一种判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的方法

1.本发明涉及一种判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的方法，属于资源勘探技术领域。


背景技术：

2.氦气具有特殊的物理-化学性质，特别是其在超低温下仍为液体的特性和化学惰性，使其成为一种不可替代、关系国家安全和高新技术产业发展的重要稀缺战略资源。目前，从含氦、富氦天然气藏中提取氦气仍是工业制氦的唯一途径。而氦源的研究是氦气资源勘探中的关键研究内容之一，其不仅可以为氦气成藏机制的建立提供理论基础和支撑，也可以为富氦天然气藏预测提供关键证据和认识。通常，氦气的来源包括壳源氦(盆地基底花岗岩和富有机质页岩)、幔源氦和大气源氦。在全球报道的大部分富氦天然气藏中的氦以壳源氦为主，且古老的盆地基底花岗岩是主要的氦源岩。因此，如何判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏具有氦源贡献是亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种判识基底花岗岩是否对富氦天然气藏具有氦源贡献的方法，能够明确天然气藏中氦气来源组成，重点明确盆地基底花岗岩是否对天然气藏有氦源的贡献，其不仅有助于剖析富氦天然气藏的成藏机制，也为富氦天然气藏预测提供支撑。
4.本发明提供的判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的方法，包括如下步骤：
5.s1、采集研究区盆地中代表性的储层岩石、下伏沉积层和富氦天然气样品；
6.s2、测定所述储层岩石和所述下伏沉积层的生氦量；
7.s3、测定所述富氦天然气样品中氦气的平均浓度，根据富氦天然气藏的天然气储量，得到富氦天然气藏中氦的含量；
8.s4、比较所述储层岩石和所述下伏沉积层的生氦量和所述富氦天然气藏中氦的含量的大小，即能判断底花岗岩是否对富氦天然气藏具有氦源贡献：
9.1)若4he
生
≥4he
藏
时，表明基底花岗岩对富氦天然气藏的氦源贡献有限；
10.2)若4he
生
《4he
藏
时，表明基底花岗岩对富氦天然气藏的氦源贡献明显，根据两者的比值可以得到基底花岗岩对富氦天然气藏的氦源贡献程度；
11.其中，4he
生
表示所述储层岩石和所述下伏沉积层的生氦量的和；4he
藏
表示富氦天然气藏中氦的含量。
12.上述的方法中，步骤s2中，所述储层岩石和所述下伏沉积层的生氦量分别根据式(1)和式(2)得到：
[0013][0014][0015]
其中，4he
储
表示所述储层岩石的生氦量，α
储
表示每克所述储层岩石的4he年产量，ρ
储
表示所述储层岩石的平均密度，表示所述储层岩石的平均孔隙度，v
储
表示所述储层岩石
的体积，t表示富氦天然气藏的成藏时间；
[0016]4he
沉
表示所述下伏沉积层的生氦量，α
沉
表示每克所述下伏沉积层的4he年产量，ρ
沉
表示所述下伏沉积层的平均密度，表示所述下伏沉积层的平均孔隙度，v
沉
表示所述下伏沉积层的体积。
[0017]
上述的方法中，采用岩石密度测试仪测定所述储层岩石和所述下伏沉积层的密度：取小块岩石样品，置于岩石密度测试仪上，待稳定后读取岩石密度数值；
[0018]
所述平均密度为5～10件样品的密度的平均值。
[0019]
上述的方法中，采用岩石孔隙度测试仪测定所述储层岩石和所述下伏沉积层的孔隙度；
[0020]
所述孔隙度为5～10件样品的孔隙度的平均值。
[0021]
上述的方法中，所述富氦天然气藏的圈闭面积乘以储层岩石与下伏沉积层的厚度，即得到气藏下方储层岩石和下伏沉积层的体积。
[0022]
上述的方法中，采用流体包裹体均一温度与埋藏史结合的方法确定所述富氦天然气藏的成藏时间。
[0023]
上述的方法中，对所述储层岩石薄片中的纯甲烷包裹体及与其共生的气水两相包裹体进行显微测温和压力矫正，获得天然气捕获温度和压力后结合埋藏史得到天然气藏的成藏时间。
[0024]
上述的方法中，所述储层岩石和所述下伏沉积层的4he年产量分别根据式(3)和式(4)得到：
[0025]
α
储
＝(12.06
×u储
2.87
×
th
储
)
×
10-8
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0026]
α
沉
＝(12.06
×u沉
2.87
×
th
沉
)
×
10-8
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0027]
其中，u
储
表示每克所述储层岩石的平均铀含量，th
储
表示每克所述储层岩石的平均铀含量；
[0028]u沉
表示每克所述下伏沉积层的平均钍含量，th
沉
表示每克所述下伏沉积层的平均钍含量；
[0029]
采用电感耦合等离子体质谱法测定铀含量和钍含量。
[0030]
本发明方法中，所述储层可为白云岩、石灰岩、砂岩、砂砾岩等；
[0031]
所述下伏沉积层可为泥岩、粉砂岩、泥质白云岩等。
[0032]
本发明还提供了一种用于判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的分析系统，包括处理器和存储有计算机程序的存储器；
[0033]
所述处理器被配置成执行计算机程序以实现上述判别方法。
[0034]
本发明进一步提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时以实现上述判别方法。
[0035]
本发明实现判别的原理如下：地质历史时间的尺度上，富氦天然气藏中氦的聚集量主要受控于储层原位生氦的贡献和储层以外来源氦的贡献。不考虑到源岩中氦气的释放效率以及运移和聚集过程中的氦散失量，根据质量平衡原理，天然气藏中的氦气应该近似等于储层原位生氦量、下伏沉积岩层生氦量与基地花岗岩生氦量的和(图1)。通过计算储层原位生氦量与下伏沉积岩层生氦量的和，表示为4he
生
(4he
生
＝4he
储
4he
沉
)，对比富氦天然气藏中的氦含量(4he
藏
)，可判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏具有氦源贡献((4he
藏-4
he
生
)
/4he
藏
，该比值即表示贡献程度)。
[0036]
本发明具有如下有益技术效果：
[0037]
1、本发明判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的方法，利用生氦量计算公式，在地质历史时间的尺度上，计算研究区储集层和下伏沉积层的生氦量，大大提高了氦源数据的可靠性和准确性。
[0038]
2、本发明判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的方法，基于质量平衡原理，对比储层原位生氦量与下伏沉积岩层生氦量与富氦天然气藏中的氦含量，进而有效地判断基地花岗岩对富氦天然气藏的氦源贡献。
[0039]
3、本发明判断基底花岗岩是否对富氦天然气藏供氦的方法，建立包含处理器和存储器的计算机分析系统，能够简洁、快速的分析氦源贡献。
附图说明
[0040]
图1为氦气质量平衡模型示意图。
具体实施方式
[0041]
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0042]
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0043]
下述实施例以我国四川盆地威远气田为例，选取灯影组富氦天然气藏为研究对象，其储层岩石为灯影组白云岩，其下伏沉积层为陡山沱组，岩石组成主要为白云岩，其次为砂岩和页岩。综合储层岩石和下伏沉积层的生氦量以及天然气藏的氦含量对比，明确了我国四川盆地威远气田灯影组富氦天然气藏中的氦气主要来源于基底花岗岩。
[0044]
具体步骤如下：
[0045]
1、采用岩石密度测试仪(mh-600z电子式密度仪)测定岩石样品的密度，测定我国四川盆地威远气田灯影组储层岩石与下伏陡山沱组岩石的平均密度ρ
储
和ρ
沉
，单位为g/cm3，分别为2.4g/cm3和2.8g/cm3。
[0046]
2、采用岩石孔隙度测试仪测定岩石样品的孔隙度，测定我国四川盆地威远气田灯影组储层岩石与下伏陡山沱组岩石的平均孔隙度和分别为1.8％和2.44％。
[0047]
3、我国四川盆地威远气田富氦天然气藏的圈闭面积为850km2，即850
×
10
10
cm2，灯影组储层平均厚度500m，即5
×
104cm，计算得到v
储
＝4.25
×
10
17
cm3；下伏陡山沱组平均厚度为40m，即4
×
103cm，计算得到v
沉
＝3.4
×
10
16
cm3。
[0048]
4、采用流体包裹体均一温度与埋藏史结合的方法确定天然气藏的成藏时间，首先对储层灯影组岩石薄片中的纯甲烷包裹体及与其共生的气水两相包裹体进行显微测温和压力矫正，获得天然气捕获温度和压力后，结合埋藏史得到灯影组大型古气藏形成时间晚白垩世150ma，即t＝150
×
108年。
[0049]
5、采用电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry，icp-ms)测定铀、钍含量，测定灯影组储层岩石10件，统计铀平均含量u
储
＝2.2
×
10-6
，钍平均含量th
储
＝1.7
×
10-6
；测定下伏陡山沱组岩石10件，统计铀平均含量u
沉
＝2.17
×
10-6
，钍平均含量th
沉
＝2.99
×
10-6
。
[0050]
6、计算每克灯影组储层岩石与下伏陡山沱组岩石的4he年产量，用α代表每克岩石
的4he年产量。根据u、th的放射性衰变定律α＝(12.06
×
u 2.87
×
th)
×
10-8
，灯影组储层岩石α
储
＝(12.06
×
2.2
×
10-6
2.87
×
1.7
×
10-6
)
×
10-8
＝3.14
×
10-13
cm3/g岩石/年，下伏陡山沱组α
沉
＝(12.06
×
2.17
×
10-6
2.87
×
2.99
×
10-6
)
×
10-8
＝3.47
×
10-13
cm3/g岩石/年。
[0051]
7、采用岩石原位生氦量(4he)的计算公式为计算我国四川盆地威远气田灯影组岩石生氦量威远气田灯影组岩石生氦量下伏陡山沱组岩石生氦量量
[0052]
8、我国四川盆地威远气田天然气样品中氦气的平均浓度为0.2％，天然气储量为1600
×
108m3，氦浓度与天然气藏储量的乘积为富氦天然气藏中氦的含量，即4he
藏
＝0.2％
×
1600
×
108m3＝3.2
×
10
14
cm3。
[0053]
9、根据质量平衡原理，通过计算储层原位生氦量与下伏沉积岩层生氦量的和4he
生
＝4he
储
4he
沉
＝4.72
×
10
13
4.84
×
10
12
＝5.20
×
10
13
cm3，对比富氦天然气藏中的氦含量4he
藏
＝3.2
×
10
14
cm3，4he
生
/4he
藏
×
100％＝16.25％。可见4he
生
《4he
藏
，表明研究区基底花岗岩对富氦天然气藏的氦源贡献显著，可达到83.75％。