地球化学勘探判别分析方法

① 油气田勘探方法简介是什么

目前，勘探油气田的方法有地质法、地球物理勘探法、地球化学法和钻井法四类。

一、地质法

地质法是油气田勘探工作中贯彻始终的基本工作方法，主要包括通过观察、研究出露在地面的古地层、岩石及油气显示，获取相关地质资料并进行分析、解释，判断一个地区有无生成油气和储存油气的地质条件，对该地区的地下含油气远景进行评价，确定有利的含油气区。在岩石出露的地区，该方法有可能直接发现地下油气藏。该方法还包括通过钻井获取地下岩心、岩屑等资料进行的地质录井工作和实验室分析工作，以及对地球化学、地球物理等各种方法提供的大量间接资料进行地质解释。

地质法除了要研究地下岩石、地层、地质构造以及地球发展史等基础地质问题外，还着重研究地下区域和局部的油气藏形成条件，如生油条件、储油条件、运移条件、圈闭及保存条件等，以确定油气藏是否存在并进行含油气远景评价。

二、地球物理勘探法

地球物理勘探法是根据地质学和物理学的原理，利用电子学和信息论等领域的新技术建立起来的一种间接寻找油气的方法。它利用各种物理仪器在地面或空中观测地壳表面上的各种物理现象，根据物理现象的变化推断地下的地质构造特点，寻找可能的储油、储气构造。

地球物理勘探法主要用于近代沉积发育的覆盖地区、海湖地区，这些地区没有地层和岩石出露，地质法受到很大限制，用大量钻井取岩心的办法了解地下地质情况，不仅成本高，效率也低。

地球物理勘探法主要包括重力勘探、电法勘探、磁法勘探和地震勘探等方法。目前应用最广泛、最有效的是地震勘探方法。

（一）地震勘探方法

在地下或水下浅层安置炸药，炸药爆炸引起的冲击会产生巨大的震动，在压力作用下，地下岩石发生压缩和膨胀，从而产生岩石质点的震动，形成地震波。当地震波遇到不同密度岩层的分界面时，会产生三种现象：第一种是部分地震波从分界面反射回来，反射回来的波叫反射波。第二种是部分地震波透过界面向下传播，这部分波叫透射波；透射波再遇到分界面时还会发生反射。第三种是部分地震波透过界面并沿着岩层分界面滑行一段再折射回来，折射回来的波叫折射波。根据接收和研究波的类型，地震勘探又可分为反射法和折射法。目前，反射法应用最为广泛。

地震波的传播速度与岩石性质有关。通常，致密坚硬的岩石地震波传播速度快，疏松的岩石地震波传播速度慢（见表3-1）。

图3-2陆上地震勘探原理示意图

x—地震测线；t—地震波传播时间

（三）电法勘探

地下不同岩石存在着导电性、导磁性、介电性的差异，在地面测量由这些差异引起的电场的变化，进而推断地下地质构造和矿藏的方法，称为电法勘探。按电场的成因，电法勘探可以分为天然场法和人工场法两类。天然场法包括大地电磁法、声频电磁法，人工场法包括电阻率法、人工电磁法、激发激化法。

电法勘探在金属勘探领域应用最广泛，其次在工程地质和水文地质勘探方面也有较多应用。对石油勘探来说，主要用其中的电阻率法、大地电磁法、人工电磁法来测量地下地层界面深度，它可以研究区域地质情况和局部地质构造。

（四）磁法勘探

地下不同岩石存在着磁性的差异，在地面测量由地下磁性差异引起的地面磁场的变化（磁异常），进而推断地下地质构造和矿藏的方法，称为磁法勘探。磁法勘探可以研究大地构造单元、基底构造和沉积盖层等。该方法可以在地面和空中进行，分别称为地面磁力测量和航空磁力测量。

磁异常值是用磁力仪来观测的。磁力仪分为垂直磁力仪和水平磁力仪两种。测量方法有相对测量和绝对测量两种。绝对测量主要用于正常磁场的测量，油气勘探中主要采用相对测量。

磁异常解释方法包括三个方面：一是正问题研究，即已知地下地质体的形态，分析其在地面形成的磁异常特征，找出磁异常和地下地质体产状之间的关系，以指导磁异常的地质解释。二是对实测磁异常进行加工处理，消除干扰磁异常，突出地下地质因素引起的磁异常。三是反问题研究，即对实测磁异常进行地质分析，找出对应的地下地质特征和矿产。

三、地球化学法

地球化学法是利用化学分析方法对岩石、土壤、气体和水样本中的各种成分进行分析，测定地下油气的扩散所引起的各种化学、物理化学和生物化学的变化，分析地下油气存在与分布情况。地球化学法又称为地球化学勘探法，主要包括气测法、沥青法、水化学法、细菌法等具体方法。

（一）气测法

气测法是利用灵敏的气体分析仪测定土壤、表层岩石或水中的碳氢化合物气体的含量。其原理是：当地下油气藏存在时，油气就会向地表扩散，使其上部的地表出现气体异常，碳氢化合物气体含量较其他地区高。

目前气测法还处于发展阶段，无论在理论上还是实践上都不够完善，效果不理想。但地球物理测井的气测法却是在钻井中判断油气层位的一种有效方法。

（二）沥青法

沥青法包括测定发光沥青、氯仿沥青“A”等方法。各种方法在地面和井下测得发光沥青、氯仿沥青“A”等异常时，说明本地区有着油气生成、运移、扩散和氧化的过程存在，用来评价该区、该层的含油气远景。

（三）水化学法

水化学法主要是研究水中所含盐类、微量元素、水型以及它们在地表的分布情况，用以进行含油气可能性的判断。

（四）细菌法

细菌法是一种间接的地球化学方法。由地下运移、扩散至地表的某些烃类（如甲烷、乙烷、丙烷）在油藏上方形成相对富集带，而某些细菌对某种烃类有特殊嗜好，常在这些地区大量繁殖。通过采样进行细菌培养，可反映烃类异常区，用作寻找油气藏及评价含油气远景的重要指标。

四、钻井法

钻井是油气田勘探工作中不可缺少的手段。无论是地质法、地球物理勘探法、地球化学法，对确定地下有利的含油气构造或油气藏，都属间接方法。通过钻井手段才能最后确定油气藏是否存在，以及是否具有工业油气流。但与其他方法比较，钻井法却是速度最慢、投资最多的一种方法。它必须在地质、地球物理、地球化学等方法综合勘探的基础上进行。

② 地球化学的研究方法

地球化学的每种理论,应用于解决地学问题,均构成一种研究方法。地球化学的基本研究方法主要是对地球系统及其各级子系统进行观察、取样分析、归纳和演绎研究;其次是实验模拟研究及数字模拟研究。现就地球化学一般研究方法简述如下。

1.地球化学野外工作方法

这里涉及的主要是人们肉眼可以直接观察的固体地球部分研究,至于大气圈、海洋和地外天体等研究方法,以及陨石的收集和研究,有专门书籍论述,在此不再介绍。

地球化学野外工作的目的是:观察了解宏观地质体的物质类型、结构构造及它们在时间和空间上的相互关系,在此基础上系统观察和收集寓于各地质体中的地球化学记录和信息,并采集具有明确代表对象和意义的样品。当然,观察收集信息及取样的侧重点应因研究目的不同而有所差别。

因为地球化学运动和作用寓于地质运动和作用之中,所以必须首先较好地了解研究区的地质背景,把握所研究地质作用的产物的特征和矿物岩石组成、结构构造及它们之间的时空关系和序列。这些均属于地质学的观察研究内容,可按地质编录或制图法进行。这部分工作是地球化学研究的重要前提和必要基础,是地球化学研究客观性的根本保证。

在野外观察建立了较好的地质研究的基础上,必须重视各类地质体中地球化学记录和信息的观察和收集,力求在野外工作阶段就能形成地球化学研究的构想或工作假设,从而保证室内研究能更有效地开展。常见一些年轻地球化学家研究中只有野外地质观察而缺乏基本的野外地球化学信息收集,似乎认为地球化学研究对象仅限于化学元素和同位素微观层次。地球及其层圈中的化学作用绝大多数都是通过化合物 (矿物)或物相之间的反应实现的,元素原子的相互作用只是这种反应的内在根据。化学、地学和地球化学今天的发展,已使地球化学从地质体的观察中直接获取地球化学信息成为可能。典型研究方法范例,见博伊尔 (R.W.Boyle)1979年出版的《金的地球化学及金矿床》。

如何进行野外地球化学观察和信息收集? 通常地球化学可以广泛应用矿物化学、岩石化学、化学及物理化学的知识和理论指导地质体的观察。例如,根据地质体的岩石和矿物组成,不需化学分析就可知道它们的大致化学组成,基于矿物间受类质同象控制的元素分配规律,还可粗略推测它们中比较集中的微量元素种类和组合;石灰岩是强碱弱酸的盐类,其岩层可起着天然溶液酸碱度调剂的作用,是影响元素迁移的碱性障;观察组成岩石的矿物共生组合及矿物的交代关系,可为应用相平衡理论研究地球化学作用奠定基础。例如,在硫化物矿床氧化露头中见到方铅矿 (PbS)依次被铅矾 (PbSO₄ )和白铅矿(PbCO₃ )交代的现象,就可推断硫化物矿石的氧化应依次经历硫酸盐和碳酸盐阶段,其环境应先是酸化、而后向碱性过渡,从而提出进一步检验这种推断的设想。此外,从物理化学观点看来,天然溶液进入张性裂隙是外压力的突然降低,岩石的糜棱岩化实质为物质颗粒变细增加表面能,从而增强化学反应速率,等等。通过地质地球化学野外观察,收集到足够的地球化学信息,再结合地质背景、条件与研究的目的,就可形成进一步研究的构想。

样品采集必须注意的关键问题是,样品应能确切地代表所要研究的地质对象,尽可能详细地了解其产出的地质背景、环境和条件;符合所要研究的目的。例如,为了解原始岩石成分需采集新鲜的岩石样品,为研究蚀变过程应按剖面采集原岩、半蚀变岩石到全蚀变岩石的系列样品。样品的规格和重量按需进行测试方法的要求确定;每种样品采集的数量应以具有统计学上的一定代表性为准。

2.地球化学室内研究方法

地球化学室内研究包括样品的加工、分选、预处理、岩石矿物鉴定和分析测试、数据处理,以及综合分析得出结论的全过程。

在野外观察和鉴别的基础上,为了准确鉴定矿物、岩石、矿石的成分和类别,确定矿物-流体相间反应关系,常需进行偏光和反光显微镜观察,对微粒和微区研究可以应用电子显微镜、X射线分析法、电子探针等仪器进行精确分析和鉴定。这方面需要特别强调的是,准确地鉴定矿物和岩石只是目的之一,而详细观察和了解岩石和矿石中矿物间的相平衡和反应-交代关系,以及矿物晶粒中的环带结构和成分变化等,具有更深入层次的意义。现代高精度的实验观测技术为实时实地准确地观测微细地球化学作用过程提供了条件。

为了获取各类地质对象的化学成分,除主量元素可应用常规化学或仪器分析方法测定外,其余大多数测定项目为微量组分,含量一般为克拉克值级次。对于这些微量元素的测定需要使用灵敏精确的分析技术,灵敏度一般要求达到 10^-6～10^-9。在这方面,现在常用的分析方法有:发射光谱分析、原子吸收光谱分析、火焰光谱分析、离子选择电极法、中子活化分析、等离子体光量计分析、质谱分析,以及一些专项分析技术,如测汞、测金、放射性测量等。可以根据研究目的,选用适用的方法,在满足灵敏度和精度要求的前提下,应考虑便捷、经济的原则,避免过度追求高精度、过多测试项目等。

进行同位素定年和同位素组成测定的样品,需根据样品性质、估计的可能年代范围,以及各种定年法和同位素测定分析法的特点和要求,选择质谱分析的类型及进行样品的制备和测定。

元素结合形式和赋存状态是制约元素地球化学行为及活动性的重要因素。其中主量元素形成各自的矿物或独立相,它们的结合形式根据矿物学的鉴定和研究确定。对不形成独立矿物的元素的赋存形式以及细粒岩石 (页岩、黏土沉积物、土壤等)中元素的赋存形式,则需应用专门的综合测试方法解决,包括:晶体光学法、物性和物相分析法、X射线分析法、电子探针等微区分析法,以及化学偏提取法、电渗析法、放射性乳胶照相法等。

地球化学作用的物理化学条件的确定包括测定和计算两类方法。如矿物流体包裹体测温和测压属于测定法;矿物温度计、微量元素温度计、同位素温度计等为测定和计算相结合的方法;而体系的pH、E_h、

、盐度、离子强度、矿化度等参数则是通过热力学和化学平衡计算获得。

在取得了上述各种实际资料和数据后,研究就进入了数据处理和资料整理,进而综合提炼并得出科学结论的阶段。数据处理和资料加工包括,按照研究的目的,应用地球化学多元统计分析的方法 (相关分析、判别分析、因子分析、聚类分析等)揭示研究对象数据和参数的分布形式、变异特征、相关程度、元素共生组合及其影响因素等;根据解决问题的设想,编制各种图件和表格等。此后,研究就进入了由客观向主观认识转化上升的思维过程,在这方面,辩证唯物主义认识论和前述的地球化学方法论具有关键性的指导意义。

3.地球化学实验模拟和数字模拟

开展实验研究,尤其高温高压条件下的实验研究,是地球化学探索必不可少的一种手段。实验研究的内容主要包括:地球化学所需自然化合物 (矿物)和化学物种热力学性质和参数的确定,元素在各种共存相间分配系数及同位素分馏系数的测定,极高温度和压力下矿物相变及超临界水流体溶液物理化学性质的研究,以及各类地球化学作用实验模拟的研究。这些实验使地球化学应用物理化学原理和进行定量计算成为可能,为地球化学对深部地幔物质成分的判断提供参考,使地球化学对各种自然和人为作用过程和机制的了解更加精确和深化。

在开展地球化学作用的实验模拟时,应注意使实验体系和条件尽可能地接近自然界的实际,这样才能获得有效和可信的结果。

各种地球化学体系的数字模型化研究 (如,岩浆作用过程中微量元素分配的定量模型),以及地壳、地幔、海洋等复杂体系的数字或计算机模拟,近年展现出不断增多的趋势被称为计算地球化学。计算地球化学既是地球化学向定量化发展的必然结果,同时也是对许多难以进行实验模拟的复杂自然体系定量研究的一种补充。

地球化学体系和作用过程的定量化数字模拟或建模,现在已广泛应用于解决地球化学问题,其中包括地球化学体系的质量收支平衡、反应的化学平衡、系统动力学、物质输运过程,以及上地幔、洋盆和岩浆房的化学演化等。地球化学数字模拟和建模的专着,如Francis Albarède 撰写的 Introction to Geochemical Modeling (1995),Bethke 所着的Geochemical Reaction Modeling (1996 )和 Geochemical and Biogeochemical Reaction Modeling (2008)。我们必须高度重视这一发展趋势。

③ 油气田勘探采取何种方法

如何高速度、高水平地勘探油气田是一项很复杂的任务。石油通常都深埋在上千米的地下，在地面看不见、摸不着。即使地面上有油气显示，也不能肯定地下就一定存在油气藏。要想找到它，就必须想方设法获取地质资料，掌握规律。随着科学技术的发展、人类的不断实践和总结，寻找石油的方法越来越多，归纳起来主要有地面地质法、地球物理勘探法、地球化学勘探法和钻井勘探法等。

一、地面地质法地面地质法是寻找石油最基本的工作方法，其研究内容十分丰富。石油勘探工作者运用地质知识，携带罗盘、铁锤、放大镜等简单工具，在野外直接观察天然露头和人工露头。了解勘探地区的地层、构造、油气显示、水文地质、自然地理等情况。查明有利于油气生成和聚集的条件，从而达到找油找气的目的。

二、地球物理勘探法地球物理勘探法是利用物理原理和技术来解决地质问题的方法。根据地下岩石不同的密度、磁性、电性以及弹性等物理性质，在地面上利用精密仪器进行测量，以了解地下岩层的起伏状况，寻找储油构造，达到寻找油气藏的目的。随着科学技术，特别是计算机的发展，地球物理勘探法有了飞跃发展。常见的地球物理勘探法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探和地震勘探等。

1.重力勘探重力勘探是用重力仪在地面上测量由地下岩石密度的差异而引起的重力变化。主要是利用重力加速度的变化来研究地质构造和寻找地下矿产。

不同纬度的重力加速度的正常值采用下式计算：

go=9.78318×(1+0.0053024sin2Φ-0.0000058sin22Φ)(3-1)式中Ф——纬度；go——某一纬度处重力加速度的理论值，m/s2。

用重力仪测量出地壳上某一位置的重力加速度，并将其校正到对应海平面上的值。校正后的重力加速度值与根据上式算出的理论正常值不一致，则称为重力异常。如果校正值大于理论值，则称为正异常；反之，则称负异常。重力异常反映出地壳内不同物质的组成和分布状况。根据重力异常范围的大小，又可分为区域重力异常和局部重力异常，前者范围大，后者范围小。研究区域重力异常可以了解地壳的内部结构，研究局部重力异常可以探矿。地下埋藏着密度较小的物质如石油、煤、盐等非金属矿的地区常显示出重力负异常，而埋藏密度较大的物质如铁、铜、锌等金属矿的地区常显重力正异常。

2.磁法勘探用磁力仪在地面或空中测量地下岩石的磁性变化，来探明地下地质构造和寻找某些矿产的方法称为磁法勘探。

通过设在各地的地磁台测得地磁要素数据，经校正并消除地磁短期和局部变化等影响，所获得的全球基本地磁场数值称为正常值。在实际测定时，若发现实测地磁要素数值与正常值不一致，则称为地磁异常。地磁异常是地下磁性物质发生局部变化的标志，据此可勘测出地下的磁性岩体和矿体。如磁铁矿、镍矿、超基性岩等是强磁性的矿物和岩石，反映出地磁异常为正异常；金矿、铜矿、盐矿、石油等是弱磁性或无磁性物质，反映出地磁异常为负异常。

3.电法勘探地壳的岩石存在着导电性差异。观测和研究人工电流场或大地电流的分布规律，可以了解地下地质构造，寻找原油、天然气和其他矿产。

在固定的观测站进行连续观测，所获得的大量数据经过校正可得到正常的电场值。在实际测量时，实测值与正常值不一致称为地电异常。地电异常反映可能有矿体或地质构造存在。

4.地震勘探地震勘探法主要是利用地壳岩石的弹性差异，以物理学的波动理论为依据，研究地震波的传播规律，从而了解地下的地质构造，寻找油气藏。

地震勘探的基本原理是在地面用人工方法产生地震波。产生地震波的常用方法是先钻一口井，再将一定量的炸药放入井中使其爆炸(图3-1)。地震波向地下传播遇到岩性不同的地层分界面就会发生反射。在地面上用精密仪器(检波器)把来自地层分界面的反射波用大量曲线记录下来，进行对比、整理和计算，就可得到反映岩层界面起伏变化的剖面图。根据地震剖面图，就可以了解地层分布情况和地下地质构造。

图3-1地震勘探示意图

由于地震勘探能够高质量、高效率地解决多方面的地质问题，从而成为最主要的勘探方法。据国外不完全统计，每年在地震勘探方面的投入约占全部石油勘探投资的70%，而在我国更是超过了90%。

三、地球化学勘探法地球化学勘探简称化探。该方法是对地表岩石、土壤、气体和水中的各种成分进行化学分析。当地下存在油气藏时，油气就会向上扩散。尽管数量有限，但在漫长的地质历史过程中，总会在地表土壤或岩石中出现一些烃类气体、微量沥青以及与烃类有关的细菌、元素和盐类等。因此，通过检测地下油气向地表扩散的烃类物质以及油气在运移过程中与周围物质发生各种物理化学变化的产物，就可以研究地下油气的分布。地球化学勘探法主要包括气测法、细菌法、土壤盐法等。

气测法是通过测量从地下扩散到地表的微量气体分子来寻找油气的方法。

由于地下油气向地表扩散，在这个地区就会发育一些与这些微量油气有关的特殊细菌，如氧化甲烷细菌、氧化乙烷细菌等。通过检测这类细菌，可预测地下深处有无油气藏。

由于烃类气体的扩散或是水的活动，在油气藏上方的土壤中会形成特殊的盐类。通过检测这些特殊盐类可以预测地下深处有无油气藏。

四、钻井勘探法利用地质法、物探法和化探法等间接方法可以确定地下的有利构造。这些构造中是否真的含有油气，只有通过钻井勘探法才能最后确定。钻井勘探法是油气田勘探工作中最直接的找油方法。通过所钻井眼可以直观地判断油气是否存在并且确定油气产能的大小，还能以井筒为通道把油气开采出来。但是由于钻井的速度很慢，费用也很高，因此必须在上述间接方法确定的有利含油构造上才进行钻井。

1.井的类别(1) 地质井(构造地质浅井、地层探井)：在盆地或凹陷普查阶段，为收集基础地质资料、了解地层剖面和构造产状而钻的井。

(2) 参数井：在完成了地质普查或物探普查的盆地或凹陷内，选择不同级别的构造单元而钻的一口或多口井。目的是了解地层层序、厚度、岩性以及生、储和盖的条件，并为物探资料的解释提供参数。参数井的设计深度要尽可能钻穿沉积岩的全部层厚。如果沉积岩太厚，不可能在一口井内取得完整的剖面资料，则可在不同的构造单元上钻两三口参数井，以取得盆地或凹陷内一个完整剖面的资料。

(3) 预探井：以地震勘探详查结果为基础，在生、储条件比较有利的构造或圈闭上打的第一口探井称为预探井。目的是发现工业性油气流。因此，在预探井内要特别重视取得系统的储集层物性资料、中途测试和测井资料以及完井、分层试油等资料。在测试获得油气流后，还要取得流体样品、油层压力和温度等资料，以便进行分析化验和储量计算。

(4) 详探井(或称评价井)：针对已获工业油气流的构造或圈闭，以地震勘探精查构造图为基础，视油气田面积大小、构造的复杂程度而钻的井。目的是控制油气田面积、掌握储集层物性及厚度变化规律和油藏类型。除取得预探井内规定的各项地质资料外，评价井还必须对油气层取岩心，并对岩性、电性和测试资料进行综合研究，进行储量计算。

(5) 开发井(包括生产井、注水井、注气井、资料井、检查井等)：如果构造图可靠、评价井所取的地质资料比较齐全、探明储量的计算误差在规定的范围内，根据油田开发方案，为完成产能建设任务和产油气计划而部署的井。

(6) 调整井(包括生产井、注入井、检查井等)：油气田全面投入开发若干年后，根据开发动态及油气藏数值模拟资料，为提高储量动用程度、调整油气或油水界面的推进速度、提高采收率、保证完成规定的采油计划所钻的井。调整井应根据开发研究设计部门编制的油气田调整开发方案实施。

2.地质录井要在钻井过程中取得地质资料应进行地质录井。地质录井就是用一定的方法观察、记录和分析钻井过程中与油、气、水有关的地质现象，获得钻遇地层的岩性及含油气情况。地质录井包括岩心录井、岩屑录井、钻井液录井、气测井以及钻时录井等。

1)岩心录井岩心录井就是在钻井过程中用专门的取心工具将地下岩石按顺序取到地面上来，并对所取岩心进行分析、研究，取得各项资料的过程。

岩心能够最直观、最可靠地反映地下岩层的特征。对岩心进行观察、分析和研究，可以了解岩性、岩相特征、生物特征，可以测定储集层的孔隙度、渗透率及有效厚度等。

由于钻井取心成本高、影响钻井速度，在油田勘探开发过程中，不可能对每口井都取心。所以，应根据具体情况针对某些层位进行取心，如主要的含油气层、地质界线、标准层、岩性复杂层位、断层通过层位等。

2)岩屑录井地下岩石被钻头破碎后，随着泥浆被带到地面上，这些岩石碎块就叫岩屑。钻井时，地质人员按照一定的深度间隔及时收集岩屑，进行观察和描述的工作称为岩屑录井。

在勘探工作中，为了查明探区内的含油气情况，尽快找到新油田，在一般取心少或不取心的情况下，要获得大量的地层、构造、含油气情况等第一手资料，就必须采用岩屑录井的工作方法。岩屑录井具有成本低、简便易行、了解地下情况及时等优点，它在油气田勘探过程中占有很重要的地位。

3)钻时录井地层的软硬直接影响钻进的速度。疏松的软岩层钻进快；致密坚硬的岩层钻进慢。因此，根据钻进的快慢可以了解地层情况。表示钻进快慢可以用钻时和钻速两个不同的概念。钻速是单位时间内所钻的深度，用m/h表示；钻时是每钻进1m所需的时间，用min/m表示。由于地质录井的需要，现场常采用钻时而不采用钻速。根据钻时的变化，既可以帮助我们判断井下地层岩性的变化，反映地层的可钻性和缝洞发育情况，又能帮助钻井工程技术人员掌握钻头的使用情况。提高钻头利用率，并改进钻进措施，提高钻速，降低成本。钻时录井资料可以用于以下地质和钻井工程方面：

(1) 判断岩性，帮助解释地层剖面。在砂泥岩分布地区，可以帮助分辨渗透层。结合其他录井资料可以帮助发现油层、气层和水层。

(2) 判断缝洞发育的井段。钻速突然加快、钻具放空等说明井下可能遇到了缝洞。配合岩屑、钻井液录井资料，可判断是否钻遇缝洞以及缝洞的大小和发育程度等。

(3) 根据钻时录井可以计算纯钻进时间，进行时效分析；根据不同类型钻头对各类岩石的破碎强度以及实际记录的钻时大小，合理选择钻头；根据钻时的突变，推断是否钻遇油层、气层，并确定工程上应采取的措施。

4)钻井液录井钻井液是钻井的血液，它对钻井工程极其重要，是保证优质、快速、安全钻井的重要因素之一。在钻进过程中钻井液性能常常会发生变化，而这种变化主要与所钻岩层的性质有关。因此，人们常利用钻进过程中钻井液性能的变化来分析研究井下油层、气层和水层的情况，判断特殊岩性的地层。

5)气测井气测井是直接测定钻井液中可燃气体含量的一种测井方法。随钻随测、无须停钻。气测井能及时发现油气显示并预报井喷，对于新探区和高压气区的钻井工作具有特殊的意义。

气测井的实质是通过分析钻井液中可燃气体的含量，进而分析是否存在工业价值的油气藏。气测井是分析与油气田有关的气体。各油气田的天然气组成相差甚远。同一油气田，油层和气层的天然气组成也并非一样。在气测中，所分析的烃包括轻烃和重烃两类。轻烃指甲烷，重烃指相对分子质量比甲烷大的烃类气体。轻烃与重烃之和称为全烃或总烃。

气测井按其测试方法可分为非色谱气测和色谱气测。非色谱气测是利用各种烃气的燃烧温度不同将甲烷与重烃分开。色谱气测法又称气相色谱法，是利用色谱分析原理将天然气中的各种组分(主要是甲烷至戊烷)分开。色谱气测准确、速度快、得到的分析数据多，因此它正在逐步取代非色谱气测。

④ 判别分析

化探工作中常要判断地质体的属性，如是矿致异常还是非矿致异常；是含矿岩体还是不含矿岩体；是含矿铁帽还是不含矿铁帽，等等。而区分它们只考虑一个变量，数据的重叠往往很难区分。用判别分析的方法建立起一个多变量的函数（判别函数），使两类地质体得到最大的分离，对于未知属性的地质体也算出这个函数值从而判断其归属。化探中常用的是两类线性判别分析，其具体做法如下。

1.求判别函数

（1）首先将已知的A地质体（如矿致异常）和B地质体（如非矿致异常）中各变量（如元素含量）换为对数值（因为化探中的微量元素多为对数正态分布）。

（2）建立求判别函数系数的线性方程组。

判别函数的一般表达式为：

地球化学找矿

式中：R为判别函数；λ_K为判别系数（K＝1，2，…，P）；P为变量数；x_K为判别变量。

根据数学推导，判别系数λ_K应满足下列线性方程组：

地球化学找矿

为简化计算，可将d_K前（N_A＋N_B-2）系数取为1。

则有

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式中：

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N_A与N_B分别为A母体与B母体的样品数。

根据A，B两类地质体的各变量（对数值）代入上述公式即可求得σ_KK，σ_KL，d_K各项值。于是线性方程组（6-6）或（6-7）即可得到。用适当方法求出线性方程组的解，即可求得判别系数λ_K（K＝1，2，…，P），判别系数λ_K求得后代入（6-6）式，则判别函数R即已求得。注意判别系数λ_K有正有负。

2.判别效果的显着性检验

建立的判别函数判别是否有效主要看不同地质体中变量平均值的差异是否显着，即（K＝1，2，…，P）是否足够大。通常采用马氏距离D²统计量作F检验。首先计算出D²和F值：

地球化学找矿

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注意：若线性方程组（6-6）中dK前系数为（NA＋NB-2）则：

地球化学找矿

然后给定信度α＝0.1，α＝0.05，α＝0.01查F分布表得出

的临界值，若计算出

（临界值），则说明在某信度下差异显着，判别有效；若小于某一信度的临界值，则说明在该信度下差异不显着。若

比

还小，则说明A，B无显着差异，为同一地质体，因而判别无效；或者说明所选择的这些变量没有判别效果，应另选其他变量。

3.计算各变量的贡献值

判别有效时还应考虑各变量参加判别的贡献。变量的贡献值可以衡量一个变量对组成判别函数的作用大小。第K个变量的贡献值按下式计算：

地球化学找矿

对于贡献值很小的可舍去，用其余变量进行判别可得同样效果。

4.对未知属性样品进行判别

当判别函数判别有效时，则可对未知属性样品进行判别。

（1）计算判别函数临界值（R₀）

地球化学找矿

若N_A＝N_B，则

地球化学找矿

式中：

。

R₀算出后应比较三者的大小。若

，则大于R₀者属A类，小于R₀者属B类；若R_（A）＜R₀＜R_（B），则大于R₀者属B类，小于R₀者属A类。

（2）与R₀进行比较

将未知属性样品的诸变量值（对数值）代入判别函数，即可求得各未知属性样品的判别函数值，与R₀比较则可判断其归属。

（3）计算实例

某区发现原生地球化学异常15个，其中7个为矿致异常，7个为非矿致异常，一个异常性质不明。每个异常分析了Cu，Ag，Bi3个元素，数据见表6-2。未知属性异常含量（10^-6）Cu 880，Ag 1.41，Bi 34.4，换算成对数值（Ag乘以100后换算成对数）分别为2.945，2.147，1.537。

现运用判别分析的方法对未知属性异常判断其归属。

表6-2 某区Cu，Ag，Bi 元素含量及对数值

1）求判别函数

①根据矿致异常（A），非矿致异常（B）中各变量的对数值计算（表6-2）表中所列各项值（表6-3）。

②建立求判别函数系数的线性方程组，对于只有三个判别变量时，判别函数：

R ＝λ₁x₁＋ λ₂x₂＋ λ₃x₃ （6-12）

求判别系数λ_K（K＝1，2，3）的线性方程组为：

地球化学找矿

式中：

地球化学找矿

地球化学找矿

表6-3 由表6-2导出的各参数值

于是（6-13）式变为：

地球化学找矿

对于上述方程组可用行列式求解：

令

地球化学找矿

地球化学找矿

则

地球化学找矿

将λ₁，λ₂，λ₃的值代入（6-12）式，则得

地球化学找矿

上式即为所求的判别函数。

2）判别效果的显着性检验

计算D²值和

的值：

地球化学找矿

由

，查临界值表：

地球化学找矿

于是得

，其他均小于是临界值故指在α＝0.10的差异显着，判别有效。

3）计算各变量的贡献值

由

地球化学找矿

于是得

地球化学找矿

地球化学找矿

可见Ag的贡献很小，可舍去，只用作变量建立判别函数，可得同样效果。

4）对未知属性的样品进行判别

①计算判别临界值：

因N_A＝N_B，故

地球化学找矿

所以

。

由上计算结果得：

R_（A）＞R₀＞R_（B）故大于R₀者属矿致异常；小于R₀者属非矿致异常。

②计算未知属性异常的判别函数值：

将未知属性异常（C），Cu，Ag，Bi的对数含量值代入判别函数得：R_（C）＝0.2898×2.945-0.0646×2.147-0.4612×1.537＝0.006

因为R_（C）＝0.006＜R₀＝0.1982，故未知属性异常属非矿致异常。