渤海湾歧口凹陷海底表层沉积物苯系物特征分析

周大泉

(潍坊市矿产资源服务中心,山东 潍坊 261041)

0 引言

在陆地油气资源越来越匮乏的当代，陆域寻找油气资源的难度越来越大，成果越来越少，资源量越来越少。海域油气资源的重要性不言而喻，以往受困于海域找油的技术局限。随着现代科技的发展，使得海域找油越来越简便。而且海域油气相较陆域油气开发有着得天独厚的优势，如无需破坏大量农田，对人类生活生产影响很小等等。海域油气化探由于其低廉的成本，快速检测，以及近地表化探指标对下伏油气藏相对准确的预测，使其成为了海域油气勘探的优势方法。2001年美国地质调查局在西得克萨斯和新墨西哥西南地区进行了苯系物(BTEX)指标预测油气藏的实验性油气创新项目，在Permian盆地打了21口液锚钻，7口井为干井(其中5口井BTEX指标范围位于干井区范围内或者在干井区与异常区分界线)，8口井为油井，有6口井位于BTEX指标异常区，仅有一口干井一口油井与BTEX指标不符，运用BTEX指标进行油气预测的准确率高达76.12%[1]。张勇等[2]、孙春岩等[3]的研究表明海底1.5m深度的泥质样品的BTEX指标异常与油气藏直接相关，是非常有价值的油气化探勘探指标。

该文依托国土资源部公益性行业科研专项经费项目(渤海湾歧口凹陷海底表层沉积物苯系物特征研究)，采集了渤海湾表层沉积物进行了BTEX含量测定，分析歧口凹陷的海底表层沉积物中的苯系物含量特征、分布规律，旨在研究海底表层沉积物中的苯系物特征对深部油气藏的指示作用。

1 地质背景

渤海湾盆地是中朝准地台经古生代沉积并在印支、燕山期运动的基础上发展起来的中新生代断陷盆地。歧口凹陷是渤海湾盆地的一级构造单元黄骅坳陷中的二级构造单元，歧口凹陷北部为北塘凹陷，东部为沙垒田凸起，南部为沙南凹陷及埕子口凸起[4-8]。渤海海域地区构造变形复杂，NE，NW和近EW走向的伸展断裂和走滑断裂非常发育，早期以规模较大的伸展断裂为主，晚期受郯庐走滑断裂带活动影响，新近系和第四系内规模较小的次级断裂密集发育，造成深、浅层具有不同的构造面貌[8]。

钻井资料证实，渤海海域主要发育新生代地层，包括古近纪孔店组、沙河街组、东营组和新近纪馆陶组、明化镇组以及第四纪平原组；前新生代地层包括太古代、古生代和中生代地层，岩性以变质岩、碳酸盐岩和火山岩为主[8-11]。

2 样品采集及分析测试流程

2.1 样品

采样位置位于天津东南方位海域的表层沉积物样品，共采集99个站位，99件样品。采样点位置如图1，采样间距为4km×4km。使用仪器为DDC-Z-1型震动取样器。

为了避免人类活动对沉积物的干扰，采用1.5m深度以下的样品进行分析。具体分析流程如下：将沉积物进行烘干，碾细，过40目分样筛，于50℃烘1h。称取过筛后的样品100g，置于带密封垫盖的100mL螺口玻璃瓶中，加入10mL浓度为0.2mg/mL的4-溴氟苯二氯甲烷溶液；充分震荡以混匀样品；隔4，8，16，20h各震荡一次后，放置24h以上，以备分析。

图1 研究区及采样点位置分布

2.2 仪器及分析条件

分析方法采用热解析法和气相色谱分析法，仪器分别采用CDS 8000热解析仪(美国CDS公司)和GC 2010气相色谱仪(日本岛津公司)。

2.2.1 热解析条件

①热解析腔：保持温度35℃，预吹扫时间30s，样品池热解析温度220℃，时间10min；烘焙温度250℃，时间5min，样品池传输管线温度25℃；②除湿阱：保持温度35℃，烘焙温度100℃；③捕集阱：保持温度40℃，干燥温度50℃，时间2min，预加热温度245℃，时间30s，热释温度250℃，时间2min，烘焙温度280℃，时间4min；④阀箱温度250℃；⑤GC传输管线温度250℃；⑥吹扫气体：氮气，99.9%，流速30～50mL/min[12-13]。

2.2.2 气相色谱分析条件

①色谱柱：DM-WAX(Dikma)石英毛细柱，60m×0.32mm×0.5μm；②柱箱温度：起始温度45℃，保持5min后，以每分钟4℃的速度升至107℃，保持4～5min后，再以每分钟20℃的速度升至220℃；③载气：氦气，流速32cm/s；④检测器：FID，氢气流速40mL/min[12-13]。

3 苯系物特征分析

3.1 苯系物含量特征分析

渤海湾歧口凹陷海底表层沉积物的苯系物含量的数值特征统计如表1，苯含量明显高于其他苯系物，除苯外其余苯系物含量均在0.1μg·g-1以下，苯是BTEX中方差最大的指标，离散程度最大，乙苯的离散程度仅次于苯，其余BTEX指标的方差很小，数据离散程度小(表1)。除了苯和邻二甲苯以外的苯系物均保持相同的变化规律，不同点位的含量变化趋势是一致的，邻二甲苯在有些点位上的变化趋势与上述苯系物相一致，但是在一些点位上明显相反(图2)，上述特征表明甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯之间具有一致的来源。

表1 BTEX指标数值特征(μg/g)

图2 渤海湾歧口凹陷海底表层沉积物样品苯系物含量折线图

该文对苯系物进行双变量的相关性分析，分析采用Pearson法，苯系物之间的相关性分析表明苯与其余苯系物弱相关，相关系数最高为0.243，甲苯与乙苯和间二甲苯为极强相关，甲苯与对二甲苯之间为强相关，乙苯与对二甲苯和间二甲苯之间为极强相关，乙苯与邻二甲苯之间为中等程度相关，对二甲苯与间二甲苯和邻二甲苯之间为强相关，间二甲苯与邻二甲苯之间为中等程度相关。苯系物相关性分析表明甲苯、乙苯、对二甲苯、邻二甲苯之间具有很好的统一性，而苯与邻二甲苯与其余苯系物之间的相关性较差，这一点在图2中的苯系物含量变化中也有体现，造成这种现象的原因有可能是BTEX降解特点不同导致的[14]，苯降解最快，甲苯次之，但甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯之间的降解速率比较接近，邻二甲苯与间-对二甲苯、乙苯、甲苯之间的降解速率差距逐渐拉大，这也就解释了苯系物之间相关系数不同的现象，随着检测滞后时间越长苯系物之间的相关性会越来越差，因此样品的苯系物含量检测的时效性非常重要[14]。

该文根据研究苯系物的相似性，对苯系物的各个观测变量分析，找出一些能够度量苯系物之间相似程度的统计量，在一定的置信系数下，将相似程度大的苯系物分为一类，相似度小的再聚合为一大类，直至所有数据都聚合完成，形成从小至大的分类系统。该文是对变量进行分类，采用组平均连接法(Average group linkage)，类组织之间的距离系数的计算是采用二值欧氏距离平方(Square Euclidean Distance)来计算，转换度量为绝对值[15]。

表2 苯系物之间相关性

3.2 苯系物分布特征

研究区99个样品包括5个参数，即苯、甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯。依据测得的数据，在置信度25的情况下，将这五个参数划分为两类，苯自为一类，甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯为一类。

该文选取苯与甲苯作为两类数据的代表，根据底质沉积物粒度进行分区环境校正，把经过校正的数据运用区域趋势面进行分析，剥离背景，提取剩余异常，经过处理的数据制图如图3所示[16]。根据图3所示的苯与甲苯异常图，分析异常的分布特点可以看出，研究区具有明显的异常分布，苯与甲苯的异常分布存在些许差异(甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯异常等值线图的异常分布特征基本相同，限于篇幅原因，该文不再赘述)，苯异常主要存在于油气田的正上方以及稍偏离正上方的位置，还有一部分分布在构造发育的部位，甲苯异常与苯异常的分布有一些互补性，苯异常与油田对应不是很好的位置在甲苯异常中得到了很好的对应，在苯异常中对应关系很好的一些油田在甲苯异常中却没有得到很好的对应关系，也存在一些与苯和甲苯异常对应均很好的油田如岐18-1-1井处的油田。但是无论是苯异常还是甲苯异常在4km×4km的取样精度下，能得到如此明显的对应关系，已经达到了区域异常的调查的目的[17-18]。

在尚未发现油气田的苯与甲苯含量异常的区域，分析原因有以下几个：①由于构造因素，油气藏通过构造层散逸到海底造成异常；②由于断裂将油气藏中的BTEX带到海底形成异常；③由于人为因素，原油泄漏导致海底污染造成异常。

图3 苯与甲苯剩余异常等值线图

4 结论

(1)BTEX对油气藏具有非常好的指示意义,将BTEX化探技术与地质、地球物理等地下勘探方法结合起来,把BTEX异常与地质和地球物理数据相结合,从多方面综合提取油气信息,从而得到更好的预测评价结果。

(2)歧口凹陷的未开发油气田的苯系物异常区具有非常大的油气勘探潜力，下一步应着重对苯系物异常区进行进一步的勘探。

(3)在进行苯系物研究时应对采集的样品及时进行测试，以免苯系物挥发以及降解对其结果产生不良影响。