應(yīng)用激電法勘查隱蔽型油砂礦
——以二連盆地包楞油砂礦為例

臧煥榮，拜文華，趙衛(wèi)東，張琴，昌燕

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊 065007;2.河北省地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)，河北邯鄲 056000）

應(yīng)用激電法勘查隱蔽型油砂礦
——以二連盆地包楞油砂礦為例

臧煥榮1，拜文華1，趙衛(wèi)東2，張琴1，昌燕1

（1.中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院，河北廊坊 065007;2.河北省地礦局第一地質(zhì)大隊(duì)，河北邯鄲 056000）

巴音都蘭凹陷包楞地區(qū)是二連盆地油砂資源主要分布的三大地區(qū)之一，油砂層厚度大、埋藏淺、含油率高，屬于隱蔽型油砂礦，為古油藏破壞型成礦模式。為了進(jìn)一步搞清油砂礦的分布范圍和資源規(guī)模，對(duì)包楞油砂礦進(jìn)行了激電法勘探，建立了電性參數(shù)與油砂礦分布之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，圈定了油砂分布面積，預(yù)測(cè)了油砂地質(zhì)資源，并選擇激電法勘查的有利區(qū)進(jìn)行了鉆井驗(yàn)證。結(jié)果表明，激電法對(duì)包楞隱蔽油砂礦勘探是有效的勘查方法。

二連盆地；巴音都蘭凹陷；包楞構(gòu)造；油砂；成礦模式；激電法勘探

二連盆地油砂資源主要分布于巴音都蘭凹陷包楞地區(qū)、吉爾嘎郎圖凹陷和巴達(dá)拉湖地區(qū)。包楞地區(qū)是二連盆地油砂資源主要分布的三大地區(qū)之一（圖1）。包楞構(gòu)造位于巴音都蘭凹陷北洼槽，是被斷裂復(fù)雜化的反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造[1]，面積160 km2。多口鉆井鉆遇油砂，油砂層主要分布于白堊系騰格爾組騰一段地層中。1977年9月解放軍水文普查ZK5鉆孔取芯發(fā)現(xiàn)73.94 m的油砂，單層最大厚度25 m；1978年10月6日，原地質(zhì)部?jī)?nèi)蒙東部地區(qū)石油勘探指揮所所屬的三普在ZK5附近相繼鉆探了錫1、錫2、錫3井，其中錫1、錫3井均見(jiàn)到良好油氣顯示，證實(shí)了包楞構(gòu)造油砂具有一定的分布范圍[2]。

1 油砂礦的成礦模式

巴音都蘭凹陷構(gòu)造演化經(jīng)歷了初始張裂期（阿爾善組沉積時(shí)期）、斷陷期（騰格爾組沉積時(shí)期）和回

返抬升期（塞漢塔拉組沉積時(shí)期）[2]。

圖1 二連盆地油砂分布圖Fig.1 Oil sands distribution in theErlian Basin

在阿爾善和騰一段沉積時(shí)期，包楞地區(qū)是巴音都蘭凹陷北洼槽的沉積沉降中心，發(fā)育了優(yōu)質(zhì)的烴源巖，厚度大，暗色泥巖累計(jì)厚度1006 m，有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)碳2.3%～5.99%，處于成熟演化階段[3]。區(qū)內(nèi)發(fā)育扇三角洲前緣和水下扇扇中成因的多套砂體，儲(chǔ)集相帶有利、儲(chǔ)層物性好。在騰二段沉積時(shí)期包楞地區(qū)逐漸抬升，構(gòu)造發(fā)生反轉(zhuǎn)，形成反轉(zhuǎn)背斜構(gòu)造。這些條件的有利匹配，在背斜核部及圍斜部位形成多種類(lèi)型的油藏[4]。賽漢塔拉組時(shí)期持續(xù)抬升，背斜核部遭受?chē)?yán)重剝蝕，之前形成的油藏遭受破壞，油氣發(fā)生重新調(diào)整運(yùn)移，至包楞背斜高部位近地表處形成隱蔽油砂礦（圖2）。表明包楞油砂礦的形成是因?yàn)闃?gòu)造強(qiáng)烈反轉(zhuǎn)，使早期形成的原生油藏受到調(diào)整，油氣再次運(yùn)移至近地表形成，為古油藏破壞型的成礦模式。

2 包楞地區(qū)油砂礦的特征

2.1 油砂層縱向分布集中，單層厚度大

包楞地區(qū)多口鉆井鉆遇油砂，對(duì)于埋深小于200 m的油砂厚度統(tǒng)計(jì)，ZK5井，74 m油砂；巴地4井，86 m；巴32井，55 m；巴39井，75 m。該區(qū)油砂埋深70～200 m，厚度30～90 m（埋深大于200 m的油砂暫未作統(tǒng)計(jì)），顯示包楞地區(qū)油砂層分布穩(wěn)定，且縱向上連續(xù)、集中，單層厚度大，多井單層厚度大于10 m（圖3）。

2.2 油砂層段巖性粗、含油率高

巴砂1井鉆遇4層油砂，總厚度23 m，其中飽含油3層15 m，富含油1層8 m。巖性為含礫粗砂巖、砂礫巖、細(xì)-中礫巖，含油性從飽含油-富含油-含油-微含油。其中飽含油油砂巖性主要為含礫粗砂巖、砂質(zhì)細(xì)礫巖等。實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，巴砂1井含油率較高，最高10.1%，最低1.85%，平均6.2%；其中飽

含油層段，含油率平均為8.3%；富含油層段，含油率平均為4.2%，顯示該區(qū)油砂具有較高的含油率。

圖2 包楞背斜構(gòu)造油砂成礦模式圖Fig.2Metallogenic model of oil sand in the Baoleng anticline structure

圖3 包楞地區(qū)油砂礦剖面圖Fig.3 Oil sand profile of the Baoleng area

通過(guò)初步地質(zhì)分析和前期鉆探結(jié)果顯示，巴音都蘭凹陷包楞油砂礦具有一定的勘探價(jià)值，但是油砂層分布范圍及資源規(guī)模尚不清楚，為了搞清油砂礦的賦存狀態(tài)及資源潛力，運(yùn)用激電法勘探對(duì)包楞油砂礦進(jìn)行探索。

3 激電法勘探原理

電法勘探，是根據(jù)地殼中各類(lèi)巖石或礦體的電磁學(xué)性質(zhì)（如導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、介電性）和電化學(xué)特性的差異，通過(guò)對(duì)人工或天然電場(chǎng)、電磁場(chǎng)或電化學(xué)場(chǎng)的空間分布規(guī)律和時(shí)間特性的觀測(cè)和研究，尋找不同類(lèi)型有用礦床和查明地質(zhì)構(gòu)造及解決地質(zhì)問(wèn)題的地球物理勘探方法[5]。常見(jiàn)巖石、礦物的電阻率，金屬礦物的電阻率低，石油及造巖礦物的電阻率高，其中疏松砂巖電阻率為2～50Ω·m，含油砂巖電阻率為2～103Ω·m，電阻率差異大（表1）。

目前，地面電法主要分為主動(dòng)源勘探方法、被動(dòng)源勘探方法、和其他電法勘探方法三類(lèi)[6]，其中激電法屬于主動(dòng)源勘探方法，油氣自電法屬于被動(dòng)源電法勘探[7]。

激電法（全稱(chēng)激發(fā)極化法），是向地下輸入電流，利用巖石或礦石受到激發(fā)極化作用后產(chǎn)生的電流場(chǎng)，進(jìn)行找礦和解決其他地質(zhì)問(wèn)題的方法。是以地殼中不同礦石、巖石間極化特性差異為前提，觀測(cè)和研究激電異常場(chǎng)空間分布規(guī)律和激電場(chǎng)隨時(shí)間變化特性。通過(guò)觀測(cè)和研究激電場(chǎng)的空間分布特征，便可實(shí)現(xiàn)找礦的目的或解決其他地質(zhì)問(wèn)題[3]。

表1 常見(jiàn)巖石、礦物的電阻率[5]Table 1 The resitivity of common rocks and minerals

激電法適用于評(píng)價(jià)構(gòu)造的含油性、指示油氣富集中心和油氣藏的大致范圍、發(fā)現(xiàn)新油氣藏。埋藏過(guò)深（大于4500m）或蓋層較厚,含油砂體小者可能會(huì)沒(méi)有明顯異常反應(yīng)。

激電法根據(jù)探測(cè)目標(biāo)不同可分為直接找礦法和間接找礦法。

直接法：是直接探測(cè)油氣藏與地層不同礦石、巖石間極化特性差異，觀測(cè)和研究油氣藏激電異常場(chǎng)空間分布規(guī)律和激電場(chǎng)隨時(shí)間變化特性，落實(shí)油氣藏的空間分布特征。

間接法：探測(cè)油氣藏上部較淺處（100～800 m）地層中形成的次生黃鐵礦浸染暈，間接探測(cè)油氣藏[9]。油氣藏中的烴類(lèi)物質(zhì)不同程度地向外逸散或滲流，被其途經(jīng)的巖層吸附或滯留，并改變上覆地層的物理化學(xué)環(huán)境，當(dāng)遇到地層中的硫酸鹽溶液（層間礦化水），形成黃鐵礦，在多孔地層孔隙空間，形成次生黃鐵礦暈。激電法對(duì)這種黃鐵礦暈（包括其他金屬硫化物、碳酸鹽）十分敏感，具有較強(qiáng)的激電效應(yīng)，與非油氣地層上方形成顯著的電性差異，間接探測(cè)油氣藏[10]。

包楞油砂礦屬于非構(gòu)造型隱蔽油砂礦，無(wú)露頭，鉆井揭示包楞地區(qū)油砂埋藏淺，一般不超過(guò)500 m，巴32井測(cè)井解釋油砂層電阻率最高達(dá)1000Ω·m以上，一般為500 Ω·m。而不含油砂的砂巖儲(chǔ)層電阻率最高為200 Ω·m，一般為50 Ω·m。油砂礦層電阻率遠(yuǎn)高于圍巖的電阻率。因此，從油砂層的埋藏深度和電性特征看，包楞地區(qū)隱蔽型油砂礦具備激電法勘探的地球物理?xiàng)l件。因此，選擇激電直接找礦法對(duì)包楞油砂礦進(jìn)行勘探。

4 現(xiàn)場(chǎng)激電法勘探及成果分析

4.1 激電法勘探部署及電性參數(shù)指標(biāo)測(cè)定

根據(jù)包楞地區(qū)地質(zhì)條件研究，在推測(cè)油砂富集的區(qū)域，部署施工了電法勘探5條線，1線2.7 km、2線3.1 km、3線3.2 km、4線2.8 km、5線2.7 m，共14.5 km（圖4）。

包楞地區(qū)地表為第四系覆蓋，無(wú)法取得油砂標(biāo)本進(jìn)行電性測(cè)試。工作中采用在已知鉆孔ZK111井旁進(jìn)行電法實(shí)驗(yàn)，以獲取該區(qū)相應(yīng)地層的視電阻率與視極化率數(shù)值。通過(guò)在鉆孔ZK111井旁進(jìn)行激電

測(cè)深，在ZK111井80 m至160 m見(jiàn)到油砂礦層的位置，視電阻率與視極化率均具有相對(duì)高值的特點(diǎn)。其視電阻率大約在50～73 Ωm，視激化率大約在1.0%～1.2%之間（圖5、圖6a、b），以此作為預(yù)測(cè)包楞地區(qū)油砂層賦存的基本參數(shù)指標(biāo)。

4.2 激電法勘探結(jié)果分析

5條線的視電阻率剖面有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即在約30 m以淺的部位均存在異常高值區(qū)，這是第四系礫石層引起，不是真實(shí)的含油反應(yīng)。因此，在以下的分析中均不予考慮。

圖4 包楞工區(qū)電法施工測(cè)線位置圖Fig.4 Survey line location map of electrical prospecting method in the Baoleng area

從1線視電阻率斷面圖（圖6a）看，在50～73 Ωm的等值線圈定的范圍，油砂礦呈層狀分布，深度在80～200 m之間，與ZK111井油砂礦的賦存位置相吻合。同樣從1線視極化率斷面圖（圖6b）看，視極化率1.2%等值線圈定的范圍，也與ZK111井油砂礦的賦存位置相吻合。綜合1線視電阻率、視極化率斷面特征，預(yù)測(cè)80～200 m為油砂礦賦存位置。

從2線視電阻率斷面圖（圖7a）也可以看出，它和1線視電阻率斷面圖基本相似，電阻率50～73 Ωm圈定的范圍深度50 m到400 m之間有一相對(duì)高阻帶，呈層狀分布，預(yù)測(cè)為油砂礦賦存位置。從2線視極化率斷面圖（圖7b）可以看出，視極化率為1.2%的等值線圈定的范圍，深度在100～400 m之間。綜合2線視電阻率、視極化率斷面特征，推測(cè)在深度100～400 m之間存在斷續(xù)的帶狀油砂層。

同1、2線相似，工區(qū)內(nèi)3線視電阻率、視極化率等值線，顯示深度在100～400 m之間，為相對(duì)高阻與相對(duì)高極化區(qū)，推測(cè)可能賦存油砂礦層。4線視電阻率、視極化率等值線，顯示深度在50～150 m之間，為相對(duì)高阻與相對(duì)高極化區(qū)，推測(cè)可能賦存油砂礦層。5線視電阻率、視極化率等值線，顯示深度在50～400 m之間，為相對(duì)高阻與相對(duì)高極化區(qū)，推測(cè)可能賦存油砂礦層。

通過(guò)以上分析可知，工區(qū)范圍內(nèi)普遍存在視電阻率和視激化率相對(duì)高值區(qū)，具有三個(gè)特點(diǎn)：第一，油砂礦呈層狀分布，埋深在100～400 m之間；第二，油砂層分布穩(wěn)定，具有一定的分布范圍；第三，推

測(cè)向東北方向存在埋深更大（大于400 m）的油砂層。根據(jù)激電法勘查成果，圈定了包楞區(qū)塊油砂礦的分布范圍（圖4），明確了該區(qū)塊油砂地質(zhì)資源。

圖5 鉆孔ZK111井旁測(cè)深曲線擬合圖Fig.5 Souding curve fitting graph of the ZK111 well

4.3 鉆井驗(yàn)證

為了驗(yàn)證油砂礦激電法勘探成效，在視電阻率和視極化率顯示較好的2線剖面中部附近部署鉆探巴砂1井（圖7a、b），進(jìn)行鉆井驗(yàn)證。完鉆井深160 m，實(shí)鉆于井深105 m見(jiàn)到油砂。共鉆遇4層油砂，厚度23 m；巖性為含礫粗砂巖、砂礫巖、細(xì)-中礫巖（表2、圖8）。

根據(jù)1線ZK111井油砂層對(duì)應(yīng)的視電阻率和視極化率值，推測(cè)2線設(shè)計(jì)井（巴砂1井）見(jiàn)油砂礦深度為120 m，深度范圍約在120～300 m之間。

實(shí)鉆巴砂1井于105 m見(jiàn)到油砂（圖8），與推測(cè)深度120 m誤差15 m，證明采用激電法對(duì)該區(qū)油砂進(jìn)行探測(cè)是有效可行的。

5 結(jié)論

（1）包楞隱蔽油砂礦屬于古油藏破壞型成礦模式，具有埋藏淺、分布集中、含油率高的特點(diǎn)。測(cè)井

解釋油砂層電阻率高，與不含油砂的巖層差異大，具備激電法勘探的地球物理?xiàng)l件。

圖6 a包楞1線視電阻率ρs斷面圖Fig.6a Apparent resistivity(ρs)profile of line one in the Baoleng area

圖6 b包楞1線視極化率ηs斷面圖Fig.6b Apparent polarizability(ηs)profile of line one in the Baoleng area

圖7 a包楞2線視電阻率ρs斷面圖Fig.7a Apparent resistivity(ρs)profile of line two in the Baoleng area

圖7 b包楞2線視極化率ηs斷面圖Fig.7b Apparent polarizability(ηs)profile of line two in the Baoleng area

表2 巴砂1井巖心含油率統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics of oil content in cores of the Basha 1 well

圖8 巴砂1井鉆井剖面Fig.8 Drilling profile of Basha 1 well

（2）通過(guò)激電法勘探結(jié)果分析，在已知電性或在區(qū)內(nèi)已知地電結(jié)構(gòu)的條件下，可利用主動(dòng)源激電法，對(duì)油砂礦進(jìn)行勘探，鉆井結(jié)果驗(yàn)證了激電法對(duì)包楞地區(qū)隱蔽油砂礦勘查的有效性。

（3）包楞油砂礦電性表現(xiàn)出相對(duì)的高電阻率、相對(duì)高極化率特點(diǎn)。

（4）激電法勘探及鉆井結(jié)果表明，包楞地區(qū)油砂礦具有一定資源規(guī)模，為有利的目標(biāo)區(qū)。

［1］杜金虎，易士威，王權(quán).華北油田隱蔽油藏勘探實(shí)踐與認(rèn)識(shí)[J].中國(guó)石油勘探，2003，3（1）：1-10.

［2］李正文，殷宏平，常亮等.二連盆地巴音都蘭凹陷隱蔽油藏勘探［J］.中國(guó)石油勘探，2002.7（2）:14～31.

［3］易士威，焦貴浩，李正文.二連盆地凹陷結(jié)構(gòu)與成藏模式[J].石油勘探與開(kāi)發(fā)，1998，25（2）：8-12.

［4］李啟波.二連盆地巴音都蘭凹陷油氣成藏條件研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2009.06（3）:51-56.

[5]易士威，陳亞青.二連盆地坡折帶的控相與控藏[J].巖性油氣藏，2010.12（4）:31-36

[6]鄭秀芬,李金銘.油氣電法勘探綜述[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,

1997.12(2):89-94.

[7]傅良魁．電法勘探教程[M].北京，地質(zhì)出版社，1983．

[8]拜文華,杜慶豐,肖淵甫,等.油氣自電法在東勝地區(qū)隱蔽油砂礦勘探中的應(yīng)用[J].地質(zhì)調(diào)查與研究,2008.31(2): 154-159.

[9]蔡運(yùn)勝，尹洪巖，張進(jìn)國(guó)等，激發(fā)極化法工作原理方法及應(yīng)用效果探討[J].礦產(chǎn)勘查,2012.03(2):212-218.

10]高軍強(qiáng),李書(shū)忠,李油建.激電法找油的原理及應(yīng)用[J],斷塊油氣田.2003.10(1):28-30

[[11]張兆芳,伍校軍,李婧.利用重力電法聯(lián)合勘探預(yù)測(cè)油砂分布[J],物探裝備.2010,20(6):398-400.

Application of Electrical Prospecting for Subtle Oil Sands: an Exploration Case in the Baoleng Oil Sands,Erlian Basin

ZАNG Huan-rong,BАI Wen-hua,ZHАO Wei-dong,ZHАNG Qin,CHАNG Yan

（1.Research Institute of Petroleum Exploration and Development-Langfang,065007，Chian；2.Geological group,Hebei Geology and Minerals Bureau,056000，China）

Baoleng structure in Bayindulan depression is one of the three major areas abundant in oil sand resource in the Erlian Basin.The oil sand in the study area is featured by large thickness,shallow depth,high oil content which is a subtle oil sand and was formed because of the paleo-reservoir destruction.In order to figure out the distribution and resource extent of the oil sand,electrical prospecting method has been adopted in Baoleng structure.Аfter that,the corresponding relationship between electrical parameters and oil sand distribution is established,the area of oil sand was determined and finally the geological oil sand resource is forecasted. The favorable area determined by electrical prospecting was tested by drilling and the result indicated the electrical prospecting is an effective method.

Erlian Basin;Bayindulan depression;Baoleng structure;oil sand;mineralization model;induced polarization prospecting

P631.3+24

A

1672-4135（2013）02-0151-05

2013-02-07

中國(guó)石油天然氣股份公司十二五科技項(xiàng)目：油砂礦資源勘查與分離技術(shù)研究（2011A4805）

臧煥榮（1965-），女，高級(jí)工程師，1986年7月畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)石油地質(zhì)專(zhuān)業(yè)，長(zhǎng)期從事石油地質(zhì)研究和非常規(guī)油氣地質(zhì)研究工作，mail:zanghr69@petrochina.com.cn。