油田石油孔老井伽马复测技术在铀矿普查中的应用

李小伟， 臧永亮

（1. 中陕核工业集团地质调查院有限公司， 西安 710100； 2. 中国石油华北油田公司， 内蒙古 锡林浩特026099）

近年来， 国内老油区的石油资源日益减少， 低、 负效益井在油田井中所占比例逐年上升， 严重地影响了油田的效益［1］。 为此， 油田着眼长远， 积极推进如地热、 铀矿等新能源的开发利用［2］。

砂岩型铀矿床与油气同盆共存、 相互作用及 “以油找铀、 以铀找油、 一矿变多矿”的创新思维， 一改传统找铀方式［3］。 通辽铀矿床的发现是在采油区内寻找可地浸砂岩型铀矿的重大突破， 也是石油与铀矿研究相互融通， 跨学科研究的一个范例， 开辟了一种新的找矿模式： 即利用石油勘查放射性测井（自然伽马曲线）资料来优选放射性测区再钻探验证开展铀矿勘查， 从而提交铀矿开发基地，最终开发砂岩型铀矿。

然而， 在与多个油田合作时发现存在相关问题： 1） 由于找矿目的层位不同， 很多油田浅部1 000 m 以内自然伽马资料缺失；2） 石油测井的自然伽马曲线是用大尺寸、 高灵敏度的探管测量的， 其死时间一般较长、而且是可变的， 通用 API 刻度体系。 不同年代使用的自然伽马测井仪器不同， 记录数据单位也不统一， 浅部提升速度比较快且各不相同， 石油测井所得自然伽马曲线可作为寻找铀异常信息的线索， 但无法对铀矿进行定量计算； 铀矿测井所用探管则需在核工业计量站单独进行标定， 并定期校验。 要求伽马仪器的探头的死时间短、 测量的动态范围大、计数率准确， 可以定量计算； 3） 放射性强度与距离的平方成反比， 油田井自然伽马曲线受孔径大的影响， 测量出来的值衰减较多［4］。

针对上述问题， 提出了一种新思路： 即利用油田作业队在对措施井检泵或者维修取出抽油杆时， 用FD-3019 探管进行放射性测量， 达到搜集石油老井放射性异常， 并且半定量-定量解释的目的。

1 方法技术

1.1 石油老井工作区砂岩型铀矿矿化信息筛查方法

砂岩型铀矿成矿作用是在有利的成矿条件下铀发生活化一迁移一沉淀一富集成矿的过程。 其受铀源、 构造、 古气候、 含矿建造、沉积相、 后生蚀变、 水文地质和铀矿化信息等多种成矿要素控制， 石油井筛选资料是获得铀矿化信息的一种直观有效的方式［5］。

油田内各凹陷对于浅层有自然伽马测井曲线的石油井异常筛查按照表1 中石油孔放射性异常筛查标准值为依据， 其中筛查异常段埋深500 m 以上最为有利。 在此基础上，选取异常大于1 000 API， 厚度一般大于1 m的井作为特高异常井。 按照经验， 筛查出的特高异常井一般可以达到工业铀矿孔的级别。

表1 石油孔放射性评价标准表Table 1 Radioactivity evaluation criteria for oil well

1.2 油田区铀矿勘查思路及方法

充分利用油田钻放射性测量工作程度和取得的放射性γ 异常信息， 结合砂岩型铀矿成矿地质条件和成矿规律， 开展铀矿调查评价工作、 优选重点调查区； 对重点调查区进行钻探工程验证， 发现并圈定铀矿体； 分阶段、 循序渐进开展铀矿综合评价工作。

对验证孔位的布设原则是注重见矿， 以已知放射性测井资料为依据， 在较大异常孔附近布孔。 根据异常区已知钻孔资料圈定选区内异常区的范围， 突出重点异常区， 在每个重点异常区布设验证孔。 在选区内认真做好地质调查、 分析研究成矿地质条件， 明确目的层位， 尽量减少钻孔工作量。 立足基础资料的分析研究， 进一步收集以往地质勘探资料， 研究成矿条件， 优选有利靶区， 结合油田地震、 重磁等其它资料， 分析铀源、 构造、 沉积、 水文等成矿条件， 从而进行成矿条件、 成矿模式等研究［6］。

1.3 油田区老井复测工作方法

对于浅层没有自然伽马测井曲线的石油井， 采用石油孔老井伽马复测方法， 具体就是利用油田作业队在对措施井检泵或者维修取出抽油杆时， 利用FD-3019 探管进行放射性测量。 一般地， 通过伽马测井能定量确定铀矿（层）体的空间位置、 含量及其厚度。 然而由于石油钻孔中的固井水泥环以及铁套管对伽马测井结果影响较大， 目前伽马测井规范仅有铁水系数修正， 而没有水泥环吸收衰减的修正， 况且 “镭氡平衡系数” 和 “铀镭平衡系数” 的影响， 使得该方法只能达到半定量的效果； 伽马测井解释能为地质研究、钻探施工、 储量计算等工作提供科学依据，同时为提交铀矿储量报告及后期的开发利用提供有力证据［7］。

2 实例分析

2.1 项目背景

某油田作业区（A 区）已完钻井在浅层1 000 m以内自然伽马资料基本缺失， 采用石油孔老井伽马复测方法， 在油田作业队对措施井检泵或者维修取出抽油杆时， 利用FD-3019 探管进行放射性测量。 目的层为二连组、 赛汉组， 井区内地层平缓， 倾角小， 无断裂构造发育。 在该区开展老井复测工作， 选井部署40 余口井， 大致查明该区潜在铀成矿潜力。根据复测结果， 在含铀潜力区块， 利用多井对比技术， 对铀矿层进行横向及纵向上的追踪， 进一步对潜力区进行精细评价。 根据区域多井对比结果， 圈定含铀潜力层范围， 评价区块内铀成矿潜力。

2.2 含铀潜力区块评价

图1 A 区目的层砂体厚度图Fig. 1 Sand body thickness of the target layer in Zone A

该区共计有32 口复测井， 根据老井复测异常， 依托开发井网优势， 受西南长轴向与西北侧向物源补给， 东南部无钻孔数据借助地震进行追索。 追索成矿砂体（图1）。 该区存在含铀潜力层成条带状发育， 埋藏深度在180～300 m 之间， 埋藏深度浅并且相对集中，纵向上有的单层发育， 有的多层发育， 单层厚度在 0.5～2.0 m 之间， 横向上发育广， 几乎贯穿整个油田作业区， 因此认为该块含铀的潜能力较大。 在预测砂体分析的基础上，结合石油老井复测结果， 摸清该区γ 异常情况， 分析富矿规律。

目的层砂体厚度特征是在划分地层的基础上， 收集石油钻孔录井岩性进行统计而来，虽然石油钻孔录井资料识别精度较差， 但整体仍能反映出赛汉组砂体的平面分布规律。目的层砂体的空间展布受控于沉积体系、 物源方向与构造断裂， 砂体厚度在1.5～14.5 m之间， 平均8.31 m。 主要在坳陷中央厚度最大， 边缘受沉积环境及构造剥蚀作用的影响逐渐减薄。 在区内楔状断块单元的影响下，形成多个砂体厚度集中区。 但目的层砂体整体表现出沿北东方向延伸展布， 在沉积中心厚度最大， 边缘逐渐变薄的特征。 目的层岩性为灰色、 深灰色细砂岩、 砂砾岩。 老井复测结果最大品位0.02%， 厚1.5 m。

图2 A 区平米铀量等值线图Fig. 2 The equivalent line for uranium in Zone A

图3 A 区放射性异常深度分布图Fig. 3 Distribution of radioactive anomaly depth in Zone A

图2 为本区目的层平米铀量等值线图，图3 为本区目的层异常深度分布图。 由图可知， 该区铀矿层含量高值位于中西部， 已复测油井所发现铀异常层埋深在50～200 m 及300～400 m 之间， 结合钻探验证对比可知，50～200 m 属于泥岩型异常， 300～400 m 位于该区目的层， 埋藏浅， 利于开发利用。

图4 为部分井放射性异常连井剖面， 由图可知， 浅层50 多米处泥岩型铀矿层较稳定， 是一套稳定的泥岩型铀矿， 即努和廷铀矿床， 产于内蒙北缘， 铀矿化产在上白垩系二连组中。 目的层砂岩型矿体为后生矿体，目的层异常在深度上差异较大， 这是由于断裂活动-构造抬升， 地层遭受剥蚀， 形成地层不整合面引起的。

图4 A 区部分井放射性异常剖面图Fig. 4 Section of radioactive anomalies in some wells in Zone A

根据区域潜能评价结果， 该区中西部GR值较高， 单层厚度也较大， 因此认为其含铀潜能较大， 该区埋藏较深在50～380 m 之间，其经济价值较大。 结合油田地震资料以及钻孔验证， 根据现阶段对该区工作区内构造、地层、 目的层的分析与研究， 推测矿体长度2 km， 宽度 150～300 m， 面积在 0.3～0.6 km2，矿体厚度变化较稳定， 矿化连续性较好。

分析认为， 上至上层泥岩型异常、 下至目的层异常有利于沟通油气藏还原环境， 提供铀离子附着条件而成矿。 上升的油气扩散到渗透性较好的砂岩层中， 由于泥岩隔水层的屏蔽， 油气聚集于砂体的上部并沿砂体向氧化带方向运移， 形成局部还原障。

3 结论

石油钻孔缺少浅部伽马测井资料， 无法评价浅部放射性异常情况， 利用油田进行老井维修（检泵）时取出抽油杆， 进行伽马测井是一种比较高效的方法。 石油井老井复测技术是采油区快速获取铀矿化信息的一种高效的技术手段， 实例表明， 其可以半定量-定量的进行矿层含量的确定， 将各个区块异常层、矿化层、 工业层等调查清楚。 通过编制γ 值等值线图和各含矿层品位等值线图以及异常层埋深等值线图， 对油区铀矿化信息平面分布和纵向延伸进行综合评价分析。

综上所述， 利用油田石油老井放射性测量工作程度和取得的放射性γ 异常信息， 结合砂岩型铀矿成矿地质条件和成矿规律， 开展铀矿调查评价工作， 对重点调查区进行钻探工程验证， 发现并圈定铀矿体。 是一种在油区进行铀资源调查的可行且高效的方法。