CN114200027A - 利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用顺‑1,3‑二甲基环己烷、正辛烷及2‑甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法，其包括利用气相色谱对典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品分别进行C8轻烃组分分析，获取得到样品中C8轻烃组分含量数据；以油型气及煤成气样品中顺‑1,3‑二甲基环己烷、正辛烷及2‑甲基庚烷的相对含量建立油型气、煤成气判识三角图版并根据三角图版获取得到油型气、煤成气判识指标；获取得到待测天然气样品中顺‑1,3‑二甲基环己烷、正辛烷及2‑甲基庚烷的相对含量；利用待测天然气样品中顺‑1,3‑二甲基环己烷、正辛烷及2‑甲基庚烷的相对含量根据三角图版及判识指标判识研究区待测天然气样品的成因与来源。

Description

利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判 识天然气成因的方法

技术领域

本发明涉及一种利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法，属于油气勘探中天然气成因及来源判识技术领域。

背景技术

天然气是绿色、环保、低碳、高效的清洁能源，在世界能源结构中占有重要地位，也是未来能源发展(天然气、非常规、新能源)的重要方向和趋势之一。目前，天然气在我国能源结构中的比例(仅占8％左右)低于世界平均水平(约占25％左右)，大力加强天然气勘探与开发，对于改善我国能源结构，保护生态环境，保障国家能源供应安全具有十分重要的意义。

中国的天然气以煤成气为主，约占70％左右，煤成气是我国天然气储量和产量增长的主体，对于推动我国天然气工业的发展发挥了重要作用。因此，开展天然气的煤型气和油型气鉴别，明确天然气成因与来源对于指导天然气下步勘探具有重要意义。目前，煤型气和油型气成因鉴别主要采用天然气组分与同位素、轻烃组分与同位素、凝析油和储层沥青中的生物标志物、非烃组分与同位素等多种方法进行。轻烃(沸点小于200℃的C5-C10烃类化合物，包括正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃化合物) 是天然气和原油中非常重要的组成之一，蕴涵着丰富的地球化学信息。轻烃地球化学指标可以用来研究天然气的母质类型和成因、沉积环境、成熟程度、次生改造作用等。Leythauser等(1979)、胡惕麟等(1990)、戴金星(1992、1993)、蒋助生等(2000)、李剑等(2001、2003)、胡国艺等(2005，2007，2010，2012)等已经建立了C7轻烃系列组成(正庚烷、甲基环己烷、二甲基环戊烷)三角图，C5-C7脂肪族组成(正构烷烃、异构烷烃、环烷烃)三角图，轻烃单体烃碳同位素比值(苯、甲苯、环己烷和甲基环己烷)，C6-C7芳烃和支链烷烃组合、天然气中苯和甲苯含量、甲基环己烷指数、烷芳指数-石蜡指数等来鉴别煤型气和油型气。当前天然气轻烃研究已经成为油气地质领域热点，C5-C7轻烃组成已经被广泛应用于油气勘探和地质研究中，而C8轻烃化合物研究开展的相对较少，缺乏利用C8轻烃参数指标判识煤成气、油型气成因与来源的方法。

因此，提供一种利用C8轻烃参数指标，即利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及 2-甲基庚烷的相对含量判识天然气成因与来源的方法已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法。该方法具有样品用量少、操作简便、分析快捷、成本低、可靠性高等特点，可以对天然气成因类型与来源进行快速、准确、高效识别。

为了实现以上目的，本发明提供了一种利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法，其中，所述利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法包括：

(1)利用气相色谱对典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品分别进行 C8轻烃组分分析，获取得到样品中C8轻烃组分含量数据；

(2)以油型气及煤成气样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量建立油型气、煤成气判识三角图版并根据所述三角图版获取得到油型气、煤成气判识指标；

(3)利用气相色谱对研究区待测天然气样品进行C8轻烃组分分析，获取得到待测天然气样品中C8轻烃组分含量数据；并根据待测天然气样品中C8轻烃组分含量数据获取得到待测天然气样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量；

(4)利用待测天然气样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量根据所述油型气、煤成气判识三角图版及油型气、煤成气判识指标判识研究区待测天然气样品的成因与来源。

其中，以顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量为例，说明本发明中所述“相对含量”的计算过程：

顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量是将样品中顺-1,3-二甲基环己烷的摩尔含量除以样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷这三种C8轻烃组分的总摩尔含量而得到的。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述方法还包括典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品及研究区待测天然气样品的采样操作，其包括以下步骤：

选用带双阀的不锈钢高压钢瓶采集典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品及研究区待测天然气样品，采样前不锈钢高压钢瓶抽真空；

采样过程中将带双阀的不锈钢高压钢瓶通过连接管线和减压阀与待采集天然气井阀门相连，利用井口高压天然气反复冲洗钢瓶，采集中段气流。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，采样前不锈钢高压钢瓶抽真空至10^-1Pa。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，利用井口高压天然气反复冲洗钢瓶3-6次。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，采集中段气流至不锈钢高压钢瓶中气体压力为3-6MPa结束采样。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品的数量分别不少于15个。

所述典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品的数量越多，天然气成因与来源识别结果越准确。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述气相色谱分析具体包括以下步骤：

将存储有油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品的不锈钢高压钢瓶的阀门螺纹丝扣分别和微量进样控制阀的螺母相连，利用油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品对钢瓶阀门与微量进样控制阀进行冲洗，再用采样气密进样针通过微量进样控制阀取油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品10-15mL；

将采样气密进样针中所取得的油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品通过气相色谱仪进样口直接送入色谱仪进行C8轻烃组分分析。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述冲洗次数为3-5次。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述气相色谱分析条件包括：

进样口温度为120℃，以氦气作为载气，采用规格为50m×0.20mm×0.5μm的毛细管色谱柱进行组分分离，液氮冷阱进行富集轻烃5min，氢火焰离子化检测器检测温度为320℃；

气相色谱仪采用程序升温，升温程序为初始温度30℃，恒温15min，然后依次以l.5℃/min程序升温至70℃、3℃/min程序升温至160℃、5℃/min程序升温至300℃，恒温20min。

作为本发明上述方法的一具体实施方式，其中，所述油型气、煤成气判识指标包括：

1)若天然气样品中，40％≤顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量≤100％，正辛烷的相对含量≤40％，2-甲基庚烷的相对含量≤40％，则天然气为煤成气；

2)若天然气样品中，0≤顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量≤40％，30％≤正辛烷的相对含量≤100％，0≤2-甲基庚烷的相对含量≤50％，则天然气为油型气。

本发明所提供的利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量判识天然气成因的方法是一种便捷、高效地利用C8轻烃参数指标判识天然气成因与来源的方法，该方法可以对天然气成因与来源进行快速准确判识，丰富天然气轻烃鉴别以及天然气成因鉴别指标体系及方法，为深化重点含气盆地天然气成因和来源研究、指导天然气勘探方向和有利区优选、完善天然气成因鉴别理论提供理论和技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量判识天然气成因的方法的具体工艺流程图。

图2为本发明实施例中所提供的油型气、煤成气判识三角图版。

图3为本发明实施例中根据图2所示的油型气、煤成气判识三角图版判识含气盆地重点气田天然气成因与来源的结果图。

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，现结合以下具体实施例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。

实施例1

本实施例提供了一种利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量判识天然气成因的方法，其中，所述方法的工艺流程图如图1所示，从图1中可以看出，其包括以下具体步骤：

选用带双阀的不锈钢高压钢瓶采集或者挑选已有典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品及研究区待测天然气样品，采样前不锈钢高压钢瓶抽真空至10^-1Pa；

采样过程中将带双阀的不锈钢高压钢瓶通过连接管线和减压阀与待采集天然气井阀门相连，利用井口高压天然气反复冲洗钢瓶3-6次，采集中段气流至不锈钢高压钢瓶中气体压力为3-6MPa左右结束采样；

本实施例中，所述油型气选自塔里木盆地油型气(共37个样品)，所述煤成气选自鄂尔多斯盆地上古煤成气(共选择29个样品)；研究区待测天然气样品选自鄂尔多斯盆地下古奥陶系上组合天然气(马五1-4)(共选择20个样品)及四川盆地安岳气田天然气(共选择16个样品)；

将存储有油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品的不锈钢高压钢瓶的阀门螺纹丝扣分别和微量进样控制阀的螺母相连，利用油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品对钢瓶阀门与微量进样控制阀进行冲洗3-5次，再用采样气密进样针通过微量进样控制阀取油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品10-15mL；

选用带有毛细管色谱柱、氢火焰离子化检测器、分流进样器、数据处理系统的具有程序升功能的气相色谱仪进行典型煤成气、油型气样品及研究区待测天然气样品的 C8轻烃进行分析，具体地，将采样气密进样针中所取得的油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品通过气相色谱仪进样口直接送入色谱仪进行C8轻烃组分分析；具体分析条件及过程如下所示：

(1)气相色谱分析条件

进样口温度为120℃，以氦气作为载气，采用规格为50m×0.20mm×0.5μm的毛细管色谱柱进行组分分离，液氮冷阱进行富集轻烃5min，氢火焰离子化检测器检测温度为320℃；

(2)分析过程

气相色谱仪采用程序升温，升温程序为初始温度30℃，恒温15min，然后依次以l.5℃/min程序升温至70℃、3℃/min程序升温至160℃、5℃/min程序升温至300℃，恒温20min；

利用气相色谱仪数据处理系统，根据标准样品出峰相对保留时间对典型煤成气、油型气样品中的轻烃组分进行定性，并采用峰面积积分法获得典型煤成气、油型气样品中轻烃组分峰面积数据，记录保留时间、峰宽、峰高、峰面积等数据和谱图；

获取典型煤成气、油型气样品中C8轻烃组分数据并以折线图或数据表形式表示，总体明确油型气、煤成气C8轻烃组分含量相对分布特征及差异；

由此发现海相层系天然气中C8轻烃组分中正辛烷含量相对较高、顺-1,3-二甲基环己烷含量相对较低，而陆相煤系天然气中C8轻烃组分正辛烷含量相对较低，顺-1,3- 二甲基环己烷含量相对较高，煤成气、油型气中2-甲基庚烷的相对含量均介于正辛烷、顺-1,3-二甲基环己烷之间，因此，将顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量、正辛烷的相对含量及2-甲基庚烷的相对含量这三个C8轻烃组分的相对含量作为鉴别煤成气、油型气成因与来源的关键性判识指标；

以油型气及煤成气样品中顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量、正辛烷的相对含量及 2-甲基庚烷的相对含量建立油型气、煤成气判识三角图版(如图2所示)并根据所述三角图版获取得到油型气、煤成气判识指标；

所述油型气、煤成气判识指标包括：

1)若天然气样品中，40％≤顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量≤100％，正辛烷的相对含量≤40％，2-甲基庚烷的相对含量≤40％，则天然气为煤成气；

2)若天然气样品中，0≤顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量≤40％，30％≤正辛烷的相对含量≤100％，0≤2-甲基庚烷的相对含量≤50％，则天然气为油型气；

按照以上所述的气相色谱分析方法及分析条件，利用气相色谱对研究区待测天然气样品进行C8轻烃组分分析，获取研究区待测天然气样品中轻烃组分保留时间、峰宽、峰高、峰面积等数据和谱图，据此获取得到待测天然气样品中C8轻烃组分含量数据；并根据待测天然气样品中C8轻烃组分含量数据计算得到待测天然气样品中顺 -1,3-二甲基环己烷的相对含量、正辛烷的相对含量及2-甲基庚烷的相对含量；

将待测天然气样品中顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量、正辛烷的相对含量及2-甲基庚烷的相对含量投射到所述油型气、煤成气判识三角图版中，以判识研究区待测天然气样品的成因与来源，所得结果如图3所示，从图3中可以看出，本发明实施例中所选择的四川盆地安岳气田天然气样品基本均为油型气，而本发明实施例所选择的鄂尔多斯盆地下古奥陶系上组合天然气(马五1-4)样品既有煤成气也有油型气。

结合本发明实施例所提供的判识结果及天然气成藏主控因素等研究成果，可指导研究区下步天然气勘探方向与有利区识别(煤成气勘探领域、油型气勘探领域)。

本发明实施例所提供的利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量判识天然气成因的方法是一种便捷、高效地利用C8轻烃参数指标判识天然气成因与来源的方法，该方法可以对天然气成因与来源进行快速准确判识，丰富天然气轻烃鉴别以及天然气成因鉴别指标体系及方法，为深化重点含气盆地天然气成因和来源研究、指导天然气勘探方向和有利区优选、完善天然气成因鉴别理论提供理论和技术支持。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (11)

1.一种利用顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷相对含量判识天然气成因的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)利用气相色谱对典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品分别进行C8轻烃组分分析，获取得到样品中C8轻烃组分含量数据；

(2)以油型气及煤成气样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量建立油型气、煤成气判识三角图版并根据所述三角图版获取得到油型气、煤成气判识指标；

(3)利用气相色谱对研究区待测天然气样品进行C8轻烃组分分析，获取得到待测天然气样品中C8轻烃组分含量数据；并根据待测天然气样品中C8轻烃组分含量数据获取得到待测天然气样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量；

(4)利用待测天然气样品中顺-1,3-二甲基环己烷、正辛烷及2-甲基庚烷的相对含量根据所述油型气、煤成气判识三角图版及油型气、煤成气判识指标判识研究区待测天然气样品的成因与来源。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品及研究区待测天然气样品的采样操作，其包括以下步骤：

选用带双阀的不锈钢高压钢瓶采集典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品及研究区待测天然气样品，采样前不锈钢高压钢瓶抽真空；

采样过程中将带双阀的不锈钢高压钢瓶通过连接管线和减压阀与待采集天然气井阀门相连，利用井口高压天然气反复冲洗钢瓶，采集中段气流。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采样前不锈钢高压钢瓶抽真空至10^-1Pa。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用井口高压天然气反复冲洗钢瓶3-6次。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，采集中段气流至不锈钢高压钢瓶中气体压力为3-6MPa结束采样。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述典型海相层系油型气、陆相煤系地层煤成气样品的数量分别不少于15个。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述气相色谱分析具体包括以下步骤：

将存储有油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品的不锈钢高压钢瓶的阀门螺纹丝扣分别和微量进样控制阀的螺母相连，利用油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品对钢瓶阀门与微量进样控制阀进行冲洗，再用采样气密进样针通过微量进样控制阀取油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品10-15mL；

将采样气密进样针中所取得的油型气、煤成气或者研究区待测天然气样品通过气相色谱仪进样口直接送入色谱仪进行C8轻烃组分分析。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述冲洗次数为3-5次。

9.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述气相色谱分析条件包括：

进样口温度为120℃，以氦气作为载气，采用规格为50m×0.20mm×0.5μm的毛细管色谱柱进行组分分离，液氮冷阱进行富集轻烃5min，氢火焰离子化检测器检测温度为320℃；

气相色谱仪采用程序升温，升温程序为初始温度30℃，恒温15min，然后依次以l.5℃/min程序升温至70℃、3℃/min程序升温至160℃、5℃/min程序升温至300℃，恒温20min。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述气相色谱分析条件包括：

进样口温度为120℃，以氦气作为载气，采用规格为50m×0.20mm×0.5μm的毛细管色谱柱进行组分分离，液氮冷阱进行富集轻烃5min，氢火焰离子化检测器检测温度为320℃；

气相色谱仪采用程序升温，升温程序为初始温度30℃，恒温15min，然后依次以l.5℃/min程序升温至70℃、3℃/min程序升温至160℃、5℃/min程序升温至300℃，恒温20min。

11.根据权利要求1-10任一项所述的方法，其特征在于，所述油型气、煤成气判识指标包括：

1)若天然气样品中，40％≤顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量≤100％，正辛烷的相对含量≤40％，2-甲基庚烷的相对含量≤40％，则天然气为煤成气；

2)若天然气样品中，0≤顺-1,3-二甲基环己烷的相对含量≤40％，30％≤正辛烷的相对含量≤100％，0≤2-甲基庚烷的相对含量≤50％，则天然气为油型气。

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