长沙铁道学院学报社会科学

单玄龙1 付永昌2 管宏图3 罗洪浩1

（1.吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061； 2.吉林中财石油开发有限公司，吉林 长春 130122； 3.中化地质矿山总局吉林地质勘查院，吉林 长春 130022）

摘 要：我国适合原位开采的油砂油地质资源量为×108t，可采资源量为×108t。油砂原位开 采方法主要有两类：热采和溶剂提取。针对我国油砂资源分布广、非均质性强和厚度不大、含油率中等地质 特征，将油砂勘探划分为预探、普查和详查三个不同阶段，明确了不同阶段的主要目的和工作方法手段。借 鉴加拿大油砂勘探方法，提出了一套适合我国油砂原位开采方法的地质-地球化学和地球物理的综合勘探方 法，包括化探法、瞬变电磁法或油气自电法、钻探、测井、分析测试和地质综合研究等。预探阶段以物化探 为主，通过少量预探井进行异常验证，结合典型样品的分析测试数据，确定油砂矿是否具有远景。在远景区 进行普查，普查阶段以普查井岩心研究、测井解释和岩心系统分析测试数据为主，确定油砂矿有无工业规模。在有规模的油砂矿区进行详查，详查阶段以详查井岩心研究、测井解释和地质综合研究为主，确定油砂矿的 成藏条件与主控因素、计算油砂储量、评价开采经济技术条件并完成开发可行性建议。最后在松辽盆地西部 油砂矿藏勘探中进行了应用，取得了良好的勘探效果。本文提出的油砂综合勘探方法旨在促进我国油砂原位 开采的工业化，并对规范我国埋藏油砂勘探具有一定的指导意义。

关键词：松辽盆地；油砂；原位开采；勘探方法；应用

The Comprehensive Exploration Method and Application of Oil Sands in situ

Shan Xuanlong1，Fu Yongchang2，Guan Hongtu3，Luo Honghao1

（ college of the earth science，Jilin university，Changchun 130061，China； petroleum development ，Changchun 130122，China； Geological Exploration Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau，Changchun 130022，China）

Abstract：Oil sands in place is about ×108t for in situ，and reserves and resources are ×108t in and SOIV are main development methods in for oil sands is divided into three stages： preliminary，prospecting and general exploration，and objectives and methods are brought up according to geological conditions of oil sands in authors bring up an geological，geochemical and geophysical comprehensive exploration method of oil sands in situ，including geochemical exploration，transient electromagnetic method or oil-gas self- potential method，drilling，logging，forecasting and analysis and geological comprehensive geochemical and geophysical explorations are important on preliminary stage，and the geochemical and geophysical anomalies would be tested by some drillings，and it is estimated that the oil sands is perspective or ，on the perspective area，prospecting exploration would be carried is estimated that the oil sands has commercial scale or not by more drillings，logging，analytical it has commercial scale，General exploration would be the stage，forming conditions and main factors of oil sands，calculation of reserves，developing economic and technica 1 conditions，exploitable proposal would be last the method was applied in oil sands exploration in west Songliao basin，and got good explorating hope that the method can promote industrialization of oil sands development in situ and it can become the standard for oil sands exploration.

Key words：Songliao basin；oil sands；in situ；exploration method；application

引言

我国的油砂资源相当丰富［1］。据全国新一轮油气资源评价结果，我国油砂资源量近60×108t，是 重要的石油天然气补充资源。它们在能源、化工、材料等领域显示出巨大的应用前景。这些资源的开发 利用将对缓解我国能源供给紧张形势，维护我国能源安全意义重大。

近年我国油砂地质与成因研究取得了重要进展。目前，我国油砂研究地质与成因研究的主要进展为 以下四个方面：油砂矿藏开展了较为系统的地质研究［2～17］，基本建立了适合我国的油砂资源评价体系 与潜力分析［18～20］，基本查清我国油砂形成的构造背景和成藏模式［21～25］，探索了油砂勘探方法，包括 化探法［26］、瞬变电磁法［27］、油气自电法［28］等。

我国大部分油砂资源适合原位开采，但缺少针对原位开采油砂矿藏的勘探方法。我国适合原位开采 油砂埋深深度为100～500m，预测油砂油地质资源量为×108t，可采资源量为×108t。但如 何获得这些油砂资源分布的详细特征，是制约我国油砂原位开采的关键因素之一。国外油砂原位开采方 法主要有两类：热采和溶剂提取［29，33］。本次研究针对我国油砂实际地质条件，提出了一套适合两类油 砂原位开采方法的地质-地球化学和地球物理的综合勘探方法，并在松辽盆地西部镇赉油砂矿藏勘探中 进行了应用，取得了良好的效果。

1 原位开采油砂矿藏的综合勘探方法

参照油气勘探规范和油砂的实际地质特征，将油砂勘探阶段划分为预探、普查和详查三个阶段，每 个阶段的勘探目地和勘探方法如表1。

表1 原位开采油砂矿藏的勘探阶段与方法

预探阶段是某地区利用瞬变电磁法或油气自电法进行了油砂勘探，结合油砂化探方法，确定了本区 油砂层位置和深度。再通过预探井和测井（包括伽马测井、电阻率测井、密度测井、中子测井）进行 油砂矿层的验证，并获取油砂样品，分析油砂含油率，综合以上工作成果，分析这一地区油砂的前景。

普查阶段是在预探基础上，选择有前景的地区钻探普查井，井距1600m，并进行测井（包括伽马测 井、电阻率测井、密度测井、中子测井、油砂层温度和压力），取得5类样品（油砂样、油样、储层物 性样、油砂力学性质样、油砂分离和合成油实验样）。钻井液体通常会污染岩心。当取小直径岩心样品 时，特别要注意这点。取出的岩心切成75厘米长，两端加盖封闭，并用胶带封好，在现场冷藏。了解 油砂层的厚度、分布、品质等，初步估算油砂资源量，确定油砂规模。

详查阶段是针对普查认为有规模的油砂矿，制在800～400m，并进行测井（包括伽马测井、电阻率 测井、密度测井、中子测井、油砂层温度和压力），增加5类样品的数量，进行分析测试。本阶段要求 查清搞清油砂矿地质条件及控制因素、计算油砂矿储量、评价开采经济技术条件、开发可行性建议。

2 原位开采油砂矿藏的综合勘探方法的应用实例——松辽盆地西部× ×油 砂矿

松辽盆地西斜坡油砂主要是在0～300m以浅，其中0～100m油砂油地质资源量×108t，100～ 300m油砂油地质资源量×108t，为西斜坡油砂主要富集深度，适合进行原位开采。

××油砂矿位于吉林省的西北部，行政区划隶属白城市。构造位置属于松辽盆地西部斜坡超覆带（图1）。油砂富集于上白垩统姚家组和嫩江组中。

图1 油砂矿构造位置图

松辽盆地位于西太平洋陆地边缘北部，其主体部分位于黑龙江板块群的中部，该板块群北部西伯利 亚板块，南部中朝板块。松辽盆地的地理位置西邻大兴安岭，东邻张广才岭，向北经孙吴-逊克盆地穿 过小兴安岭是俄罗斯的捷雅盆地，南部是渤海盆地的下辽河断陷；在东西方向上构成两峡一盆的盆山体 系。黑龙江板块群在二叠纪末期已固结为统一的 块体，三叠纪后中国东部地应力场由近东西向的 主导方向转变为北北东方向，并使中国东部陆内 处于一个以伸展作用为主的张性环境，在此基础 上中生代盆地群开始发育。松辽盆地主要由基底 和盖层两部分组成，前中生代地层为盆地的基底，经过多期碰撞拼贴形成，由前古生代、早古生代 与晚古生代地层组成。盆地的盖层为中新生代地 层，包括侏罗系、白垩系、古近系、新近系和第 四系，其中白垩系最为发育。

油砂化探

由于油砂性质与原油中的重油相近上，选择 烃类（甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、乙 烯、丙烯）作为寻找油砂的直接指标。研究区油 气化探测量统计结果表明，在台地丘陵景观区内，烃类异常中乙烷/乙烯比值在12～58之间，在草原 景观区内，乙烷/乙烯比值在33～82之间，表明烃 类异常是由地下深处的油气藏（油砂）引起［26］。

研究区内共圈出3处以烃类为主的油砂土壤 化探异常，Ht1异常呈块状，Ht2异常呈条带状，Ht3异常呈串珠状（图2）。

图2 台地丘陵区（左）和草原区（右）化探异常特征［26］

瞬变电磁法

在油砂化探异常区域，进行瞬变电磁测量，在剖面2D反演视电阻率等值线图（图3）上，在整个 区域普遍存在浅部泥岩层，引起低阻正常场，视电阻率为5～15Ω·m，计算深度为-30～100m，推断 泥岩为油砂矿体上覆标志层。其下为过渡层，视电阻率为15～25Ω·m，计算深度为-100～-150m，推断为砂岩层。再下为异常所在层，视电阻率为25～100Ω·m，计算深度为-150～-200m，推断为含 油砂岩层［27］。

图3 矿区地面瞬变电磁0000线2D反演视电阻率断面图［27］

钻探与测井

先针对化探和瞬变电磁方法确定的油砂可能的位置和深度，布置预探井。在化探异常地区先后布置 了13个钻孔进行验证。结果有11个孔见到了油砂，取得了良好的地质效果。与预测结果不一致的仅有 两个钻孔，预测准确率近％。其中施工在瞬变电磁异常和化探异常区上的6个钻孔全部见矿，见 矿率100％。ZK006见矿深度为，ZK002见矿深度为，与瞬变电磁计算深度一致。分析 测试数据表明油砂含油率平均大于7％。综上分析镇赉油砂矿具有较好前景。

在圈定的具有远景的区域内进行普查工作，按1600m的井距布置普查井63口，并进行测井（包括 伽马测井、电阻率测井、密度测井、中子测井、油砂层温度和压力），图4为Zk1609的综合柱状图。系 统测试5类样品57件。初步了解了本区油砂形成的地质过程和资源量。

油砂矿藏地质

临近的齐家-古龙凹陷青山口组和嫩江组烃源岩在燕山晚期进入生油门限.原油生成之后，进入 “储层”，此时正逢晚中生代的重要构造运动——燕山运动晚期，它使松辽盆地西部边缘地带强烈抬升，储层中的原油在构造运动的动力支持下开始向抬升方向由地层深处向浅处运移，运移过程中，在 “与 地表水不连通的” 系统内原油被“稠化”，变稠了的原油被地层带到地表，当地层遭强烈剥蚀，变稠变 重的原油开始向地表泄漏，发生了根本性的转变，由 “与地表水不连通的系统（封闭系统）” 向 “与地 表水连通系统”（开放系统）转变，稠化了的原油与地表水接触，被水洗、氧化、生物降解，使稠变了 的原油进一步变稠变重，流动性大减，一部分便与剥蚀层的岩石碎屑-细砂、粉砂发生了物理方式相互结合，形成油砂。

图4 ZK1609的综合柱状图

油砂储量和开采经济技术条件

矿区内地质储量×104t，根据加拿大现有开采技术的经验以及矿区的实际情况初步预定油 砂矿的开采系数为65％，据此计算油砂矿的可采资源储量为：×65％＝×104t。

本区油砂矿藏埋深150～200m，厚度变化较大，从到26m左右，多数油砂层厚3～5m，含油 率均值大于7％，综合上述特征，适合采用原位有机溶剂提取法进行开采。从当今世界石油价格来看，每桶（国际标准）油的价格为104美元/桶（时价），普查区油储量约为亿桶，可采油储量约为 亿桶，资源价值约为亿×104美元/桶＝亿美元，约合人民币1594亿元。

3 结论

针对我国油砂实际地质条件和国内外油砂原位开采技术特点，提出了一套适合油砂原位开采方法的 地质-地球化学和地球物理的综合勘探方法。将油砂勘探划分为预探、普查和详查三个不同阶段，明确 了不同阶段的主要目的和工作方法手段。最后在松辽盆地西部油砂矿藏勘探中进行了应用，取得了良好 的效果。为我国油砂原位开采的工业化奠定了地质勘探基础，并对规范我国埋藏油砂勘探具有一定的指 导意义。

由于本方法只在一个油砂矿的勘探中进行了应用，而且还只是进行到普查阶段，因此随着勘探的不 断深入，本方法还有待进一步完善。

参考文献

［1］单玄龙，车长波，李剑.国内外油砂资源研究现状［J］.世界地质，2007，26（4）：857～861.

［2］贾承造，刘稀俭，雷群等.油砂资源状况与储量评估办法［M］.北京：石油工业出版社，2007，6.

［3］胡见义，牛嘉玉.中国重油、沥青资源的形成与分布［J］.石油与天然气地质，1994，15（2）：15～18.

［4］刘洛夫，赵建章，张水昌等.塔里木盆地志留系沉积构造及沥青砂岩的特征［J］.石油学报，2001，22（6）： 11～17.

［5］郭建军，陈践发.塔中志留系沥青砂岩的地质特征及研究进展［J］.新疆石油地质，2006，27（2）：151～155.

［6］黄卫，孙新铭.风城下白垩统油砂沉积环境研究［J］.长沙铁道学院学报（社会科学版），2007，8（3）： 169～174.

［7］魏伟，杨海军，杨芝林等.塔里木盆地喀什凹陷北部油砂分布特征［J］.中国石油勘探，2006，（3）：76～78.

［8］臧春艳，单玄龙，李剑等.准噶尔盆地中生代油砂分布质特征及开发前景［J］.世界地质，2006，25（1）： 49～53.

［9］方朝合，刘人和，王红岩等.新疆风城地区油砂地质特征及成因浅析［J］.天然气工业，2008，28（11）： 127～150.

［10］金文辉，周文，张银德等.准噶尔盆地西北缘白碱滩油砂成矿因素分析［J］.特种油气藏，2009，16（6）： 19～21.

［11］梁峰，刘人和，拜文华等.风城地区油砂层分布规律及其控制因素［J］.天然气工业，2008，28（12）： 121～123.

［12］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.

［13］周文，于雷，张银德等.准噶尔盆地乌尔禾地区油砂成矿的因素［J］.新疆石油地质，2008，29（6）：710～712.

［14］刘虹强，孙燕，王祝彬等.准噶尔盆地风城油砂矿床储层特征及成因分析［J］.中国地质，2008，35（6）： 1307～1314.

［15］刘兴兵，黄文辉.内蒙古图牧吉地区油砂发育主要地质影响因素［J］.资源与产业，2008，10（6）：83～86.

［16］孙晓猛，许强伟，王英德等.川西北龙门山冲断带北段油砂成藏特征及其主控因素［J］.吉林大学学报（地球科 学版），2010，40（4）：886～896.

［17］单玄龙，罗洪浩，孙晓猛等.四川盆地厚坝侏罗系大型油砂矿藏的成藏主控因素［J］.吉林大学学报（地球科学 版），2010，40（4）：897～904.

［18］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.

［19］邓虎成，周文，丘东洲.西藏伦坡拉盆地油砂资源潜力分析［J］.桂林工学院学报，2008，28（2）：167～173.

［20］刘人和，王红岩，王广俊等.中国油砂矿资源开发利用潜力及前景［J］.天然气工业，2009，29（9）：126～128.

［21］拜文华，刘人和，李凤春等.中国斜坡逸散型油砂成矿模式及有利区预测［J］.地质调查与研究，2009，3（33）： 228～235.

［22］王清斌，单玄龙，臧春艳，高有峰.楚雄盆地洒芷油砂地质特征及成藏模式［J］.世界地质，2007，26（1）： 52～57.

［23］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）：11～13.

［24］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

［25］赵群，王红岩，刘人和等.挤压型盆地油砂富集条件及成矿模式［J］.天然气工业，2008，28（4）：121～126.

［26］朱军平，关淑艳，吴冬铭等.应用化探方法在松辽盆地西部斜坡地带确定油砂［J］.吉林地质，2009，28（1）： 64～68.

［27］朱军平，张洪普等.瞬变电磁法在寻找油砂矿中的应用［J］.吉林大学学报（地球科学版），2008，38（增刊）： 15～19.

［28］拜文华，杜庆丰，肖渊甫等.油气自电法在东胜地区隐蔽油砂矿勘探中的应用［J］.地质调查与研究，2008，31（2）：154～160.

［29］Elise ，Mark ，Benjamin ，et Secondary oil migration with core-scale data： Viking Formation，Alberta basin［J］.AAPG Bulletin，2002，86（1）：55～74.

［30］Frances ，Darrell Athabasca Oil Sands—A Regional Geological Perspective，Fort McMurray Area，Alberta，Canada［J］.Natural Resources ，15（2）：85～102.

［31］Groeger A，Bruhn and Geomorphology of the Duchesne Graben，Uinta Basin，Uta［J］.h，and its Enhancement of a Hydrocarbon Bulletin，2001，85（9）：1661～1678.

［32］Keighley D，Flint S，Howell J et Stratigraphy in Lacustrine Basins：A Model for Part of the Green River Formation（Eocene），Southwest Uinta Basin，Utah［J］. of Sedimentary Research，2003，73（6）： 987～1006.

［33］Qiang T，Claudia J，Schroder A，et New Lithostratigraphic Framework for the Cretaceous Colorado Group in the Cold Lake Heavy Oil Area，East-Central Alberta，Canada［J］.Natural Resources ，16（1）：17～30.

汪晓，男，安徽利辛人，中共党员，毕业于华东师范大学。1980至1997年任职于长沙工业高等专科学校（长沙工业经济学院），历任该校教材科（室）负责人、印刷厂厂长、高等教育研究室秘书、《教育与科研》编辑部主任、《教育与科研》副主编、教改试点领导小组秘书、重点课程建设领导小组秘书、校友奖励基金委员会委员。1998年至今任职于中南大学。现任《中南大学学报（社科版）》《创新与创业教育》编辑、编辑部副主任、湖南省高等学校学报研究会秘书长、湖南省期刊协会副秘书长、湖南省高校摄影学会副秘书长。曾获省级优秀教学成果一等奖、部级教学成果二等奖。1993年国家教委（原）科学技术司授予“全国高等学校自然科学学报优秀青年编辑”称号，2002年获“中国高校自然科学学报突出贡献奖”，2008年获“全国高校社会科学学报事业突出贡献奖”。