導(dǎo) 讀

油氣伴生礦產(chǎn)綜合評價(jià)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是依據(jù)伴生礦產(chǎn)綜合工業(yè)品位評價(jià)其可利用性和經(jīng)濟(jì)意義等。文章參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料、文獻(xiàn)并依據(jù)相關(guān)原則，初步制定了天然氣中硫化氫、二氧化碳、氦氣，油田鹵水及其中的伴生元素和原油及瀝青等衍生物中的多種伴生元素的綜合評價(jià)指標(biāo)。隨著技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及地緣政治、戰(zhàn)略儲備、貿(mào)易保護(hù)等因素的影響，油氣伴生礦產(chǎn)的綜合評價(jià)指標(biāo)可能會降低。

本文引用信息

陳新軍.油氣伴生礦產(chǎn)綜合評價(jià)指標(biāo)分析[J].中國國土資源經(jīng)濟(jì),2020，33（4）:63-67.

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0 引言

近年來的勘探實(shí)踐表明，我國油氣資源潛力較大，勘探領(lǐng)域形勢十分廣闊，大型油氣田將不斷被發(fā)現(xiàn)。但油氣資源開發(fā)面臨機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的形勢，油氣勘探的難度將越來越大，勘探開發(fā)技術(shù)要求將越來越高。在這種資源背景和勘探開發(fā)技術(shù)發(fā)展趨勢下，油氣勘探開發(fā)單位必須在深化地質(zhì)認(rèn)識的同時(shí)拓寬勘探領(lǐng)域，提升油氣共伴生資源的綜合開發(fā)利用技術(shù)，降低資源門檻，積極培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。因此，未來油氣勘探人員應(yīng)對油氣伴生礦產(chǎn)資源具有清晰的認(rèn)識，了解其綜合評價(jià)指標(biāo)。在油氣勘探中，若發(fā)現(xiàn)達(dá)到工業(yè)綜合品位的伴生資源一定要慎重對待，加強(qiáng)研究。本文就參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料、文獻(xiàn)并依據(jù)相關(guān)原則，對主要油氣伴生礦產(chǎn)綜合評價(jià)指標(biāo)進(jìn)行初步分析，以供參考。

1 伴生礦產(chǎn)與綜合評價(jià)

油氣伴生礦產(chǎn)指在油氣勘探開發(fā)過程中，發(fā)現(xiàn)或鉆遇的未達(dá)到工業(yè)品位（指標(biāo)），不具有單獨(dú)開采價(jià)值，但通過開采油氣，可以綜合回收利用的其它有用組分礦產(chǎn)。油氣伴生礦產(chǎn)的種類有很多，基本上是以液態(tài)或氣態(tài)方式賦存于原油、天然氣中。目前發(fā)現(xiàn)的主要有：與天然氣伴生的硫化氫、二氧化碳、氦氣等；賦存于天然氣中的汞；油田鹵水及其中的伴生元素，以及與原油、瀝青等衍生物伴生的多種金屬元素。

油氣伴生礦產(chǎn)綜合評價(jià)是指在油氣勘探開發(fā)過程中，為綜合開發(fā)利用油氣伴生礦產(chǎn)，對其賦存形式、分布規(guī)律、品位指標(biāo)、儲量估算、可利用性及經(jīng)濟(jì)意義等進(jìn)行研究和評價(jià)。也就是說，油氣伴生礦產(chǎn)是否具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，能否被開發(fā)利用，主要是看其品位是否達(dá)到了工業(yè)綜合利用品位。而油氣伴生礦產(chǎn)的綜合利用品位的制定是一個(gè)極其復(fù)雜和漫長的過程，并有其特定的原則和方法，要在綜合論證的基礎(chǔ)上研究制定。

綜合論證主要包括地質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面研究內(nèi)容。地質(zhì)條件方面主要包括油氣伴生礦產(chǎn)的成因類型、儲量規(guī)模、分布規(guī)律等，此外還要考慮有用、有益、有害組分的賦存狀態(tài)。技術(shù)條件方面主要包括礦產(chǎn)資源的開采方式、開采技術(shù)條件，同時(shí)還要充分考慮后續(xù)的加工、回收利用等技術(shù)條件。經(jīng)濟(jì)條件方面不僅要考慮市場需求及發(fā)展趨勢、未來幾年的礦產(chǎn)品平均價(jià)格和經(jīng)濟(jì)效益等，還要充分考慮國家資源政策、外部建設(shè)條件等多方面因素。

2 主要伴生礦產(chǎn)綜合評價(jià)指標(biāo)分析

2.1 硫化氫、二氧化碳

硫化氫和二氧化碳是油氣藏中常見的非烴氣體。我國已在四川、華北、鄂爾多斯、塔里木和渤海灣等多個(gè)盆地和地區(qū)發(fā)現(xiàn)高含硫或含硫化氫天然氣藏，其中四川盆地分布最廣、規(guī)模最大。

天然氣中的硫化氫氣體，是有毒有害的氣體，大氣中硫化氫的濃度達(dá)到150mg/kg時(shí)，就會刺激人的眼睛，使人看不清，進(jìn)入呼吸道后會使人感到呼吸困難，感到麻痹，神經(jīng)錯(cuò)亂；當(dāng)濃度達(dá)到800mg/kg時(shí)，兩分鐘內(nèi)人就會死亡。根據(jù)天然氣中硫化氫含量高低，可以將其劃分為低、中、高硫化氫氣體。低硫化氫氣體，硫化氫的含量小于0.3%（約4600mg/m3）；中硫化氫氣體，硫化氫的含量為0.3%～5%；高硫化氫氣體，硫化氫的含量大于5%（約76800mg/m3）。

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 17820—2012《天然氣》，為充分利用天然氣的自然屬性，依照不同要求，并結(jié)合我國天然氣資源的實(shí)際情況，根據(jù)總硫、硫化氫和二氧化碳含量的多少，將其劃分為三類。一類和二類氣體主要用作民用燃料和工業(yè)原料或燃料，三類氣體主要作為工業(yè)用氣。一類、二類、三類天然氣中硫化氫含量分別不大于6mg/m3、20mg/m3、350mg/m3；一類、二類天然氣中二氧化碳含量分別不大于2.0%和3.0%（表1）。

同時(shí)，石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6610—2014含硫化氫油氣井井下作業(yè)推薦作法中規(guī)定：硫化氫濃度<15mg/m3，對生命和健康有潛在風(fēng)險(xiǎn)，在控制下作業(yè)；15mg/m3≤硫化氫濃度<30mg/m3，對生命和健康有一定影響，危險(xiǎn)井在受控下作業(yè)；硫化氫濃度≥30mg/m3，對生命和健康有威脅；硫化氫濃度≥150mg/m3，對生命和健康有極大威脅。

在天然氣中提取回收有毒氣體硫化氫，是變害為利、變害為寶的重大舉措。天然氣凈化后的酸氣中主要含有H2S和CO2等氣體，若將酸氣直接放空，不僅會對人體造成危害、對環(huán)境造成污染，而且是對資源的極大浪費(fèi)。因此必須對脫硫脫碳后的酸氣進(jìn)行后續(xù)處理，主要有四種方式：硫磺回收、生產(chǎn)化工產(chǎn)品、灼燒排放以及酸氣回注，其中最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的工藝為硫磺回收。在制定SO2排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，也須充分慮及制硫行業(yè)的特殊性，不同國家有不同的標(biāo)準(zhǔn)（參見表2、表3）。

我國也有現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，GB 16297—1996對廢氣中SO2的排放速率和濃度都有嚴(yán)格規(guī)定（表4）。仔細(xì)對比后，可以看出我國對SO2的排放濃度要求非常高，新建標(biāo)準(zhǔn)的排放濃度必須小于960mg/m3，折算成H2S為510mg/m3。

此外，在地質(zhì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T 0217—2005石油天然氣儲量計(jì)算規(guī)范中規(guī)定了烴類氣和非烴類氣地質(zhì)儲量的計(jì)算要求：硫化氫含量大于0.5%，二氧化碳含量大于5%，氦含量大于0.1%時(shí)，應(yīng)計(jì)算儲量。

四川盆地普光氣田天然氣組分中H2S含量較高，一般為12.68%～16.89%，平均為15.2%，它是我國首個(gè)成功投入開發(fā)的整裝海相高含硫化氫氣田。目前，普光凈化廠高含硫天然氣年處理能力為120億m3，年產(chǎn)硫磺210萬噸，約占我國硫磺總產(chǎn)量的45％。

綜合上述各項(xiàng)指標(biāo)、條件及生產(chǎn)開發(fā)利用的實(shí)際情況，通過分析、計(jì)算認(rèn)為：①將硫化氫濃度510mg/m3作為天然氣脫硫處理的下限標(biāo)準(zhǔn)；②硫化氫作為礦產(chǎn)資源估算資源量或儲量的起算標(biāo)準(zhǔn)下限為大于或等于0.5%（約7680mg/m3）；③能夠工業(yè)利用，且具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值的硫化氫綜合評價(jià)指標(biāo)為10%。

另外，我國東部含油氣盆地中，具有多個(gè)富二氧化碳?xì)馓铮�如松遼盆地的萬金塔氣田、渤海灣盆地的黃驊油氣田、蘇北盆地的黃橋氣田等。據(jù)有關(guān)資料，綜合地質(zhì)特征和工業(yè)可利用性，CO2氣藏應(yīng)該以CO2濃度大于60%為標(biāo)準(zhǔn)，才有一定的經(jīng)濟(jì)意義。但隨著環(huán)保意識的加強(qiáng)和中國不斷加大縮放減排力度，直接從地下開采二氧化碳的行為本身就與我國減排目標(biāo)相悖。

綜合上述各項(xiàng)指標(biāo)、條件、實(shí)際情況，分析認(rèn)為：①將二氧化碳濃度3%作為天然氣處理的標(biāo)準(zhǔn)下限；②將二氧化碳作為礦產(chǎn)資源估算資源量或儲量的起算標(biāo)準(zhǔn)下限為大于或等于5%。由于開采二氧化碳的行為本身就與我國減排的目標(biāo)相悖，這里對其綜合利用指標(biāo)不做評價(jià)和分析。

2.2 氦氣

地球上的氦氣賦存形態(tài)主要有三種：一是作為油氣伴生氣聚集于油氣藏中；二是作為非烴伴生氣聚集于非烴氣藏中；三是作為水溶氣存在于地?zé)崽镏小Ｊ澜缟纤�發(fā)現(xiàn)的天然氣中氦氣含量最高可達(dá)8%左右，而大多數(shù)含量低于2%。

我國氦氣產(chǎn)業(yè)長期面臨資源短缺與利用率不足雙重問題，所需資源長期依賴進(jìn)口，工業(yè)用氦對外依存度幾近百分之百，并且需求量逐年增長。多年的勘探和研究證實(shí)，氦氣在中國的分布范圍較廣泛，部分油氣藏、非烴氣藏，以及地?zé)崽镩_采伴生氣體中均存在一定的氦氣資源。在東部的松遼、海拉爾、渤海灣、蘇北、三水盆地，以及中西部的四川、鄂爾多斯、渭河、柴達(dá)木、塔里木等10個(gè)盆地都檢出過氦氣含量超過0.1%的天然氣樣品。但我國天然氣中氦氣含量較低，唯一工業(yè)化生產(chǎn)氦氣的威遠(yuǎn)氣田的氦氣含量平均只有0.2%。

綜合氦氣的特性、天然氣中的實(shí)際含量以及我國國情等多方的情況，并依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，分析認(rèn)為，將0.1%的含量作為氦氣綜合開發(fā)利用的工業(yè)指標(biāo)。

2.3 天然氣中的汞

在天然氣、凝析氣和原油中通常會含有汞和汞化合物。國內(nèi)外天然氣中汞含量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，源巖母質(zhì)類型決定汞含量，煤型氣中汞含量普遍高于油型氣汞含量；部分含油氣盆地油型氣汞含量較高，這主要與深大斷裂的發(fā)育、巖漿活動和深部地質(zhì)過程有關(guān)。垢艷俠等根據(jù)全球天然氣的汞含量分布特征，將天然氣劃分為3類，即低含汞天然氣（汞含量＜5000ng/m3），中等含汞天然氣（汞含量5000～50000ng/m3），高含汞天然氣（汞含量＞50000ng/m3）。從我國天然氣樣品中汞的含量測定結(jié)果來看，差別較大：煤型氣樣品中汞含量為10～3000000ng/m3，通常大于700ng/m3，算術(shù)平均值為79685ng/m3；油型氣樣品汞含量為4～142000ng/m3，一般小于600ng/m3，平均值為6875ng/m3。

據(jù)礦產(chǎn)資源綜合勘查評價(jià)規(guī)范，在大多數(shù)金屬礦床中汞作為伴生礦產(chǎn)，其綜合評價(jià)參考指標(biāo)多為0.005%。據(jù)此推算在金屬礦石中，汞的綜合評價(jià)參考指標(biāo)為50克/噸。在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，1噸天然氣大約為1408.5m3，按照固體金屬礦石汞的綜合評價(jià)的指標(biāo)推算，天然氣中汞的含量要超過50克/1408.5m3，即35000000ng/m3，才會有利用價(jià)值。然而，實(shí)際上天然氣中汞的含量非常低，即使是目前發(fā)現(xiàn)汞含量最高的德國北部蒙斯特氣田，汞的含量才有4000000ng/m3，這個(gè)數(shù)值大約是推算數(shù)值十分之一。由此看來目前國內(nèi)發(fā)現(xiàn)所有氣田中天然氣中汞的含量都達(dá)不到數(shù)量級別，至少目前或近期內(nèi)不能作為資源開發(fā)利用。

2.4 油田水及其伴生元素

油氣與鹵水共存的現(xiàn)象十分常見，油田鹵水中的伴生元素多以離子或化合物方式賦存。油田鹵水主要分布在各類沉積盆地特別是大中型含油氣沉積盆地中，例如我國的四川盆地、江漢盆地、柴達(dá)木盆地西部，有的地方已經(jīng)對油田鹵水進(jìn)行了開采和開發(fā)利用。油田鹵水中的伴生元素有很多，其中含量較豐富，且具有一定潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的伴生元素主要有鉀、鋰、硼、溴、碘、鍶、銣、銫等。從油田鹵水中可獲得許多伴生礦產(chǎn)資源產(chǎn)品，其中具有一定的利用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義的產(chǎn)品主要有氯化鉀（硫酸鉀）、硼酸（硼砂）、碳酸鋰、溴、碘、碳酸鍶、銣、銫等。

參考國家標(biāo)準(zhǔn)和地質(zhì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等資料，油田鹵水的工業(yè)利用指標(biāo)礦化度一般要大于等于100g/L，各主要伴生元素品位指標(biāo)如表5。

2.5 原油及瀝青等衍生物中的伴生元素

原油及瀝青等衍生物中通常富含多種伴生的金屬元素，尤其是以V、Ni、Mo、U、Hg、Au、Pb、Zn等親烴類元素居多。由于油氣勘查開采方式與可地浸入砂巖鈾礦類似，因此可以參考鈾礦床的伴生組分的綜合評價(jià)指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)來確定原油及伴生元素綜合評價(jià)指標(biāo)（表6）。另外，鈾的工業(yè)品位指標(biāo)是0.01%，鈾作為鐵礦床的伴生組分的綜合評價(jià)指標(biāo)為0.005%，鈾作為鉛鋅礦床或磷礦床伴生組分的綜合評價(jià)指標(biāo)均為0.02%，綜合分析認(rèn)為，鈾作為油氣伴生元素，其綜合評價(jià)指標(biāo)宜定為0.005%。

3 合理性、繼承性分析

前文所探討的綜合評價(jià)指標(biāo)，主要是在實(shí)際的地質(zhì)情況和當(dāng)前的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等條件基礎(chǔ)上，同時(shí)參考安全、環(huán)保等因素，采用綜合指標(biāo)評價(jià)法及專家打分推薦法而確定的，因此各油氣伴生礦產(chǎn)的綜合評價(jià)指標(biāo)具有相當(dāng)?shù)暮侠硇�。但隨著技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，綜合工業(yè)指標(biāo)可能還會降低。例如，富硫化氫天然氣是硫磺的一種重要來源，我國四川從含硫的天然氣中回收硫磺占我國硫磺總產(chǎn)量的30%。隨著脫硫工藝的發(fā)展和成本的降低，以及生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，硫化氫的綜合工業(yè)指標(biāo)可能會降低。再如，受地緣政治、貿(mào)易保護(hù)、戰(zhàn)略儲備等因素的影響，氦氣未來價(jià)格可能持續(xù)走高，由此可能造成其綜合工業(yè)指標(biāo)的降低。

4 結(jié)論

(1)油氣田勘探開發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)或鉆遇的伴生礦產(chǎn)資源有很多，已經(jīng)開發(fā)利用或按照環(huán)保、安全要求必須處理、回收的伴生資源主要有賦存于天然氣中的硫化氫、二氧化碳、氦氣和賦存于油田鹵水及其中的伴生元素；已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，尚未開發(fā)利用的伴生資源主要有賦存于天然氣中的汞，以及賦存于原油及瀝青等衍生物中的多種伴生金屬元素。

(2)參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、資料并依據(jù)相關(guān)原則以及實(shí)際情況，初步制定了天然氣中硫化氫、二氧化碳、氦氣、油田鹵水的伴生元素和原油及瀝青等衍生物中的多種伴生元素的綜合評價(jià)指標(biāo)。估算認(rèn)為在目前已發(fā)現(xiàn)所有氣田中天然氣中汞的含量都達(dá)不到資源級別，至少是目前或近期內(nèi)不能作為資源開發(fā)利用。

(3)隨著技術(shù)的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及地緣政治、戰(zhàn)略儲備、貿(mào)易保護(hù)等因素的影響，未來油氣伴生礦產(chǎn)的綜合評價(jià)指標(biāo)可能會降低。

作者信息

陳新軍（1975—），男，新疆維吾爾自治區(qū)哈密市人，中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院高級工程師，礦產(chǎn)普查與勘探專業(yè)博士，長期從事非常規(guī)油氣勘探開發(fā)及油氣伴生礦產(chǎn)資源研究。

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