一種He和N₂聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法及其應(yīng)用。該方法包括以下步驟：采集天然氣樣本、測定N2含量、測定氮同位素比值、測定氦同位素比值和建立綜合判識指標(biāo)體系，判識天然氣樣本的；其中，該判綜合識指標(biāo)體系為：R/Ra≤0.2，N2含量≤9％，且δ15NN2≥5‰，則該天然氣樣本為煤成氣；R/Ra≤0.2，N2含量＞9％，且δ15NN2≤5‰，則該天然氣樣本多為油型氣；R/Ra≤0.2，N2含量≤9％，且δ15NN2≤?5‰，則該天然氣樣本多為油型氣；R/Ra≤0.2，N2含量≤9％，且?5‰＜δ15NN2＜5‰，則該天然氣樣本為煤成氣或油型氣或二者混合成因氣。
【專利說明】
一種He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于油氣勘探技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種此和^聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法 及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣主要由(:瓜七^^此義此等烴類氣體^量撕^等非烴氣體以及痕量到 微量的稀有氣體他、此^^&、乂6等組成。中國的天然氣以煤成氣為主。煤成氣是我國天然 氣儲量和產(chǎn)量增長的主體，在我國天然氣工業(yè)的發(fā)展中占據(jù)了舉足輕重的地位。開展煤成 氣、油型氣的判識，對于明確天然氣成因及來源，指導(dǎo)天然氣勘探、推動我國天然氣工業(yè)快 速發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前，煤成氣和油型氣的判識主要從天然氣碳同位素及組分、輕烴、 生物標(biāo)志物等指標(biāo)考慮。雖然非烴氣體和稀有氣體作為天然氣的重要組成部分，與烴類氣 體具有十分密切的關(guān)系，但目前尚無涉及利用稀有氣體He和非烴氣體N 2聯(lián)合判識天然氣為 煤成氣或油型氣的方法及指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種此和^聯(lián)合判識煤成氣、 油型氣的方法，該方法能夠利用天然氣中的稀有氣體He和非烴氣體N 2聯(lián)合判識該天然氣為 煤成氣或油型氣。
[0004] 為了達到前述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種He和^聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的 方法，其包括以下步驟：
[0005] 采集天然氣樣本；
[0006] 測定所述天然氣樣本中N2含量；
[0007] 測定所述天然氣樣本中N2的氮同位素比值δ15ΝΝ2;
[0008] 測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者3He/4He;
[0009] 建立綜合判識指標(biāo)體系，判識所述天然氣樣本；
[0010]其中，所述判綜合識指標(biāo)體系為：
[0011] R/Ra < 0.2或者3He/4He < 2.8X 10-7，N2含量 < 9%，且δΙ5Ν 則所述天然氣 樣本多為煤成氣；
[0012] R/Ra < 0 · 2或者3He/4He < 2 · 8 X 10-7，N2含量>9%，且δ15Ν則所述天然氣 樣本多為油型氣；
[0013] R/Ra < 0 · 2或者3He/4He < 2 · 8 X 10-7，N2含量 < 9 %，且δ15ΝΝ2<-5%。，則所述天然氣 樣本多為油型氣；
[0014] R/Ra < 0.2或者3He/4He < 2.8Χ 10-7，Ν2含量 < 9%，且則所述天 然氣樣本為煤成氣或油型氣或二者混合成因氣。
[0015] 在上述方法中，所述天然氣包括天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合 物。
[0016] 在上述方法中，所述天然氣包括但不限于油田氣、氣田氣、煤層氣、頁巖氣、泥火山 氣或生物氣等。
[0017] 在上述方法中，氦的同位素比值R/Ra和氦的同位素比值3He/4He為氦的同位素比值 的不同表示方法，兩者可以根據(jù)R/Ra=( 3He/4He)/(1.4Xl(T6)關(guān)系式相互轉(zhuǎn)化。
[0018] 在上述方法中，所述判綜合識指標(biāo)體系為:Κ/Κ3-δ15ΝΝ2-Ι%綜合判識指標(biāo)體系，所述 R/Ra4 15N Ν2-Ν2綜合判識指標(biāo)體系為兩步法判識指標(biāo)體系，其中，R/Raj5N Ν2指標(biāo)判識所 述天然氣樣本中的非烴氣體Ν2的成因，Ν2-δ 15ΝΝ2指標(biāo)（即δ15ΝΝ:-Ν2指標(biāo))判識所述天然氣 樣本為煤成氣、油型氣、煤成氣或油型氣或二者混合成因氣（即煤成氣和/或油型氣不確 定)。
[0019] 在上述方法中，當(dāng)R/Ra < 0.2時，所述天然氣樣本中的非烴氣體Ν2為有機成因； [0020]所述有機成因包括三大成因，其中，
[0021] 當(dāng)R/Ra < 0.2, S15NNi<-10%。時，所述天然氣樣本中的非烴氣體Ν2為生物成因，主 要來自微生物反硝化或氮化作用控制；
[0022] 當(dāng)R/Ra < 0.2，-10 \:<4%。時，所述天然氣樣本中的非烴氣體Ν2為有機質(zhì) 熱解成因，主要來自成熟、高成熟階段有機質(zhì)的熱氨化作用；
[0023] 當(dāng)R/Ra <0.2, δ15ΝΝ2彡4%。時，所述天然氣樣本中的非烴氣體仏為有機質(zhì)熱解成 因，主要來自過成熟階段有機質(zhì)的裂解作用。
[0024] 在上述方法中，所述Ν2-δ15ΝΝ:指標(biāo)主要劃分為三大區(qū)域，即所述天然氣樣本包括 三大:煤成氣型、油氣型、煤成氣和/或油型氣不確定。
[0025] 在上述方法中，所述天然氣樣本為煤成氣和/或油型氣不確定（即煤成氣或油型氣 或二者混合成因氣)為不能根據(jù)所述處^%指標(biāo)判識該天然氣樣本具體為煤成氣、油氣 型或者煤成氣和油型氣混合。
[0026] 在上述方法中，優(yōu)選地，所述采集天然氣樣本的方法為:將高壓鋼瓶抽至H^Pa以 下，然后采集天然氣的中段氣流，直至所述高壓鋼瓶的氣體壓力為3_6MPa，得到天然氣樣 本。
[0027]在上述方法中，所述高壓鋼瓶的最大工作壓力為15MPa。
[0028] 在上述方法中，優(yōu)選地，該測定所述天然氣樣本中N2含量的方法為:利用微量進樣 針從取樣閥提取天然氣樣品，并注入氣相色譜儀中測定所述天然氣樣品中N 2含量。
[0029] 在上述方法中，優(yōu)選地，該測定所述天然氣樣本中N2的氮同位素比值δ15ΝΝ?的方法 為:利用氣相色譜儀和同位素質(zhì)譜儀，或者氣相色譜同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀測定所述天然氣樣 本中Ν2的氮同位素比值δ 15ΝΝ2。
[0030] 在上述方法中，優(yōu)選地，該測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者3He/ 4He的方法為:將所述高壓鋼瓶與天然氣中稀有氣體制樣裝置相連，通過所述天然氣中稀有 氣體制樣裝置從所述天然氣樣本中分離出He，并將所述He送入稀有氣體同位素質(zhì)譜儀中， 測定所述天然氣樣本中的氦同位素比值R/Ra或者 3He/4He。
[0031] 在上述方法中，優(yōu)選地，所述高壓鋼瓶為帶有雙閥和雙接口的高壓鋼瓶。
[0032] 在上述方法中，所述雙閥包括減壓閥和/或取樣閥。
[0033] 在上述方法中，優(yōu)選地，在所述采集天然氣樣本的步驟前還包括清洗所述高壓鋼 瓶的步驟；
[0034] 該步驟為將所述高壓鋼瓶抽至H^Pa以下，然后將所述高壓鋼瓶的第一接口通過 第一減壓閥連接與所述采樣井口連接，向所述高壓鋼瓶內(nèi)通入天然氣進行反復(fù)沖洗。
[0035] 在上述方法中，在對所述高壓鋼瓶清洗數(shù)次后可以直接采集天然氣樣本。
[0036] 在上述方法中，所述高壓鋼瓶包括不銹鋼高壓鋼瓶等，但不限于此。
[0037] 在上述方法中，所述第一減壓閥通過連接管線與天然氣井閥門連接，然后從該天 然氣井中獲得天然氣沖洗所述高壓鋼瓶，并采得上述天然氣樣本。
[0038] 在上述方法中，在所述采集天然氣樣本的步驟和/或所述清洗高壓鋼瓶的步驟中， 采用機械栗等真空栗將所述高壓鋼瓶抽真空，抽真空至H^Pa以下。
[0039] 在上述方法中，在所述測定所述天然氣樣本中N2含量的步驟中，所述氣相色譜儀 可以為常規(guī)組分含量分析檢測的氣相色譜儀。
[0040] 在上述方法中，在該測定所述天然氣樣本中犯含量的步驟中，所述天然氣樣品的 用量通過所述微量進樣針控制，該用量為本領(lǐng)域常規(guī)用量。
[0041 ]在上述方法中，優(yōu)選地，該測定所述天然氣樣本中N2的氮同位素比值δ15ΝΝ:的步驟 是將所述天然氣樣本經(jīng)所述氣相色譜儀分離出Ν2,然后送入所述同位素質(zhì)譜儀中進行氮同 位素的測定，并以空氣中Ν2為標(biāo)準(zhǔn)，計算得到所述天然氣樣本中Ν2的氮同位素比值義 5Νν>
[0042] 在上述方法中，優(yōu)選地，在該測定所述天然氣樣本中Ν2的氮同位素比值δ15ΝΝ:的 步驟中，所述高壓鋼瓶的第二接口連接所述取樣閥，利用微量進樣針從該取樣閥處提取天 然氣樣品，并將天然氣注入氣相色譜儀，經(jīng)過氣相色譜儀分離出Ν 2,利用同位素質(zhì)譜儀測定 所述天然氣樣品中他的氮同位素比值&?5Νν:。
[0043] 在上述方法中，在該測定所述天然氣樣本中Ν2的氮同位素比值δ15Ν?的步驟中，所 述天然氣樣品的用量通過所述微量進樣針控制，該用量為本領(lǐng)域常規(guī)用量。
[0044]在上述方法中，所述天然氣樣品中Ν2含量也為該天然氣樣本中Ν2含量;所述天然氣 樣品中的Ν2的氮同位素比值δ15ΝΝ2也為該天然氣樣本中的Ν2的氮同位素比值δ15Ν Ν:。
[0045] 在上述方法中，優(yōu)選地，在該測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者 3He/4He的步驟中，所述高壓鋼瓶的第二接口連接第二減壓閥，該第二減壓閥連接所述天然 氣中稀有氣體制樣裝置上的進樣口、薄膜規(guī)和微量取樣閥，并通過所述薄膜規(guī)和微量取樣 閥控制進入所述天然氣中稀有氣體制樣裝置的天然氣進樣量。
[0046] 在上述方法中，所述天然氣進樣量根據(jù)具體實施需要而定。
[0047] 在上述方法中，在該測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者3He/4He的步 驟中，采用所述天然氣中稀有氣體制樣裝置凈化、除去稀有氣體以外的活性氣體，并進行稀 有氣體的分咼，分咼出He。
[0048] 在上述方法中，優(yōu)選地，在該測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者 3He/4He的步驟中，所述天然氣中稀有氣體制樣裝置包括用于制備天然氣中稀有氣體的制樣 裝置或天然氣中稀有氣體痕量分析裝置，但不限于此。
[0049] 在上述方法中，優(yōu)選地，在所述清洗高壓鋼瓶的步驟中，所述反復(fù)沖洗的方法為： 利用天然氣反復(fù)沖洗4-6次，每次沖洗時間為10分鐘以上。
[0050] 在上述方法中，優(yōu)選地，建立綜合判識指標(biāo)體系，判識所述天然氣樣本的步驟中， 所述天然氣樣本為煤成氣或油型氣或二者混合成因氣時，需測定所述天然氣樣本中烷烴的 碳同位素比值，并根據(jù)所述碳同位素比值區(qū)分所述天然氣樣本為煤成氣、油型氣或者煤成 氣和油型氣混合。
[0051] 在上述方法中，所述測定所述天然氣樣本中烷烴的碳同位素比值可以本領(lǐng)域常規(guī) 方法。
[0052] 在上述方法中，所述根據(jù)所述碳同位素比值區(qū)分所述天然氣樣本為煤成氣、油型 氣或者煤成氣和油型氣混合的方法為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)。
[0053]在上述方法中，優(yōu)選地，該方法還包括將所述綜合判識指標(biāo)體系制成圖版，并根據(jù) 所述圖版直觀判識所述天然氣樣本的步驟。
[0054]本發(fā)明還提供了上述他和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法在天然氣勘探中的應(yīng) 用。
[0055]本發(fā)明提供的上述He和％聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，可以利用天然氣中稀 有氣體He和非烴氣體N2對該天然氣為煤成氣或油型氣進行快速、準(zhǔn)確、有效判識，該方法具 有操作簡便、高效、可靠的特點，這為深化天然氣成因和來源研究、指導(dǎo)天然氣勘探提供了 技術(shù)支持。將上述他和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法應(yīng)用于天然氣勘探中，對于開展天 然氣成因和來源研究、指導(dǎo)天然氣勘探具有重要意義。
【附圖說明】
[0056]圖1為實施例1-3的He和他聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法流程圖；
[0057]圖2為實施例1在R/Ra < 0.2條件下的Ν2-δ15ΝΝ2判識圖版；
[0058]圖3為實施例1-3和驗證例1-2的He和他聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的成果圖。
【具體實施方式】
[0059] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技 術(shù)方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明可實施范圍的限定。
[0060] 實施例1
[0061] 本實施例提供了一種此和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，其按照以下步驟進 行：
[0062]采用塔里木盆地天然氣田開采的天然氣（即塔中油氣田）作為研究樣本，按照圖1 所示的流程進行檢測和分析：
[0063] 選用容積為1L帶有雙閥和雙接口的不銹鋼高壓鋼瓶，在天然氣樣本采集前利用機 械栗將上述不銹鋼高壓鋼瓶抽真空至H^Pa以下；
[0064] 將上述不銹鋼高壓鋼瓶的第一接口通過連接管線和第一減壓閥與天然氣井口相 連，利用天然氣反復(fù)沖洗上述鋼瓶4-6次，每次持續(xù)10分鐘以上，然后采集該天然氣的中段 氣流，直至所述鋼瓶的氣體壓力為3_6MPa，然后停止采樣，獲得待測天然氣樣本；
[0065] 將該采集天然氣樣本的高壓鋼瓶的第二接口與取樣閥相連，利用微量進樣針從所 述取樣閥處取適量第一天然氣樣品，注入常規(guī)組分含量分析檢測的氣相色譜儀中測定所述 第一天然氣樣品中N 2含量，以百分比計（％ );
[0066] 將該采集天然氣樣本的高壓鋼瓶的第二接口與取樣閥相連，利用所述微量進樣針 再從所述取樣閥處取適量第二天然氣樣品，注入該氣相色譜同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀中，所述第 二天然氣樣品經(jīng)過氣相色譜分離出天然氣中的N2,然后將該分離出的N2送入相連的同位素 質(zhì)譜儀中進行氮同位素的測定，以空氣中N 2為標(biāo)準(zhǔn)，計算所述第二天然氣樣品中他的氮同位 素比值δ15ΝΝ2，以千分比計(％〇);
[0067]將采集有天然氣樣本的高壓鋼瓶的第二接口通過第二減壓閥依次與天然氣中稀 有氣體痕量分析裝置上的進樣口、薄膜規(guī)和微量取樣閥相連，然后通過所述薄膜規(guī)和微量 取樣閥控制天然氣樣本的進樣量，利用該天然氣中稀有氣體痕量分析裝置凈化、去除所述 天然氣樣本中除稀有氣體以外的活性氣體，并進行稀有氣體的分離，將分離的He送入稀有 氣體同位素質(zhì)譜儀中，測定該天然氣樣本中稀有氣體氦的同位素比值，以 3He/4He或R/Ra計； [0068]利用上述天然氣樣本中稀有氣體氦的同位素比值R/Ra、非烴氣體犯含量和N 2的氮 同位素比值&5Nn:，建立He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5 15NN2-N2指標(biāo)體系及圖 版，該版圖如圖2所示，所述綜合判識指標(biāo)體系為：
[0069] (1)當(dāng)R/Ra < 0· 2或者3He/4He < 2·8 X 10-7，N2含量 < 9%，且\#5%(1時，則所述 天然氣樣本一般多為煤成氣，如圖2第IV區(qū)所示；
[0070] (2)當(dāng)R/Ra< 0.2或者3He/4He < 2.8Χ 10-7，Ν2含量>9%，且δ15Ν Ν2矣5°▲時，則所述 天然氣樣本一般多為油型氣，如圖2第I區(qū)所示；
[0071 ] (3)當(dāng)R/Ra < 0 · 2或者3He/4He < 2 · 8 X 10-7，Ν2含量 < 9%，且δ15ΝΝ2彡-5%〇時，則所 述天然氣樣本一般多為油型氣，如圖2第Π區(qū)所示；
[0072] (4)當(dāng)R/Ra < 0 · 2或者3He/4He < 2 · 8 X 10-7，Ν2含量 < 9%，且-5%0<δ15ΝΝ2<5%〇時， 則所述天然氣樣本為煤成氣或油型氣或二者混合成因氣，如圖2第m區(qū)所示，此時需要測定 所述天然氣樣本中烷烴的碳同位素比值，并根據(jù)該碳同位素比值進一步區(qū)分所述天然氣樣 本為煤成氣、油型氣或者煤成氣和油型氣混合。
[0073]經(jīng)以上檢測分析，本實施例采用的塔里木盆地天然氣田開采的天然氣，其中稀有 氣體氦的同位素3He/4He基本在10-8量級，R/Ra<0.1，因此，該天然氣中的稀有氣體He為典 型的殼源成因；
[0074] 根據(jù)He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5I5NN2-N 2指標(biāo)體系中R/Ra-S15NN2指 標(biāo)的判識，所述天然氣樣本測得的R/Ra<0.1，因此，該天然氣中的非烴氣體N2為殼源有機 成因；
[0075]所述有機成因包括三大成因，其中，
[0076] 當(dāng)R/Ra < 0.2，δ^?Η)%?時，所述天然氣樣本中的非烴氣體N2為生物成因，主 要來自微生物反硝化或氮化作用；
[0077] 當(dāng)R/Ra < 0.2，-1〇 %q<.S15NNs<4%g.時，所述天然氣樣本中的非烴氣體N2為有機質(zhì) 熱解成因，主要來自成熟、高成熟階段有機質(zhì)的熱氨化作用；
[0078] 當(dāng)R/Ra < 0.2，δ15ΝΝ:彡4%0時，所述天然氣樣本中的非烴氣體仏為有機質(zhì)熱解成 因，主要來自過成熟階段有機質(zhì)的裂解作用；
[0079]本實施例采用的塔里木盆地天然氣田開采的天然氣中的非烴氣體仏的氮同位素 比值515>^2主要落在-10 %(,<δ15ΝΝ2<4%?的范圍中，個別落入δ 15ΝΝ;?Ξ-10%()的范圍中，因 此，本實施例采用的塔里木盆地天然氣田開采的天然氣中的非烴氣體Ν2主要為有機質(zhì)成 因，主要來自成熟、高成熟階段有機質(zhì)熱解作用；
[0080]進一步利用根據(jù)上述He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-315NN2-N；!指標(biāo)體系 中的Ν2-δ15ΝΝ2指標(biāo)對該天然氣的烴類氣體進行煤成氣和油型氣的判識，該天然氣樣本測 得的Ν 2含量和δ15ΝΝ2的范圍落在Ν2含量>9%且δ 15ΝΝ2?Ξ5%<^ΡΝ2含量< 9%且δ15ΝΝ2彡-5%〇 的區(qū)域中，如圖3中的第I區(qū)和第Π區(qū)所示；聯(lián)合上述He和％聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的 R/Ra-0 l5NvNdg標(biāo)體系及圖版，本實施例采用的塔里木盆地天然氣田開采的天然氣基本 為油型氣。
[0081 ]本實施例中，實際塔里木盆地天然氣田開采的天然氣基本為油型氣，這與本實施 例提供的He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法的判識結(jié)果一致。
[0082]由此可見，本實施例提供的He和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，可以利用天然 氣中稀有氣體He和非烴氣體N2對該天然氣為煤成氣或油型氣進行快速、準(zhǔn)確、有效判識，該 方法具有操作簡便、高效、可靠的特點，為深化天然氣成因和來源研究、指導(dǎo)天然氣勘探提 供了技術(shù)支持。
[0083] 實施例2
[0084]本實施例提供了一種此和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，其按照以下步驟進 行：
[0085] 本實施例采用迪娜2氣田開采的天然作為研究樣本，按照圖1所示的流程進行檢測 和分析：
[0086] 本實施例采用實施例1的方法來對所述迪娜2氣田開采的天然氣樣本進行采樣，并 對該天然氣樣本進行N2含量的檢測、犯的氮同位素比值&15NN2及氦的同位素比值R/Ra的檢 測；然后根據(jù)實施例1建立的He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-C:N 指標(biāo)體系及 圖版對本實施例天然氣樣本測得的氦同位素比值R/Ra、非烴氣體犯含量以及犯的氮同位素 比值δ15ΝΝ2進行分析；
[0087] 經(jīng)測定，該天然氣樣本中稀有氣體氦的同位素比值R/Ra <0.1 (即R/Ra < 0.2)，且 3Ηθ/4Ηθ<2.8Χ10-7,因此，該天然氣樣本中的稀有氣體He為典型的殼源成因；根據(jù)上述He 和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5 ISN Ν2-Ν：2指標(biāo)體系中R/Ra-515N N2指標(biāo)的判識，所述 天然氣樣本中的非烴氣體N2的氮同位素比值δ15Ν Ν2落在5]5NN25s4%〇的范圍中，因此，該天 然氣樣本中的非烴氣體他為有機質(zhì)成因，主要來自過成熟階段有機質(zhì)裂解作用；
[0088]進一步利用根據(jù)上述He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-標(biāo)體系 中的N2-61sNN2指標(biāo)該天然氣樣本中的烴類氣體進行煤成氣和油型氣的判識，該天然氣樣 本測得的N2含量和δ 15ΝΝ2的范圍落在N2含量<9%且δ15ΝΝ2多5%〇的區(qū)域中，如圖3中的第IV 區(qū)所示；聯(lián)合上述He和關(guān)關(guān)合判識煤成氣、油型氣的腹以 151^2-處指標(biāo)體系及圖版，本實 施例采用的迪娜2氣田開采的天然氣基本為煤成氣。
[0089]本實施例中，實際迪娜2氣田開采的天然氣基本為煤成氣，這與本實施例提供的He 和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法的判識結(jié)果一致。
[0090] 實施例3
[0091]本實施例提供了一種此和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，其按照以下步驟進 行：
[0092] 本實施例采用克拉2氣田開采的天然作為研究樣本，按照圖1所示的流程進行檢測 和分析：
[0093] 本實施例采用實施例1的方法來對所述克拉2氣田開采的天然氣樣本進行采樣，并 對該天然氣樣本進行N2含量的檢測、N2的氮同位素比值《 5NN2及氦的同位素比值R/Ra的檢 測;然后根據(jù)實施例1建立的He和關(guān)關(guān)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-S 15NN2-N2指標(biāo)體系及圖 版對本實施例天然氣樣本測得的氦同位素比值R/Ra、非烴氣體N2含量以及N2的氮同位素比 值δ 15ΝΝ2進行分析；
[0094] 經(jīng)測定，該天然氣樣本中稀有氣體氦的同位素比值R/Ra<0.1 (即R/Ra < 0.2)，且 3Ηθ/4Ηθ<2.8Χ10-7,因此，該天然氣樣本中的稀有氣體He為典型的殼源成因；根據(jù)上述He 和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5 15NN2-N2指標(biāo)體系中R/Ra-S15N N2指標(biāo)的判識，所述 天然氣樣本中的非烴氣體N2的氮同位素比值δ15Ν N:落在_1〇%〇<δ15ΝΝ2<4 %&的范圍中，因 此，該天然氣樣本中的非烴氣體Ν2為有機成因，主要來自成熟、高成熟階段有機質(zhì)熱氨化作 用；
[0095] 進一步利用根據(jù)上述He和Ν2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-&15NH2-N 2指標(biāo)體系 中的Νρδ15N N2指標(biāo)對該天然氣樣本中的烴類氣體進行煤成氣和油型氣的判識，該天然氣 樣本測得的N2含量和δ15Ν Ν:的范圍落在N2含量< 9%且-5%C<515NN2<5%?的區(qū)域中，即煤 成氣或油型氣或二者混合成因氣區(qū)域中，如圖3中的第ΙΠ區(qū)所示，因此，聯(lián)合上述He和N 2聯(lián) 合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-tfNv-N:指標(biāo)體系及圖版，本實施例采用的克拉2氣田開采 的天然氣還需進一步測定該天然氣樣本中烷烴的碳同位素比值，并根據(jù)該碳同位素比值對 該天然氣樣本為煤成氣、油型氣或者煤成氣和油型氣混合加以區(qū)分。
[0096]此外，本實施例還對大北氣田、柯克亞氣田、東河塘油氣田、輪南油氣田采集的天 然氣樣本分別采用實施例1的方法進行測試和分析，均測得天然氣樣本中的非烴氣體犯為 殼源有機成因；此外，測得各天然氣樣本的仏含量和 N2的范圍均落在N2含量< 9%且 -5%?<S15NN2<5%?的區(qū)域中，即煤成氣或油型氣或二者混合成因氣區(qū)域中，如圖3中的第m 區(qū)所示，因此，聯(lián)合上述He和關(guān)關(guān)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5 15NN2-N2指標(biāo)體系及圖版， 對大北氣田、柯克亞氣田、東河塘油氣田、輪南油氣田開采的天然氣還需分別進一步測定各 中烷烴的碳同位素比值，并根據(jù)該碳同位素比值對各天然氣樣本為煤成氣、油型氣或者煤 成氣和油型氣混合分別加以區(qū)分。
[0097] 驗證例1
[0098]本驗證例采用和田河油氣田開采的天然氣作為驗證對象，按照實施例1的方法來 對所述和田河油氣田開采的天然氣樣本進行測試，然后根據(jù)實施例1建立的此和仏聯(lián)合判 識煤成氣、油型氣的R/Ra-δ1、 1 指標(biāo)體系及圖版對本驗證例天然氣樣本測得的氦同位 素比值R/Ra、非烴氣體他含量以及他的氮同位素比值δΙ5ΝΝ2進行驗證分析；
[0099] 該天然氣樣本中稀有氣體氦的同位素比值R/Ra<0 · 2，且3He/4He<2 · 8 X 10-7，因 此，該天然氣樣本中的稀有氣體He為典型的殼源成因；根據(jù)上述He和犯聯(lián)合判識煤成氣、油 型氣的R/Ra-S15Nis 2-N2指標(biāo)體系中R/Ra-S15NN2指標(biāo)的判識，所述天然氣樣本中的非烴氣體 N2的氮同位素比值S15NN2落在-10%〇<δ15Ν Ν2<4 %。的范圍中，因此，該天然氣樣本中的非 烴氣體N2為有機成因，主要來自成熟、高成熟階段有機質(zhì)熱氨化作用；
[0100] 進一步利用根據(jù)上述He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的Κ/1^ι-δΗΝ\:-Ν2指標(biāo)體系 中的Ν 2-δ15Ν Ν2指標(biāo)對該天然氣樣本中的烴類氣體進行煤成氣和油型氣的判識，該天然氣 樣本測得的Ν2含量和δ15Ν Ν:的范圍落在Ν2含量>9%且δ15Ν Ν2彡5%。的區(qū)域中，如圖3中的第 I區(qū)所示;聯(lián)合上述He和他聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5 15N Ν2-Ν2指標(biāo)體系及圖版，本驗 證例采用的和田河油氣田開采的天然氣基本為油型氣，該判識結(jié)果與實際結(jié)果一致。
[0101] 驗證例2
[0102]本驗證例采用牙哈氣田開采的天然氣作為驗證對象，按照實施例1的方法來對所 述牙哈氣田開采的天然氣樣本進行測試，然后根據(jù)實施例1建立的他和他聯(lián)合判識煤成氣、 油型氣的R/Ra-S15N N2-N2指標(biāo)體系及圖版對本驗證例天然氣樣本測得的氦同位素比值R/ Ra、非烴氣體處含量以及他的氮同位素比值δ 15ΝΝ2進行驗證分析；
[0103] 該天然氣樣本中稀有氣體氦的同位素比值R/Ra<0.2，且3He/4He<2.8 X 10-7,因 此，該天然氣樣本中的稀有氣體He為典型的殼源成因；根據(jù)上述He和犯聯(lián)合判識煤成氣、油 型氣的R/Ra4 15N N2媽指標(biāo)體系中R/Ra-515N N2指標(biāo)的判識，所述天然氣樣本中的非烴氣體 N2的氮同位素比值δΙ5Ν N:落在δ15ΝN2彡4%〇的范圍中，因此，該天然氣樣本中的非烴氣體N2 為有機成因，主要來自過成熟階段有機質(zhì)的裂解作用；
[0104] 進一步利用根據(jù)上述He和N2聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的:R/Ra-iVi%-]%指標(biāo)體系 中的Ν2-δ 15Ν:Ν2指標(biāo)該天然氣樣本中的烴類氣體進行煤成氣和油型氣的判識，該天然氣樣 本測得的Ν 2含量和Nl的范圍落在< 9%且S15N Ν2彡5%〇的區(qū)域中，如圖3中的第IV區(qū)所 示；聯(lián)合上述He和關(guān)關(guān)合判識煤成氣、油型氣的R/Ra-5 15NN2-N#標(biāo)體系及圖版，本驗證例 采用的牙哈氣田開采的天然氣基本為煤成氣，該判識結(jié)果與實際結(jié)果一致。
[0105] 綜上所述，本發(fā)明提供的上述他和他聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，可以利用天 然氣中稀有氣體He和非烴氣體犯對該天然氣為煤成氣或油型氣基本進行快速、準(zhǔn)確、有效 判識，該方法具有操作簡便、高效、可靠的特點，這為深化天然氣成因和來源研究、指導(dǎo)天然 氣勘探提供了技術(shù)支持。將上述He和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法應(yīng)用于天然氣勘探 中，對于開展天然氣成因和來源研究、指導(dǎo)天然氣勘探具有重要意義。
【主權(quán)項】
1. 一種他和他聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法，其包括以下步驟： 采集天然氣樣本； 測定所述天然氣樣本中N2含量； 測定所述天然氣樣本中N2的氮同位素比值δ15ΝΝ2; 測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者3He/4He; 建立綜合判識指標(biāo)體系，判識所述天然氣樣本； 其中，所述判綜合識指標(biāo)體系為： R/Ra < 0.2或者3He/4He < 2.8 X 10-7，N2含量< 9 %，且δ15ΝΝ2 2 5%。，則所述天然氣樣本多 為煤成氣； R/Ra < 0.2或者3He/4He < 2.8Χ 10-7，Ν2含量>9%，且δ15ΝΝ2 < 5%。，則所述天然氣樣本多 為油型氣； R/Ra < 0.2或者3He/4He < 2.8 X 10-7，Ν2含量 < 9 %，且δ15ΝΝ2 < -5%。，則所述天然氣樣本 多為油型氣； R/Ra < 0 · 2或者3He/4He < 2 · 8 X 10-7，含量 < 9 %，且-5%。< δ15ΝΝ2 < 5%。，則所述天然氣 樣本為煤成氣或油型氣或二者混合成因氣。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述采集天然氣樣本的方法為:將高壓鋼 瓶抽至H^Pa以下，然后采集天然氣的中段氣流，直至所述高壓鋼瓶的氣體壓力為3-6MPa， 得到天然氣樣本； 優(yōu)選地，測定所述天然氣樣本中N2含量的方法為:利用微量進樣針從取樣閥提取天然氣 樣品，并注入氣相色譜儀中測定所述天然氣樣品中N2含量； 優(yōu)選地，測定所述天然氣樣本中犯的氮同位素比值δ15ΝΝ2的方法為:利用氣相色譜儀和 同位素質(zhì)譜儀，或者氣相色譜同位素質(zhì)譜聯(lián)用儀測定所述天然氣樣本中犯的氮同位素比值 515Nn2 ； 優(yōu)選地，測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者3He/4He的方法為:將所述高 壓鋼瓶與天然氣中稀有氣體制樣裝置相連，通過所述天然氣中稀有氣體制樣裝置從所述天 然氣樣本中分離出He，并將所述He送入稀有氣體同位素質(zhì)譜儀中，測定所述天然氣樣本中 的氦同位素比值R/Ra或者 3He/4He; 優(yōu)選地，所述高壓鋼瓶為帶有雙閥和雙接口的高壓鋼瓶。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于：在所述采集天然氣樣本的步驟前還包 括清洗所述高壓鋼瓶的步驟； 該步驟為將所述高壓鋼瓶抽至H^Pa以下，然后將所述高壓鋼瓶的第一接口通過第一 減壓閥與所述采樣井口連接，向所述高壓鋼瓶內(nèi)通入天然氣進行反復(fù)沖洗。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:該測定所述天然氣樣本中N2的氮同位素 比值δ15Ν Ν2的步驟是將所述天然氣樣本經(jīng)所述氣相色譜儀分離出N2,然后送入所述同位素質(zhì) 譜儀中進行氮同位素的測定，并以空氣中N2為標(biāo)準(zhǔn)，計算得到所述天然氣樣本中N2的氮同位 素比值δ 15ΝΝ2。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于： 在該測定所述天然氣樣本中他的氮同位素比值δ15ΝΝ2的步驟中，所述高壓鋼瓶的第二接 口連接所述取樣閥，利用微量進樣針從該取樣閥處提取天然氣樣品，并將天然氣注入氣相 色譜儀，經(jīng)過氣相色譜儀分離出N2,利用同位素質(zhì)譜儀測定所述天然氣樣品中N2的氮同位素 比值δ15ΝΝ2; 優(yōu)選地，在該測定所述天然氣樣本中氦的同位素比值R/Ra或者3He/4He的步驟中，所述 高壓鋼瓶的第二接口連接第二減壓閥，該第二減壓閥連接所述天然氣中稀有氣體制樣裝置 上的進樣口、薄膜規(guī)和微量取樣閥，并通過所述薄膜規(guī)和微量取樣閥控制進入所述天然氣 中稀有氣體制樣裝置的天然氣進樣量。6. 根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的方法，其特征在于：在該測定所述天然氣樣本中氦的同位 素比值R/Ra或者3He/ 4He的步驟中，所述天然氣中稀有氣體制樣裝置包括用于制備天然氣中 稀有氣體的制樣裝置或天然氣中稀有氣體痕量分析裝置。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:在所述清洗高壓鋼瓶的步驟中，所述反復(fù) 沖洗的方法為:利用天然氣反復(fù)沖洗4-6次，每次沖洗時間為10分鐘以上。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:建立綜合判識指標(biāo)體系，判識所述天然氣 樣本的步驟中，所述天然氣樣本為煤成氣或油型氣或二者混合成因氣時，需測定所述天然 氣樣本中烷烴的碳同位素比值，并根據(jù)所述碳同位素比值區(qū)分所述天然氣樣本為煤成氣、 油型氣或者煤成氣和油型氣混合。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:該方法還包括將所述綜合判識指標(biāo)體系制 成圖版，并根據(jù)所述圖版直觀判識所述天然氣樣本的步驟。10. 權(quán)利要求1-9任一項所述的He和犯聯(lián)合判識煤成氣、油型氣的方法在天然氣勘探中 的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N27/62GK105866293SQ201610379611
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】王曉波, 王東良, 李劍, 李志生, 謝增業(yè), 李謹(jǐn), 王義鳳, 王志宏, 崔會英, 于榮澤, 郝愛勝, 王蓉
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司