典型實例 高中生綜合素質評價—典型事例
西加拿大盆地瀝青砂資源非常豐富，盆地面積30×104km2(圖9-8)。盆地西南部構造復雜一側，地層總厚度約6000m，幾乎從泥盆系至上白堊統(tǒng)均有油氣藏分布。瀝青砂分布在盆地東翼淺部的白堊系下部地層中，總體處于不整合面之上。其中阿薩巴斯卡、冷湖、瓦巴斯卡和皮斯河4個最大的油田地質儲量合計在0.177×1012t以上。
圖9-8 西加拿大盆地油氣田分布圖，等值線為沉積巖總厚度
西加拿大盆地瀝青砂和重油資源可分為3類。
第一類是指豐富的白堊系瀝青砂礦床，包括阿薩巴斯卡、冷湖、瓦巴斯卡和皮斯河等(圖9-9)。實際上，絕大部分儲量都存在于下白堊統(tǒng)Mannville地層及相對應的層系當中。Mannville地層厚度變化在150～320m之間，主要由源于海相和陸相的膠結疏松的硅質碎屑沉積物組成。在阿薩巴斯卡和皮斯河油田，天然瀝青賦存于連續(xù)單一的儲集巖層當中。而在瓦巴斯卡和冷湖地區(qū)，儲集巖相互疊置，其間由厚層非滲透頁巖相隔(圖9-10)。
第二類是指該區(qū)白堊系重質油，包括Lloydminster至Suffield地區(qū)的大量重質油藏(圖9-9)，重質油的比重為0.97～0.934，而第一類的天然瀝青比重為1.014～0.986。在Lloydminster地區(qū)，Mannville地層被分為9個不同的地層組，有20個含重質油層位，構成復雜。
第三類是指阿爾伯達中北部大面積分布的白堊系底不整合面之下古生界碳酸鹽巖中賦存的天然瀝青和重質油(圖9-9)。分布的范圍落實程度低，僅依據(jù)非常有限的零散井孔資料確定。
Outtrim等(1978)對上述各類地質儲量進行了估算(表9-8)。在1.842×1011t白堊系天然瀝青中，僅1×1010t可進行露天開采，分布于阿薩巴斯卡地區(qū)的北部，其表層土厚度均小于50m。Lloydminster及其以南地區(qū)的重質油初步估算在5.5×109t以上。前白堊系天然瀝青和重質油地質儲量為2.128×1011t。三類資源儲量合計超過0.4×1012t。
表9-8 西加拿大盆地焦油砂與重質油地質儲量統(tǒng)計
(據(jù)Outtrim et al.，1978)
圖9-9 西加拿大盆地瀝青重油分布圖
圖9-10 西加拿大盆地下白堊統(tǒng)油砂各區(qū)柵狀綜合對比示意圖
一、西加拿大盆地瀝青砂的地質特征
西加拿大盆地最著名的瀝青砂賦存在下白堊統(tǒng)。下白堊統(tǒng)的詳細特征及地層組之間的關系見圖9-11。該圖展示了各油區(qū)地層和含油層系的分布特征及對比關系。在阿爾伯達北部的東部地區(qū)，白堊系直接覆于泥盆系灰?guī)r之上。至西部，白堊系先覆于較年輕的古生界之上。至皮斯河地區(qū)，則覆于泥盆系至二疊系之上。
圖9-11 西加拿大盆地下白堊統(tǒng)地層關系
1.白堊系瀝青砂
對白堊系瀝青砂的主要控制因素是沉積相型式，即受沉積環(huán)境的控制。Mannville地層埋藏淺，膠結作用弱。至今沉積物大部分未固結，保存了原始孔隙度和滲透率。除在一些油藏中出現(xiàn)底水外，瀝青飽和度基本上是原始孔隙度和滲透率的函數(shù)。所以，搞清沉積微相特征，就可摸清油富集層段的展布特征。
(1)阿薩巴斯卡瀝青砂
阿薩巴斯卡是阿爾伯達盆地中最大的油藏，估算地質儲量1258×108t，也是唯一的一個出露地表的油藏，進行了露天開采。實際上，所有的儲量均賦存在McMurray組當中，該組平均厚度變化在40～60m之間，由未膠結的細粒至中粒石英砂組成，具頁巖和稀有鐵礦夾層。在阿薩巴斯卡大部分地區(qū)，McMurray地層從底部至頂部均含油。較純凈砂巖的孔隙度總體上變化在25%～35%之間。含油率一般變化在10%～18%。
從阿薩巴斯卡油藏北部的剖面(圖9-12)可看出，油藏處于一個不整合面之上的凹陷之上，McMurray地層向泥盆系凸起方向減薄。McMurray地塹最初主要充填了來自于東部和東北部的沉積物，屬于河流-三角洲相沉積環(huán)境。由于大型的河道或分支河道受后期改造，形成交錯層理，也是最主要的含油層段。
圖9-12 阿薩巴斯卡焦油砂構造剖面圖
Clearwater組海相頁巖構成了全區(qū)的油藏蓋層。油藏東側的上傾邊緣為一陡傾的油水接觸界面。原因可能是由于下伏的泥盆系蒸發(fā)巖溶解，造成垂直下陷作用引起的。也可能是由瀝青塞在該處截然封堵造成的。
(2)瓦巴斯卡瀝青砂
瓦巴斯卡油藏的儲量主要賦存在上Mannville組GiandRopids地層的海相和陸相沉積砂巖當中，儲層埋深75～300m。圖9-13為瓦巴斯卡油藏的地質剖面。GrandRapids地層為一套砂、泥巖層系，地層最大厚度100m。主要為細粒砂巖，局部為中粒砂巖和零散的燧石礫石層。礦物組分主要為石英、燧石、長石、火山巖碎屑和粘土礦物。有3個主要砂體，其間由相對較厚的泥巖段隔開。上面的兩套砂體(A和B)構成了主要含油層段。最大產(chǎn)層厚25m。圈閉形成主要受地層因素控制，局部地區(qū)受構造因素控制。
(3)皮斯河瀝青砂
石油主要賦存于Gething-Bluesky地層。該層對應于阿薩巴斯卡地區(qū)的McMurray-Wabiskaw地層。儲層埋深為300～750m。Gething地層由砂巖和泥質砂巖組成，主要為石英和燧石，具碳酸鹽顆粒和巖屑。最大含油率為12%。Gething地層被認為在東南部為陸相沉積，向北東方向逐漸變?yōu)楹Ｏ喑练e。Bluesky地層為一套Boreal海的早期水進砂巖沉積，厚度很少超過幾米，含豐富的海綠石。從皮斯河油藏剖面(圖9-14)可看出，砂巖向古生界凸起的地層超覆是其主要的圈閉機制，Spirit河地層頁巖是其封蓋層。在NW和SE方向呈構造閉合。
圖9-13 瓦巴斯卡焦油砂構造剖面圖
圖9-14 皮斯河焦油砂構造剖面圖
(4)冷湖瀝青砂
石油富集在Mannville組的3套地層當中，儲層埋深為300～600m。圖9-15為油藏北部的油藏地質剖面。
圖9-15 冷湖焦油砂構造剖面圖
McMurray地層(冷湖C油藏)由很細粒至中粒石英砂巖組成，具頁巖夾層。單個油層分布范圍局限，以河流相為主。
Clear Water地層(冷湖B油藏)，主要由近岸海相砂巖和伴隨沉積的海相頁巖構成。由于該處的海相砂巖平面分布穩(wěn)定，內(nèi)部均質性好，所以成為開采中的主力產(chǎn)層。主要ClearWater儲層平均厚10～15m，局部最大厚度可達35m。孔隙度為18%～35%，含油率為14%～16%。
Grand Rapids地層在冷湖地區(qū)被分成上段(冷湖A1油藏)和下段(冷湖A2油藏)。該層系由海相近岸和陸相環(huán)境下沉積的砂、泥巖間互層構成。砂巖礦物成分主要為石英、長石、火山巖屑、燧石和粘土。盡管絕大部分石油均富集于Grand Rapids地層，但儲集層并不像下伏的Clear Water地層中儲層那樣分布穩(wěn)定和具良好均質性，從而不利于開采。
冷湖地區(qū)的圈閉機制主要是地層控制，古生界凸起則受構造因素的控制。傾斜油水接觸界面很常見。
2.白堊系重質油藏
重質油藏發(fā)現(xiàn)于加拿大艾伯塔省和薩斯喀徹溫省的交界附近，沿北部的Lloydminster至南部的Suffield區(qū)塊展布(圖9-9)。最主要的油藏是指分布在Lloydminster-Wainwright地區(qū)的油藏。重質油賦存在下白堊統(tǒng)的Mannville地層中。該區(qū)的Mannville地層由砂巖和頁巖夾層組成，可分出9套次一級地層單元(圖9-16)。底部的Dina地層可與北部的McMurray地層相對比。Cummings組至Colony組則可與瀝青砂分布區(qū)的Mannville地層上段對比。這也反映出上Mannville地層在Lloyd-minster地區(qū)變化較大。單個重質油藏分布范圍很局限。Mannville地層的各個層段均有展布。大部分油藏具底水或邊水。最好的儲層是在Sparky和Waseca地層當中。Cummings和Colony砂巖含油性最差。
圖9-16 Lloydminster地區(qū)Mannville地層含重質油層段錄井剖面
3.碳酸鹽巖中的天然瀝青
該類資源包括前白堊系不整合面之下的所有含瀝青巖，由上泥盆統(tǒng)和下石炭統(tǒng)碳酸鹽巖組成，主要為白云巖和白云質灰?guī)r，夾鈣質頁巖。地質儲量是依據(jù)有限的井孔資料計算的。推測區(qū)域油水界面處于不整合面以下30～200m。許多儲層相對致密，儲量少。主要儲集層是泥盆系的Grosmont和Wabamun組以及下石炭統(tǒng)Pekisko組。石油富集的控制因素除裂縫發(fā)育帶外，還與古風殼有密切關系。
二、西加拿大盆地瀝青和重油的形成
大量的地球化學分析表明，該區(qū)天然瀝青和重質油遭受了廣泛的生物降解和水洗作用。石油在儲層中的分布特征又表明:原油在聚集之時，要稀得多和輕得多，因為石油賦存于現(xiàn)今儲層各種發(fā)育程度的孔滲帶內(nèi)，即高孔滲帶和低孔滲帶均充滿石油。但是，關于油源問題卻有很大的爭論。總體上看，有兩種看法:一是源于上覆的以Clearwater頁巖為代表的烴源巖層，烴類是向下運移進入McMurray砂巖儲集層的;另一種看法是源巖為古生界，生成的油氣沿不整合面向上運移進入白堊系McMurray地層。
在阿爾伯達盆地，從泥盆系至白堊系共富集1.64×109t的常規(guī)油，下白堊統(tǒng)則另賦存有1774×108t的天然瀝青和至少54.6×108t的重質油。這些天然瀝青和重質油屬于巨大常規(guī)油聚集的生物降解等因素作用后的殘留物質。因此，需要具備相當大規(guī)模的成熟烴源巖體才能生成和供給如此豐富的油氣。據(jù)Roadifer(1986)的分析對比，白堊系Mannville組烴源巖在體積和熱演化方面，是不足以成為阿爾伯達天然瀝青和重質油的主要烴源巖的，他認為這些瀝青和重質油要么來自于盆地西部山前帶與Mannville組相對應地層的富含有機質烴源巖，要么就是來自于前白堊系的其他烴源巖層。由此可看出，阿爾伯達盆地豐富的天然瀝青和重質油來自于多套烴源巖(圖9-17)。
圖9-17 西加拿大盆地綜合剖面
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