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

雖然經過80多年的發展，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測的多解性。這些問題的存在使得地表油氣地球化學并未得到廣泛應用。

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

中科院地質地球所含油氣盆地流體動力學學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，并取得了良好的應用效果。他們首先對油氣異常開展研究，發現了多種形成機制和相應的多種類型的油氣異常，對于不同類型的油氣異常，采用不同的預測方式。

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

此外，提取油氣異常信號的重要環節是異常下限的確定。傳統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，不能區分不同類型的異常。

張劉平團隊從油氣異常新概念出發，重新定義異常下限和不同類型異常間的界限，并通過嚴格的數學推導建立了異常下限和不同類型異常間界限的理論公式。進而，運用統計學、運籌學、分形幾何和人工神經網絡等多種方法，并且創建和應用邏輯乘聚類分析這一新的數學方法，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條件對油氣異常的影響造成預測成功率低甚至不能預測這一難題，張劉平團隊還通過研究機理，建立理論模型，進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進行了應用實踐，取得了良好的應用效果。其中，渤海灣盆地東營凹陷南斜坡的應用最為典型。其研究結果與地球物理和鉆探資料相吻合，使地表油氣地球化學實現了從不能預測到能夠預測油氣分布的轉變，從而揭示了三個油氣富集帶。