含油氣盆地都會在地表或近地表呈現(xiàn)油氣的滲漏信號。這些油氣信號在地表地球化學(xué)中被稱為油氣異常。在油氣勘探技術(shù)系列中，地表油氣地球化學(xué)是一種廉價、快速和直接的勘探手段。

雖然經(jīng)過80多年的發(fā)展，但油氣異常仍然存在很多問題。一是地表干擾可造成“假異常”；二是地質(zhì)條件的影響使得“真異常消失”；三是油氣異常的多樣性造成預(yù)測的多解性。這些問題的存在使得地表油氣地球化學(xué)并未得到廣泛應(yīng)用。

地表油氣地球化學(xué)的核心問題在于如何能夠正確地獲取油氣異常信號，若能成功獲取并應(yīng)用這些異常，則將會在油氣勘探領(lǐng)域發(fā)揮重大作用。

中科院地質(zhì)地球所含油氣盆地流體動力學(xué)學(xué)科組研究員張劉平等人針對上述存在的問題提出了新的概念和方法，并取得了良好的應(yīng)用效果。他們首先對油氣異常開展研究，發(fā)現(xiàn)了多種形成機(jī)制和相應(yīng)的多種類型的油氣異常，對于不同類型的油氣異常，采用不同的預(yù)測方式。

張劉平團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，不分異常類型直接進(jìn)行預(yù)測的做法會造成異常解釋具有多解性，同時也是導(dǎo)致預(yù)測失敗的重要原因之一。為減少多解性，他們建立了微滲逸(低強(qiáng)度、垂直)和滲逸(高強(qiáng)度、旁側(cè))兩類油氣異常的新概念和相應(yīng)的預(yù)測方法。

此外，提取油氣異常信號的重要環(huán)節(jié)是異常下限的確定。傳統(tǒng)的異常下限確定公式實際上僅僅是線性變換，需要人為確定異常下限值，不能區(qū)分不同類型的異常。

張劉平團(tuán)隊從油氣異常新概念出發(fā)，重新定義異常下限和不同類型異常間的界限，并通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)建立了異常下限和不同類型異常間界限的理論公式。進(jìn)而，運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、分形幾何和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多種方法，并且創(chuàng)建和應(yīng)用邏輯乘聚類分析這一新的數(shù)學(xué)方法，最終建立起分類識別油氣異常的新方法。

針對地表干擾和地質(zhì)條件對油氣異常的影響造成預(yù)測成功率低甚至不能預(yù)測這一難題，張劉平團(tuán)隊還通過研究機(jī)理，建立理論模型，進(jìn)行小波分析等處理手段建立起消除干擾和影響的新方法。

這套新概念、新方法已在我國渤海灣、二連盆地、鄂爾多斯、吐哈和俄羅斯西西伯利亞盆地等十多個地區(qū)進(jìn)行了應(yīng)用實踐，取得了良好的應(yīng)用效果。其中，渤海灣盆地東營凹陷南斜坡的應(yīng)用最為典型。其研究結(jié)果與地球物理和鉆探資料相吻合，使地表油氣地球化學(xué)實現(xiàn)了從不能預(yù)測到能夠預(yù)測油氣分布的轉(zhuǎn)變，從而揭示了三個油氣富集帶。