閆 亮，季 苗，賈寶遷，陳曉彤，高 平

(1.中國石化 石油物探技術(shù)研究院，江蘇 南京211100； 2.中國科學(xué)院 微生物研究所，北京 100101)

油氣微生物勘探技術(shù)MPOG(Microbial Prospecting for Oil and Gas)， 是指利用油氣藏的輕烴氣體向地表垂直運(yùn)移過程中，對近地表的好氧微生物造成的異常影響進(jìn)行勘探。MPOG可作為一種獨(dú)立技術(shù)，在未進(jìn)行過三維地震勘探的地區(qū)進(jìn)行初勘，確定遠(yuǎn)景區(qū)，進(jìn)行油氣勘探有利區(qū)和潛在油藏性質(zhì)的初步評價。將其與地球物理和地球化學(xué)結(jié)合，可更準(zhǔn)確地確定有利圈閉，查明未發(fā)現(xiàn)的油氣藏，增加勘探成功率，減少勘探風(fēng)險。目前，該技術(shù)已在許多國家和地區(qū)得到應(yīng)用，取得了顯著成效[1-2]。據(jù)美國相關(guān)公司報道，在全球范圍內(nèi)采用油氣微生物勘探技術(shù)的平均鉆探成功率達(dá)到了80%，是生物學(xué)技術(shù)在油氣勘探領(lǐng)域開拓性應(yīng)用的成功范例[3-5]。

烴的微滲漏使油氣藏上方近地表出現(xiàn)微生物異常[6-7]。這種微生物是以烴為碳源和能源的烴氧化菌,目前研究較多的有甲烷氧化菌和丁烷氧化菌[8-10]。甲烷氧化菌是一種專性菌，只能利用甲烷或甲基類化合物作為唯一的碳源和能源，這種專屬性細(xì)菌能夠指示土壤中甲烷的存在。甲烷氧化菌會在天然油氣田或人工氣苗附近的近地表土壤大量分布，可作為油氣藏勘探的指標(biāo)之一。丁烷氧化菌受人為影響較少，主要來源于油氣藏，因此認(rèn)為采用丁烷氧化菌作為研究對象對油氣勘探更具專屬性。全球多個國家和地區(qū)先后完成了3 000多個相關(guān)項(xiàng)目并取得了巨大的成果[11-13]。

順北地區(qū)北東向深大斷裂帶是儲層發(fā)育和油氣富集的有利區(qū)，也是未來油氣勘探和增儲上產(chǎn)的重要領(lǐng)域。該領(lǐng)域具有多期成藏、多期調(diào)整的特點(diǎn)，給油氣勘探評價帶來了極大挑戰(zhàn)。如何在深化油氣富集規(guī)律認(rèn)識的基礎(chǔ)上完善和發(fā)展新的勘探評價技術(shù)是油氣勘探面臨的首要任務(wù)之一，同時也是順北地區(qū)持續(xù)獲得油氣突破的關(guān)鍵所在。本文針對順北地區(qū)順8井北三維工區(qū)開展了微生物油氣檢測研究，結(jié)合構(gòu)造背景、斷裂發(fā)育及儲層地球物理特征，對順8井北三維區(qū)進(jìn)行油氣有利區(qū)預(yù)測，為順北斷溶體油氣勘探部署提供了新的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

順北區(qū)塊位于順托果勒低隆的北部(圖1)，處于阿瓦提、滿加爾坳陷與沙雅隆起的結(jié)合部，發(fā)育玉爾吐斯組烴源巖，是油氣長期運(yùn)移聚集的有利區(qū)[14]。近年來順北“斷溶體”油藏勘探開發(fā)實(shí)踐表明，順北油氣田奧陶系油藏屬于低密度、高成熟、低凝固點(diǎn)、高初餾點(diǎn)、低粘度、低硫、含蠟的輕質(zhì)-揮發(fā)性油藏，主要儲集空間為洞穴、裂縫，儲層類型為受走滑斷裂帶控制的“裂縫-洞穴”型儲層。特深斷溶體儲層是走滑斷裂、大氣淡水、深部熱流等多因素作用形成的碳酸鹽巖裂縫-洞穴型儲集體。油藏埋深大，產(chǎn)層縱向厚度大、平面上呈條帶狀沿主干斷裂帶展布，延伸長度大。目前在順北油田已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了18條主干斷裂帶，順北一、五號斷裂帶已經(jīng)建成50×104t產(chǎn)能，展示了良好的勘探開發(fā)潛力。但是斷溶體油藏勘探也面臨著油氣藏埋深大、油氣藏預(yù)測難度大的難題，需要結(jié)合應(yīng)用多種勘探方法，綜合分析和預(yù)測油藏[15-17]。

圖1 塔里木盆地順北區(qū)塊位置Fig.1 Diagram showing the location of Shunbei block in Tarim Basin

2 油氣微生物勘探研究方法

2.1 樣品采集

順北地區(qū)以沙漠為主，土壤樣品主要為沙土，地表植被極少，人為活動稀少，因此植物及人類對土壤微生物影響較小，適于開展油氣微生物勘探研究工作。順北地區(qū)目前共有4個三維工區(qū)，分別是順8井三維區(qū)、順北三維區(qū)、順8井北三維區(qū)和順8井西三維區(qū)。對順8井北三維區(qū)工區(qū)進(jìn)行微生物勘查采樣，部署設(shè)計(jì)如圖2所示，為網(wǎng)格化取樣，網(wǎng)格大小為500 m×2 000 m，圖中每個圓圈代表一個采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)相連形成南北向14條、東西向19條采樣線。采樣點(diǎn)名稱中前面的數(shù)字表示該采樣點(diǎn)在南北向測線的位置，后面的數(shù)字表示其在東西向測線中的位置。比如1-19，則表示該采樣點(diǎn)位于第1號南北向測線和第19號東西向測線交叉的位置。整個區(qū)域總計(jì)部署采樣點(diǎn)266個。對照區(qū)順北-躍參油氣田上方樣品31個。采樣完成后土壤樣品用無菌袋密封放入低溫儲藏箱保存。

2.2 樣品預(yù)處理方法

由于順8井北三維工區(qū)土壤大多為沙土，土壤樣品中細(xì)菌含量非常低，按常規(guī)的方法只能培養(yǎng)出極少量的菌落，無法統(tǒng)計(jì)，因此改良了沙土中細(xì)菌的培養(yǎng)條件，先對其中的細(xì)菌進(jìn)行富集，然后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

將沙漠戈壁區(qū)土壤樣品分別溶解在一定量的甲烷氧化菌或丁烷氧化菌液體培養(yǎng)基中，30 ℃搖床恒溫培養(yǎng)3 d；然后取上清分別涂布在含有甲烷培養(yǎng)基或者丁烷培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿上，30 ℃恒溫培養(yǎng)3～5 d，記錄每個培養(yǎng)皿中形成的菌落數(shù)量。富集后的土壤樣品中細(xì)菌的數(shù)量明顯增多(圖3)。

本次研究使用特異的針對甲烷氧化菌和丁烷氧化菌的培養(yǎng)基，被富集的也只是這兩種細(xì)菌，其他菌不能利用其中的碳源生長，所以仍然能夠反應(yīng)樣品中甲烷氧化菌和丁烷氧化菌的數(shù)量差異。后續(xù)實(shí)驗(yàn)均采用此方法并在已知油藏區(qū)(順北-躍參)得到了驗(yàn)證，證明富集后的數(shù)據(jù)依然能夠?qū)τ蜌饩哂兄甘咀饔茫m用于順北地區(qū)極端條件下的微生物培養(yǎng)。

圖2 塔里木盆地順8井北三維區(qū)樣品采樣點(diǎn)Fig.2 The sample distribution in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basin

圖3 塔里木盆地順北地區(qū)土壤樣品平板培養(yǎng)法甲烷氧化菌富集前后對比Fig.3 The comparison of methane-oxidizing bacteria colony cultivation before and after sampled soil enrichment by plate culture counting method in Shunbei area,Tarim Basina.甲烷氧化菌富集前，b.甲烷氧化菌富集后

2.3 16S rRNA測序

16S rRNA測序以平板培養(yǎng)法為基礎(chǔ)，挑取平板上長出的單菌落，分別接種于對應(yīng)的甲烷、丁烷氧化菌的固體培養(yǎng)板上繼續(xù)純化培養(yǎng)3次，對純化的菌株提取DNA，進(jìn)行16S rRNA擴(kuò)增。利用BLAST將所測得的序列與GenBank/EMBL/DDBJ數(shù)據(jù)庫中已登錄的序列進(jìn)行同源性比較，分析甲烷、丁烷氧化菌的物種豐度和相對組成結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)不同的地質(zhì)特點(diǎn)，考察不同油氣藏上方土壤中典型油氣指示微生物的數(shù)量變化規(guī)律，分析其油氣指示微生物物種多樣性和相對組成結(jié)構(gòu)特征。應(yīng)用這種方法，可以探索不同油氣藏類型微生物群落結(jié)構(gòu)變化機(jī)制，為建立全面的油氣微生物實(shí)物菌種庫奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.4 高通量測序分析微生物的主要組成及豐度分布

采用高通量測序技術(shù)可以在免培養(yǎng)條件下直接提取微生物基因組DNA進(jìn)行16S rRNA高通量測序，研究該地區(qū)油氣富集帶上方的油氣微生物物種豐度、分布以及群落結(jié)構(gòu)等特征，解析該地區(qū)油氣微生物的分布特征以及探索可作為勘探實(shí)施的油氣指示菌，加深該地區(qū)油氣微生物標(biāo)識物的認(rèn)識，為油氣微生物勘探提供直接實(shí)驗(yàn)依據(jù)[18-19]。

稱取20 g土壤樣品，與30 mL(1×PBS，PBS為磷酸鹽緩沖液)緩沖液振蕩混勻，使細(xì)菌充分懸浮，然后按照土壤DNA快速提取試劑盒(美國圣諾安娜 MP生物醫(yī)療公司)提取DNA，將提取到的DNA溶解于50 μL的ddH2O，通過微量紫外分光光度計(jì)(NanoDrop ND-1000UV)測定DNA濃度和純度(OD260 nm/OD280 nm和OD260 nm/OD230 nm)。提取出的DNA，利用細(xì)菌16S rRNA基因的通用引物515F(GTGCCAGCMGCCGCGG)與907R(CCGTCAATTCMTTTRAGTTT)擴(kuò)增其V3-V4區(qū)基因片段，每個樣品的引物含有特異的7 bp Barcode 序列用于區(qū)分不同的樣品。利用凝膠回收方法，對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行純化和定量，每個樣品以等摩爾比的形式合并到一個試管中，以備焦磷酸測序。在IlluminaHiSeq測序平臺上，利用雙末端測序?qū)π∑挝膸爝M(jìn)行檢測。初步分析時首先對高通量測序產(chǎn)生的序列拼接過濾，通過操作分類單元(OTUs：Operational Taxonomic Units)聚類對物種進(jìn)行注釋和統(tǒng)計(jì)；然后進(jìn)一步通過α多樣性分析(Alpha Diversity)及β多樣性分析(Beta Diversity)來分析樣品之間的差異。

2.5 順北-躍參已知油藏區(qū)油氣微生物數(shù)量異常特征及對比標(biāo)準(zhǔn)的建立

順北-躍參區(qū)塊碳酸鹽巖縫洞型儲層發(fā)育，在躍參區(qū)塊奧陶系中-下統(tǒng)一間房組和鷹山組的鉆井獲得了工業(yè)或高產(chǎn)工業(yè)油氣流，已建成年產(chǎn)(20～30)×104t的基地。首先對順北-躍參已知有油氣的地區(qū)的土壤樣品進(jìn)行了富集、涂布和計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果轉(zhuǎn)化為微生物數(shù)量異常曲線圖，建立微生物數(shù)量異常模式；以此作為參考，對未知區(qū)順8井北三維區(qū)進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果如圖4所示，鉆井區(qū)上方的甲烷氧化菌和丁烷氧化菌數(shù)量都有明顯增多，而其他區(qū)域的甲烷氧化菌和丁烷氧化菌較少。由于該區(qū)屬于輕質(zhì)油區(qū)，所以該區(qū)油氣分布與甲烷氧化菌和丁烷氧化菌異常均有一定相關(guān)性，但是相對于甲烷氧化菌，丁烷氧化菌數(shù)量異常對該區(qū)油氣指示作用更加明顯。

躍參區(qū)塊勘探開發(fā)實(shí)踐表明，順北-躍參油氣藏為輕質(zhì)-揮發(fā)性未飽和裂縫-洞穴型油藏，油氣柱高度大，該地區(qū)具有深大斷裂帶“控儲、控藏、控富”油氣富集模式，深大斷裂帶就是油氣富集帶。結(jié)合圖4和表1總結(jié)了順北-躍參各個油氣井油氣產(chǎn)量與對應(yīng)指示氧化菌的數(shù)量異常情況對比。由此可知，在各油氣井附近，丁烷氧化菌呈現(xiàn)高異?；蛑挟惓?，在只有0.5 t油顯示的SHB1井處也呈現(xiàn)了丁烷氧化菌的高異常。甲烷氧化菌在SHB1-1井處出現(xiàn)低異常，YJ1-5井處計(jì)數(shù)為0，其余各井處均為高異常。說明相似的地質(zhì)條件下，油氣田上方甲烷氧化菌、丁烷氧化菌等表現(xiàn)出明顯的數(shù)量異常特征，評估油氣井時應(yīng)優(yōu)先考查丁烷氧化菌的數(shù)量異常情況，甲烷氧化菌也有一定的指示作用，這也與研究得出的油氣微生物數(shù)量異常模式相一致。尤其是順北地區(qū)地表以沙漠居多，地表植被對于微生物的影響小，因此油氣微生物數(shù)量異常更加可信。

圖4 塔里木盆地順北-躍參油氣田地質(zhì)剖面與油氣微生物數(shù)量異常關(guān)系Fig.4 The microbial quantity anomaly correlated with geological section in Shunbei-Yuecan field,Tarim Basina.甲烷氧化菌菌落數(shù)量； b.丁烷氧化菌菌落數(shù)量；c.地質(zhì)剖面與采樣井K1bs.下白堊統(tǒng)巴什基奇克組；K1s.下白堊統(tǒng)舒善河組；J.侏羅系；T.三疊系；P.二疊系；C1-2kl.上石炭統(tǒng)卡拉沙依組；C1b.下石炭統(tǒng)巴楚組；D3d.上泥盆統(tǒng)東河塘組；S.志留系；O3s.上奧陶統(tǒng)桑塔木組；O3l.上奧陶統(tǒng)良里塔格組；O3q.上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組；O2yj.中奧陶 統(tǒng)一間房組；O1-2y.中、下奧陶統(tǒng)鷹山組；O1p.下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組；.寒武系

表1 塔里木盆地順北-躍參各油氣井初期日產(chǎn)量與對應(yīng)氧化菌異常對照Table 1 Initial daily production of wells in Shunbei-Yuecan field correlated with anomalies of oxidizing bacteria,Tarim Basin

3 結(jié)果

3.1 順8井北三維區(qū)油氣微生物數(shù)量異常特征

順8井北三維區(qū)與已知區(qū)順北-躍參油氣藏在構(gòu)造、儲層、主控因素和富集模式上都類似，所以推測順8井北三維區(qū)油氣分布也與丁烷氧化菌與甲烷氧化菌數(shù)量異常存在相關(guān)性。所以接下來順8井北三維區(qū)的研究主要集中在了丁烷氧化菌和甲烷氧化菌，尤其是丁烷氧化菌上。

利用平板培養(yǎng)計(jì)數(shù)法，查清了順8井北三維區(qū)橫縱采樣線共266個土壤樣品中油氣微生物含量，并做出了相應(yīng)的地質(zhì)剖面與油氣微生物數(shù)量異常的關(guān)系圖，圖5和圖6為其中2條具有代表意義的微生物數(shù)量異常曲線圖。可以看出，丁烷氧化菌異常對該區(qū)油氣指示作用明顯，甲烷氧化菌異常也有一定的油氣指示作用。

綜合所有數(shù)量異常曲線，結(jié)合順北-躍參已知油藏區(qū)的微生物數(shù)量異常標(biāo)準(zhǔn)，繪制了順8井北三維區(qū)的丁烷氧化菌數(shù)量異常分布平面圖(圖7)。某些采樣點(diǎn)的樣品并未培養(yǎng)出油氣指示微生物，而在這些區(qū)域偶爾單獨(dú)出現(xiàn)的高數(shù)量微生物則被視為假陽性。通過統(tǒng)計(jì)微生物數(shù)量異常分布特征，總結(jié)得出4個油氣微生物數(shù)量異常區(qū)?？傮w上，相比順8井北三維區(qū)東部，西部異常區(qū)面積更大，微生物數(shù)量也更多。

圖5 塔里木盆地順北地區(qū)順8井北三維區(qū)南北向1號采樣線油藏剖面與數(shù)量異常對應(yīng)Fig.5 The microbial quantity anomaly correlated with the geological section along sampling line 1# in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basina.甲烷氧化菌菌落數(shù)量； b.丁烷氧化菌菌落數(shù)量；c.油藏剖面T.三疊系；P.二疊系；D3d.上泥盆統(tǒng)東河塘組；S志留系；O3s.上奧陶統(tǒng)桑塔木組； O3l.上奧陶統(tǒng)良里塔格組；O3q.上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組；O2yj中奧陶統(tǒng)一間房組；O1-2y.中、下奧陶統(tǒng)鷹山組；O1p.下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組

圖6 順8塔里木盆地順北地區(qū)順8井北三維區(qū)東西向9號線油藏剖面與數(shù)量異常對應(yīng)Fig.6 The microbial quantity anomaly correlated with the geological section along sampling line 9# in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basina.甲烷氧化菌菌落數(shù)量； b.丁烷氧化菌菌落數(shù)量；c.油藏剖面T.三疊系；P.二疊系；D3d.上泥盆統(tǒng)東河塘組；S志留系；O3s.上奧陶統(tǒng)桑塔木組； O3l.上奧陶統(tǒng)良里塔格組；O3q.上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組；O2yj.中奧陶統(tǒng)一間房組；O1-2y.中、下奧陶統(tǒng)鷹山組；O1p.下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組

圖7 塔里木盆地順北地區(qū)順8井北三維區(qū)丁烷氧化菌數(shù)量異常平面分布Fig.7 The distribution map of butane-oxidizing bacteria quantity anomaly in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basin

3.2 順8井北三維區(qū)油氣指示菌種與實(shí)物菌種數(shù)據(jù)庫的建立

為了研究順8井北三維區(qū)油氣指示菌的具體種類，對該地區(qū)的土壤微生物進(jìn)行了16S rRNA基因文庫克隆法分析，利用BLAST將所測得的序列與已知數(shù)據(jù)庫中登錄的序列進(jìn)行同源性比較，鑒定出順北的油氣指示菌種，對順北三維區(qū)油氣區(qū)土壤中微生物多樣性和相對比例進(jìn)行分析，所有順北三維區(qū)樣品在甲烷氧化菌培養(yǎng)條件下共鑒定出了13種、80株優(yōu)勢菌，在丁烷氧化菌培養(yǎng)條件下共鑒定出9種、47株丁烷氧化菌，其中甲烷氧化菌優(yōu)勢菌種主要為甲基桿菌屬(Methylobacteriumsp.)、羅爾斯頓菌(Ralstoniainsidiosa)、諾卡氏菌屬(Nocardioidessp.)、假單胞菌屬(Pseudomonassp.)和芽孢桿菌屬(Bacillussp.)；丁烷氧化菌優(yōu)勢菌種主要為諾卡氏菌屬(Nocardioidessp.)、假單胞菌(Pseudomonassp.)及不動桿菌屬(Acinetobactersp.)?？傮w可見甲烷氧化菌的菌種更為豐富。為了將來更深入地研究這些細(xì)菌對油氣的指示作用，將鑒定出的20種優(yōu)勢菌株在實(shí)驗(yàn)室-80 ℃環(huán)境下進(jìn)行了保存，構(gòu)建了油氣指示微生物實(shí)物菌種數(shù)據(jù)庫，作為今后進(jìn)一步研究這些菌株的基礎(chǔ)。

3.3 高通量測序分析順8井北三維區(qū)土壤微生物的主要組成及豐度分布

所有樣品高通量測序完成后，根據(jù)有效標(biāo)簽，所有樣品會按照97%的一致性將序列聚類成為OTUs(Operational Taxonomic Units)，對各樣品的OTU聚類和注釋結(jié)果進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)每個樣品注釋到各分類水平(界、門、綱、目、科、屬、種)上的序列數(shù)目，由此了解各分類水平的整體注釋情況。與已知區(qū)順北-躍參油氣藏相比，順8井北三維區(qū)樣品的微生物種類尤其是特有物種數(shù)越多，可能蘊(yùn)藏的油氣敏感微生物越多，就值得進(jìn)一步研究。

為了方便分析，把順8井北三維區(qū)土壤樣品進(jìn)行了分組，根據(jù)物種注釋結(jié)果，選取所有微生物種類中在各分類水平(界、門、綱、目、科、屬、種)上最大豐度排名前10的物種，生成物種相對豐度柱形累加圖，通過此圖可以得到各個樣品在各個分類水平上占比例最多的幾個物種的分布情況。圖8展示的是順8井北三維區(qū)土壤樣品中屬水平物種相對豐度柱形圖，主要為：芽孢桿菌屬(Bacillus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、不動桿菌屬(Acinetobacter)、卓貝爾氏菌(Zobelllella)、短芽孢桿菌屬(Brevibacillus)、諾卡氏菌屬(Nocardioides)、博德特氏菌(Bordetella)、水芽胞桿菌屬(Aquibacillus)屬、泡囊短波單胞菌(Brevundimonas)和海桿菌(Marinobacter)。已知的順北-躍參地區(qū)上方芽孢桿菌屬(Bacillus)和假單胞菌屬(Pseudomonas)占比最高，與之相比順8井北三維區(qū)各組采樣線芽孢桿菌屬豐度均較高，因此芽孢桿菌很可能是該地區(qū)廣泛分布的菌種，無法作為油氣特異的指示菌。南北向測線21，29，33，49號線含有較高豐度假單胞菌屬，這也與順北-躍參地區(qū)較為接近。其他未鑒定出的菌在各組中均占較大豐度，順8井北三維區(qū)采樣線點(diǎn)均高于已知的躍參上方，說明順8井北三維區(qū)上方有大量的未知菌種有待研究。另外，假單胞菌屬(Pseudomonas)和芽孢桿菌屬(Bacillus)是被報道過的可能利用油氣藏兼性生長的常見細(xì)菌和真菌，值得進(jìn)一步開展生化研究以確定其是否能降解烴類。

根據(jù)所有樣品在屬水平的豐度信息，選取占比最高的前35的屬，根據(jù)其在每個樣品中的比例，從物種和樣品兩個層面進(jìn)行聚類，繪制成熱圖(圖9)，分組中高豐度菌與已知順北-躍參油氣田相似的是南北向21號線和南北向5號線，這兩條采樣線值得注意，可能是潛在的油氣藏。南北向29號線有大量的紅球菌富集，紅球菌對潛在油氣藏有重要的指示作用，順北-躍參地區(qū)的土壤樣品也分離出了紅球菌，因此南北向29號線附近可能存在油氣藏分布。另外南北向5號線與南北向33號線、南北向1號線與南北向37號線以及南北向49號線與南北向53號線的種群親緣關(guān)系較近，群落組成具有一定的相似性。因此在這些采樣線發(fā)現(xiàn)油氣藏，那么與之對應(yīng)的采樣線也同樣值得重視。

圖8 塔里木盆地順北地區(qū)順8井北三維區(qū)主要物種屬水平相對豐度分布Fig.8 The relative abundance distribution of major species in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basin

圖9 塔里木盆地順8井北三維區(qū)物種屬水平豐度聚熱分布Fig.9 The heat map of species abundance in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basin

高通量測序?qū)ξ⑸锓N群構(gòu)成的研究結(jié)果表明樣品微生物種群的總體構(gòu)成以及某幾種油氣指示菌的比例都能夠一定程度上的反應(yīng)油氣情況，因此除了微生物的數(shù)量異常，種群構(gòu)成也是油氣藏勘探的重要指標(biāo)。

圖10 塔里木盆地順8井北三維區(qū)沿層相干屬性與微生物異常疊合Fig.10 Superimposition of the coherent attributes along and microbial anomalies in the 3D seismic acreage of northern Shun 8 block,Tarim Basin

3.4 順8井北三維區(qū)油氣有利區(qū)預(yù)測

順北地區(qū)油氣藏為斷裂帶控制的揮發(fā)性輕質(zhì)油氣藏，結(jié)合該地區(qū)油氣物理性質(zhì)及區(qū)域油氣成藏模式，利用構(gòu)建的油氣微生物異常特征檢測方法進(jìn)行了油氣區(qū)的初步預(yù)測，同時結(jié)合地球物理斷裂檢測技術(shù)，綜合預(yù)測出了以下4個異常區(qū)(圖10)。異常1區(qū)地震相干屬性指示區(qū)內(nèi)發(fā)育北西向斷裂，微生物數(shù)量和種群構(gòu)成都出現(xiàn)異常，是有利目標(biāo)區(qū)。異常2區(qū)發(fā)育斷裂帶，且有明顯微生物異常，也是有利目標(biāo)區(qū)。異常3區(qū)從地震屬性相干屬性圖上推斷，主干斷裂不發(fā)育，裂縫發(fā)育規(guī)模相對小，微生物數(shù)量異常值較高，但微生物種群異常特征不如1區(qū)、2區(qū)，也具有一定的價值；異常4區(qū)發(fā)育斷裂帶，微生物數(shù)量有一定異常，但是種群構(gòu)成沒有明顯異常。綜合微生物數(shù)量、種群異常以及地球物理斷裂檢測結(jié)果綜合判斷，微生物異常1區(qū)、2區(qū)、4區(qū)為相對有利區(qū)域，這3個異常區(qū)均與工區(qū)內(nèi)北西向主干斷裂帶相關(guān)，后期工區(qū)內(nèi)實(shí)鉆井也驗(yàn)證了本次微生物研究的預(yù)測結(jié)果，已經(jīng)完鉆的順北7井位于微生物預(yù)測的異常1區(qū)，已獲得高產(chǎn)工業(yè)油氣流。這說明根據(jù)微生物的異常特征來預(yù)測油氣有利區(qū)可行、有效、經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié)論

1) 建立了微生物數(shù)量與種群異常模式和油氣藏的對應(yīng)關(guān)系。通過對躍參和順北三維區(qū)這兩個已知油藏的微生物菌落發(fā)育情況與實(shí)鉆井油氣產(chǎn)出情況的對比分析發(fā)現(xiàn)，相似的地質(zhì)條件下，油氣田上方甲烷氧化菌、丁烷氧化菌等表現(xiàn)出明顯的數(shù)量異常特征。尤其是順北地區(qū)地表以沙漠居多，地表植被對于微生物的影響小，因此油氣微生物數(shù)量異常更加可信。另外，通過高通量測序?qū)ξ⑸锓N群構(gòu)成進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)樣品微生物種群的總體構(gòu)成以及某幾種油氣指示菌的比例都能夠一定程度上反映油氣情況，因此除了微生物的數(shù)量異常，種群構(gòu)成也是油氣藏勘探的重要指標(biāo)。

2) 從油氣微生物角度分析，利用平板培養(yǎng)法獲得土壤樣品中油氣指示微生物的數(shù)量異常特征；利用高通量測序技術(shù)查清了順8井北三維區(qū)的微生物的物種豐度，群落多樣性等特征；同時結(jié)合順8井北三維區(qū)地震屬性相干屬性圖，劃定了4個有利區(qū)，位于異常1區(qū)的順北7井獲得工業(yè)油氣，驗(yàn)證了預(yù)測效果。

3) 油氣微生物檢測技術(shù)對順北地區(qū)油氣勘探具有一定的指導(dǎo)意義，但由于地表因素和輕烴微滲漏的復(fù)雜性，異常區(qū)微生物數(shù)量與油氣的對應(yīng)關(guān)系需要結(jié)合地質(zhì)資料及化探手段綜合分析評價。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，多種方法相結(jié)合進(jìn)行油氣指示菌檢測是油氣微生物勘探技術(shù)的發(fā)展趨勢。在實(shí)際應(yīng)用中，微生物勘探主要作為大范圍初步篩選有利區(qū)的重要手段，具體預(yù)測還需要結(jié)合物探及鉆井資料，排除微生物勘探的假陽性，讓該方法能夠更好地為有利區(qū)預(yù)測提供可靠依據(jù)。