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深部油气藏中CH4等气体可以通过渗滤和扩散运移到地表，其中未被氧化和降解的CH4可以通过扩散、对流方式排放到大气中。全球已知的含油气盆地面积多达8000万Km2，约占全球陆地面积的15％，因此，含油气盆地极有可能在大气甲烷源汇过程中(尤其在区域尺度上)起到不可忽视的作用。目前，国际上关于含油气盆地天然释放CH4对大气影响的研究极为少见，国内尚未见报道。正确评估含油气盆地以天然方式向大气排放CH4的通量，对于深入了解岩石圈和大气圈碳的交换作用，完善大气CH4源汇平衡，掌握大气甲烷在区域尺度上的变化，有着十分重要的理论意义和科学价值。
本研究是以新疆塔里木盆地塔北隆起雅克拉凝析气区为研究区，由于该地区气候干燥，土壤蒸发量、渗透率都很高，盐碱性反应较强，土地生物量生产率较低，地表生物成因CH4的释放量十分有限，减少了对油气盆地CH4天然排放评价的影响。因此，是研究干旱气候条件下含油气盆地CH4天然排放通量的理想场所。我们根据雅克拉凝析气区石油地质资料，将研究区划分为四个典型的地质地貌单元：油气区、油水界面区、断层区和雅克拉凝析气田构造外围区。采用静态箱实测了CH4通量，同时检测相应各点近地表不同层位热释烃和壤中气的甲烷等烃气含量，并分析了各区大气CH4和通量箱中CH4的δ13C特征及其变化，以探究研究区CH4的释放通量及其日变化规律、热释烃和壤中气的烃组成及其变化规律、以及它们之间的相互关系。在此基础上，进一步了解影响CH4释放通量的因素，并结合CH4碳同位素(δ13C)特征，建立含油气盆地CH4天然释放通量评估模式，以系统评估油气田CH4的释放通量及其来源。
研究结果表明：地下油气藏中的轻烃类气体(尤其甲烷)，能够通过多种地质通道如断层、裂隙、可渗透地层等向上运移，最终到达地表。其中部分未被氧化的甲烷，进一步逸散到地表大气中，成为大气甲烷的源。但在不同地质地貌单元，甲烷释放受多种复杂因素影响，其通量存在很大的差异。在油气区，甲烷的平均日释放通量为2.89mg/m2.d；在断层区，由于甲烷的扩散和渗漏速率高于土壤甲烷氧化菌的氧化速率，因此其平均日释放通量最大，为7.55mg/m2.d；在油水界面区，由于边界水活跃，其上方的土壤形成相对氧化的环境，甲烷的平均日释放通量最低，为0.56mg/m2.d；在油气构造外围区，由于其位于雅克拉凝析气田与牙哈气田之间，且分布在雅Ⅲ次一级断层附近，仍属塔北油田范围，因此，地下油气藏不仅能够通过可渗透地层等向上运移并且还可沿雅Ⅲ断层运移至地表，其平均日释放通量为3.86mg/m2.d。
在同一地质地貌单元，甲烷释放在空间上的表现也不同。在油气区和油气构造外围区，由于整个地质地貌特点较均匀，土壤特征相同，因此各通量箱甲烷的释放通量在空间上的变化不大，它们的日释放通量标准偏差仅为0.30mg/m2.d和0.57mg/m2.d。而在断层区，由于断层运移通道以及压力梯度的多变性和不均匀性，不同位置甲烷的释放通量变化很大，最大的日释放通量达10.96mg/m2.d，最低4.38mg/m2.d，整个断层区日释放通量标准偏差为2.58mg/m2.d。在油水界面区，由于各通量箱位于油水边界的不同位置，因此边界水活跃程度及地表土壤氧化环境存在一定的差异，也使各箱间甲烷的释放通量存在着极大的差别，最大日释放通量为2.27mg/m2.d，最小日释放通量为-1.31mg/m2.d，整个油水界面区日释放通量标准偏差为2.23mg/m2.d。
尽管雅克拉凝析气田各典型地质地貌单元天然释放甲烷的通量存在着很大的差异，但它们的日变化规律基本相同，即在白天甲烷的释放率明显较夜晚偏低。各区甲烷释放通量皆在下午出现一个明显的释放低值，随后甲烷的释放速率开始逐渐增大，并在午夜至凌晨达到高峰，然后甲烷释放率又逐渐降低，下午达到最低值。
为了进一步证实在雅克拉凝析气田存在天然释放的热成因甲烷，我们成功研制了一套与气体稳定同位素质谱仪联机在线分析大气甲烷碳同位素的制样技术，该方法具有精度较高(±0.4*10-3)、用样量少(200ml)、耗时短(45min)、操作相对较为简便的优点。作者采用研制的在线大气甲烷碳同位素制样系统对雅克拉凝析气田上方大气中的甲烷碳同位素组成和油气田各典型地质地貌单元通量箱中甲烷δ13C组成进行了测试。
雅克拉凝析气田上方大气甲烷碳同位素组成测量显示其δ13C平均值为-45.0‰，相对全球大气甲烷碳同位素平均值明显偏重，且其大气甲烷浓度平均值2000ppb也明显高于全球大气甲烷平均浓度值，显示了气田上方大气明显受到来自深部凝析油气藏中的重碳甲烷等气体的渗漏和扩散的影响。
油气田各典型地质地貌单元通量箱中甲烷δ13C组成变化的观测显示，在油气田各典型地质地貌区，随着通量箱甲烷浓度的线性增加，其碳同位素组成逐渐偏重，说明皆存在来自地下油气藏的热成因甲烷。但在油水界面区下午时段，随着通量箱中甲烷浓度的缓慢下降，其碳同位素组成逐渐偏重，显示此时的油水界面区土壤为大气甲烷的汇。从通量箱中甲烷δ13C组成变化来看，尽管断层区甲烷浓度增长速率高于油气区、油水界面区和油气构造外围区，但其碳同位素组成变化的速率并不一定较这三个区域高，这可能是由于在油气田不同区域，其深部油气藏的甲烷来自不同时期和不同深度的烃源岩，它们各自的δ13C组成不同，因此在与通量箱中气体混合时，箱中甲烷的碳同位素组成的变化也不尽相同所致。
研究显示影响甲烷日排放变化形式的关键因子是地表土壤温度，这是由于地表土壤温度对土壤中甲烷营养菌的氧化作用最为关键，从而直接影响了油气田甲烷的释放通量，二者呈显著性负相关。即白天土壤温度高时，有利于甲烷氧化菌氧化作用，而夜晚土壤温度低，抑制了甲烷氧化菌的氧化，因此，在整个油气田皆表现为白天甲烷的释放率明显较夜晚偏低。辐照强度通过对土壤温度的影响而间接影响了甲烷的浓度，在白天甲烷的低排放时间段，甲烷浓度与辐射强度呈反相关。大气压对含油气盆地甲烷的释放通量影响极弱。
由于地质条件的复杂性以及环境因子的影响，都造成了油气田CH4释放的不均匀性。如果以主要区域油气区的甲烷平均释放通量来粗略估计雅克拉凝析气田的甲烷释放通量，那么，面积为390km2雅克拉凝析气田的甲烷释放通量约为415.67t/a±74.02t/a。
在油气盆地，由于地质条件的复杂性，CH4分布的明显区域性、不均匀性等，造成了油气田甲烷释放通量巨大的差异，因此在油气田区域性和少量的CH4通量的测试，仅仅反映了有限空间和时间上的CH4释放，根据这些通量的估算就存在着很大的不确定性。新疆塔里木、准噶尔盆地等是研究程度较高的地区，区内已开展了大量的油气化探，积累了丰富的地表油气化探数据库方面的资料，我们对能否利用已有的含油气盆地热释烃数据库系统建立含油气盆地向大气天然释放CH4的通量的评估模式进行了探索性的研究。
研究结果表明：在雅克拉各典型地质地貌单元地表深0～150cm剖面上，壤中气甲烷浓度随着深度的增加呈增长趋势。同一深度壤中气甲烷的浓度在断层区明显要高于其他区域，这与断层区甲烷通量明显高于油气田其他区域的结果一致，进一步证明在雅克拉凝析气田断层处轻烃类气体尤其甲烷的扩散和渗漏速率远高于油气田的其它位置。影响壤中气中甲烷浓度的主要因素为土壤的氧化还原电位(Eh)和土壤温度，皆呈显著性负相关。
雅克拉凝析气田地表热释烃的C1/(C2+C3)、C1/C2+比值很低，分别在6.07～23.01和4.21～15.0范围，显示了其甲烷主要为热成来源。其甲烷含量在地表0～150cm处无明显变化规律，且与同深度壤中气甲烷浓度之间无明显关系。这可能是由于影响油气田壤中气和热释烃地表显示的因素是极其复杂所造成的，因此，单纯的用土壤热释烃来估算甲烷释放通量的方法目前来看是不可行的。
总之，本项工作在我国该研究领域仅仅是个开端，希望这个开端能够弥补我国在含油气盆地天然释放甲烷对大气影响研究领域的不足，同时丰富国际上地质成因天然释放甲烷通量数据库。