实验测试技术的现状与展望

■ 敏 锐

近十年来，实验测试技术取得较大进展，有力推动了油气化探技术和学科的进步。

微渗漏模拟实验研究取得重要突破

烃类垂向微运移并形成地表化探异常是近地表油气化探的基础理论，但是，由于烃类垂向微运移过程极其复杂，诸多因素对其产生影响，理论研究与实际测量结果有较大的差距，尤其是还没有较完善的正反演模型，使相当多的勘探专家排斥油气化探技术，怀疑油气化探成果。因此，进行油气化探基础理论研究时，要与油气运移等石油地质理论紧密结合，作为含油气系统中的油气散失部分来研究，不仅要强调油气藏中烃类组分运移的诸多控制因素，如相态、动力、运移通道等，还要注意油气垂向微渗漏的过程是地质历史中的连续事件，考虑沉积作用、构造运动和油气生成、运移、聚集、散失等的过程差别。

进行了油气微渗漏扩散物理实验的再现及数值模拟研究，开发了基于油藏模型的化探正演数值模拟软件。

海上化探检测技术进展显著

研制了海水与海底沉积物芳烃富集装置，开发了海底沉积物轻烷烃前处理装置与系统，建立了海水与海底沉积物芳烃快速检测技术。

几十年来，中国在东海、南海、黄海、渤海及台湾海峡进行了不同程度的油气地球化学研究。其中，东海和南海是中国海上油气化探工作进行得最为集中的地区。近几年来，青岛海洋地质研究所、广州海洋地质调查局、无锡石油地质所、中国地质大学和中国海洋大学等单位在南海、黄海等海域开展了大量采集和测试研究，海上化探呈现蓬勃发展的态势。为了适应海上化探的要求，研发了大量海上样品测试技术，取得了一系列成果。

在海底沉积物现场采集和分析技术方面，比较引人注目的当数研制成功的便携式高灵敏度气态烃现场测定装置，解决了海底沉积物岩心样品船上现场检测的问题。该装置可在船上现场测定沉积物样中的微量甲烷、乙烷、丙烷和氢气的含量，其重现性、稳定性和寿命均符合相关规范的要求。该装置及配套的数据快速处理解释系统，多次海上试验（渤海、南海西沙海槽区）证实效果良好。

进行了海底沉积物高分子量烃，尤其是某些单环芳烃化合物（BTEX：苯、甲苯、乙苯和二甲苯）和多环芳烃化合物（PAH）检测技术与应用研究。用于海底沉积物高分子量烃测量的主要方法有全萃取气相色谱、全扫描荧光和气相色谱-质谱：全萃取气相色谱能够给出总萃取有机物、不溶复杂化合物、总链烃的量，指示热成因和新近有机物的贡献；全扫描荧光能够给出最大荧光强度、最大发射波长、最大激发波长、指纹图形状等的信息，不仅能够指示热成因烃和新近有机物的贡献，而且能够指示油气属性和含油气性；气相色谱-质谱或气相色谱-质谱-质谱被用于测量海底沉积物中生物标志物的组成特征，识别海底烃类渗漏的存在，给出渗漏烃源区的源岩特征、热成熟度、成烃时代、油质等信息。利用吹扫捕集气相色谱法分析了海水和沉积物样品中的BTEX。近期研究发现，利用激光单分子检测海底浅层沉积物中的BTEX可获得较好的效果，首先通过对南海莺歌海盆地试验区的实测资料进行分析,初步探讨了BTEX异常与油气藏的对应关系，并以渤海渤中凹陷试验区的实测资料为例，进行了BTEX异常的BP神经网络油气综合评价预测。

研发了一批油气化探检测装置与分析技术

检测技术由以研究吸附烃为主发展为吸留、吸附、游离态等综合烃类的检测，研发了物理吸附气、痕量氦氖氢、液相色谱芳烃、热释烃、微量元素等检测装置与分析技术，更全面地提取了油气信息。

在酸解烃、顶空气、游离烃、水溶烃、荧光、紫外、吸附丝、三维荧光、ΔC、汞、氦、碘、氧化还原电位、亲油微量元素等传统方法的基础上，对酸解烃、顶空气、ΔC、荧光、吸附丝、三维荧光、氦等化探方法和测试装置进行了改进和完善，尤其是开发并应用了物理吸附气、痕量氦氖氢、热释烃、高效液相色谱芳烃、微量元素等，加快了油气化探技术的发展。

物理吸附气技术是让样品在真空状态下比较完全地释放出物理作用吸附的气体，用气相色谱仪分析其中的轻烃，然后根据轻烃的含量与组分特征，追踪出轻烃供给源（即油气藏），并可进一步预测与推断出油气藏的性质和特征。在岩性变化很大的四川盆地新场气田实验剖面，地质及地表条件复杂的鄂尔多斯盆地镇原-泾川黄土塬实验区和塔里木盆地柴窝堡戈壁实验区，都有很好的油气指示意义，取得了很好的应用效果且有着广泛的应用前景。

热释烃技术已在油气化探中得到较好应用。研究认为，热释烃分析方法可与其他化探分析方法互相补充，特别是对中国酸性土壤地区或硅酸盐含量较高的地区，热释烃分析方法更具有一定的优势。

芳烃组分高效液相色谱测试技术的研制，尤其是固相微萃取技术、超临界流体萃取技术的建立对油气化探方法的发展有很大的推动作用。油气化探所涉及的样品大多为近地表的土壤，源于油气藏的各种烃类组分在向地表迁移的过程中产生分馏效应，使得各类芳烃组分，特别是重芳烃组分在近地表土壤中含量甚微，难以检测。而在高效液相色谱测试中，通过选择适当的检测波长，对芳烃组分达到最大灵敏度，突破了这个技术关键。芳烃组分的检测技术，尤其是三维荧光和同步荧光分析，可以为油气属性的判别提供依据，建立了一种适用于岩芯中BTEX化合物的定性定量分析方法。

开展了大量微量元素的油气化探实验研究。试验研究表明，油区内外土样电化学提取微量元素的ICP质谱特征存在特征差异，可以利用微量元素谱图特征进行油气评价和有利目标预测。

研制了测试分析功能较齐全的现场化探车

现场化检测技术方面进展显著，研制了测试分析功能较齐全的现场化探车，改进和研发了一批取样装备，现场化检测技术在多个实验区获得较好应用。

现场分析技术最引人注目的是我国近期研制成功的便携式高灵敏度气态烃现场测定装置。中国石油东方地球物理公司研制开发了多参数快速反应油气化探测试车，中国石化无锡石油地质研究所也研制了化探仪器车，实现了化探实验室的现场化，达到了快速检测的目的，在多个研究地区取得了较好的应用效果。

开展了微生物法油气勘探实验研究

20世纪30年代前苏联开始了油气微生物技术研究，40年代美国从地表土壤样品中分离出烃氧化菌并将其作为地下油气藏的指示菌，50年代Phillips石油公司开发了一种油气微生物检测技术， 利用丁烷氧化菌的高抗丁醇的特性来探测烃微渗现象，德国亦开发了油气微生物检测与勘探技术。目前，美国和德国油气微生物检测与勘探技术处于领先地位。

近几年来，中国油气微生物勘探技术得到勘探专家的重视，在川西孝泉、二连盆地马尼特坳陷、蠡县斜坡西柳构造、华北油田、湖北松滋油田、胜利油田、江苏富安等地进行了实验研究并取得了较好的地质效果。目前，国内油气微生物勘探技术还处于初始阶段，研究多为通过中外合作的方式展开，缺乏知识的自主性。北京盎亿泰微生物技术公司、长江大学、无锡石油地质研究所、江南大学、南京土壤所等单位已开始进行油气微生物测试与勘探方面的自主实验和开发，并取得了一些应用效果。

探索性开展了非常规油气的化探方法实验

探索性对水合物、煤层气等非常规油气开展了方法实验并提出了有效化探指标。

天然气水合物的组分以甲烷为主，以烃类微渗漏理论为基础的地球化学勘查是勘探天然气水合物的有效方法。在西沙海槽研究区和西藏地区，利用甲烷进行的天然气水合物地球化学勘探，已取得应用效果。

油气化探实验测试技术的发展不仅要关注国内外高精尖仪器研发、工艺进步，更要服务于我国油气勘探战略和油气化探学科。为了更好推动油气化探技术和学科的发展，未来油气化探实验测试技术的发展方向应主要表现在以下几个方面：开展微渗漏动力学实验与模拟研究；研发现场化多指标快速检测与综合评价技术，尤其是样品前处理技术和提取工艺研究；研发微生物油气勘探分子生物学快速测试技术和在环境治理中应用；研发针对复杂地表区化探测试分析技术；研发非常规油气的化探测试分析技术；探索开展化探、遥感、物探、地质等测试数据的相关性研究，并积极促进油气化探标准样研制与推广。