油型气中暗色泥岩与碳质泥岩组成含量测定方法

1.本发明涉及油气勘探开发的技术领域，具体涉及油型气中暗色泥岩与碳质泥岩组成含量测定方法的技术领域。


背景技术：

2.在含油气盆地发现的与煤系地层烃源岩有关的油气藏中，天然气成因多种多样，如煤型气、油型气、生物气和无机气等，天然气资源以煤系地层为主。煤系烃源岩是指含煤岩系(或煤系)中具有生烃能力的岩层，主要包括煤和泥岩两大类，富含有机质。不同环境下不同岩性的煤系烃源岩的生烃能力差别较大，其中煤岩有机质类型为腐植型，有机质丰度高，总体厚度相对小，以生气为主，但随着煤变质程度的提高，有机碳含量逐渐增加，其生烃能力却逐渐降低；泥岩主要包括暗色泥岩和碳质泥岩，为煤系烃源岩中油型气的主力气源，有机质类型偏腐泥型，能生成一定数量的液态烃，与碳质泥岩相比，暗色泥岩的有机质类型更好。
3.当前油气勘探中，对混源气的研究集中在煤型气与油型气混合、有机成因气与无机成因气混合、同一源岩在不同热演化阶段生成的天然气混合等方面，对油型气藏中暗色泥岩及碳质泥岩的贡献率没有进行过精准探讨。
4.部分现有技术提出了基于稀有气体同位素的年代累积效应的定量计算天然气源岩年龄的方法，但其计算式为在母质烃源岩均为暗色泥岩的条件下建立的，而研究表明碳质泥岩中放射成因
40
ar的母体元素钾含量远远低于暗色泥岩中钾含量，导致煤系地层中放射性钾正常衰变形成的
40
ar偏低，进而会导致计算结果存在较大的误差。
5.为了解决这些问题，亟需建立一种简便、准确获取油型气中暗色泥岩与碳质泥岩组成贡献率的方法，从而对油型气藏进行更精细的气源对比，为天然气资源量评价、有利产气区预测及与大中型气藏勘探的指导提供更加准确的依据。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种基于氩同位素计算的、可简单、准确获取油型气中暗色泥岩与碳质泥岩组成比率的方法。
7.本发明技术方案如下：
8.油型气中暗色泥岩与碳质泥岩组成含量测定方法，其包括：
9.第一步：确定油气藏中待测定区域的天然气成因是否为油型气、待测定区域的主力气源是否为暗色泥岩和碳质泥岩；
10.第二步：当所述天然气成因为油型气、所述待测定区域的主力气源为暗色泥岩和碳质泥岩时，获得油气藏中不同气源岩地层的天然气的
40
ar/
36
ar比值，基于氩同位素的年代累积效应，获得不同气源岩地层的地质年龄；
11.第三步：将不同气源岩地层的地质年龄与待测定区的主力气源的地质年代进行比较，以其中对比结果最吻合的气源岩地层的
40
ar/
36
ar比值作为待测定区域的暗色泥岩生成
天然气的
40
ar/
36
ar端元值；
12.第四步：通过以下计算模型获得暗色泥岩及碳质泥岩的组成含量：
[0013][0014]
其中，(
40
ar/
36
ar)
gas
为气藏实测的
40
ar/
36
ar比值；(
40
ar/
36
ar)c为所述暗色泥岩生成天然气的
40
ar/
36
ar的端元值；k1为待测定区域中典型暗色泥岩中k元素的百分含量；k2为待测定区域中典型碳质泥岩中k元素的百分含量，x为源岩中暗色泥岩所占的组成百分比例，1-x为源岩中碳质泥岩所占的组成百分比例；(
40
ar/
36
ar)
air
为空气中氩的
40
ar/
36
ar比值，为295.5。
[0015]
根据本发明的一些具体实施方式，所述第一步中，所述确定包括：利用天然气组分、稳定碳氢同位素、稀有气体同位素地球化学示踪指标综合判断油气藏中天然气成因，排除深部异源物质的混入，确定油气藏中待测定区域的天然气成因是否为油型气，并通过调研明确待测定区域的主力气源是否为暗色泥岩和碳质泥岩。
[0016]
根据本发明的一些具体实施方式，所述不同气源岩地层的地质年龄通过下式获得：
[0017]
t＝530lg(
40
ar/
36
ar)
gas-1323，
[0018]
式中：t为气源岩地层的地质年龄，(
40
ar/
36
ar)
gas
为气藏实测的
40
ar/
36
ar比值。
[0019]
根据本发明的一些具体实施方式，所述油气藏中不同气源岩地层的天然气的
40
ar/
36
ar比值通过稀有气体同位素质谱仪获得。
[0020]
根据本发明的一些具体实施方式，所述待测定区的主力气源的地质年代通过调研获得。
[0021]
根据本发明的一些具体实施方式，所述吻合度通过差值绝对值确定。
[0022]
本发明可以准确地获取油型气中暗色泥岩与碳质泥岩组成贡献率，实现对油型气藏更精细的气源对比，为天然气资源量评价、有利产气区预测及与大中型气藏勘探的指导提供更加准确的依据。
附图说明
[0023]
图1为本发明的贡献率获取方法的一种具体实施流程示意图。
[0024]
图2为具体实施方式中所述
40
ar/
36
ar-3
he/4he相关图。
[0025]
图3为具体实施方式中所述ln(c1/c2)-ln(c2/c3)相关图。
[0026]
图4为具体实施方式中所述δ
13c1-δd1相关图。
具体实施方式
[0027]
以下结合实施例对本发明进行详细描述，但需要理解的是，所述实施例仅用于对本发明进行示例性的描述，而并不能对本发明的保护范围构成任何限制。所有包含在本发明的发明宗旨范围内的合理的变换和组合均落入本发明的保护范围。
[0028]
参照附图1，根据本发明的技术方案，所述油型气中暗色泥岩与碳质泥岩贡献率获取方法的一些具体实施方式包括以下步骤：
[0029]
第一步：根据现有技术，利用如附图2所示的
40
ar/
36
ar-3
he/4he相关图、附图3所示的ln(c1/c2)-ln(c2/c3)相关图、附图4所示的δ
13c1-δd1相关图，综合判断油气藏中天然气成因，排除深部异源物质的混入，确定油气藏中待测定区域的天然气成因为油型气，通过调研明确待测定区域的主力气源为暗色泥岩和碳质泥岩。
[0030]
第二步：通过稀有气体同位素质谱仪获得油气藏中不同气源岩地层的天然气的
40
ar/
36
ar比值，基于氩同位素的年代累积效应，利用下式估算得到不同气源岩地层的地质年龄：
[0031]
t＝530lg(
40
ar/
36
ar)
gas-1323(ma)
[0032]
式中：t为气源岩地层的地质年龄，ma；(
40
ar/
36
ar)
gas
为气藏实测
40
ar/
36
ar比值。
[0033]
第三步：将不同气源岩地层的地质年龄与待测定区域主力气源的地质年代相比较，以其中对比结果吻合度最高的气源岩地层的
40
ar/
36
ar比值作为待测定区域暗色泥岩生成天然气的
40
ar/
36
ar端元值；其中吻合度可通过差值绝对值确定。其中，所述待测定区域主力气源的年代可通过调研获得。
[0034]
第四步：通过k衰变规律，获得气藏中
40
ar含量的关系式，如下：
[0035][0036]
式中:
40
ar
gas
为气藏中
40
ar含量；xk为自然界中
40
k丰度，为1.167
×
10-4
；λk为
40
k衰变成
40
ar的衰变常数，为5.54
×
10-10
；λ为
40
k衰变成
40
ar和
40
ca的总衰变常数，为5.81
×
10-11
；ф为气藏孔隙度；k为源岩中钾含量；ε为平衡常数；t为气源岩年龄，ma，e为自然常数。
[0037]
因此，可以看出天然气中
40
ar
gas
与岩石中矿物k的含量成正比例线性关系，于是可以得到相同时代不同k含量的烃源岩形成的天然气的
40
ar/
36
ar值之间具有如下关系：
[0038][0039]
式中：a为源岩a中k的含量，％；b为源岩b中k的含量，％；(
40
ar/
36
ar)a为源岩a生成天然气的
40
ar/
36
ar比值；(
40
ar/
36
ar)b为源岩b生成天然气的
40
ar/
36
ar比值；(
40
ar/
36
ar)
air
为空气氩的
40
ar/
36
ar比值，为295.5。
[0040]
进一步地，利用下列公式计算暗色泥岩及碳质泥岩的贡献率：
[0041][0042]
式中：(
40
ar/
36
ar)
gas
为天然气实测
40
ar/
36
ar比值；(
40
ar/
36
ar)c为研究区暗色泥岩生成天然气
40
ar/
36
ar的端元值；k1为待测定区域典型暗色泥岩中k的含量，％，由γ谱法测定获取；k2为待测定区域典型碳质泥岩中k的含量，％，由γ谱法测定获取；x为源岩中暗色泥岩所占比例，％。
[0043]
实施例1
[0044]
将本发明应用到某地区飞仙关组气藏中，计算其油型气中暗色泥岩及碳质泥岩组分含量的比例，具体如下：
[0045]
通过稀有气体同位素质谱仪测得飞仙关组天然气
40
ar/
36
ar值分布在490～926之
间(表1)，利用下列公式进行气源岩年龄的计算：
[0046]
t＝530lg(
40
ar/
36
ar)
gas-1323(ma)
[0047]
式中：t为气源岩地层的地质年龄，ma；(
40
ar/
36
ar)
gas
为气藏实测
40
ar/
36
ar比值。
[0048]
计算得到气源岩年龄分布在104.77～251.59ma之间。通过调研可知飞仙关组天然气主力气源为龙潭组烃源岩，其地质年龄为240～256ma之间，因此选取成16井的
40
ar/
36
ar比值作为待测定区域暗色泥岩生成天然气的
40
ar/
36
ar端元值。
[0049]
再利用下列公式计算某地区飞仙关组暗色泥岩及碳质泥岩的贡献率：
[0050][0051]
式中：(
40
ar/
36
ar)
gas
为天然气实测
40
ar/
36
ar比值；(
40
ar/
36
ar)c为研究区暗色泥岩生成天然气
40
ar/
36
ar的端元值；k1为待测定区域典型暗色泥岩中k的含量，％，由γ谱法测定获取；k2为待测定区域典型碳质泥岩中k的含量，％，由γ谱法测定获取；x为源岩中暗色泥岩所占比例，％。
[0052]
可得到如下表所示的某地区飞仙关组天然气的稀有气体同位素数据及暗色泥岩、碳质泥岩占比情况：
[0053]
表1某地区飞仙关组天然气稀有气体同位素数据及暗色泥岩、碳质泥岩占比
[0054][0055][0056]
根据计算结果可以看到某地区飞仙关组天然气气源中暗色泥岩占比在25％～100％之间，平均66.2％；碳质泥岩占比分布在0～75％，平均为33.8％。反映该地区天然气气源总体上以暗色泥岩贡献为主，这与调研所得龙潭组烃源岩岩性分布特征一致。此外，a6井分布于该地区南部，其气源中碳质泥岩贡献较大，而b16井、c5-1井、d8井、e5井均分布于该地区北部及中部，气源中暗色泥岩贡献较大，这一分布规律与该区域龙潭组烃源岩从南往北由陆相逐渐过渡到海相的沉积环境相符，进而证明了本发明的准确性、可靠性。
[0057]
以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。