[發(fā)明專利]一種利用烷烴碳同位素序列倒轉指示頁巖氣高產層位的方法

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• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112461912A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 趙恒;李建
• 申請（專利權）人: 中能化江蘇地質礦產設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 陳月婷

本發(fā)明公開了一種利用烷烴碳同位素序列倒轉指示頁巖氣高產層位的方法，包括確定指定區(qū)塊頁巖處于高演化階段，收集頁巖解吸試驗中的自然解析氣并測量甲烷、乙烷、丙烷的碳同位素值，制作頁巖氣烷烴碳同位素序列和判斷頁巖氣高產層位。本發(fā)明可以精確快速的指示頁巖氣高產層位。本發(fā)明采樣便捷，實驗成本低，具有易于推廣、實施方便的特點。

技術領域

本發(fā)明涉及頁巖氣開采技術領域，具體涉及一種利用烷烴碳同位素序列倒轉指示頁巖氣高產層位的方法。

背景技術

北美海相頁巖油氣獲得巨大成功后，頁巖氣在全球范圍內成為勘探研究熱點。近年來我國雖然也在全國范圍內開展頁巖氣地質調查，但是取得實質性突破的頁巖氣高產富集區(qū)集中分布在中上揚子地區(qū)的四川盆地及周緣地區(qū)，中上揚子以外地區(qū)的頁巖氣勘探總體而言勘探效果甚微。我國廣泛發(fā)育的多套優(yōu)質富有機質頁巖，具有良好的生烴基礎和儲集條件，但其高的熱演化程度且普遍受強烈的構造改造，復雜的頁巖氣成藏過程和保存條件已經成為限制我國頁巖氣勘探的關鍵因素。

頁巖解吸氣的烷烴碳同位素地球化學在氣源比對、成因判識、成烴演化、成藏過程示蹤、保存條件等方面具有關鍵指示作用，已經成為構造復雜區(qū)頁巖氣勘探研究的有力工具。頁巖氣烷烴碳同位素系列是指烷烴碳同位素值(δ¹³C)隨烷烴氣分子碳數的變化情況，包括：δ¹³C值隨烷烴氣分子碳數遞增為正碳同位素序列(δ¹³C₁δ¹³C₂δ¹³C₃)，δ¹³C值隨烷烴氣分子碳數遞減為碳同位素序列完全倒轉(δ¹³C₁δ¹³C₂δ¹³C₃)，δ¹³C值隨烷烴氣分子碳數先減后增(δ¹³C₁δ¹³C₂δ¹³C₃)為“V字型”同位素序列部分倒轉，δ¹³C值隨烷烴氣分子碳數先增后減(δ¹³C₁δ¹³C₂δ¹³C₃)為“倒V字型”同位素序列部分倒轉，如圖1所示。

目前全世界很多高產頁巖氣田中都發(fā)現了烷烴的碳同位素序列倒轉，雖然學者們對于烷烴同位素序列倒轉機制引起了廣泛關注，也提出了很多假設，目前同位素序列倒轉機制仍然存在很大爭議。Tilley et al.(2011)認為頁巖氣中的烷烴同位素序列倒轉可以指示封閉的頁巖體系，從而可以用來指示頁巖氣的高產層位。然而，目前人們對烷烴同位素序列倒轉指示頁巖氣高產層位機理的認識仍然不夠深入。

一般認為導致同位素序列倒轉的原因包括：有機烷烴氣和無機烷烴氣的混合；煤成氣和油型氣的混合；同型不同源氣或同源不同期氣的混合；地溫增高；排烴過程或擴散過程造成的同位素分餾；TSR反應；與水發(fā)生一些特殊的氧化還原反應；烷烴氣中某一或某些組分被細菌氧化；烷烴間碳同位素的交換作用(戴金星等，2003，2010，2016；Hill et al.,2003；Hao et al.,2008；Burruss et al.,2010；Tilley et al.,2013；Dai et al.,2016)。我們認為漫長的地質過程中基本不存在快速顯著的脫氣作用，因此我們認為天然氣成藏演化過程中的排烴、運移、散失、吸附/解吸附等作用引起的同位素分餾應該是十分有限的；TSR、細菌降解等次生演化在地質條件下具有較大的局限性也不是造成烷烴碳同位素演化的主要因素；不同成因、不同來源、不同演化程度的混合作用雖然被普遍認為是造成烷烴同位素演化的主要因素，但是在地質過程中并不存在組分和同位素特征不變的固定端元，而且天然氣端元中不同氣態(tài)組分存在著顯著活性差異，將天然氣端元中的不同組分按照相同的比例進行混合也是不合理的。