浅议油气化探的干扰因素

与天然气比久第27卷第5期oIL GAS GEOLOGY006年10月文章编号:0253-9985(2006)05-0675-07浅议油气化探的干扰因素邓国荣(中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院合肥石油化探研究所,安徽合肥230022)摘要:借鉴物探有关干扰的表述,建立了油气化探干扰的概念。根据油气化探所依据的烃类垂向傚运移理论和工作原理详细阐明了油气化探干扰的内酒。将干扰源分为同生作用、生物化学生气作用、介质性质差异、人文污染等4种基本类型。前三者是主要的干扰因素,人文可能的污染局隈于个别样点。通过探例和模拟实验,对干扰程度进行了分析。针对油气化探不同工作环节,提出了抑制干扰的相应措施,包括选择适当的方法组合、对介质差异性进行标准化处理、采取精细的异常分离技术、异常判识。根据异常和背景的关系,指出干扰的普遍性是针对背景而言,出现在任何测区;而实际构成于扰是针对异常而言,其存在是有限的测区,并且可以通过适当办法使于扰得到相当程度的抑制。关键词:于扰因素;千扰源;干扰抑制;油气化探分类号:TEl223文献标识码:AInterfering factors in oil and gas geochemical explorationLoronHefei institute of Petroleum Geochemical Exploration, Petroleu ExplorationProduction Research Institute, SINOPEC, Heifei, Anhui 230022)Abstract: Using the understanding of interference in geophysical exploration for reference, the concept of inter-ference in oil gas geochemical exploration is proposed and also expounded with the theory of vertical micro-of hydrocarbon and the working principle of geochemical exploration. There are four basic types of in-terference sources in oil and gas geochemical exploration: syngenetic process, biochemical gas effect, samplequality difference, and pollution from human activities. The first three types are the main interfering factorswhile the last one maybe limited to some individual sampling spots. An analysis is carried out to evaluate the de-gree of interference based on the study of field exploration cases and results of simulation test. Correspondingmeasures are proposed to suppress interference in different stages of geochemical exploration, including selectionof proper method combination, standardization of the media difference, and accurate anomaly separation andidentification. The relationship between anomaly and background shows that the interference is universal interms of background can occur in any survey areas, while the real interference in terms of anomaly just exists inlimited survey areas, and can be suppressed to some extent with proper methodsKey words: interfering factor; interference source; interference suppress; oil and gas geochemical exploration油气化探的干扰现象很早就认识到,并且越其有效性的关键根据。以往有关干扰的研究主要来越受到化探工作者和勘探决策家的关注。干扰是对介质性质的差异作定性分析,并通过统计学的存在是人们有时对油气化探信心不足甚或怀疑中的回归分析探索定量校正的方法。有关干扰的收稿日期:2006-03-10中国煤化工作者筒介:邓国荣(1964-),男,高级工程师油气化探与石油地质基金项目:中国石油化工股份有限公司科技项目(Poo2)CNMHG676石油与天然气地质第27卷研究是油气化探工作者必须进行的基础课题,需要建立干扰的概念对干扰源及干扰程度进行分21人文污染析、提出抑制干扰的措施人文污染也称人为污染或人工污染,主要是指样品采集和运输过程中成品油的污染以及油气1于扰因素的含义田开采活动引起的污染。张金来φ进行了模拟实验:用长1m、直径对某领域的研究,必须先建立起科学的概念。10cm的圆筒硬质塑料管,底部充原油伴生气或原目前尚没有油气化探于扰的定义。借鉴物探有油,上装土介质和水介质,在土壤和水的自重作用关干扰的表述1,将于扰定义为探测目标(成熟烃下,油气向上运移,模拟烃类在土介质和水介质中类聚集)以外的因素引起的地球化学场对异常场产生的指标分异效应。的影响。根据油气化探所依据的烃类垂向微渗漏实验结果(表1,表2)表明理论以及工作原理,对油气化探干扰的内涵作进1)充原油伴生气或原油前后,土介质△C、重步闻明。烃无明显变化,说明人文污染对△C、酸解烃影响1)对油气勘探而言探测目标一般是指成熟微弱。的烃类聚集,因而生物气聚集就是干扰。2)充原油前后,水介质甲烷和重烃无明显变2)干扰是针对异常场的。干扰普遍存在,但化,说明原油对水溶烃影响微弱充原油伴生气以是只有当它对异常场形成影响时才构成干扰。油后,水介质甲烷和重烃发生显著变化,说明天然气气化探基于烃类垂向微运移理论。因而以地表土对水溶烃影响显著。介质油气化探而论,方法的测量值是采样层及其3)无论是土介质还是水介质,其紫外、荧光以下所有层位烃类信息的综合反映。在没有成熟对原油的响应都非常明显。烃类聚集的地区,各方法均有一定的测量值,这个勘探实践表明,在已开发的油气田区域内开测量值就是背景或者说平均干扰水平。展了大量的土介质、水介质化探工作,油气田上方3)成熟的但呈分散状态的烃类(比如烃源岩没有出现大面积顶端异常。样品采集和运输过程中的烃类)如果通过微运移到达地表则形成背景中成品油的污染是偶然的污染。人文可能引起的的组成部分,对异常场不构成干扰。污染局限于个别测点的影响,而且局限于“游离4)就油气化探功能而论,干扰一是指出现了性”方法(如水溶烃)和芳烃方法,对于“烙印性”假异常,即“异常”不是由垂向空间上成熟烃类的方法(如△C、酸解烃)没有影响。聚集引起的;二是指掩盖了成熟烃类聚集在近地表1水介质模拟实验结果表的反映,使之不易被辨识。Table 1 Simulation test result of water sample5)化探异常总是依附于某种介质这一点与模拟实验条件,甲烷、重烃紫外、茭光物探不同。因而介质性质的差异对地球化学场会形成影响,某些情形下还将对异常场形成影响。充原油伴生气667.介质之于化探既是载体依托又在某些情形下形充原油0940.549308成干扰,因而是一种特殊的干扰表2土介质模拟实验结果2干扰源及干扰程度分析Table 2 Simulation test result of soil sample外荧光模拟实验条件△C,%(μ·kg-)(22m)(380mm)从干扰因素的含义出发,将干扰分为人文污染同生作用生物化学生气作用介质性质差异充原油中国煤化工2251405等4种基本类型。CN G695 1365①张金来,系列油气化探在松辽盆地南部寻找天然气的应用研究,国家“七五”科技攻关成果报告,1989第5期邓国荣:浅议油气化探的干扰因素内)、具商业开采价值的大气田③。当把勘探目2.2同生作用标定位为成熟烃类聚集的时候,生物气藏就是样品系源于异地、未经充分风化、且已形成干扰。高含量烃类信息的土介质致使一些方法检测出生物化学生气作用是普遍的,在地表至成熟的异常不能反映原地深部烃类聚集信息,形成烃源层之间都存在。但是只有当生物化学气聚集干扰成藏时才构成干扰,而呈分散状态时为背景。生L.C.Pice(1985)12援引了 McCrossan等人的物气聚集通过垂向微运移(可能还有微渗逸)机制研究成果。 McCrossan等(1972)实施了一项覆盖而在近表层形成异常,从而形成假异常或对成熟13399km2广阔范围的勘查计划,在阿尔伯特省烃类聚集体的异常形成垂向空间上的掩盖西部olds- Caroline产油区于1.5m深处采集了生物化学生气作用对游离性方法(如水溶4561个冰碛物样品,进行酸解烃(吸留烃)分析。烃、物上气)形成干扰是显而易见的。前述的模结果发现在已确证的产油层与地表烃类异常间拟实验结果、Hunt(1979)(2援引的前苏联储气库无相关性。后续的研究使他们作出结论,所测得储气前后其上方含水砂岩中的气体含量增大了的大部分烃是同生的它们的来源是冰碛物中的10倍这一研究结果以及赵克斌等“援引的胜利碳酸盐岩块,后者来源于加拿大落基山山麓有机油田化探队做的在采样层深度埋入腐烂的动植质成熟度很高的剥蚀物物遗体前后游离烃的显著变化,都从实验方面提我国的油气化探工作者也发现很多化探指供了证据标异常高值沿河流分布的现象,这种现象极有可张金来等在东濮凹陷黄泛区开展了土介质、能是由于河流上游剥蚀物的同生作用所引起的。水介质化探工作,发现一条高含量水溶烃甲烷分川西凹陷孝泉地区是比较典型的地区,姚志温布带甲烷含量最高达1310649l/kg(全区水溶等在那里开展了化探工作。结果表明酸解烃、烃甲烷平均含量为182.63μ/kg),其展布与黄河ΔC、碳酸盐明显沿河流展布,紫外、荧光沿河流古河道基本一致;且水溶烃甲烷碳同位素值为展布也较为明显,而物上气、热释汞展布与河流66.81‰~-9.75%‰,绝大多数轻于-75.00%无关。流经该区的河流其物源是距离很近的龙而水中紫外、荧光指标和土介质各指标没有这种门山剥蚀区。分布特点。这表明,黄河古河道生物气溶解在地由同生作用干扰形成的异常是假异常,即“异下水中,从而对水溶烃甲烷形成强烈干扰。常”与油气聚集无关。在一个测区内,同生作用可以是局部的,因而局部出现假异常(如川西孝泉地1.4介质性质差异区);也可以是全区的,因而全部异常均为假异常以往对介质性质差异的研究往往和地貌景观(如 olds-Caroline产油区)。就使用方法而言受联系在一起3。以土介质而论,就现有主要化探同生作用于扰的是“烙印性”方法(ΔC、酸解烃方法来说介质的性质可以归结为两个方面:一是等),而吸附性游离性方法(如物上气热释汞)不反映介质吸附性能的6,包括有机碳粘土矿物含受影响。量、粒度等;二是反映介质酸碱性质的碳酸盐含量。1.3生物化学生气作用1)碳酸盐含量。碳酸盐含量与酸解烃、△C生物化学生气作用是有机质演化的早期阶呈现恒定、显著的相关关系(表3)。酸解烃方法段,是油气化探面对的最普遍的干扰。生物化学测试的是用盐酸分解样品所得的气体,△C方法测生气作用在适合的条件下可以形成气藏。过去试的是500~600℃的碳酸盐含量。一个测区,碳一直以为生物化学气只能形成浅层小型气藏,可酸盐含量高,酸解烃、ΔC也相应地高。碳酸盐与现在已发现一系列埋藏浅(一般在150m以其他V凵中国煤化工①姚志温,钱铭云.川西凹陷油气化探异常与天然气富集关系的研究·国CNMHG②赵克斌,陈银节,油气化探近地表沉积物干扰影响因素的研究.1997③张金来,邓国荣,黄河南探区油气地表地球化学勘探报告.1991石油与天然气地质第27卷表3碳酸盐含量与化探方法指标相关系数表4有机碳含量与化探方法指标相关系数Table 3 Correlation coefficient between carbonateTable 4 Correlation coefficient between organiccontent and indicator of oil and gascarbon content and indicators of oil andgeochemical exploration methodsgas geochemical exploration methods酸解烃C1地热释烃C物上气C1地区热释烃C物上气C酸解是C(μl·kg-)(山·kg-2)(μ·L-1西孝泉地区0.780松南十屋断陷0.957开鲁盆地安塞地区松南十屋断陷0.4790.6010.04川西地区0.0.047安塞地区0.330,340.170-0.227川西地区0.8290.1600.120替。岩性(砂土、亚砂土、亚粘土、粘土)与ΔC、酸解烃毫无关系。最早人们认为,岩性从粗到细含量增2)有机碳含量。有机碳是反映有机质丰度的加;后来又发现了很多相反的情况(表6表7可资参数。 Kartsey等(1959)(2指出:富有机质的土壤所对照)。而从△C、酸解烃方法测试原理上看,岩性吸附的甲烷,几乎是一点没有有机质的粘土所吸附与△C、酸解烃是不相于的。就统计数据而言,多数甲烷的50倍。有机碳主要影响测试吸附状态烃的情况下随着岩性变细依赖吸附的方法含量升高方法。由表4看出,有机碳与热释烃呈恒定的高度在上述影响吸附性能的因素中,有机碳是主相关;与酸解烃不相关;与弱吸附的物上气呈弱相要因素,其次是粘土矿物含量,岩性对吸附性能影关;而与△C关系不确定,其中的相关可能是他因。响小。3)粘土矿物含量。粘土矿物含量高,反映样介质具有适合的酸碱度和一定的吸附能力是品吸附能力强。由表5看出,粘土矿物与热释烃、开展化探工作的前提条件。在通常情况下,这些热释汞物上气呈显著相关;与酸解烃不相关;与影响因素呈现单母体分布型式,影响着背景值的△C关系不确定。高低;在某些情况下,当这些影响因素出现双母体4)粒度。化探中没有使用真正意义上的粒甚至多母体分布时,形成不能反映烃类聚集的异度分析资料,有时指筛目,更多的是用野外岩性代常,就构成干扰。表5粘土矿物含量与化探方法指标相关系数Table 5 Correlation coefficient between clay content and indicators of geochemical exploration methods区热释烃C1/(l·kg-1)物上气C1/(山·L1)酸解烃C1/(·kg-1)△C,%热释汞/(wg·kg-1)屋断陷0.358安塞地区-0.130.33l川西地区0.331020-0161-0225表6南方某区不同岩性类型化探指标平均值①表7辽河盆地某区不同岩性类型化探指标平均值Table6 Average value of indicators of differentTable 7 Average value of indicators of differentlithologies in an area in southern Chinalithology in an area of Liaohe Basin岩性类型酸解烃甲烷′酸解烃重烃/热释汞′(…kg)(山l·kg-)ac,%岩性类型酸解烃甲烷′酸解烃重烃/热释汞/(μl·kg-1)(μl·kg1)2)粘土类51.087.460.5233.34粘土类85.00亚粘土类147.5817.080.8928.48亚粘土类72277,155.83亚砂土类161.480.98亚砂土类71.613.6917.221.10①李君达,我国南方某地区油气化探异常的分布及成因类型的初步探H中国煤化工0333CNMHG②邓国荣,张金来,辽河盆地西部凸起公兴河洼陷油气化探报告.1992第5期邓国荣:浅议油气化探的干扰因素679表8广西百色盆地各构造单元化探指标含量加权平均值3.2介质差异性的标准化处理Table 8 Weighted average value of AC in eachstructure unit in Baise basin in Guangxi介质差异性的标准化处理,有的也称样品标构造单元田东凹陷那百隆起田阳凹陷田塘隆起百色回陷准化处理。根据前文对介质性质差异的分析,需要校正和可能校正的因素是两种:一是△C、酸解以△C方法为例对干扰程度进行分析。据该烃与碳酸盐的回归校正;二是热释烃等有机碳方法的创始者美国地球化学测量公司称,△C是一的回归校正。粘土矿物含量,粒度影响吸附性能种非已知的特殊形式的碳酸盐。△C方法的创始不是主导因素,且分析测试价格昂贵,可暂不考者从1942年到1984年间单独使用这一种方法获虑;野外的岩性定级只宜于作定性分析得了2%的新区野猫钻成功率。△C方法在我目前化探工作中,全测区测量碳酸盐和有机国的勘探成效也非常显著9。碳的情况极少。因而,在今后的化探工作中要增△C受介质性质干扰有两种情形:一是测区地测这两项指标。形、地貌变异大,引起大差异性的盐渍化的异常,3.3异常分离表现为碳酸盐含量和△C含量高、离差大,出现双样品经标准化之后,最多仅仅能解决介质自母体、多母体分布形成反映盐渍化的异常,或对身一致性的问题(好比地震上采用了合格的检波成熟烃类聚集的异常形成掩盖;第二种情形是测器一样)。油气在垂向微运移的过程中,受岩石、区属酸性土壤,△C测量值低于仪器的检测精度流体生物等因素的影响,表现在各测点为差异性(0.2%),致使△C测量值本身不可信。广西百色的微运移12-1。人们早已认识到背景是一个极盆地分构造单元统计的△C均值见表8。该区△C为复杂的曲面,而非“均值十几倍标偏”的一个平测量值大多低于目前仪器的检测精度。面,其原因就在于此。提取异常的过程也是抑制干扰的过程。3干扰因素的抑制措施异常分离技术很多,其中框架滤波是重要的种。在辽河盆地某区开展了化探工作,其△C油气垂向微运移机制目前只可能建立概念模等值线如图1所示。如果用简单的“均值十几倍型,其数学模型尚在探索之中,因而对干扰因素的标偏”确定异常,就难以得出正确的认识。甚至由抑制不可能用精确数学的方法进行。干扰的抑制于东、西两片高值正好在地表有沼泽地分布,而认贯穿于油气化探的各个工作环节。下面从方法配为是沼泽的干扰。事实上,经过精心设计的框架置介质差异性的标准化处理、异常场的分离异滤波方法一处理,结果就不同了(图2)。异常图常的判识等4个环节。提出抑制干扰的措施。面干净利索,已知油田上方的异常清晰、明确。3.1方法配置3.4异常判识在一个测区开展化探工作之前,应该进行实在解释评价阶段,对于出现的异常要给予可地踏勘,收集有关第四纪地质和深部地质资料分靠性评价,即要区分异常是由于干扰引起还是由析可能存在的干扰因素。于成熟烃类聚集引起的。由于各方法的地球化学行为不同,或者说受异常形态有时有明显区别,这是根据垂向微控因素不同因而油气化探普遍采用多种方法。运移的理论和勘探实践得出的结论。至于生物气在强调多方法的同时,针对同生作用干扰区和酸藏在异常形态上可能难以区分。判识生物气藏引性土壤区,要采用以游离、吸附烃(气)为主的方法起的异常可以使用物上气方法的比值。配置;在生物化学生气作用强的地区,要采用以酸中国煤化气重烃与甲烷的解烃、△C为主的方法配置。比值HCNMHG角洲生物化学①董平.广西百色盆地油气化探综合评价方法研究,油气化探,1994,1(4)②邓国荣张金来,辽河盆地西部凸起公兴河洼陷油气化探报告.1992680石油与天然气地质第27卷长咤子@图1△C(蚀变碳酸盐,%)等值线Fig. 1 Contour line of Ac(percentage of altered carbonate)区△c异常长驼子胡图2△C(蚀变碳酸盐,%)滤波异常Fig 2 Filtering anomaly map of AC( percentag of ahered carbonate)表9物上气重烃与甲烷比值生物化学生气作用强的地区容易受到生物气藏的Table 9 Ratio of heavy hydrocarbon十扰,因而出现假异常或掩盖了真实信息;介质性to methane in head-space-gas质的差异,以土质而论,主要归结为反映介质吸附性能的有机碳含量和反映介质酸碱性质的碳酸盐装江地区0.21含量两个因素,当这两个因素出现双母体甚至多川西孝泉地区松辽丝地南部母体分布时,形成不能反映烃类聚集的异常,就构9.20松辽盆地南部成干扰。生气作用强,可能形成了生物气藏。从表中可以法容易受到同生作用、介质性质差异的影响游离看出在成熟烃类聚集地区,物上气CC11%。性方法容易受到生物化学生气作用和人文污染的影响,芳烃类方法容易受到同生作用和人文污染4结论的影响。4)抑制干扰是一个系统过程,在各个工作环I)油气化探的干扰是指成熟烃类聚集以外节都要采取相应的措施。在方法选择上,针对同的因素引起的地球化学场对异常场的影响。生作用干扰区和酸性土壤区,要采用以游离、吸附2)干扰源有4种基本类型同生作用、生物化烃学生气作用介质性质差异和人文污染。前3种区,要中国煤化工七学作用强的地方法配置。实施是主要的十扰因素,而人文可能的污染局限于个化探CNMH和有机碳两项基别样点。在近剥蚀区奔易受到同生作用干扰;在础指标,以便于对介质性质进行标准化处理。在第5期邓国荣:浅议油气化探的干扰因素室内处理解释工作阶段,要充分运用统计学原理,geochemical Gelds[J. Oil& Gas Geology, 1999, 20(1): 66-70丰富异常分离技术;充分运用方法指标的组构信7 Duchscherer W. Geochemical methods of prospecting for hydrocar-bons[ J]. Oil& Gas Journal, 1980, 1(2): 194-208息,对异常的可靠性进行评价。8杨育减张金来,油气地球化学勘查[M].北京:中国地质大5)于扰的普遍性是针对背景而言的,出现在学出版社,1995.105-108任何测区;而实际构成干扰是针对异常而言的,其prospecting for oil存在是有限的测区,并且可以通过适当办法使干扰得到相当程度的抑制,这是油气化探的广泛适9黄建军,浅析△C在我国的分布规律及其应用天然气地应性。在同生作用干扰范围内出现的假异常与油气无关;在生物化学生气作用干扰强、介质性质差AC in China[ J]. Natural Gas Geoscience, 1992, 3(4): 31-39异大的范围内出现的异常,可能不能真实反映成」0陈力.油气地球化学勘探解释评价的思路走向[J].石油与熟烃类聚集的信息,这是油气化探的局限性。随天然气地质,1995,17(2):64~166着对于扰因素研究的深人、系统(干扰源的进一步Cheng Li. Thought-trend of interpretation and assessment in oil发现抑制干扰措施的完善),油气化探的适应性and gas geochemical exploration[ J]. Oil Gas Geology, 1996, 17(2):164-166还将扩大,局限性将进一步缩小。11刘崇禧赵克斌,吸附烃找油法的干扰因素及校正方法[J考文献石油勘探与开发,1992,19(3):33Liu Chongxi, Zhao Kebin Inter地质矿产部《地质辞典》办公室,地质辞海(五),地质普查勘thods in oil and gas geochemical exploration through adsorbed hy-探技术方法分册(下册[M].北京:地质出版社,1981drocarbon[J]. 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