油气共伴生矿产分类与综合勘查评价体系框架

陈新军，李朋威

（中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京…100083）

研究表明，油气与其共伴生矿产有着密不可分的联系，在油气勘探开发过程中，除发现油气外，还常常能够发现一些具有经济价值的其他矿产资源，这些矿产被统称为油气共伴生矿产。至于到底属于油气共生矿产还是油气伴生矿产，有的专家认为，与油气处于同一空间范围内的属于伴生矿产，反之，则为共生矿产；也有专家认为，与油气具有相同开发方式且与油气同时产出的矿产属于伴生矿产，与油气开发方式不同、不与油气同时产出的则为共生矿产。随着油气勘探开发技术装备水平和成本的不断提高，以及生态文明建设要求的提出，相关学科的发展给油气勘探开发带来了新的思路和发展途径，油气共伴生矿产的综合勘查综合评价已经成为当今油气勘探开发与研究的趋势之一。各油气勘查单位和油气公司，已经从认识上、战略上对油气共伴生矿产资源重视起来，在油气勘探开发的同时，加大了对共伴生矿产勘查、开发、利用的投入。国土资源部也为加强“油铀兼探”，专门召开了包括中石油、中石化、延长石油、中核集团、核工业地质局参加的相关工作会议，鼓励油气企业通过增列铀矿开展综合勘查综合评价。科学合理、可持续发展的油气共伴生矿产的综合勘查与综合评价，必然涉及相关的理论问题和技术体系。有必要构建油气矿产综合勘查、综合评价体系框架，这不仅可以为提高综合勘查的效率和综合评价的准确性服务，而且可以为未来相关技术标准的建设奠定基础。

1 油气共伴生矿产的种类

我国陆上油田的油气共伴生矿产资源主要有煤、铀矿、盐矿、碱矿、铅锌矿、铜矿、金银汞矿、地热、硫化氢、二氧化碳、氦气、卤水、天然气中赋存的汞以及原油和沥青等衍生物中赋存的多种伴生元素等[1-5]。整体来看，油气共伴生矿产资源具有种类多、储量丰富、开发利用前景广阔等特点。

1.1 煤、铀、地热等能源矿产

世界能源矿产的勘探实践和现状表明，多种能源矿产不仅同盆共存，而且常常同盆富集，油气与砂岩铀矿以及煤层的分布都有密切的关系。近几年的鄂尔多斯、吐哈、二连松辽等盆地勘探结果说明[6]，不仅在这些含油气盆地的边缘往往可形成铀矿，而且在盆地腹地同样找到了大型铀矿床。此外，石油与天然气的形成、运移和富集与地热密切相关。我国东部陆上主要油田，包括大庆、辽河、华北、胜利、大港等油田均存在并发现了大量的地热资源。开发油田地热能，是东部老油田实现能源多元化和能源接替的必然选择，也是油田可持续发展的重要举措。

1.2 钾盐、碱矿等盐类矿产

油气与钾盐、碱矿等盐类矿产共生现象非常普遍，素有“天生盐盆中必有石油”的说法。我国各地油气探井已发现不少含盐盆地和含钾线索，河南油田在勘探过程中于泌阳安棚发现了天然碱矿，中原油田具有利用价值的是盐岩资源，江汉油田在钻井过程中发现了富钾卤水，四川盆地深层富钾卤水也较发育。

1.3 金属矿产

油气与金属矿产共生的例子有很多。北美沿辛辛那提湾拱分布的MVT铅锌矿床也是油气资源的重要富集区，这里铅锌矿与油气共生的密切关系一直是个难以破解的谜团。我国云南兰坪中、新生代沉积盆地内发育多套油气生储盖组合，同时还蕴含丰富的Pb、Zn、Cu、Ag多金属矿产资源；在金顶及其外围的一些铅锌矿床中，油气显示突出，古油藏遗迹明显。

1.4 硫化氢、二氧化碳、氦气等气体矿产

烃类气体与硫化氢、二氧化碳、氦气等相伴生非常常见[7-8]。我国已在鄂尔多斯盆地、塔里木盆地、四川盆地以及渤海湾盆地等发现了高含硫化氢的天然气藏，其中四川盆地的高含硫化氢天然气分布最广、储量规模最大。二氧化碳气藏则以松辽盆地的万金塔气田和苏北盆地的黄桥气田为代表。此外，黄桥气田浅层同时富集氦气（含量大于1%）。

1.5 伴生元素

油气中的伴生元素主要是以液态、气态形式赋存于原油、天然气以及油田卤水中，目前发现主要有赋存于天然气中的汞，赋存于油田卤水的伴生元素有钾、溴、锂、锶、铷、铯、碘等，赋存于原油及沥青等衍生物中的多种伴生元素有V、Ni、Mo、U、Hg、Au、Ag、Pb、Zn等亲烃类元素，它们以不同的化学方式赋存。

2 油气共伴生矿产的分类

共生的传统定义是两种密切接触的不同生物之间形成互利关系，而伴生则是次要的随主要的一起生长，矿产资源的这种共伴生规律是具有普遍意义的。不同的国家和地区，其矿产资源与其共伴生矿产的种类和品质差别很大。从目前已发现的油气共生伴生矿产资源来看，种类较多。经广泛调研分析[9]，可以根据油气共生伴生矿产是否达到工业品位以及其与油气藏的空间分布关系分为油气共生矿产和油气伴生矿产两大类，而油气共生矿产又可细分为油气同体共生矿产和油气异体共生矿产（表1）。

油气共生矿产指同一油气田（区）内，赋存有除油气之外的能够达到工业品位（指标），具有单独开采价值的一种或多种有用组分。

油气异体共生矿产指同一油气田（区）内，与油气藏处于不同的空间部位、层段、区段，赋存有除油气之外的能够达到工业品位（指标），具有单独开采价值的一种或多种有用组分，并可分别单独圈出矿体的矿产。油气异体共生矿产大多是一些固态矿产，主要有煤、铀矿、盐矿、碱矿、铅锌矿、铜矿、金银汞矿等。

油气同体共生矿产指同一油气田（区）内，与油气藏处于相同的空间部位、层段、区段，赋存有除油气之外的能够达到工业品位（指标），具有单独开采价值并与油气共同开采产出的一种或多种有用组分。油气同体共生矿产多是一些气态和液态矿产，目前发现的主要有油田地热，天然气中含量较高、达到工业品位的硫化氢、二氧化碳、氦气等。

表1 石油天然气共伴生矿产种类及分类

油气伴生矿产指在同一油气田（区）内，存在未达到工业品位（指标），不具有单独开采价值，但通过开采油气，可以综合回收利用的其他有用组分。油气伴生矿产主要以液态、气态形式赋存于原油、天然气以及油田卤水中。目前发现的油气伴生矿产主要有赋存于天然气中的汞，与天然气伴生的少量未达到工业品位的硫化氢、二氧化碳、氦气等，以及赋存于油田卤水的伴生元素和赋存于原油及沥青等衍生物中的多种伴生元素等。

有些时候，油气同体共生矿产与油气伴生矿产很难严格地区分，当矿产的品位（指标）达到工业品位（指标），具有单独开采价值时，就属于油气同体共生矿产；当矿产的品位（指标）未达到工业品位（指标），不具有单独开采价值时，就属于油气伴生矿产。

总的来说，石油、天然气、煤、铀、地热和许多金属、非金属矿产可以赋存于共同的沉积盆地中，它们在生成/来源、运移和富集（聚集成矿）等方面存着某些相似性，甚至是彼此相关的。据此，可以建立油气及共伴生矿产资源在含油气盆地中的分布示意图（图1）。

图1 油气共生伴生矿产分布示意图

3 综合勘查综合评价体系构建

在地质勘查工作中，综合勘查综合评价是一项较系统的工作，也具有广泛的含义。综合勘查是多种方法技术手段应用的综合，它能提供的相关地质资料非常多，但这些信息资料有可能重复或者无效，因此是一种初级综合。综合评价则是信息资料的综合，是地质模式解析和经济意义分析的高度统一，是一种高级综合。油气矿产综合勘查是指在油气勘探开发过程中，根据实际需要和可能，合理地使用多种方法或技术手段，同时对油气共伴生矿产进行勘查的工作；油气矿产综合评价指在油气勘探开发过程中，综合利用各种信息资料对油气共伴生矿产的赋存状态、分布规律、品位指标、储量估算、可利用性以及经济意义等进行研究评价，为油气综合开发利用提供依据。

为实现降低成本，综合、高效开发利用矿产资源这一总目标，本文以油气共伴生矿产资源的种类及分类为基础，以油气矿产综合勘查综合评价目的任务、工作原则与要求为依据，以综合勘查的方法技术手段和综合评价的内容为支撑，构建了油气矿产综合勘查综合评价体系框架（图2），为未来建设相关资源储量技术标准的制（修）订和实施，发挥技术支撑和基础保障作用。

图2 油气矿产综合勘查评价体系框架

3.1 物质基础

对油气矿产综合勘查综合评价体系框架来说，其物质基础就是油气勘探开发过程中发现的各种油气共伴生矿产。由于不同类型的矿产资源适用不同的工作要求和支撑技术，因此，前文将油气共伴生矿产细分为油气同体共生矿产、油气异体共生矿产和油气伴生矿产。这是建立油气共伴生矿产综合勘查综合评价体系框架的根本，没有这一根本，对整个框架的工作依据和支撑技术也就无从谈起。

3.2 工作依据

包括目的、任务、原则与要求。

总的来说，油气矿产综合勘查综合评价的目的和任务就是在油气田（区）勘探开发过程中，通过矿产资源综合勘查评价工作，研究油气及其共伴生矿产在油气田（区）内的赋存状态、分布规律及可利用性，为资源评价、油气田（区）建设设计、生产开发提供矿产资源综合开发利用必要的地质资料，以促进油气及其共伴生矿产资源科学、合理利用。

基本原则是立足于我国复杂的油气地质条件，以现代科学技术手段为依托，形成适合中国油气地质特点并具有现代科技特色的油气矿产综合勘查综合评价的技术体系。主要包括以下四方面的原则：

1）实事求是：根据经济、社会发展的需要和油气共伴生矿产实际情况，确定综合勘查综合评价的油气共伴生矿产；要尊重客观规律，正确、合理地选择勘查技术手段，确定地质工程设计与施工方案。

2）统筹综合：应全面研究和总体布局，要有大局观，坚持“以油为主、综合勘查、综合评价”的原则，综合利用各种方法技术手段，对油气及其共伴生矿产同时进行勘查和评价。

3）先进适宜：要充分应用油气勘探开发领域中的新理论、新技术、新装备，提高勘查精度，对具有多种用途的共伴生矿产，根据需要按相应用途的工业要求进行综合研究评价。

4）主次循序：地质综合研究中，必须分清问题的主次，既要循序渐进地解决重点问题，又要适时兼顾全面性调查研究；地质工程的设计和施工要由已知到未知，由疏到密来进行。

油气共伴生矿产的种类很多，不同的矿产具有不同的勘查评价的工作要求。

总的来说，对油气异体共生矿产的勘查工作，一般需要根据油气勘探开发的相关工程适当增加一定的工作量；对规模较大或特别具有价值的油气共生矿产，要进行专门的勘查工作。对油气同体共生矿产一般要随油气一起进行综合勘查评价工作，按各矿种（类）规范提交的矿产资源储量类别；对达到工业利用要求的油气同体共生矿产，应根据可能和实际需要，适当增加具有针对性的勘查工作。对于油气伴生矿产的勘查工作，一般随油气一起进行综合勘查评价工作。

3.3 支撑技术

油气矿产综合勘查综合评价技术是整个体系框架的主体，它包含的方法术手段有很多，涵盖了油气矿产勘查的各个阶段，主要有物探、化探、钻探、测井、测试分析以及综合评价等方法技术。但石油企业还拥有一些其他地质勘查部门不具备的先进技术手段，例如精细地震勘探技术、成像测井技术、核磁共振测井技术等。这些先进技术在对油气共伴生矿产综合勘查、综合评价过程中发挥重要作用。

1）物、化探技术：主要有重力、磁法、电法、地震勘探、微量元素分析、同位素分析等，这些技术在勘查铀矿等油气共生矿产资源时，用途广泛。如在砂岩型铀矿、油田地热以及油田卤水等矿产勘查评价中应用相当广泛。

2）钻探技术：通过钻井可以勘查识别出某些油气共伴生矿产。如在钱家店凹陷通过钻井识别姚家组含矿层下岩性段顶部红色泥岩与其下伏青山口组红色泥岩是预测铀矿床的关键技术；同样利用钻井能够揭露地下热储的发育情况；利用油气探井取得的岩芯和岩屑，通过显微镜薄片、电子探针等测试手段，可直接发现岩盐、钾盐或含钾矿物。

3）测井技术：测井曲线是识别某些油气共伴生矿产时是最直接、有效的勘探方法，其中应用较为典型的有铀矿、固体盐类及液态卤水等矿产。例如，自然伽马能谱测井在铀矿勘查中非常实用，也可有效地解释和发现岩盐层和钾盐矿层，确定它的厚度及品位。近年来，以成像、核磁共振、阵列声波、高分辨率感应等为代表的测井新技术在油气藏勘探开发中的地位越来越高，发挥越来越重要的作用。

4）测试分析：测试分析对象主要包括岩石学分析、原油或气体分析、油田水分析、共伴生矿产分析等。油气及共伴生矿产的采样方法和测试项目应一并综合考虑，按类型、品级、特征等分别采样，采样点的选择在空间分布上应力求合理，具有代表性，以满足综合勘查评价任务和矿产资源储量估算的要求。

5）综合评价内容：在油气勘探开发过程中，为综合开发利用油气共伴生矿产，对其赋存形式、分布规律、品位指标、储量估算、可利用性以及经济意义等进行综合研究及评价。

4 结论

1）油气共伴生矿产种类比较多，从目前已发现的来看，主要有煤、铀、地热等能源矿产，钾盐、碱矿、卤水等盐类矿产，铜、铅等金属矿产，硫化氢、二氧化碳、氦气等气体矿产及伴生元素等。

2）根据油气共生伴生矿产是否达到工业品位以及其与油气藏的空间分布关系分为油气共生矿产和油气伴生矿产两大类，油气共生矿产又可细分为油气同体共生矿产和油气异体共生矿产。实际上有些时候，油气同体共生矿产与油气伴生矿产很难严格地区分。

3）油气共伴生矿产的综合勘查评价开发利用，是当今油气勘探开发与研究的趋势之一。为实现降低成本，综合、高效开发利用资源这一总目标，以油气共伴生矿产资源的种类及分类为基础，以油气矿产综合勘查综合评价目的任务、工作原则与要求为依据，以各种综合勘查评价的技术手段为支撑，构建了油气矿产综合勘查综合评价体系框架。