周大泉

(濰坊市礦產(chǎn)資源服務中心,山東 濰坊 261041)

0 引言

在陸地油氣資源越來越匱乏的當代，陸域尋找油氣資源的難度越來越大，成果越來越少，資源量越來越少。海域油氣資源的重要性不言而喻，以往受困于海域找油的技術局限。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，使得海域找油越來越簡便。而且海域油氣相較陸域油氣開發(fā)有著得天獨厚的優(yōu)勢，如無需破壞大量農(nóng)田，對人類生活生產(chǎn)影響很小等等。海域油氣化探由于其低廉的成本，快速檢測，以及近地表化探指標對下伏油氣藏相對準確的預測，使其成為了海域油氣勘探的優(yōu)勢方法。2001年美國地質調查局在西得克薩斯和新墨西哥西南地區(qū)進行了苯系物(BTEX)指標預測油氣藏的實驗性油氣創(chuàng)新項目，在Permian盆地打了21口液錨鉆，7口井為干井(其中5口井BTEX指標范圍位于干井區(qū)范圍內或者在干井區(qū)與異常區(qū)分界線)，8口井為油井，有6口井位于BTEX指標異常區(qū)，僅有一口干井一口油井與BTEX指標不符，運用BTEX指標進行油氣預測的準確率高達76.12%[1]。張勇等[2]、孫春巖等[3]的研究表明海底1.5m深度的泥質樣品的BTEX指標異常與油氣藏直接相關，是非常有價值的油氣化探勘探指標。

該文依托國土資源部公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費項目(渤海灣歧口凹陷海底表層沉積物苯系物特征研究)，采集了渤海灣表層沉積物進行了BTEX含量測定，分析歧口凹陷的海底表層沉積物中的苯系物含量特征、分布規(guī)律，旨在研究海底表層沉積物中的苯系物特征對深部油氣藏的指示作用。

1 地質背景

渤海灣盆地是中朝準地臺經(jīng)古生代沉積并在印支、燕山期運動的基礎上發(fā)展起來的中新生代斷陷盆地。歧口凹陷是渤海灣盆地的一級構造單元黃驊坳陷中的二級構造單元，歧口凹陷北部為北塘凹陷，東部為沙壘田凸起，南部為沙南凹陷及埕子口凸起[4-8]。渤海海域地區(qū)構造變形復雜，NE，NW和近EW走向的伸展斷裂和走滑斷裂非常發(fā)育，早期以規(guī)模較大的伸展斷裂為主，晚期受郯廬走滑斷裂帶活動影響，新近系和第四系內規(guī)模較小的次級斷裂密集發(fā)育，造成深、淺層具有不同的構造面貌[8]。

鉆井資料證實，渤海海域主要發(fā)育新生代地層，包括古近紀孔店組、沙河街組、東營組和新近紀館陶組、明化鎮(zhèn)組以及第四紀平原組；前新生代地層包括太古代、古生代和中生代地層，巖性以變質巖、碳酸鹽巖和火山巖為主[8-11]。

2 樣品采集及分析測試流程

2.1 樣品

采樣位置位于天津東南方位海域的表層沉積物樣品，共采集99個站位，99件樣品。采樣點位置如圖1，采樣間距為4km×4km。使用儀器為DDC-Z-1型震動取樣器。

為了避免人類活動對沉積物的干擾，采用1.5m深度以下的樣品進行分析。具體分析流程如下：將沉積物進行烘干，碾細，過40目分樣篩，于50℃烘1h。稱取過篩后的樣品100g，置于帶密封墊蓋的100mL螺口玻璃瓶中，加入10mL濃度為0.2mg/mL的4-溴氟苯二氯甲烷溶液；充分震蕩以混勻樣品；隔4，8，16，20h各震蕩一次后，放置24h以上，以備分析。

圖1 研究區(qū)及采樣點位置分布

2.2 儀器及分析條件

分析方法采用熱解析法和氣相色譜分析法，儀器分別采用CDS 8000熱解析儀(美國CDS公司)和GC 2010氣相色譜儀(日本島津公司)。

2.2.1 熱解析條件

①熱解析腔：保持溫度35℃，預吹掃時間30s，樣品池熱解析溫度220℃，時間10min；烘焙溫度250℃，時間5min，樣品池傳輸管線溫度25℃；②除濕阱：保持溫度35℃，烘焙溫度100℃；③捕集阱：保持溫度40℃，干燥溫度50℃，時間2min，預加熱溫度245℃，時間30s，熱釋溫度250℃，時間2min，烘焙溫度280℃，時間4min；④閥箱溫度250℃；⑤GC傳輸管線溫度250℃；⑥吹掃氣體：氮氣，99.9%，流速30～50mL/min[12-13]。

2.2.2 氣相色譜分析條件

①色譜柱：DM-WAX(Dikma)石英毛細柱，60m×0.32mm×0.5μm；②柱箱溫度：起始溫度45℃，保持5min后，以每分鐘4℃的速度升至107℃，保持4～5min后，再以每分鐘20℃的速度升至220℃；③載氣：氦氣，流速32cm/s；④檢測器：FID，氫氣流速40mL/min[12-13]。

3 苯系物特征分析

3.1 苯系物含量特征分析

渤海灣歧口凹陷海底表層沉積物的苯系物含量的數(shù)值特征統(tǒng)計如表1，苯含量明顯高于其他苯系物，除苯外其余苯系物含量均在0.1μg·g-1以下，苯是BTEX中方差最大的指標，離散程度最大，乙苯的離散程度僅次于苯，其余BTEX指標的方差很小，數(shù)據(jù)離散程度小(表1)。除了苯和鄰二甲苯以外的苯系物均保持相同的變化規(guī)律，不同點位的含量變化趨勢是一致的，鄰二甲苯在有些點位上的變化趨勢與上述苯系物相一致，但是在一些點位上明顯相反(圖2)，上述特征表明甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯之間具有一致的來源。

表1 BTEX指標數(shù)值特征(μg/g)

圖2 渤海灣歧口凹陷海底表層沉積物樣品苯系物含量折線圖

該文對苯系物進行雙變量的相關性分析，分析采用Pearson法，苯系物之間的相關性分析表明苯與其余苯系物弱相關，相關系數(shù)最高為0.243，甲苯與乙苯和間二甲苯為極強相關，甲苯與對二甲苯之間為強相關，乙苯與對二甲苯和間二甲苯之間為極強相關，乙苯與鄰二甲苯之間為中等程度相關，對二甲苯與間二甲苯和鄰二甲苯之間為強相關，間二甲苯與鄰二甲苯之間為中等程度相關。苯系物相關性分析表明甲苯、乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯之間具有很好的統(tǒng)一性，而苯與鄰二甲苯與其余苯系物之間的相關性較差，這一點在圖2中的苯系物含量變化中也有體現(xiàn)，造成這種現(xiàn)象的原因有可能是BTEX降解特點不同導致的[14]，苯降解最快，甲苯次之，但甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯之間的降解速率比較接近，鄰二甲苯與間-對二甲苯、乙苯、甲苯之間的降解速率差距逐漸拉大，這也就解釋了苯系物之間相關系數(shù)不同的現(xiàn)象，隨著檢測滯后時間越長苯系物之間的相關性會越來越差，因此樣品的苯系物含量檢測的時效性非常重要[14]。

該文根據(jù)研究苯系物的相似性，對苯系物的各個觀測變量分析，找出一些能夠度量苯系物之間相似程度的統(tǒng)計量，在一定的置信系數(shù)下，將相似程度大的苯系物分為一類，相似度小的再聚合為一大類，直至所有數(shù)據(jù)都聚合完成，形成從小至大的分類系統(tǒng)。該文是對變量進行分類，采用組平均連接法(Average group linkage)，類組織之間的距離系數(shù)的計算是采用二值歐氏距離平方(Square Euclidean Distance)來計算，轉換度量為絕對值[15]。

表2 苯系物之間相關性

3.2 苯系物分布特征

研究區(qū)99個樣品包括5個參數(shù)，即苯、甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯。依據(jù)測得的數(shù)據(jù)，在置信度25的情況下，將這五個參數(shù)劃分為兩類，苯自為一類，甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯為一類。

該文選取苯與甲苯作為兩類數(shù)據(jù)的代表，根據(jù)底質沉積物粒度進行分區(qū)環(huán)境校正，把經(jīng)過校正的數(shù)據(jù)運用區(qū)域趨勢面進行分析，剝離背景，提取剩余異常，經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)制圖如圖3所示[16]。根據(jù)圖3所示的苯與甲苯異常圖，分析異常的分布特點可以看出，研究區(qū)具有明顯的異常分布，苯與甲苯的異常分布存在些許差異(甲苯、乙苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯異常等值線圖的異常分布特征基本相同，限于篇幅原因，該文不再贅述)，苯異常主要存在于油氣田的正上方以及稍偏離正上方的位置，還有一部分分布在構造發(fā)育的部位，甲苯異常與苯異常的分布有一些互補性，苯異常與油田對應不是很好的位置在甲苯異常中得到了很好的對應，在苯異常中對應關系很好的一些油田在甲苯異常中卻沒有得到很好的對應關系，也存在一些與苯和甲苯異常對應均很好的油田如岐18-1-1井處的油田。但是無論是苯異常還是甲苯異常在4km×4km的取樣精度下，能得到如此明顯的對應關系，已經(jīng)達到了區(qū)域異常的調查的目的[17-18]。

在尚未發(fā)現(xiàn)油氣田的苯與甲苯含量異常的區(qū)域，分析原因有以下幾個：①由于構造因素，油氣藏通過構造層散逸到海底造成異常；②由于斷裂將油氣藏中的BTEX帶到海底形成異常；③由于人為因素，原油泄漏導致海底污染造成異常。

圖3 苯與甲苯剩余異常等值線圖

4 結論

(1)BTEX對油氣藏具有非常好的指示意義,將BTEX化探技術與地質、地球物理等地下勘探方法結合起來,把BTEX異常與地質和地球物理數(shù)據(jù)相結合,從多方面綜合提取油氣信息,從而得到更好的預測評價結果。

(2)歧口凹陷的未開發(fā)油氣田的苯系物異常區(qū)具有非常大的油氣勘探潛力，下一步應著重對苯系物異常區(qū)進行進一步的勘探。

(3)在進行苯系物研究時應對采集的樣品及時進行測試，以免苯系物揮發(fā)以及降解對其結果產(chǎn)生不良影響。