加拿大油砂储量全球闻名，多年前，笔者在加拿大进修时曾多次参观过那里的油砂矿，留下了极为深刻的印象。当前，世界油砂采油工业方兴未艾，加拿大凭借得天独厚的条件，在世界油砂地质研究、油砂开采等方面取得了令世人瞩目的成就。近年来世界各大石油公司开始瞄准了加拿大油砂市场。中国石油、中国石化、中国海洋石油公司也都已涉足了加拿大油砂行业。
一、 加拿大的油砂资源
据加拿大阿尔伯达省能源管理委员会预计，加拿大油砂总资源为7000～25000亿桶，是整个中东地区石油储量的总和。加拿大油砂探明储量约为1800亿桶，约占全球油砂探明储量的95%，其中20%可利用地面采矿方式开发，其余的80%需要用热重力驱（SAGD）开采，平均采油成本为18～20加元/桶。到目前为止，仅3%的探明油砂得到开发，日产油110万桶。预计到2015年，可日产300万桶。加拿大油砂主要分布在加拿大西部的阿尔伯达省北部阿萨巴斯卡、冷湖和皮斯河三个地区约14万平方公里范围内。
对于埋藏不同深度的油砂，采用的开发技术也不同。对于埋藏较浅的，在距地表75米以内的油砂资源，通常采用采矿的方式开采。对于埋藏较深，距地表大于75米的油砂资源，通常采用热重力驱（SAGD）的方式进行开采。无论是采矿还是热重力驱地质研究，如今都离不开地质统计学研究及三维建模技术。
二、加拿大油砂开发现状与挑战
2005 年，加拿大石油产量为250万桶／天，是世界第八大石油生产国，其中100 万桶来自于艾伯塔省的油砂，占总产量的40%。据加拿大石油生产商协会( CAPP）估计，到2015 年油砂油的产量将达到460 万桶／天，2020 年将达到490 万桶／天。巨大的油砂资源潜力使加拿大成为当今世界上少数几个原油产量持续增长的国家。统计数据表明，1997～2004 年，加拿大油砂产量进入稳定快速增长阶段。按此发展趋势，专家预测，加拿大未来有可能跃居全球前五大石油生产国，甚至艾伯塔省的油砂有可能在2010年取代沙特阿拉伯，成为全球原油市场最大的供应地区。在当前复杂的国际政治、经济因素影响下，特别是在全球能源格局加速调整、竟争日趋白热化的形势下，加拿大油砂在世界石油市场中的重要角色颇为引人注目。
近几年，在国内外多种有利因素的促进下，拟建或在建油砂项目持续增加。其迅猛发展趋势对基础设施建设、环境保护、可持续发展等多方面提出了许多新要求，所有这些将给加拿大油砂开发企业、公众和管理者带来诸多挑战。
三、油砂采矿地质研究技术
加拿大非常重视基础地质研究，许多大学中都有地质科学系或矿产专业，开采地质参数是沥青重量百分含量（Bwt%)，细颗粒相对含量以及沥青埋深等方面有独到的研究成果。
沥青重量百分含量决定了油砂是真正的矿还是要抛弃的废物。加拿大通常用Bwt%6～7%作为截取值来进行判断。采矿区通常井网密集，一般每个法定分块都钻有一口井。每口井基本全井段取芯且物性分析资料全。特殊情况下如果岩芯资料不足，可以用常规测井解释成果代替。
细颗粒相对百分含量对于采矿成本影响较大。细砂含量越多，采矿处理污水沉淀时间就越长，成本就越高。在岩芯分析中通常还包括颗粒直径通过率百分含量分析。滤斗直径分为三种规格，2μm、44μm和74μm。基础地质研究工作中通常还要进行岩相研究。对于岩相研究的结果可进行地质统计分析，作出细粒百分含量分布直方图，根据图形特征将岩相归类。
沥青埋深决定了需要挖走的上覆层的厚度。直接影响开采成本。在地层对比中要划分出上覆层，矿层，隔夹层。在地质模型中建立框架模型并分层模拟物性参数。
建立地质框架模型后，在各个层中尤其是矿层中要进行统计学分析。
沥青百分含量模型可以用序慣高斯模拟的方法建立。在建模各个阶段可以作出沥青百分含量分布图，比较每个阶段其变化，进行质量控制。岩相模型需要进行独立的地质统计学分析，根据地质特征进行建模。应用岩相模型约束建立细颗粒百分含量三维模型。这些模型在采矿分析中都要用到。
虽然理论上可用相应的公式进行计算，但在实际操作中这样简单判别还不够，须根据采矿需要进行调整。
在设计矿坑时需要的最重要图件是矿层累计厚度图,以及挖掘总厚度与矿层厚度比值图（TVBIP）。在勘探开发实践中，只有在矿层累计厚度大于20米以及TVBIP小于18的地方才被看做是有价值开发区。根据二维图形及三维模型，就可以设计矿坑。
根据地质模型，可以绘制OBIP与岩相及距离井距离关系曲线。横轴为距井距离，越近可靠性越大。纵轴为OBIP。不同岩相中OBIP计算结果用不同颜色表示。根据这个曲线，各类储量级别的储量就可以计算出来。
四、油砂热重力驱SAGD地质研究技术
SAGD 也称“当地开采技术”，它是针对开发较深 (埋深通常大于75米) 的油砂矿设计的。SAGD 由深浅两排井组成，浅部一排井为注蒸气井，深部一排井为采油井。这些井的取芯不像采矿那样全井段取芯，所以必须进行测井解释以获得必要的物性参数。这些参数包括孔隙度、含油饱和度、泥质含量、渗透率。在进行各项地质研究工作之前需要对一些关键井的岩芯进行观测、描述。这样可以合理划分开发层段，建立测井四性关系，对矿藏的整体认识都能起到很好的指导作用。
地层划分与对比在SAGD研究中至关重要。根据泥岩隔层的发育情况，需要将油砂岩划分出不同的开发层段。对每一个开发层段通常还要对比出顶部气层（原油氧化产生的气体) 和底部水层。它们对开发成本影响很大，大量的蒸气热会因为这些层的存在而散失，因而被称为窃热层。所以这些层如果存在的话一定要划分对比出来。一般气层用中子孔隙度低于密度孔隙度四个百分点的标准来判别。水层则用伽玛和电阻曲线来界定。另外一些油层顶部还有一些低饱和度油层或叫顶部水层，也可以对比出来。
在计算变差函数时，不单单依靠计算，而且要结合区域的地质沉积特征，比如物源方向，砂体展布特点等来综合选用变差函数。各个物性参数在各个阶段都需要进行统计，方法和采矿建模中类似，不再赘述。
SAGD 建模第一步也是建立地层格架模型。然后，在格架模型中填充地层对比信息，即相模型，其中包括各个油层、低饱和度油层、气层、水层；用相模型进行约束，应用地质统计学方法进行物性参数模拟，建立孔隙度模型、含油饱和度模型、泥质含量模型。
如果有地震资料，可以用来界定油砂范围。另外，根据需要可以建立3P地质模型，一种简单的方法是距离井的远近来确定模型的可靠程度来给定储量级别。另外较复杂的方法是进行不确定因素分析，比如油砂范围，储层参数不确定性，油砂厚度不确定性。根据不确定分析结果来进行模拟。通常需要模拟上百次来得到3P模型及各级储量。
基于三维地质模型，每个油砂开发单元都可以得到以下二维图件：油层厚度等值线图、顶部气层等值线图、底部水层等值线图、顶部低饱和度油层（或顶部含水层）等值线图、油层中间低饱和度夹层、油层泥岩夹层、平均含油饱和度图等。根据这些平面图可以划SAGD质量范围。根据气水层对于SAGD开发影响程度轻重以及平均含油饱和度，油层厚度综合划分出SAGD质量范围。比如，中间低饱和度油层范围、顶部水层范围、顶部气层范围、好中差油层分布范围。然后，在不同的SAGD 质量界定范围内计算相应的地质储量以及相应的可采储量。根据开发成本的要求进行逐阶段的开发。模型粗化后进行数值模拟。
加拿大的油砂矿开采已经高度数字化、计算机化，实现了开发的高精度化和高效率，值得其他国家借鉴。