目前，对油砂油资源的研究和开发，世界各地均在加速进行，其占全球烃类能源的比重也在不断增大。根据美国地质调查局（USGS,2004）的研究，世界上油砂油可采资源量约为6 510(103.51×109m3）亿桶，约占世界石油资源可采总量的32%（图1-1）。全球油砂油资源分布很不均衡，主要分布在北美洲、前苏联、拉丁美洲和加勒比海地区。西半球技术可采资源量占全球82%（表1-1）。
图1-1 世界石油资源分布图
表1-1 世界重油、油砂油资源分布表
世界上油砂丰富的国家有：加拿大、前苏联、委内瑞拉、尼日利亚和美国。其中加拿大居首位，油砂油地质资源量为2 592×108m3，占总量的84%，前苏联地区位居第二，约301×108m3，占总量的10%，接下来的就是美国、委内瑞拉和尼日利亚，分别为80×108m3、68×108m3和44×108m3（图1.2），分别占总量的3%、2%和1%。
图1-2 世界油砂油地质资源分布直方图
（一）加拿大油砂概况
加拿大油砂油的勘探开发走在世界的前列，现已进入大规模商业开发阶段。根据阿尔伯达能源及公用事业委员会（EUB）的资料（参见Alberta's Reserves 2003 and Supply/Demand Outlook 2004-2013报告），加拿大油砂主要分布在阿尔伯达盆地中，资源总量居世界首位，其油砂油地质资源量为2 592亿m3(1.629万亿桶），最终潜在可采储量为490亿m3(3 150亿桶），剩余确定可采储量283亿m3(1 740亿桶）。
1.主要油砂矿带
阿尔伯达盆地油砂主要赋存于3个大型的油砂矿藏：阿萨巴斯卡（Athabasca）、冷湖（Cold Lake）和皮斯河（Peace River）（图1-3）。阿萨巴斯卡油砂矿是加拿大最大的油砂矿，也是世界上最大的油砂矿，油砂油地质资源量为206亿m3(1.30万亿桶）。冷湖为319亿m3(0.2万亿桶）；皮斯河为205亿m3(0.13万亿桶）。油砂产于下白垩统Mannville地层中。下白垩统的详细特征及地层之间的关系见图1-4。在阿尔伯达北东部地区，白垩系直接覆于泥盆系灰岩之上。北西部，白垩系先覆于较年轻的古生界之上，至皮斯河地区，则覆于泥盆系至二叠系之上。这一主要不整合面代表着阿尔伯达北部地区长期的剥蚀间断。
图1-3 加拿大阿尔伯达油砂矿分布图
（1）阿萨巴斯卡油砂矿。阿萨巴斯卡是阿尔伯达盆地中最大的油砂矿，也是惟一的一个出露地表的油砂矿，进行了露天开采。其所有的储量均赋存在Mc Murray组当中，该组平均厚度变化在40m和60m之间，由未胶结的细粒至中粒石英砂组成，具页岩和铁矿夹层。在阿萨巴斯卡大部分地区，Mc Murray地层从底部至顶部均含油。较纯净砂岩的孔隙度总体上变化在25%～35%之间，含油率一般变化在10%～18%。
油砂矿处于一个不整合面之上的凹陷的斜坡部位，Mc Murray地堑最初主要充填了来自于东部和东北部的沉积物，属于河流—三角洲相沉积环境。由于大型的河道或分支河道受后期改造形成交错层理，也是最主要的含油层段。
Clearwater组海相页岩构成了全区的油藏盖层。油藏东侧的上倾边缘为一陡倾的油水接触界面。原因可能是由于下伏的泥盆系蒸发岩溶解，造成垂直下陷作用引起的。也可能是由沥青塞在该处截然封堵造成的。
图1-4 阿尔伯达盆地下白垩统油砂分布区地层与岩性对比图
（2）瓦巴斯卡沥青砂矿。油砂油主要赋存在上Mannville组Grand Rapids地层的海相和陆相沉积砂岩当中，储层埋深75m至300m。Grand Rapids地层为一套砂、泥岩层系，地层最大厚度100m。主要为细粒砂岩，局部为中粒砂岩和零散的燧石砾石层。矿物组分主要为石英、燧石、长石、火山岩碎屑和黏土矿物。有三个主要砂体，其间由相对较厚的泥岩段隔开。上面的两套砂体（A和B）构成了主要含油层段。最大产层厚度25m。圈闭机制主要是地层因素造成的，局部地区是受构造因素的控制。
（3）皮斯河油砂矿。油砂油主要赋存于Gething-Bluesky地层。该层对应于阿萨巴斯卡地区的Mc Murray Wabiskaw地层。储层埋深300～750m。Gething地层由砂岩和泥质砂岩组成，主要为石英和燧石，具碳酸盐颗粒和岩屑。最大含油率为12%。Gething地层被认为在东南部为陆相沉积，向北东方向逐步变为海相沉积。Bluesky地层为一套Boreal海的早期水进砂岩沉积，厚度很少超过几米，含丰富的海绿石。砂岩向古生界凸起的地层超覆是其主要的圈闭机制，Spirit河地层页岩是其封盖层。在北西和东南方向呈构造闭合。
（4）冷湖油砂矿。油砂油富集在Mannville组的三套地层当中，储层埋深为300～600m。油藏根据赋存的成为可以划分为三个。Mc Murray地层由细粒至中粒石英砂岩组成，具页岩夹层。单个油层分布范围局限，以河流相为主。Clear Water地层主要由近岸海相砂岩和伴随沉积的海相页岩构成。由于该处的海相砂岩平面分布稳定，内部均质性好，所以成为了开采中的主力产层。主要Clear Water储层平均厚度10～15m，局部最大厚度可达35m。孔隙度18%～35%，ω（含油率）14%～16%。Grand Rapids地层在冷湖地区被分成上段和下段。该层系由海相近岸和陆相环境下沉积的砂、泥岩间互层构成。砂岩矿物成分主要为石英、长石、火山岩屑、燧石和黏土。尽管绝大部分石油均富集于 Grand Rapids地层，但储集层并不像下伏的Clear Water地层中储层那样分布稳定和均质性好，从而不利于开采。
冷湖地区的圈闭机制主要是地层控制，在古生界凸起则受构造因素的控制。倾斜油水接触界面很常见。
（5）油砂和沥青的特征。油砂主要有石英砂、泥砂和泥质、水及沥青组成，伴生有少量的其他矿物，如钛、锆、电气石及黄铁矿。尽管总体上成分有差异，但典型的组分为：75%到80%的无机物，这些无机物的90%为石英砂；3%到5%的水；10%到12%的沥青。
油砂通常为松散结构，通常易碎，成为松散的碎屑状。
油砂储层的一个重要特征是束水环绕每一个单独的砂粒（图1-5）。沥青保存在岩石自身的孔隙中。这种构造与常规油储层很相似，储层通常具有水润湿性，即每个砂粒均被水环绕形成薄膜，水膜厚度约10nm。围绕砂粒的水膜的出现使沥青更容易采收，因为沥青与水之间的亲和力远小于水和砂粒之间的亲和力。
图1-5 阿萨巴斯卡油砂结构示意图
油砂中的水有三种形式：颗粒与颗粒接触之间的可动水，覆盖于砂粒表面约10纳米厚的薄膜水，细粒基质中的水。
与常规原油相比，油砂中的沥青的主要特征是高密度、高粘度、高矿物含量和高碳氢比。其密度为970～1 015kg/m3(8～14°API），室温下其粘度超过50 000厘泊，因此沥青是黑色、柏油状物质，其流动相当的缓慢。阿尔伯达省沥青的成分是碳83.2%，氢10.4%，氧0.94%，氮0.36%，硫磺4.8%，伴有微量的重金属如钒、镍和铁。
2.油砂油产量
1997年有大约20%的加拿大原油产量来自油砂。2001年油砂生产的原油超过常规油产量。2002年其产量持续增长，达到4 810万m3(3.03亿桶），其中3 060万m3(1.93亿桶）是以露天的方式开采所得，1 750万m3(1.09亿桶）为地下开采所得。截至2002年底，加拿大累计从油砂生产原油6.1亿m3(38亿桶），其中4.23亿m3(26.35亿桶）为露天开采所得，1.87亿m3(11.65亿桶）为地下开采所得（表1.2）。2003年和2004年加拿大则分别从油砂中采了4亿桶油砂油。
表1-2 加拿大油砂矿天然沥青资源量和产量 单位：亿m3
随着各个公司的油砂开采项目的不断投入，包括露天开采和就地开采，加拿大油砂生产原油的产量会逐年上升。根据加拿大阿尔伯达能源部的预测，到2010年，从油砂中通过露天开采和就地开采两种方式生产沥青的日产量将达1 800×103桶（图1-6）。
尽管世界油砂油资源极为丰富，但对该类资源的估算与评价面临很多困难。除各地区的资源分类标准存在很大差异外，公布的储量的分级标准与评价方法也有较大的差异。同时，一些地区的数据有限，有些地区尚未开展系统评价工作。