布特征，對(duì)區(qū)內(nèi)設(shè)置成兩個(gè)區(qū)開展油砂儲(chǔ)量計(jì)算：①西區(qū)為重檢12井以及16井；東區(qū)主要為27井。

分析各油砂油砂層，進(jìn)行2個(gè)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(chǔ)量邊界：由于鳳城地區(qū)地層呈現(xiàn)平緩地層特點(diǎn)，呈現(xiàn)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(duì)二者水平疊合面積進(jìn)行確定。

確定儲(chǔ)量邊界以及計(jì)算結(jié)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(qū)，很多都在300m～800m井距，大量的實(shí)測(cè)剖面以及探槽控制這露頭。中國(guó)石油廊坊分院，指出準(zhǔn)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(xué)水洗，而干燥油砂在15m埋藏深度等，通過干餾分離法進(jìn)行分離，通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，油砂分離在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面都具有很好的可行性，能夠?qū)崿F(xiàn)控制級(jí)別的儲(chǔ)量。

6.結(jié)論

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

綜合分析該區(qū)開發(fā)利區(qū)帶主要有三類：第一類屬于斷層周圍的東區(qū)，不但具有非常多的油砂層分布，而且具有非常大的厚度，達(dá)到3907.13×104t的預(yù)測(cè)儲(chǔ)量，供油條件較佳，同時(shí)儲(chǔ)集以及運(yùn)移條件較好，具有非常好的開發(fā)前景；第二類16井區(qū)塊的西區(qū)，具有非常厚底礫巖沉積特點(diǎn)，然而和斷層遠(yuǎn)離，相較于一類地區(qū)，運(yùn)移相對(duì)較差；第三類區(qū)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(qū)塊。

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