CN108387705A - 一种高精度地表地球化学油气勘探方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高精度地表地球化学油气勘探方法，该方法包括：S1，利用内部设有气体捕获芯的土壤游离烃气采集装置，获取每个采样点的土壤游离烃气样本；其中，气体捕获芯包括烃气吸附材料和外壳，烃气吸附材料填充在外壳的内部，外壳为网状结构；S2，根据每个采样点的土壤游离烃气样本，获得烃气各组分和总烃的异常高值区域；S3，根据异常高值区域，确定油气藏情况。本发明提供的一种高精度地表地球化学油气勘探方法，改变了当前传统的油气勘探思路，以简便有效的游离烃测试分析结果为判断的依据，以直接寻找油气藏为出发点，提高了勘探成功率，缩短了勘探周期，降低了勘探成本，对整个油气勘探行业具有重要的指导意义。

Description

一种高精度地表地球化学油气勘探方法

技术领域

本发明涉及油气勘探技术领域，更具体地，涉及一种高精度地表地球化学油气勘探方法。

背景技术

在地下深部油气形成后，经过运移后，在圈闭中形成油气藏。在油气运移过程中或成藏后，油气会发生逸散，直至散失到地表。油气沿开启性断层逸散至地表成为宏渗漏。而油气藏中的油气，由于有盖层或其它封盖体的作用，其渗漏量是很小的称为微渗漏。这些微渗漏到地表的油气会在地壳近地表范围引起一系列的物理化学变化，根据这些变化规律，很多学者发明了一些勘探油气的地球化学方法，取得了一些成功的案例。

在大部分情况下,烃类渗漏是很微量气态形式,因此人们无法直观的发现它，然而,随着分子级分析测试仪器技术的发展,人们不仅可以通过各种检测仪器与方法发现这些定性的现象,而且可以对这些现象进行定量测试与研究,例如国外的KOV指纹技术和国内的吸附丝技术就是其中的一些代表性技术。但是由于没有很好地解决土壤中烃类气体的采集问题，这些方法也未能得到推广应用。

以往的地球化学油气勘探方法分为直接法和间接法。直接法地球化学油气勘探方法检测的游离烃浓度低，数值较小，误差较大；间接法地球化学油气勘探方法，由于有众多影响因素，且具有多解性。故实用性不强，初期得到一定的应用，近期随着地球物理技术进入油气勘探领域，地球化学油气勘探技术方法几近淘汰边缘。

现有的一些地球化学油气勘探技术大多直接对地表土壤进行研究，希望能从中提取出烃类来推测地下油气情况。这些地球化学油气勘探技术存在周期较长、成本较高以及勘探成功率低等不足之处，地球化学油气勘探技术还需要进一步进行改进。

发明内容

本发明提供一种克服现有的地球化学油气勘探技术存在周期较长、成本较高以及勘探成功率低的问题或者至少部分地解决上述问题的一种高精度地表地球化学油气勘探方法。

根据本发明，提供一种高精度地表地球化学油气勘探方法，该方法包括：S1，利用内部设有气体捕获芯的土壤游离烃气采集装置，获取每个采样点的土壤游离烃气样本；其中，所述气体捕获芯包括烃气吸附材料和外壳，所述烃气吸附材料填充在所述外壳的内部，所述外壳为网状结构；S2，根据每个采样点的土壤游离烃气样本，获得烃气各组分和总烃的异常高值区域；S3，根据异常高值区域，确定油气藏情况。

在上述方案的基础上，所述土壤游离烃气采集装置还包括：外保护层以及中隔水层；所述外保护层和所述中隔水层均为空心结构，所述外保护层位于所述中隔水层的外部，所述气体捕获芯位于所述中隔水层的内部，所述外保护层用于阻隔杂质进入装置，所述中隔水层用于阻隔液体进入装置。

在上述方案的基础上，S1具体包括：

在每个所述采样点的地表钻孔，放入土壤游离烃气采集装置之后将土壤复原；

间隔15-20天后，取出每个所述采样点的土壤游离烃气采集装置，将其中的烃气吸附材料装入密封瓶中。

在上述方案的基础上，S2具体包括：

对每个密封瓶恒温加热进行烃气脱附；

抽取每个密封瓶中的气体，对气体进行烃组分分析，获得所有密封瓶中烃气的种类和含量；

根据所有密封瓶中烃气的组分和含量，绘制烃气各组分以及总烃的等值线图，根据等值线图获得烃气各组分和总烃的异常高值区域。

在上述方案的基础上，所述异常高值区域为烃气各组分以及总烃的含量高于背景值的区域，所述背景值根据地化勘探数据库或者所有密封瓶中数据的均值确定。

在上述方案的基础上，S1之前还包括：在工区内设计采样网格，确定采样点。

在上述方案的基础上，所述采样网格的大小包括：

盆地油气的勘探阶段，采样网格大小为5km×5km～10km×10km；

区带油气的勘探阶段，采样网格大小为2km×2km～5km×5km；

圈闭油气的检测阶段，采样网格大小为330m×330m～500m×500m；

剩余油气的检测阶段，采样网格大小为50m×50m～100m×100m。

在上述方案的基础上，所述孔的深度为90-110cm。

在上述方案的基础上，所述恒温加热的温度设定为200-250℃。

本发明提供的一种高精度地表地球化学油气勘探方法，改变油气勘探思路，以游离烃为分析判断的依据，直接以寻找油气藏为出发点，再进一步研究油气藏的具体情况，提高了勘探成功率，缩短了勘探周期，降低了勘探成本，具有重要的经济意义。

附图说明

图1为根据本发明实施例的一种高精度地表地球化学油气勘探方法的流程图；

图2为根据本发明实施例的一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所采用的土壤游离烃气采集装置的正视图；

图3为根据本发明实施例的一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所采用的土壤游离烃气采集装置的俯视图；

图4为根据本发明实施例的一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所采用的土壤游离烃气采集装置的沿图3中A-A面的剖视图。

附图标记说明：

1—外保护层； 2—中隔水层； 3—气体捕获芯。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例根据本发明提供一种高精度地表地球化学油气勘探方法，参考图1，该方法包括：S1、采集样品，利用内部设有气体捕获芯的土壤游离烃气采集装置，获取每个采样点的土壤游离烃气样本；其中，所述气体捕获芯包括烃气吸附材料和外壳，所述烃气吸附材料填充在所述外壳的内部，所述外壳为网状结构；S2、样品的检测，根据每个采样点的土壤游离烃气样本，获得烃气各组分和总烃的异常高值区域；S3、成果综合分析，根据异常高值区域，确定油气藏赋存情况。

本实施例提供的一种高精度地表地球化学油气勘探方法，是通过对地表土壤中的游离烃进行测试，根据测试中各烃气组分和总烃含量来判断地下的油气藏赋存情况。由于地下油气藏中的少量烃类气体可以通过微渗漏、扩散等方式，通过多种通道，例如断裂、裂隙、地下水等，向上运移至地表，导致土壤中烃气浓度异常。

根据油气化探原理，近地表烃气主要有三种存在形式：游离烃、吸附烃和溶解烃，其中游离烃变化较快较及时，最能反映当前的地下油气藏情况。对游离烃进行研究来作为判断地下油气藏的情况，可减少干扰因素，提高勘探成功率。

本方法需要先采集每个采样点的土壤游离烃气样本。本方法利用内部设有气体捕获芯的土壤游离烃气采集装置进行游离烃的采集。

其中，土壤游离烃气采集装置内部的气体捕获芯的外壳为网状结构，例如可由金属丝网围成一定的空间，形状可为圆柱形，对此不作限定。气体捕获芯的外壳的内部填充烃气吸附材料。外壳为网状结构可以使烃气吸附材料在吸附烃气的时候，气体不受外壳的阻挡。

烃气吸附材料用于吸附所处位置的游离烃，将游离烃吸附在烃气吸附材料内部及表面和周围，便于收集游离烃。烃气吸附材料为能够吸附大分子气体的材料，例如可为活性炭、分子筛以及硅胶等。对此不做限定。

然后需要对每个采样点的土壤游离烃气样本进行实验分析，主要分析每个土壤游离烃气样本中的各烃气组分以及总烃气的含量，获得各烃气组分和总烃的异常高值区域，即分析所有样本中各烃气组分以及总烃较高的样本。每个样本对应一个采样点。

根据所获得的所述采样点中的各烃气组分和总烃的异常高值区域，来确定地下油气藏情况，完成油气的勘探。

本实施例提供的一种高精度地表地球化学油气勘探方法，改变油气勘探思路，以游离烃为分析判断的依据，直接以寻找油气藏为出发点，再进一步研究油气藏的具体情况，提高了勘探成功率，缩短了勘探周期，降低了勘探成本，具有重要的经济意义。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2、图3和图4，所述土壤游离烃气采集装置还包括：外保护层1以及中隔水层2；所述外保护层1和所述中隔水层2均为空心结构，所述外保护层1位于所述中隔水层2的外部，所述气体捕获芯3位于所述中隔水层2的内部，所述外保护层1用于阻隔杂质进入装置，所述中隔水层2用于阻隔液体进入装置。

本实施例对上述实施例中的土壤游离烃气采集装置进行了进一步的说明。装置的主体主要有外保护层1，外保护层1的形状可为圆柱形空心壳体，也可为空心的长方体，对此不作限定。

外保护层1位于最外部，外保护层1的上下端面以及侧面可设计为密布小孔的结构。外保护层1主要用于在装置埋入地表以下时，阻隔泥沙等物质进入装置内部，同时外保护层1可使气体和液体进入装置。外保护层1主要起保护作用，防止泥沙堵塞内部孔隙，影响气体通过。

中隔水层2位于外保护层1的内部，同样对内部的气体捕获芯3起到保护作用。中隔水层2可采用防水保护膜，用于将液体隔离在外，以保证内部气体捕获芯3的有效性。气体捕获芯3位于中隔水层2的内部，用于吸附周围的烃气。

进一步地，气体捕获芯3、中隔水层2以及外保护层1可通过卡拆卸的螺钉相连形成整体。也可将中隔水层2以及外保护层1的上下端面设置为可打开式。这样可方便气体捕获芯3的取出及安装。

本实施例提供的一种高精度地表地球化学油气勘探方法中采用的土壤游离烃气采集装置，结构简单，采集游离烃时操作方便，且能够适应各种土壤情况，可有效地富集并采集土壤中的游离烃。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中S1具体包括：在每个所述采样点的地表钻孔，放入土壤游离烃气采集装置之后将土壤复原；间隔15-20天后，取出每个所述采样点的土壤游离烃气采集装置，将其中的烃气吸附材料装入密封瓶中。

本实施例对上述实施例S1中对土壤游离烃气样本的采集进行进一步的说明。具体采集方式为：先在每个采样点的地表埋下土壤游离烃气采集装置。需要先在采样点的地表钻孔，将土壤游离烃气采集装置放在孔内，然后需要回填土壤，覆盖土壤将孔封上，使土壤游离烃气采集装置与外界空气隔绝，保证钻孔中采集的气体为土壤中逸散出来的游离烃类气体。

将土壤游离烃气采集装置埋入各个采样点的地表之后，要间隔若干天才能取出。间隔一定的天数之后，找到每个采样点，取出土壤游离烃气采集装置，将其中的烃气吸附材料装入密封瓶中。每个密封瓶即为相对应的采样点的土壤游离烃气样本。将所有样品回收后，运送到实验室等待进行下一步分析。

其中，在取出烃气吸附材料放至密封瓶的过程一定要快速进行。以避免烃气吸附材料所吸附的烃气受到外界空气的影响，尽量使烃气在此过程中散失量最小，从而确保分析结果的准确。

进一步地，可将不同采样点所对应的密封瓶进行不同的编号保存，便于准确快捷的管理分析这些不用采样点所对应的密封瓶。

本实施例通过采用含有烃气吸附材料的土壤游离烃气采集装置来收集游离烃，可有效地实现游离烃的收集，同时操作方便，装置结构简单，成本也较低。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中S2具体包括：对每个密封瓶恒温加热进行烃气脱附；抽取每个密封瓶中的气体，对气体进行烃组分分析，获得所有密封瓶中烃气的组分和含量；根据所有密封瓶中烃气的组分和含量，绘制烃气各组分以及总烃的等值线图，根据等值线图获得烃气各组分和总烃的异常高值区域。

本实施例基于上述实施例，对上述实施例中的S2进行了进一步的说明。S2是对所采集到的每个采样点的游离烃进行实验分析。实验分析主要是为了获得所有采样点分别收集的土壤游离烃气样本中烃气的组分及含量，再从中得到各烃气组分及总烃的异常高值区域。这些异常高值区域即为目标勘探区域，地下有较大可能存在油气藏的区域。

实验分析将每个密封瓶分别放入加热装置中进行加热，加热一段时间进行高温脱附，使吸附到的游离烃从烃气吸附材料中脱离，扩散在密封瓶中。

然后用微量气体进样器，比如针筒，抽取密封瓶中的气体，进行组分及含量分析。可将密封瓶中的气体注入毛细管气相色谱仪内，进行烃组分分析。得出每个密封瓶中烃气的种类和含量。密封瓶为专用的密封瓶，即可抽取内部的气体。

对每个采样点对应的游离烃进行实验分析之后，需要将所有采样点分别对应的游离烃检测结果汇总到一起，进行对比分析。可以将所有采样点分别对应的游离烃的检测结果数据输入到计算机中进行处理，生成各种等值线图。等值线图包括每种烃气组分的浓度所对应的等值线图以及总烃浓度所对应的等值线图。

在等值线图上，圈出其中烃气组分异常高值区域，分析土壤游离烃不同组分和总烃浓度的平面分布规律。等值线图是值的客观表现，平面分布规律是分析等值线图得出的结论性的规律。进而判断地下地层的含油气性。同时根据不同烃气组分的分布特征可以直接判断地下地层是否含油或含气。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所述异常高值区域为烃气各组分以及总烃的含量高于背景值的区域，所述背景值根据地化勘探数据库或者所有密封瓶中数据的均值确定。

本实施例基于上述实施例，对进行实验结果分析对比做了进一步的说明。进行实验结果分析对比时，需要确定背景值，将实验获得的结果分别与背景值进行对比。高于背景值的视为高异常值，即为异常高值点，所对应的采样点即为异常高值区域。

背景值的确定可以通过两种方式：一是参考积累的地化勘探数据库，根据数据库中的以往的勘探油气所取的值来确定背景值。二是根据本次采集到的所有采样点所对应的游离烃的相关数据的数理统计分析，在均值附近确定一个背景值。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中S1之前还包括：在工区内设计采样网格，确定采样点。

本实施例基于上述实施例，对油气勘探过程进行了进一步的说明。油气勘探在采集每个采样点的土壤游离烃气样本之前，应在工区内先确定采样点的位置。

工区即为根据任务发包方的需求及盆地地质情况，确定的需要进行勘探的工区范围。工区既可以是规则的四方形，也可以根据实际地表情况采用不规则的形状。工区的确定要根据地表的实际情况，避开湖泊、居民区等无法进行采样的区域。

确定工区之后需要在工区内设计采样网格，由此来设计各个采样点。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述采样网格的大小包括：

盆地油气的勘探阶段，采样网格大小为5km×5km～10km×10km；

区带油气的勘探阶段，采样网格大小为2km×2km～5km×5km；

圈闭油气的检测阶段，采样网格大小为330m×330m～500m×500m；

剩余油气的检测阶段，采样网格大小为50m×50m～100m×100m。

本实施例基于上述实施例，对采样网格的设计进行进一步的说明。根据工区实际地质情况和勘探目的，结合油气探勘阶段，进行野外样本采样网格的设计。一般为方形网格，设计不同的采样点间距。

在油气勘探的不同阶段，采样网格所设计的大小，即相邻采样点的间距也不同。油气勘探可分为盆地油气的勘探阶段、区带油气的勘探阶段、圈闭油气的检测阶段以及圈闭油气的检测阶段四个阶段。这四个阶段也是油气勘探的先后不同的过程。

这四个阶段所勘探的区域范围是逐渐变小的，符合勘探的惯常逻辑，即逐渐缩小勘探的区域范围，到最后确定一个较为准确的小范围区域。因此，在这四个不同的阶段，所设计的采样网格的大小也是呈现逐渐变小的变化。

该种采样网格设计的大小的变化，在勘探区域较大的时候，采样网格的大小较大，即相邻两个采样点的间距较大；而在勘探区域较小的时候，采样网格的大小较小，即相邻两个采样点的间距较小。可提高勘探效率，减少没必要的劳动量。

进一步地，非常规油气检测的目的是发现油气富集区，通常被称为甜点，采样网格的设计根据勘探阶段和项目需求，可参照常规油气的设计规则，即上述规则进行设计。

进一步地，进行野外样本采集前，首先要对工区进行实际踏勘，看地表情况是否适合进行采样，如不适合，需要进行工区和样品采集网格的调整。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中在确定油气藏的情况时，还应参考地质、测井以及地震资料等进行综合研究。

本实施例基于上述实施例，对确定油气藏情况进行了进一步的解释说明。要确定油气藏的情况，如果只参考对所有采样点的游离烃的分析结果所得出的异常高值区域，还有点不太完善。因为后续还需要具体确定钻井所设定的位置。

还应综合利用地质、测井以及地震资料进行综合研究，确定油气藏情况，设计钻探井位。

进一步地，在进行综合研究时，既考虑化探异常高值区域，又考虑对应的储集和封闭条件，就是有利的钻探井位选择区域，结合构造情况进行井位设计。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所述孔的深度为90-110cm。

本实施例基于上述实施例，对采集每个采样点的土壤游离烃气样本时放置土壤游离烃气采集装置的钻孔进行了说明。孔深应能放置土壤游离烃气采集装置，且能较好的吸附到游离烃，以90-110cm为宜。

在该深度范围内，能较好的吸附到地表游离烃，该深度范围是游离烃所能够扩散到的范围，如果太深则造成不必要的劳动量的浪费。同时，孔的深度不应太浅，太浅的话，外界大气中的气体容易扩散到孔内，从而影响采样的准确性。

进一步地，孔的直径可为4-6cm，以能放下土壤游离烃气采集装置为目的，对此不做限定。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所述间隔15-20天后，取出每个所述采样点的土壤游离烃气采集装置。

本实施例基于上述实施例，对采集每个采样点的土壤游离烃气样本时在地表以下放置土壤游离烃气采集装置的时间进行了说明。土壤游离烃气采集装置在地表以下放置的时间应能尽可能准确且多的吸附到地下深层扩散的游离烃，以15-20天为宜。

因为在钻孔的时候，外界的空气会进入到孔内，为了保证土壤游离烃气采集装置所采集到的是地下深层扩散的游离烃，必须要放置一段时间，才能消除进入孔内的外界空气的影响。而时间也不宜过长，过长会造成勘探周期的延长，且也不利于准确的采集游离烃。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中所述对于每个密封瓶恒温加热进行烃气脱附，温度设定为200-250℃。

本实施例基于上述实施例，对实验分析过程中进行烃气脱附的温度进行了说明。在进行烃气脱附的时候，采取恒温加热密封瓶的方式，温度可为200-250℃。进一步地，可持续加热30分钟左右。

该温度范围和时间下，可使烃气吸附材料所吸附的游离烃完全的脱离吸附材料，扩散出来。

进一步地，一种高精度地表地球化学油气勘探方法中在进行采集各个采样点的游离烃的时候，需要先确定采样点的位置。可根据采样网格的设计，利用定位装置，例如GPS来寻找每个样品采集点位，即采样点的具体位置。

在每个采样点放置土壤游离烃气采集装置之后，可在地表插上小旗做标志，方便取出的时候能快速找到位置。

在15-20天后利用手持定位装置结合标志小旗寻找采样点，拔出专用的土壤游离烃气采集装置，快速取出其中的烃气吸附材料，装入专用密封瓶中，并进行编号保存，方便下一步的分析。

进一步地，进行野外样品采集前，如果工区内有已知坐标的采样点，需要进行定位校正，对比已知坐标和定位装置的读取坐标，如果误差较大，需要在设计网格坐标加上偏移量。

其中，如果误差的大小达到两个相邻采样点之间的间距的十分之一时，则需要在设计网格坐标加上偏移量。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高精度地表地球化学油气勘探方法，其特征在于，包括：

S1，利用内部设有气体捕获芯的土壤游离烃气采集装置，获取每个采样点的土壤游离烃气样本；其中，所述气体捕获芯包括烃气吸附材料和外壳，所述烃气吸附材料填充在所述外壳的内部，所述外壳为网状结构；

S2，根据每个采样点的土壤游离烃气样本，获得烃气各组分和总烃的异常高值区域；

S3，根据异常高值区域，确定油气藏情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述土壤游离烃气采集装置还包括：外保护层以及中隔水层；所述外保护层和所述中隔水层均为空心结构，所述外保护层位于所述中隔水层的外部，所述气体捕获芯位于所述中隔水层的内部，所述外保护层用于阻隔杂质进入装置，所述中隔水层用于阻隔液体进入装置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，S1具体包括：

在每个所述采样点的地表钻孔，放入土壤游离烃气采集装置之后将土壤复原；

间隔15-20天后，取出每个所述采样点的土壤游离烃气采集装置，将其中的烃气吸附材料装入密封瓶中。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S2具体包括：

对每个密封瓶恒温加热进行烃气脱附；

抽取每个密封瓶中的气体，对气体进行烃组分分析，获得所有密封瓶中烃气的组分和含量；

根据所有密封瓶中烃气的组分和含量，绘制烃气各组分以及总烃的等值线图，根据等值线图获得烃气各组分和总烃的异常高值区域。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述异常高值区域为烃气各组分以及总烃的含量高于背景值的区域，所述背景值根据地化勘探数据库或者所有密封瓶中数据的均值确定。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，S1之前还包括：在工区内设计采样网格，确定采样点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采样网格的大小包括：

盆地油气的勘探阶段，采样网格大小为5km×5km～10km×10km；

区带油气的勘探阶段，采样网格大小为2km×2km～5km×5km；

圈闭油气的检测阶段，采样网格大小为330m×330m～500m×500m；

剩余油气的检测阶段，采样网格大小为50m×50m～100m×100m。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述孔的深度为90-110cm。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述恒温加热的温度设定为200-250℃。