CN105866294A - 一种n2的有机、无机成因及来源的识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。该方法包括：采集气体样品；从采集的气体样品中分离出N2，并对其进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15NN2；对采集的气体样品进行净化处理，除去稀有气体以外的活性气体，从稀有气体中分离出He，并对其进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；利用获得的δ15NN2和R/Ra，或δ15NN2和3He/4He对N2有机、无机成因及来源进行识别。本发明提供的技术方案具有分析快捷、可靠性高、重复性好等特点，为深化气体成因和来源研究、指导气体勘探提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法，特别涉及天然气中N2的有机、无机成因及来源的识别方法，属于油气勘探技术领域。
背景技术
天然气气体主要由CH4、C2H6、C3H8、C4H10等烃类组分，少量的非烃气体以及微量的稀有气体等组分组成。
其中非烃气体N2是天然气的重要组成部分，并且与烃类组分之间的关系十分密切。因此，开展非烃气体N2成因及来源研究，对于全面认识天然气成因及来源，指导天然气勘探和开发具有重要意义。
目前，关于非烃气体N2的成因和来源多以N2同位素作为判识指标，但不同成因和来源氮同位素存在重叠，尚缺乏对非烃气N2成因及来源进行快速、准确、有效判识的方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法，该方法能够为气体中N2的成因及来源进行快速、准确、有效的识别，具有分析快捷、可靠性高、重复性好的特点。
为达到上述目的，本发明提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法，其包括以下步骤：
采集气体样品；
从采集的气体样品中分离得到N2，并对其进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，计算得到气体样品中N2的氮同位素值δ15NN2(‰，PDB)；
对采集的气体样品进行净化处理，除去稀有气体以外的活性气体，并对稀有气体中的He进行分离，对分离得到的稀有气体He进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；
利用获得的δ15NN2和R/Ra，或者δ15NN2和3He/4He对N2有机、无机成因及来源进行识别，识别的标准为：
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且δ15NN2＜-10‰，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且-10‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且4‰＜δ15NN2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
R/Ra＞1或3He/4He＞1.4×10-6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且1‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＜1‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＞4‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
R/Ra＝1或3He/4He＝1.4×10-6，且δ15NN2＝0‰，气体中的N2为大气成因。
在上述方法中，优选地，在采集气体样品时，采集气井的中段气流作为气体样品。
在上述方法中，优选地，用来采集气体样品的容器为带有双阀的不锈钢钢瓶。
在上述方法中，优选地，在采集气体样品前，该方法还包括将钢瓶抽真空至10-1Pa以下，然后利用气体对钢瓶进行预冲洗的步骤；更优选地，所述预冲洗的次数为4-6次；进一步优选地，每次预冲洗的时间在10分钟以上。
在上述方法中，优选地，从采集的气体样品中分离出N2，并对其进行氮同位素的测定时，使用气相色谱仪(GC)从采集的气体样品中分离出N2，使用同位素质谱仪(IRMS)对分离得到的N2进行氮同位素的测定。
在上述方法中，优选地，所述气体为天然气。
在上述方法中，优选地，该方法包括以下步骤：
利用机械泵将带双阀的不锈钢钢瓶抽真空至10-1Pa以下；
通过连接管线和减压阀将钢瓶与气井的阀门相连，利用气体反复冲洗钢瓶4-6次，每次冲洗10分钟以上，采集气井的中段气流作为气体样品；
将钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取出气体样品，并将气体样品注入色谱-同位素质谱联用仪中(色谱-同位素质谱联用仪通过气相色谱对气体中N2进行分离，并将其送入相连的同位素质谱仪中进行氮同位素的测定)，对气体样品中的N2进行分离，并对分离得到的N2进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15NN2(‰，PDB)；
将钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制气体样品的进样量，去除稀有气体以外的活性气体并对稀有气体中的He进行分离；
将分离得到的稀有气体He送入同位素质谱仪中进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；
利用获得的δ15NN2和R/Ra，或者δ15NN2和3He/4He对N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别的标准为：
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且δ15NN2＜-10‰，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且-10‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7且4‰＜δ15NN2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
R/Ra＞1或3He/4He＞1.4×10-6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且1‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＜1‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＞4‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
R/Ra＝1或3He/4He＝1.4×10-6，且δ15NN2＝0‰，气体中的N2为大气成因。
在上述方法中，优选地，在采集气体井的中段气流作为气体样品时，当钢瓶内气体样品的压力为3-6MPa时，停止采样。
本发明的有益效果：
1)传统的识别方法通常采用氮同位素进行识别，但不同成因和来源的氮同位素存在着叠，影响识别结果的准确性；而本发明提供的技术方案采用δ15NN2和R/Ra这两个参数对N2的成因及来源进行识别，能够克服氮同位素判识的重叠问题；
2)本发明提供的技术方案能够对气体，特别是天然气中N2的成因及来源进行快速、准确、有效的识别，具有分析快捷、可靠性高、重复性好等特点，为深化天然气的成因和来源研究、指导天然气的勘探提供了技术支持。
附图说明
图1为实施例1提供的N2的有机、无机成因及来源的识别方法的流程图；
图2为塔里木盆地天然气中N2的成因及来源的识别结果图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
以下实施例均是以塔里木盆地天然气为研究对象，分别对不同气田的天然气进行N2的有机、无机成因及来源的识别。
实施例1
本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以塔中油气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别(识别流程如图1所示)，其包括以下步骤：
(1)选用带双阀的不锈钢高压钢瓶进行采样，样品采集前利用机械泵等将钢瓶抽真空至10－1Pa以下；
(2)将钢瓶通过连接管线和减压阀与天然气井的阀门相连，利用天然气反复冲洗钢瓶4-6次，每次持续10分钟以上，采集中段气流，钢瓶内的气体压力为3-6MPa时停止采样；
(3)将采集完天然气样品的钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取适量天然气样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，天然气样品经气相色谱分离得到的N2送入相连的同位素质谱仪进行氮同位素的测定，以空气中N2同位素为标准，计算得到天然气样品中N2的氮同位素值δ15NN2；
(4)将采集完天然气样品的钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制天然气样品的进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体并进行稀有气体分离，将分离的He送入稀有气体同位素质谱仪进行天然气中稀有气体氦同位素R/Ra(或3He/4He)的测定；
(5)利用步骤(3)得到的天然气样品中N2的氮同位素值δ15NN2，以及步骤(4)得到的天然气中稀有气体He的氦同位素R/Ra值(或3He/4He)，建立N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版(如图2所示)：
①R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且δ15NN2＜-10‰，天然气中的非烃气体N2一般为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用；
②R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰，天然气中的非烃气体N2一般为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
③R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且4‰＜δ15NN2，天然气中的非烃气体N2一般为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
④R/Ra＞1(或3He/4He＞1.4×10-6)，天然气中非烃气体N2一般为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源；
⑤0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且1‰≤δ15NN2≤4‰，天然气中非烃气体N2一般为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
⑥0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＜1‰，或者0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＞4‰，天然气中非烃气体N2一般为有机、无机混合成因(可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因)；
⑦R/Ra＝1(或3He/4He＝1.4×10-6)且δ15NN2＝0‰，天然气中非烃气体N2一般为大气成因。
根据步骤(5)建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对塔中油气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
塔中油气田中大部分天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰”这一关系，即大部分天然气样品落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
只有很小一部分天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且δ15NN2＜-10‰”这一关系，即小部分天然气样品落在了图版中的“生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用”区域；
由此可见，塔中油气田大部分天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；小部分为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用。
实施例2
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以克拉2气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其包括以下步骤：
(1)选用带双阀的不锈钢高压钢瓶进行采样，样品采集前利用机械泵等将钢瓶抽真空至10－1Pa以下；
(2)将钢瓶通过连接管线和减压阀与天然气井的阀门相连，利用天然气反复冲洗钢瓶4-6次，每次持续10分钟以上，采集中段气流，钢瓶内的气体压力为3-6MPa时停止采样；
(3)将采集完天然气样品的钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取适量天然气样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，天然气样品经气相色谱分离得到的N2送入相连的同位素质谱仪进行氮同位素的测定，以空气中N2同位素为标准，计算得到天然气样品中N2的氮同位素值δ15NN2；
(4)将采集完天然气样品的钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制天然气样品的进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体并进行稀有气体分离，将分离的He送入稀有气体同位素质谱仪进行天然气中稀有气体氦同位素R/Ra(或3He/4He)的测定；
(5)利用步骤(3)得到的天然气样品中N2的氮同位素值δ15NN2，以及步骤(4)得到的天然气中稀有气体He的氦同位素R/Ra值(或3He/4He)，建立N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版(如图2所示)：
①R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且δ15NN2＜-10‰，天然气中的非烃气体N2一般为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用；
②R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰，天然气中的非烃气体N2一般为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
③R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且4‰＜δ15NN2，天然气中的非烃气体N2一般为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
④R/Ra＞1(或3He/4He＞1.4×10-6)，天然气中非烃气体N2一般为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源；
⑤0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且1‰≤δ15NN2≤4‰，天然气中非烃气体N2一般为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
⑥0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＜1‰，或者0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＞4‰，天然气中非烃气体N2一般为有机、无机混合成因(可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因)；
⑦R/Ra＝1(或3He/4He＝1.4×10-6)且δ15NN2＝0‰，天然气中非烃气体N2一般为大气成因。
根据步骤(5)建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对克拉2气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
克拉2气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
由此可见，克拉2气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例3
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以大北气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其包括以下步骤：
(1)选用带双阀的不锈钢高压钢瓶进行采样，样品采集前利用机械泵等将钢瓶抽真空至10－1Pa以下；
(2)将钢瓶通过连接管线和减压阀与天然气井的阀门相连，利用天然气反复冲洗钢瓶4-6次，每次持续10分钟以上，采集中段气流，钢瓶内的气体压力为3-6MPa时停止采样；
(3)将采集完天然气样品的钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取适量天然气样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，天然气样品经气相色谱分离得到的N2送入相连的同位素质谱仪进行氮同位素的测定，以空气中N2同位素为标准，计算得到天然气样品中N2的氮同位素值δ15NN2；
(4)将采集完天然气样品的钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制天然气样品的进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体并进行稀有气体分离，将分离的He送入稀有气体同位素质谱仪进行天然气中稀有气体氦同位素R/Ra(或3He/4He)的测定；
(5)利用步骤(3)得到的天然气样品中N2的氮同位素值δ15NN2，以及步骤(4)得到的天然气中稀有气体He的氦同位素R/Ra值(或3He/4He)，建立N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版(如图2所示)：
①R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且δ15NN2＜-10‰，天然气中的非烃气体N2一般为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用；
②R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰，天然气中的非烃气体N2一般为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
③R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且4‰＜δ15NN2，天然气中的非烃气体N2一般为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
④R/Ra＞1(或3He/4He＞1.4×10-6)，天然气中非烃气体N2一般为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源；
⑤0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且1‰≤δ15NN2≤4‰，天然气中非烃气体N2一般为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
⑥0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＜1‰，或者0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＞4‰，天然气中非烃气体N2一般为有机、无机混合成因(可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因)；
⑦R/Ra＝1(或3He/4He＝1.4×10-6)且δ15NN2＝0‰，天然气中非烃气体N2一般为大气成因。
根据步骤(5)建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对大北气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
大北气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
由此可见，大北气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例4
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以轮南油气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对轮南油气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
轮南油气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)基本上满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰”这一关系，即天然气样品基本上落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
由此可见，轮南油气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例5
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以和田河油气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，该方法的操作步骤同实施例1。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对和田河油气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
和田河油气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
由此可见，和田河气田天然气中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例6
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以柯克亚气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对柯克亚气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
柯克亚气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且-10‰≤δ15NN2≤4‰”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
由此可见，柯克亚气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例7
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以迪娜2气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对迪娜2气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
迪娜2气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且4‰＜δ15NN2”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用”区域；
由此可见，迪娜2气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例8
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以牙哈气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对牙哈气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
牙哈气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra≤0.2(或3He/4He≤2.8×10-7)且4‰＜δ15NN2”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用”区域；
由此可见，牙哈气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
实施例9
本实施例本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
该方法以阿克莫木气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对阿克莫木气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
阿克莫木气田中的天然气样品的δ15NN2、R/Ra值(或3He/4He)满足“0.2＜R/Ra＜1(或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6)且δ15NN2＜1‰(或δ15NN2＞4‰)”这一关系，即天然气样品落在了图版中的“有机、无机混合成因”区域；
由此可见，阿克莫木气田天然气样品中的N2为有机、无机混合成因，可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因。
验证例1
本验证例以三水盆地中的天然气为验证对象，对识别结果进行验证。
根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对三水盆地天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为：
三水盆地中的天然气样品的R/Ra值(或3He/4He)满足“R/Ra＞1(或3He/4He＞1.4×10-6)”这一关系，即天然气样品落在了图版中的“无机成因，主要来自岩浆-幔源来源”区域；因此，三水盆地天然气样品中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源。
上述三水盆地天然气样品中的N2已经被本领域技术人员认证为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源，与上述识别结果吻合，由此可见，根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版得到的识别结果是正确可靠的。
Claims (10)
1.一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法，其包括以下步骤：
采集气体样品；
从采集的气体样品中分离出N2，并对其进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15NN2；
对采集的气体样品进行净化处理，除去稀有气体以外的活性气体，然后从稀有气体中分离出He，并对其进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；
利用获得的δ15NN2和R/Ra，或者δ15NN2和3He/4He对N2有机、无机成因及来源进行识别，识别的标准为：
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且δ15NN2＜-10‰，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且-10‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且4‰＜δ15NN2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
R/Ra＞1或3He/4He＞1.4×10-6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且1‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＜1‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＞4‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
R/Ra＝1或3He/4He＝1.4×10-6，且δ15NN2＝0‰，气体中的N2为大气成因。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在采集气体样品时，采集气井的中段气流作为气体样品。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，用来采集气体样品的容器为带有双阀的不锈钢钢瓶。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，在采集气体样品前，该方法还包括将钢瓶抽真空至10-1Pa以下，然后利用气体对钢瓶进行预冲洗的步骤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预冲洗的次数为4-6次。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，在进行预冲洗时，每次预冲洗的时间在10分钟以上。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，从采集的气体样品中分离出N2，并对其进行氮同位素的测定时，使用气相色谱仪从采集的气体样品中分离出N2，使用同位素质谱仪对分离得到的N2进行氮同位素的测定。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气体为天然气。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括以下步骤：
将带双阀的不锈钢钢瓶抽真空至10-1Pa以下；
通过连接管线和减压阀将钢瓶与气井的阀门相连，利用气体反复冲洗钢瓶4-6次，每次冲洗10分钟以上，采集气井的中段气流作为气体样品；
将钢瓶和微量进样控制阀相连，将气体样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，对气体样品中的N2进行分离，并对分离得到的N2进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15NN2；
将钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制气体样品的进样量，去除稀有气体以外的活性气体并对稀有气体中的He进行分离；
将分离得到的稀有气体He送入同位素质谱仪中进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；
利用获得的δ15NN2和R/Ra，或者δ15NN2和3He/4He对N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别的标准为：
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且δ15NN2＜-10‰，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且-10‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
R/Ra≤0.2或3He/4He≤2.8×10-7，且4‰＜δ15NN2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
R/Ra＞1或3He/4He＞1.4×10-6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且1‰≤δ15NN2≤4‰，气体中的N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＜1‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
0.2＜R/Ra＜1或2.8×10-7＜3He/4He＜1.4×10-6，且δ15NN2＞4‰，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
R/Ra＝1或3He/4He＝1.4×10-6，且δ15NN2＝0‰，气体中的N2为大气成因。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，在采集气体井的中段气流作为气体样品时，当钢瓶内的气体压力为3-6MPa时，停止采样。
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