中深层天然气藏充注途径示踪方法及其设备技术

本发明专利技术属油气勘探开发领域，主要涉及一种中深层天然气藏充注途径示踪方法及其设备，本发明专利技术主要解决目前常规的钢瓶取样无法采集到C8以上的生物标志物成分的问题，方法主要包括：筛选适合高-过成熟状态下的天然气成熟度示踪参数；在井口采集天然气中的三甲基萘即TMN的生物标志物；计算参数值，示踪天然气藏充注途径几步。所述设备包括依次连接联接井口的压力阀、抗高压不锈钢软管、联接不锈钢管、稳压阀、联接橡胶管、四通玻璃管、橡胶软管、天然气进口、抗高压连续U型玻璃管、天然气出口、橡胶软管、不锈钢管、耐腐蚀的塑料桶、碱溶液。本发明专利技术可为深层天然气勘探提供依据。

【技术实现步骤摘要】
中深层天然气藏充注途径示踪方法及其设备
本专利技术属油气勘探开发领域，涉及一种中深层天然气藏充注途径判别方法及其设备。
技术介绍
由于不断攀升的能源需求和日益增大的能源压力，以及相对煤和石油而言，天然气资源的环保性和高效性，让天然气能源受到越来越多的重视。天然气在中国油气勘探中占有重要地位。中国具有经济价值的未探明石油和天然气资源的主体仍位于大型叠合盆地的中深层，它将决定未来石油工业的发展。以我国四川盆地为例，我国四川盆地深层震旦系-下古生界古油藏中的原油几乎都已裂解为储层固体沥青和天然气，导致四川盆地海相地区形成了众多的天然气藏。如四川盆地乐山—龙女寺古隆起震旦系-下寒武统是国内外典型的高-过成熟原油裂解型天然气田。2013年该区磨溪下寒武统龙王庙发现安岳海相特大型气田，这对推进我国天然气工业的快速发展，保障国家能源安全具有十分重要的意义。相关的天然气成藏规律研究对探索和揭示大型古隆起海相油气田形成与富集规律具有重要理论价值，尤其是天然气充注方向和运移路径能为下一步天然气勘探指明方向。天然气充注途径示踪等是中深层天然气成藏研究的一项重要内容，通过天然气充注方向和运移路径研究，可以确定一个沉积盆地的天然气藏的烃源岩及天然气运移方向，从而有效地指导天然气勘探实践。然而中深层高-过成熟天然气充注途径示踪研究困难，这是因为盆地中深层天然气混源现象十分普遍。盆地内形成的天然气多为有机气形成的气田，然而从有机质热解或原油裂解形成的这些有机气体，容易受到无机气体混源的干扰。从理化特征分析,C1-C4为气态烃，戊烷以上(C5-C17)为液态烃，C18烷以上为固态烃。利用目前传统的天然气分析技术基本都限定在C7以内的天然气组分和轻烃组分，研究方法是根据天然气组分特征及其碳同位素地球化学来判定。目前用于天然气充注途径的示踪方法主要有：1)根据天然气物性；2)根据甲烷碳同位素分馏效应。除此之外，还常用天然气C7轻烃成分进行天然气成藏研究，如甲基环己烷指数、庚烷值与异庚烷值、C7烃(nC7、MCC6、DMCC5)相对含量三角图、C5-C7脂肪族烃组分相对含量三角图等,可以反映天然气的成因类型、演化程度,用于气/气、气/源对比，但目前用C7轻烃参数进行天然气充注途径示踪研究很少见。目前技术中利用C7以下的成分进行天然气充注途径研究无法克服无机气体干扰，而且C7以下的成分具有不稳定性和多解性，容易受到生物降解等地质作用的影响，因此从C7以下成分中提取的充注途径示踪参数具有不稳定和多解性。尤其对于深层过成熟天然气而言，更是如此，因为深层过成熟天然气成分偏干，可提取的信息十分有限。现在很多研究中的天然气缺少C7以上的成分，无法有效进行天然气充注途径示踪的研究，这使得对该区天然气成藏机理缺乏深入的理解，影响到进一步的勘探战略部署。另外现有的供实验室检测分析的天然气采样技术是在井口用天然气钢瓶快速取样，对于深层高-过成熟天然气而言，无法采集到C8以上的生物标志物成分，因此无法获得甾烷等常规的与烃源岩进行直接对比的指标参数，也无法获得C8以上的天然气运移示踪参数，无法解决天然气成藏机理中的诸多问题，对深层天然气勘探提供的有效信息十分有限。再者现有的天然气充注途径示踪参数采用原油物性、甲烷碳同位素和C7轻烃参数,以甲烷碳同位素参数分析为主，这些参数受无机气体影响较大，同时在高温热演化状态下具有不稳定性，在地层抬升过程中也容易受生物降解等地质因素的影响，使得这些参数示踪充注途径的潜能十分不稳定和不可靠。
技术实现思路
为了解决目前的天然气充注途径失踪方法主要依赖于天然气物性、甲烷碳同位素等信息，常规的钢瓶取样无法采集到C8以上的生物标志物成分的问题，提供一种采集C8以上生物标志化合物的方法即中深层天然气藏充注途径示踪方法及其设备，从而直接实现中深层天然气藏充注途径示踪，为中深层天然气成因与成藏机理提供可靠的信息，为中深层天然气勘探提供依据。为了达到上述目的，本专利技术包括以下步骤，第一步，筛选适合高-过成熟状态下的天然气成熟度示踪参数；第二步，在井口采集天然气中的三甲基萘即TMN的生物标志物；第三步，计算参数值，示踪天然气藏充注途径。进一步地，步骤一包括以下小步，(1)对低成熟原油样品在高压釜中进行原油裂解成气模拟实验；(2)对步骤(1)中的实验产物进行GC-MS检测分析；(3)计算生物标志物比值参数，检测其随温度的演化特征。进一步地，步骤二包括以下小步，(1)设计分子筛采集装置，并进行分子筛的预热、检查、连接井口；(2)调控井口气流，开始天然气样品采集；(3)对分子筛中吸附的生物标志物进行解析。进一步地，步骤三包括以下小步，(1)解析的混合物进行抽提和成分分离；(2)对分离出的饱和烃、芳烃进行GC-MS检测；(3)积分生物标志物质谱峰面积，获取生物标志物相对丰度定量数据；(4)计算失踪生物标志物参数值，示踪充注途径。进一步地，步骤一(1)-(3)详细包括：实验设计2种不同的实验压力条件即0.1和20MPa：1)进行即时在线取样模拟实验，以高压釜为主体，进行高温高压下的模拟实验，整套摸拟装置由至少7个釜组成，总体为一体分室结构，本实验中共有7个加热室，每个加热室可单独加温控温，每个高压釜可以通过注入流体的方式单独控制压力，该压力由跟踪泵控制，在实验中压力可调；2)高压釜样品室100mL，称取油样装入不锈钢样品槽中，体积为360L，把样品槽装入高压釜加压密封，实验过程的流体导向与压力维持依靠阀门控制，在常压开放体系0.1MPa和20MPa封闭体系下，开始均升温到初始温度300℃，再以30℃/h的升温速率升温到650℃，其中400到500℃属初次原油裂解成气阶段，500到650℃属二次原油裂解阶段，对预定目标温度400、450、500、550、600和650℃时的实验产物进行收集、计量、测试和GC-MS分析；3)用二氯甲烷作为溶剂对实验产物原油以及油水混合物进行抽提，抽提利用索氏抽提器，在稳定的70℃时连续抽提72小时，抽提后将溶剂蒸发，加入100mL石油醚来溶解抽提剂，当重复清洗后，将他们放入到以烧瓶，静置24小时，然后过滤，不溶部分即为沥青质，可溶部分为饱和烃、芳香烃和非烃的混合物；4)准备硅胶氧化铝充填柱，氧化铝在450℃恒温下连续活化5h，硅胶在150℃恒温下连续活化8h，硅胶和氧化铝以3:1的比例填入色层柱中(硅胶在上，氧化铝在下)，用石油醚润湿柱子后，倒入样品滤液，加石油醚冲洗得到饱和烃，二氯甲烷冲洗得到芳烃，乙醚冲洗得到非烃；5)将得到的饱和烃和芳烃送入GC-MS分析仪进行生物标志物检测，生物标志物的鉴定是通过获得的质谱图与标准样品进行比较获得，相关生物标志物的定量数据通过不同质荷比质谱图上的峰面积获得，检验参数在高温下演化的稳定性，筛选的参数为：不受压力影响，同时随温度升高而增大；6)经过筛选(1,3,7+2,3,6)-TMN/(1,3,5+1,4,6+1,3,6)-TMN，参数具备步骤(5)所述特性。进一步地，步骤二(1)-(3)具体包括以下步骤：1)设计采集设备并在井口调试运行良好；2)选择分子筛，实验前将分子筛放入马弗炉500度4小时，活化后，用真空干燥器保存，冷却后填进U型玻璃管；3)布置好实验模型后，检查各仪表、部件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中深层天然气藏充注途径示踪方法，其特征在于：包括以下步骤，第一步，筛选适合高‑过成熟状态下的天然气成熟度示踪参数；第二步，在井口采集天然气中的三甲基萘即TMN的生物标志物；第三步，计算参数值，示踪天然气藏充注途径。

【技术特征摘要】
1.一种中深层天然气藏充注途径示踪方法，其特征在于：包括以下步骤，第一步，筛选适合高-过成熟状态下的天然气成熟度示踪参数；(1)对低成熟原油样品在高压釜中进行原油裂解成气模拟实验；(2)对步骤(1)中的实验产物进行GC-MS检测分析；(3)计算生物标志物比值参数，检测其随温度的演化特征；具体的说：实验设计2种不同的实验压力条件即0.1MPa和20MPa：1)进行即时在线取样模拟实验，以高压釜为主体，进行高温高压下的模拟实验，整套模拟装置由至少7个高压釜组成，总体为一体分室结构，本实验中共有7个加热室，每个加热室可单独加温控温，每个高压釜可以通过注入流体的方式单独控制压力，该压力由跟踪泵控制，在实验中压力可调；2)高压釜样品室100mL，称取油样装入不锈钢样品槽中，把样品槽装入高压釜加压密封，实验过程的流体导向与压力维持依靠阀门控制，在常压开放体系0.1MPa和20MPa封闭体系下，开始均升温到初始温度300℃，再以30℃/小时的升温速率升温到650℃，其中400℃到500℃属初次原油裂解成气阶段，500℃到650℃属二次原油裂解阶段，对预定目标温度400℃、450℃、500℃、550℃、600℃和650℃时的实验产物进行收集、计量、测试和GC-MS分析；3)用二氯甲烷作为溶剂对实验产物原油以及油水混合物进行抽提，抽提利用索氏抽提器，在稳定的70℃时连续抽提72小时，抽提后将溶剂蒸发，加入100mL石油醚来溶解抽提剂，当重复清洗后，将它们放入到烧瓶中，静置24小时，然后过滤，不溶部分即为沥青质，可溶部分为饱和烃、芳香烃和非烃的混合物；4)准备硅胶氧化铝充填柱，氧化铝在450℃恒温下连续活化5小时，硅胶在150℃恒温下连续活化8小时，以硅胶在上氧化铝在下的方式将硅胶和氧化铝以3:1的比例填入色层柱中形成充填柱；用石油醚润湿充填柱后，倒入样品滤液，加石油醚冲洗得到饱和烃，二氯甲烷冲洗得到芳烃，乙醚冲洗得到非烃；5)将得到的饱和烃和芳烃送入GC-MS分析仪进行生物标志物检测，生物标志物的鉴定是通过获得的质谱图与标准样品进行比较获得，相关生物标志物的定量数据通过不同质荷比质谱图上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈中红，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37