油气共伴生矿产综合勘查评价发展现状与趋势

导 读

随着油气勘探开发技术装备水平和成本的不断提高，以及生态文明建设的要求，油气共生伴生矿产的综合勘探评价和开发利用，已经成为当今油气勘探开发与研究的趋势之一。目前油气共伴生矿产资源的综合勘查评价方面还比较薄弱，油气公司普遍重视能源矿产和品位较高的油气伴生矿产。未来，氦气资源工业将快速发展，富钾卤水及新兴关键矿产资源（锂资源等）也将会受到持续关注。该如何科学有效地开发利用油气共伴生资源，需要我们从思想上重视，从资源战略高度去认识。因此，必须整合资源，建立综合勘探开发利用技术体系，加强综合利用，降低成本，才能真正将其作为新的经济增长点。

本文引用信息

陈新军.油气共伴生矿产综合勘查评价发展现状与趋势[J].中国国土资源经济,2020,33（5）:34-38.

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引 言

地质矿产资源的综合勘查、综合评价是十分重要的工作，这是由其特点以及我国资源政策所决定的。长期以来，在油气勘查开发过程中，因经济效益和开发权限（如铀的勘查开采）等问题，基本上都是单一的油气模式，而对其共伴生矿产资源重视程度不够。然而，令人欣慰的是，近年来国内的许多专家学者和油气公司已经注意到这个问题，开始在油气勘探开发的过程中，坚持综合勘查评价、开发利用的原则，不断加大对油气共伴生矿产资源的投入。这不但缓解了国家部分紧缺资源的紧张局面，也带来了一些新的经济增长点。

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综合勘查评价

关于油气共伴生矿产资源的综合勘查综合评价问题在很早前已被提出，20世纪90年代就有专家指出，油气地勘单位应改变单一油气的勘查观念，必须走矿产资源综合勘查评价的道路。矿产资源的综合勘查评价具有广泛的含义，它包括手段的综合、信息的综合和目标的综合。因此，油气共伴生矿产的综合勘查评价应立足于我国复杂油气地质条件，在油气勘探开发过程中，根据实际需要和可能，以现代科学技术手段为支撑，合理地使用多种方法，同时对油气及其共生伴生矿产的分布特征、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勘查与评价。这是一种分布特征、地质模式和经济分析的综合评价，是地质和经济的完美结合。

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现状与特点

目前油气共伴生矿产资源的综合勘查评价还比较薄弱，尤其是在国内不同类型资源矿业权叠置背景下，存在较大的困难。总的来说，国内油气共伴生矿产资源的综合勘查评价具有以下几方面的特点。

2.1 油气共伴生资源种类多样、储量丰富

从已发现的油气共伴生资源来看，普遍具有种类多样、储量丰富等特点，综合开发利用前景广阔。目前已发现的油气共伴生矿产资源主要有：砂岩型铀矿、油田地热、固体盐岩、富钾卤水、铅锌矿、金银汞矿、硫化氢、二氧化碳、氦气、天然气中赋存的汞以及原油和沥青等衍生物中的赋存的多种伴生元素等。按其特点和用途，通常分为能源矿产和非能源矿产两大类，其中非能源矿产又包括金属矿产和非金属矿产（图1）。按其成因、品位及空间分布特征，又可以分为油气同体共生、油气异体共生和油气伴生矿产。有专家预测，油气共伴生矿产资源很可能成为继石油、天然气之外的另一大类资源。

图1 油气伴生矿产资源的分类

2.2 重视能源矿产，综合勘查评价成效显著

随着油气勘探开发技术装备水平和成本的不断提高，近年来各油气公司已经从认识上、战略上对油气共伴生矿产资源越来越重视，也逐步加大了对它的投入。目前油气公司比较重视的资源主要有砂岩型铀矿、油田地热等能源矿产。

2.2.1 砂岩型铀矿

砂岩型铀矿指产于砂岩、砂砾岩等碎屑岩中的外生后成铀矿床。20世纪60年代砂岩型铀矿使用地浸技术开采成功，使许多不经济或次经济的砂岩型铀矿转化为经济可采的铀矿。由此，砂岩型铀矿成为世界上最重要的铀矿床类型之一。近年来，我国在砂岩型铀矿勘探领域取得重大进展，相继在伊犁盆地南缘、吐哈盆地西南缘、鄂尔多斯盆地东北部等地区取得重要突破，探明了几个大型砂岩型铀矿基地。

由于砂岩型铀矿从地质勘查、钻井工程到测井、录井、固井、注采等主要技术手段，都与油气勘探类似或相通，因此，在油气勘探过程中非常适宜对其进行综合勘查评价，中国石化、中国石油等油气公司也早已提出在油气勘查过程中兼顾找铀的愿望。目前我国已经形成了以北方沉积盆地砂岩型铀矿为主的勘查格局，确立了“煤铀兼探”“油铀兼探”的工作思路。原国土资源部为加强“油铀兼探”，还专门召开了包括中国石油、中国石化、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业权开展综合勘查；鼓励其他勘查主体参与沉积盆地铀矿勘查；鼓励通过“合资合作”方式开展综合勘查开采；建立沉积盆地矿产资源综合勘查开发协调机制。通过“油铀兼探”，我国发现的砂岩型铀矿主要有辽河油田钱家店铀矿和鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区的铀矿。20世纪90年代，辽河油田在钱家店凹陷的石油钻井中发现白垩系具有大量放射性异常，初步勘定钱家店凹陷铀矿类型为沉积型的层间氧化带砂岩型铀矿床，近两年辽河油田在盆地南部又发现了两个大型砂岩型铀矿床。在鄂尔多斯盆地油气勘探过程中，发现了很多的铀矿化，基本都分布在盆地周缘。2013年以来，中国石化与中核集团合作在鄂尔多斯盆地东北部杭锦旗地区开展铀矿勘查与评价，并落实了一个中型砂岩型铀矿床。2016年，中国石化在自有矿业权区域内，开展了砂岩型铀矿资源评价及选区工作，初步掌握了矿业权范围内的铀资源分布特征，也确定了几个重点探区。

2.2.2 油田地热

我国东部陆上主要油田均发现了大量的地热资源。地热与油气资源的存在形式、勘探开发方式非常相近，并且有较大的经济价值。因此，各油气公司非常重视油田地热的勘查评价和开发利用工作。油气公司在开发利用地热方面有着天然的优越条件：一方面，它掌握的各类地质信息资料，可直接用于地热资源的勘查评价，节省大量的成本；另一方面，许多无价值油气井经改造后可以转为地热井，也可节约大量的设备。因此，开发油田地热能，是许多老油田多元化和能源接替的必然选择，也是其可持续发展的重要举措。油田可利用的地热资源主要包括原油脱油污水资源和地下热水资源两部分。脱油污水是油田开发生产过程中伴生的地热水资源，与常规地热资源相比，具有不需要额外的钻井工程及尾水回灌工程投资等优点。据统计，中国石化共有污水站255座，日污水量约为117×104 m3，年平均水温多在20℃～80℃之间，可供热量达82.2×104kW，折合标煤88.58×104 t /a（表1），综合开发利用的潜力非常大。目前油田污水余热主要用于原油集输、掺水（伴热）加热、供暖等，初步统计各油田热力负荷累计为62.55×104kW。

油田地热的开发利用是地热行业快速发展的原因之一。油气企业能够发挥资源、技术、人才和资金优势，充分利用石油勘探开发中积累的物探、钻井、水文等各类资料，优先开发油田区域内的地热资源，降本增效。此外，通过开发地热资源还能使油气田的开发、生产更为高效和合理，当其规模化、产业化后，经济、社会、环保效益巨大。

2.3 资源品位越高，综合开发利用效果越好

油气伴生资源的品位越高，相对而言其经济效益也就越好，油气公司也就比较重视。目前各油气公司综合勘查评价、开发利用效果较好的油气伴生资源主要有品位较高的硫化氢及二氧化碳等。

2.3.1 硫化氢

硫化氢是碳酸盐岩油气藏中常见的非烃气体。中国已在四川盆地、鄂尔多斯盆地、塔里木盆地和渤海湾盆地等发现高含硫化氢或含硫化氢天然气藏，累计探明高含硫化氢天然气和含硫化氢天然气的储量在10000×108m3以上。中国海相已探明的天然气至少有半数以上含有一定量的硫化氢，最高含量近17%（表2）。其中，四川盆地普光气田是迄今国内首个成功投入开发的整装海相高含硫化氢气田，天然气组分中硫化氢含量为12.68%～16.89%，平均15.2% 。为综合、高效地开发利用普光气田，中国石化不仅开展了地质、工程、物探等多学科、多单位联合勘探开发工作，还建设了被称为整个川气东送工程“咽喉”的普光天然气净化厂。作为普光气田开发的大型配套工程，净化厂高含硫天然气处理能力120亿立方米/年，年产硫黄210万吨，占我国硫磺产量的45％，生产规模居亚洲第一、世界第二。这不仅大大降低了我国硫磺的进口率和产品价格，而且大幅度提高了整个气田的经济效益。

2.3.2 二氧化碳

目前在世界新生代盆地中已发现了许多CO2气藏，主要分布于环太平洋地区。中国东部陆上裂谷盆地与东海及南海北部大陆架边缘盆地已发现多个具有工业价值的CO2气田（藏），如松辽盆地的万金塔气田、苏北盆地的黄桥气田和三水盆地的沙头圩气藏等。近年来，在松辽及外围盆地中又陆续发现一些富含CO2的高产气井，如松辽盆地的芳深9井、海拉尔盆地的乌13井、苏2井等。江苏泰兴市黄桥曾拥有我国最大的CO2气田，周围共有18家CO2生产及销售企业，其早期经济价值巨大；随着环保意识的加强和国内不断加大减排力度政策的实施，其污染环境的劣势逐渐显现出来。目前，CCUS（碳捕获、利用与封存）技术是应对全球气候变化的关键技术之一，受到世界各国的高度重视。CCUS技术主要包括CO2捕集分离技术、CO2运输技术、CO2利用技术等。当前，中国石化CCUS技术链各环节都已具备一定的研发基础，但各环节技术发展不平衡，距离规模化、产业化应用仍存在较大差距，但随着技术的进步及成本的降低，CCUS技术前景光明。

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发展趋势

随着油气勘探开发技术装备水平和成本的不断提高，以及生态文明建设的要求，油气共伴生矿产的综合勘查评价、综合开发利用，已经成为当今油气勘探开发与研究的趋势之一。

3.1 氦气资源将快速发展

近年来，我国对氦气资源的重视程度不断提高。氦气是我国已发现的173个矿种之一，但氦气产业长期面临资源短缺与利用率不足双重问题。四川盆地的威远气田是国内唯一实现氦气工业化开采的天然气田，是国防军工唯一供应商，现年产氦气3～7×104m3，但成本高。多年来的勘探实践和研究表明，我国部分油气藏、非烃气藏天然气组分，以及地热田开采中伴生的气体中均存在一定的氦气资源，具有较好的开发利用前景。如果以0.1%作为天然气工业提氦的门限值，东部的松辽、海拉尔、渤海湾、苏北、三水盆地，以及中西部的四川、鄂尔多斯、渭河、柴达木、塔里木等10个盆地都检出过氦气含量超过0.1%的天然气样品。

2018年，陕西省国土资源厅设立了渭南市华州—华阴地区的地热水及氦气探矿权。2019年4月，自然资源部油气资源战略研究中心发函，请中国石油、中国石化、中国海油在“十三五”全国油气资源评价中增列氦气资源评价内容。在未来几年内，氦气资源工业将快速发展，在油气和地热勘探开发过程中兼顾氦气的开发与利用，不仅能够提高资源综合利用效率，避免氦气资源的浪费，而且对保障国家用氦安全和促进我国氦气产业的发展具有重要意义。

3.2 富钾卤水及新兴技术关键矿产资源持续受到关注

钾盐是一种战略性资源，自然资源部将其列为被鼓励开发的七种紧缺矿产之一，钾盐的供应安全关系到国家粮食安全。此外，随着电动汽车的兴起，锂、钴、镍等与新兴技术相关的矿产资源正在成为关注的焦点，2014年以来，锂电池和锂资源的需求量呈指数式增加。

我国油田深层富钾卤水资源分布广泛，四川、江汉、柴达木和塔里木等盆地油田卤水资源储量非常可观。这些深层卤水中不仅富钾，还含有锂、锶、铷、铯、碘等多种可利用元素，多数都达到了工业综合利用品位，具有较好的开发利用前景。因此，富钾卤水是油气伴生矿产资源中的一个重要综合勘查评价、开发利用的对象，将会受到油田企业的持续关注。随着科学技术的发展和地球科学及其他学科更为广泛的交叉应用，相信“油钾兼探”会得到更多更有效的技术支撑。中国石化目前已经对钾盐及新兴技术中关键矿产资源方面有所投入，不仅对油田深层富钾卤水提出了有利区带和井位部署建议，而且对提钾、提锂等综合开发利用工艺进行了先导实验。在新兴技术关键矿产方面，中国石化也已经开始有所行动，不仅调研了重点矿产资源的勘探开发现状和资源潜力，而且着重分析了中国石化在“电动革命”中所面临的机遇和挑战。

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启示及建议

当前，中国经济发展进入新常态，由高速增长转向高质量发展，如何在保障能源需求的同时加速能源转型，需要我们深入研究。而科学、有效、综合开发利用油气共伴生资源，使其发挥最大效能，就是一个新思路，也是解决该问题必要的、有益的补充。因此，必须针对不同资源的特点，统筹规划，整合资源，降本增效，才能使其真正成为新的经济增长点。

首先，要从思想上重视油气共伴生资源，要从资源战略高度去认识油气共伴生资源，真正将其作为新的经济增长点来培育。凡是在勘探过程中发现的、达到综合评价指标的资源，尤其是属于紧缺资源或战略资源的，都要尽可能加以开发利用。建议优先开发油田地热与氦气资源，加强砂岩型铀矿综合勘查与评价，重点关注钾盐及新兴技术关键矿产（锂资源）等。

其次，建立综合勘探开发利用技术体系。相对于油气资源，共伴生矿产资源总体勘查和研究程度较低，需根据资源特点形成系统的勘探开发利用技术体系，针对不同矿种特点建立适用的检测（探测）评价方法、资源评价方法技术体系。

第三，通过整合资源、加强综合利用，降低开采成本。要尽可能整合资源，降低伴生资源的开采成本，建立相应的管理体系，探索资源开发利用合资合作经营模式，将已有的先进油气开采技术应用到油气共伴生资源的开发中。例如可以在江汉盆地实施“油气+钾盐+地热”综合勘探，也可以在鄂尔多斯盆北部地杭锦旗地区进行“油气+铀矿+氦气+地热”综合勘查评价，同时利用油气勘探开发的资料和成果，加强对富钾卤水、地热、砂岩型铀矿和氦气的勘查评价和开发利用。

作者信息

陈新军（1975—），男，新疆维吾尔自治区哈密市人，中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院高级工程师，矿产普查与勘探专业博士，长期从事非常规油气勘探开发及油气伴生矿产资源研究。

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