CN110412148B - 一种判断混源天然气混源比的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种判断混源天然气混源比的方法。该方法包括以下步骤：对样品中甲基双金刚烷类化合物进行定性和定量分析；确定油气田中的甲基双金刚烷浓度参数4‑+3‑DMD基线值C0；建立基于甲基双金刚烷类化合物浓度参数与油气藏气油比的天然气混源比计算公式，并建立相关图版；根据油气藏的4‑+3‑DMD实测值Cm，结合该油气藏气油比数据，确定该油气藏产出天然气中干酪根裂解气所占的比例，指示深部气源类型及其相对贡献比例，为深层油气勘探目标的确定提供了指导。

Description

一种判断混源天然气混源比的方法
技术领域
本发明涉及石油天然气勘探技术领域，具体涉及一种判断混源天然气混源比的方法。
背景技术
含油气盆地深层是未来油气勘探与开发的重要领域，勘探目的层深度的增加带来了更高的钻探成本，因此对于地下油气成因与来源的准确分析能够有效指示深部勘探目标类型，降低勘探风险，从而实现高效勘探。深层高温条件下，天然气以原油裂解气或高-过熟阶段的干酪根裂解气为主，通过现有的气体组分与碳同位素组成分析，难以区别两者的成因类型，造成深部天然气成因、来源认识不清。
全二维气相色谱(GC×GC)是一种有效分离复杂混合物，且对低含量化合物响应较好的全新分析手段。利用全二维飞行色谱-质谱对原油中的化合物进行定性定量分析已经被推广应用。
双金刚烷是天然石油中一种性质极为稳定的化合物，不易受到热演化以及生物降解的破坏，具有多种异构体，其中4-和3-甲基双金刚烷(4-DMD和3-DMD)是相对含量最高的两种异构体，在原油热演化与裂解过程中会不断发生富集，因此用于反映原油裂解程度。
发明内容
为解决上述难以确定混源天然气的混源比例的技术问题，本发明提供一种判断混源天然气混源比的方法。该方法利用甲基双金刚烷浓度参数与油气藏气油比定量计算混源天然气中不同气源混合比例、确定天然气成因，为混源天然气混源比例的定量计算提供了新指标，为确定油气勘探目标及进行资源评价提供了新的解决思路。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种判断混源天然气混源比的方法，该方法包括以下步骤：
S1、对某油气田中纯油藏的样品中甲基双金刚烷类化合物进行鉴别；
S2、甲基双金刚烷类化合物的定量分析，得到4-甲基双金刚烷和3-甲基双金刚烷化合物的浓度，两者浓度之和即为油气田中的甲基双金刚烷浓度参数4-+3-DMD基线值C0；
S4、根据甲基双金刚烷参数4-+3-DMD基线值C0，建立基于甲基双金刚烷类化合物浓度参数与油气藏气油比的天然气混源比计算公式：
Figure BDA0002094770500000021
式中，D％为待分析油气藏现今产出天然气中干酪根裂解气所占的百分比；Cm为该油气藏样品的4-+3-DMD实测值；C0为油气田4-+3-DMD的基线值；GORr为现今该油气藏的气油比，根据生产数据获得；
S5、对该油气田中的某油气藏进行S1和S2的操作，得到该油气藏样品的4-+3-DMD实测值Cm，结合该油气藏气油比数据，带入S4中的公式，确定该油气藏产出天然气中干酪根裂解气所占的比例，指示深部气源类型及其相对贡献比例，为有效勘探目标厘定提供依据。
优选地，所述样品为原油或烃源岩抽提物。
优选地，样品中甲基双金刚烷类化合物的鉴别和定量分析利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪GC×GC-TOFMS完成。
优选地，甲基双金刚烷类化合物的定量分析通过内标法完成，所使用的标准样品为D16-金刚烷，即氘代金刚烷。
优选地，所述样品中加入有D16-金刚烷标准样品，并使用溶剂稀释至所需浓度。
优选地，所述溶剂为二氯甲烷。
优选地，所述样品的浓度为50～100mg/mL。
优选地，所述D16-金刚烷标准样品与样品的比例为0.1～0.4μg/mg。
例如在本发明实施例中的样品的定性过程包括：取100mg原油或烃源岩抽提物于2mL自动进样瓶中，加入D16-金刚烷标准样品20μg，加入二氯甲烷至1.5mL后，利用美国Leco公司生产的全二维气相色谱-飞行时间质谱仪(GC×GC-TOFMS)进行分析，利用GC×GC对甲基双金刚烷系列化合物进行识别和鉴定，得到各化合物色谱出峰信息，利用TOFMS提供的质谱信息确定甲基双金刚烷化合物的质谱图。
优选地，S4中得到公式后，还包括建立相关图版；图版可以直观反映比例。这是一个具有三个坐标系的二维图版；是根据该图版，将某一油气藏GOR和4-+3-甲基双金刚烷的浓度投点于图版之上，即可通过该点位置与百分比刻度线D％的关系，确定该油气藏的混源比。而D％的百分比刻度线是是根据公式计算得到的，作为图版固有的关系线。
本发明方法S4中的公式通过以下过程得到：
利用气油比GOR计算原油裂解程度(C1％)如下：
Figure BDA0002094770500000031
利用4-+3-DMD含量计算原油裂解程度如下(C2％)：
Figure BDA0002094770500000032
其中，CD代表该原油中4-+3-DMD浓度，C0代表该地区未裂解的原始油的4-+3-DMD浓度(即甲基双金刚烷基线值，该值范围在2～20ppm)。
两式联用可计算得：
Figure BDA0002094770500000033
其中，D％为待分析油气藏现今产出天然气中干酪根裂解气所占的百分比；Cm为该油气藏样品的4-+3-DMD实测值；C0为油气田4-+3-DMD的基线值；GORr为现今该油气藏的气油比，根据生产数据获得。
例如当选用甲基双金刚烷基线值为10ppm时，得到：
Figure BDA0002094770500000034
本发明的方案是一种通过利用甲基双金刚烷浓度参数与油气藏气油比定量计算混源天然气混源比、确定天然气成因的新方法，为混源天然气混源比例的定量计算提供了新指标，为确定油气勘探目标及进行资源评价提供了新的解决思路。
现有混源比判定方法，需要先确定端元气的地球化学参数，再根据二元混源体系计算方法，对目标天然气进行计算，得到其混源比。本发明的方法可以利用油气藏中原油的单次地球化学分析，直接、快速判断油气藏中天然气的混源比例，比现有方法更快速便捷。
附图说明
图1为4-甲基双金刚烷的质谱图。
图2为3-甲基双金刚烷的质谱图。
图3为本发明实施例中塔里木盆地台盆区奥陶系油气藏中干酪根裂解气贡献比例D％判识图版。
图4为图3中的局部放大图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了塔里木盆地台盆区奥陶系油气藏中混源天然气混源比例的定量计算与成因分析方法，包括以下步骤：
1)对塔里木盆地台盆区奥陶系纯油藏原油进行GC×GC-TOFMS分析，对甲基双金刚烷化合物进行鉴别与定量：
取100mg原油于2mL自动进样瓶中，加入D16-金刚烷标准样品20μg，加入二氯甲烷至1.5mL后，利用美国Leco公司生产的全二维气相色谱-飞行时间质谱仪(GC×GC-TOFMS)进行分析。
其中，利用GC×GC对甲基双金刚烷系列化合物进行识别和鉴定，得到4-甲基双金刚烷与3-甲基双金刚烷化合物的色谱出峰信息。
利用TOFMS提供的质谱信息确定甲基双金刚烷化合物的质谱图，如图1和图2所示。
定量分析：通过对比甲基双金刚烷化合物与内标化合物的立体峰体积确定4-甲基双金刚烷与3-甲基双金刚烷化合物的浓度：
a)根据GC×GC确定甲基双金刚烷化合物与内标化合物的立体峰体积；
b)根据内标化合物的浓度以及甲基双金刚烷与内标化合物的体积比，可以得到甲基双金刚烷的浓度；
c)最终确定甲基双金刚烷浓度参数4-+3-DMD的基线值为10ppm。
2)将1)获得的基线值10ppm代入公式：
Figure BDA0002094770500000041
得到：
Figure BDA0002094770500000051
并建立相关图版，如图3所示；建立的图版是只有坐标和百分比的刻度线，后期只需将某一油气藏GOR和4-+3-甲基双金刚烷的浓度投点于图版之上，即可通过该点位置与百分比刻度线的关系，直观地确定该油气藏的混源比。
3)对塔里木盆地台盆区奥陶系油气藏原油进行GC×GC-TOFMS分析，计算得到该地区原油甲基双金刚烷浓度参数4-+3-DMD值分布范围为9.6～158.5ppm。如图3和图4所示，图中实心原点为塔中西部的多个油气藏，空心点为塔中东部的多个油气藏，每一个点对应的是单独的油气藏，其在该图版中的位置即可直观的确定油气藏的混源比。
4)根据生产数据获得该地区油气藏的气油比GORr范围在618～21740m3/m3；
5)将3)和4)中获得的4-+3-DMD值与气油比值GORr代入2)中公式，得到各油气藏产出天然气中干酪根裂解气所占比例D％，其分布范围为46％～100％。其中的塔中东部和塔中西部的数据图下表1所示：
表1塔中东部和塔中西部的分析数据
油气藏名称 塔中东部 塔中西部
4-+3-DMD值(ppm) 18.9～157.7 44.9～77.3
气油比值GOR<sub>r</sub>(m<sup>3</sup>/m<sup>3</sup>) 495～21740 2102～4946
D(％) 0～58.3 0～19.8
D的平均值(％) 23.8 7.6
根据本发明所提供的公式计算可以看出，塔中东部地区D％值在0～58.3％，平均为23.8％，塔中西部分别为0～19.8％和7.6％，说明塔中东部地区油气藏中天然气具有干酪根裂解气的混入比例更高，混源特征更为明显。西部地区以原油裂解气为主，东部地区以原油裂解气与干酪根裂解气的混合气为主。这与实际地质情况与油气藏特征相一致，证实了本发明的适用性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种判断混源天然气混源比的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、对某油气田中纯油藏的样品中甲基双金刚烷类化合物进行鉴别；
S2、甲基双金刚烷类化合物的定量分析，得到4-甲基双金刚烷和3-甲基双金刚烷化合物的浓度，两者浓度之和即为油气田中的甲基双金刚烷浓度参数4-+3-DMD基线值C0；
S4、将甲基双金刚烷参数4-+3-DMD基线值C0代入下式，建立基于甲基双金刚烷类化合物浓度参数与油气藏气油比的天然气混源比计算公式，并建立相关图版；所述图版包括坐标气油比、4-+3-甲基双金刚烷浓度和D%的百分比刻度线，所述D%的百分比刻度线是根据所得基于甲基双金刚烷类化合物浓度参数与油气藏气油比的天然气混源比计算公式计算得到，作为图版固有的关系线；
D% = 6280 × (Cm-C0)/GORr
式中，D%为待分析油气藏现今产出天然气中干酪根裂解气所占的百分比；Cm为该油气藏样品的4-+3-DMD实测值；C0为油气田4-+3-DMD的基线值；GORr为现今该油气藏的气油比，根据生产数据获得；
S5、对该油气田中的某油气藏进行S1和S2的操作，得到该油气藏样品的4-+3-DMD实测值Cm，将其与该油气藏气油比数据投点于所述图版中，即可通过该点位置与百分比刻度线D%的关系，确定该油气藏的混源比；
样品中甲基双金刚烷类化合物的鉴别和定量分析利用全二维气相色谱-飞行时间质谱仪GC×GC-TOFMS完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述样品为原油或烃源岩抽提物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，甲基双金刚烷类化合物的定量分析通过内标法完成，所使用的标准样品为D16-金刚烷。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述样品中加入有D16-金刚烷标准样品，并使用溶剂稀释至所需浓度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述溶剂为二氯甲烷。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述样品的浓度为50~100 mg/mL。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述D16-金刚烷标准样品与样品的比例为0.1~0.4 μg/mg。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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