【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于勘探开发及可再生能源，涉及一种浅层碳源原位生物气化的检测方法，尤其涉及一种浅层难动用的碳源有机质原位生物气化进展情况的监控与检测方法。
技术介绍
1、浅层中有机质广泛分布，类型多样，既包括有机质极端富集的煤层、页岩层、废弃油气藏，也包括有机质含量相对较为集中的碳质泥岩等，由于化石能源通常埋藏在一定深度地层之中，在进行能源开采时，有些因地质等各种因素难以利用常规技术加以开采利用，而基于微生物将固态难动用有机碳转化为流动性强生物气的手段，可实现这部分碳的转化和利用。利用微生物实现原位气化，并对生物气化产物进行研究是目前新兴的一个研究领域和方向，应用前景广阔。然而，考虑微生物的极端活跃性与一定埋藏深度等条件限制，生物气化进展情况监控难度较大。
2、浅层有机质的生物气化需要采用微生物进行碳源的降解，目前采用的监控和了解生物气化进展的方法通常是直接监控法，之前通常用于沼气池的监控，沼气池一般深度较浅，主要分布在乡村、村落等人群密集处，可直接获取沼气池里的水，测定水中营养物质的丰富程度及均衡性，以及微生物菌群结构；同时，实验室内各种生物模拟实验，也具有获取容易，操作简单等特点，而且样品均一化好，代表性强。然而，直接取样检测的方法对地下原位生物气化工程具有一定困难，地下原位气化的深度可达到1000～2000米，取样难度大，操作极为不便；更关键的，由于微生物繁育速度极快，随着条件改变，微生物种类及丰度等变化迅速，取样过程短时间内即可发生微生物的数代迭代，无法真实客观反映地下情况；再加上地下非均一性强，获取的样品仅能代表
3、为了避免检测产物与地层实际情况及微生物状态不匹配的问题，目前也有利用同位素标记方法了解生物气化情况，例如投入有14c标记的营养底物，如果产出天然气中含有14c标记的甲烷，则表明生物气化正在进行，标记甲烷占比越高意味着生物气化程度越高。但生物甲烷生成途径多样，与实验室营养底物相对单一、生物甲烷产出途径可控不同，自然界碳源层内营养底物多样，14c标记部分虽可表明气化过程有生物甲烷产生，但并不能反映生物气化的进程；且14c测试价格较高，用样量大，造成成本较高，分析难度增加。
4、cn 115182724a公开了一种页岩气潜力预测方法及装置，该方法包括：对获取的天然气样品的组成进行分析，确定天然气组成及湿气组分的绝对含量；对天然气各组分进行同位素分析，确定甲烷、乙烷的碳氢同位素倒转幅度；对天然气中的甲烷进行无分馏富集纯化处理及测试分析，确定甲烷簇同位素；根据湿气组分的绝对含量、碳氢同位素倒转幅度和甲烷簇同位素，对页岩气产区及潜力进行综合预测。该方法虽然也是对天然气进行分析检测，但针对的是页岩储层中页岩气的产出情况，并不涉及对微生物菌群的构成、繁育情况以及对生物气化进程的判断，待检测的特征也不相同。
5、cn 106249312a公开了一种含油气盆地浅层气混源比例定量表征方法，该方法包括：确定浅层气成因及组成类型；推导原油降解气甲烷碳同位素变化曲线；确定热成因气甲烷碳同位素比值；确定原油降解气甲烷碳同位素比值；定量分析浅层气混源比例。该方法针对原油降解过程中产生的热成因气和原油降解气通过甲烷碳同位素变化模型进行定量分析，并未对微生物的菌群的构成情况进行判定，对浅层气检测的特征也不相同，无法判定生物气化的进展情况。
6、综上所述，对于浅层碳源原位生物气化进展情况的判断，还需要对生物气化产生的天然气进行色谱与同位素的分析检测，通过天然气特征变化，了解地下微生物菌群结构变化，判断生物气化进程，提高检测的精准性。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种浅层碳源原位生物气化的检测方法，所述方法通过将浅层碳源进行原位生物气化，对气体产物的组成和同位素特征进行在线分析，并定期进行甲烷簇同位素离线分析，通过上述特征的变化判断微生物菌群的构成及繁育情况，并以此判断生物气化的进展情况。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种浅层碳源原位生物气化的检测方法，所述检测方法包括以下步骤：
4、(1)将生物气化过程中的气体产物组成进行分析，并对其中部分组分进行同位素特征分析；
5、(2)将生物气化的气体产物定期进行甲烷簇同位素分析；
6、(3)根据步骤(1)和(2)中的气体产物的特征变化，分析浅层碳源生物气化的进展情况以及微生物菌群的繁育情况。
7、本专利技术中，根据浅层中分布的能源类型，采用微生物生物气化的方式进行研究，为后续的勘探开采提供依据，因而需要对生物气化的进展情况进行监控；本专利技术中对浅层碳源进行原位生物气化，通过对气体产物进行组成分析以及常规同位素特征分析，并定期采集气体产物进行甲烷簇同位素分析，前者进行在线分析，后者进行离线分析，通过两者结合的方式监控生物气化产物的特征变化，判断生物气化的进展情况，同时也能够判断出不同种类微生物菌群的活跃情况，必要时调节浅层中环境条件，满足不同微生物的生长要求，促进生物气化的高效运行；所述方法操作简便、快捷，判断结果真实可靠，能够适用于浅层多种类碳富集区的研究，为勘探开采提供依据。
8、以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
9、作为本专利技术优选的技术方案，所述浅层碳源的种类包括煤层、页岩层、油气藏或碳质泥岩中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：煤层和页岩层的组合，页岩层和油气藏的组合，煤层、页岩层和碳质泥岩的组合，页岩层、油气藏和碳质泥岩的组合，煤层、页岩层、油气藏和碳质泥岩的组合等。
10、优选地，所述浅层碳源的深度在2000m以内，例如2000m、1750mm、1500m、1350m、1200m、1000m、800m、600m、400m或200m等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为200～1800m。
11、优选地，所述浅层碳源的温度控制在80℃以下，例如80℃、70℃、65℃、60℃、55℃、50℃、40℃或30℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为65℃以下。
12、本专利技术中的生物气化为难动用有机质的微生物原位生物气化，选择浅层碳源主要是因为若深度过大或温度超过80℃，微生物的活性受到很大限制，无法实现高效转化。
13、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述生物气化过程中的气体产物为天然气产物。
14、优选地，所述气体产物的组成包括n2、h2、ch4和co2。
15、优选地，所述气体产物的组成还包括h2s和/或c2以上的气态烷烃，所述c2以上的气态烷烃优选为c2h6。
16、作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述进行同位素特征分析的组分包括ch4、co2和c2h6。
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1.一种浅层碳源原位生物气化的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述浅层碳源的种类包括煤层、页岩层、油气藏或碳质泥岩中任意一种或至少两种的组合；
3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述生物气化过程中的气体产物为天然气产物；
4.根据权利要求1-3任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述进行同位素特征分析的组分包括CH4、CO2和C2H6；
5.根据权利要求1-4任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述气体产物的组成采用色谱法进行在线分析，所述同位素特征采用同位素质谱法进行在线分析；
6.根据权利要求1-5任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述甲烷簇同位素包括13CH3D与12CH2D2；
7.根据权利要求3-6任一项所述的检测方法，其特征在于，所述气体产物含有C2H6时，根据C2H6碳同位素特征是否稳定，判断其是否发生降解，以此判断生物气化的进展情况；
8.根据权利要求3-7任一项所述
9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述生物气化进展不佳的情况下，若产物中H2丰度较高，所述微生物以有机质降解细菌为主，产甲烷菌活性较差，此时，调节浅层中微环境，加入产甲烷菌所需的营养元素；
10.根据权利要求1-9任一项所述的检测方法，其特征在于，所检测方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种浅层碳源原位生物气化的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述浅层碳源的种类包括煤层、页岩层、油气藏或碳质泥岩中任意一种或至少两种的组合；
3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述生物气化过程中的气体产物为天然气产物；
4.根据权利要求1-3任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述进行同位素特征分析的组分包括ch4、co2和c2h6；
5.根据权利要求1-4任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(1)所述气体产物的组成采用色谱法进行在线分析，所述同位素特征采用同位素质谱法进行在线分析；
6.根据权利要求1-5任一项所述的检测方法，其特征在于，步骤(2)所述甲烷簇同位素包括1...
【专利技术属性】
技术研发人员：帅燕华，魏彩云，候连华，王晓梅，胡国艺，张斌，苏劲，房忱琛，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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