采样季节对油气化探中游离烃方法的影响讨论.pdf

石油天然气学报 江 汉石油学院学报 2 0 1 0 年 8 月第3 2 卷第 4 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I A u g ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 4 采样季节对油气化探 中游离烃方法的影 响讨论 王国建 ，杨 帆 ，卢 丽 中石化石油勘探开 发研究院无锡石油地质研究所， 江 苏无锡2 1 4 1 5 1 唐俊红 杭帅 f电子科技 大学环境工程与环境科学研 究所， 浙江杭州3 1 o o 1 8 [ 摘要] 从室 内试验和 已知油气 区方法应用两个 方面来探讨采样季节对于反 映油气动态信 息的壤 中游离烃 方法指标 的影响。研究结果表 明，在 雨季， 由于土壤 润湿对物理 吸附态烃 类的解吸作用 ，提 高 了土壤 颗 粒 间隙的游离烃浓度 ；在 旱季 ，由于土壤 干燥 ，使烃 类易于被土壤 颗粒物理 吸附，使 壤 中游 离烃浓度 较 雨季低。因此，游离烃方法 的采样季节选择土壤 润湿的雨季可 能较理 想，较高浓 度 的游 离烃有利 于识别 和预测下伏 油气藏的存在 。 [ 关键词]油气化探 ；游离烃 ；采样季 节；油气藏 [ 中图分类号]P 6 3 2 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 O 4 0 1 6 6 0 5 油气化探方法常用指标从其反映油气信息角度可以分为 2大类 化石类指标和活跃类指标。化石类 指标是指经过漫长的地质时期而形成的 “ 烙印”化探异常，具有很强的稳定性 ，一经形成就不易破坏， 化石类指标的特点是能够反映地质时期是否有油气渗漏 ，但不能反映现今是否有油气渗漏 ，如酸解烃指 标 、蚀变碳 酸盐指 标 △C 等 ；活跃类 指标 是指补 偿性 烃类活跃 微渗 漏 ，能 够反 映 现今 是否 有 油气 微 渗漏 ，如游离烃指标、顶空气 、吸附丝等 ，因而也是油气化探中常用水探测是否有油气藏现代微渗漏的 经典方法。不同季节对同一地区油气藏进行近地表地球化学检测的结果表明 ，化石类指标 如酸解 烃 、△c具有较好的稳定性 ，而活跃指标 如游离烃 、顶空气虽然可以反映油气微渗漏信息 ，但含 量 差别较 大 。鉴于 尚未对 活跃指 标 的这种变化 原 因进行深 入研 究 ，笔者 通过 室 内试 验 、已知油气 区上方 的方法应 用探讨 了采 样季 节对 于反映 油气动态 信息 的方法 游 离烃方 法 的影响 ，提 出了油气 化探 中游 离 烃合理 的采样 季节 。 1 室 内干／湿土壤游离烃浓度对 比试验 一 般认为 ，壤中游离烃的采样选择在天气干燥、少雨 季节为好 ，这样潜水 面较低 ，土壤颗粒间隙 大 ，有利 于气体 样 品的采集 。而雨 季 土壤 潮湿 ，潜水 面较 高 ，不 利于气 体样 品的采集 。为 了了解 土壤润 湿对 于游离 烃指标 的影 响 ，进 行 了室 内土壤 在 干燥 与 润湿两种 情况 下游 离烃浓 度对 比试 验 。 试验所用的土壤来 自于准噶尔盆地 中部 1 、3区块 ，放置 近 4年的土壤样 品 2 9 4 2个 ，其 中砂土 l 1 5 1 个 占 3 9 ． 1 2 、亚 砂 土 7 5 2个 占 2 5 ． 5 6 、亚 粘 土 4 5 0个 占 1 5 ． 3 0 、粘 土 5 8 9个 占 2 0 ． 0 2 ，用搅拌机充分搅拌后，取一定量样品置于一个长方体的盒子 长 宽高 6 0 c m4 0 c m 1 6 c m中；采样探头为小圆柱状金属砂心 直径和高度均为 1 ． 5 c m ，是多孔材料 ，孔隙率 、渗透率均 较高 体积较小 ，无法测量渗透率 ，当用水 由材料的一面滴入很快就会从另一面渗出 。将采样探头埋 人土中，用手工尽量压实 图 1 。为了使土壤颗粒间隙的气体 能够扩散至取样探头及毛细管内，将样 品放置 了 7 d后 ，才 从密 封的取 气 口抽取 5 O “ l 气体 进入气 相色谱 仪分析 C ～C 轻烃 组分 。 取同样的干燥土壤样品 1 5 0 0 g加人适量纯净水搅拌成粘稠状 ，注意加人的纯净水量不使土壤颗粒出 现游离水 ，以吸附态水为主，否则难以测量游离烃的浓度。然后将粘稠状土壤装入一个圆柱形容器中， [ 收稿 日期]2 0 0 9 0 92 7 [ 基金项 目]国家自然科学基金项目 4 0 9 7 3 0 7 6 ；中国石油化工集团公司科技开发项 目 P 0 5 0 6 9 。 [ 作者简介]王国建 1 9 7 2一 ，男 ，1 9 9 6年大学毕业，博士，高级工程师，现主要从事油气地球化学勘探基础理论及应用研究工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2 卷第 4期 王国建等 采样 季节对油 气化探中游 离烃方法的影响讨论 并将 采 样 探 头 预 置 于 土 壤 柱 中，尽 量 手 工 压 实 图 2 。为 了了解 土壤润湿 后 土壤 颗 粒 间 隙 的气体 浓 度变 化 ，在润 湿土壤装 入容 器压实 后 2 h以及 放 置 7 d 、1 4 d 后 ，分别从密封的取气 I I 抽取 5 0 t x l 气体进入气相色谱 仪分 析 C ～C 轻 烃组分 。 干燥 的土壤 和润湿 后 的 土壤 中游 离 烃组 分 浓 度如 表 1所示 。可 以 看 到室 内空 气 的 甲烷 浓 度 为 6 ． 7 6 t A ／ I ，干燥 土壤虽 然放 置 了 7 d时间 ，但其 颗粒 间隙气 的 甲烷 浓度仍 然与 室 内空 气接 近 ，为 6 ． 8 5 t x l ／ L ，说 明干 燥土 壤放经 过 碎 样 成 2 0目，放 置 了 4年 ，土 壤 颗 粒 间 隙除空气 中 的甲烷 外 ，其 本 身 不 可能存 在 可 检测 到 的痕量 游离态 烃类 。然 而 ，润 湿 后 的土 壤 颗 粒 间隙 气 与干燥 土壤相 比 ，却 明显 出现烃 类 浓 度增 高 现 象 ，润 湿后 2 h ，检 测到 的颗 粒 问隙 气 甲烷 浓度 为 1 3 ． 5 u l ／ I ， 第 7天 甲烷 浓 度 则增 高 到 3 0 ． 6 u l ／ I ，第 1 4天 甲烷 浓 度则变 为 1 9 ． 8 v l ／ L 。首先 ，润湿土 壤颗 粒 间 隙 甲烷 浓 度 的升高不是 由厌 氧微 生 物作 用 产生 的 ，因为 已有 国 内 和 国外研 究均 表 明 j ，厌 氧微生 物产生 甲烷 的过 程 中往往 会有烯 烃产生 ，而试 验 中润 湿 土壤 中并 没 有 检 测到烯 烃 的存 在 。土壤 润湿 后其 颗 粒 间 隙气 甲烷 浓 度 增加 的现象说 明 了土壤颗 粒 表 面 以物 理 吸附 态赋 存 的 烃类受 到水 的排替 而解 吸 出来 ，扩 散 到土 壤 颗粒 间 隙 而使 间隙气 甲烷浓度 升 高 ，到第 7天 ，随 着 时 间的 积 累 ，解 吸 出来 的烃 类扩 散 量增 加 ，因而浓 度 增 高 。而 到第 1 4天 ，游 离 态 甲烷 浓 度 又 有所 降低 ，可 能 是 由 于土壤水分蒸发，土壤颗粒间隙的一部分 甲烷又重新 以弱 吸附态 范德华 力 吸附 于颗粒表 面 。 取样探头 图 1 测量压实的干燥土壤中游离烃的方法示意 图 润湿后的土壤 气口 取样探头 图 2测量压实的润湿土壤中游离烃方法示意图 通 过上述 的室 内试验 对 干燥 土 壤 和润 湿 土壤 颗粒 间隙 的游离烃 浓度对 比表 明 ，土壤润湿 后 ，能够解 吸 出颗粒表 面物 理吸 附 范德华 力 的烃类 而释放 至 土壤颗粒间隙 ，使土壤中的游离烃浓度升高。 表 1 干燥土壤和润湿后的土壤颗粒间隙气 组分 浓度 I ／ L 2 不同季节已知油气藏上方实测 该次选 取苏 北盆 地盐城 凹 陷朱 家墩 气 田为研究对 象 ，朱家 墩气 田位于 苏北盆 地盐 城 凹陷南洋 次 凹深 凹带 ，是盐二、盐三两条北掉断层夹持的断背构造 。为了研究不同季节对垂向微渗漏的烃类影响， 在朱 家墩气 田上方 近地 表布置 地球 化学 测量 剖面 5条 A～ E剖面 ，2 0 0个 物理 点 ，点 间距 2 0 0 m。其 中 B、C、D、E剖面垂 直 于构造走 向 ，A剖 面沿 近气 田走 向 ，与 B、C、D、E剖 面垂直 相交 图 3 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 8 月 分别 于冬 季多雨 时期 、春季干燥 时期 开展重 复采集 了游 离烃 1 ． 2 ～ 1 ． 5 m 深 样 品。 图 3 苏北盆地盐城 凹陷朱家墩气 田构造及壤 中游离烃化探测量 剖面 对该 地 区先 后两 次重 复采集 的游 离 烃样 品的分 析数 据 特征 值 进行 了统计 表 2 ，经 对 比发现 ，在 湿润的雨季测量的游离烃指标浓度最大值和平均值均明显高于干旱季节。在油气地球化学场 中，均值为 某指 标所 有样 品分析数 据 的算 术平 均值 ，即数据 的平 均水平 ，它近 似地代 表 了区域地 球化学 场背景 场水 平。变异系数 标偏／ 均值 ，表征数据的相对变化大小。以 C剖面两次测量结果为例 图 4 ，根据朱 家墩 气 田的气藏 剖面口 ] ，建立 了烃类 垂 向微 渗漏 的地质 一 地 球化 学模 型 ，可 以看 出雨 季 和旱 季 的土 壤 中 游离烃 对油气 藏 中烃类 垂 向微 渗漏 的反 映具 有 明显 差别 。雨 季测 量 结果 显 示 图 4 b ，朱 家 墩气 田 的地球 化学模 型 中的盐 2断层 、盐 3断层及 二者 夹持气 藏 的上 方近地 表游 离烃均 呈显 著异常 ，说 明烃类 以断层 、泥 岩盖层 的裂缝 发育 带 、地 层 中的微裂 缝系统 为优势 运移通 道垂 向微渗 漏至地 表形 成顶端 异常 模式 ，背景 与异 常分离 明显 。旱季 测量 结 果 显示 图 4 a ，虽 然气 藏 上方 土 壤 中也 存 在微 量游 离 烃 异常 ，但强度 与雨 季相 比大大减 弱 。 表 2 朱家墩气 田上方两次近地表游离烃样品测量数据特征值 注两次测量的样本数均为 2 0 0个。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 4 期 王 国建等 采样季节对油气化探中游离烃方法的影响讨论 ● ＼ _ U 一 ● i 、 U 5． OO O． OO 2．0 O 1 ．5 O 1 ．D O U O．5 O O ．OO E s三垛组 E d戴南组t E J f阜宁组， K2 t 泰州组 巨 塞 烃 甲 烷 ‘Y c ’ 浓 度巨 囊 烃 重 烃 ‘ Y c ； ’ 浓 度 一 曲 线 一 曲 线 。 图 4朱家墩气田烃 类微 渗漏 的地质一 地球化学剖面 上述朱家墩气 田上方近地表不同季节的游离烃测量结果与国外的已有研究实例较为类似 。T． J o n e s 曾在地下储气库上方近地表的检测发现，气压和气象变化可对气体通量产生影响 ] ，雨水可能排替土 壤颗粒表面物理吸附的气体到颗粒间隙，另外气压变低，也可以使土壤颗粒表面物理吸附烃类降压解 吸 ，因而使壤 中游 离烃浓 度增加 。 可 见在湿 润 的雨 季游 离烃指 标具有 较 高地球 化学 异常 ，有 助 于提 取下 伏油 气 藏 的烃 类微 渗 漏信 息 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 8月 需要说明一点的是要排 除极端条件 ，如连续降雨 ，潜水面升高而难以取到合适深度 土壤 中游 离烃样 品等 。 3 结 论 1 通 过室 内试验表 明 ，随土壤 润湿度 变化 ，土壤颗 粒 表面 轻烃 的 物理 吸 附与 解 吸处 于 一个 动态 平 衡 ，解释 了不 同季节 的野 外 同一 地点 土壤颗 粒间 隙的游离 烃浓度 会有较 大变 化 。 2 土 壤润湿 有利 于颗粒表 面物理 吸附 的烃类 解 吸 ，提 高 土壤 颗粒 间隙 的游 离烃 浓 度 。因此 ，与 干 旱季 节相 比 ，油气 化探游 离烃方 法 的采 样季 节选择 湿润 的雨季 ，效果 可能较 为理想 ，有利 于识别 和预 测 下伏 油气藏 的存在 。 3 对反映油气动态信息方法游离烃方法的应用要重视对野外 区域地质和 自然地理情况的认真 调查 、研究 ，确保 野外工 作方法 的正确 得 当 ，获取 最佳原 始资料 。 4 加强包 括游 离烃方 法在 内的地表 化探 方法 的干扰 因素研 究 ，包括 地 下地 质 因素 和 地表 因 素 ，可 大大提 高油气 化探方 法 的应用效 果 。 中石化 石油勘探 开发研 究院无锡 石油 地 质研 究所 陈浙 春 高级 工程 师提 供 了 室 内试 验 所 用 的土 壤样 品 ，在 此表 示衷心 感谢 。 [ 参考文献] [ 1 ]杨振鸿，鲍征宇 ，李方林 ．若尔盖地区酸解烃与热释烃影响因素研究 [ J ]．物探与化探计算 技术 ，2 0 0 7 ，2 9 1 4 8 ～5 3 ． [ 2 ]蒋涛，任春 ，夏响华 ．近地表土壤中油气微渗漏烃的赋存特征及化探指标的试验性 研究 [ J ]．物探与 化探 ，2 0 0 3 ．2 7 4 2 5 1 ～ 2 5 3 ． [ 3 ]索孝东，劳文剑 ．近地表游离烃化探系统及其应用效果 [ J ]．勘探家 ，I 9 9 9 ，4 1 5 2 ～5 5 ． [ 4 ]Ab r a ms M A．D i s t r i b u t i o n o f s u b s u r f a c e h y d r o c a r b o n s e e p a g e i n n e a r - s u f a c e ma r i n e s e d i me n t s[ A]． S c h u ma c h e r D，Ab r a ms M A ． Hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n a n d i t s n e a r s u r f a c e e x p r e s s i o n I t ]． Tu l s a ，Ok l a h o ma ，U． S ． A． Ame r i c a n As s o c i a t io n o f P e t r o l e u m Ge o l o g i s t s ． 1 9 9 6 ． 1～ 1 4 ． [ 5 ]程同锦 ，王者顺 ，吴学明 ，等 ．烃类运移的近地 表 示与地球化学勘探 [ M]．北京石油 工业出版社，l 9 9 9 ． 8 2 ～1 2 O ． [ 6 ]K l u s ma n R W．S o i l g a s a n d r e l a t e d me t h o d s f o r n a t u r e r e s o u r c e e x p l o r a t i o n[ M]． wi l e y C h i c h e s t e r ，1 9 9 5 ． 6 5 ～6 9 ，8 2 ～8 3 ． [ 7 ]陈安定 ，王文军，岳克功 ，等 ． 盐城朱家墩气田气源及发现意义 [ J ]．石油勘探与开发，2 0 0 1 ，2 8 6 4 5 ～4 9 ． [ 8 ]李 云，陈佳梁，王建 ．盐城凹陷朱家墩天然气成 藏特征 [ J ]．石油天然气学报，2 0 0 5 ，2 7 3 3 0 0 ～3 0 3 ． [ 9 ]王国建 ，程同锦 ，卢丽 ，等 ． 烃类垂向微渗漏 近地表显示与运 移通道的关系一以苏北盆地盐城凹陷朱家墩气田为例 [ J ]．石油实 验 地 质 ，2 0 0 8 ，3 0 3 3 0 1 ～ 3 0 2 ． [ 1 o ]J o n e s V T，B u r t e l l S G． Hy d r o c a r b o n f l u x v a r i a t i o n s i n n a t u r a l a n d a n t h r o p o g e n i c s e e p s[ A] ．S c h u ma e h e r D，Ab r a ms M A． Hy d r o c a r b o n mi g r a t i o n a n d i t s n e a r s u r f a c e e x p r e s s i o n[ C ]． T u l s a ，Ok l a h o ma ，U． S ． A． A me r i c a n A s s o c i a t io n o f P e t r o l e u m Ge o l o g i s t s ， 1 9 9 6 ． 2 0 3 ～ 2 2 1 ． [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m