油田石油孔老井伽馬復(fù)測技術(shù)在鈾礦普查中的應(yīng)用

李小偉， 臧永亮

（1. 中陜核工業(yè)集團(tuán)地質(zhì)調(diào)查院有限公司， 西安 710100； 2. 中國石油華北油田公司， 內(nèi)蒙古 錫林浩特026099）

近年來， 國內(nèi)老油區(qū)的石油資源日益減少， 低、 負(fù)效益井在油田井中所占比例逐年上升， 嚴(yán)重地影響了油田的效益［1］。 為此， 油田著眼長遠(yuǎn)， 積極推進(jìn)如地?zé)帷?鈾礦等新能源的開發(fā)利用［2］。

砂巖型鈾礦床與油氣同盆共存、 相互作用及 “以油找鈾、 以鈾找油、 一礦變多礦”的創(chuàng)新思維， 一改傳統(tǒng)找鈾方式［3］。 通遼鈾礦床的發(fā)現(xiàn)是在采油區(qū)內(nèi)尋找可地浸砂巖型鈾礦的重大突破， 也是石油與鈾礦研究相互融通， 跨學(xué)科研究的一個(gè)范例， 開辟了一種新的找礦模式： 即利用石油勘查放射性測井（自然伽馬曲線）資料來優(yōu)選放射性測區(qū)再鉆探驗(yàn)證開展鈾礦勘查， 從而提交鈾礦開發(fā)基地，最終開發(fā)砂巖型鈾礦。

然而， 在與多個(gè)油田合作時(shí)發(fā)現(xiàn)存在相關(guān)問題： 1） 由于找礦目的層位不同， 很多油田淺部1 000 m 以內(nèi)自然伽馬資料缺失；2） 石油測井的自然伽馬曲線是用大尺寸、 高靈敏度的探管測量的， 其死時(shí)間一般較長、而且是可變的， 通用 API 刻度體系。 不同年代使用的自然伽馬測井儀器不同， 記錄數(shù)據(jù)單位也不統(tǒng)一， 淺部提升速度比較快且各不相同， 石油測井所得自然伽馬曲線可作為尋找鈾異常信息的線索， 但無法對鈾礦進(jìn)行定量計(jì)算； 鈾礦測井所用探管則需在核工業(yè)計(jì)量站單獨(dú)進(jìn)行標(biāo)定， 并定期校驗(yàn)。 要求伽馬儀器的探頭的死時(shí)間短、 測量的動(dòng)態(tài)范圍大、計(jì)數(shù)率準(zhǔn)確， 可以定量計(jì)算； 3） 放射性強(qiáng)度與距離的平方成反比， 油田井自然伽馬曲線受孔徑大的影響， 測量出來的值衰減較多［4］。

針對上述問題， 提出了一種新思路： 即利用油田作業(yè)隊(duì)在對措施井檢泵或者維修取出抽油桿時(shí)， 用FD-3019 探管進(jìn)行放射性測量， 達(dá)到搜集石油老井放射性異常， 并且半定量-定量解釋的目的。

1 方法技術(shù)

1.1 石油老井工作區(qū)砂巖型鈾礦礦化信息篩查方法

砂巖型鈾礦成礦作用是在有利的成礦條件下鈾發(fā)生活化一遷移一沉淀一富集成礦的過程。 其受鈾源、 構(gòu)造、 古氣候、 含礦建造、沉積相、 后生蝕變、 水文地質(zhì)和鈾礦化信息等多種成礦要素控制， 石油井篩選資料是獲得鈾礦化信息的一種直觀有效的方式［5］。

油田內(nèi)各凹陷對于淺層有自然伽馬測井曲線的石油井異常篩查按照表1 中石油孔放射性異常篩查標(biāo)準(zhǔn)值為依據(jù)， 其中篩查異常段埋深500 m 以上最為有利。 在此基礎(chǔ)上，選取異常大于1 000 API， 厚度一般大于1 m的井作為特高異常井。 按照經(jīng)驗(yàn)， 篩查出的特高異常井一般可以達(dá)到工業(yè)鈾礦孔的級別。

表1 石油孔放射性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)表Table 1 Radioactivity evaluation criteria for oil well

1.2 油田區(qū)鈾礦勘查思路及方法

充分利用油田鉆放射性測量工作程度和取得的放射性γ 異常信息， 結(jié)合砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律， 開展鈾礦調(diào)查評價(jià)工作、 優(yōu)選重點(diǎn)調(diào)查區(qū)； 對重點(diǎn)調(diào)查區(qū)進(jìn)行鉆探工程驗(yàn)證， 發(fā)現(xiàn)并圈定鈾礦體； 分階段、 循序漸進(jìn)開展鈾礦綜合評價(jià)工作。

對驗(yàn)證孔位的布設(shè)原則是注重見礦， 以已知放射性測井資料為依據(jù)， 在較大異常孔附近布孔。 根據(jù)異常區(qū)已知鉆孔資料圈定選區(qū)內(nèi)異常區(qū)的范圍， 突出重點(diǎn)異常區(qū)， 在每個(gè)重點(diǎn)異常區(qū)布設(shè)驗(yàn)證孔。 在選區(qū)內(nèi)認(rèn)真做好地質(zhì)調(diào)查、 分析研究成礦地質(zhì)條件， 明確目的層位， 盡量減少鉆孔工作量。 立足基礎(chǔ)資料的分析研究， 進(jìn)一步收集以往地質(zhì)勘探資料， 研究成礦條件， 優(yōu)選有利靶區(qū)， 結(jié)合油田地震、 重磁等其它資料， 分析鈾源、 構(gòu)造、 沉積、 水文等成礦條件， 從而進(jìn)行成礦條件、 成礦模式等研究［6］。

1.3 油田區(qū)老井復(fù)測工作方法

對于淺層沒有自然伽馬測井曲線的石油井， 采用石油孔老井伽馬復(fù)測方法， 具體就是利用油田作業(yè)隊(duì)在對措施井檢泵或者維修取出抽油桿時(shí)， 利用FD-3019 探管進(jìn)行放射性測量。 一般地， 通過伽馬測井能定量確定鈾礦（層）體的空間位置、 含量及其厚度。 然而由于石油鉆孔中的固井水泥環(huán)以及鐵套管對伽馬測井結(jié)果影響較大， 目前伽馬測井規(guī)范僅有鐵水系數(shù)修正， 而沒有水泥環(huán)吸收衰減的修正， 況且 “鐳氡平衡系數(shù)” 和 “鈾鐳平衡系數(shù)” 的影響， 使得該方法只能達(dá)到半定量的效果； 伽馬測井解釋能為地質(zhì)研究、鉆探施工、 儲量計(jì)算等工作提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)為提交鈾礦儲量報(bào)告及后期的開發(fā)利用提供有力證據(jù)［7］。

2 實(shí)例分析

2.1 項(xiàng)目背景

某油田作業(yè)區(qū)（A 區(qū)）已完鉆井在淺層1 000 m以內(nèi)自然伽馬資料基本缺失， 采用石油孔老井伽馬復(fù)測方法， 在油田作業(yè)隊(duì)對措施井檢泵或者維修取出抽油桿時(shí)， 利用FD-3019 探管進(jìn)行放射性測量。 目的層為二連組、 賽漢組， 井區(qū)內(nèi)地層平緩， 傾角小， 無斷裂構(gòu)造發(fā)育。 在該區(qū)開展老井復(fù)測工作， 選井部署40 余口井， 大致查明該區(qū)潛在鈾成礦潛力。根據(jù)復(fù)測結(jié)果， 在含鈾潛力區(qū)塊， 利用多井對比技術(shù)， 對鈾礦層進(jìn)行橫向及縱向上的追蹤， 進(jìn)一步對潛力區(qū)進(jìn)行精細(xì)評價(jià)。 根據(jù)區(qū)域多井對比結(jié)果， 圈定含鈾潛力層范圍， 評價(jià)區(qū)塊內(nèi)鈾成礦潛力。

2.2 含鈾潛力區(qū)塊評價(jià)

圖1 A 區(qū)目的層砂體厚度圖Fig. 1 Sand body thickness of the target layer in Zone A

該區(qū)共計(jì)有32 口復(fù)測井， 根據(jù)老井復(fù)測異常， 依托開發(fā)井網(wǎng)優(yōu)勢， 受西南長軸向與西北側(cè)向物源補(bǔ)給， 東南部無鉆孔數(shù)據(jù)借助地震進(jìn)行追索。 追索成礦砂體（圖1）。 該區(qū)存在含鈾潛力層成條帶狀發(fā)育， 埋藏深度在180～300 m 之間， 埋藏深度淺并且相對集中，縱向上有的單層發(fā)育， 有的多層發(fā)育， 單層厚度在 0.5～2.0 m 之間， 橫向上發(fā)育廣， 幾乎貫穿整個(gè)油田作業(yè)區(qū)， 因此認(rèn)為該塊含鈾的潛能力較大。 在預(yù)測砂體分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合石油老井復(fù)測結(jié)果， 摸清該區(qū)γ 異常情況， 分析富礦規(guī)律。

目的層砂體厚度特征是在劃分地層的基礎(chǔ)上， 收集石油鉆孔錄井巖性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)而來，雖然石油鉆孔錄井資料識別精度較差， 但整體仍能反映出賽漢組砂體的平面分布規(guī)律。目的層砂體的空間展布受控于沉積體系、 物源方向與構(gòu)造斷裂， 砂體厚度在1.5～14.5 m之間， 平均8.31 m。 主要在坳陷中央厚度最大， 邊緣受沉積環(huán)境及構(gòu)造剝蝕作用的影響逐漸減薄。 在區(qū)內(nèi)楔狀斷塊單元的影響下，形成多個(gè)砂體厚度集中區(qū)。 但目的層砂體整體表現(xiàn)出沿北東方向延伸展布， 在沉積中心厚度最大， 邊緣逐漸變薄的特征。 目的層巖性為灰色、 深灰色細(xì)砂巖、 砂礫巖。 老井復(fù)測結(jié)果最大品位0.02%， 厚1.5 m。

圖2 A 區(qū)平米鈾量等值線圖Fig. 2 The equivalent line for uranium in Zone A

圖3 A 區(qū)放射性異常深度分布圖Fig. 3 Distribution of radioactive anomaly depth in Zone A

圖2 為本區(qū)目的層平米鈾量等值線圖，圖3 為本區(qū)目的層異常深度分布圖。 由圖可知， 該區(qū)鈾礦層含量高值位于中西部， 已復(fù)測油井所發(fā)現(xiàn)鈾異常層埋深在50～200 m 及300～400 m 之間， 結(jié)合鉆探驗(yàn)證對比可知，50～200 m 屬于泥巖型異常， 300～400 m 位于該區(qū)目的層， 埋藏淺， 利于開發(fā)利用。

圖4 為部分井放射性異常連井剖面， 由圖可知， 淺層50 多米處泥巖型鈾礦層較穩(wěn)定， 是一套穩(wěn)定的泥巖型鈾礦， 即努和廷鈾礦床， 產(chǎn)于內(nèi)蒙北緣， 鈾礦化產(chǎn)在上白堊系二連組中。 目的層砂巖型礦體為后生礦體，目的層異常在深度上差異較大， 這是由于斷裂活動(dòng)-構(gòu)造抬升， 地層遭受剝蝕， 形成地層不整合面引起的。

圖4 A 區(qū)部分井放射性異常剖面圖Fig. 4 Section of radioactive anomalies in some wells in Zone A

根據(jù)區(qū)域潛能評價(jià)結(jié)果， 該區(qū)中西部GR值較高， 單層厚度也較大， 因此認(rèn)為其含鈾潛能較大， 該區(qū)埋藏較深在50～380 m 之間，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值較大。 結(jié)合油田地震資料以及鉆孔驗(yàn)證， 根據(jù)現(xiàn)階段對該區(qū)工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造、地層、 目的層的分析與研究， 推測礦體長度2 km， 寬度 150～300 m， 面積在 0.3～0.6 km2，礦體厚度變化較穩(wěn)定， 礦化連續(xù)性較好。

分析認(rèn)為， 上至上層泥巖型異常、 下至目的層異常有利于溝通油氣藏還原環(huán)境， 提供鈾離子附著條件而成礦。 上升的油氣擴(kuò)散到滲透性較好的砂巖層中， 由于泥巖隔水層的屏蔽， 油氣聚集于砂體的上部并沿砂體向氧化帶方向運(yùn)移， 形成局部還原障。

3 結(jié)論

石油鉆孔缺少淺部伽馬測井資料， 無法評價(jià)淺部放射性異常情況， 利用油田進(jìn)行老井維修（檢泵）時(shí)取出抽油桿， 進(jìn)行伽馬測井是一種比較高效的方法。 石油井老井復(fù)測技術(shù)是采油區(qū)快速獲取鈾礦化信息的一種高效的技術(shù)手段， 實(shí)例表明， 其可以半定量-定量的進(jìn)行礦層含量的確定， 將各個(gè)區(qū)塊異常層、礦化層、 工業(yè)層等調(diào)查清楚。 通過編制γ 值等值線圖和各含礦層品位等值線圖以及異常層埋深等值線圖， 對油區(qū)鈾礦化信息平面分布和縱向延伸進(jìn)行綜合評價(jià)分析。

綜上所述， 利用油田石油老井放射性測量工作程度和取得的放射性γ 異常信息， 結(jié)合砂巖型鈾礦成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律， 開展鈾礦調(diào)查評價(jià)工作， 對重點(diǎn)調(diào)查區(qū)進(jìn)行鉆探工程驗(yàn)證， 發(fā)現(xiàn)并圈定鈾礦體。 是一種在油區(qū)進(jìn)行鈾資源調(diào)查的可行且高效的方法。