CN1050088A - 为绘制地下岩石夹杂物组成图而获取聚集流体夹杂挥发物 - Google Patents

Abstract

将聚集的液体夹杂物挥发性样品从一组多个沉 积岩样品的每一个样品中释放出来并对其进行组分 分析。用这些组分数据来绘制地下岩石地质图。

Description

本发明涉及通过分析地下沉积岩样品中的流体夹杂物来解释地下结构及其形成历史的方法。在一方面，本发明涉及一种可使一组多个沉积岩样品中的每一个样品所包藏的无数流体夹杂物的挥发组分释放出来和/或对其进行分析的设备和方法。这类从包藏于沉积岩样品内的无数流体夹杂物中释放出来的挥发性样品在下文中将被称之为聚集的挥发性样品或聚集的流体夹杂物挥发性组分。在另一方面，本发明还涉及一种通过对聚集的挥发性样品进行组成分析来绘制地下岩石地区性化学物质分布图来勘探石油和天然气资源的方法。

碳氢化合物在沉积盆地中的形成和迁移与世界石油资源密切相关。成岩矿、连生矿以及细脉矿通常都含有无数处于不同形成时期，即不同发育阶段的直径小于10微米的夹杂物。

流体夹杂物是在矿物的发育过程中或裂隙合拢过程中被包藏起来的一些环境液体和气体，根据这些夹杂物可以判断在这些构造形成时的环境状况。沉积岩的特征是含有大量的在不同时期形成的和代表各种不同环境状况的流体夹杂物。存在于每一单位重量的沉积岩样品中的夹杂物的数目有很大不同，但根据合理的估计，在每一立方厘米的沉积岩中约有10³至10⁹个夹杂物。这是存在于沉积岩（如碳酸盐、砂岩和页岩）中流体夹杂物的大约数目，下文将把这些数目的夹杂物称之为无数的流体夹杂物。个别的岩石样品可能具有较小数目的夹杂物。

对夹杂物的***分析可以准确地指出，在什么地方特种流体（如碳氢化物）已被活化，以及可获得其他一些对石油和天然气的勘探有用的信息。现有技术本身存在的困难和时间的耗费限制了对这些流体所作的分析。

由于在一个矿物样品中存在大量的夹杂物，因此，只对单个流体夹杂物进行选择性的单个分析，虽然能提供有用的信息，但是不能绘制出地下地质图。简单地说，由于困难太大，以至于不能通过对单个流体夹杂物的分析，以足够的流体夹杂物的数据来绘制有效的化学物质分布图。此外，实际上任何的选择技术都是倾向于选择某些夹杂物而把其他夹杂物排除在外。夹杂物本身的大小及其外观要影响对它们的选择。研究人员可能会倾向于选择那些较大的和外观较好的夹杂物来进行研究，然而一些较小的和外观较差的夹杂物却可能含有十分有用的信息。由于这些夹杂物是连续形成的，故这样的选择会导致偏离真实的结果。

已知有一些可用来打开一个以上流体夹杂物的现有技术，例如用加热法（如用加热炉或用激光）或用压碎法。然而，为了打开很多气体夹杂物，加热法是无效的，这是因为存在于夹杂物中的气体的摩尔数太少，以致于在通常的加热条件下不能达到足够的压力。

用于使无数夹杂物释放内容物的压碎技术包括将岩石样品装入一个金属样品管中，将样品管的两端压扁，再用锤子等工具将样口管压碎。然后将样品管置于一个可控制的环境中将其打开，使挥发性物质释放出来并加以收集，然后分析其中的水分、CO₂、N₂及碳氢化合物含量。这样的技术是冗长而费时的，并且不适用于处理大量的样品，此外，这样的技术不能获得会象本发明中所叙述的重要的组分数据。

另外，所述的压碎技术会导致偏离真实的结果。由于H₂S能与金属反应，故这种技术不能用来检测H₂S。还有，由于释放出的气体与在压碎时新暴露出的表面发生长时间的接触，会使夹杂物挥发物质的表观成分发生吸附变化。因此需要这样一种方法，在此方法中，要使得刚从样品中释放出的挥发性物质立即被取走并对其进行分析，而不让它与那些能使释放的挥发性组分发生明显改变的材料接触。

本发明涉及这样的方法和设备，它们可以简单而迅速地测定大量地下沉积岩样品中聚集的流体夹杂物挥发组分而不需要象现有技术那样进行大量的样品制备和处理工作。

本发明还涉及用来对聚集的流体夹杂物挥发组分进行分析的方法和设备，这些设备配备有适用于分析在流体夹杂物中所发现的绝大部分元素和化合物的记录装置。

本发明还涉及地下岩石的地层和/或夹杂物的组成分布图，以及使用这些分析结果来探查石油和天然气资源。

本发明广泛地涉及一种用于分析沉积岩中流体夹杂物的方法。把一批多个沉积岩样品装入一批多个样品室中，再把这批装有岩样的多个样品室装入一个可抽空的小室中。将此小室抽真空。这时就对样品室中的岩石样品进行有效的冲击处理，这样就足以使聚集的挥发性组分从岩石样品中的无数流体夹杂物中释放出来。将聚集的挥发性样品从小室中抽出并分析其中的组分。再对另外一个岩石样品进行冲击以使其释放其中聚集的挥发性样品。一直重复前面这两个步骤，直到各岩石样品室中的一组多个岩石样品依次逐个地被压碎并释放出其中的挥发性组分，然后分析其中各种成分。最后除去抽空室的真空并把其中的多个样品室取出。

根据本发明的一个方面，从地面的不同地点和/或从地下的不同深度取来大量的，从统计学上和从地层学上都认为足够的聚集的流体夹杂物挥发性样品，分析这些样品中的组分，将这些组分数据绘制成地下岩石地层学上的和解释性的分布图。

根据本发明的另一个方面，提供了这样一种设备，这种设备可使每一批多个沉积岩样品依次地释放出各自的聚集的流动夹杂物挥发性样品，同时该设备还可把所获的一组多个收集的挥发性样品输送到分析装置中以测定每一个样品中的组分。

在一个抽空室中，每一批多个沉积岩样品依次地释放出聚集流体夹杂物挥发性组分，在这些岩石样品释放聚集的流体夹杂物挥发性组分时，所说的抽空室可以容纳和支持这些岩石样品并把这些样品相互分隔开。在抽空室内有一个冲击装置，它可以按时控的顺序将每一个岩石样品进行冲击，以有效地使它们将其中聚集的挥发性物质释放出来，而不会使抽空室的真空泄漏掉。当依次地对样品冲击时，每一个聚集的挥发性样品就被连续地送到分析装置处以分析其中的组分。

根据本发明的一个方面，使用适合于对聚集的流体夹杂物挥发性样品进行质谱（MS）分析的方法和设备来测定释放出的流体夹杂物挥发性物质中的组分。根据本发明的这一方面，可以很迅速地对一系列的岩石样品进行分析，以获得包括很大范围质荷比（m/e或MCR）的质谱数据，这些质谱数据相应于从大量到痕量的无机的和有机的元素以及化合物在夹杂物中的丰度，故这些数据可用来解释地质史。这样就或获得一套大量的有关地层学的和统计学的数据，这些数据可用来绘制地下构造的地层分布图。

根据本发明的另一方面，以大量的具有各自特征组成数据的各区点来把地下地质层绘制成地层分布图，这些组成数据取自分布于地球上很多不同地点的聚集流体夹杂物挥发性样品。这些组成数据是不加选择地从存在于岩石样品中所有的或基本上所有的碳氢化合物、水相的、气相的及其混合的流体夹杂物中获取。所获的数据代表了在收集到的释放的流体夹杂物挥发性样品中各种物质的含量，所说的物质包括：氧、氮、氩、氖、氙、二氧化碳、硫化氢、氨、硫酸盐、氯化氢、甲烷和其它轻质烃类、重质烃类（例如链烷烃和环烷烃）、水可溶烃以及其他具有可分析量的化合物。

参看下列附图将可进一步理解本发明，此处将对附图作一简介解释并接着在下面进行详细解释。

图1为一个自动取样器***的部分分解图，该***可从一组多个沉积岩样品的每一个样品中自动地取得聚集的流体夹杂物挥发性样品。

图1A示出在一块矿物薄切片中存在的夹杂物，这种切片可从图1的岩石样品38中取得。

图2为图1中组装形式的自动取样器10的部分剖面图。

图3A示出一个用于对聚集的流体夹杂物挥发性样品进行质谱分析的***。

图3B以简化流程图示出在图1和图3中自动取样/分析***的控制程序。

图4以简化流程图示出一个总成质荷比（MCR）***，这些荷质比数据是对每一个聚集的挥发性样品在全部MCR范围内进行一组多次扫描记录所获得的结果，这样就由对每一个聚集的挥发性样品的总扫描结果产生出汇总的MCR值，这些MCR值就可显示为MCR谱。

图5A以简图形式示出所测得的自动取样器的本底数据以及自动取样器的本底数据加上聚集的流体夹杂物样品的数据。

图5B通过从样品数据减去本底数据来示出夹杂气体与非夹杂气体的差值。

图6A示出对聚集的流体夹杂物挥发性样品测得的对数座标MCR谱图。

图6B示出与图6A相应的直线座标MCR谱图。

图7示出一个流体夹杂物组分数据的三元相图，其中示出具有特征的流体夹杂物组分的两个区域，每一个区域都代表地下岩石中的一组多个地点。

图8是一个测井曲线图，它示出了在一个特定的钻井中聚集的流体夹杂物挥发性样品中的甲烷丰度随深度变化的函数关系，并且还示出了所确定的碳氢化合物迁移区域与密封区域。

图9示出在图8的150区域中聚集的流体夹杂物样品的对数坐标MCR谱图。

图10是一个流体夹杂物组分的测井曲线图，它示出了在一个特定的钻井中氩气丰度随深度变化的函数关系，并且还示出了所确定的原始一暴露的区域。

图11和12是一个流体夹杂物组分的测井曲线图，它们示出了CO₂丰度随深度变化的函数关系，并且它们还相应地示出了在地下岩石中的162和164这两处流体夹杂物组分区域，而这些区域可以广泛地用作地层的年令标志。

图13是一个流体夹杂物组分的测井曲线图，它示出了氦气丰度随深度变化的函数关系，并且还示出了在地下岩石中的另一个流体夹杂物组分区域，它可以广泛地用作地层的年令标志。

图14A示出一口测试井，用以测试一个简单的断层储油构造。

图14B是一个测井曲线图，它以图15A中的钻井中的链烷烃丰度作特征示出流体夹杂物组分区域与深度的函数关系。

图15A示出形成地层构造的结构等高线地层图。

图15B示出在图15A所示钻井附近的夹杂物中CO₂/（CO₂+甲烷）比值的变化。

图15C示出用于图15A中各钻井的三元相图，这些相图示出了甲烷、CO₂以及代表重质烃的MCR41之间的相对变化。

图15D以图15C的三元相图的形式示出在有关地下结构的地层图（图15A）所示区域聚集的流体夹杂物挥发组分的变化情况。

图16A示出了在钻井附近的地层构造中流体夹杂物挥发组分CO₂/CH₄/H₂S比例变化情况的本发明的三元相图。

图16B示出了在生产性的和非生产性的冲断层中流体夹杂物挥发组分CO₂/CH₄/H₂S比例变化的不同特性分布的本发明的三元相图。

图16C是一个测井曲线图，它示出了在钻孔附近相对于CO₂规一化的H₂S与深度的函数关系。

图16D是一个测井曲线图，它示出了在钻孔附近相对于CH₄规一化的CO₂含量与深度的函数关系。

图16E是一个测井曲线图，它示出了在钻孔附近相对于氢规一化的氦气含量与深度的函数关系。

流体夹杂物是以微孔形式被封闭在岩石基体细小孔洞内的流体物质，它不会影响岩石的多孔体系，即既不影响大孔的孔隙率，也不影响小孔的孔隙率。流体夹杂物可分为烃类夹杂物（当液态烃占主要时）、水相夹杂物（当液态的水占主要时）以及气相夹杂物（当气体夹杂物占主要时）。通常也有人将所说夹杂物分为液相-填充式、气相-填充式和液相-气相混合填充式的夹杂物。

使挥发性组分从流体夹杂物中释放出来并加以收集，例如，将来自每一个沉积岩样品中的大量流体夹杂物的分析数据汇总。从每一块岩石样品中的所有不同形成期的和所有不同类型的夹杂物中释放出来的挥发性物质是非均质的混合物。具有不同分子量的分子以不同的速率通过分析***，因此需要一种能准确和精确地反映该混合物原始组分的分析程序。不同的岩石样品具有不同的流体夹杂物的非均质混合物，这要取决于这些岩石样品的地质历史。采用一种有效的方法来分析这些不同的非均质样品的组分，以便获得有关存在于样品中的所有分子的信息，根据这些组分的变化就可指出从地上某一区域到另一个区域的流体夹杂物群组之间的差异。

现在参考图1A，图1A中示出了一些夹杂物，这些夹杂物从图1的岩石样品38取下的矿物薄切片中可观察到。

以编码310示出的部分是从天然存在的原生矿物中割取的样品的一部分，这一部分可从图1的岩石样品38中割取。样品310是一个厚度约为0.03-1.0mm的切片，它经过两面抛光，然后固定于玻璃载片上（图1中未示出）。图1A是一个通过显微镜观察到的抛光部分的视图，因此它是大大地放大了的。关于夹杂物的大体尺寸可以这样来描述，即在样品310中，在矿物的各个生长期内形成的基本上所有流体夹杂物（如夹杂物312）的直径皆小于10μm。样品310包含很多原生矿，如矿物314、316、318、320、322和324等。矿物316和318分别包含连生矿326和328，这些连生矿起一种粘结剂的作用，并且往往被称为粘结剂。

矿物324中包括很多原生夹杂物，如夹杂物330和332等。这些夹杂物是在矿物324的生长初期形成的。闭合裂隙334形成于矿物324中，而闭合裂隙336形成于矿物322和矿物324中。裂隙334是在矿物324的最初生长期之后形成于矿物324中的，也就是在夹杂物330和332等原始夹杂物之后形成的。裂隙336也是在矿物322和324这两个原始夹杂物形成之后才形成于矿物322和324中的。如图所示，裂隙334和336各自都具有与它们一起形成的次生夹杂物。这些次生夹杂物是在缝隙中的原生矿发育时，使缝隙334和336闭合的阶段形成的。可以理解，在缝隙334中的次生夹杂物是在矿物324中的原生夹杂物形成之后才开始捕集环境流体的，而在缝隙336中的次生夹杂物是在矿物322和324中的原生夹杂物捕集了环境流体之后才开始捕集环境流体的。另外，在缝隙334中的次生夹杂物也可能是在缝隙336中的夹杂物形成之后很久才形成的，这样，在缝隙334中的次生夹杂物可能与缝隙336中的次生夹杂物具有不同的生成期。同样，在样品310中的各种不同矿物和粘结剂中形成的原生夹杂物可能具有彼此间差别很大的生成期，它们都在各自的生成期捕集环境流体。

根据本发明，将这些不同类型的和具有不同生成期的流体夹杂物不加区别地打开并使流体夹杂物释放出来。最好是使全部的或基本上全部的或至少是大部分的流体夹杂物打开，并使其中的挥发性组分释放出来。

一个样品通常只有零点几克，因为夹杂物是在发育着的基体上形成，因此它的埋藏历史的长短可能与距它只有几英寸远的另一个样品大不相同。

每一个样品最好都与很多其他的样品进行比较，以便获得对碳氢化合物勘探较为可靠的信息。因此，在地球上的各个地点，每一处的流体夹杂物组分区域都具有其特征的流体夹杂物组分。仅仅比较少数几个样品就很难确定，究竟这些单独的观察结果是否可以代表典型的地质构造。参考下面的图7、8和9可以看出，所获数据相当分散，因此，为了获得可靠的数据的趋向，需要大量的样品。根据图7、8、9，这些样品在地球表面上的分布率大约为每隔60-90英尺取一个。为了获得在统计学上和地层学上可靠的数据，必须在所研究的每一地层中分析50-10，000个或者更多的样品，最好是100-500个或者更多的样品。这些样品最好至少是在每相隔200英尺、100英尺、50英尺或更小的距离就采集一个。在很多试验中，60英尺的采样间隔可获得很满意的结果。采样间隔越小则越有好处。再参看图7、8、10，可以看出，每一个区域都代表很多个样品。

表

区域  图号  大约的采样数

150  8  15

152  8  8

154  8  50

156  8  10

158  10  7

160  10  7

通常，经验表明，当在每个区域至少采集5个样品时，则这个区域是能较可靠地测定的，当然，样品较多可以提高其可靠性，但当数据的分散情况允许时，也可以采集较少的样品。

根据聚集的流体夹杂物挥发组分的数据也可以观察出这些组分通过地层图上的区域时的走向。为了绘制地层图，在沉积盆地上的采样点应选择合适的距离。在此区域内的每一口钻井都可按前文中所述的方法测定，而把所获结果描绘在该区域中甚至可描绘在该区域内的特殊地质构造中。

所需样品可以是经过洗涤的岩屑、岩心、露头样品、土壤样品等等。岩屑容易在很大范围内得到，从而可以对基本上整个钻孔的长度范围进行研究。另外，很多现有钻井的岩屑已经归档，这样就常常不需要打新的钻井和采新的样品。如有必要，一个体积约10cm³或甚至更小的岩石样品就可以做很多次试验，因为每一次试验可以仅仅使用零点几立方厘米的样品。

为了进行局部区域的研究，可以在多个相互有一定间距的钻井内沿着基本上整个钻井深度进行采样，或者在沿着一个特别感兴趣的地带（例如一个特殊的地质构造）的几个钻井中采样。这些被分析的局部区域处于沉积盆地中，因此它们提供了在该地区内被探查的每一个钻井周围附近有关地质构造的信息。在每一局部地区内选取50至100个或者更多相互有一定间距的样品或选择其中的一些感兴趣的样品进行分析，以测定流体夹杂物组分。

根据本发明，聚集的挥发性样品最好是通过冲击每一个岩石样口的方式来收集（这将在下文详细说明），因为这样可使流体的和气体的夹杂物都一起释放出来。其他的方法（如加热）也可以使用，例如使用一根在其一端带有锤头的加热棒50（将在下面叙述）或使用激光。虽然这些方法对流体填充式的夹杂物很有效，但由于只有很少摩尔数的气体存在，所以这些方法是不能有效地打开气体夹杂物的。而加热的方法还会引起非夹杂气体的释放。

现在参考图1，图1是一个包含控制器的***的部件分解图，该***可以控制一组多个流体夹杂物挥发性样品的释放、输送和组分分析操作。该设备包含：一个释放装置10，它能顺次和逐个地冲击和破碎一组多个沉积岩样品中的每一个样品，这样就能有效地使这些样品将其中聚集的流体夹杂物挥发性样品释放出来;一套分析装置12，它能在这些流体夹杂物挥发性样品释放出来时立即分析出它们每一个样品中的组分;输送装置11、27、28，它们能在这些流体夹杂物挥发性样品释放出来时立即将其输送到分析装置处;以及一个控制装置16，它能使得这些收集的流体夹杂物挥发性样品顺次地逐个被释放装置10释放出来，并能控制分析装置12，使它能在这些流体夹杂物挥发性样品释放出来时立即顺次地逐个对每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品进行分析。

图1示出一个受控制器16控制的自动取样器10，它能从一组多个岩石样品中的每一个样品收集到流体夹杂物挥发性样品并将其送到质谱仪12。真空泵14可在分析步骤开始时使***10处于真空状态。此后，通过连接于质谱仪***的真空泵15′来维持***的真空。参见图3A。

***10包括上壳体27和下壳体28以及处于二者之间的密封件30，当壳体27和28相互对准并连接起来时就形成了一个抽空室60（见图2）。密封件30可以是一个高导电性的无氧铜垫圈。壳体27和28都带有刀口，当这两个刀口与垫圈30啮合时就达到了密封的目的。每一次实验都换一个新垫圈。抽空室具有一个带有阀门11V的出口管11，它们的作用是在挥发性样品一旦释放出来时就将其送往分析装置。

上壳体27具有多个直线型真空连接件19、21、23和25，以便使气锤18、20、22和电机24的传动轴能在真空无损失的条件下进入真空室60（见图2）。气锤18、20、22和电动机24各自带有一个壳体，它们分别带有法兰18f、20f、22f和24f，其作用是与直线型真空连接件的法兰19f、21f、23f和25f进行密封配合。电机24可以是一个步进电机或带有传动编码的伺服电机或者任何一种可以进行传动位置控制的电机。控制器16可以包括一些众所周知的用来产生能驱动电机24的驱动信号和用来产生能驱动气锤18、20和22的驱动信号和驱动力的信号发生***。

下壳体28包含法兰28f、侧壁28s和底座28b。底座28b带有一个凹槽32，其中装有一套滚珠轴承34。圆盘传送器26带有一组多个样品室36，一个中心狭缝46，以用来与步进电机传动轴42上的传动卡键44进行啮合连接。圆盘传送器26具有凹槽32b，以用来与安装在底座28b的凹槽32a中的滚珠轴承34相配合。这样，当圆盘传送器26被置于下壳体28中时，凹槽32b和32a共同配合使圆盘传送器26定位，而滚珠轴承34的作用是有利于圆盘传送器26随电机24的旋转轴42的旋转，圆盘传送器通过它的狭缝46与电机24传动轴42上的传动卡键44啮合连接。

样品室36中的每一个室都可接纳一个岩石样品38，并且可以使该样品当其释放挥发性物质时保持在真空室侧壁和底座以及冲击装置这三者之间的一个限定位置上。

如图所示，有三个穿过上壳体27的气锤18、20和22。也可使用多些和少些气锤。如图所示，圆盘传送器26具有三个由样品室36所组成的同心环，而每个气锤分别地对准与它们相应的样品室同心环。所示的气锤19带有一根冲杆50与锤头52。气锤19对准外层同心环36o，气锤20对准中层同心环36i，而气锤22对准内层同心环36c。这样，当样品室36相应的气锤对准时，驱动气锤，让它冲击样品室中的样品38，这样就能有效地使聚集的挥发性样品释放出来。最好是给每一个样品室安装一个柱塞40，以防止在进行冲击操作时各样品的交叉污染。柱塞40可以认为是冲击装置的一部分。为了清楚起见，圆圈39内的样品38和柱塞40皆已被放大。但是，柱塞40应既能覆盖住样品室36中的样品38，同时又能允许挥发性物质通过柱塞40与样品室36的侧壁之间的环形孔隙向外逸出。虽然只示出一个柱塞40和一个样品38，但通常所用柱塞40和样品38的数目将与样品室36的数目一样多。

现在参考图2，图2更详细地示出气锤的操作方式。图2中所示的是气锤19，它正好对准圆盘传送器26上的外层样品室36。在响应控制器16（见图1）的信号时，气锤的波纹管48就膨胀，于是驱动冲杆50和锤头52使其与柱塞40接触，相应地冲击了样品室36中的样品38（见图1）。冲击样品的操作可以进行一次或多次，但最好是在控制器16的控制下进行多次，以保证基本上所有的流体夹杂物挥发性组分都释放出来。然后将释放出的流体夹杂物的气体从抽空室60内部通过上壳体27的下表面与圆盘传送器26上表面之间的空隙送往质谱仪12以对其进行质谱分析。

在进行样品的冲击操作时最好是以柱塞40将样品紧密地定位于样品室36中。冲击操作可以使用任何的冲击方法，条件是它必须能有效地使聚集的流体夹杂物挥发性样品释放出来，例如，可以使用压碎法、粉碎法等等。较理想的情况是，冲击操作可以有效地引起样品的变形或使其受到震动，这样可有效地使聚集的挥发性样品释放出来而同时基本上不会使岩石样品破碎或粉化。对于大多数的岩屑试验来说，冲击时使用约400磅/平方英寸的压力就足够了。按这样的方法，可使产生能够吸附释放出的挥发性组分的新表面的可能性减小到最低程度。在使用压碎法时最好是使岩石样品变形并且在样品室和压碎装置的作用下被压成紧密聚集的物质。

冲击操作可以实际上在瞬间至约10秒或甚至更长的时间范围内完成。10秒钟的冲击时间可以获得十分满意的结果。在此情况下，冲杆冲击岩石样品并把能使流体夹杂物变形的压力在样品上保持10秒钟。当采用重复的冲击操作时，如有必要，可使所有各次重复的冲击操作在10秒钟内或更短的时间内完成。冲压操作可以延续一段时间，以便有效地使流体夹杂物的气体释放出来。最好是使基本上全部或至少是大部分的流体夹杂物挥发性组分释放出来。

如图所示，本发明包括一个控制器16，它可控制取样器10，例如通过控制电机24、气锤18、20、22，以便顺次地和成批地使一组多个岩石样品中的每一个样品释放出其中的流体夹杂物组分，控制器16还可控制质谱仪12以便传送并分析释放出的流体。

现在参考图3B来对控制器16作较详细的叙述。

控制器16可以是一台小型计算机，给它配备一种程序以用来控制自动取样器和用来把由质谱仪12提供的组分分析数据贮存于与该设备一起使用的磁盘上，配备的程序还可用来驱动气锤、马达与用来控制质谱仪等等。这类设备是众所周知的，并且可以容易地被该领域的普通技术人员组装起来以用于本发明。这里只叙述了使用一种小型计算机来进行这类控制，但任何合适的控制器皆可使用。

如图3B中以编码220所示出的，某些预备性的操作可用控制器16来控制。例如，控制器16可以发出一种信号，以用来编排控制器16内的数据磁盘的格式，并用来标定质谱仪***12，以及用来使圆盘传送器26定位，以便对预定的第一个岩石样品进行分析。

对于每一个岩石样品，控制器16所产生的信号可以做到：起动测量操作和记录本底数据，使岩石样品被冲击，再次起动测量操作和记录本底加上流体夹杂物挥发性组分的数据，把这些初步记录的数据贮存于磁盘上以及提出质询，以查明是否所存样品都已进行了试验。如果这些样品还未全部试验完，则控制器16就发出一信号来控制电机24，使其引起圆盘传送器26定位以进行下一个岩石样品的冲击操作。当所有样品都已试验完，控制器16就进行实验程序的末端操作，例如释放***的真空、转移数据等等。控制器16的操作程序将在下文所讨论的图3B中作较详细的说明。

岩石样品

在地表内或在地表上不同的各个地点收集到的，经水洗过的岩屑、岩心、露头样品、甚至土壤样品都可进行分析。冲击钻进的井壁岩心通常是不可取的，因为在钻取岩心时颗粒断裂，结果使夹杂物破裂。正如下面参考图5A和图5B所讨论的那样，本发明的方法可区别夹杂的气体和非夹杂的气体，并且不管所用岩屑是取自油基泥浆的钻井还是取自水基泥浆的钻井，通常也没有关系。然而在有些时候，某些取自油基泥浆钻井的岩屑产生的本底水平很高，以致于掩蔽了在打开夹杂物时仪器所产生的响应。存在于孔隙中或吸附于岩石中的钻探用流体或其他流体，例如存在于岩石孔隙体系中的地质构造流体，可以在进行释放流体夹杂物的操作之前将它们预先除去以降低本底的水平。采用萃取法将钻探用的泥浆残余物萃取入溶剂中似乎可以解决这一问题，但这样做是相当昂贵的，并且为了处理数百个岩石样品可能需要数周或数个月的时间，而这数百个样品可能只用在一种夹杂物的研究中。但是，下面叙述的用于打开夹杂物的较佳方法可以在大多数的情况下把夹杂气体和非夹杂气体区分开。另外，在进行分析之前，在空气中将样品在200℃下加热过夜，往往可以将本底降低到允许的水平。

本发明的方法可以用于碳酸盐岩、碎屑岩和砂岩。

典型的岩石样品通常所需的体积不到10cm³，如有必要，这一体积的样品已足够做好几次试验。岩心和露头样品通常必需在分析之前将其打破，而岩屑样品则可直接装入样品孔中。每一次单独的分析所需样品量通常约为1/100至1/2立方厘米，最常用的是约为1/25至1/2立方厘米。

对于一个单独的钻进剖面来说，可以每隔60至90英尺取一个岩屑样进行分析。在经过特别重要的区域时，则要采用频率较大的采样方法。取得的样品最好不要混在一起，也就是说，不要把在不同进尺处取得的岩屑混合，不过如果需要，也可使用混合的样品。对于岩心和露头样品来说，其采样频率通常每隔10-20英尺取一个样，这要取决于问题要解决到什么程度以及材料是否易得。一般说，较佳的取样间隔为1至200英尺之间。

分析

采用流体夹杂物自动取样器来进行样品分析。将样品38装入带有样品孔36的圆盘传送器26中。把钢柱塞40塞到样品孔36中样品的上面。在进行分析时，用带有锤头52的冲杆50来锤击柱塞40。柱塞40可保证全部样品被冲击并能防止碎屑飞溅引起样品间的交叉污染。当样品被装入圆盘传送器中预定的样品室时，样品的深度就被输入装置记录入计算机（如控制器16）中。如有必要，此后可把这些深度数据输入另一个计算机（如主机）中以对所获结果进行分析。

在进行分析之前先将装有样品的圆盘传送器36在200℃下加热过夜以除去大部分被吸附的水分和其他挥发性组分，因而减少真空***的开泵时间。然后将装有样品的圆盘传送器36从烘箱中取出并装入下壳体28中。在抽真空时将阀门13V打开并将阀门11关闭;在自动取样时将13V关闭并将11V打开。在进行操作时可以将自动取样器10加热并使样品维持在约150℃。通往质谱仪的入口管线和出口管线也被加热到约150℃。

通常，分析时的温度可以是任何温度，条件是此温度需足以使所感兴趣的特定分子挥发，同时又应低于会由于热爆裂作用而引起液体夹杂物挥发性组分释放的温度。对于石油和天然气的勘探来说，为了使碳氢化合物挥发掉，采用约150℃至约200℃的温度范围是较理想的。

然后将自动取样器10抽空，例如使用一个涡轮分子泵（例如不与质谱仪接通的泵14）来抽到很高的真空。然后在分析程序开始之前将整个***按分析状态抽空一段时间（例如3小时）。当该***已处于分析状态时，即可把释放出来的夹杂物挥发组分从自动取样器10直接用泵打进质谱仪14（见图3A）。也就是说，在分析过程中放出的气体必须用泵打入质谱仪的电离室，借此将其抽走。此步骤可从图3A中看得更清楚。

将该***维持在约10^-8至约10^-6mmHg压力的真空下。即使在释放挥发性组分时，真空度也不应比10mmHg低很多。通常，在分析状态下应一直用泵抽空***以保持低压，借此保证基本上所有释放的挥发性组分都通过质谱仪受到分析测定。

自动取样器10描绘于图1和图2中。圆盘传送器36底面的环形槽32支托在滚珠轴承34之上，而该轴承又支托在下壳体28的底板的环形槽上。不对称的卡键44***圆盘传送器的槽口46中。卡键与槽口的不对称性可保证样品盘在自动取样器中处于正确的位置，这样就可保证每一个样品相对于取样器来说都具有一个专门确定的位置。将自动取样器10的上壳体27与下壳体28扣紧。在这两个壳体扣紧之前，先在二者之间***一个高电导率的无氧铜垫圈。借助于使上下两个壳体上的钢刀口咬进垫圈中而达到真空密封的目的。最好是不管在***中的任何地方皆不使用含碳氢化合物的组分。

电机24通过导线12C受控制器16的控制而驱动传动轴42，由它转动不对称的槽口44，再由它转动圆盘传送器36。如图所示，共有三个冲击装置，分别对准三排样品。每一个样品被依次地置于一个冲击器之下。

图2示出一个冲击器的部分剖面图，该冲击器处于密封在自动取样器10内一个样品的上方。该冲击器可以带有一个不锈钢波纹管48，它能在真空室之外产生一种直线运动并将其传送给真空室60内部的传动轴50。波纹管48可以由一个气动活塞从上面驱动，而气动活塞又由控制器16来控制以便降低或升高波纹管48。锤头52套在传动轴50的末端，如图1所示，传动轴50直接从上方对准盖在岩石碎片38上面的柱塞40。现在即可准备进行样品分析。

图3A示出根据本发明以质谱仪来分析聚集的流体夹杂物样品。

现在参看图3A，其中示出聚集的流体夹杂挥发性样品的一个来源10′（例如图1中的自动取样器10），它通过带有阀门11′V的管线11′连接到一个以优选方式排列的质谱仪组12′。当处于分析状态时，阀门11′V打开，而在岩石样品被压碎时释放出的挥发性样品就被抽走。这样，在样品释放时，图3A中所示的***处于工作状态，也就是说它与取样器10′接通。如图所示，这些质谱仪按三个一排列成两排，每一排都配有一个泵15′以便把样品从管线11′抽过来并使其通过各个质谱仪12′并接着通过出口管13′。每一个质谱仪都被安排成以最佳增益对特定的一组MCR响应取样，例如，如下所示：

质谱仪  响应样品的质荷比

1  2，16，17，18，28，44

2  3，4，12，13，14，15，19-27，29-43，45-60

3  61-120

4  121-180

5  181-240

6  241-300

通常在MCR为5至11的区段没有峰。熟悉MS使用方法的普通技术人员皆懂得，通过对一组具有可比较振幅的MCR响应的样品指定专用的质谱仪，则可把在使用MS的过程中开关放大器时造成的时间损失减到最小的程度。这样，MS1对丰度最大的MCR＜61的样品取样，而MS2对丰度最小的MCR＜61的样品取样。

每一个质谱仪12′的0-10V信号输出端都被连接到五个组成一排的信号处理机17′，每一个处理机又被作出安排，以获得不同的最大增益，例如，如下面所示：

信号处理机  增益配置

1  0-10V

2  0-5V

3  0-1V

4  0-0.5V

5  0-0.1V

信号处理机17的输出端接到模拟-数字转换器（ADC）17′，然后再接到计算机控制器16′。为了简单起见，仅仅示出了一个MS12′的出口，但其他MS12′也是同样布置。

如图所示，在取样时图3A中的MS***接通取样器10′。这一方法可将挥发性组分在取样器10′中的停留时间减少到最低程度，但这意味着，挥发性组分通过MS***需要一段时间，所需的时间取决于挥发性组分的相应的分子量以及挥发性组分从特定样品中释放时所需的时间。例如挥发性组分的运动速率与分子量的依赖关系可以使得较轻的挥发性组分比较重的挥发性组分要先受到分析测定。同样，这里所说的取样器10′就是本发明另一个方案中所说的自动取样器10，为了使挥发性组分释放而对样品进行的每一次冲击需要一段不连续的时间，假如为了分析单独一个岩石样品需要进行多次冲击，则会发生一系列挥发性组分的释放过程。

根据本发明的各个方面，希望每一个岩石样品具有一个MCR记录，这样就能可靠地把由一个或多个MCR数据所代表的化合物与另外的由一个或多个MCR数据所代表的化合物进行比较。

根据本发明的一个方面，提供了一种可以获得这种可靠记录的MS***。对这样的***作出安排和控制，使得在每一个岩石样品释放挥发性组分的期间该***能对感兴趣的MCR范围进行多次扫描，然后按一个个的MCR把对每一个岩石样品进行的所有多次扫描结果加合起来。

如上所述，为了把对分析有利的范围都包括进去，此处最感兴趣的MCR范围大约是2-300MCR。当然宽一些和窄一些的范围也可采用。正如上述，MS***是这样来安排，即用一个单独的MS来对丰度最大的MCR区段取样以避免由于放大器的开关操作而引起时间的损失。正如上述，扫描的次数为256次。扫描次数多些或少些也是可以的。但是，减少扫描次数会导致准确性和精确性的降低。因此，扫描次数还是以多些为好。

现在参考图3B，图3B所示的方案是把图3A的MS***的控制与在图1中的自动取样器10控制结合在一起。通常，当还没有样品释放挥发性组分时，所说***就对取样器10′扫描很多次，并按一个个MCR把所获结果加合。然后，当聚集的挥发性样品从一个特定的岩石样品中释放出来时，所说的***再次对取样器10′扫描很多次，并按一个个MCR把所获结果加合。该***把这两步骤程序一直重复下去，直到这一组多个样品全部测定完为止。在初步数据的整理步骤中，在对每一个样品进行实际读数之前，可以从样品的读数中减去本底读数。下面将参考图5A和5B对初步数据整理法作较详细的叙述。

现在详细地参考图3B，图3B示出一个用来控制取样器10和图3A中MS***的控制***，该***使用一台小型计算机，该计算机将数据贮存于磁盘中，并在稍后将数据输入另一个计算机以用于分析。很清楚，其他的控制***也可用于本发明，并且，本发明不限于所述的特种计算机硬件。

步骤220是用来完成某些预备性操作，例如编排数据磁盘的格式，标定MS，以及使圆盘传送器26定位以进行第一个样品的冲击操作。

步骤222是指令仪器处于MCR量程的开始端（MCR＝2）。步骤224是由控制器16对MS进行MCR  2分析的输出进行取样，步骤226是为计算机选定一个信号处理机以使MCR  2的信号达到最大增益，并使选定的处理机的输出显示在ADC  17′的输出线上，在此处有一计算机对它进行取样（步骤228）。步骤230是把MS转入下一次待测的MCR分析操作。这一步骤可以利用控制器16中的模拟一数字转换器来完成。这一点可参看上表有关质谱仪进行MCR测定的具体安排。步骤232是将样品的模拟-数字转换数据贮存于专用的计算器中。然后计算机根据步骤234和236以同样的方法通过回路244进行计算机取样，并将MS接到下一次MCR测定，这样循环往复直至MCR的全部范围结束，如图所示，这时MCR  2-300的范围就全部扫描完毕。

将专用MS转到下一次MCR的步骤在图3A中以线路121来表示，而在图3B中则以步骤230来表示。这一步骤可以使用包含DAC（模拟-数字转换器）的控制器16来完成。这样，小型计算机可以发出一个特定信号，指令一个用于下一次MCR测定的下一个MS接通一个用于专用质谱仪的DAC。然后DAC指令专用质谱仪接到下一次等待读数的MCR分析。

根据步骤238，质谱仪对每一个岩石样品所感兴趣的全部MCR范围进行多次扫描，然后把多次扫描时获得的各MCR的数据按一个个的MCR加合起来。在完成256次扫描后，再根据步骤240用计算机对扫描时的本底和样品的数据复核一次。在进行第二组试验时，从最初的岩石样品冲击操作开始也象对这一组256次扫描一样简单。在进行测定时，先读取本底数据，再按步骤242把取样器的本底数据贮存于计算机的记忆***中，并向自动取样器10发出一个信号，指令它对第一个岩石样品进行冲击然后再返回步骤244。

然后重复224至240的全部步骤，当步骤240示出有关样品的数据已测量完毕时，步骤246就把样品数据贮存于磁盘中。步骤248的任务是发出质询，查明全部岩石样品是否已全部试验完毕，假如不，则由步骤250和回路252通过线路12C（见图1）向取样器10发出一个信号，指令它使下一个岩石样品就位进行分析操作。在步骤248示出所有样品皆试验完毕后，步骤254指令试验结束，然后将数据输给（见步骤256）另一个计算器以进行初步数据的整理。在计算机控制领域中的普通技术人员可以根据本文的说明和使用市售的设备很容易地完成上述的全部步骤。

现在参考图4，图4中示出一个自动偏移校正程序以对每一次MCR读数选择一个最佳信号处理机以及将这些读数按一个个的MCR加合。由0-5V增益控制器200来对每一次MCR读数选择一个特定的信号处理机。然后将每一次MCR读数输入特定的记忆***以便把步骤202、204、206和208的信号汇总起来。例如，如果步骤202指出，对于特定的MCR信号S＞5V，则立刻把响应转入0-10V的量程，并通过0-10V的计算器203将结果汇总起来。如果1＜S＜5，则步骤204进行取样并通过0-5V的计算器205将结果汇总起来。假如0.5＜S＜1，则步骤206进行取样，并通过0-1V的计算器207将结果汇总起来。假如0.1＜S＜0.5，则步骤208进行取样并通过计算器209将结果汇总起来;假如＜0.1，则使用计算器211。然后，把在2-300质荷比范围内的256次质谱扫描结果汇总起来。计算机16可以将每一次MCR测定在全部扫描过程中的MCR响应汇总起来并对每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品产生一个质谱（如图4B中的220处所示图象）。自动取样器的本底数据和样品的质谱也分别在图5A和5B的132和136以简化方式举例说明。

在操作时，当挥发性样品正从一个岩石样品中释放出来时，控制器16在约10秒钟内读取质谱仪12′的输出256次，这样就收集到256个由2至300的完全MCR谱，也就是说，对每一个挥发性样品进行了MCR  2-300的256次扫描。计算机16中的计算器213把在每次MCR测量中从全部256次扫描收集到的256次响应汇总起来。从每一个质谱仪中所获得的0-10伏的信号被送到由5个设定的增益不同的信号处理机组成的一个机组。使用国家标准局（National  Burean  of  standard）的标准来对30个信号处理机的增益进行标定。计算机使用如图4所示的自动偏移校正程序来对每一次MCR扫描选择最佳信号处理机。对于每一次MCR测定来说，在选定了最佳信号处理机、收集了数据，将所有数据加入MCR的总数中以及将这些结果存入记忆***之后，控制器16就启动专用质谱仪***以进行下一次MCR测定。然后计算机读取来自进行样品分析的质谱仪的信号（如MCR等），直至256次MCR扫描都被汇总起来。每一次MCR取样的时间只需约100微秒。

在石油和天然气的勘探中通常使用一组多个质谱仪对感兴趣的MCR范围进行取样。最好是在每一个岩石样品释放挥发性组分的过程中对基本上所有的范围，或者至少是对诸如2-60、2-120、2-180、2-240、2-300等这些重要的范围进行多次扫描。

对于每一个岩石样品来说，来自第一批多次描述的汇总数据是对***中的本底气体的分析数据（见图5A中的130）。这些本底气体是由于一些含水矿物的破裂和吸附于岩石上的挥发性组分的释放以及在上一次取样之后留下残余气体等这些原因而造成的。所有的岩石样品和自动取样器以及真空***的残留物都对***的本底作出贡献。

一旦本底测定完毕，计算机就指令并控制专用的气体活塞一次或多次地锤击专用的钢柱塞，也就冲击了样品（图5A中以箭头134示明锤击这一动作）。当每一次岩石样品被冲击或者当岩石样品被多次粉碎时就开始了新一轮的256次2-300MCR扫描。用这样的方法可使样品中大多数的流体夹杂物打开并使其中的气体释放到真空***中。在图5A中以参考数字136示明了对流体夹杂物气体加上本底气体所测得的第二轮和以后各轮的256次扫描汇总结果。

现在参考图5B，图5B中示出一个初步数据的整理步骤，其中数字132表示本底气体的贡献，它代表在每一个岩石样品即将开始冲击前的数值。数字136表示以MCR基准将每一次聚集的流体夹杂物挥发性组分加上本底的数据汇总成的一个MCR谱图，而整理步骤就是从总数（136）中减去本底气体的贡献（132）。这一方法可以有效地将夹杂气体与非夹杂气体分开，以使得最终测得的挥发性样品的数据代表夹杂的气体。

这是一种气体分析方法，其中不存在载气。对每一个样品分析共约需时25秒。在两次取样之间可以有约90秒钟的短暂时间间隙，以便将上次操作时释放出的夹杂物气体尽量从***中抽走。很多物质在室温和常压下呈液态，而在高真空下和在150℃下则呈气态，这类物质的例子有水和象汽油等一类碳氢化合物。然而，碳链很长的碳氢化合物即使在上述条件下仍呈液态，因此通常不分析这类化合物。

质谱分析

用来绘制地下构造地质图的组分数据最好是在岩石样品大量释放流体夹杂物的挥发性组分时进行质谱分析所获的数据。有关迅速而有效地获得大量挥发性样品的设备和技术而在上面作了介绍。

在质谱仪中，每一个大样中大部分的分子都被电离，加速并根据其质荷比而被分离然后被测定。电离过程通常还伴随发生分子的部分碎裂，这要取决于具体分子的性质以及操作的条件。虽然碎裂现象会使解释工作复杂化（因为给定分子量的碎片可以来自不同的分子），但仍可以判断两种不同异构体之间的差别并可给出有关分子结构的信息。仪器的输出可以有不同的形式，如MCR对丰度的扫描记录图、质谱图等等。

虽然最好是使用质谱分析技术，但其它技术，例如气相色谱（GC），气相色谱/质谱联机分析（GC/MS）等也可使用。

与MS相比，GC与GC/MS分析要慢得多，它们分析一个样品耗时多达一小时。质谱分析对每一个样品仅需24分钟，另外在两次取样之间需要90秒作为仪器本身的抽真空时间。在利用流体夹杂物来帮助找出难以判明的已经贮存了碳氢化合物的储油构造并帮助绘制碳氢化合物的迁移途径和阻挡层时，需要大量的地层学和统计学的数据。

质谱法可以分析很多用GC和GC/MS所不能分析的气体。特别是象O₂、N₂、Ar、Ne和Xe等作为原始表土暴露区域的特征的气体是无法用上述这些其他方法分析出来的。而且，为了解释地下地层对比和再现其埋藏历史，上述的这些信息可能是十分关键的。还有一些其他的气体通常也不能用GC和GC/MS来分析，其中包括在流体夹杂物中两种丰度最大的气体CO₂和H₂O。另外，象氨、硫酸盐、HCl（一种可用的盐度指示剂）、甲烷和其他轻质烃类以及H₂S等气体通常也不用上述两种方法来分析。在某些贮油构造中，仅有的特征组分是甲烷、CO₂和H₂S。在某些盆地中，HS已被证明可用作冲断层的指示剂，而在其他的地区中则可作为地层对比的标志。

水相夹杂物可能含有水溶性的碳氢化合物，这种夹杂物可以作为石油的近似指示剂。如果在进行流体夹杂研究时只限于具有高丰度石油夹杂的样品，则上述的水相夹杂物就可能被忽略。

MS还可鉴别由非夹杂物和夹杂物所衍生的气体。而使用GC或GC/MS是无法进行这种鉴别的。使用上述这些其他技术来分析流体夹杂物样品还必须做到绝对的清洁，以避免污染物影响分析结果，因此需要做多得多的样品准备工作。

为什么以前对流体夹杂物的研究不能给勘探工作提供有意义的和广泛的帮助呢？其理由之一就是这些研究常常是基于诸如GC/MS和激光-紫外荧光显微分析等技术，而这些技术只能分析少数的样品而且只能用于具有大量的和高丰度的石油夹杂物的样品。所有含流体夹杂物的样品都可用质谱法来分析，而且不管是否存在丰富的石油夹杂物，流体夹杂物的质谱数据都能对地层构造的分析提供有用的信息。

在下表中示出了在流体夹杂物分析中所遇到的碎片的质量数据以及其分子来源。

MCR特征-无机流体夹杂物气体

表1

无机气体  MCR特征

H  2

He  4

H₂O 18

CO₂22，44

Ar  40

N₂28，14

NH₃17

CO  28

H₂S 34

O₂32

SO（1-3）  48

COS  60

CS₂76

Ne  20，22

HCl  35，36，37，38

Xe  129，130，131，132，134，136

质量特征-有机流体夹杂物气体

表2

有机气体  质量特征

甲烷  15

乙烷  30

丙烷  44

丁烷  58

苯  78

甲苯  91

二甲苯  105

三萜烯  191

甾烷  217

对于较高分子量的有机化合物，质谱就变得十分复杂，由于出现很多重叠的质谱峰，使得质谱分析很难或者根本无法可靠地鉴定单个的化合物。然而，同一种类的有机化合物具有共同的碎片：

MCR特征-较高分子量的有机化合物

表3

有机气体  MCR特征

链烷烃  57

环烷烃  55

芳香烃  77

甲苯  91

烷基环烷烃  97

除了这些峰外，烃族化合物倾向于在质量为14的各个倍数处作出响应，这是因为在有机聚合物中CH₂是一个重复的单元。

MCR特征-带有CH₂重复单元的较高分子量的有机化合物

表4

有机气体  MCR特征

链烷烃  57，71，85，99，113，127等等

环烷烃  55，69，83，97，111，125等等

对于较高分子量的有机化合物，对单个有机化合物的定量分析不如使用夹杂物组分数据来鉴定含夹杂物组分的特征区域（指纹识别区域）那么重要。对地下岩石中各区域的这种鉴定需要分别从地层内相应的很多地点取来很多的样品，以便鉴定每一个地区的特征。一旦有一类夹杂物质被指纹识别出来，就可将它在地层内的分布情况制成地质图。

现在参考图6，图6示出在自动取样器的本底被扣除后的样品分析结果。图6示出一个聚集样品的质谱图，它具有很多由不同MCR峰组成的多重峰。这不仅是由于在夹杂物中存在很多种类的化合物，而且还说明了在质谱仪中化合物受到电子轰击而产生电离作用时，化合物发生了分解或“碎裂”。例如，水的分子量为18。但是，水能产生一些特征的碎片，这些碎片可在质量数为17（OH）、16（O）和2（H₂）这几处作出贡献。CO₂主要对质量数44作出贡献，但它还对质量数为28（CO）、16（O）、12（C）以及22（CO⁺⁺ ₂）作出贡献。甲烷（CH₄）的分子量为16，而且甲烷的主峰也在16处，但水和CO₂也以其主要碎片O在质量数16处作出贡献。因此很难根据质量数16来直接推算出甲烷的含量，特别是在只存在少量的甲烷而存在大量的H₂O和/或CO₂的情况下更是如此。但是，甲烷在15处（CH₃）还有一个峰，这个峰就不受O的干扰。虽然较高级的烷烃也会在15处有贡献，但它们对这个峰的贡献是很小的，所以15就被认为是纯粹的，也就是相对地不受干扰的甲烷峰。

图6A还示出了在约14MCR单元间隔的各点出现一些复现峰。这些复现峰在直线坐标的图6B中没有观察到，但这些复现峰对地下岩石的研究很有帮助。参看以下的实施例1。

正如所示的那样，图6是一个对数坐标图，它根据对每一个样品的MCR  2-300范围所作的一组多次（256次）扫描合成的总成图来显示出在聚集的挥发性样品中的MCR丰度。从每一个样品所获得的对数坐标图和多次扫描图，二者都有助于判断微量元素和化合物的丰度，而根据本发明，这些丰度数据可用来绘制地下岩石的夹杂物分布图。

参考图6B可以看出，图6B是以直线坐标来示出图6A中所包含的数据。图6B表明，MCR在16（代表O），17（代表NH₃），18（代表H₂O），14、28（代表N₂），22、24（代表CO₂）等处皆出现明显的峰，它们是在沉积岩流体夹杂物中丰度最大的无机挥发物。甲烷峰出现在MCR 15处，也可观察到其他一些较小的峰，它们代表碳氢化合物。可以看出，根据本发明，在流体夹杂物中存在较丰富的化合物的情况下，可以利用非线性的（例如对数的）MCR对数坐标来提高微量有机物和无机物的挥发组分的响应。

根据本发明的另一方面，把对聚集的流体夹杂物挥发性样品进行分析所获组分数据以曲线图形式表示为沿着地下钻孔深度的函数。由于这些组分数据代表非均质的流体夹杂物，因此可以从其中选出代表所感兴趣的特定化合物的MCR峰并且还可示出它与其他MCR峰的相对关系。这种显示可以称之为流体夹杂物组分的测井曲线图。

为了把一种或多种类型的分子与一种或多种类型的其他分子进行比较，例如将A与B进行比较，则最好是测定A/（A+B）的比例。这就使得有可能对各井进行半定量的评价。A被认为是以B为基准进行了规一化。不管是A或是B都能出现一个或多个的MCR峰。

不同的曲线图可用于不同的目的，这一些将在下面作较详细的介绍。通常，可把二元关系图用于流体夹杂物的测井曲线图，在所说二元关系图中，把一个MCR峰或一组MCR峰与另一个MCR峰或另一组MCR峰相比较。这类二元关系图可用来表示一种或多种化合物相对于另外一种或多种化合物的相对丰度。现在参看图1，例如可以利用压力表P来测出在挥发性组分释放时的压力变化数值及其积分值，这样，根据理想气体定律，也可以测出不同MCR的绝对丰度。

表5示出某些有用的二无关系图，但是，很多用来显示在流体夹杂物中的元素和化合物的相对丰度和绝对丰度的其他可供选择的方法也可用本发明。在表5中示出了一种实验作图法;然而，在合适的情况下，所有的测量结果都可以作为化学性质区分的标志。

二元质量/质量关系图

表5

质量/质量比  化合物/化合物  作图方法举例

57/57+15  链烷烃/链烷烃+甲烷  油对气

57/55+57  链烷烃/链烷烃+环烷烃  油对水夹杂物

91/97+91  甲苯/烷基环烷烃  夹杂物中的烃类组分

34/15+34 H₂S/甲烷 生产性断层

34/44+34 H₂S/CO₂生产性断层

15/18+15  甲烷/水  烃类对水（夹杂物中）

57/44+57 链烷烃/CO₂迁移区，密封区

4/4+2  氦/氢+氦  地层标志

28/44+28 氮/CO₂原始空气区域

15/59+15 甲烷/甲烷+CO₂迁移区，密封区

40/40+41  氩40/烃类碎片  原始空气区域

现在参考图8，图8以深度为坐标示出二元测井曲线。

图8示出，质量15（甲烷）对质量总数15+44（甲烷+CO₂）的比值与沿着钻孔各部位的函数关系。参看上面表5可以看出，这一比值可以表明甲烷丰度的变化，特别是甲烷相对于CO₂丰度的变化，而CO₂是在流体夹杂物中最常遇见的无机气体。

这类显示图的另一种有用的形式是三元关系图，在这种图中，把一组多个流体夹杂物样品中的三个MCR或三组MCR之间的相互关系显示于一个图中;一些实用的三元关系列于下面的表6中;然而，很多其他形式的显示图也可选用于本发明中。

质量/质量/质量/三元关系图

表6

质量/质量/质量  化合物/化合物/化合物

12/28/44 C/N₂/CO₂

91/97/15  甲苯/烷基环烷烃/甲烷

34/44/15 H₂S/CO₂/甲烷

现在参看图7，图7示出一个沿着钻孔各部位取样的聚集流体夹杂物样品的质量/质量/质量三元关系图。三元关系图对于识别化学区别特征或指纹特征特别有用，因为它们很容易地靠直观识别。其中编码180所示的一边表示代表链烷烃的MCR对代表甲苯（链烷烃/（链烷烃+甲苯））的MCR的比例关系，编码182所示的一边表示代表甲烷的MCR对代表（甲烷+甲苯）的比例关系;而编码184所示的一边表示代表甲烷的MCR对代表（甲烷+链烷烃）的MCR的关系。

编码186、188各自代表在沿着钻孔深度所采集的一个样品中，甲烷、链烷烃、甲苯三种组分在三元关系图中的相对丰度。

编码186代表在三元关系图中由虚线190所限定的范围内的一组很多点，而编码188代表在三元关系图中由虚线192所限定的范围内的一组很多点。

在三元关系图内处于其本身范围中的一个点组190与另一个点组192不同。点组190代表在钻孔中靠近被研究的较深部位的物质含量，而点组192则代表钻孔较浅部的物质含量。这样，点组190和点组192各自代表在地下岩石中的不同特征夹杂物的化学成分，它们表明了这两个区域具有不同的地质历史。

当一旦把这些来自一个地区的一个或多个钻井的一组多个部位处取来的一组多个挥发性样品进行了测定并获得这些点组以后，就可以把这些点组按照在地面上的范围制成地质图，例如，可把它们制成与深度或与展布范围的关系图，或与深度及展布范围这两者的关系图。另外，在该区域的其他一些钻井也可测定出一些相应的点组并可把它们作为一个地区内区别钻井与钻井之间的化学特性的一种指标。此处涉及制图时所包括的地下岩石的地区范围，其中每一个区皆具有特征的夹杂物组分，并且每一个区都基于从一组多个地点取得的一组多个挥发物样品所获的数据。

各个具有特征的流体夹杂物组分的各个区域又可以用不同的图示方法表示为夹杂物组分随地内不同地点而变化的函数关系。这些区域可以用二元关系的或三元关系的或其他的图示方式来识别，这些图表明在从地内一组多个地点取来的一组多个流体夹杂物样品之间夹杂物组分的变化关系。

在一个二元关系图中，这些区域可以通过观察在地下岩石中最感兴趣的一个或多个元素或化合物的相对丰度或相对贫乏度的深度间隔来表征。在整个油田或贮油构造中，对于一个钻井到另一个钻井之间的相应区域来说，上述一类区域的次序与深度的函数关系也是很有意义和很有用的。例如，如果在整个油田内存在具有同样一种化合物的相同丰度或相同贫乏度的特征类型的其他一些地区，这一事实就表明整个油田具有相同的地质历史。另一方面，如果在一个地区内，从一个钻井到另一个钻井之间所记录到的地质类型中有一部分反复出现，而另一部分地质类型则没有反复出现，这一事实表明，它们所具有的地质历史分别处在某一地质变动事件（例如断层事件）之前或之后，这种情况常常可以判断出来并可用于石油或天然气的勘探工作中。最后，如果所记录到的地质类型没有任何一部分为两个或更多的钻井所共有，这就表明它们具有不同的形成历史。

已经发现，地下岩石夹杂物地质图表明，在一个单独的地质构造中的不同部分常常包含具有明显不同夹杂组分的区域，这种地质图可用于石油和天然气的勘探工作。请参见下面的实施例Ⅵ。另外，夹杂物组分地质图还可示出不同地质构造之间的共同特征，例如碳氢化合物的迁移特征。因此，地下岩石的流体夹杂物地质图对石油和天然气的勘探工作提供了十分有意义的信息，而这种信息是常规的地层资料所无法提供的，这种信息指出，在一个地质构造中或在邻接的几个地质构造中，哪一些地区经历了地质历史上共同的地质事件。

在鉴定了地下岩石中流体夹杂物区域的特征之后，这些区域就可以作为不同的流体环境的地层时间标志。这些时间标志可以对直穿过具有相同年龄或不同年龄的地层。

本发明的这些方面都将在下列的实施例Ⅰ-Ⅳ中得到解释，这些实施例根据本发明对一个单独的钻井进行了分析。

概括地说，实施例Ⅰ-Ⅳ对来自一个钻井的岩屑的流体夹杂物进行了分析，分析结果表明，存在一个碳氢化合物迁移区、认为存在一个限制碳氢化合物迁移的密封区，提出了可用于局部地区的两个具有地层时间标志的水平地层，以及两个面积较宽的地层流体夹杂物水平层，这些信息可用于世界范围内。

实施例Ⅰ-Ⅳ是根据本发明，在3.5小时内对90个钻井岩屑进行分析所获的结果。

实施例Ⅰ-碳氢化合物的迁移区和密封区

油气勘探工作者最感兴趣的流体-岩石间的相互作用就是碳氢化合物的迁移。图8是一个典型流体夹杂物测井曲线图的例子，该图示出了深度对流体夹杂物组分某些特征的关系，在此情况下即是深度对甲烷丰度，特别是对甲烷与CO₂之比，即对甲烷/（甲烷+CO₂）的关系。这一比值已经乘上100，因此将其用百分数表示。根据这一性质，在图中X轴的最大值应是100，而最小值应是0。这一图形包含有很多有关碳氢化合物通过钻井附近的岩石进行渗透的信息。CH₄与CO₂是在地下岩石中两种丰度最大的气体。两种物质皆含碳，甲烷是最具有还原性的化合物，而CO₂是最具氧化性的化合物。如果与水相比较，则CO₂是在地下岩石中第二种最丰富的夹杂化合物，但它较易于分析。因此，CH₄与CO₂的比值可作为地下岩石中甲烷丰度的一种相对测定的方法，这一比值常常可用来对一个地区的不同钻井进行比较。

正如图中参考数字150所表明的，在井深约14，500至约17，000英尺之间的区域CH₄对CO₂的相对丰度很高。在这一区域的岩石内的夹杂物中存在甲烷和其他碳氢化合物，这一事实说明流体的碳氢化合物相迁移入这些岩石中，它们中的某些部分作为流体夹杂物被捕集在岩石中。正如参考数字152所表明的，13，000至约14，500英尺之间的区域只存在很少量的甲烷。在紧邻地处于150区域上方的152区域中的岩石内缺少碳氢化合物夹杂物，这一事实表明152区域是一密封区。这种根据夹杂物数据所作的解释受到事实的支持，因为在此钻井内，仅仅在具有富甲烷夹杂的150区域发现了气显示，因此认为碳氢化合物被152区域捕集起来。当然，气显示表示它属于空隙体系的流体而不是属于被夹杂的流体。如参考数字154所表明的，在约3000与13，000英尺之间的区域，CH₄/（CH₄+CO₂）具有一个中等数值。在从地表到3000英尺之间的156区，甲烷的含量很低。

在3000至13，000英尺之间的154区内的夹杂物具有中等数值的甲烷含量，这一事实表明碳氢化合物迁移入这一深度范围，同时也迁移入15，000至17000英尺之间的150区。在从地表至3000英尺之间的156区中不存在有意义含量的甲烷，这一事实表明碳氢化合物不迁移过这一区域。在154区与156区之间的3000英尺处的断裂地带相当于寒武纪-前寒武纪的不整合。在此不整合性地带的两侧发现了砂岩，因此缺乏石油物理的证据来证明这一表面是密封的表面。合起来看，这些数据表明，碳氢化合物的迁移，至少是通过在约3000至约13000英尺之间的154区的迁移，是发生于156区的寒武纪砂岩的沉积之前。

现在参考图9，图9示出了在图8中所示的钻井内16，000英尺处取得的聚集的夹杂物挥发性样品的质谱图。已观察到此处的碳氢化合物至少已延伸到属于汽油的这一范围。由于夹杂物气体受到与在开孔***中相同的热应力，以及观察到碳氢化合物延伸到属于汽油的这一范围，这一事实表明没有发生热裂解，图9中的数据表明，150区中的岩石没有达到退化或裂解的温度。已经发现，利用如图6B这类图形是很难解释或根本不可能解释这一现象的。

实施例Ⅱ-地表暴露区域

原始-渗流区，也称原始-暴露区，可以利用本发明的自动流体夹杂挥发物分析的方法迅速将其鉴定。渗流区沉积岩包括在矿物形成时期处于地下水面以上的所有沉积岩。在渗流区的沉积岩中，所有空隙被大气和水的混合物所占据。

原始渗流区通常是依据岩石学和稳定同位素化学地层学二者共同鉴定。形成于渗流区中的碳酸盐矿具有特征的胶结物，通常被称之为“凹凸状胶结物”和“悬垂状胶结物”。对这些胶结物的岩相学鉴定是原始-渗流环境的有力证明。

另外，渗流区的特征是具有轻的碳同位素。渗流区中的轻碳同位素是来自风化分解的植物。这些资料就被用来鉴定原始渗流区。虽然这些技术可能是有效的，但它们是十分费时的，并且需做相当大量的样品准备工作。

这些胶结物在渗流区中环绕着矿物或在矿物之间形成，它们把各种不同含量的空气和水捕集于流体夹杂物中。对这些具有不同含量的空气和水的夹杂物的岩相学鉴定方法也可用来鉴定原始渗流区。然而，这些方法也是十分费时的并且需做相当大量的样品准备工作。

根据本发明的对流体夹杂物挥发组分进行自动分析的方法是一种迅速鉴定原始-渗流区的方法。

形成于渗流环境中的夹杂物捕集了少量的空气。在空气中有一些特征气体不存在于地下岩石中，它们就是O₂，Ar，Xe等。本发明的自动取样器/质谱仪***可以迅速地鉴定出那些在其夹杂物中含上述这些分子的岩石样品。被上述的方法（即根据其流体夹杂物中存在有O₂或Ar或Xe）鉴定出的渗流区已为岩相学和同位素的研究所证实。

记载原始-渗流区的资料对于石油和天然气的勘探是很重要的，因为它记载了原始暴露区的情况。对原始暴露区的地区性研究可以圈定原始海岸线与原始的地形表面，因为地下水平面的形状总是与地形表面相一致的。根据原始地形学的知识，可以沿着不整合区来寻找贮油构造。另外，原始暴露区常常是孔隙率增高的地区或者是孔隙率被破坏的地区。孔隙率增高的地区是潜在的储油层，而孔隙率被破坏的地区是潜在的密封区。因此，一种可以迅速而容易地鉴定在地下岩石中原始暴露区的方法将可为石油与天然气的勘探带来很大的好处。

现在参考图10，图10以质量比40/41+40的形式示出夹杂物中Ar气含量随深度而变化的函数关系。Ar的质量数为40，它在某种程度上被邻近的烃类的碎片所掩蔽。因此，选择这些碎片中的一种（例如MCR比＝41的碎片）作为比较物，以便在某种程序上消除烃类对Ar在质量数40处的响应所产生的干扰。发现了存在两处正异常的区域，也就是在13，000和15，000英尺之间的158区以及在8，500和9，500英尺之间的160区。在这两个区域中还发现较高丰度的N₂和O₂（图中未示出）。通常气体的氧分子只发现于地球的表面，因此它可直接用作地面暴露区的标志。N₂是大气中最丰富的气体，而Ar是一种特征的痕量大气源气体。溶解于地表水中的Ar、N₂和O₂的量很低，特别是与它们在大气中的丰度相比较时更是如此。因此，这两个富Ar的夹杂区可以认为是原始地表暴露表面的一种证明。较低的一个暴露区158相应于图8中所示出的烃类密封区（152区）。因此，这一表面被认为是密封的暴露区。这个处于9000英尺左右的富Ar夹杂区所含的甲烷量与地层学上较高和较低的前寒武纪砂岩没有明显的区别（见图8）。这一区域被认为是非密封的暴露区。

已经有独立的证据，证明158区和160区是地表的暴露表面。较低的158区是由一种红色的细粒粉砂岩组成的区域。粉砂岩的红色表明它有一种被氧化的特征，这是与它属于暴露区这一事实相一致的。这种粉砂岩的细料性质也与密封区这一假定是相一致的。对取自上一个异常区160中的岩心进行了研究，结果认为这是一种风积层（Eolian  sequence），因此证明它是一个地表暴露区。假如这些暴露区是横向延伸的，那么它们的夹杂物特征将可作为盆地的地层年令的标志。

实施例Ⅲ-寒武纪/前寒武纪

不整合地层特征

现在参看图11，图11示出在钻井中N₂气丰度相对于CO₂的变化。参考数字162表明，在约3000英尺处的两层区域之间存在一个断裂层或转移层，此处是寒武纪与前寒武纪的不整合区域。在此区域中，前寒武纪岩石处于断裂层162的下面，它与处于断裂层162上面的寒武纪岩石相比具有相对较丰富的N₂。这一现象再次被认为是古生界-前寒武纪岩石的不整合。图12以参考数字164示出在另一个钻井中的同样情形。

对钻井岩屑中的流体夹杂物的分析结果表明，古生界-前寒武纪沉积岩在N₂含量方面不整合，前寒武的沉积岩具有相对较为富氮的夹杂物，而古生界岩石夹杂物则较为贫氮，因此提供了一种前寒武纪地层的标志。不局限于本发明，这一现象被认为是由于在古生界的开始阶段生物突然增多的结果。由于大量生物体的积累，它们消耗了大气中的氮，因此使得溶解在被流体夹杂物所捕集的水中的氮含量降低。这可能是世界范围内地层的情况。

实施例Ⅳ-氦，前寒武纪地层的标志

图13示出在钻井中夹杂物内氦含量的变化。在地下岩石中He的含量是用4/4+2的比值来测定的。氦和氘都对质量数为4处的峰有贡献，但氢只对2处的峰有贡献。氘的丰度随氢的丰度而变化。因此利用比值4/4+2可以在一定程度上消除氘对4处的峰的影响。结果发现，在处于13，000英尺下方的166区内的氦含量迅速增加。当对世界上其他钻井内前寒武纪上部的岩石进行试验时，也发现在这些钻井中有类似的变化情况。在分析较年轻的岩石时则没有发现达到这一数值的氦含量。在较年青的岩石中，在某些夹杂物内也发现有氦，但象这样在整个地层厚度范围内的富氦区域尚未发现过。对取自钻井的砂岩所作的详细的岩相分析表明，在氦气含量突然升高的区域的邻近地区，没有发现明显的石油物理的变化。在此氦转移区域的上方和下方都发现了内含赤铁矿胶结物的红色砂岩。因此，这种氦就可作为前寒武纪地层年令的标志。

不局限于本发明，流体夹杂物氦含量的变化被假定为由于地球大气氧化状态的变化而引起的。富氦的夹杂物被假定为在地球大气处于充分还原性的条件下产生于沉积岩中的，这是由于在当时这种条件下，铀的价态使得它相当难溶于水。在这些条件下，铀就作为细屑沉积下来。随着原始沉积岩一起变化的铀在它进行放射性衰变的整个时间内都一直在产生氦。当这种氦一旦释放出来后就作为流体夹杂物被捕集起来，或者，假如有少量的铀作为固体夹杂物被捕集起来，那么氦就被捕集在同一个夹杂物中。在大气处于比较氧化性的条件下，铀将易溶于水，这时它就不会作为细屑沉积下来。因此，就不能期望产生富氦的夹杂物。

实施例Ⅴ-集油性断层与迁移层的鉴定

这一实施例解释利用流体夹杂物地层学来鉴定集油性和非集油性断层。

现在参考图14A，图14A示出一口用来检查一个简单断层圈闭的钻井350。如图所示，该钻井穿过断层A和断层B（以箭头352示出各个不同的岩层354的运动方向），渗漏的石油被向着断层A***的贮油构造R所捕集。现在还不知道，究竟断层A是不是一个集油性的断层。

现在参考图14B，图14B示出一条测井曲线356，该曲线表示在流体夹杂物内的链烃丰度随附近钻孔350的深度而变化的函数关系。为了简单起见，将测井曲线画光滑与一般化。

曲线356表明，在断层A与断层B之间存在一个相对较高链烃含量的区域，在断层A之上，链烃的含量变低，这就表明断层A是一个集油断层。在断层B之下，链烃的含量变低，这说明断层B可能是一条迁移通道，石油沿着这条通道迁移入贮油构造R中。

实施例Ⅵ-难发现的地层贮油构造

该实施例解释，可用流体夹杂物地层学来在一个地质构造中寻找一些难以发现的地层贮油构造。图15A是一个生产性地质构造的地形俯视构造等高线图。在此区域内有生产性钻井3号、4号和5号。图15C中示出几个三元关系图，它们示出在图15A的油田中和周围的几个钻井中流体夹杂物的变化情况。这些三元关系图示明质量数15（甲烷）、44（CO₂）、和41（一种石油碎片）的相互变化关系。在绘图以前，质量数41的强度先乘以10。结果发现，在油田中的所有生产性油井3号、4号和5号都显示出非常相似的流体夹杂物组分。下倾的干井6号也显示出与油田中其他油井十分相似的流体夹杂物组分。在烃类迁移障阻线238以北的钻井1号和2号中的夹杂物与那些在油田中的生产性油井3号、4号和5号内的夹杂物明显不同，但1号和2号间彼此的夹杂物相类似。这两个钻井中有一个用来生产水以将其用于采油作业。

对上述的三个干井中的流体夹杂物进行分析就可以确定油田的位置。根据1号和2号两个钻井中的夹杂物数据的相似性，证明没有必要在这二者之间继续进行勘探。然而，在这两个井与6号井之间，流体夹杂物组分有显著的差异，这就表明，它们之间存在某种地下岩石化学组分的间隔化，因此认为在这几个井之间有可能存在一个贮油构造。这样在6号井与1号和2号之间进行勘探将会发现油田。

现在参考图15B，图15B示出在1号井至6号井的夹杂物中CO₂/（CO₂+CH₄）的百分数。1号井和2号井彼此相似，但与3号、4号和5号井并不相似，而3号、4号和5号井彼此相似，它们和6号井也相似。假如在开始勘探之前，1号、2号和6号井已经钻好并发现它们没有生产价值（如图15以点线所示出的），根据本发明的流体夹杂物分析在比较了夹杂物中CO₂的丰度以后将可推断出在这几个井之间存在一个潜在的贮油构造。然后正式地在2号井和6号井之间实际上任何地点进行钻探，都将能找到要找的油田。

图15D解释了图15C的三元关系图，而图15C显示了图15a的构造图的相互关系。

实施例Ⅶ-流体夹杂物地层学

在一个区域中分析了13个已钻好的井。在这些井中的很多个都已发现了再现性的流体夹杂地层学现象，即在这些不同的井中，每一个井都具有特征的流体夹杂物组分。例如，在研究了链烃类的丰度相对于甲烷丰度的变化关系后，在浅层区域和深层区域找到了链烃类丰度低的区域，而在中等深度的区域找到了链烃类丰度高的区域。富链烃区域层约有数千英尺厚。在这些富链烃区域的中间、上面和下面一般都发现了多孔性砂岩。这样，在这个富链烃区域中，并与井之间的正常地层学现象是不一致的。在这些富链烃夹杂区的顶部和底部都发现有断层阻隔。在一些具有含油迹象的钻井中，在已报导过的最深油层的下面，找到了向下延伸达数千英尺的“含油”夹杂物区域。

井与井之间的块状夹杂物的一致性支持了它们具有共同的生成过程的观点。经测定，这些区域的底部存在烃类迁移的通道，而在这些区域的顶部，则存在烃类迁移的阻隔层。因此可以认为，在这些区域中可能发生垂直方向的迁移。

初步的数据表明，在油田的东部和西部，底部的迁移通道都变得较浅。这些资料暗示，特殊的断层体系可能是该油田的主要通道。根据底部迁移通道可以预言在一个区域中的最大生产性深度。

实施例Ⅷ-通过测定流体夹杂物中

扩散的芳香烃来判断石油聚集的方向

根据本发明的所有各个方面，利用聚集的流体夹杂物挥发性组分的数据，至少可以绘制出部分的地层图。正如上述，这种气体的不均匀混合物是用来绘制地层图和解释地下地质现象的一种很有力的手段，虽然这种手段只允许将一些与地质结构知识无关的化学间隔化现象绘成地层图，但是这种地层图对于解释地质结构很有帮助。

已知芳香烃是从石油聚集的地点向外扩散，这样就形成了一种丰度梯度。流体夹杂物是在前进过程中形成的。据此可以认为，测量流体夹杂物中的芳香烃组分可以判断出石油聚集的方向。

为了对已知的油藏进行分析，可以使用本发明的测定甲苯/（甲苯+CO₂）比例（即甲苯的相对丰度）的方法。所获结果表明，甲苯/（甲苯+CO₂）的比例沿着石油聚集的方向逐渐增加。

这一实施例表明，本发明可用来测定石油聚集的方向。

实施例Ⅸ-根据流体夹杂物来探测

贮油构造和断层

这一实施例解释了利用流体夹杂物组分区域来绘制一个特定的油田地层图。

根据本发明，将一些从一个区域的五个钻井中取来的岩心样品和岩屑所获取的流体夹杂物成分数据用来绘制一个油田的地层图。

从生产性和非生产性的冲掩岩片取来足够的岩心样品（取样间隔为1英尺），就能把所获的流体夹杂物组分数据绘制成图，根据这种图，可以充分了解当地的岩石学和孔隙率的变化情况。现在参考图16A，图16A示出了根据本发明的关于CO/CH/HS的三元关系图，这一关系图示明了相应地点的多孔性砂岩、页岩和非多孔性砂岩的特征组成。

图16B所示的CO₂/CH₄/H₂S三元关系图示出了生产和非生产冲断层的特征夹杂物组分。这些资料提供了一批足够的流体夹杂物化学组分数据，它们可用来分析该油田中流体夹杂物的情况，以便查明当的地质结构特征。

现在参考图16C，图16C示出一个根据本发明的有关H₂S丰度（相对于CO₂规一化）与深度的函数关系的测井曲线图。在冲掩岩片处发现了三个H₂S高含量区270、272、274，这表明该冲断层具有良好的迹象或者说它是一个具有生产意义的贮气构造。但H₂S的曲线图不能判断该油田所贮存的天然气究竟是否符合生产上的经济性。

现在参考图16D，图16D示出CO₂/（CO₂+CH₄）随钻井深度的变化情况。结果发现了一些CO₂丰度变小的异常点276、278、280、282、284，这些异常点处在含有多孔性区域的砂岩间隔带中。通过查明上倾的多孔区域可以找出可供作生产试验用的新区域。这表明利用本发明可以确定多孔性区域的位置。

现在参考图16E，图16E示出了He/（He+H₂）的变化情况。根据与测震数据比较的结果，在冲断层发现了一些He含量增高的异常区域286、288、290、292和294。这事实表明，利用本发明有助于查明冲断层区域。

不管在冲断层是否是生产性的，其中都存在He含量增高的异常点。

这一实施例表明，对于该油田来说，H₂S的异常点存在于具有生产意义的冲掩岩片岩中，CO₂的异常点存在于多孔性砂岩中，而He的异常点存在于冲断层的盐岩中。

这些具有特征的流体夹杂物信息可用来对该油田的其他油井绘制出有关区域的地质图并且有可能推广到其他油田。

实施例Ⅹ-根据流体夹杂物数据

来绘制地质结构特征图

该实施例解释了利用流体夹杂物组分来鉴定一个油田中的结构特征。

在所研究的区域中选择了7个油井供分析用，结果发现可利用各种不同元素的三元关系图来区分上倾台式岩、下倾泻湖石灰岩以及多孔岩（填充了气体或水）。

在上倾台式岩中的流体夹杂物具有相对较高饱和度的甲烷。

在充满沥青的前缘斜坡相中的流体夹杂物很容易鉴别出来，因为它们含有丰富的甲苯和硫化氢（H₂S）。

在泻湖石灰岩中的流体夹杂物含有丰富的二氧化碳（CO₂）和贫乏的甲烷。

在晚期的方解石中的流体夹杂物含有贫乏的甲烷和丰富的HS，或者还含有HCl（较多的盐分）。

利用这些特征的组分，可以绘制成一种各个区域都标明的油田区域图。

在完成本发明各方面的任务中，很多问题已经得到了解决。

研制了一种可以对一组多个样品依次单个地进行冲击粉碎和分析其中夹杂物组分含量的***。样品的粉碎操作在连续抽空的条件下进行，以加速实验过程，同时保证刚挥发出来的挥发性组分尽可能少地被由于粉碎而暴露出来的表面所吸附。还研制了一个这样的装置，它能做到当所说的一组多个样品在真空下被单个地粉碎时使这些相品保持相互隔开的状态。为了提高效率，所研究出的***可以使用较样品数要少的粉碎装置来将样品粉碎，所说的***还有一个能将样品传送到它被粉碎时所处位置上的装置。该***做得足够坚固，使它能多次重复使用。释放出的挥发性样品被迅速地输送到分析装置处进行分析，以便使其中存在的大部分元素和化合物都被适当地记录下来，并将其绘制成地下岩石的化学夹杂物区域分布图。所研制的分析装置本身可以检出存在于流体夹杂物中的痕量元素和化合物，正如上述，这些流体夹杂物可给石油和天然气的勘探工作提供很多有意义的帮助。所获大量的有关组分的数据以能够再现的形式贮存起来。所获的数据代表了从每个样品的无数夹杂中释放出来的所有元素和化合物的不均匀混合物，这些数据经过处理和变换，并被绘制成各种组分与深度及地区位置的关系图，以便用这些关系图来解释和实际应用这些数据。

根据本发明的各个方面，可以对在地壳中三维空间内（即从垂直与水平这两个方向而言）所存在的流体夹杂物组分进行分析和解释。过去的有关沉积岩形成的流体夹杂物地层学研究一直都难以从大量的微小颗粒（通常＜10μm）的流体夹杂物中取得足够的数据，这就是它在过去一直不被其他人认真地关注和考虑的一个原因。

应用地下岩石的流体夹杂物化学组成图，可以标明油/气的迁移通道、估计油/气迁移的时间、显示油/气迁移路程的多个阶段、确定密封区位置、确定断层位置、显示流体沿着断层迁移的情况、确定不整合区域、确定原始-暴露表面（原始渗流区）的位置、估计热暴露的情况（烃类的熟化和退化）以及估计各种沉积岩的年龄（地层学的时间标志）。还可以获得其他方面的很多好处。

根据本发明的流体夹杂物地层学可以在一天之内分析数百个或数千个流体夹杂物挥发性组分的样品。由于能迅速而容易地获得这些数据，这就使这种研究成为可能。

本发明已通过较佳实施例和具体的应用来进行了解释，但本发明不受这些范围的限定而仅受所附权利要求的限定，这些权利要求所限定的全部范围应获得法律的保护。

Claims (70)

1、用于释放和输送聚集的流体夹杂物挥发性样品以对其进行组分分析的设备，该设备包括：

一个易于抽空的密封壳体，其作用是把在该壳体内，从一个岩石样品内的无数液体夹杂物中释放出来的聚集的流体夹杂物挥发性样品输送到该壳体的出口；

在密封壳体内的样品接纳装置，它具有可接纳一组多个相互隔开的岩石样品的一组多个样品室，每一个样品室可接纳一个单独的沉积岩样品并可在所说的每一个岩石样品被单独地粉碎时，支持每一个单独的岩石样品；以及

在密封壳体内的冲击装置，它能单独而依次地对所说的一组多个岩石样品的每一个岩石样品进行冲击，这种冲击作用能有效地使聚集的流体夹杂物挥发性样品从每一个岩石样品中的无数流体夹杂物中释放出来。

2、如权利要求1中的设备，它还包含：

在密封壳体内的运动装置，它能驱动样品接纳装置和冲击装置相互移动，冲击装置能按时间顺序不断地进行定位，以便单独地对每个相互分开的岩石样品进行冲击。

3、如权利要求1中的设备，它还包含：

分析装置，它通过气流连通管连接到密封壳体的出口，以便在每一个相互分开的岩石样品被冲击并因此使聚集的流体夹杂物挥发性样品释放出来时将这些聚集的流体夹杂物挥发性样品从密封壳体中抽取出来并分析其中的组分。

4、如权利要求2中的设备，它还包含：

一个这样的装置，它能指令运动装置驱动冲击装置作相对于样品接纳装置的运动，使冲击装置定位以便对每一个岩石样品进行冲击;以及

一个这样的装置，它可指令冲击装置对每个岩石样品进行冲击。

5、如权利要求1中的设备，它还包含：

一个控制装置，它能连续地使一个选定的样品室相应于冲击装置进行定位，以便冲击装置能有效地冲击到处于样品室中的一个岩石样品;还能指令冲击装置向处于连续定位的样品室中的岩石样品进行冲击，以使聚集的流体夹杂物挥发性样品从每一个岩石样品中释放出来;以及能指令分析装置对每一个释放出来的聚集的流体夹杂物挥发性样品进行分析记录。

6、如权利要求1中的设备，其中样品装置还包含：

处于密封壳体内的一个平台，它能相对于带有一组多个样品室的密封壳体作相对运动。

7、如权利要求1中的设备，其中的样品接纳装置包含：

一个处于密封壳体内，并相对于该壳体运动的平台，该密封壳体内具有一组多个样品室，每个样品室带有一个与它相配合的盖以用来盖住岩石样品，并且可让冲击装置的冲击力从冲击装置传送到样品室中的岩石样品上，并可让聚集的流体挥发性样品逸出来。

8、如权利要求1中的设备，其中：

所说的样品接纳装置含有一个具有两个系列或两个系列以上样品室的平台;以及

所说的冲击装置含有两个或两个以上的冲击装置，每个冲击装置都可以定位，以便冲击与它相应的一个系列样品室中的一个岩石样品。

9、如权利要求8中的设备，其中：

所说的平台通常为圆盘形，并且能够围绕它本身的中心旋转;

其中的两个系列或两个系列以上的样品室是两排或两排以上圆环形排列的样品室，它们同心地分布在所说平台的中心周围;以及

其中的每一个样品室包含一个侧壁部分和一个底部，它们结合在一起就能接纳和支持一个岩石样品。

10、如权利要求9中的设备，其中：

所说的可抽空的密封壳体包含一个上盖和一个底托，它们可以相互进行密封式的连接，从而在它们之间形成一个抽空室以便可以把该抽空室中的空气抽出去;

所说的密封壳体的底托可以接纳所说的平台并且使该平台能绕着其本身的中心旋转;

所说的冲击装置安装于密封壳体的上盖上，并且当上盖与底托相互连接以形成抽空室时，该冲击装置能够对准相应的样品室的一个系列;以及

所说的运动装置固定于上盖和下托这二者中之一上，以便在对旋转信号作出响应时驱使平台旋转，并且在该平台每旋转一个样品的间隔时使冲击装置对准相应的样品室。

11、如权利要求7中的设备，其中：

所说的冲击装置包含一要带有锤头的传动杆，它与样品室的盖子啮合，该冲击装置还包含一个驱动装置，它能驱动传动杆和锤头进入盖子以便冲击样品室中的样品。

12、如权利要求1中的设备，其中：

所说的冲击装置还包含处于密封壳体之外的驱动装置，它可以驱动壳体内的冲击装置，以便在基本上不损害壳体内真空的条件下对一个岩石样品进行冲击。

13、如权利要求2中的设备，其中：

所说的运动装置还包含处于密封壳体之外的驱动装置，它可以在基本上不损害壳体内真空的条件下驱动壳体内的运动装置，以使样品接纳装置和冲击装置彼此相对移动。

14、如权利要求5中的控制器，该控制器还包含：

一个这样的装置，它能指令分析装置在冲击装置对一个已定位的岩石样品进行冲击之前，先对可抽空的壳体内的本底气体进行组分分析。

15、如权利要求14中的设备，其中的控制器还包含：

一个这样的装置，它能测出是否所有在样品室中的所有样品都已经被冲击装置冲击过;

一个这样的装置，它能使后续的下一个岩石样品定位于与冲击装置相对应的位置上以便冲击装置能对这后续的下一个岩石样品进行冲击;

一个这样的装置，它能使冲击装置对后续的下一个岩石样品进行冲击;以及

一个这样的装置，它能在所有在样品室中的样品都被冲击装置冲击过后作出终止工作的响应。

16、如权利要求14中的设备，该设备还包含：

一个这样的装置，它能够整理从每一个单独的岩石样品中释放的聚集的流体夹杂物挥发性样品所取得的初步数据，其方法是把在样品冲击后从抽空室所存在的气体取得的数据减去在样品冲击前从抽空室所存在的气体取得的数据。

17、一种用于分析流体夹杂物组分的方法，该方法包括：

把一组多个单独的沉积岩样品装入相应的一组多个样品室中;

把装有岩石样品的一组多个样品室装入抽空室中;

将抽空室抽空;

对一个样品室中的岩石样品进行冲击并借此使聚集的流体夹杂物挥发性样品从该岩石样品内的无数流体夹杂物中释放出来;

在进行冲击时从抽空室中抽取出聚集的挥发性样品;以及

在聚集的流体夹杂物挥发性样品被从抽空室中抽取出时对聚集的流体夹杂物挥发性样品进行组分分析;

对下一个岩石样品进行冲击并借此使聚集的流体夹杂物挥发性样品从下一个岩石样品内的无数流体夹杂物中释放出来;

重复所说的冲击、取样和分析步骤，直到在相应样品室中的一组多个单独的岩石样品已被逐个依次地冲击完毕并相应地使所有的挥发性样品释放完和对所有样品都分析完为止;以及

最后释放掉抽空室中的真空并取出所说的一组样品室。

18、如权利要求17中的方法，该方法包括：

获取一组多个钻井岩屑样品，每一个样品代表沿着该钻孔中的一个深度;

将每一个岩屑样品装入相应的样品室中;

使聚集的流体夹杂物挥发性样品从处于相应样品室中的一组岩心切片样品中每一个样品内的无数流体夹杂物中释放出来;

对每一个聚集的挥发性样品进行组分分析;以及

在组分分析完后把代表相应钻孔深度岩石样品组成的聚集的流体夹杂物挥发性组分的数据贮存起来。

19、如权利要求18中的方法，该方法包括：

在沿着钻孔的整个深度范围内，平均每隔200英尺至少取一个钻井岩屑样品。

20、如权利要求18中的方法，该方法包括：

在沿着钻孔的整个深度范围内，平均每隔100英尺至少取一个钻井岩屑样品。

21、如权利要求18中的方法，该方法包括：

在沿着钻孔的整个深度范围内，平均每隔50英尺至少取一个钻井岩屑样品。

22、如权利要求18中的方法，该方法包括：

在沿着钻孔的整个深度范围内，平均每隔20英尺至少取一个钻井岩屑样品。

23、如权利要求18中的方法，该方法包括：

在沿着钻孔的整个深度范围内，平均每隔10英尺至少取一个钻井岩屑样品。

24、如权利要求17中的方法，该方法还包括：

获取能代表沿着钻孔深度每一个长度间隔的一组多个岩石样品;以及

把流体夹杂物挥发性样品的化学组成随地下深度而变化的函数关系绘制成曲线图。

25、如权利要求17中的方法，该方法还包括：

把一组多个单独的岩石样品分列地装入旋转式圆盘传送器的一系列样品室中;

把旋转式圆盘传送器装入抽空室内;

使冲击装置定位，以便对一系列样品室的一个样品室内的岩石样品进行冲击;

冲击所说的岩石样品并借此使聚集的流体夹杂物挥发性样品从该岩石样品中的无数流体夹杂物中释放出来;

转动圆盘传送器并借此使冲击装置定位以便对下一个岩石样品进行冲击;

冲击所说的下一个岩石样品并借此使聚集的流体夹杂物挥发性样品从该岩石样品中的无数流体夹杂物中释放出来;

重复上述的冲击和旋转步骤，直到一组多个岩石样品逐个地被冲击完毕并相应地把其中的聚集的流体夹杂物挥发性样品完全释放出来为止。

26、如权利要求25中的方法，该方法还包括：

当把每一个岩石样品装入圆盘传送器时，记录下每个岩石样品所取自的位置;

将一个样品盖盖到每个样品室中的每一个岩石样品上;以及

冲击每一个样品盖以借此来冲击每一个岩石样品。

27、一个包含控制器的设备，它能使一组多个聚集的流体夹杂物挥发性样品释放出来，将其转送出去，并对其进行组分分析，该设备包含：

释放装置，它能顺次地和逐个地使每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品从一组多个沉积岩样品中释放出来;

分析装置，它能对每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品进行组分分析;

输送装置，它能将每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品从释放装置送往分析装置;以及

控制装置，它能指令释放装置使每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品顺次地和逐个地释放出来，并能指令分析装置对每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品顺次地和逐个地进行分析。

28、如权利要求27中的设备，

其中有一个释放装置，它包括：

一个抽空室;

处于抽空室内的释放装置，它能使聚集的流体夹杂物挥发性样品从每一个岩石样品内的无数流体夹杂物中释放出来;

以及处于抽空室内的定位装置，它能使每一个岩石样品定位于与释放装置的相应位置上;

其中的控制器包括：

一个这样的信号发生装置，它产生的信号能指令定位装置把一个选定的岩石样品定位于与释放装置相应的位置上以使聚集的流体夹杂物挥发性样品从选定的岩石样品中释放出来;

一个这样的信号发生装置，它产生的信号能指令释放装置把聚集的流体夹杂物挥发性样品从选定位置的岩石样品中释放出来;

一个这样的信号发生装置，它产生的信号能指令分析装置对含有聚集的流体夹杂物挥发性样品的抽空室内的气体进行组分分析;以及

一个这样的装置，它能使上面所述的每一个装置按顺序地进行操作以便对一组多个样品逐个地进行处理。

29、如权利要求28中的设备，其中所说的可进行顺序操作的装置包括：

一个这样的装置，它能测出究竟聚集的流体夹杂物挥发性样品是否都已从所有一组多个岩石样品中释放出来;

一个这样的装置，它能对上述测定装置所发出的信号作出反应，使下一个岩石样品定位于与释放装置相适应的位置上，以便释放装置能使聚集的流体夹杂物挥发性样品从下一个岩石样品中释放出来;

一个信号发生装置，它所产生的信号能指令释放装置把聚集的流体夹杂物挥发性样品从下一个岩石样品中释放出来;以及

一个这样的装置，它能在聚集的流体夹杂物挥发性样品已从所有一组多个岩石样品中释放出来后对实际状况作出响应，指令顺序性的操作终止。

30、如权利要求27的设备，其中所说的分析装置包含：

质谱分析装置，它能按一个个的MCR测定聚集的流体夹杂物挥发性样品的质荷比（MCR）;

一个这样的装置，它能指令质谱分析装置在聚集的流体夹杂物挥发性样品被送入质谱分析装置的时候，在一个MCR范围内对该样品进行多次扫描;

一种这样的装置，它能把对每一个岩石样品进行多次扫描时所获的MCR数据按一个个的MCR加合;以及

一种这样的装置，它能把从所说岩石样品释放的聚集的流体夹杂物挥发性样品获得的总成MCR数据作为组成记录贮存起来。

31、如权利要求30的设备，其中所说的分析装置还包含：

一种导管装置，它可从释放装置中接受聚集的流体夹杂物挥发性样品，在聚集的流体夹杂物挥发性样品尚未释放之前和之中，所说的导管装置向释放装置保持开放;

其中所说的控制装置还包含;

一个这样的信号发生装置，它产生的信号能指令质谱分析装置在聚集的流体夹杂物尚未释放之前先在一个MCR范围内进行多次扫描;

一个这样的信号发生装置，它产生的信号能指令质谱分析装置在聚集的流体夹杂物正在释放的时候在一个MCR范围内进行多次扫描;

一个这样的装置，它能指令加法计算器把在挥发性样品尚未释放之前的多次扫描结果汇总成一个总的扫描数据以产生一个本底数据记录，并且能指令加法计算器把在挥发性样品释放之时的多次扫描结果汇总成一个总的扫描数据以产生一个样品数据。

32、如权利要求30中的设备，其中的质谱分析装置作如下安排：

第一个质谱分析装置被安排来对流体夹杂物挥发性样品中至少是CO₂，H₂O和N₂这三种物质的MCR丰度最大的那部分样品进行取样;

至少有第二个质谱分析装置被安排来对上述丰度较第一个质谱分析装置所取样要小的那部分样品进行取样。

33、如权利要求30中的设备，其中包括：

一个这样的装置，它能指令质谱分析装置在聚集的流体夹杂物挥发性样品正在释放时在从约100至1000的范围内进行多次扫描。

34、如权利要求30中的设备，其中：

所说的质谱分析装置包含一组多个具有不同输入范围的信号处理机，并且另外还包含：

一种能对每一个MCR响应选定信号处理机的装置。

35、如权利要求30中的设备，该设备包含：

一排多个质谱仪，使它能在从约2至约60MCR范围内的基本上所有MCR都能进行测量。

36、如权利要求30中的设备，该设备包含：

一排多个质谱仪，使它能在从约2至约120MCR范围内的基本上所有MCR都能进行测量。

37、如权利要求30中的设备，该设备包含：

一排多个质谱仪，使它能在从约2至约300MCR范围内的基本上所有MCR都能进行测量。

38、如权利要求30中的设备，其中所说的用于运算的装置包括：

一排多个信号处理机，每一个信号处理机与一个质谱仪相连接，每一种信号处理机都以一系列的MCR幅度范围中的一个数值为质谱仪测定的每个MCR提供一个信号输出;

多个模拟^-数字转换器，它们与所说的一排信号处理机相连接，以便使模拟性的输出转变为数字形式;

一种计算机，它能接收数字化的MCR值，并能对多次扫描结果，将每一次的MCR结果按一个个的MCR加合，贮存于MCR记忆***;以及

一种记录装置，它能将多次扫描结果所获的总成MCR数据以MCR的一种函数形式记录下来。

39、一种控制多个设备的方法，所说的设备包括：

一个抽空室、一种能在该抽空室内使聚集的流体夹杂物挥发性样品从已定位的岩石样品中释放出来的释放装置、一个能在该抽空室内使一组多个单独的岩石样品定位于与释放装置相适应的位置上的定位装置以及一个连接到抽空室的分析装置，它能接收从抽空室中释放出来的聚集的流体夹杂物挥发性样品以对其进行组分分析，所说的方法包括如下步骤：

发出一个信号，指令一个岩石样品定位于与释放装置相适应的位置上，以使释放装置能有效地把聚集的流体夹杂物挥发性样品从已定位的岩石样品中释放出来;

发出一个信号，指令释放装置把聚集的流体夹杂物挥发性样品从已定位的岩石样品中释放出来;

发出一个信号，指令分析装置对被释放装置释放出来的聚集的流体夹杂物挥发性样品进行组分分析;以及

对每一组多个岩石样品一直重复进行上述三个步骤。

40、如权利要求39中的方法，其中的重复步骤包括：

查明究竟聚集的流体夹杂物挥发性样品是否已从所有的一组多个岩石样品中释放出来;

在聚集的流体夹杂物挥发性样品尚未完全从所有的一组多个岩石样品中释放出来的情况下对此情况作出响应，发出一个信号以指令下一个岩石样品定位于与释放装置相适应的位置上;

发出一个信号，指令释放装置把聚集的流体夹杂物挥发性样品从下一个岩石样品中释放出来;以及

在聚集的流体夹杂物挥发性样品已完全从所有的一组多个岩石样品中释放出来的情况下对此情况作出响应，指令重复步骤终止。

41、如权利要求39中的方法，其中所说的发出信号以指令分析装置对被释放装置释放出来的聚集的流体夹杂物挥发性样品进行组分分析的步骤包括：

在发出一个信号以指令释放装置把聚集的流体夹杂物挥发性样品从每一个岩石样品中释放出来的这一步骤之前或之后，都发出一个信号，指令分析装置对抽空室中的气体进行组分分析。

42、如权利要求39中的方法，该方法还包括：

把在发出一个信号以指令释放装置把聚集的流体夹杂物挥发性样品从每一个岩石样品中释放出来的这一步骤之前和之后所获得的分析数据贮存起来。

43、如权利要求39中的方法，该方法还包括：

对从每一个单独的岩石样品释放出来的聚集的流体夹杂物挥发性样品所获的初步数据进行整理，其方法是从在每一个岩石样品释放了挥发性样品之后对抽空室内存在的气体所获得的组分分析数据减去在每一个岩石样品尚未释放挥发性样品之前对抽空室内存在的气体所获的组分分析数据的影响。

44、一种对聚集的流体夹杂物挥发性样品进行组分分析的方法，所说的样品是从一个岩石样品内的无数流体夹杂物中释放出来的挥发性样品的非均匀混合物，该方法包括：

在预定的时间把聚集的流体夹杂物挥发性样品输送入质谱仪中以对该样品的组分进行质谱分析;

当所说样品送入质谱分析装置中时，用该质谱分析装置在一段质荷比（MCR）数值的范围内进行多次扫描;

把所有多次扫描所获的质谱扫描结果按一个个的MCR加合起来;以及

将所有扫描结果按一个个的MCR加合后贮存起来;

其中所说的把多次扫描结果汇总起来的方法是把在样品输送入质谱分析装置中时从该样品所取得的各次MCR值积分起来。

45、如权利要求44中的方法，该方法还包括：

获取挥发性样品，其方法是在一个密封的壳体中使聚集的流体夹杂物挥发性样品从一个岩石样品中释放出来，而在使挥发性样品释放出来的这一步骤之前和之间，以一根气流导管将所说的密封壳体与质谱分析装置相互接通;以及

在释放挥发性样品这一步骤之前和之间，进行质谱扫描、数据汇总和数据贮存这几个步骤，这样就分别产生了第一批扫描结果和按一个个MCR加合的数据以及第二批扫描结果和按一个个MCR加合的数据。

46、如权利要求45的方法，该方法还包括：

对一组多个聚集的挥发性样品完成获取样品和进行扫描，汇总和贮存数据这几个步骤;

在获取样品这一步骤的过程中以一根气流导管保持所说的密封壳体与质谱分析装置相互接通。

47、如权利要求45中的方法，该方法包括：

按MCR基准将结果汇总成一个MCR总值的方式，从第二批扫描所获数据中减出第一批扫描所获数据。

48、一种勘探地下岩石以寻找石油和天然气的方法，该方法包括：

从地下的一组多个地点获取相应的一组多个沉积岩样品，并通过对来自这些样品的一组多个聚集的流体夹杂物挥发性样品进行分析来获得相应的化学组分数据;以及

绘制一个能显示各样品之间流体夹杂物中的化学组分变化情况的地下岩石地质图。

49、如权利要求48中的方法，其中：

所说的每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品是从地下的某个地点取来的一个沉积岩样品内的无数流体夹杂物中释放出来并将其收集起来而获得的;

以所获的这些化学组成数据来示明在聚集的流体夹杂物挥发性样品中所存在的各种元素和化合物，所说的这些元素和化合物包括原始大气源气体、无机气体和有机气体，所说的原始大气源气体选自O₂，N₂，Ar，Ne，Xe和CO₂，所说的无机化合物选自He、H₂S、NH₃和HCl，而所说的有机化合物选自CH₄和其他链烃类以及水溶性烃类。

50、如权利要求48中的方法，其中：

所说的化学组分数据是用质谱分析法对每一个聚集的流体夹杂物挥发性样品进行质谱分析而获得的，这些数据包含一组多个能代表化学组分的质荷比（MCR）数值，其中，

所说的绘制一个可以表示各个样品之间化学组成变化的有关地下岩石的地质图的方法包括，至少选择一个MCR值，并示明该MCR值随不同地点的变化。

51、如权利要求48中的方法，其中包括把化学组分随钻井邻近的地下深度而变化的函数关系绘制成曲线图。

52、如权利要求48中的方法，其中包括把化学组分随地面位置而变化的函数关系绘制成有关某一特定地质构造的地质图。

53、如权利要求48中的方法，该方法还包括：

在地上的一个钻井附近选择一个以特征夹杂物化学组分作为其特征的区域;以及

利用这些特征夹杂物化学组分来作为在其它钻井中发现了同样化学组分的地区的年龄标志。

54、如权利要求48的方法，该方法包括：

从地下的一组多个地点获取相应的一组多个沉积岩样品，并通过对来自这些样品的一组多个聚集的流体夹杂物挥发性样品进行分析来获得相应的化学组分数据;以及

确定地下岩石中一些具有特征夹杂物组分的区域;

把所说的这些区域绘制成一个地下岩石地质图。

55、根据权利要求48中所述的用来勘探地层以寻找石油和天然气的方法，该方法包括：

至少是沿着钻孔，采集跨越一定深度范围的一组多个岩屑样品，并对来自这些样品的流体夹杂物挥发性样品进行分析以获取化学组分数据;以及

把在沿着钻孔深度范围内化学组分随深度而变化的函数关系绘制成一曲线图。

56、如权利要求48中的方法，该方法包括：

根据特征的流体夹杂物组分，测定烃类迁移区和密封区这二者，中的至少一种区，并把这些区绘制成有关的地下岩石地质图。

57、如权利要求55中的方法，该方法包括：

绘制一个能显示在流体夹杂物中烃类的丰度随钻孔的深度而变化的测井曲线图。

58、如权利要求57中的方法，该方法还包括：

如测出一个这样的区域，当该区域与其他区域相比较时，在该区域的流体夹杂物中显示出相对较大的烃类丰度，这就表明，在地质历史中，烃类在该地区曾发生迁移。

59、如权利要求57的方法，该方法还包括：

如测出一个这样的区域，当该区域与其他区域相比较时，在该区域的流体夹杂物中显出相对较小的烃类丰度，这就表明，它是一个密封区。

60、如权利要求55中的方法，该方法还包括：

绘制一个能显示在流体夹杂物中氩的丰度随钻孔深度而变化的测井曲线图。

61、如权利要求60的方法，该方法还包括：

如测出一个这样的区域，当该区域与其他区域相比较时，在沿着该区域的钻孔内的流体夹杂物中显示出相对较大的氩的丰度，这就表明，它是一个原始渗流区。

62、如权利要求55中的方法，该方法还包括：

绘制一个能显示在流体夹杂物中CO₂的丰度随钻孔深度而变化的测井曲线图。

63、如权利要求51中的方法，该方法包括：

把一个在其流体夹杂物中具有较大CO₂丰度的区域和一个在其流体夹杂物中具有较小CO₂丰度的区域之间的迁移情况作为地层年龄的标志。

64、如权利要求55中的方法，该方法包括：

绘制一个能显示在流体夹杂物中N₂的丰度随钻孔深度而变化的测井曲线图。

65、如权利要求55中的方法，该方法包括：

绘制一个能显示在流体夹杂物中Ne的丰度随钻孔深度而变化的测井曲线图。以及

利用一个具有较大He丰度的区域与一个具有较小He丰度的区域之间He的迁移情况作为地层年龄的标志。

66、如权利要求55中的方法，该方法包括：

绘制至少两个测井曲线图，其中每一个都显示出所选择的化合物的丰度随相应钻孔深度而变化的关系;

把所选择的化学物从其丰度较大的区域向其丰度较小的区域迁移的过程标明了相应的每一个测井曲线图中，以及

利用所确定的迁移情况作为至少这两个钻井的地层年龄标志。

67、根据权利要求48中所述的鉴定地下岩石中原始暴露区域的方法，该方法包括：

沿着钻孔的一定间隙取得一组多个样品，并测定来自这些样品的流体夹杂物中的原始大气源气体的相对丰度;

测出一个这样的区域，当该区域与其他区域相比较时，在该区域中按钻孔一定间隙所取得的一组样品中显示出较大的原始大气源气体的丰度;以及

将这些原始暴露区域绘制成地下岩石地质图。

68、根据权利要求48中所说的鉴定贮油断层的方法，该方法包括：

将流体夹杂物中烃类含量沿着钻孔深度的变化作为地下深度的函数绘制成一曲线图以示明钻孔附近断层的情况;以及

如观察到在该断层的下方相对于该断层的上方，所说烃类含量有所提高，这就是一种贮油构造的标志。

69、根据权利要求48中所述的鉴定烃类沿着断层迁移情况的方法，该方法包括：

将流体夹杂物中烃类含量沿着钻孔深度的变化作为地下深度的函数绘制成一曲线图以示明钻孔附近断层的情况;以及

如观察到在该断层的下方相对于该断层的上方，所说烃类含量有所降低，这就是烃类沿着断层迁移的标志。

70、根据权利要求48中所述的鉴定非贮油断层的方法，该方法包括：

将流体夹杂物中烃类含量沿着钻孔深度的变化作为与地下深度的函数绘制成一曲线图以示明钻孔附近断层的情况;以及

如观察到在该断层的上方和下方烃类含量基本上没有变化，这就是一个非贮油性断层的标志。

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