矿产资源勘查开发技术

我国海洋矿产资源主要勘查的矿种有：滨海砂矿、建筑砂砾石、滨岸平原地下卤水、海底煤矿、石油与天然气、天然气水合物和大洋多金属结核（壳）等。这些矿产资源的勘查程度差异较大，总体处于中等偏下水平，特别是石油资源探明程度较低（与资源量或地质储量比），石油探明率约20%、天然气约10%，而天然气水合物资源仅刚起步调查。各类矿产资源的开发程度就更低了。
2.3.1 管辖海域石油天然气
2.3.1.1 近海海域
我国近海海域面积约130万平方千米。近海诸沉积盆地包括渤海、黄海、东海陆架、南海北部陆架诸盆地（其中台西南盆地台湾中油公司已完成大量勘探工作，但我们了解不多，暂不列入），其中北部湾盆地、渤海盆地及珠江口盆地勘探程度最高，已发现构造钻探率分别为45.0%、40.0%和36.0%。莺歌海盆地、东海陆架盆地西湖凹陷及丽水、椒江、闽江、福州凹陷勘探程度次之，已发现构造钻探率分别为27.0%、22.0%和20.0%。南黄海南部盆地及琼东南盆地已发现构造钻探率分别为18.6%、18.0%。而南黄海北部盆地已发现构造钻探率仅为4.5%。当然这并非最低的，就盆地而言，北黄海盆地、冲绳海槽盆地，我国目前尚未钻探。
2001年开始，国家“215”专项及“429”专项在北黄海、南黄海及东海冲绳海槽等盆地不同程度地完成了包括二维数字地震、地球化学等勘查工作，尤其是通过国家“429”专项的调查，北黄海盆地内的地震测网大部分已达到物探详查程度。而冲绳海槽盆地内目前地震测线还很少，测线网密度仅48千米×48千米，可谓是我国勘探程度最低的海域沉积盆地。就坳陷、凹陷而言，即使是勘探程度很高的盆地内，也有不少坳陷、凹陷的勘探程度很低，如渤海湾盆地、渤中坳陷内的秦南凹陷、济阳坳陷内的青东凹陷与庙西凹陷、埕宁隆起上的埕北凹陷，至今均未实施过钻探，其构造钻探率为零。目前勘探程度较低的区域大多数与其油气地质条件和经济条件有关，但也不乏与海域划界争议有关。如东海陆架盆地东部坳陷带内基隆凹陷，油气地质条件很好，但由于钓鱼岛争议致使我国基本上尚未钻探（仅中国台湾中油公司在其凹陷南部边缘钻过一口探井）。
（1）渤海湾海域
渤海属我国内海，是近海油气资源最丰富海区，也是目前我国近海油气勘探程度最高的海区。渤海盆地主体部位的渤中坳陷、黄骅坳陷、济阳坳陷及辽东湾坳陷的生烃凹陷及其周缘凸起（如石臼坨、沙垒田及渤南凸起等）区的二维地震测网密度已达1千米×1千米，绝大部分的油气富集构造带已实施三维地震勘探，钻探井及评价井近400口。目前已发现含油气构造和油气田115个，其中CB、CD、BZ34-2/4、QHD32-6、PL19-3、CFD11-1/2，SZ36-1、JZ9-3、QK18-1、QK18-2、CFD1-6、BZ28-1、QK17-2、QK17-3、LD10-1等油田及JZ20-2凝析气田已开发投产，并已形成了辽北、辽中、石臼坨、渤西及埕岛5个独立开发体系。2004年仅中国海洋石油总公司在渤海的原油产量就达1000万吨，中国石油天然气集团公司及中国石油化工股份有限公司也在渤海的浅滩地区获得了近300万吨的原油产能。因此，渤海是我国近海油气开发最好的海区，近几年内达到年产3000万吨原油的条件已基本具备。
（2）黄海海域
黄海海域发育北黄海盆地、南黄海北部盆地及南黄海南部盆地3个沉积盆地。目前这3个沉积盆地仅北黄海盆地在朝鲜一侧（124°E）已突破了工业油气流关，并进行过试采。
1）北黄海盆地。2000年，国家专项在北黄海海域东部海区的油气资源评价，新采集了972.80千米多道数字地震，同时广州海洋地质调查局还完成了224.73千米的试验测线，在这一区域基本形成了20千米×40千米的新测网。同年，中国海洋石油总公司为了重新评价北黄海盆地的油气勘探前景，完成了2条十字测线共487.00千米的多道地震采集。2002年，由中国地质调查局主持实施的国家专项在北黄海盆地进行地质地球物理调查及地球化学探查取样工作。2002～2004年，在该盆地共完成了1.63万千米二维（2D）数字地震，海洋磁力测线10490.95千米，海洋重力测线长10878.16千米，航空磁力测线13.40万千米及301个站位地球化学取样。迄今，北黄海盆地主体部位地震测网密度已达到（2千米×2千米）～（2千米×1千米），盆地东部坳陷及中部坳陷重点工区达到1千米×1千米的地震详查密度，航磁测网密度达到10千米×0.5千米。根据资料的处理、解释及地球化学样品分析与解释，提出优选初探构造若干。
2）南黄海盆地。我国曾在南黄海2个沉积盆地中国一侧投入了较多的勘探工作量，相应地韩国也在南黄海北部盆地东侧投入过较多的勘探工作量，但均未获得工业性突破。我国在南黄海海域的油气勘探工作始于20世纪60年代，主要在南黄海东经124。以西海域全面开展地球物理调查与钻探工作。目前，在南黄海北部盆地内大部分地区的地震测网密度为4千米×8千米，达到地震普查的测网密度，局部地区（主要在以前的对外招标区块内）地震测网密度达1.5千米×2千米，共钻井11口（其中我国钻探井6口，韩国钻探井5口）。累计钻遇白垩系大于3000米，古近系大于3000米。已证实的生烃岩为上白垩统泰州组和古近系阜宁组、戴南组。阜宁组砂岩和戴南组砂岩为储层，而阜宁组内泥岩和戴南组泥岩既是生烃岩也是局部盖层。除诸城1-2-1井在泥岩裂隙中见油气显示外，其余钻井均未见油气显示。南黄海南部盆地内大部分地区的数字地震测网密度为（4千米×8千米）～（8千米×8千米），达到地震普查的测网密度，局部地区（主要在以前的对外招标区块内）地震测网密度达到地震详查的测网密度。迄今南黄海南部盆地内共钻井12口（包括2001年所钻的无锡4-2-1井），在盆地南部的勿南沙隆起上，2001年钻探了常州35-2-1井。累计钻遇古近系大于3000米。已证实的生烃岩为古近系阜宁组和戴南组，储层为阜宁组和戴南组底部砂岩，局部盖层为阜宁组和戴南组泥岩，除常州6-1-1井测试日产原油2.45吨外，其余各井均未见油气。1997～1999年，国家“126”专项为了进一步评价该盆地的油气资源潜力，在南黄海盆地布置了820千米的二维地震，海洋石油（中国）有限公司1999年及2000年又分别完成二维地震1077千米及1660千米。2000年，国家专项在南黄海北部盆地完成了地震测线4条，测线长共500千米。同时国土资源大调查专项完成地震试验测线1条长250千米。同年，中国海洋石油总公司东海公司在盆地的南部坳陷内和勿南沙隆起区，施工探井各1口，均未见到油气显示。2001～2002年，中国地质调查局在实施国土资源大调查项目时，又在南黄海海域进行了综合地球物理调查约3000千米。至今黄海海域的油气地质调查尚未获得突破，但通过上述的地质调查与研究，我们认为就目前油气地质条件而言，北黄海盆地比南黄海2个盆地条件优越。尽管我国尚未在北黄海盆地钻井，认识上存在一定差异，但与南黄海2个沉积盆地相比，至少北黄海盆地已经解决了中生代生油问题，而且也突破了工业油流关，这是南黄海2盆地所不具备的。
（3）东海海域
自1979年以来，我国已在东海陆架盆地多个凹陷进行油气勘探。据统计，在东海共投入重、磁工作量约23.30万千米，覆盖面积达73.00万平方千米；二维地震约26.00万千米，勘探面积64.00万平方千米；地球化学勘探控制面积7.50万平方千米；三维地震近5000.00平方千米。由于东海面积大、地质构造复杂，油气地质调查与勘探程度很不平衡，总体上工作程度较低。根据初步的油气地质条件分析，认为东海陆架盆地东部坳陷的西湖、基隆凹陷油气地质条件最好，陆架盆地西部的瓯江凹陷次之。在东海陆架盆地的油气勘探工作主要集中在西湖凹陷及瓯江凹陷，并在这两个凹陷进行了系统的油气勘探与钻探，大部分地区已完成了地震详查，在油气富集带大多进行了三维地震勘探，并钻获了22口工业油气井、6口含油气井，发现了平湖、春晓等9个油气田和玉泉、丽水36-1等6个含油气构造。平湖油气田于1998年投产，该气田目前正处于产量平稳期；春晓气田群的开发也即将进入投产阶段。陆架盆地西湖和瓯江这2个重点含油气凹陷的勘探程度相对较高，其他地区勘探程度较低，一般仅处于油气普查、概查或初查阶段。
（4）南海北部陆架海域
截至2004年底，在南海北部陆架的珠江口、北部湾、莺歌海及琼东南4大盆地内共完成二维地震勘探47.00万千米，三维地震勘探2.24万平方千米，探井413口，钻井进尺217.00万米；共发现42个油气田，其中油田34个，气田8个；累计探明石油地质储量6.60亿吨，天然气地质储量3234.00亿立方米；已经建成年产能力近1700.00万吨油当量，累计生产原油1.40亿吨，天然气产量303.00亿立方米。
1）珠江口盆地。目前已完成二维地震勘探25.00万千米，三维地震勘探超过10000.00平方千米，迄今发现局部构造400余个，已钻探约150个，发现40余个含油气构造和油气田。其中HZ21-1、HZ26-1、HZ26-2、HZ32-2、HZ32-3、HZ32-5、HZ19-1/2/3、XJ24-3/1、XJ30-2、、LH11-1、LF22-1、LF13-1、LF13-2、PY4-2、PY5-1等油田及WC13-1/2油气田已投入开发，在珠江口盆地已建成投产西江、惠州、流花、陆丰13、陆丰22及文昌6个开发区，其油气开发都各自以单点系泊、浮式储油轮和油田内部管线组成开发系统。
2）琼东南盆地。目前已完成二维地震勘探近7.00万千米，三维地震勘探近5000.00平方千米，发现圈闭130余个，已钻探20个，探明1个气田及1个含气构造。目前仅有崖13-1气田投产，其天然气通过780.00千米及40.00千米的输气管线分别输送到香港及海南海口市。
3）莺歌海盆地。目前已在盆地内完成二维地震8.00万千米，发现圈闭110余个，已钻探25个，探明9个含气构造和气田，其中东方1-1浅层气田已投产，其天然气通过管线输送到海南东方化肥厂。
4）北部湾盆地。目前已在盆地内完成二维地震7.00万千米，三维地震近2000.00平方千米，发现构造120余个，已钻探50余个，共探明14个油气田和含油气构造，其油田均集中在盆地涠西南凹陷内，其中WZ10-3、WZ10-3北、WZ11-4、WZ12-1、WZ12-8等油田已投入开发，油田开发通过油田内部管线汇集后输送到涠洲岛终端处理厂。
2.3.1.2 南海中南部海域
我国在南海中南部海域的油气勘探程度比较低。周边国家勘探表明，南海南部是世界上油气最为丰富的地区之一。南海中南部主要发育万安盆地、曾母盆地、北康盆地、南薇西盆地、中建南盆地、礼乐盆地、文莱-沙巴盆地、西北巴拉望盆地等沉积盆地。
我国自20世纪80年代末开始关注南海中南部的油气资源调查与评价工作。1987～2002年，国土资源部（原地矿部）在南沙海域万安、曾母、北康、南薇西、南薇东中建南盆地及礼乐盆地等沉积盆地区实施以油气勘查为目标的地质地球物理调查，共执行了16个航次的综合地球物理调查，完成多道地震调查86714.92千米、重力测量65360.56千米、磁力测量70143.94千米和水深测量72414.01千米。地震测网密度达（2千米×4千米）～（32千米×32千米）不等。
此外，1994～2000年，国土资源部（原地矿部）航空物探遥感中心对南海南部进行了2次航空磁力测量，共完成测线137784.52千米，覆盖面积96.90万平方千米。利用上述地球物理资料初步分析了南海中南部海域诸盆地的地质构造特征、沉积环境和油气地质条件，大型局部构造的形态以及含油气远景等，通过调查发现一批有利的大型局部构造和圈闭，并对重点局部构造圈闭的地质特征、含油气性、资源量预测及地质风险分析等，进行了一系列地质综合评价，从中优选了可供上钻的2批共4个预选井位。这些预选井位构造后来被越南对外招标，由西方石油公司施钻，均打出了油气，发现了1个大油田（兰龙油田）和3个气田。
2.3.2 天然气水合物
2.3.2.1 南海北部陆坡调查研究现状
1999年，广州海洋地质调查局率先在西沙海槽进行天然气水合物调查，并发现了天然气水合物存在的间接证据——BSR。2002年国务院正式批准专项，要求对我国南海陆坡、陆隆区和东海冲绳海槽区的天然气水合物资源进行调查与评价。
据初步统计（2001～2004年），到目前为止，广州海洋地质调查局在南海北部陆坡的西沙海槽、神狐、东沙群岛区及琼东南已完成4个航次的天然气水合物调查，共完成海上调查工作量：多道地震测量15547.05千米，多波束测量21024.50千米，单道地震、浅层剖面测量7127.27千米，地质取样652个测站和海底摄像245个站位及相应的样品测试分析工作（表2.8）。通过调查，初步了解调查区的天然气水合物资源潜力及其分布情况，圈定了天然气水合物存在的地球物理证据分布范围，发现了天然气水合物存在的地质和地球化学异常，利用地质、地球物理和地球化学找矿方法初步预测了天然气水合物的分布范围、厚度、资源量及其下部存在的天然气（游离气），为实施钻探验证，直接获取天然气水合物提供了目标靶区。
表2.8 海上调查项目执行情况统计表


2001年广州海洋地质调查局设立了预研究项目——我国天然气水合物资源远景预测与勘查开发技术跟踪研究，下设4个课题10个专题，该项目下属课（专）题在2002年已通过评审验收。
2.3.2.2 东海冲绳海槽调查研究现状
2000年中国地质调查局启动了东海陆坡天然气水合物资源调查评价项目，由青岛海洋地质研究所负责，相关单位参加，该项目于2002年5月通过评审验收。在东海冲绳海槽完成1个航次的天然气水合物调查，共完成海上调查工作量：多道地震测线1517.95千米，其中高分辨地震测线717.70千米，常规多道地震测线800.25千米，同时随船采集低层大气样100余件；对以前采集的138个浅表层样进行了烃类地球化学分析，对本项目采集的100余件低层大气样进行了轻烃（C1～C5）和C02分析，总数约1000个，碳、氧同位素分析20个；收集俄罗斯和中国台湾在1992～1993年3个航次200多个底水甲烷分析样品，收集国内外400多个海底地壳热流数据，收集中国科学院海洋研究所3个航次124个站位的海底温度测量数据，收集该区在1992～2000年间卫星热红外异常照片31张。通过青岛海洋地质研究所调查和研究，预测了东海冲绳海槽天然气水合物的分布范围、稳定带厚度及其资源量，为下一步天然气水合物的勘探提供了靶区（表2.9）。
表2.9 东海冲绳海槽天然气水合物调查研究工作统计①


2.3.3 滨海砂矿、建筑砂砾石
目前滨海砂矿开采程度较低，在沿岸的砂矿开采中，仅建成国有和地方矿山10余个、民采点百余处。采选场一般为中、小型，开采的机械化或自动化程度也不高，工业矿物回收率和综合利用程度也较低。
据有关资料统计，近年来各类金属、非金属砂矿产量：钛铁矿20余万吨、锆石2万余吨、独居石1500多吨、金红石3000多吨，玻璃石英砂逾百万吨、建筑砂砾石逾亿吨。
2.3.4 滨岸地下卤水
在渤海、黄海沿岸预测圈定的6个地下卤水远景区内，先后在山东、河北、天津和辽宁等地沿海滩涂，探明13处矿床，获卤水净储量25.00亿立方米（折合NaCl1.60亿吨），其潜在经济价值为250亿元。这为我国北方沿海地区普遍推广“井滩晒盐”开拓了少投入、高产出的广阔前景。山东莱州湾盐田利用高浓度卤水生产溴素，1座年产百万吨的盐场，每年利用10波美度的地下卤水1500.00万吨，可年产溴素4000.00吨，莱州湾及黄河三角洲地区高浓度地下卤水净储量数十亿立方米，如果都被开发利用，仅溴素产量就可达数百万吨，其他元素（如钾盐、镁盐等）的生产也可取得良好的效果。
2.3.5 滨岸地下淡水
由于海岸带的开发建设，使其成为资源型、水质型和工程型并存的缺水地区，14个沿海开放城市平均日缺水190.00万立方米，北方沿海城市年缺水甚至高达200.00亿立方米以上。一些沿海城市由于地下水开采过量，出现严重的地面沉降和漏斗问题。为了保障和满足海岸带地区经济社会建设的可持续发展，必须大力开展寻找各种类型的地下水资源，解决日益缺水的危机。
2.3.6 浅海海底煤田
我国首个海底煤田，于2005年由山东龙口矿业集团北皂煤矿投入联合试采运营。该煤矿已探明煤炭储量为12.90亿吨，其开发前景广阔。2005年6月，第1个海底采煤工作面投产的水平设在-350米处，首采面长150米，共开采原煤8.20万吨。第2个采煤工作面于2006年8月10日正式投产，距离海岸线600多米，位于海平面下300多米的海底，工作面推进长度为594米，倾斜长度146米，采高4米。至2007年1月底完成试采，并成功试采原煤42.5854万吨。

目前我国海洋矿产资源最具勘查开发前景的有近岸浅海建筑用砂砾石，近海陆架和深水陆坡区的石油与天然气，以及天然气水合物。作为中长期海洋矿产资源勘查开发规划，应当把这3种矿产资源的勘查与开发列为重点。
4.3.1 建筑用海域砂砾石勘查开发计划
随着我国经济社会建设的发展，国内外工程建筑市场的巨大需求驱动了建筑用海域砂砾石资源的勘查和开发利用。据估计，目前我国建筑砂砾年需求量数亿立方米，其中海砂砾石不到1亿立方米。在国内建筑行业中海砂砾石所占比重并不大，但随着陆地资源的日渐枯竭，其所占比重将不断攀升，而中国的港、澳、台地区和日本、韩国等对海砂砾石资源的需求量十分巨大（目前国家对外限制出口）。可以预见，海砂砾石资源将是海域矿产资源利用的新亮点。
计划在2012年完成我国海岸浅海区9个区块的勘查评价的基础上，对其调查区块内海砂潜力资源区规划所划分的“鼓励勘查区”、“限制勘查区”、“风险勘查区”和“禁止勘查区”4类勘查区的海砂资源量，根据指标体系进行评估，选择其中可供开发利用的海砂进一步勘查提交经济可采储量，进行开发可行性研究和开发阶段的环境评估。
●区内测线加密和取样按1∶5万比例尺进行。
●水深、海底地形地貌测量，地质地球物理调查。
●开发区海砂面积、平均厚度及其地质储量。
●海砂开发技术经济指标及其效益评估。
●开发环境评估。
4.3.2 近海陆架和深水陆坡区油气资源勘查开发计划
我国近海陆架区和深水陆坡区油气资源量评价表明，其潜力巨大，近年油气勘探获重大突破，先后发现若干大、中型油气田，如渤海南堡大油田和南海珠江口盆地白云凹陷深水荔湾大气田（Lw3-1）等。
勘查开发的重点，是在近海域一些新领域、新地区、新类型、新层位开展油气资源勘查评价，寻找新的后备接替区和开发基地。根据本战略研究主要海区及油气藏类型有：
●北黄海及南黄海北部的陆相中生界油气藏。
●南黄海盆地海相中、古生界油气藏。
●北、南黄海盆地、东海冲绳海槽，南海万安、曾母等含油气盆地的油气藏。
●南海陆坡深水区新近系油气藏。
●中生界海相地层，古特提斯海在中国东南部海域的晚三叠世—早侏罗世的浅海、半浅海沉积的油气藏。
●南海新生代中新世碳酸盐岩台地的生物礁相油气藏。
上述类型的重点在中、古生界海域油气藏和南海陆坡区深水油气藏，要从战略选区入手进行资源评价，选择重点区进行勘查，为开发阶段提供经济可采储量。
4.3.3 新型能源天然气水合物勘查评价计划
历经近10年的调查研究表明，东海冲绳海槽、南海北部陆坡区与西部陆坡区，以及台西南陆坡区都具有良好生成和赋存天然气水合物的地质、地球物理和地球化学标志及异常显示。2007年5月，我国在南海北部神狐海域首钻获天然气水合物实物样品。
为探明上述海区天然气水合物的分布状况、水深、埋深、面积、矿层厚度和资源量或地质储量，需要进行较详细的勘查、评价和钻探，以及实验模拟，为未来开发新能源做好资源储备。
●东海冲绳海槽（72000.0平方千米）估算天然气水合物资源量65.0亿立方米。
●南海西沙海槽（5700.0平方千米）估算天然气水合物资源量45.5亿吨油当量。
●南海东沙海槽（15419.4平方千米）估算资源量47.5亿吨油当量。
●南海神狐海域（9760.0平方千米）估算资源量33.28亿吨油当量。
●南海北部琼东南海域（11872.3平方千米）估算资源量58.3亿吨油当量。
本勘查计划对上述5个重点海域，在2015年前完成勘查评价和重点钻探，计算出天然气水合物地质储量，提交可供开发利用的矿区。为2020年进入开发试采做储量和技术准备。

1.地球物理勘查技术

开展了航空重力仪（G T-1A）在大飞机环境下的仪器安装、数据处理、飞行方法等方面研究。完成了井地高密度广义充电法效果的关键技术研究与试验、192道井地电法测量仪及其辅助设备的研制、井地高密度广义充电法的处理和解释方法研究、软件研制，并进行了野外试验。完成了正可控源音频大地电磁测深（CSAM T）三维数值模拟与程序编程，模型计算以及野外试验。完成了复电阻率法带地形三维共轭梯度反演算法推导和程序编写、调试和试算，完成了新疆野外试验选区和岩矿石标本采集工作和标本加工测试。

2.地球化学勘查技术

通过1∶25万和1∶5万化探扫面技术研制与示范，发现金、银、铜等主成矿元素和砷、锑、铋等成矿指示元素形成的组合异常。盆山边缘覆盖区铜矿穿透性地球化学技术研究与试验，发现隐伏矿床覆盖层地气、土壤和下伏原生矿石中的金属纳米颗粒，对隐伏矿勘查具有重要意义。东亚东南亚地学计划项目（CCO P）地球化学填图取得新进展。化探元素组合自动识别平台开发及应用示范研究也取得了重要进展。全国尾矿地球化学调查与评价项目研究确定了尾矿库三维建模及资源量估算方法。

3.遥感地质调查技术

开展地质勘查遥感系统集成与综合应用示范工作，集成开发了“星－空－地”一体化的地质勘查遥感系统，并在新疆开展了综合评价应用研究。研制出便携易用的单人电动无人机系统。初步进行国土资源领域的高分成像雷达系统的雷达响应和指标分析论证。

4.钻探技术

完成不稳定地层快速成膜护壁技术及高强度堵漏技术研究与应用，完成新型镁基冲洗液设计。完成海底软土层压入活塞式取样钻具现场海试。验证了Φ108和Φ127高风压贯通式潜孔锤可靠性。成功研发了适用于酸化压裂、支撑剂压裂的压裂工艺。

5.分析测试技术

自行研制了氢化物发生器装置，重点进行了氢化物进样系统与IC P—M S联用方面的试验研究，进一步确立了一些试剂的提纯实验方案。火焰法与氢化法联用原子荧光光谱仪研制与示范应用取得进展，根据试用情况完善了整机工艺文件和企业标准。通过油气勘探的现代微生物技术研究，优化了土样DNA 提取方法，分别建立了甲烷氧化菌和丙丁烷氧化菌功能基因实时荧光定量PC R 检测技术。

6.综合利用技术

开展丹巴低品位铜镍矿高效利用新技术研究，完成了多种工艺流程对比研究试验及大量的新药剂探索试验，研发出了两种新型有机抑制剂。针对贵州中低品位难选胶磷矿，研制并生产了新型磷矿扩大试验浮选机。开展了电厂燃煤综合利用的可行性研究，为富硒石煤用于电厂燃烧提供了相关理论指导。豫西难选铅锌矿浮选分离技术研究确定了铅锌硫混合浮选－铅锌硫分离的原则工艺流程。