一种判识天然气成因类型的方法及装置与流程

本申请涉及油气勘探技术领域，特别涉及一种判识天然气成因类型的方法及装置。

背景技术：

天然气成因类型的判识，对于明确天然气成因及来源，指导天然气勘探，推动中国的天然气工业快速发展具有重要意义。然而，由于天然气组成简单，可以利用的信息及指标相对较少，因此开展天然气成因及来源研究是一项十分困难的工作。天然气主要由CH4、C2H6、C3H8、C4H10等烃类气体，少量CO2、N2等非烃气体以及痕量到微量稀有气体He、Ne、Ar、Kr、Xe等组成。按天然气成因，可以将天然气分为无机成因气和有机成因气两类，有机成因气又可以分为油型气和煤成气。

现有技术中，判识天然气是油型气还是煤成气，主要的判识指标是烃类组分特征、碳同位素特征、轻烃特征以及生物标志物特征等指标。但是却没有以天然气中稀有气体的特征为指标，判识天然气是油型气还是煤成气的方法，也没有基于天然气中稀有气体的特征指标，判识天然气是油型气还是煤成气的判识图版。

现有技术中至少存在如下问题：现有技术中判识天然气成因类型的方法不够丰富，缺乏基于天然气中稀有气体的特征，判识天然气是油型气还是煤成气的方法，另外，也没有以天然气中稀有气体的特征为指标，判识天然气是油型气还是煤成气的判识图版。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种判识天然气成因类型的方法及装置，以丰富判识天然气成因类型的方法，提供一种基于天然气中稀有气体的同位素特征，判识天然气是油型气还是煤成气的方法及装置；构建以天然气中稀有气体的同位素特征为指标的油型气、煤成气判识图版。

本申请提供的一种判识天然气成因类型的方法是这样实现的：

一种判识天然气成因类型的方法，所述方法包括：

获取待判识天然气中稀有气体的同位素特征数据；

将所述同位素特征数据在预先构建的油型气、煤成气判识图版中进行判识，确定所述待判识天然气是油型气还是煤成气，所述预先构建的油型气、煤成气判识图版包括：根据对选取的N种已知成因类型的天然气测试得到的稀有气体的同位素特征数据构建的油型气、煤成气判识图版，N≥2。

优选实施例中，所述天然气中稀有气体的同位素包括：He的同位素³He和⁴He。

优选实施例中，所述天然气中稀有气体的同位素还包括：Ar的同位素⁴⁰Ar和³⁶Ar。

优选实施例中，所述天然气中稀有气体的同位素特征包括：天然气的R/Ra值。

优选实施例中，所述天然气中稀有气体的同位素特征包括：天然气中的Ar同位素比值。

优选实施例中，计算所述天然气的R/Ra值的方式包括：

将天然气中的He同位素比值除以空气中的He同位素比值，得到所述天然气的R/Ra值。

优选实施例中，计算所述天然气的R/Ra值的方式还包括：

将空气中的He同位素比值除以天然气中的He同位素比值，得到所述天然气的R/Ra值。

优选实施例中，所述天然气中的He同位素比值的计算包括：

将天然气中³He的信号强度除以⁴He的信号强度，得到所述天然气中He元素的同位素比值。

优选实施例中，所述天然气中的He同位素比值的计算还包括：

将天然气中⁴He的信号强度除以³He的信号强度，得到所述天然气中He元素的同位素比值。

优选实施例中，所述天然气中的Ar同位素比值的计算包括：

将天然气中⁴⁰Ar的信号强度除以³⁶Ar的信号强度，得到所述天然气中的Ar同位素比值。

优选实施例中，所述油型气、煤成气判识图版的构建包括：

选取多种天然气，测试所述多种天然气中稀有气体的同位素特征，所述多种天然气包括已知是油型气的天然气和已知是煤成气的天然气；

以所述多种天然气的R/Ra值作为横坐标，以所述多种天然气中的Ar同位素比值作为纵坐标，在直角坐标系中得到大量数据点，以所得数据点构建出油型气、煤成气判识图版。

优选实施例中，所述以所得数据点构建油型气、煤成气判识图版的方式还包括：

以所述多种天然气中的Ar同位素比值作为横坐标，以所述多种天然气的R/Ra值作为纵坐标，在直角坐标系中得到大量数据点，以所得数据点构建出油型气、煤成气判识图版。

优选实施例中，判识所述待判识天然气是油型气还是煤成气的过程包括：

测试所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征；

将所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征的测试结果，在所述油型气、煤成气判识图版中进行判识，判识出所述待判识天然气是油型气还是煤成气。

优选实施例中，所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征包括：

所述待判识天然气的R/Ra值；

所述待判识天然气中Ar元素的同位素比值。

本申请提供的一种判识天然气成因类型的装置是这样实现的：

所述装置包括：

测试数据获取单元，用于获取测试得到的所述天然气中稀有气体的同位素特征数据；

图版构建单元，用于根据已知成因类型的天然气中稀有气体的同位素特征数据，构建所述油型气、煤成气判识图版；

识别处理单元，用于获取待判识天然气中稀有气体的同位素特征数据，根据所述油型气、煤成气判识图版，对所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征数据进行判识，确定判识结果。

本申请提供了一种判识天然气成因类型的方法及装置，以稀有气体的同位素特征作为判识天然气成因类型的指标，填补了现有技术中缺乏以稀有气体的特征为指标判识天然气是油型气还是煤成气的技术空白。还提供了基于稀有气体的同位素特征为指标的油型气、煤成气判识图版，丰富了判识天然气是油型气还是煤成气的方法体系和判识指标体系。所述判识装置可以自动进行测试，使测试过程更简单快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种判识天然气成因类型的方法一种实施例的流程图；

图2是本申请的一个实施例中构建的以天然气中稀有气体的同位素特征为指标的油型气、煤成气判识图版；

图3是本申请提供的一种判识天然气成因类型的装置的一种实施例的单元结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种判识天然气成因类型的方法。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围

具体的如图1所述，本申请提供的一种判识天然气成因类型的方法的一种实施例可以包括：

S1：测试N种已知类型的天然气中稀有气体的同位素特征，N≥2，得到对应的同位素特征数据。

所述N种已知类型的天然气的选取，主要选取包括已知是油型气和已知是煤成气的天然气，可以选取油型气和煤成气至少各一种，主要用于为构建以天然气中稀有气体特征为指标的油型气、煤成气判识图版提供数据基础。本申请所述方法提供一种获取天然气中稀有气体的同位素特征的实施方法，具体的可以包括：

S101：选用高压钢瓶，利用机械泵等将所述高压钢瓶抽真空至10^-1Pa以下；利用连接管线和减压阀，将所述高压钢瓶与天然气井阀门相连，可以利用已知成因类型的天然气反复冲洗钢瓶10分钟以上，而后采集所述天然气的中段气流，钢瓶压力达到在3MPa以上时停止采集；

S102：将装有所述天然气的高压钢瓶，通过减压阀与天然气中稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体、并进行稀有气体分离；

S103：将分离的He、Ar送入稀有气体同位素质谱仪，测试所述天然气的R/Ra值，测试所述天然气中的Ar同位素比值，用⁴⁰Ar/³⁶Ar表示，得到以所述天然气中的R/Ra值为横坐标、以所述天然气中的Ar同位素比值为纵坐标的数据点；

S104：选取多种已知成因类型的天然气，反复进行以上过程，得到大量上述的数据点。

上述S101中所述的采样过程，选用所述钢瓶是为了密封性，同时方便控制气体的压强。在本申请的其他实施例中，可以采用其他的采样容器，只要可以达到密封和方便控制气体压强的效果。

另外，采样过程中所选取的采样条件，主要是为了尽量减少大气中存在的稀有气体对测试结果的影响。所提到的参数，比如抽真空至10^-1Pa以下，是为了尽可能的提高真空度，在本申请的其他实施例中，真空度的具体值可以由实施人员自行决定，只要能满足足够的真空度即可。比如所述反复冲洗钢瓶的冲洗时间设置为10分钟以上，目的是为了最大限度地排除钢瓶中的大气，在本申请的其他实施例中，冲洗时间和次数不需要限定；所述采集中段气流属于常规的采样准则，在本申请的其他实施例中，实施人员可以自行选择采集的气流段。

在本申请的其他实施例中，也可以不需要进行以上的过程，直接进行测试，可以在测试之后，通过数据处理等方式，比如差分计算等，去除大气中存在的稀有气体对测试结果的影响。

上述S102中所述的过程是为了将天然气中的稀有气体分离出来，在本申请的其他实施例中，也可采用现有的其他前处理技术，只要能将天然气中的稀有气体分离出来就可以。

在上述的S103中，所采用的测试设备选用了稀有气体同位素质谱仪，目的是测试出所述天然气中的R/Ra值以及Ar同位素比值；

S103中，所述天然气中R/Ra值的计算方式可以通过天然气中的He同位素比值除以空气中的He同位素比值，得到所述天然气的R/Ra值，所述Ar同位素比值的计算方式可以是将天然气中⁴⁰Ar的信号强度除以³⁶Ar的信号强度，用⁴⁰Ar/³⁶Ar表示；在本申请的其他实施例中，所述天然气中R/Ra值的计算方式还可以通过空气中的He同位素比值除以天然气中的He同位素比值，得到所述天然气的R/Ra值，所述Ar同位素比值的计算方式可以是将天然气中³⁶Ar的信号强度除以⁴⁰Ar的信号强度，用³⁶Ar/⁴⁰Ar表示。

上述S103所述的，得到以所述天然气的R/Ra值为横坐标、以所述天然气中的Ar同位素比值为纵坐标的数据点；在本申请的其他实施例中，可以将所述天然气中的Ar同位素比值作为横坐标，将所述天然气的R/Ra值作为纵坐标，得到所述数据点。

本实施例中可以通过质谱分析测试来获取已知成因类型的天然气中稀有气体的同位素特征数据。

S2：构建以天然气中稀有气体的同位素特征为指标的油型气、煤成气判识图版。

主要以S1中得到的所述的数据点构建油型气、煤成气判识图版，本申请一个实施例中，构建的油型气、煤成气判识图版如图2所示；

图2中建立的坐标系，横坐标轴对应的是所述R/Ra值的取值，纵坐标轴对应的是所述Ar同位素比值的取值，与S103中以R/Ra为横坐标、以所述Ar同位素比值为纵坐标的得到数据点的方式相吻合；在本申请的其他实施例中，如果所述数据点是以所述Ar同位素比值为横坐标，以R/Ra为纵坐标，对应建立的坐标系，横坐标轴对应的也要设置成所述Ar同位素比值，纵坐标轴对应的也要设置成所述R/Ra值。

图2中的正方形形状的点表示的是油型气，菱形形状的点表示的是煤成气，图中圆点表示空气，图中有一条纵坐标为2000的分界线，从图中可以看出，在满足R/Ra<0.1和⁴⁰Ar/³⁶Ar>2000两个条件的区域内，数据散点对应的天然气全部为油型气，在满足R/Ra<0.1和⁴⁰Ar/³⁶Ar≤2000两个条件的区域内，数据散点对应的天然气可能是油型气，也可能是煤成气，也可能是油型气与煤成气的混合气。

在本申请的其他实施例中，如果所述已知类型的天然气的同位素特征的计算方式改变，对应的上述的条件也要进行相应的改变，比如，如果所述R/Ra值是通过将空气中的He同位素比值除以天然气中的He同位素比值得到的，那么上述的条件R/Ra<0.1要改变为R/Ra＞10。

本实施例中可以利用测试得到的已知类型的天然气中稀有气体的同位素特征数据构建油型气、煤成气判识图版。

S3：利用所述油型气、煤成气判识图版判识待判识天然气是油型气还是煤成气。

根据所述油型气、煤成气判识图版来判识天然气的成因类型，主要是为了简化判识过程，可以通过计算机数据处理终端直接判识，可以不需要作业人员的参与，本申请所述方法提供一种根据所述油型气、煤成气判识图版判识待判识天然气成因类型的方法，具体的可以包括：

S301：选用高压钢瓶，利用机械泵等将所述高压钢瓶抽真空至10^-1Pa以下；利用连接管线和减压阀，将所述高压钢瓶与天然气井阀门相连接，可以用所述待判识天然气反复冲洗钢瓶10分钟以上，而后采集所述带判识天然气的中段气流，钢瓶压力达到在3MPa以上时停止采集；

S302：将装有所述待判识天然气的高压钢瓶，通过减压阀与天然气中稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体、并进行稀有气体分离；

S303：将所述待判识天然气中分离的He、Ar送入稀有气体同位素质谱仪，测试所述待判识天然气的R/Ra值，测试所述待判识天然气中的Ar同位素比值，用⁴⁰Ar/³⁶Ar表示；

S304：将所述待判识天然气的R/Ra值，与如图2所示的油型气、煤成气判识图版对照，根据所述油型气、煤成气判识图版可以总结出，如果所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征，满足R/Ra<0.1，则所述待判识天然气为壳源有机成因气；

如果所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征，同时满足R/Ra<0.1和⁴⁰Ar/³⁶Ar>2000两个条件，则可以确定所述待判识天然气为油型气；

如果所述待判识天然气稀有气体的同位素特征，不同时满足R/Ra<0.1和⁴⁰Ar/³⁶Ar>2000两个条件，则无法确定所述待判识天然气是油型气还是煤成气，结合天然气中烷烃碳同位素等特征进行进一步判识。

上述S301中，所选用的采样容器，以及采样过程中设定的各项参数，要与S101中相一致。在本申请的其他实施例中，如果构建所述油型气、煤成气判识图版过程中采用的取样容器以及设定的取样条件相对于上述S101中有所改变，对应的S301中的取样容器以及设定的取样条件也要随之改变，与实例例中构建所述油型气、煤成气判识图版过程中采用的取样容器以及设定的取样条件保持一致。

上述S302中所述的稀有气体分离过程，要与构建所述油型气、煤成气判识图版时的稀有气体分离过程相一致，在本申请的其他实施例中，如果构建所述油型气、煤成气判识图版时的稀有气体分离过程与上述S102中所述的过程不同，那么S302中的稀有气体分离过程也要与构建所述判识图版时的稀有气体分离过程相一致。

在本申请的其他实施例中，上述S303中所述的稀有气体同位素质谱仪不需要限定，可以选择其他的质谱分析设备；

在本申请的其他实施例中，上述S304中所述的条件要根据条件对应的同位素特征的计算方式确定，如果其他实施例中，所述R/Ra值和所述Ar同位素比值的计算方式发生改变，对应的所述的条件也应进行相应的改变。

本申请实施例中，所述待判识的天然气中的稀有气体的同位素特征的测试和计算，包括所述待判识的天然气的R/Ra值和所述待判识的天然气中的Ar同位素比值，测试方式和计算方式，均与所述油型气、煤成气判识图版构建过程中所述多种已知类型的天然气中的稀有气体的同位素特征的测试和计算方式保持一致。

本实施例中可以根据油型气、煤成气判识图版判识出待判识天然气是油型气还是煤成气。

基于本申请所述的判识天然气成因类型的方法，本申请提供一种判识天然气成因类型的装置。所述装置可以用于在判识过程中获取测试数据、构建油型气、煤成气判识图版、判识并获得判识结果等。图3是本申请所述一种判识天然气成因类型的装置一种实施例的单元结构示意图，如图3所示，所述装置可以包括：

测试数据获取单元101，可以用于获取测试得到的所述天然气中稀有气体的同位素特征数据；

图版构建单元102，可以用于根据已知成因类型的天然气中稀有气体的同位素特征数据，构建所述油型气、煤成气判识图版；

识别处理单元103，可以用于获取待判识天然气中稀有气体的同位素特征数据，根据所述判识图版，对所述待判识天然气中稀有气体的同位素特征数据进行判识，确定判识结果。

利用本申请所述装置的实施方案，可以在判识天然气成因类型中，获取测试得到的所述天然气中稀有气体的同位素特征数据，根据已知成因类型的天然气中稀有气体的同位素特征数据构建油型气、煤成气判识图版，然后获取待判识天然气中稀有气体的同位素特征数据，根据所述油型气、煤成气判识图版，确定判识结果。整个过程在测试过程中可以自动进行，可以不需要用户参与并可以直接获取最终判识结果，方便用户使用，提高用户体验

上述实施例提供了一种提供了以天然气中稀有气体的同位素特征为指标，判识天然气成因类型的方法及装置，并且构建了以天然气中稀有气体的特征为指标的判识图版，通过测试待判识天然气的R/Ra值和待判识天然气中的Ar同位素比值，与所述油型气、煤成气判识图版进行对照，判识所述待判识天然气是油型气还是煤成气，丰富了判识天然气成因类型的方法，利用所述判识装置，使测试过程更简单快捷。

虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。

上述实施例阐明的单元、装置等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的单元由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。