油气地球化学勘探的基本原理及典型方法

油气地球化学勘探的基本原理及典型方法
油气化探主要是通过探测到的各种地球化学异常来揭示地下油气藏的存在。

如何从地表检测出各种烃类和烃类蚀变产物、从检测到的各项组分中提取深部油气信息以及尽可能排除各种地表因素的干扰一直是油气化探的主要发展方向。

目前背景和异常的识别主要是通过各种数理统计的方法，如采用区域均值加减几倍方差作为异常的下限等来确定异常的。

这些方法在小比例尺低精度油气化探的概查和普查阶段（背景较为统一）是可行的，然而在大比例尺高精度的详查和精查阶段（存在较大背景差异），异常和背景的区分需要更为科学的标准和方法。

改进应用的数学模型来确定异常是一种思路，另外通过有机地球化学方法，利用烃类的组成和同位素特征从成因方面对背景和异常进行精细判识是另一个发展思路。

经过多年的发展，人们在检测技术上取得了较大的发展，为地表烃类和烃类蚀变产物的研究奠定了基础。

地表烃类的地球化学分析方法已有许多种，如顶空气、酸解烃、游离烃、吸附烃，吸着烃、溶解烃以及热释烃等，这些方法有些已相对成熟，建立了比较完善的分析实验流程并开发了相应的仪器设备。

由于不同阶段、不同成因产生的烃类不仅组成上存在一定的差异（如地表生物地球化学作用产生的烃类以甲烷含量为主，且明显贫13C；深部油气中重烃含量相对较多，且相对富集13C），而且进入土壤先后次序以及存在的烃类-水-土壤相互作用的不同，都为从油气化探异常中提取深部油气信息提供了理论基础和研究对象。

如包裹在土壤颗粒内部的吸着烃以早期形成的烃类为主；存在于颗粒之间的游离烃以晚期渗逸的烃类和地表形成的烃类为主。

然而由于已有的一些地球化学分析方法在测定对象上存在明显的交叉混合现象，妨碍了许多关键信息的提取，从而影响了成因方面的研究。

如酸解烃实际上包括了土壤中颗粒物表面和内部严格意义上的吸附烃和吸着烃，这样得到的酸解烃具有较高的信噪比；活性碳吸附烃法分析测定的实际上是土壤中的游离烃，即包括了地下油气来源的烃类也包含了由地表生物化学作用产生的烃类，因此游离烃测定的稳定性和重现性较差，易遭受气候、土壤含水饱和度以及地表各种污染（包括人为和表生地球化学作用两方面）的影响；顶空气缺点是解吸的烃类量很小；热释烃也包括了吸附烃和部分吸着烃，并且热释温度不易控制，温度低了，烃类释放不完全，温度高了，可能产生裂解，故热释烃指标也不够稳定，应用效果不甚理想。

正是基于这一认识，本研究拟对土壤样品中不同赋存状态的烃类进行分步连续提取，深入研究。

这一工作在以往还没有被系统地开展过。

蚀变碳酸盐（ΔC）是目前油气化探中一个重要的指标，国内外对其机理进行了较多的研究，开发出了一系列的分析测定仪器。

测定ΔC的基本原理是：油气藏中的低分子烃类，从深部还原环境向上渗透或扩散到达近地表的氧化环境时，一部分被土壤颗粒吸附，而另一部分被氧化成CO2，它分解沉积物中的硅酸盐和铝硅酸盐，生成某种稳定的特殊碳酸盐。

这类特殊的碳酸盐在特定的温度区间（500-600℃）内热解能重新释放出CO2。

通过测定其含量，研究其分布规律，可以预测区域含油气远景，判断油气藏的存在。

然而由于形成蚀变碳酸盐的CO2既可以是来自深部油气的地表蚀变，也可能是直接产自表生环境的CO2；另外在这个阶段热释放出的不一定完全是CO2，可能有其它组分，将干扰CO2产物的测定。

因此在有些情况下，传统的ΔC测定方法可能会高估了深部油气的贡献。

目前国内外已开发出了具有程序升温和同位素测定功能的ΔC测定仪，为进一步研究蚀变碳酸盐（ΔC）提供了思路。

目前油气化探中研究较多的组分是C1-C4气态烃类。

由于近地表油气化探研究的目的层基本上属于现代沉积物的范畴，表生地球化学过程本身会产生一定量的烃类组分，这类来源会对油气化探结果产生显著的影响。

除了利用烃类组成和碳同位素对烃类来源（深部油气来源还是表生地球化学作用产物）进行判识外，低背景化探指标的开发也是一个重要的发展方向，有助于排除地表各种因素的干扰，提取深部油气信息。

实践表明，土壤中C5-C12轻烃
的含量与地下的油气密切相关，加强土壤中这部分组分的研究对揭示深部油气具有重要的实际意思。

但它们在土壤中的含量很低，给分析测定带来了较大的困难，因此目前这方面的研究相对较少。

另外，表生地球化学
环境下形成的轻芳烃的量很低，轻芳烃较稳定，有较高的蒸气压和较大的溶解度，在地下可以以气态形式通过微渗透方式或以溶解与悬浮状态通过水动力运移至地表。

所以利用轻芳烃作为油气化探的一个指标，具有背景强度低的特点，适用于高精度油气化探中深部油气信息的提取。

近年来紫外吸收光谱和荧光光谱因为重现性好、灵敏度高、选择性好、简便快速等优点，成为油气化探样品中芳烃组分常用的检测手段。

但由于紫外、荧光光谱分析技术得到的仍是混合光谱，测定的是某一类芳烃组分，如单环芳烃、二环芳烃、三环芳烃等，不适合于开展精细的单个化合物定量分析。

近地表土壤样品中的芳烃组分含量极低，且以轻芳烃为主，对分析测定具有较高的要求。

大量实践表明，异常强的地方正下方并不一定有油气藏，异常弱的地方往往产出油气。

这表明加强对能指示地下油气藏存在的有效异常的研究具有重要的实际意义，是提高油气化探预测成功率的关键。

油气化探异常主要可分为两种不同类型，一类是微渗逸形成的异常，微渗逸被认为是地表油气化探异常形成的主要机理，它往往只是形成只能通过分析测定才能检测出的弱异常；另一类是宏渗漏形成的异常，它主要受与构造因素如断层等控制，往往在地表形成相对较强的异常。

另外，已遭受破坏的古油藏上方也可能残留有早期形成的异常。

因此，如何从各种异常中区分出可用于地下油气藏预测的有效异常对降低勘探风险具有重要的实际意义。

最后，高精度油气化探中一个重要的工作内容就是综合各种化探结果以及地质、地球物理资料对地下油气藏进行预测。

利用检测到的深部油气组分的组成和同位素特征对其母源、沉积环境以及热演化程度等进行判识是有机地球化学的主要研究内容之一。

井中化探可以从纵向上揭示烃类以及烃类蚀变产物的变化。

微渗逸异常和宏渗逸异常与地质、地球物理资料的结合可对地下油气藏聚集的有利部位给出进一步的限定。