Đối tượng chủ yếu là khí tách ra từ đá (mẫu lõi, mẫu vụn) vết lộ, trong dung dịch khoan, nước vỉa hay nước mặt nhờ phân tích sắc ký khí.
Chỉ tiêu địa hóa khí được phân ra các nhóm sau đây:
1- Chỉ tiêu định lượng HC khí. Các dị thường khí ở phía trên mỏ, vùng vòm, gần vòm, ở đới phá hủy kiến tạo, khe nứt. Các khí
được tách ra hai phần: phần ở lỗ hổng tự do lưu thông, phần ở các lỗ hổng khép kín. Các giá trị dị thường của khí đôi khi liên quan tới vùng phong phú vật liệu hữu cơ hay nơi giải toả của nước ngầm.
2- Các chỉ tiêu có liên quan tới vật liệu hữu cơ của đá. Có mối liên quan giữa hàm lượng khí và hàm lượng vật liệu hữu cơ là một trong các chỉ tiêu về đồng sinh của khí. Các chỉ tiêu quan tâm là CH4/Corg, C+
2 /Corg, CH4/bitum cloroform, C +
2 / bitum A. Chỉ tiêu trực tiếp là các túi khí trong đất, thổ nhưỡng... Chúng phản ánh sự thâm nhập của khí hydrocacbon thứ sinh.
3- Các chỉ tiêu khí đồng sinh có bổ sung khí thứ sinh.
- Trong đới sinh khí metan sinh hóa có các khí nguyên sinh, do đó, tỷ lệ C1/C +
2 tăng đáng kể. - Tăng tỷ lệ C1/C+
2 hay C2H+
6 /C2H4 do bổ sung thêm khí hậu sinh (thứ sinh)
- Tỷ số N2+CO2/hydrocacbon khí đôi khi được xem xét, nhưng hydrocacbon di cư càng xa càng tăng thêm lượng khí fi hydrocacbon, làm loãng lượng hydrocacbon khí. Càng gần tới vỉa sản phẩm càng giảm tỷ số này.
4- Di cư thẳng đứng của khí hydrocacbon. Theo lát cắt thay đổi có quy luật các tỷ số C1/C +
2 , C3/C +
4 , iC4/nC4 ở lỗ hổng hở và kín, N2/CH4, N2/C+
2 ở lỗ hổng kín. Phân bố khí theo dãy: C1/C+
2 , C1/C3, C2/C3, C2/nC4, C3/C5, C3/nC4, nC4/nC5, (C3+nC5)/(C2 +nC4). C2/C3, C2/nC4, C3/C5, C3/nC4, nC4/nC5, (C3+nC5)/(C2 +nC4).
5- Các chỉ tiêu gián tiếp phục vụ tìm kiến dầu khí có đường di cư - tức là có hàm lượng dị thường của He và Ra phản ánh có phá hủy kiến tạo. Tăng lượng khí CO2, canxit thứ sinh, N2 dư và Ar, H2S là do phân hủy khí hydrocacbon trong điều kiện yếm khí. Ngoài ra còn có H2 nguồn gốc phóng xạ là sản phẩm đứt vỡ hydrocacbon khí. Nếu xảy ra tác động của hydrocacbon khí với đá sẽ tạo ra FeO, canxit thứ sinh v.v.
Khi tìm kiếm khí trên diện tích chưa có công trình khoan cần tiến hành khảo sát lấy mẫu lớp đất gần bề mặt, đựng trong bình thủy tinh, có nắp đậy kín. ở phòng thí nghiệm gia nhiệt cho mẫu. Khí sẽ tách ra khỏi mẫu được thu lại và phân tích trên máy sắc ký
khí. Cũng có thể dùng soxhlet hay tách chân không trong bình kín. Dị thường khí phản ánh có các sản phẩm di cư từ dưới sâu. các dạng dị thường có thể là hình oval theo hình thái cấu tạo dưới sâu, có thể dạng dải do di cư theo đứt gãy hay đới phá hủy, hoặc dòng nước vận động...
Tuy nhiên, ở vùng có lớp chắn tốt dị thường rất thấp, thậm chí không có dị thường.
Trong giếng khoan có thể xác định hàm lượng khí và các cấu tử của mỏ từ dung dịch khoan bằng carotaj khí. Nếu giếng khoan đi qua lát cắt chứa dầu hay khí trong dung dịch thường có hàm lượng cao của khí hydrocacbon. Vì vậy, carotaj khí chạy liên tục khi mũi khoan đi qua lát cắt trầm tích có triển vọng. Sắc đồ ghi liên tục hydrocacbon khí cho phép xác định khoảng có dị thường và tùy từng thành phần cũng như tỷ lệ các khí nêu trên có thể phân biệt vỉa dầu, khí condensat hay khí. Khi quan sát trên máng dung dịch có thể phát hiện các bọt khí bay ra. Bọt khí bay ra càng nhiều và sơ đồ ghi có giá trị càng cao của hydracarbon khí, đặc biệt khí nặng (C2, C3, C4 và C+
5 ) càng có nhiều hy vọng có vỉa sản phẩm. Sau khi có số liệu địa hóa khí vẽ bản đồ phân bố khí trên mặt hoặc lập đồ thị phân bố khí dọc trục giếng khoan. Tính các chỉ tiêu có liên quan, xác định giá trị phông và giá trị dị thường v.v. Để có được các thông số khí cần tiến hành lấy mẫu và đưa vào máy sắc ký khí (GC).
Cách lấy mẫu: có hai loại
1- Tại giếng khoan hay dùng trạm carotaj khí. Dòng khí từ máng dung dịch đưa qua phễu chân không, sau đó đưa qua màng lọc.
Khí được tách ra và đưa trực tiếp vào buồng phân tích (H.11.1a). 2- Lấy khí vào bình sau đó chuyển vào máy phân tích.
- Lấy khí từ các vết lộ trên cạn hay dưới nước, trong dòng nước có khí: Đặt phễu hướng về phía có khí bay lên. Nối phễu với chai đầy nước muối 10%. Khí bay lên chiếm chỗ trong chai đẩy nước ra. Để lại ít nước ngăn cách và đóng nút chai kín, dốc ngược chai xuống để khí khỏi lọt ra ngoài (H.11.1b).
- Đối với nước có khí hòa tan, đặc biệt khí nặng cần lấy vào chai lớn (5-8 lít) đưa về phòng thí nghiệm. Sau đó gia nhiệt ở 60- 70°C khí sẽ tách ra và hướng vào hệ thống chân không vào chai. Lưu giữ trong chai để phân tích như trên.
Các mẫu khí, dầu, nước ở dưới sâu trong điều kiện vỉa cần lấy bằng máy chuyên dụng có van đóng tự động để lưu giữ được thành phần, áp suất, nhiệt độ của vỉa nơi chứa sản phẩm cần nghiên cứu.
- Mẫu khí bị giam giữ trong các ổ kín của đá được tách ra trong hệ thống chân không. Phá mẫu cũng trong hệ thống chân không để đảm bảo nguyên trạng thành phần của khí có trong các ổ.
- Xác định định lượng các khí hydrocacbon bằng máy sắc ký khí (GC). Nguyên lý của nó là cho dòng khí đi qua cột cromatograf (có thể bằng sillicagen, oxyt nhôm, lưới phân tử polimer xốp), có dòng khí mang (có thể là He, N2, Ar, H2 hay không khí tùy từng đối tượng khí) các khí đi qua cột được gia nhiệt ở trên mức 60-70°C. Khí mang đưa khí hydrocacbon tới cầu Wheatstone và bị đốt. Khi khí bị đốt làm thay đổi dòng điện trong cầu. Từ đó lại có hệ thống cân bằng trở lại. Sự thay đổi dòng điện được ghi lại tùy thuộc vào nồng độ khí có trong mẫu và tính được lượng khí này.
. ( )
n n n
C H2 +2+3 +1O2=nCO2+ n+1 H O2
Hình 11.2: Cấu trúc cầu Wheatstone