油氣共伴生礦產分類與綜合勘查評價體系框架

陳新軍，李朋威

（中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院，北京…100083）

研究表明，油氣與其共伴生礦產有著密不可分的聯系，在油氣勘探開發(fā)過程中，除發(fā)現油氣外，還常常能夠發(fā)現一些具有經濟價值的其他礦產資源，這些礦產被統稱為油氣共伴生礦產。至于到底屬于油氣共生礦產還是油氣伴生礦產，有的專家認為，與油氣處于同一空間范圍內的屬于伴生礦產，反之，則為共生礦產；也有專家認為，與油氣具有相同開發(fā)方式且與油氣同時產出的礦產屬于伴生礦產，與油氣開發(fā)方式不同、不與油氣同時產出的則為共生礦產。隨著油氣勘探開發(fā)技術裝備水平和成本的不斷提高，以及生態(tài)文明建設要求的提出，相關學科的發(fā)展給油氣勘探開發(fā)帶來了新的思路和發(fā)展途徑，油氣共伴生礦產的綜合勘查綜合評價已經成為當今油氣勘探開發(fā)與研究的趨勢之一。各油氣勘查單位和油氣公司，已經從認識上、戰(zhàn)略上對油氣共伴生礦產資源重視起來，在油氣勘探開發(fā)的同時，加大了對共伴生礦產勘查、開發(fā)、利用的投入。國土資源部也為加強“油鈾兼探”，專門召開了包括中石油、中石化、延長石油、中核集團、核工業(yè)地質局參加的相關工作會議，鼓勵油氣企業(yè)通過增列鈾礦開展綜合勘查綜合評價。科學合理、可持續(xù)發(fā)展的油氣共伴生礦產的綜合勘查與綜合評價，必然涉及相關的理論問題和技術體系。有必要構建油氣礦產綜合勘查、綜合評價體系框架，這不僅可以為提高綜合勘查的效率和綜合評價的準確性服務，而且可以為未來相關技術標準的建設奠定基礎。

1 油氣共伴生礦產的種類

我國陸上油田的油氣共伴生礦產資源主要有煤、鈾礦、鹽礦、堿礦、鉛鋅礦、銅礦、金銀汞礦、地熱、硫化氫、二氧化碳、氦氣、鹵水、天然氣中賦存的汞以及原油和瀝青等衍生物中賦存的多種伴生元素等[1-5]。整體來看，油氣共伴生礦產資源具有種類多、儲量豐富、開發(fā)利用前景廣闊等特點。

1.1 煤、鈾、地熱等能源礦產

世界能源礦產的勘探實踐和現狀表明，多種能源礦產不僅同盆共存，而且常常同盆富集，油氣與砂巖鈾礦以及煤層的分布都有密切的關系。近幾年的鄂爾多斯、吐哈、二連松遼等盆地勘探結果說明[6]，不僅在這些含油氣盆地的邊緣往往可形成鈾礦，而且在盆地腹地同樣找到了大型鈾礦床。此外，石油與天然氣的形成、運移和富集與地熱密切相關。我國東部陸上主要油田，包括大慶、遼河、華北、勝利、大港等油田均存在并發(fā)現了大量的地熱資源。開發(fā)油田地熱能，是東部老油田實現能源多元化和能源接替的必然選擇，也是油田可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

1.2 鉀鹽、堿礦等鹽類礦產

油氣與鉀鹽、堿礦等鹽類礦產共生現象非常普遍，素有“天生鹽盆中必有石油”的說法。我國各地油氣探井已發(fā)現不少含鹽盆地和含鉀線索，河南油田在勘探過程中于泌陽安棚發(fā)現了天然堿礦，中原油田具有利用價值的是鹽巖資源，江漢油田在鉆井過程中發(fā)現了富鉀鹵水，四川盆地深層富鉀鹵水也較發(fā)育。

1.3 金屬礦產

油氣與金屬礦產共生的例子有很多。北美沿辛辛那提灣拱分布的MVT鉛鋅礦床也是油氣資源的重要富集區(qū)，這里鉛鋅礦與油氣共生的密切關系一直是個難以破解的謎團。我國云南蘭坪中、新生代沉積盆地內發(fā)育多套油氣生儲蓋組合，同時還蘊含豐富的Pb、Zn、Cu、Ag多金屬礦產資源；在金頂及其外圍的一些鉛鋅礦床中，油氣顯示突出，古油藏遺跡明顯。

1.4 硫化氫、二氧化碳、氦氣等氣體礦產

烴類氣體與硫化氫、二氧化碳、氦氣等相伴生非常常見[7-8]。我國已在鄂爾多斯盆地、塔里木盆地、四川盆地以及渤海灣盆地等發(fā)現了高含硫化氫的天然氣藏，其中四川盆地的高含硫化氫天然氣分布最廣、儲量規(guī)模最大。二氧化碳氣藏則以松遼盆地的萬金塔氣田和蘇北盆地的黃橋氣田為代表。此外，黃橋氣田淺層同時富集氦氣（含量大于1%）。

1.5 伴生元素

油氣中的伴生元素主要是以液態(tài)、氣態(tài)形式賦存于原油、天然氣以及油田鹵水中，目前發(fā)現主要有賦存于天然氣中的汞，賦存于油田鹵水的伴生元素有鉀、溴、鋰、鍶、銣、銫、碘等，賦存于原油及瀝青等衍生物中的多種伴生元素有V、Ni、Mo、U、Hg、Au、Ag、Pb、Zn等親烴類元素，它們以不同的化學方式賦存。

2 油氣共伴生礦產的分類

共生的傳統定義是兩種密切接觸的不同生物之間形成互利關系，而伴生則是次要的隨主要的一起生長，礦產資源的這種共伴生規(guī)律是具有普遍意義的。不同的國家和地區(qū)，其礦產資源與其共伴生礦產的種類和品質差別很大。從目前已發(fā)現的油氣共生伴生礦產資源來看，種類較多。經廣泛調研分析[9]，可以根據油氣共生伴生礦產是否達到工業(yè)品位以及其與油氣藏的空間分布關系分為油氣共生礦產和油氣伴生礦產兩大類，而油氣共生礦產又可細分為油氣同體共生礦產和油氣異體共生礦產（表1）。

油氣共生礦產指同一油氣田（區(qū)）內，賦存有除油氣之外的能夠達到工業(yè)品位（指標），具有單獨開采價值的一種或多種有用組分。

油氣異體共生礦產指同一油氣田（區(qū)）內，與油氣藏處于不同的空間部位、層段、區(qū)段，賦存有除油氣之外的能夠達到工業(yè)品位（指標），具有單獨開采價值的一種或多種有用組分，并可分別單獨圈出礦體的礦產。油氣異體共生礦產大多是一些固態(tài)礦產，主要有煤、鈾礦、鹽礦、堿礦、鉛鋅礦、銅礦、金銀汞礦等。

油氣同體共生礦產指同一油氣田（區(qū)）內，與油氣藏處于相同的空間部位、層段、區(qū)段，賦存有除油氣之外的能夠達到工業(yè)品位（指標），具有單獨開采價值并與油氣共同開采產出的一種或多種有用組分。油氣同體共生礦產多是一些氣態(tài)和液態(tài)礦產，目前發(fā)現的主要有油田地熱，天然氣中含量較高、達到工業(yè)品位的硫化氫、二氧化碳、氦氣等。

表1 石油天然氣共伴生礦產種類及分類

油氣伴生礦產指在同一油氣田（區(qū)）內，存在未達到工業(yè)品位（指標），不具有單獨開采價值，但通過開采油氣，可以綜合回收利用的其他有用組分。油氣伴生礦產主要以液態(tài)、氣態(tài)形式賦存于原油、天然氣以及油田鹵水中。目前發(fā)現的油氣伴生礦產主要有賦存于天然氣中的汞，與天然氣伴生的少量未達到工業(yè)品位的硫化氫、二氧化碳、氦氣等，以及賦存于油田鹵水的伴生元素和賦存于原油及瀝青等衍生物中的多種伴生元素等。

有些時候，油氣同體共生礦產與油氣伴生礦產很難嚴格地區(qū)分，當礦產的品位（指標）達到工業(yè)品位（指標），具有單獨開采價值時，就屬于油氣同體共生礦產；當礦產的品位（指標）未達到工業(yè)品位（指標），不具有單獨開采價值時，就屬于油氣伴生礦產。

總的來說，石油、天然氣、煤、鈾、地熱和許多金屬、非金屬礦產可以賦存于共同的沉積盆地中，它們在生成/來源、運移和富集（聚集成礦）等方面存著某些相似性，甚至是彼此相關的。據此，可以建立油氣及共伴生礦產資源在含油氣盆地中的分布示意圖（圖1）。

圖1 油氣共生伴生礦產分布示意圖

3 綜合勘查綜合評價體系構建

在地質勘查工作中，綜合勘查綜合評價是一項較系統的工作，也具有廣泛的含義。綜合勘查是多種方法技術手段應用的綜合，它能提供的相關地質資料非常多，但這些信息資料有可能重復或者無效，因此是一種初級綜合。綜合評價則是信息資料的綜合，是地質模式解析和經濟意義分析的高度統一，是一種高級綜合。油氣礦產綜合勘查是指在油氣勘探開發(fā)過程中，根據實際需要和可能，合理地使用多種方法或技術手段，同時對油氣共伴生礦產進行勘查的工作；油氣礦產綜合評價指在油氣勘探開發(fā)過程中，綜合利用各種信息資料對油氣共伴生礦產的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律、品位指標、儲量估算、可利用性以及經濟意義等進行研究評價，為油氣綜合開發(fā)利用提供依據。

為實現降低成本，綜合、高效開發(fā)利用礦產資源這一總目標，本文以油氣共伴生礦產資源的種類及分類為基礎，以油氣礦產綜合勘查綜合評價目的任務、工作原則與要求為依據，以綜合勘查的方法技術手段和綜合評價的內容為支撐，構建了油氣礦產綜合勘查綜合評價體系框架（圖2），為未來建設相關資源儲量技術標準的制（修）訂和實施，發(fā)揮技術支撐和基礎保障作用。

圖2 油氣礦產綜合勘查評價體系框架

3.1 物質基礎

對油氣礦產綜合勘查綜合評價體系框架來說，其物質基礎就是油氣勘探開發(fā)過程中發(fā)現的各種油氣共伴生礦產。由于不同類型的礦產資源適用不同的工作要求和支撐技術，因此，前文將油氣共伴生礦產細分為油氣同體共生礦產、油氣異體共生礦產和油氣伴生礦產。這是建立油氣共伴生礦產綜合勘查綜合評價體系框架的根本，沒有這一根本，對整個框架的工作依據和支撐技術也就無從談起。

3.2 工作依據

包括目的、任務、原則與要求。

總的來說，油氣礦產綜合勘查綜合評價的目的和任務就是在油氣田（區(qū)）勘探開發(fā)過程中，通過礦產資源綜合勘查評價工作，研究油氣及其共伴生礦產在油氣田（區(qū)）內的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律及可利用性，為資源評價、油氣田（區(qū)）建設設計、生產開發(fā)提供礦產資源綜合開發(fā)利用必要的地質資料，以促進油氣及其共伴生礦產資源科學、合理利用。

基本原則是立足于我國復雜的油氣地質條件，以現代科學技術手段為依托，形成適合中國油氣地質特點并具有現代科技特色的油氣礦產綜合勘查綜合評價的技術體系。主要包括以下四方面的原則：

1）實事求是：根據經濟、社會發(fā)展的需要和油氣共伴生礦產實際情況，確定綜合勘查綜合評價的油氣共伴生礦產；要尊重客觀規(guī)律，正確、合理地選擇勘查技術手段，確定地質工程設計與施工方案。

2）統籌綜合：應全面研究和總體布局，要有大局觀，堅持“以油為主、綜合勘查、綜合評價”的原則，綜合利用各種方法技術手段，對油氣及其共伴生礦產同時進行勘查和評價。

3）先進適宜：要充分應用油氣勘探開發(fā)領域中的新理論、新技術、新裝備，提高勘查精度，對具有多種用途的共伴生礦產，根據需要按相應用途的工業(yè)要求進行綜合研究評價。

4）主次循序：地質綜合研究中，必須分清問題的主次，既要循序漸進地解決重點問題，又要適時兼顧全面性調查研究；地質工程的設計和施工要由已知到未知，由疏到密來進行。

油氣共伴生礦產的種類很多，不同的礦產具有不同的勘查評價的工作要求。

總的來說，對油氣異體共生礦產的勘查工作，一般需要根據油氣勘探開發(fā)的相關工程適當增加一定的工作量；對規(guī)模較大或特別具有價值的油氣共生礦產，要進行專門的勘查工作。對油氣同體共生礦產一般要隨油氣一起進行綜合勘查評價工作，按各礦種（類）規(guī)范提交的礦產資源儲量類別；對達到工業(yè)利用要求的油氣同體共生礦產，應根據可能和實際需要，適當增加具有針對性的勘查工作。對于油氣伴生礦產的勘查工作，一般隨油氣一起進行綜合勘查評價工作。

3.3 支撐技術

油氣礦產綜合勘查綜合評價技術是整個體系框架的主體，它包含的方法術手段有很多，涵蓋了油氣礦產勘查的各個階段，主要有物探、化探、鉆探、測井、測試分析以及綜合評價等方法技術。但石油企業(yè)還擁有一些其他地質勘查部門不具備的先進技術手段，例如精細地震勘探技術、成像測井技術、核磁共振測井技術等。這些先進技術在對油氣共伴生礦產綜合勘查、綜合評價過程中發(fā)揮重要作用。

1）物、化探技術：主要有重力、磁法、電法、地震勘探、微量元素分析、同位素分析等，這些技術在勘查鈾礦等油氣共生礦產資源時，用途廣泛。如在砂巖型鈾礦、油田地熱以及油田鹵水等礦產勘查評價中應用相當廣泛。

2）鉆探技術：通過鉆井可以勘查識別出某些油氣共伴生礦產。如在錢家店凹陷通過鉆井識別姚家組含礦層下巖性段頂部紅色泥巖與其下伏青山口組紅色泥巖是預測鈾礦床的關鍵技術；同樣利用鉆井能夠揭露地下熱儲的發(fā)育情況；利用油氣探井取得的巖芯和巖屑，通過顯微鏡薄片、電子探針等測試手段，可直接發(fā)現巖鹽、鉀鹽或含鉀礦物。

3）測井技術：測井曲線是識別某些油氣共伴生礦產時是最直接、有效的勘探方法，其中應用較為典型的有鈾礦、固體鹽類及液態(tài)鹵水等礦產。例如，自然伽馬能譜測井在鈾礦勘查中非常實用，也可有效地解釋和發(fā)現巖鹽層和鉀鹽礦層，確定它的厚度及品位。近年來，以成像、核磁共振、陣列聲波、高分辨率感應等為代表的測井新技術在油氣藏勘探開發(fā)中的地位越來越高，發(fā)揮越來越重要的作用。

4）測試分析：測試分析對象主要包括巖石學分析、原油或氣體分析、油田水分析、共伴生礦產分析等。油氣及共伴生礦產的采樣方法和測試項目應一并綜合考慮，按類型、品級、特征等分別采樣，采樣點的選擇在空間分布上應力求合理，具有代表性，以滿足綜合勘查評價任務和礦產資源儲量估算的要求。

5）綜合評價內容：在油氣勘探開發(fā)過程中，為綜合開發(fā)利用油氣共伴生礦產，對其賦存形式、分布規(guī)律、品位指標、儲量估算、可利用性以及經濟意義等進行綜合研究及評價。

4 結論

1）油氣共伴生礦產種類比較多，從目前已發(fā)現的來看，主要有煤、鈾、地熱等能源礦產，鉀鹽、堿礦、鹵水等鹽類礦產，銅、鉛等金屬礦產，硫化氫、二氧化碳、氦氣等氣體礦產及伴生元素等。

2）根據油氣共生伴生礦產是否達到工業(yè)品位以及其與油氣藏的空間分布關系分為油氣共生礦產和油氣伴生礦產兩大類，油氣共生礦產又可細分為油氣同體共生礦產和油氣異體共生礦產。實際上有些時候，油氣同體共生礦產與油氣伴生礦產很難嚴格地區(qū)分。

3）油氣共伴生礦產的綜合勘查評價開發(fā)利用，是當今油氣勘探開發(fā)與研究的趨勢之一。為實現降低成本，綜合、高效開發(fā)利用資源這一總目標，以油氣共伴生礦產資源的種類及分類為基礎，以油氣礦產綜合勘查綜合評價目的任務、工作原則與要求為依據，以各種綜合勘查評價的技術手段為支撐，構建了油氣礦產綜合勘查綜合評價體系框架。