實驗測試技術(shù)的現(xiàn)狀與展望

■ 敏 銳

近十年來，實驗測試技術(shù)取得較大進(jìn)展，有力推動了油氣化探技術(shù)和學(xué)科的進(jìn)步。

微滲漏模擬實驗研究取得重要突破

烴類垂向微運移并形成地表化探異常是近地表油氣化探的基礎(chǔ)理論，但是，由于烴類垂向微運移過程極其復(fù)雜，諸多因素對其產(chǎn)生影響，理論研究與實際測量結(jié)果有較大的差距，尤其是還沒有較完善的正反演模型，使相當(dāng)多的勘探專家排斥油氣化探技術(shù)，懷疑油氣化探成果。因此，進(jìn)行油氣化探基礎(chǔ)理論研究時，要與油氣運移等石油地質(zhì)理論緊密結(jié)合，作為含油氣系統(tǒng)中的油氣散失部分來研究，不僅要強(qiáng)調(diào)油氣藏中烴類組分運移的諸多控制因素，如相態(tài)、動力、運移通道等，還要注意油氣垂向微滲漏的過程是地質(zhì)歷史中的連續(xù)事件，考慮沉積作用、構(gòu)造運動和油氣生成、運移、聚集、散失等的過程差別。

進(jìn)行了油氣微滲漏擴(kuò)散物理實驗的再現(xiàn)及數(shù)值模擬研究，開發(fā)了基于油藏模型的化探正演數(shù)值模擬軟件。

海上化探檢測技術(shù)進(jìn)展顯著

研制了海水與海底沉積物芳烴富集裝置，開發(fā)了海底沉積物輕烷烴前處理裝置與系統(tǒng)，建立了海水與海底沉積物芳烴快速檢測技術(shù)。

幾十年來，中國在東海、南海、黃海、渤海及臺灣海峽進(jìn)行了不同程度的油氣地球化學(xué)研究。其中，東海和南海是中國海上油氣化探工作進(jìn)行得最為集中的地區(qū)。近幾年來，青島海洋地質(zhì)研究所、廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局、無錫石油地質(zhì)所、中國地質(zhì)大學(xué)和中國海洋大學(xué)等單位在南海、黃海等海域開展了大量采集和測試研究，海上化探呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。為了適應(yīng)海上化探的要求，研發(fā)了大量海上樣品測試技術(shù)，取得了一系列成果。

在海底沉積物現(xiàn)場采集和分析技術(shù)方面，比較引人注目的當(dāng)數(shù)研制成功的便攜式高靈敏度氣態(tài)烴現(xiàn)場測定裝置，解決了海底沉積物巖心樣品船上現(xiàn)場檢測的問題。該裝置可在船上現(xiàn)場測定沉積物樣中的微量甲烷、乙烷、丙烷和氫氣的含量，其重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和壽命均符合相關(guān)規(guī)范的要求。該裝置及配套的數(shù)據(jù)快速處理解釋系統(tǒng)，多次海上試驗（渤海、南海西沙海槽區(qū)）證實效果良好。

進(jìn)行了海底沉積物高分子量烴，尤其是某些單環(huán)芳烴化合物（BTEX：苯、甲苯、乙苯和二甲苯）和多環(huán)芳烴化合物（PAH）檢測技術(shù)與應(yīng)用研究。用于海底沉積物高分子量烴測量的主要方法有全萃取氣相色譜、全掃描熒光和氣相色譜-質(zhì)譜：全萃取氣相色譜能夠給出總萃取有機(jī)物、不溶復(fù)雜化合物、總鏈烴的量，指示熱成因和新近有機(jī)物的貢獻(xiàn)；全掃描熒光能夠給出最大熒光強(qiáng)度、最大發(fā)射波長、最大激發(fā)波長、指紋圖形狀等的信息，不僅能夠指示熱成因烴和新近有機(jī)物的貢獻(xiàn)，而且能夠指示油氣屬性和含油氣性；氣相色譜-質(zhì)譜或氣相色譜-質(zhì)譜-質(zhì)譜被用于測量海底沉積物中生物標(biāo)志物的組成特征，識別海底烴類滲漏的存在，給出滲漏烴源區(qū)的源巖特征、熱成熟度、成烴時代、油質(zhì)等信息。利用吹掃捕集氣相色譜法分析了海水和沉積物樣品中的BTEX。近期研究發(fā)現(xiàn)，利用激光單分子檢測海底淺層沉積物中的BTEX可獲得較好的效果，首先通過對南海鶯歌海盆地試驗區(qū)的實測資料進(jìn)行分析,初步探討了BTEX異常與油氣藏的對應(yīng)關(guān)系，并以渤海渤中凹陷試驗區(qū)的實測資料為例，進(jìn)行了BTEX異常的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)油氣綜合評價預(yù)測。

研發(fā)了一批油氣化探檢測裝置與分析技術(shù)

檢測技術(shù)由以研究吸附烴為主發(fā)展為吸留、吸附、游離態(tài)等綜合烴類的檢測，研發(fā)了物理吸附氣、痕量氦氖氫、液相色譜芳烴、熱釋烴、微量元素等檢測裝置與分析技術(shù)，更全面地提取了油氣信息。

在酸解烴、頂空氣、游離烴、水溶烴、熒光、紫外、吸附絲、三維熒光、ΔC、汞、氦、碘、氧化還原電位、親油微量元素等傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，對酸解烴、頂空氣、ΔC、熒光、吸附絲、三維熒光、氦等化探方法和測試裝置進(jìn)行了改進(jìn)和完善，尤其是開發(fā)并應(yīng)用了物理吸附氣、痕量氦氖氫、熱釋烴、高效液相色譜芳烴、微量元素等，加快了油氣化探技術(shù)的發(fā)展。

物理吸附氣技術(shù)是讓樣品在真空狀態(tài)下比較完全地釋放出物理作用吸附的氣體，用氣相色譜儀分析其中的輕烴，然后根據(jù)輕烴的含量與組分特征，追蹤出輕烴供給源（即油氣藏），并可進(jìn)一步預(yù)測與推斷出油氣藏的性質(zhì)和特征。在巖性變化很大的四川盆地新場氣田實驗剖面，地質(zhì)及地表條件復(fù)雜的鄂爾多斯盆地鎮(zhèn)原-涇川黃土塬實驗區(qū)和塔里木盆地柴窩堡戈壁實驗區(qū)，都有很好的油氣指示意義，取得了很好的應(yīng)用效果且有著廣泛的應(yīng)用前景。

熱釋烴技術(shù)已在油氣化探中得到較好應(yīng)用。研究認(rèn)為，熱釋烴分析方法可與其他化探分析方法互相補(bǔ)充，特別是對中國酸性土壤地區(qū)或硅酸鹽含量較高的地區(qū)，熱釋烴分析方法更具有一定的優(yōu)勢。

芳烴組分高效液相色譜測試技術(shù)的研制，尤其是固相微萃取技術(shù)、超臨界流體萃取技術(shù)的建立對油氣化探方法的發(fā)展有很大的推動作用。油氣化探所涉及的樣品大多為近地表的土壤，源于油氣藏的各種烴類組分在向地表遷移的過程中產(chǎn)生分餾效應(yīng)，使得各類芳烴組分，特別是重芳烴組分在近地表土壤中含量甚微，難以檢測。而在高效液相色譜測試中，通過選擇適當(dāng)?shù)臋z測波長，對芳烴組分達(dá)到最大靈敏度，突破了這個技術(shù)關(guān)鍵。芳烴組分的檢測技術(shù)，尤其是三維熒光和同步熒光分析，可以為油氣屬性的判別提供依據(jù)，建立了一種適用于巖芯中BTEX化合物的定性定量分析方法。

開展了大量微量元素的油氣化探實驗研究。試驗研究表明，油區(qū)內(nèi)外土樣電化學(xué)提取微量元素的ICP質(zhì)譜特征存在特征差異，可以利用微量元素譜圖特征進(jìn)行油氣評價和有利目標(biāo)預(yù)測。

研制了測試分析功能較齊全的現(xiàn)場化探車

現(xiàn)場化檢測技術(shù)方面進(jìn)展顯著，研制了測試分析功能較齊全的現(xiàn)場化探車，改進(jìn)和研發(fā)了一批取樣裝備，現(xiàn)場化檢測技術(shù)在多個實驗區(qū)獲得較好應(yīng)用。

現(xiàn)場分析技術(shù)最引人注目的是我國近期研制成功的便攜式高靈敏度氣態(tài)烴現(xiàn)場測定裝置。中國石油東方地球物理公司研制開發(fā)了多參數(shù)快速反應(yīng)油氣化探測試車，中國石化無錫石油地質(zhì)研究所也研制了化探儀器車，實現(xiàn)了化探實驗室的現(xiàn)場化，達(dá)到了快速檢測的目的，在多個研究地區(qū)取得了較好的應(yīng)用效果。

開展了微生物法油氣勘探實驗研究

20世紀(jì)30年代前蘇聯(lián)開始了油氣微生物技術(shù)研究，40年代美國從地表土壤樣品中分離出烴氧化菌并將其作為地下油氣藏的指示菌，50年代Phillips石油公司開發(fā)了一種油氣微生物檢測技術(shù)， 利用丁烷氧化菌的高抗丁醇的特性來探測烴微滲現(xiàn)象，德國亦開發(fā)了油氣微生物檢測與勘探技術(shù)。目前，美國和德國油氣微生物檢測與勘探技術(shù)處于領(lǐng)先地位。

近幾年來，中國油氣微生物勘探技術(shù)得到勘探專家的重視，在川西孝泉、二連盆地馬尼特坳陷、蠡縣斜坡西柳構(gòu)造、華北油田、湖北松滋油田、勝利油田、江蘇富安等地進(jìn)行了實驗研究并取得了較好的地質(zhì)效果。目前，國內(nèi)油氣微生物勘探技術(shù)還處于初始階段，研究多為通過中外合作的方式展開，缺乏知識的自主性。北京盎億泰微生物技術(shù)公司、長江大學(xué)、無錫石油地質(zhì)研究所、江南大學(xué)、南京土壤所等單位已開始進(jìn)行油氣微生物測試與勘探方面的自主實驗和開發(fā)，并取得了一些應(yīng)用效果。

探索性開展了非常規(guī)油氣的化探方法實驗

探索性對水合物、煤層氣等非常規(guī)油氣開展了方法實驗并提出了有效化探指標(biāo)。

天然氣水合物的組分以甲烷為主，以烴類微滲漏理論為基礎(chǔ)的地球化學(xué)勘查是勘探天然氣水合物的有效方法。在西沙海槽研究區(qū)和西藏地區(qū)，利用甲烷進(jìn)行的天然氣水合物地球化學(xué)勘探，已取得應(yīng)用效果。

油氣化探實驗測試技術(shù)的發(fā)展不僅要關(guān)注國內(nèi)外高精尖儀器研發(fā)、工藝進(jìn)步，更要服務(wù)于我國油氣勘探戰(zhàn)略和油氣化探學(xué)科。為了更好推動油氣化探技術(shù)和學(xué)科的發(fā)展，未來油氣化探實驗測試技術(shù)的發(fā)展方向應(yīng)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：開展微滲漏動力學(xué)實驗與模擬研究；研發(fā)現(xiàn)場化多指標(biāo)快速檢測與綜合評價技術(shù)，尤其是樣品前處理技術(shù)和提取工藝研究；研發(fā)微生物油氣勘探分子生物學(xué)快速測試技術(shù)和在環(huán)境治理中應(yīng)用；研發(fā)針對復(fù)雜地表區(qū)化探測試分析技術(shù)；研發(fā)非常規(guī)油氣的化探測試分析技術(shù)；探索開展化探、遙感、物探、地質(zhì)等測試數(shù)據(jù)的相關(guān)性研究，并積極促進(jìn)油氣化探標(biāo)準(zhǔn)樣研制與推廣。