随着油气勘查工作的发展,油气化探工作量有了较大的投入,化探方法种类繁多,从野外采集、室内分析、数据处理到地质解释,已在向规范化和标准化迈进。地球化学找油是一个较为复杂的问题,强烈的干扰始终与有用信息并存,因此,必须排除干扰因素,结合实际情况,合理地应用不同的新技术、新方法,才能取得长足的进展。
一、烃气测量法
土壤、岩石的烃类气体化探法是应用最普遍、成效较好的油气化探方法之一。它依据油气扩散原理,检测地表土壤和岩石中烃类气体的含量变化规律和组合关系来圈定地表化探异常,指出下伏油气藏的存在。气体的制备和检测方法多样,经过多年来的对比实验,选用罐顶气测法和酸解气法进行研究。由于在沉积物中生成烃类气体的成因是多样的,加之地表干扰因素较多,因此,该方法过去的成效不大。近几年随着高精度、高灵敏度气相色谱技术的应用,化验数据处理技术的改进,各类不同地质体中烃类气体组合模式的建立,开展了大面积的工作量进行综合解释,烃气测量法又有了进展,能够捕获地下油气的信息和预测油气远景。
钻井过程中的气测工作,由于深井泥浆比重大,加之有机泥浆的干扰,效果欠佳。为此,开展井下烃类气体多方法检测,进行了罐顶气测和岩心、岩屑酸解烃配套研究。罐顶气测解决了地层中流动相的含量,酸解烃阐明生油气的能力或潜力。碳酸盐岩有机质含量极微,生油问题一直是个难题;深部红色地层的含油气性如何检测,烃类气测在一定程度上有助于上述问题的解决,把气体成分组合模式,岩石性质和甲烷碳同位素资料结合起来进行研究,能对油气运移、演化程度提供信息,对于判断储层有参考价值。
由于气测法脱气条件不同,解析量有异,土壤中的烃类气体含量和碳酸盐含量成正相关,几乎所有的土壤中均能检测出烃类气体,而且甲,乙,丙、丁烷的含量多同步增减。以及样品的保存问题和因脱气条件不同而引起的甲烷碳同位素分馏现象,还需继续完善和深入研究。
二、水化学法
水化学法是以测定水中的盐类成分为基础,利用盐分通性(水型、水组、亚组)来评价含油气远景。
油田水常量离子的组合,在我国不同的构造盆地中有不同的地质规律,在膏盐和生油层交互沉积的萁状断陷中,如潜江凹陷离子的富集地段反映油气的存在。在白云岩、碳酸盐岩和油页岩发育的沉积凹陷中,如南阳泌阳凹陷离子含量极微,指示区域油气的富集,在矿化度相对不太高的松辽盆地则以离子富集区反映油气的存在,在油气化探面积和测量中,水化学勘探的盐分通性和矿化度仅反映地球化学的区域背景景观和地貌、第四纪水文条件。柴达木盆地诺木洪地区进行水化学测量的资料表明,在靠近南部山区供水区多为低矿化度的水到盐湖过渡区为中矿化度的水,地面普遍盐化。近几年来试验的水中有机组分和溶解烃类气体的测试方法,使水化学法有了较大的进展,水中的有机成分和烃溶解气能够反映出地下油气信息,水中酚、苯、甲烷及紫外、荧光检测在已知区都取得了良好的效果,水化学有机组分的面积测量,在松辽南部、泌阳凹陷、周口盆地均获得了理想的异常,为扩大油区、缩小勘探靶区提供了有意义的综合解释化探资料。
通过对水中溶解烃的甲烷稳定碳同位素的研究,建立了地下,地面不同成因的甲烷碳同位素分析数据的判别值,对松辽南部浅层水溶解气中的甲烷异常进行了成因判别,从而提高了油气化探的解释水平,开展区域水化学面积测量,能够指出油气富集地段,为地震,钻探缩小靶区提供依据。张金来、刘崇禧等分别对我国油田水的分类和水化学法找油提出了一系列的论点,在石油化探的理论研究和地质解释方面闯出了新的思路。
三、有机地球化学勘探法
有机地球化学勘探法主要测定岩石、土壤中分散、微量的石油物质及其衍生物的性质和含量,从而推断下伏地层中油气藏的存在。历年来研究和开展的方法有:沥青法、发光沥青法、全烃色谱法、红外(芳烃结构分布指数)紫外、荧光光谱法。
50年代我国已普遍应用沥青法、发光沥青法进行油气苗的鉴别和土壤的石油化探普查,多年的实践表明,对于高含量的油苗露头和岩石中的有机质检测是有效的,但在土壤化探面积测量的研究中没有取得理想的结果。为了排除第四纪沉积物中有机质的干扰,鉴别出地下油气信息,开展了现代不同沉积类型和古老成油成煤沉积地层中有机质特征的对比研究,进行了采样和样品处理过程中的污染研究。姚志温等人在这方面进行了系统专题研究,建立了不同新老地层中有机质成分的地球化学模式,排除了污染,明确了方向,
最近10年列入的几项新技术是紫外吸收、荧光光谱和三维全扫描荧光光谱。由于排除了污染,选用高纯度正己烷冷抽提才在技术分析上取得了明显的进展。紫外吸收光谱法是一种复合光谱,由物质分子中介电子跃迁而引起,其特点是反映存在的结构的共轭特征吸收谱带。在松辽盆地的研究中取得了204毫微米、245、260毫微米三个有意义的紫外吸收峰段。根据吸附度所圈出的异常与油气富集区的符合较好。
油田附近地表外的土壤及沉积物所产生的荧光光谱相似干原油的荧光光谱的两个主要的荧光发射峰,于是产生了荧光光谱法找油。近年来,先后在松辽、南阳、泌阳、塔里木、四川等地区的油气化探中采用了荧光光谱法,取得了较好的成果,说明它是一种灵敏,快速预测油气的好方法。三维全扫描荧光光谱法是在荧光光谱法的基础上发展的一种新化探法,用荧光强度比值(指纹特征峰强度比)和荧光强度两个参数来评价预测油气远景和有机质类型,该法已开始进行实验研究。
四、色-质谱指纹技术(KV指纹技术)
色-质谱指纹技术的样品收集采用了活性碳累计吸附,而不同于其它化探的瞬时取样手段,当前有热解-色谱(Py-Gc)和热解-质谱(Py-Ms)两个系列在进行研究,活性碳吸附丝在我国已经研究成功。华东石油地质局地质研究大队在苏北的化探面积测量中首次采用色-质谱技术,检验出从己戊烷到已十五烷之间的30~40个有机组分,并对己癸烷、已十四烷、2.4--二甲基己烷、甲苯、1、2、3--三甲基苯等5个组分作了平面异常图,取得了良好的效果,中心家验室和化探中心的KV技术系列都已建成投入生产,该方法取得的指纹色谱图和质谱棒图信息量非常多,如何排除污染及第四系干扰,从中提出与石油有关的数据处理系统还需继续开发。
五、测汞找油法
1982年涂修元、吴学明对四川盆地16个含气构造不同时代的天然气进行了系统的测汞工作,得出了有意义的结论:(1)汞与天然气以上的重烃有显著的相关性;(2)天然气中汞的含量变化与天然气演化变质阶段具有明显的关系;(3)煤系地层中天然气的汞相对更为富集,汞可作为煤成气的指标之一。生油岩中有机质向石油转化时,汞还原释出,随着油气移聚,使汞和油气富集到储集层,由干汞有较强的挥发能力,在地下的相对高温、高压下,能够穿透水层和油层不断向低压部位蒸发,在地表形成异常。
近几年来,在江汉王场、泌阳凹陷、松辽南部以及华北柳泉等油气田进行了试验研究,取得了一定的成效,由于野外直接测汞受到土壤湿度及气温的干扰。近期又进行了室内热释汞的方法实验,得到了较为稳定的效果。
六、土壤热解碳酸盐法和甲烷稳定碳同位素法
随着分析手段的改进和应用,土壤热解碳酸盐法和甲烷碳同位素法已引入油气化探。结合已知区和未知区土样进行上述两方法的室内分析攻关和分析流程的建立。1980-1982年上海海洋地质调查局同联邦德国地学与原料研究院进行技术合作首次在东海温东海区开展了利用碳同位素方法找油气的地球化学勘查工作。
敖巧庆等人对热解碳酸盐进行了一系列的研究和实验,引进和建立了土壤热解碳酸盐法分析流程对各种无机碳酸盐的分解温度、样品的粒度、氧化时间、土壤热解碳酸盐最佳分解温度、分解时间、测量范围、精密度等进行了条件选择,实验证明,在地表土壤中,在500~600℃温区内存在着热释CO2异常,在分布上与已知区含油气部位有一定的关系。近年来,在油气化探面积测量中大量采用了C法,取得了良好的效果,可以认为土壤热解碳酸盐法异常与地下油气藏有一定的内在联系。
质谱技术的引进发现甲烷的同位素含量与母源物质成因和成熟度有一定的相关关系,甲烷的碳同位素比值可用来判断母源物质的类型、成熟度和甲烷的成因,是区分次生烃和自生烃、现代烃和古老烃的有力手段。陈炜、雍克岚进行了真空度和抽真空最佳功率,甲烷与空气,一氧化碳分离,制样最佳条件、准确度、精密度与进量关系等一系列试验,建立了土壤中微量甲烷碳同位素样品的制备装置。实验表明,甲烷进样量的标准偏差小于0.1%,当前在已知区和未知区应用后表明,水中烃、岩心烃能够提供可靠数据,但地表土壤中的同位素分析鉴定前气体分离工作不太理想。
七、化探-遥感油气预测
“七五”以来,邵震等先后在吉林梨树凹陷开展了遥感技术在地球化学勘探中的应用,卫星遥感技术在塔东北地区油气化探中的应用、川西北孝泉地区化探异常与天然气富集的关系等一系列化探-遥感课题的专题研究。首先提取对应化探异常的图像子区的光谱特征,应用模式识别及多维数据处理,建立化探异常的统计样本函数模型,应用这些样本模型,对广大待测区进行分类判定,提取油气信息,预测油气的存在。研究结果表明,化探数据与遥感资料存在着一定的相关关系,在同样成像条件下采用少量化探资料,即可作出有价值的大面积预测,为石油化探的成果应用闯出了新路子。
40年来的实践证明,油气化探在油气勘查的各个阶段均可发挥其独特的作用。油气化探应当结合地质、物探资料进行综合解释,强调多方法、多指标的综合测量。
近10多年来油气化探的声誉虽然有所提高,但从基础理论,方法技术到成果解释与应用水平等方面尚存在许多有待深入研究的问题。当前油气化探的主要研究方向可归纳为:
1.区域(盆地)地球化学背景的研究,区域性背景研究将是今后大面积开展油气化探的前提。由于各分区单元的地质、地球化学条件相差甚远,需要以区域(盆地)为单元建立区域标准样品,以便对不同分区单元进行定量比较,建立区域性化探样品分析的质量检测标准,制定不同区域(盆地)的异常划分标准,提高异常可信度。
2.建立相对稳定的不同方法、不同阶段的技术规范和操作规程,以保证工作质量。
3.以现代技术为依托。加强基础理论研究,以积累的大量实际资料和数据为依据,借助物理模型和数学模型,充实化探理论基础。一方面是以现代理论化学与物理化学的基本理论为基础,将地质条件转化为环境条件,建立地球化学的数字模型。另一方面是在确定地球物理场与地球化学场的共生性质,建立两者的数学关系,应用地球物理场的定向变化规律与其边界条件,以达到建立三维地球化学模型的目的。