專利名稱：一種用鉆井液罐頂氣組成氣相色譜錄井指導(dǎo)天然氣勘探的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣鉆井工程領(lǐng)域，特別涉及通過對(duì)鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量的分析，確定天然氣類型與來源從而指導(dǎo)天然氣勘探的方法。
背景技術(shù)：
鉆井液是石油天然氣鉆井工程的血液和攜帶巖屑的載體，在鉆井液沖刷、攜帶巖屑等地層流體返回地面過程中，在地層和井筒壓力、溫度等共同作用下巖屑與鉆井液中的物質(zhì)相互吸附交換，是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，如圖1所示。
當(dāng)鉆井液中有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)會(huì)對(duì)巖屑造成污染，而巖屑中有機(jī)質(zhì)也會(huì)被鉆井液攜帶吸附，因此，鉆井液中有機(jī)質(zhì)等含量的測定和變化特征，是地質(zhì)綜合錄井識(shí)別地層流體和儲(chǔ)層評(píng)價(jià)及油氣顯示標(biāo)準(zhǔn)特征。常規(guī)地化錄井技術(shù)如巖石熱解、巖屑罐頂氣輕烴等，則主要以巖屑和巖心中有機(jī)質(zhì)為檢測對(duì)象，通過測定巖屑中有機(jī)質(zhì)絕對(duì)含量及變化特征來評(píng)價(jià)烴源巖生烴能力和儲(chǔ)集巖含油氣性，往往忽視對(duì)鉆井液的檢測，沒有檢測鉆井液中有機(jī)和無機(jī)氣組分的檢測方法，因而對(duì)鉆井液中有機(jī)和無機(jī)氣組分含量沒有記錄，缺少評(píng)價(jià)天然氣及來源的方法，而天然氣中非烴氣含量的高低是勘探經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種從鉆井液罐頂氣組成氣相色譜錄井?dāng)?shù)據(jù)出發(fā)評(píng)價(jià)天然氣指導(dǎo)天然氣勘探的方法。
本發(fā)明指導(dǎo)天然氣勘探的方法，包括以下步驟步驟一用色譜分析檢測鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液罐頂氣中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量，確定天然氣中主要烴類組分和非烴組分，進(jìn)行天然氣評(píng)價(jià)；步驟二對(duì)天然氣主要組分來源分別進(jìn)行分析，確定其所成生的烴源巖層位；步驟三依據(jù)天然氣成生的烴源巖層位和天然氣評(píng)價(jià)結(jié)果指導(dǎo)區(qū)域天然氣勘探。
上述指導(dǎo)天然氣勘探的方法中，步驟一中能夠檢測的有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分為甲烷到正庚烷烴類組分、氮?dú)?、二氧化碳、氦氣、氫氣和硫化氫?br> 上述指導(dǎo)天然氣勘探的方法中，步驟一所述天然氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為天然氣中甲烷占烴氣組分的95％以上為干氣，95％以下為濕氣，所述天然氣中氦氣含量大于0.1％時(shí)，從天然氣中分離氦氣有工業(yè)價(jià)值，所述天然氣氮?dú)?、二氧化碳含量高，則天然氣工業(yè)應(yīng)用價(jià)值低。
本發(fā)明利用鉆井液罐頂氣組成氣相色譜地化錄井技術(shù)，檢測鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量，確定氣體主要來源，對(duì)指導(dǎo)該地區(qū)天然氣勘探、減少勘探風(fēng)險(xiǎn)有重要意義。


圖1為巖屑與鉆井液中的物質(zhì)吸附交換示意圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例詳述本發(fā)明。
1、樣品采集與處理鉆進(jìn)鉆井液必須在振蕩篩前用取樣罐(同巖屑罐頂氣)采集罐總體積的90％，采集間距與巖屑罐頂氣一樣或根據(jù)需要確定。
采用排水取氣法將鉆井液罐頂氣取出。
2、分析方法鉆井液罐頂氣組成氣相色譜分別按以下條件分析。
(1)O2、N2、CH4、CO組分分析檢測器TCD，橋流150mA，70℃；載氣He，流量30mL/min；色譜柱長2000mm、內(nèi)徑3mm、填充5A分子篩、柱溫40℃。
(2)H2、He組分分析載氣N2，流量30mL/min；色譜柱長2000mm、內(nèi)徑3mm、填充5A分子篩、柱溫40℃；檢測器TCD，橋流100mA，溫度30℃。
(3)烴類、CO2、H2S等組分分析載氣He，流量30mL/min；色譜柱長3000mm、內(nèi)徑3mm、填充Porapa Q、柱初始溫度60℃、恒溫2min、以8℃/min升到240℃；檢測器TCD，橋流150mA，溫度70℃。
(4)定性與定量采用標(biāo)樣、保留時(shí)間等定性；采用面積歸一化法定量(扣除空氣)。
3、鉆井液罐頂氣組成色譜分析動(dòng)態(tài)監(jiān)測在柴達(dá)木北緣鴨深1深預(yù)探井進(jìn)行監(jiān)測，鉆井液罐頂氣組成色譜分析數(shù)據(jù)見表1，從中看出，組分含量變化范圍甲烷為8.009％～61.128％、乙烷0.000％～0.080％、氮?dú)?8.573％～90.505％、二氧化碳0.007％～1.777％、氫氣0.000％～0.622％?？梢姡摼烊粴庵饕M分為甲烷和氮?dú)狻?br> 表1鉆井液罐頂氣組成色譜分析數(shù)據(jù)％

4、天然氣評(píng)價(jià)及成因分析熱解成因氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)甲烷占烴氣組分的95％以上為干氣，95％以下為濕氣。一般認(rèn)為工業(yè)天然氣中氦氣含量大于0.1％時(shí)，從天然氣中分離氦氣就有工業(yè)價(jià)值，而氮?dú)狻⒍趸己扛?尤其是氮?dú)?則天然氣工業(yè)應(yīng)用價(jià)值低。因此，天然氣中非烴氣含量的高低是勘探經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。從本發(fā)明鉆井液罐頂氣組成色譜分析數(shù)據(jù)(表1)得知，鴨深1井天然氣為富氮或高氮天然氣，氫含量相對(duì)較高，氦氣未檢測到，C1/C2＞700，甲烷占烴氣組分的99％以上，屬于干氣。
該井3517.5m、4626-4629m、4861-4866m氣組分同位素δ13C1分別為-23.4‰、-33.3‰、-26.5‰，與鄰近的鴨參3井天然氣甲烷碳同位素值接近，這些井段天然氣有過成熟煤型氣特征，由此推斷烴源巖Ro大于3.0％，氣源為深層侏羅系烴源巖。
氮?dú)馐翘烊粴庵凶畛Ｒ姷姆菬N組分之一，含量一般小于10％，天然氣中氮的來源一般認(rèn)為有有機(jī)成因、大氣成因、巖漿成因三種。有機(jī)成因是天然氣中氮?dú)獾闹饕獊碓矗丛趲r石分散有機(jī)質(zhì)的氮化物或石油氮化物的生物化學(xué)改造過程或熱催化改造過程生成的，生物氣相對(duì)油型氣更富含氮?dú)猓淮髿獬梢虻氖怯捎诘乇硭c地下水的循環(huán)作用，將大氣中的氮?dú)鈳氲叵拢⑽龀鲞M(jìn)入氣藏或儲(chǔ)集層，這類成因的氮?dú)馔患跍\部地層，另外，煤層中天然氣(一般都在200-800m)氮?dú)夂扛撸叩目蛇_(dá)90％以上，一般也屬于大氣成因；巖漿成因的富氮或高氮?dú)馓烊粴馔c高氦氣含量正相關(guān)。
該井天然氣中氦氣含量很低，所取樣品都未檢測到，由此說明不是巖漿成因；從由淺層到深層氮?dú)夂靠?，大氣成因的可能性不大；根?jù)張?jiān)滥?1999年)研究結(jié)果，沉積有機(jī)質(zhì)在過成熟階段(溫度超過300℃、Ro大于3.0％)裂解產(chǎn)生的氮?dú)馐歉叩烊粴?氮?dú)獯笥?0％)的主要來源，由于巖石對(duì)氮?dú)夂图淄榈奈侥芰霸谒械娜芙舛炔町惔?，它們的混合氣體經(jīng)過1000m運(yùn)移以后，氮?dú)鉂舛缺燃淄闈舛瓤商岣?％-18％，天然氣通過運(yùn)移，氮?dú)獾臐舛茸畲罂商岣?2-25％，由此可見，高氮天然氣的形成除了具備有機(jī)質(zhì)裂解條件外，天然氣長距離運(yùn)移發(fā)生有效的地質(zhì)色層分離作用是主要原因；其判識(shí)標(biāo)志是產(chǎn)區(qū)有過成熟烴源巖、伴生的甲烷碳同位素值為-30‰～-20‰等，而該井天然氣氣源為侏羅系烴源巖，有機(jī)質(zhì)Ro大于2.0％、甲烷碳同位素值為-33.3‰～-23.4‰，運(yùn)移距離在10000m以上，由此判定天然氣中氮?dú)鉃橘_系烴源巖有機(jī)質(zhì)裂解、長距離運(yùn)移產(chǎn)生。另外，泥漿添加劑(尤其是銨鹽)在地層條件下相互作用產(chǎn)生氮?dú)猓烊胨鈽又?，使氣樣中氮?dú)夂扛撸彩窃蛑弧?br> 本發(fā)明利用鉆井液罐頂氣組成氣相色譜地化錄井技術(shù)，檢測了鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量，認(rèn)為該井天然氣屬于富氮或高氮?dú)馓烊粴?，主要來自深層侏羅系烴源巖；富氮或高氮?dú)馓烊粴庵饕怯捎谏顚淤_系烴源巖有機(jī)質(zhì)裂解和天然氣長距離運(yùn)移發(fā)生有效的地質(zhì)色層分離作用所致，這對(duì)指導(dǎo)該地區(qū)天然氣勘探、減少勘探風(fēng)險(xiǎn)有重要意義。
權(quán)利要求
1.一種指導(dǎo)天然氣勘探的方法，包括以下步驟步驟一用色譜分析檢測鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液罐頂氣中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量，確定天然氣中主要烴類組分和非烴組分，進(jìn)行天然氣評(píng)價(jià)；步驟二對(duì)天然氣主要組分來源分別進(jìn)行分析，確定其所成生的烴源巖層位；步驟三依據(jù)天然氣成生的烴源巖層位和天然氣評(píng)價(jià)結(jié)果指導(dǎo)區(qū)域天然氣勘探。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的指導(dǎo)天然氣勘探的方法，步驟一中所檢測的有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分為甲烷到正庚烷烴類組分、氮?dú)?、二氧化碳、氦氣、氫氣和硫化氫?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的指導(dǎo)天然氣勘探的方法，步驟一所述天然氣評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為天然氣中甲烷占烴氣組分的95％以上為干氣，95％以下為濕氣，所述天然氣中氦氣含量大于0.1％時(shí)，從天然氣中分離氦氣有工業(yè)價(jià)值，所述天然氣氮?dú)狻⒍趸己扛?，則天然氣工業(yè)應(yīng)用價(jià)值低。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種指導(dǎo)天然氣勘探的方法，步驟一用色譜分析檢測鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液罐頂氣中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量，確定天然氣中主要烴類組分和非烴組分，進(jìn)行天然氣評(píng)價(jià)；步驟二對(duì)天然氣主要組分來源分別進(jìn)行分析，確定其所成生的烴源巖層位；步驟三依據(jù)天然氣成生的烴源巖層位和天然氣評(píng)價(jià)結(jié)果指導(dǎo)區(qū)域天然氣勘探。其中，步驟一中能夠檢測的有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分為甲烷到正庚烷烴類組分、氮?dú)?、二氧化碳、氦氣、氫氣和硫化氫。本發(fā)明利用鉆井液罐頂氣組成氣相色譜地化錄井技術(shù)，檢測鉆進(jìn)中油氣顯示井段鉆井液中有機(jī)和無機(jī)氣態(tài)組分相對(duì)含量，評(píng)價(jià)天然氣、確定氣體主要來源，對(duì)指導(dǎo)該地區(qū)天然氣勘探、減少勘探風(fēng)險(xiǎn)有重要意義。
文檔編號(hào)G01V9/00GK1588039SQ20041007793
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月20日
發(fā)明者張居和, 霍秋立, 鄢仁勤, 王樹森 申請(qǐng)人:大慶油田有限責(zé)任公司