CN1588039A - 一种用钻井液罐顶气组成气相色谱录井指导天然气勘探的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种指导天然气勘探的方法，步骤一：用色谱分析检测钻进中油气显示井段钻井液罐顶气中有机和无机气态组分相对含量，确定天然气中主要烃类组分和非烃组分，进行天然气评价；步骤二：对天然气主要组分来源分别进行分析，确定其所成生的烃源岩层位；步骤三：依据天然气成生的烃源岩层位和天然气评价结果指导区域天然气勘探。其中，步骤一中能够检测的有机和无机气态组分为甲烷到正庚烷烃类组分、氮气、二氧化碳、氦气、氢气和硫化氢。本发明利用钻井液罐顶气组成气相色谱地化录井技术，检测钻进中油气显示井段钻井液中有机和无机气态组分相对含量，评价天然气、确定气体主要来源，对指导该地区天然气勘探、减少勘探风险有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气钻井工程领域，特别涉及通过对钻进中油气显示井段钻井液中有机和无机气态组分相对含量的分析，确定天然气类型与来源从而指导天然气勘探的方法。
背景技术
钻井液是石油天然气钻井工程的血液和携带岩屑的载体，在钻井液冲刷、携带岩屑等地层流体返回地面过程中，在地层和井筒压力、温度等共同作用下岩屑与钻井液中的物质相互吸附交换，是一个动态过程，如图1所示。
当钻井液中有机质含量高时会对岩屑造成污染，而岩屑中有机质也会被钻井液携带吸附，因此，钻井液中有机质等含量的测定和变化特征，是地质综合录井识别地层流体和储层评价及油气显示标准特征。常规地化录井技术如岩石热解、岩屑罐顶气轻烃等，则主要以岩屑和岩心中有机质为检测对象，通过测定岩屑中有机质绝对含量及变化特征来评价烃源岩生烃能力和储集岩含油气性，往往忽视对钻井液的检测，没有检测钻井液中有机和无机气组分的检测方法，因而对钻井液中有机和无机气组分含量没有记录，缺少评价天然气及来源的方法，而天然气中非烃气含量的高低是勘探经济评价的重要指标。
发明创造内容
本发明的目的是提供一种从钻井液罐顶气组成气相色谱录井数据出发评价天然气指导天然气勘探的方法。
本发明指导天然气勘探的方法，包括以下步骤：
步骤一：用色谱分析检测钻进中油气显示井段钻井液罐顶气中有机和无机气态组分相对含量，确定天然气中主要烃类组分和非烃组分，进行天然气评价；
步骤二：对天然气主要组分来源分别进行分析，确定其所成生的烃源岩层位；
步骤三：依据天然气成生的烃源岩层位和天然气评价结果指导区域天然气勘探。
上述指导天然气勘探的方法中，步骤一中能够检测的有机和无机气态组分为甲烷到正庚烷烃类组分、氮气、二氧化碳、氦气、氢气和硫化氢。
上述指导天然气勘探的方法中，步骤一所述天然气评价标准为：天然气中甲烷占烃气组分的95％以上为干气，95％以下为湿气，所述天然气中氦气含量大于0.1％时，从天然气中分离氦气有工业价值，所述天然气氮气、二氧化碳含量高，则天然气工业应用价值低。
本发明利用钻井液罐顶气组成气相色谱地化录井技术，检测钻进中油气显示井段钻井液中有机和无机气态组分相对含量，确定气体主要来源，对指导该地区天然气勘探、减少勘探风险有重要意义。
附图说明
图1为岩屑与钻井液中的物质吸附交换示意图
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明。
1、样品采集与处理
钻进钻井液必须在振荡筛前用取样罐(同岩屑罐顶气)采集罐总体积的90％，采集间距与岩屑罐顶气一样或根据需要确定。
采用排水取气法将钻井液罐顶气取出。
2、分析方法
钻井液罐顶气组成气相色谱分别按以下条件分析。
(1)O2、N2、CH4、CO组分分析：检测器TCD，桥流150mA，70℃；载气：He，流量30mL/min；色谱柱：长2000mm、内径3mm、填充5A分子筛、柱温40℃。
(2)H2、He组分分析：载气：N2，流量30mL/min；色谱柱：长2000mm、内径3mm、填充5A分子筛、柱温40℃；检测器TCD，桥流100mA，温度30℃。
(3)烃类、CO2、H2S等组分分析：载气He，流量30mL/min；色谱柱：长3000mm、内径3mm、填充Porapa Q、柱初始温度60℃、恒温2min、以8℃/min升到240℃；检测器TCD，桥流150mA，温度70℃。
(4)定性与定量：采用标样、保留时间等定性；采用面积归一化法定量(扣除空气)。
3、钻井液罐顶气组成色谱分析动态监测
在柴达木北缘鸭深1深预探井进行监测，钻井液罐顶气组成色谱分析数据见表1，从中看出，组分含量变化范围甲烷为8.009％～61.128％、乙烷0.000％～0.080％、氮气38.573％～90.505％、二氧化碳0.007％～1.777％、氢气0.000％～0.622％。可见，该井天然气主要组分为甲烷和氮气。
表1 钻井液罐顶气组成色谱分析数据 ％
| 井段m | 层位 | 甲烷 | 乙烷 | 氮气 | 二氧化碳 | 氢气 | 密度g/cm3 |
| 2518～2520 | N2 2 | 8.009 | 0.031 | 91.505 | 0.007 | 0.358 | 0.9307 |
| 3184～3186 | N2 1 | 57.718 | 0.017 | 41.207 | 1.057 | / | 0.7349 |
| 4236-4241 | N2 1 | 61.128 | 0.080 | 38.573 | 0.053 | 0.166 | 0.7137 |
| 4626-4629 | N1 | 47.101 | / | 51.122 | 1.777 | / | 1.0116 |
| 4890-4892 | N1 | 49.225 | 0.026 | 49.892 | 0.236 | 0.622 | 0.7598 |
| 4948-4949 | N1 | 9.661 | 0.007 | 89.357 | 0.617 | 0.358 | 0.9277 |
4、天然气评价及成因分析
热解成因气评价标准：甲烷占烃气组分的95％以上为干气，95％以下为湿气。一般认为工业天然气中氦气含量大于0.1％时，从天然气中分离氦气就有工业价值，而氮气、二氧化碳含量高(尤其是氮气)则天然气工业应用价值低。因此，天然气中非烃气含量的高低是勘探经济评价的重要指标。从本发明钻井液罐顶气组成色谱分析数据(表1)得知，鸭深1井天然气为富氮或高氮天然气，氢含量相对较高，氦气未检测到，C1/C2＞700，甲烷占烃气组分的99％以上，属于干气。
该井3517.5m、4626-4629m、4861-4866m气组分同位素δ13C1分别为-23.4‰、-33.3‰、-26.5‰，与邻近的鸭参3井天然气甲烷碳同位素值接近，这些井段天然气有过成熟煤型气特征，由此推断烃源岩Ro大于3.0％，气源为深层侏罗系烃源岩。
氮气是天然气中最常见的非烃组分之一，含量一般小于10％，天然气中氮的来源一般认为有有机成因、大气成因、岩浆成因三种。有机成因是天然气中氮气的主要来源，即在岩石分散有机质的氮化物或石油氮化物的生物化学改造过程或热催化改造过程生成的，生物气相对油型气更富含氮气；大气成因的是由于地表水与地下水的循环作用，将大气中的氮气带入地下，并析出进入气藏或储集层，这类成因的氮气往往富集在浅部地层，另外，煤层中天然气(一般都在200-800m)氮气含量高，高的可达90％以上，一般也属于大气成因；岩浆成因的富氮或高氮气天然气往往与高氦气含量正相关。
该井天然气中氦气含量很低，所取样品都未检测到，由此说明不是岩浆成因；从由浅层到深层氮气含量看，大气成因的可能性不大；根据张岳年(1999年)研究结果，沉积有机质在过成熟阶段(温度超过300℃、Ro大于3.0％)裂解产生的氮气是高氮天然气(氮气大于50％)的主要来源，由于岩石对氮气和甲烷的吸附能力及在水中的溶解度差异大，它们的混合气体经过1000m运移以后，氮气浓度比甲烷浓度可提高6％-18％，天然气通过运移，氮气的浓度最大可提高22-25％，由此可见，高氮天然气的形成除了具备有机质裂解条件外，天然气长距离运移发生有效的地质色层分离作用是主要原因；其判识标志是产区有过成熟烃源岩、伴生的甲烷碳同位素值为-30‰～-20‰等，而该井天然气气源为侏罗系烃源岩，有机质Ro大于2.0％、甲烷碳同位素值为-33.3‰～-23.4‰，运移距离在10000m以上，由此判定天然气中氮气为侏罗系烃源岩有机质裂解、长距离运移产生。另外，泥浆添加剂(尤其是铵盐)在地层条件下相互作用产生氮气，混入所取气样中，使气样中氮气含量高，也是原因之一。
本发明利用钻井液罐顶气组成气相色谱地化录井技术，检测了钻进中油气显示井段钻井液中有机和无机气态组分相对含量，认为该井天然气属于富氮或高氮气天然气，主要来自深层侏罗系烃源岩；富氮或高氮气天然气主要是由于深层侏罗系烃源岩有机质裂解和天然气长距离运移发生有效的地质色层分离作用所致，这对指导该地区天然气勘探、减少勘探风险有重要意义。
Claims (3)
1、一种指导天然气勘探的方法，包括以下步骤：
步骤一：用色谱分析检测钻进中油气显示井段钻井液罐顶气中有机和无机气态组分相对含量，确定天然气中主要烃类组分和非烃组分，进行天然气评价；
步骤二：对天然气主要组分来源分别进行分析，确定其所成生的烃源岩层位；
步骤三：依据天然气成生的烃源岩层位和天然气评价结果指导区域天然气勘探。
2、根据权利要求1所述的指导天然气勘探的方法，步骤一中所检测的有机和无机气态组分为甲烷到正庚烷烃类组分、氮气、二氧化碳、氦气、氢气和硫化氢。
3、根据权利要求1或2所述的指导天然气勘探的方法，步骤一所述天然气评价标准为：天然气中甲烷占烃气组分的95％以上为干气，95％以下为湿气，所述天然气中氦气含量大于0.1％时，从天然气中分离氦气有工业价值，所述天然气氮气、二氧化碳含量高，则天然气工业应用价值低。
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| CN1294415C (zh) | 2007-01-10 |
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