地表地球化学勘探中轻烃微渗漏的实验模拟

烃类垂向微渗漏是油气化探的理论基础。通常认为，烃类微渗漏在饱水带中以浮力驱动机制为主，在不饱和带中则以扩散机制为主。已有的有限差分计算对轻烃通过饱水带和不饱和带间的过渡带的数值模拟是借用海洋学"相间物质传递的双向阻力理论"，但由于沉积物或土壤的胶结作用会对气体运移产生阻力，用该理论解释地下潜水面处气体的运移情形时会存在一些不确定性。另外，不饱和带上部烃类氧化菌对轻烃的降解率为假设。实际勘探中，也发现了潜水面上下烃类组份发生一些难以解释的变化。上述问题将妨碍对轻烃微渗漏机理的认识，影响油气化探的应用效果。由于客观条件所限，轻烃微渗漏机理一直缺乏可靠的实验依据的支持。本项目拟在相关工作基础上，研制一维实验模型，对轻烃通过饱水带和不饱和带的微渗漏过程进行实验模拟，并在已知气田上方近地表钻孔实测，相互对比验证。本研究将丰富和完善轻烃微渗漏理论，为有效勘探指标选择提供依据，提高油气化探应用效果。

油气藏中的轻烃在地下各种驱动力的作用下（如浮力、随水迁移、扩散等），可以微量地、近似垂直地向地表渗漏并被检测，这是油气化探的理论基础。尽管轻烃通过饱水沉积地层和饱气带的过程、机制有一些数值模拟研究结果，以及油气藏潜水面以上有一些深钻孔实测结果，但是一直缺乏可靠的实验依据的支持，这妨碍对轻烃微渗漏机理的认识，影响油气化探的应用效果。本项目以地质理论模型为基础，重点考虑逼近地层条件下，油气藏轻烃微渗漏和多重岩性封盖两个关键因素，对理论模型进行了必要的简化，建立轻烃微渗漏模拟实验装置。通过模拟实验揭示轻烃通过饱和水的多重岩层和饱气带到地表的微渗漏机理，以及地表地球化学勘探指标的变化特征、示油气意义。另外对油气田渗漏区轻烃微渗漏机理进行了研究，通过已知油气田渗漏区和背景区地表深钻孔不同深度轻烃浓度及组份特征研究，将野外实测结果与室内模拟实验相对比，存异求同，比较互相验证程度，对轻烃微渗漏机理提出新的认识：.1、模拟实验揭示了轻烃微渗漏地层剖面垂向上具有明显旋回性、阶段性；单体烃浓度指标不能作为研究油气微渗漏的有效指标；潜水面以下烃类微渗漏以浮力作用为主，扩散作用为辅，地层中普遍发育的微裂隙是烃类微渗漏的优势通道；潜水面以上烃类微渗漏以扩散作用为主，有少许气体对流作用影响。潜水面上下烃类浓度分布具有一定突变性。.2、油气化探最佳取样深度是在潜水面之上的某一特定深度，并不是越深越好；微渗漏轻重分异指标（C1/C2）可用来研究烃类微渗漏方式以及地层的封闭性好坏；油气区潜水面之上C1/C2值逐渐变小趋势，潜水面之下C1/C2值逐渐变大趋势，无油气的背景区则具有相反的规律；同分异构体烃类的运移速度只与分子结构、地层通道有关，而与浓度大小无关。.3、甲烷自储层向上渗漏到潜水面附近的过程中，同位素分馏并不大（-2‰～-3‰），即使发生了微生物氧化作用，同位素比值仍处于热成因范围，说明饱和水地层条件下对甲烷稳定碳同位素值影响不大，可以用来示踪深部油气藏烃类，只有在地表混入较大比例生物成因气时，才对甲烷稳定碳同位素值产生大的影响。.本项研究丰富和完善轻烃微渗漏理论，为有效地球化学勘探指标选择和异常解释评价提供依据，提高油气化探应用效果。同时还可为轻烃微渗漏的数值模拟提供有关的一系列动力学参数，也为油气地球化学勘探正反演研究打下了基础。