鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）能源礦產疊置組合特征與綜合勘查開發建議

馮巖 張春華 楊才 劉穎瑤 張梅

摘要：分析鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）能源礦產資源空間分布特征，劃定各類能源資源有利富集區域，確定能源礦產資源疊置組合類型，結合能源礦產勘查開發利用現狀，探討疊置能源礦產綜合勘查開采的相互影響和可行性。在此基礎上，對能源疊置區進行劃分，提出各區塊疊置能源礦產的開發時序和綜合勘查開發建議。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地;能源礦產;綜合勘查開發;內蒙古

鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）是我國重要的能源基地，能源礦產資源極為豐富，天然氣、煤炭、鈾礦資源量在全自治區大型盆地中均占第一位，由于盆地內礦業權設置重疊問題突出，不同的開發主體間相互制約，疊置能源礦產一種資源一旦開發，后續資源就很難有效開采，不能實現資源節約和綜合利用，并且存在一定的安全隱患[1-4]，本文旨在分析鄂爾多斯（內蒙古境內）天然氣、煤炭、鈾礦等優勢能源礦產的空間分布和有利富集區域，結合勘查開發利用和礦業權疊置現狀，分區確定能源礦產資源疊置組合類型，提出開發時序和綜合勘查開采建議。

1.能源礦產資源概況

鄂爾多斯盆地具有面積大、資源分布廣、能源礦種多、儲量規模大等特點。依據全國礦產資源潛力評價、資源儲量通報等結果[5-7]，內蒙古境內主要能源礦產資源特征如下：

鄂爾多斯地區是內蒙古重要的煤炭生產區，煤炭經濟在鄂爾多斯地區工業經濟中占重要的地位。截至2016年底，煤炭資源累計探明儲量2194.40億噸，保有資源儲量2132.54億噸，約占全自治區的52.68%。勘查程度方面，煤層埋深lOOOm以淺地段已達到普查及以上工作程度，埋深lOOOm-1500m地段達到預查一普查程度，埋深大于1500m地段為勘查空白區。2016年原煤產量37695.48萬噸，約占全自治區原煤產量的65.1%。現階段煤炭開采主要分布在三個區域，一是準格爾煤田東部，分布在準格爾旗東部區域;二是東勝煤田東部，分布在杭錦旗東部一東勝區一伊金霍洛旗東北部一準格爾旗西部一線;三是鄂爾多斯盆地西緣，分布在鄂托克旗西部棋盤井（靠近烏海）和鄂托克前旗長城礦區（靠近寧夏），煤炭資源分布與勘查開發現狀見圖1。

鄂爾多斯盆地天然氣資源豐富，據《全國油氣礦產儲量通報》資料統計，截至2016年底，鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）天然氣累計探明地質資源量21266.3億立方米，探明技術可采資源量11062.95億立方米，剩余技術可采儲量9630.49億立方米，占全自治區的95%以上。天然氣開采面積30551.85km2，占行政區劃面積的32.84%，蘇里格、烏審旗、大牛地等氣田探明儲量均超過千億方的氣田。2016年天然氣產量為198.22億立方米，占全國的16.l9%。“十二五”期間累計外送天然氣超過1100億立方米，占全國總產量的22.5%，位居全國第三。此外，根據國土資源部最新一輪全國煤層氣和頁巖氣資源潛力評價結果，鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）2000m以淺煤層氣地質資源潛力4.9萬億立方米，可采資源潛力5730億立方米，頁巖氣地質資源潛力約為2.7萬億立方米，可采資源潛力5100億立方米，鄂爾多斯地區非常規天然氣資源潛力占全自治區的40%以上[8-9]。

鈾礦是我國戰略性能源資源，也是我區優勢礦產，根據全國鈾資源潛力評價結果，鄂爾多斯市伊金霍洛旗、東勝區、杭錦旗為重點鈾礦成礦帶，已發現大營、納嶺溝、皂火壕等多處超大型、大型礦床，累計查明鈾資源××萬多噸，預測鈾資源量××萬多噸，成為我國首個十萬噸級鈾礦資源基地。隨著新鈾礦點不斷發現，鈾礦資源量有望進一步增加。該成礦區帶的西部杭錦旗、鄂托克旗仍有較大的鈾資源潛力。

2.能源礦產疊置組合特征

鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）能源礦產資源分布具有平面上相互疊置，垂向上位于不同層位的特點，具有滿盆煤、滿盆氣、周緣鈾礦和煤層氣，深部頁巖氣的分布規律。受控于盆地特有的沉積一構造演化環境，本區能源礦產存在上部侏羅系一白堊系煤一鈾成礦系統，發育煤炭、鈾礦;下部石炭系一二疊系煤一氣成礦系統，發育煤炭、天然氣（致密砂巖氣）、煤層氣、頁巖氣，空間上主要存在煤炭～鈾礦、天然氣～鈾礦、煤炭～天然氣、煤炭～煤層氣、天然氣～頁巖氣～煤層氣等能源礦產疊置組合類型，見圖2。

依據能源礦產賦存特征和疊置組合情況、經濟地位、儲量規模、開發技術條件，將鄂爾多斯盆地內蒙古境內劃分為5個疊置區塊，見圖3、表1。各區塊范圍與能源礦產疊置組合特征如下：

I區為煤炭～煤層氣疊置區，包括盆地的東緣和西緣兩部分。東緣行政區劃為準格爾旗，煤系地層最大沉積邊界和鈾礦遠景區分布外界為邊界。西緣行政區劃為烏海市、鄂托克旗和鄂托克前旗的西緣部分，以延安組底界埋深小于1200m為界。能源礦產疊置矛盾較突出，存在煤炭礦業權和煤層氣礦業權重疊問題。

II區為煤炭～鈾礦～天然氣、煤炭～煤層氣疊置區，行政區劃為伊金霍洛旗北部、東勝區和杭錦旗北部，以鈾礦遠景區邊界線為界，鈾礦與煤炭疊置矛盾突出，隨著油氣勘查深入，本區天然氣與煤炭重疊矛盾將進一步深化。

III區為煤炭～天然氣、天然氣～頁巖氣～煤層氣疊置區，行政區劃為伊金霍洛旗北部、烏審旗，大致以延安組底界埋深小于1200m為界，為油氣主采區，天然氣與煤炭疊置矛盾突出，存在煤炭礦業權和油氣礦業權重疊問題。

IV區為煤炭～天然氣、天然氣～頁巖氣～煤層氣疊置區，行政區劃為鄂托克旗東部、鄂托克前旗東部。大致以延安組底界埋深1200m-1500m為界，為油氣主采區，隨著煤炭勘查、開發的推進，存在潛在能源礦產疊置問題。

V區為天然氣～頁巖氣～煤層氣疊置區，行政區劃為鄂托克旗西部、鄂托克前旗西部。大致以延安組底界埋深大于1500m為界，為盆地的深部區，存在常規油氣資源與非常規油氣資源綜合勘查開發利用問題。

3.綜合勘查開采可行性分析

鄂爾多斯地區多種能源礦產之間的生成、共存關系存在相關性特征，侏羅系鈾礦和煤炭的成生、賦存有明顯相關性，石炭一二疊系的煤炭、油氣、頁巖氣、煤層氣有明顯相關性。同盆共存的多種能源礦產的成礦相關性和相同成礦系統為協同勘查、協同開發奠定了物質基礎[1O-11]，各能源礦產成礦相關性見表2。

（1）油氣與鈾礦綜合勘查開采條件。鈾礦分布層位以中侏羅統直羅組為主，礦藏埋深300m-800m。天然氣主要分布層位在上古生界山西組和石盒子組砂巖儲層中，礦藏埋深2500m-3500m，兩種資源層位間影響較小。平面分布上鈾礦主要分布在盆地北緣區域，天然氣現階段開采區分布于盆地西南緣與大型鈾礦區重疊區域面積較小。結合鈾礦和天然氣的開采規模以及工藝特點，天然氣與鈾礦開采相互影響較小，同時開發的相互影響完全可以規避。同時，對本區油氣鉆井測井曲線進行分析解譯，可以初步識別和評價鈾異常，推動盆地內鈾礦資源整體評價與勘查工作進度。

（2）煤炭與鈾礦綜合勘查開采條件。石炭一二疊系的太原組、山西組煤層同鈾礦層位和空間分布上相互影響較小。鈾礦成礦區帶全部與下侏羅統延安組煤層主要勘查和開采區重疊。鈾礦層位距離延安組煤層頂界面垂直距離60m-150m，最小處僅有20m。鈾礦地侵開采需要地下封閉水體環境，鈾礦含礦層為煤礦開采放水降壓的目標層，煤礦開采放水必將導致鈾礦含水層水位的持續下降甚至抽干鈾礦含礦水層，對鈾礦床進行破壞。鈾礦床礦石中鈾以吸附態鈾、鈾礦物及含鈾礦物三種形式存在，地浸采鈾作業中人為加入高強度氧化劑和浸出劑使吸附態鈾活化，對煤礦開采區產生明顯的放射性影響。因此，兩種資源層位間影響較大，難以同時開采。鈾礦同煤炭為同一成礦系統，合理部署鉆探工程間距，選取鉆探和測井工藝標準，滿足鈾礦和煤炭相應勘查程度的工程密度和勘查規范要求，可以進行煤—鈾綜合勘查。

（3）煤炭與油氣綜合勘查開采條件。煤炭和天然氣在全盆地大范圍重疊，現有煤炭勘查和開采區主要位于盆地東緣和西緣，天然氣勘查區覆蓋盆地全境，開采區主要分布于盆地西南緣。當前技術條件下，煤炭經濟可采的埋深大部分為800m以淺，天然氣儲層一般埋深大于2000m。天然氣與石炭一二疊系深層煤炭為同一層位或相近層位，相互關系密切。延安組煤層與天然氣雖然在平面上存在資源疊置，但在層位空間上相距相對較大，鄂爾多斯地區露天開采煤礦對油氣開采無影響，井下煤礦開采采用采空區垮落法處理，采空垮落區域下沉范圍、下沉深度較大，影響鉆井的規劃部署和地面油氣設施建設，煤炭開采后形成的塌陷區無法實施物探和鉆井作業，導致煤炭下部油氣資源無法探明和開采。鄂爾多斯地區油氣田具有低壓低滲的特點，油氣井和管網布置密集，油氣鉆井井位和管線下無法布置煤炭回采工作面，影響煤礦的開拓方式、采區準備、工作面布置等工作。

鄂爾多斯地區油氣與天然氣具備共采的條件，若在兩種資源開發之前，制定協調開發規劃，優化平面布局，并按照規劃有序開發，可以實現協調開發。要結合煤炭與天然氣的開采工藝，合理規劃煤炭與天然氣開采方案，參照中石化華北油氣分公司、神華集團相關研究成果比較可行的方法是在煤、天然氣資源疊置區域內留設“天然氣走廊”。如圖4所示，為煤炭開采與天然氣開采之間設置避讓距離。煤炭、天然氣兩種資源實現共采，煤炭在天然氣走廊間布置回采工作面，待天然氣開采結束后，天然氣走廊的煤炭資源可以部分回收，從而達到盡量多采出煤炭資源的目的[8-9]。

（4）煤炭與煤層氣綜合勘查開采條件。鄂爾多斯地區下侏羅統延安組煤層含氣性較差，很難具備開發利用潛力，可利用煤層氣主要賦存于石炭一二疊系的太原組、山西組，礦藏埋深在600m-2000m。煤層氣資源富集區位于盆地的東緣和西緣。煤炭和煤層氣為同一層位，煤炭如果優先開采時，因為安全原因，會采取有效通風、預先抽放等措施，造成煤層氣資源的浪費。煤層氣開發時，因井距小，井網密，導致煤礦布置回采工作面難度增加，影響了煤礦開拓方式、采區（盤區）準備、工作面布置，制約煤礦開采。

煤與煤層氣協調開采主要影響因素是開發空間部署是否合理。依據“先采氣、再采煤”的原則，推廣一體化、合作化開發模式，建立協調開發機制，統籌煤層氣與煤炭資源勘查開采布局和開發時序，實現“以采煤保采氣，以采氣促采煤，采氣采煤協調發展”，實現煤與煤層氣的綜合勘查、綜合利用。

4.能源礦產分區勘查開發建議

針對鄂爾多斯盆地（內蒙古境內）上述五個能源礦產疊置區域的礦產資源組合類型和礦產資源富集程度，以資源最優化開發為目標，規范勘查開發秩序，統籌規劃突出優勢能源礦產，兼顧其他能源礦產的協調開采，推動盆地內石油、天然氣、煤、鈾資源的安全、高效、綠色、經濟的最優化開發，提出各區塊綜合勘查開發建議，見表3。各區塊綜合勘查開發建議如下：

（1）1區以煤炭資源為優勢礦種

①煤炭勘查要同時開展煤層氣勘查評價，提交煤炭和煤層氣綜合勘查報告。當勘查區主要可采煤層含氣量達到規定指標時，按照《煤層氣資源/儲量規范》估算煤層氣資源量。

②煤層氣礦業權人開展煤層氣勘查和開發工作，需同重疊煤炭礦業權人簽署相關協議。

③加強煤層氣和煤炭綜合開采利用，必要時煤層氣優先部署開采，但需注意其他資源后續利用。

（2）11區以鈾礦、煤炭資源為優勢礦種

①煤炭勘查要同時開展鈾礦勘查評價，提升區內煤炭和鈾礦勘查程度，摸清資源分布規律，協調部署鈾一煤資源勘查和開發工作。

②應按照先鈾后煤的開采時序進行規劃，針對大型鈾礦床設置重點保護區，加快鈾礦資源的開采，切實做好鈾礦開發后續環境治理工作。

③天然氣勘查和開發要加強對鈾礦的資源評價，合理部署工程，采用水平井，大斜距井等工藝，避開鈾礦工作區。

④煤炭和鈾礦開發工作要進行綜合開發概念設計，充分討論綜合效益最大化的方案，積極探索綜合開發的技術工藝。優先開發某種資源，充分考慮后續資源的開發利用。

（3）111區以天然氣、煤炭為優勢礦種

①天然氣勘查要開展對鈾礦和深部煤炭資源初步識別和評價工作。②煤炭勘查要同時開展鈾礦的勘查評價，提升區內煤炭和鈾礦勘查程度。③煤炭一天然氣重疊區協調開采，應進行綜合開發概念設計，充分討論綜合效益最大化的方案，積極探索綜合開發的技術工藝。④煤炭或天然氣優先開采的，提升其他能源礦產的勘查程度，充分考慮后續資源的開發利用，合理部署勘查開發工作。⑤油氣礦業權人應加強對頁巖氣、煤層氣的資源評價和綜合勘查、開發利用。