專利名稱：多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及天然氣勘探領(lǐng)域，具體涉及對深層天然氣中不同有機成因類型的煤型氣、油型氣、有機深源氣等多種成因類型天然氣的混合比例進行測試的方法。
背景技術(shù)：
松遼盆地北部深層天然氣勘探2005年已提交探明儲量1000×108m3，為實現(xiàn)大慶油田深層天然氣探明儲量“3000×108m3～5000×108m3”的目標奠定了堅實的基礎(chǔ)。深層天然氣主要來源于下伏氣源巖，天然氣藏是以垂向運移為主的源控型氣藏，主要是由煤型氣、油型氣、有機深源氣3種成因類型組成的有機混合氣，其混合比例一直是松遼盆地北部深層天然氣勘探幾十年來亟待解決的難題。搞清深層天然氣中煤型氣、油型氣、有機深源氣不同成因天然氣混合比例，對認識松遼盆地北部深層天然氣來源及成因、指導深層天然氣勘探有重要意義。
有文獻報道用組分碳同位素方法研究兩種類型天然氣的混合比例，參見傅寧.崖13-1氣田混合氣混合體積比例計算[J].中國海上油氣(地質(zhì))，2000，14(4)258～261；和夏新宇，李春園，趙林.天然氣混源作用對同位素判源的影響[J].石油勘探與開發(fā)，1998，25(3)89～90。但是，這些研究均不能解決三種成因類型或更多天然氣混合比例計算問題。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可以定量測試多種有機成因類型天然氣混合比例的地球化學方法。
本發(fā)明的提供的多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，包含以下步驟1)采集天然氣樣品，分別按天然氣烴指紋色譜分析方法和組分碳同位素分析方法定量檢測，獲得天然氣樣品的甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6成因類型指標參數(shù)數(shù)據(jù)；2)利用步驟1)得到的成因類型指標參數(shù)數(shù)據(jù)，依據(jù)成因分類指標判別值，確定3種成因的地球化學指標參數(shù)端員值；
3)利用步驟2)得到的地球化學指標參數(shù)端員值，按照不同混合配比模式得到各種成因天然氣混合比例與其成因指標參數(shù)值之間的化學模型參數(shù)值；4)利用步驟3)得到的化學模型參數(shù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能學習算法建立數(shù)學模型及測試模板；5)將步驟1)得到的天然氣樣品分析結(jié)果的不同成因指標參數(shù)數(shù)據(jù)，導入步驟4)建立的數(shù)學模型及測試模板，計算得出所采集天然氣樣品中有機成因類型天然氣混合比例。
其中，所述步驟4)人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能學習算法，計算過程由正向傳播和反向傳播組成，在正向傳播過程中，輸入信息從輸入層經(jīng)隱含層逐層處理，并向輸出層傳播，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)；如果在輸出層不能得到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入反向傳播，將誤差信號沿原來的連接通路逐層返回，通過誤差信號來修改各層神經(jīng)元的權(quán)值，使得誤差減小，直至誤差達到精度要求；所述輸入信息為不同混合比例與甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6值，即化學模型參數(shù)值；誤差函數(shù)公式如下Ek=Σi=1n0φ(ei,k)=12Σi=1n0(yi,k-y^i,k)2=12Σi=1n0ei,k2]]>其中，步驟4)建立數(shù)學模型，是指在模擬計算處理過程中，輸入化學模型參數(shù)值，經(jīng)過一系列的Sigmoid函數(shù)及矩陣運算、加權(quán)、平均，輸出到第二個隱層，經(jīng)過同樣原理的一系列運算，輸出到第一個隱層，再經(jīng)過同樣原理的一系列運算，輸出到輸出層，輸出層即是合采氣各分層的百分貢獻率與實際配比的各層百分比對比，把誤差按原來路徑逐層反饋回去，在反饋的過程中，按誤差的大小，依次調(diào)整各個節(jié)點的權(quán)向量矩陣；按照調(diào)整之后的權(quán)向量矩陣再次重復上面的步驟，如此循環(huán)往復，直到輸出與實際配比之間的誤差滿足所要求的精度(模擬計算程序在訓練模板時設(shè)計了各種成因類型天然氣混合比例與混合配比之間的相對誤差及精度控制設(shè)置，各種成因類型天然氣貢獻共分7個控制范圍＜1％不控制、1～5％、5～10％、10～25％、25～50％、50～75％、75～100％，在訓練模板時分別輸入各個控制范圍的人為所要求的相對誤差)為止；這時，存儲各層各個單元的權(quán)值矩陣及相關(guān)參數(shù)，就建立了各種成因類型天然氣混合比例計算的數(shù)學模型及測試模板；所述化學模型參數(shù)值為不同混合比例與甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6值。
上述多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，步驟3)所述不同成因類型為2種，2種成因類型混合配比為10/90和90/10；當所述不同成因類型為4種時，4種成因類型混合配比為10/10/10/70、10/10/70/10、10/70/10/10、70/10/10/10；當所述不同成因類型為3種時，3種成因類型混合配比為10/10/80、20/20/60、30/30/40、和40/40/20；當所述不同成因類型為5種時，5種成因類型混合配比為10/10/10/10/60、10/10/10/60/10、10/10/60/10/10、10/60/10/10/10、60/10/10/10/10。
上述多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，所述輸出與混合配比之間的相對誤差人為控制。
本發(fā)明利用天然氣組分碳同位素和色譜烴指紋技術(shù)相結(jié)合的方法及數(shù)學模擬計算，定量獲得樣品中的多種有機成因類型天然氣的混合比例，該方法適合二種成因以上天然氣混合比例的定量模擬計算，開創(chuàng)了多種成因天然氣混合比例測試新方法，對于認識天然氣來源及成因、地球化學特征、不同類型烴源巖及深部基巖氣源層對天然氣貢獻與評價、天然氣成藏、指導天然氣勘探有重要意義。


圖1為本發(fā)明人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡模擬計算示意圖；圖2為本發(fā)明非對稱Sigmoid函數(shù)示意圖；圖3為實施例中深層天然氣烴指紋氣相色譜圖；具體實施方式
本發(fā)明主要提出了采用天然氣組分碳同位素和色譜烴指紋技術(shù)相結(jié)合的地球化學方法，利用天然氣組分碳同位素分析中的甲烷、乙烷碳同位素和色譜烴指紋分析中的甲基環(huán)己烷、環(huán)己烷指數(shù)等成因類型參數(shù)，根據(jù)檢測結(jié)果選擇3種成因氣指標參數(shù)的端員值，按一定混合配比模式建立化學模型參數(shù)，再通過建立數(shù)學模型及測試模板實現(xiàn)多種成因類型混合比例模擬計算。
以下從幾方面詳細說明本發(fā)明。
一、地球化學測試理論方法與數(shù)學模擬計算方法1、測試理論松遼盆地北部深層天然氣按烴源巖生烴母質(zhì)及成因存在腐殖型氣、腐泥型氣、有機深源氣、無機氣4類。腐泥型母質(zhì)生成的天然氣富含正構(gòu)烷烴，甲烷、乙烷碳同位素分別一般介于-55‰～-40‰、-40‰～-29‰；腐殖型母質(zhì)的富含異構(gòu)烷烴和芳烴，甲烷、乙烷碳同位素分別介于-40‰～-25‰、-29‰～-22‰；有機深源氣是深部基巖氣源層生成的天然氣(馮子輝1991，1998；李永康1997)，氣組分以甲烷為主及碳同位素偏重-21‰～-23‰、負碳系列同位素等為主要地化特征；無機氣是地球深部原始氣體或有無機反應合成的非生物氣體，一般以甲烷碳同位素不小于-20‰、負碳系列同位素等為主要地球化學特征。松遼盆地北部深層天然氣絕大多數(shù)是腐殖型、腐泥型和有機深源氣成因組成的混合氣，混合發(fā)生在天然氣的運移聚集等過程，即不同母質(zhì)烴源巖生排烴后，通過斷裂或不整合面等運移到儲氣層(藏)混合(也包括不同成藏期次產(chǎn)生的天然氣的混合)，由于天然氣的易運移性、易混合性和深層天然氣處于高-過成熟演化階段，深層天然氣(氣藏)往往是多種有機成因組成的“混合干氣”，在鉆采過程中難以采集到單一的腐殖型氣、腐泥型氣、有機深源氣。在實驗室采用天然氣組分碳同位素和色譜烴指紋技術(shù)結(jié)合的方法，選擇C1～C7多個烴類母質(zhì)類型指標和根據(jù)分析結(jié)果確定3種有機成因類型指標參數(shù)的端員值，利用混合配比確定地球化學指標模型參數(shù)，通過數(shù)學模型的數(shù)學模擬計算實現(xiàn)多種有機成因天然氣混合比例定量測試。
2、測試方法(1)天然氣烴指紋色譜檢測方法天然氣烴指紋色譜檢測方法在冷凍條件下(溫度-75℃～-65℃)，將氣樣注入富集管，使樣品中烴得到富集，再加熱解吸，通過六通閥切入氣相色譜儀分析。氣相色譜烴指紋分析條件有程序升溫功能的氣相色譜儀和數(shù)據(jù)處理機，50m彈性石英毛細色譜柱，氫火焰離子化檢測器，載氣為氦氣，燃氣為氫氣，助燃氣為空氣，柱起始溫度35℃，恒溫5min，以2℃/min升到180℃，恒溫至組分出完。
(2)天然氣組分碳同位素檢測方法天然氣中氫碳氧同位素制樣方法(廖永勝，曾辛英.天然氣中氫碳氧同位素制樣方法[S].中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準，SY 5238-91，北京石油工業(yè)出版社，19911～4.)和石油和沉積有機質(zhì)的氫碳同位素分析方法(廖永勝.石油和沉積有機質(zhì)的氫碳同位素分析方法[S].中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準，SY 5239-91，北京石油工業(yè)出版社，19911～3.)。
3、天然氣成因指標及地球化學指標模型參數(shù)的確定方法雖然深層天然氣烴指紋色譜技術(shù)能夠檢測出甲烷、乙烷和丙烷以上100多種微量烴指紋化合物，但能夠作為烴類成因指標的為C5～C7化合物，而組分碳同位素技術(shù)一般能測定出深層“干氣”中的甲烷和乙烷碳同位素值，因此，深層天然氣組分碳同位素(δ13C1、δ13C2)和烴指紋色譜技術(shù)(C5～C7)配合使用，才能全面反映和有效識別天然氣多種成因特征。選擇甲烷、乙烷碳同位素和甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、脂烴族(iC5/nC5、iC6/nC6)等成因指標參數(shù)。
根據(jù)所采集天然氣樣品的母質(zhì)類型指標檢測結(jié)果和不同成因氣的判別值，確定煤型氣、油型氣、有機深源氣3種成因的地球化學指標參數(shù)端員值，將其按不同混合配比模式得到一系列成因指標參數(shù)值，作為用于數(shù)學模擬訓練建立測試模板的地球化學指標模型參數(shù)，該地球化學指標模型參數(shù)為不同混合比例的甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6值。
4、數(shù)學模擬計算方法本發(fā)明采用非線性的人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能學習算法建立數(shù)學模型(圖1)及軟件，尋找并確定不同混合配比條件下3種成因氣與混合氣之間的規(guī)律，即確定不同混合配比條件下3種成因氣不同成因指標參數(shù)值與混合氣不同成因指標參數(shù)值的規(guī)律。該模型計算過程見圖1。該計算過程由正向傳播和反向傳播組成，在正向傳播過程中，輸入信息從輸入層經(jīng)隱含層逐層處理，并向輸出層傳播，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。如果在輸出層不能得到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入反向傳播，將誤差信號沿原來的連接通路逐層返回，通過誤差信號來修改各層神經(jīng)元的權(quán)值，使得誤差減小，直至誤差達到精度要求。
局部誤差函數(shù)公式如下Ek=Σi=1n0φ(ei,k)=12Σi=1n0(yi,k-y^i,k)2=12Σi=1n0ei,k2]]>在上述數(shù)學模擬計算處理過程中，輸入信息為不同混合配比的地球化學指標模型參數(shù)，經(jīng)過一系列的Sigmoid函數(shù)及矩陣運算、加權(quán)、平均，輸出到第二個隱層，經(jīng)過同樣原理的一系列運算，輸出到第一個隱層，再經(jīng)過同樣原理的一系列運算，輸出到輸出層，輸出層即是混合天然氣中不同成因氣計算的混合比例與不同成因氣的混合比例的對比，把誤差按原來路徑逐層反饋回去，在反饋的過程中，按誤差的大小，依次調(diào)整各個節(jié)點的權(quán)向量矩陣。按照調(diào)整之后的權(quán)向量矩陣再次重復上面的步驟，如此循環(huán)往復，直到輸出與混合配比之間的誤差滿足所要求的精度為止。這時，存儲各層各個單元的權(quán)值矩陣及相關(guān)參數(shù)，就訓練形成多種成因天然氣混合比例的測試模板。
Sigmoid函數(shù)為神經(jīng)元的非線性作用函數(shù)，非對稱Sigmoid函數(shù)為f(x)=11+e-x,]]>函數(shù)值范圍為(0，1)，對稱Sigmoid函數(shù)f(x)=1-e-x1+e-x,]]>函數(shù)值為(-1，1)。由于混合氣與各種成因氣的貢獻百分比范圍在
，因此這里采用非對稱Sigmoid函數(shù)(圖2)。
在應用該測試模板時，只需將分析的混合天然氣地球化學指標參數(shù)值導入訓練形成的測試模板，即可實現(xiàn)不同成因天然氣混合比例的模擬計算。
二、本發(fā)明方法的具體實施例以下以松遼盆地北部徐家圍子斷陷深層天然氣為例說明本發(fā)明方法的實施過程。
1、地質(zhì)背景與實驗樣品徐家圍子斷陷屬西斷東超箕狀斷陷，斷陷西側(cè)控陷斷層為一沿早期糜棱巖帶活化的低角度斷裂，東邊界為緩坡帶，并向東逐步進入肇東-朝陽溝隆起帶，由斷陷周邊伸入斷陷內(nèi)的升平、肇州、薄荷臺等鼻狀構(gòu)造將徐家圍子斷陷分隔為幾個向斜區(qū)。深部有泉頭組(泉一、泉二段)、登婁庫組(k1d)、營城組(k1yc)、沙河子組(k1sh)、火石嶺組(J3hs)、石炭-二疊系(C-P)等地層，深層烴源巖以沙河子組為主，深湖、半深湖相暗色泥巖、煤系地層發(fā)育，烴源巖有機質(zhì)母質(zhì)成因以III型為主、II型次之，均處于高成熟-過成熟階段，提供了充足的氣源；深層主要氣藏類型包括登婁庫構(gòu)造型氣藏、營城組火山巖巖性氣藏、基底巖性氣藏等，已發(fā)現(xiàn)升平-汪家屯、昌德、興城氣藏等。由于徐家圍子斷陷泉四段天然氣主要來自深層烴源巖，故主要采集泉四段及以下地層的天然氣共29塊作為實驗樣品。
2、測試結(jié)果及討論2.1深層天然氣地球化學特征及成因指標參數(shù)端員值對采集的深層天然氣樣品進行色譜烴指紋母質(zhì)類型指標分析和同位素分析，結(jié)果參見圖3和表1。從色譜烴指紋母質(zhì)類型指標(MCyC6，CyC6，iC5/nC5，iC6/nC6)和成因判別值看，徐深1、徐深2、徐深4、徐深6、芳深5等絕大部分天然氣母質(zhì)類型指標甲基環(huán)己烷指數(shù)(MCyC6)大于54％反映出腐殖型特征，脂烴族iC5/nC5和iC6/nC6參數(shù)一般大于1.5反映出腐殖型特征；環(huán)己烷指數(shù)(CyC6)介于0.24％～76.59％反映出多種成因特征，可見，色譜烴指紋多數(shù)母質(zhì)類型指標反映出深層天然氣以腐殖型成因為主的多種成因特征。
從表1天然氣組分同位素分析結(jié)果(δ13C1，δ13C2)和成因判別值看，甲烷碳同位素值(δ13C1)絕大部分介于-25.61‰～-34‰，反映出腐殖型特征，只有宋11井為-41.13‰反映出腐泥型特征；乙烷碳同位素(δ13C2)介于-24.23‰～-34.19‰反映出多種成因特征，如徐深1、徐深2井甲烷碳同位素為-26.54‰～-29.45‰反映出腐殖型特征，乙烷碳同位素為-30.31‰～-34.19‰反映出腐泥型特征?？梢?，組分碳同位素指標反映出深層天然氣以腐殖型成因為主的多種成因特征。芳深1、芳深2井天然氣甲烷碳同位素值分別為-21.15‰、-22.51‰，甲烷、乙烷碳同位素倒序，主要具有有機深源氣特征。
綜上所述，母質(zhì)類型參數(shù)反映出深層天然氣有多種成因及混合氣特征，尤其是同一天然氣樣品的不同母質(zhì)類型參數(shù)，因此，地球化學指標模型參數(shù)必須采用C1～C7多個母質(zhì)類型指標才能全面反映天然氣的多種成因特性，模擬計算混合比例才會準確。
表1 天然氣地球化學分析母質(zhì)類型指標數(shù)據(jù)

根據(jù)深層天然氣母質(zhì)類型指標分析數(shù)據(jù)(表1)和成因分類指標判別值(表2，表2為判別標準，參考文獻1、張居和，李景坤，馮子輝，等.根據(jù)天然氣烴分析對比松遼盆地北部深層氣[J].地質(zhì)地球地球化學，1997，52(4)50～55.2、戴金星.天然氣碳氫同位素特征和各類天然氣鑒別[J].天然氣地球科學，1993，4(2～3)232～240.3、馮子輝，李永康.松遼盆地北部天然氣運移方式及其展布[J]。大慶石油勘探與開發(fā)，1998，17(3)1～3.等等)，確定3種成因的地球化學指標參數(shù)端員值，如表3所示，表3中，腐殖型氣(煤型氣)端員值為表1天然氣檢測數(shù)值中處于表2判別數(shù)值范圍中的最高值；腐泥型氣(油型氣)端員值為表1天然氣檢測數(shù)值中處于表2判別數(shù)值范圍中的最低值；有機深源氣碳同位素和烴指紋參數(shù)端員值分別為表1天然氣檢測數(shù)值中處于表2判別數(shù)值范圍中的最高值和最低值。
表2 天然氣成因類型指標判別值

表3 深層天然氣成因類型指標參數(shù)端員值

2.2模擬測試模板及回歸計算結(jié)果將天然氣成因類型指標參數(shù)端員值(表3)，按照不同混合配比模式得到一系列地球化學指標模型參數(shù)值(表4)，將表4中的參數(shù)值及混合比例導入模擬計算(參見第一部分之4)，訓練結(jié)束后存儲各層各個單元的權(quán)值矩陣及相關(guān)參數(shù)，就形成了多種成因天然氣混合比例的模擬測試模板。
表4 不同混合配比地球化學指標模型參數(shù)值

將測試模板回歸計算，結(jié)果見表5。
表5 三種成因氣混合比例測試模板回歸計算結(jié)果

從表5數(shù)值看，回歸計算絕對誤差最大為4.14％、相對誤差最大為7.18％。
2.3不同成因天然氣的混合比例將深層天然氣樣品分析中的6個成因指標參數(shù)數(shù)據(jù)(表1，登婁庫組以下地層的天然氣樣品)導入訓練形成的測試模板，經(jīng)模擬計算得到不同成因天然氣混合比例(表6)。
表6 深層天然氣不同成因類型混合比例計算結(jié)果

從深層3種成因氣混合比例模擬計算結(jié)果(表6)看，升平-汪家屯地區(qū)的升深1、升深2-1、汪深1井從登三段到營城組不同成因天然氣混合比例中煤型、油型、有機深源氣平均分別占75.17％、13.40％、11.42％，煤型氣占絕對優(yōu)勢。
興城地區(qū)的徐深1營城組3個井段的3種成因氣混合比例接近，煤型氣占81.42％～82.09％平均為81.68％，油型氣占10.29％～12.18％平均為11.38％，有機深源氣6.23％～8.27％平均為6.93％，煤型氣是油型氣的7.2倍；開發(fā)評價井徐深1-1營城組的為74.31％、18.53％、11.04％，煤型氣是油型氣的4.0倍；徐深2營城組的為59.94％、35.29％、4.26％，煤型氣是油型氣的1.7倍；徐深4營城組的為52.93％、43.84％、3.32％，煤型氣是油型氣的1.2倍；徐深5營城組的為77.81％、16.39％、5.78％，煤型氣是油型氣的4.7倍；徐深6營城組的為58.29％、37.15％、4.55％，煤型氣是油型氣的1.6倍?？梢?，徐深1、徐深1-1、徐深5井中煤型氣占絕對優(yōu)勢，徐深2、徐深4、徐深6井中油型氣占比例與煤型氣趨于接近，但仍以煤型氣為主。興城地區(qū)營城組不同成因天然氣混合比例中煤型、油型、有機深源氣平均分別占67.51％、27.18％、5.31％，煤型氣占絕對優(yōu)勢。
昌德氣藏的芳深1、芳深2井天然氣中有機深源氣分別占81.99％、81.78％、煤型氣和油型氣分別占10.67％、10.75％和7.32％、7.46％，有機深源氣占絕對優(yōu)勢；芳深4、芳深5、芳深6、芳深8、芳深10井的煤型氣占76.45％～83.97％平均80.93％、油型氣和有機深源氣分別占8.95％～13.10％平均10.63和6.94％～9.01％平均8.42％，煤型氣占絕對優(yōu)勢。
衛(wèi)深501井中煤型、油型、有機深源氣分別占83.36％、9.04％、7.59％，煤型氣占絕對優(yōu)勢。
綜上所述，從所取徐家圍子斷陷深層天然氣樣品定量測試結(jié)果看，除昌德氣藏的芳深1、芳深2井外煤型氣、油型氣、有機深源氣平均分別占73.13％、19.85％、7.02％，煤型氣占絕對優(yōu)勢、油型氣有一定貢獻、有機深源氣貢獻較小。
以上實施例以3種成因類型進行了詳細說明(3種成因類型混合配比為10/10/80、20/20/60、30/30/40、和40/40/20)，對于其它多種成因類型混合也采用同樣的方法進行測試，如當不同成因類型為2種時，2種成因類型混合配比為10/90和90/10；當所述不同成因類型為4種時，4種成因類型混合配比為10/10/10/70、10/10/70/10、10/70/10/10、70/10/10/10；當所述不同成因類型為5種時，5種成因類型混合配比為10/10/10/10/60、10/10/10/60/10、10/10/60/10/10、10/60/10/10/10、60/10/10/10/10，用與實施例相同的步驟可以一一驗證本發(fā)明方法，在此不再一一例舉。
本發(fā)明具有下述特點(1)本發(fā)明確立了不同成因天然氣混合比例定量測試地球化學方法的基本理論和模擬計算方法。利用天然氣組分碳同位素和色譜烴指紋技術(shù)相結(jié)合的方法及數(shù)學模擬計算，在國內(nèi)外首先完成了松遼盆地北部徐家圍子斷陷深層不同氣井天然氣中煤型氣、油型氣、有機深源氣混合比例的地球化學定量測試。
(2)不同成因天然氣混合比例定量測試結(jié)果表明，松遼盆地北部徐家圍子斷陷深層天然氣除昌德氣藏的芳深1、芳深2井外，煤型氣、油型氣和有機深源氣混合比例都呈現(xiàn)煤型氣＞油型氣＞有機深源氣的規(guī)律，平均分別占73.13％、19.85％、7.02％。
徐家圍子斷陷不同地區(qū)及氣井不同成因天然氣混合比例有差別，興城地區(qū)營城組天然氣混合比例中煤型、油型、有機深源氣平均分別占67.51％、27.18％、5.31％，但隨埋深增加油型氣所占比例呈增大趨勢，尤其是3800m以下儲層天然氣中油型氣貢獻接近47％，說明其地層II型有機質(zhì)較發(fā)育且產(chǎn)氣貢獻相對增多，但煤型氣仍占優(yōu)勢，較其它地區(qū)的油型氣貢獻最大、有機深源氣貢獻最??；升平-汪家屯地區(qū)不同成因天然氣混合比例中煤型、油型、有機深源氣平均分別占75.17％、13.40％、11.42％，較其它地區(qū)的油型氣和有機深源氣貢獻比例處于中等；昌德氣藏除芳深1、芳深2井有機深源氣占82％外，其它5口井煤型氣、油型氣、有機深源氣平均分別占80.93％、10.63％、8.42％，7口井煤型氣、油型氣、有機深源氣平均分別占34.12％、8.47％、57.42％。這對于認識松遼盆地北部深層天然氣來源及成因、地球化學特征、不同類型烴源巖及深源有機深源氣對天然氣貢獻與評價、天然氣成藏、指導天然氣勘探有重要意義。
(3)本發(fā)明天然氣混合比例地球化學測試方法，適合2種成因以上天然氣混合比例的定量模擬計算，開創(chuàng)了多種成因天然氣混合比例測試新方法。
權(quán)利要求
1.一種多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，包含以下步驟1)采集天然氣樣品，分別按天然氣烴指紋色譜分析方法和組分碳同位素分析方法定量檢測，獲得天然氣樣品的甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6成因類型指標參數(shù)數(shù)據(jù)；2)利用步驟1)得到的成因類型指標參數(shù)數(shù)據(jù)，依據(jù)成因分類指標判別值，確定3種成因的地球化學指標參數(shù)端員值；3)利用步驟2)得到的地球化學指標參數(shù)端員值，按照不同混合配比模式得到各種成因天然氣混合比例與其成因指標參數(shù)值之間的化學模型參數(shù)值；4)利用步驟3)得到的化學模型參數(shù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能學習算法建立數(shù)學模型及測試模板；5)將步驟1)得到的天然氣樣品分析結(jié)果的不同成因指標參數(shù)數(shù)據(jù)，導入步驟4)建立的數(shù)學模型及測試模板，計算得出所采集天然氣樣品中有機成因類型天然氣混合比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，所述步驟4)人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能學習算法，計算過程由正向傳播和反向傳播組成，在正向傳播過程中，輸入信息從輸入層經(jīng)隱含層逐層處理，并向輸出層傳播，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)；如果在輸出層不能得到期望的輸出，則轉(zhuǎn)入反向傳播，將誤差信號沿原來的連接通路逐層返回，通過誤差信號來修改各層神經(jīng)元的權(quán)值，使得誤差減小，直至誤差達到精度要求；所述輸入信息為不同混合比例與甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6值，即化學模型參數(shù)值；誤差函數(shù)公式如下Ek=Σi=1n0φ(ei,k)=12Σi=1n0(yi,k-y^i,k)2=12Σi=1n0ei,k2]]>
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，步驟4)建立數(shù)學模型，是指在模擬計算處理過程中，輸入化學模型參數(shù)值，經(jīng)過一系列的Sigmoid函數(shù)及矩陣運算、加權(quán)、平均，輸出到第二個隱層，經(jīng)過同樣原理的一系列運算，輸出到第一個隱層，再經(jīng)過同樣原理的一系列運算，輸出到輸出層，輸出層即是合采氣各分層的百分貢獻率與實際配比的各層百分比對比，把誤差按原來路徑逐層反饋回去，在反饋的過程中，按誤差的大小，依次調(diào)整各個節(jié)點的權(quán)向量矩陣；按照調(diào)整之后的權(quán)向量矩陣再次重復上面的步驟，如此循環(huán)往復，直到輸出與實際配比之間的誤差滿足所要求的精度(模擬計算程序在訓練模板時設(shè)計了各種成因類型天然氣混合比例與混合配比之間的相對誤差及精度控制設(shè)置，各種成因類型天然氣貢獻共分7個控制范圍＜1％不控制、1～5％、5～10％、10～25％、25～50％、50～75％、75～100％，在訓練模板時分別輸入各個控制范圍的人為所要求的相對誤差)為止；這時，存儲各層各個單元的權(quán)值矩陣及相關(guān)參數(shù)，就建立了各種成因類型天然氣混合比例計算的數(shù)學模型及測試模板；所述化學模型參數(shù)值為不同混合比例與甲烷碳同位素、乙烷碳同位素、甲基環(huán)己烷指數(shù)、環(huán)己烷指數(shù)、iC5/nC5、iC6/nC6值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，步驟3)所述不同成因類型為2種，2種成因類型混合配比為10/90和90/10。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，步驟3)所述不同成因類型為4種，4種成因類型混合配比為10/10/10/70、10/10/70/10、10/70/10/10、70/10/10/10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，步驟3)所述不同成因類型為3種，3種成因類型混合配比為10/10/80、20/20/60、30/30/40、和40/40/20。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，步驟3)所述不同成因類型為5種，5種成因類型混合配比為10/10/10/10/60、10/10/10/60/10、10/10/60/10/10、10/60/10/10/10、60/10/10/10/10。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，其特征在于，所述輸出與混合配比之間的相對誤差人為控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多種有機成因類型天然氣混合比例定量測試地球化學方法，該方法利用天然氣組分碳同位素和色譜烴指紋技術(shù)相結(jié)合的方法及數(shù)學模擬計算，定量獲得樣品中的多種有機成因類型天然氣的混合比例。本發(fā)明并以松遼盆地北部徐家圍子斷陷深層不同氣井天然氣樣品中煤型氣、油型氣、有機深源氣混合比例的定量測試為例進行了方法驗證。本發(fā)明天然氣混合比例地球化學測試方法，適合二種成因以上天然氣混合比例的定量模擬計算，開創(chuàng)了多種成因天然氣混合比例測試新方法，對于認識天然氣來源及成因、地球化學特征、不同類型烴源巖及深部基巖氣源層對天然氣貢獻與評價、天然氣成藏、指導天然氣勘探有重要意義。
文檔編號G01N33/22GK1821773SQ20061006544
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月21日
發(fā)明者張居和, 馮子輝, 霍秋立, 朱凱, 周玉凱 申請人:大慶油田有限責任公司