一种N₂的有机、无机成因及来源的识别方法

一种N₂的有机、无机成因及来源的识别方法
【专利摘要】本发明提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。该方法包括：采集气体样品；从采集的气体样品中分离出N2，并对其进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15NN2；对采集的气体样品进行净化处理，除去稀有气体以外的活性气体，从稀有气体中分离出He，并对其进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；利用获得的δ15NN2和R/Ra，或δ15NN2和3He/4He对N2有机、无机成因及来源进行识别。本发明提供的技术方案具有分析快捷、可靠性高、重复性好等特点，为深化气体成因和来源研究、指导气体勘探提供了技术支持。
【专利说明】
一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种他的有机、无机成因及来源的识别方法，特别涉及天然气中N2的有机、无机成因及来源的识别方法，属于油气勘探技术领域。
【背景技术】
[0002]天然气气体主要由CH4、C2H6、C3H8、C4H1Q等烃类组分，少量的非烃气体以及微量的稀有气体等组分组成。
[0003]其中非烃气体N2是天然气的重要组成部分，并且与烃类组分之间的关系十分密切。因此，开展非烃气体^成因及来源研究，对于全面认识天然气成因及来源，指导天然气勘探和开发具有重要意义。
[0004]目前，关于非烃气体^的成因和来源多以N2同位素作为判识指标，但不同成因和来源氮同位素存在重叠，尚缺乏对非烃气N2成因及来源进行快速、准确、有效判识的方法。

【发明内容】

[0005]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种％的有机、无机成因及来源的识别方法，该方法能够为气体中^的成因及来源进行快速、准确、有效的识别，具有分析快捷、可靠性高、重复性好的特点。
[0006]为达到上述目的，本发明提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法，其包括以下步骤:
[0007]采集气体样品；
[0008]从采集的气体样品中分离得到N2，并对其进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，计算得到气体样品中他的氮同位素值s15nN2(%q，pdb);
[0009]对采集的气体样品进行净化处理，除去稀有气体以外的活性气体，并对稀有气体中的He进行分离，对分离得到的稀有气体He进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；
[0010]利用获得的δ15ΝΝ2和R/Ra，或者δ15ΝΝ2和3He/4HdiN2有机、无机成因及来源进行识另IJ，识别的标准为:
[0011 ] R/Ra < 0.2或3He/4He <2.8X 10—7，且δ15ΝΝ2<_10%。，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用；
[0012]R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10-7，且_10%ο < δ 15Nn2 < 4%。，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
[0013]R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10—7，且4%。<δ15ΝΝ2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
[0014]R/Ra> I或3HeAfe >1.4X10'气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；
[0015]0.2 < R/Ra < I 或2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6，且 I %。< δ15ΝΝ2 < 4%。，气体中的N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
[0016]0.2<R/Ra< I或2.8 X 10—7<3He/4He< I.4 X 10—6，且δ15ΝΝ2< 1%。，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
[0017]0.2<R/Ra<l 或2.8\10—7<3拖/4拖<1.4\10—6，且515他2>4%。，气体中的吣为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
[0018]R/Ra = I或3He/4He = I.4 X 10—6，且δ15ΝΝ2 = 0%o，气体中的N2为大气成因。
[0019]在上述方法中，优选地，在采集气体样品时，采集气井的中段气流作为气体样品。
[0020]在上述方法中，优选地，用来采集气体样品的容器为带有双阀的不锈钢钢瓶。
[0021]在上述方法中，优选地，在采集气体样品前，该方法还包括将钢瓶抽真空至10—1Pa以下，然后利用气体对钢瓶进行预冲洗的步骤;更优选地，所述预冲洗的次数为4-6次;进一步优选地，每次预冲洗的时间在1分钟以上。
[0022]在上述方法中，优选地，从采集的气体样品中分离出他，并对其进行氮同位素的测定时，使用气相色谱仪(GC)从采集的气体样品中分离出N2,使用同位素质谱仪(IRMS)对分离得到的N2进行氮同位素的测定。
[0023]在上述方法中，优选地，所述气体为天然气。
[0024]在上述方法中，优选地，该方法包括以下步骤:
[0025]利用机械栗将带双阀的不锈钢钢瓶抽真空至10—1Pa以下；
[0026]通过连接管线和减压阀将钢瓶与气井的阀门相连，利用气体反复冲洗钢瓶4-6次，每次冲洗10分钟以上，采集气井的中段气流作为气体样品；
[0027]将钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取出气体样品，并将气体样品注入色谱-同位素质谱联用仪中(色谱-同位素质谱联用仪通过气相色谱对气体中犯进行分离，并将其送入相连的同位素质谱仪中进行氮同位素的测定)，对气体样品中的N2进行分离，并对分离得到的犯进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2(%o ,PDB)；
[0028]将钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制气体样品的进样量，去除稀有气体以外的活性气体并对稀有气体中的He进行分离；
[0029]将分离得到的稀有气体He送入同位素质谱仪中进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；
[0030]利用获得的δ15ΝΝ2和R/Ra，或者δ15ΝΝ2和3HeAfc^N2的有机、无机成因及来源进行识另IJ，识别的标准为:
[0031 ] R/Ra < 0.2或3He/4He <2.8X 10—7，且δ15ΝΝ2<_10%。，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用；
[0032]R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10—7，且_10%。< δ 15Nn2 < 4%。，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
[0033]R/Ra < 0.2或3He/4He <2.8X 10—7且4%ο<δ15ΝΝ2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
[0034]R/Ra> I或3HeAfe > 1.4 X 10—6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；
[0035 ] 0.2 < R/Ra < I 或 2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6，且 I %。< δ15ΝΝ2 < 4%。，气体中的 N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
[0036]0.2<R/Ra< I或2.8 X 10—7<3He/4He< I.4 X 10—6，且δ15ΝΝ2< 1%。，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
[0037]0.2<R/Ra<l 或2.8\10—7<3拖/4拖<1.4\10—6，且515他2>4%。，气体中的吣为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；
[0038]R/Ra = I或3He/4He = I.4 X 10—6，且δ15ΝΝ2 = 0%o，气体中的N2为大气成因。
[0039]在上述方法中，优选地，在采集气体井的中段气流作为气体样品时，当钢瓶内气体样品的压力为3_6MPa时，停止采样。
[0040]本发明的有益效果:
[0041]I)传统的识别方法通常采用氮同位素进行识别，但不同成因和来源的氮同位素存在着叠，影响识别结果的准确性;而本发明提供的技术方案采用S15Nn2和R/Ra这两个参数对N2的成因及来源进行识别，能够克服氮同位素判识的重叠问题；
[0042]2)本发明提供的技术方案能够对气体，特别是天然气中N2的成因及来源进行快速、准确、有效的识别，具有分析快捷、可靠性高、重复性好等特点，为深化天然气的成因和来源研究、指导天然气的勘探提供了技术支持。
【附图说明】
[0043]图1为实施例1提供的N2的有机、无机成因及来源的识别方法的流程图；
[0044]图2为塔里木盆地天然气中他的成因及来源的识别结果图。
【具体实施方式】
[0045]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0046]以下实施例均是以塔里木盆地天然气为研究对象，分别对不同气田的天然气进行N2的有机、无机成因及来源的识别。
[0047]实施例1
[0048]本实施例提供了一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0049]该方法以塔中油气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别(识别流程如图1所示)，其包括以下步骤:
[0050](I)选用带双阀的不锈钢高压钢瓶进行采样，样品采集前利用机械栗等将钢瓶抽真空至KT1Pa以下；
[0051](2)将钢瓶通过连接管线和减压阀与天然气井的阀门相连，利用天然气反复冲洗钢瓶4-6次，每次持续1分钟以上，采集中段气流，钢瓶内的气体压力为3-6MPa时停止采样；
[0052](3)将采集完天然气样品的钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取适量天然气样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，天然气样品经气相色谱分离得到的N2送入相连的同位素质谱仪进行氮同位素的测定，以空气中N2同位素为标准，计算得到天然气样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2;
[0053](4)将采集完天然气样品的钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制天然气样品的进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体并进行稀有气体分离，将分离的He送入稀有气体同位素质谱仪进行天然气中稀有气体氦同位素R/Ra(或3HeAfe)的测定;
[0054](5)利用步骤(3)得到的天然气样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2，以及步骤(4)得到的天然气中稀有气体He的氦同位素R/Ra值(或3He/4He)，建立N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版(如图2所不):
[0055]①R/Ra<0.2(或3He/4He<2.8X10—7)且δ15ΝΝ2<_10%。，天然气中的非烃气体N2—般为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用；
[0056]②R/Ra< 0.2(或3He/4He < 2.8 X 10—7)且_10%。< δ 15Nn2 < 4%。，天然气中的非烃气体N2—般为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
[0057]③R/Ra < 0.2(或3He/4He <2.8X 10—7)且4%ο<δ15ΝΝ2，天然气中的非烃气体 N2—般为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
[0058]④R/Ra> I (或3He/4He> 1.4 X 1"6)，天然气中非烃气体N2—般为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源；
[0059 ]⑤0.2 < R/Ra < I (或 2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6)且 I < δ 15Nn2 < 4%ο，天然气中非烃气体N2—般为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
[0060]⑥0.2<R/Ra<l(或2.8\10—7<3他/4也<1.4\10—6)且315他2<1%。，或者0.2<1?/Ra< I (或2.8 X 10—7<3He/4He<I.4 X 10—6)且δ15ΝΝ2>4%。，天然气中非烃气体N2—般为有机、无机混合成因(可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因)；
[0061 ]⑦R/Ra = I (或3He/4He = I.4 X I O—6)且δ15ΝΝ2 = 0%ο，天然气中非烃气体N2—般为大气成因。
[0062]根据步骤(5)建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对塔中油气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0063]塔中油气田中大部分天然气样品的δ15Nn2、R/Ra值(或3He/4He)满足“R/Ra <0.2(或3HeAfe < 2.8X 10—7)且-10%。< δ15ΝΝ2 < 4%。”这一关系，即大部分天然气样品落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
[0064]只有很小一部分天然气样品的S15NN2、R/Ra值(或3HeAte)满足“R/Ra<0.2(或3He/4He<2.8X 10—7)且δ15ΝΝ2<-10%。”这一关系，即小部分天然气样品落在了图版中的“生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用”区域；
[0065]由此可见，塔中油气田大部分天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用;小部分为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用。
[0066]实施例2
[0067]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0068]该方法以克拉2气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其包括以下步骤:
[0069](I)选用带双阀的不锈钢高压钢瓶进行采样，样品采集前利用机械栗等将钢瓶抽真空至KT1Pa以下；
[0070](2)将钢瓶通过连接管线和减压阀与天然气井的阀门相连，利用天然气反复冲洗钢瓶4-6次，每次持续1分钟以上，采集中段气流，钢瓶内的气体压力为3-6MPa时停止采样；
[0071](3)将采集完天然气样品的钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取适量天然气样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，天然气样品经气相色谱分离得到的N2送入相连的同位素质谱仪进行氮同位素的测定，以空气中N2同位素为标准，计算得到天然气样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2;
[0072](4)将采集完天然气样品的钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制天然气样品的进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体并进行稀有气体分离，将分离的He送入稀有气体同位素质谱仪进行天然气中稀有气体氦同位素R/Ra(或3HeAfe)的测定;
[0073](5)利用步骤(3)得到的天然气样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2，以及步骤(4)得到的天然气中稀有气体He的氦同位素R/Ra值(或3He/4He)，建立N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版(如图2所不):
[0074]①R/Ra<0.2(或3He/4He<2.8X10—7)且δ15ΝΝ2<_10%。，天然气中的非烃气体N2—般为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用；
[0075]②R/Ra< 0.2(或3He/4He < 2.8 X 10—7)且_10%。< δ 15Nn2 < 4%。，天然气中的非烃气体N2—般为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
[0076]③R/Ra < 0.2(或3He/4He <2.8X 10—7)且4%ο<δ15ΝΝ2，天然气中的非烃气体 N2—般为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
[0077]④R/Ra>I (或3He/4He> 1.4 X 1"6)，天然气中非烃气体N2—般为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源；
[0078]⑤0.2 < R/Ra < I (或 2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6)且 I < δ 15Nn2 < 4%ο，天然气中非烃气体N2—般为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
[0079]⑥0.2<R/Ra<l(或2.8\10—7<3他/4也<1.4\10—6)且315他2<1%。，或者0.2<1?/Ra< I (或2.8 X 10—7<3He/4He<I.4 X 10—6)且δ15ΝΝ2>4%。，天然气中非烃气体N2—般为有机、无机混合成因(可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因)；
[0080]⑦R/Ra = l(或 3He/4He = 1.4X10—6)且 δ15ΝΝ2 = 0%。，天然气中非烃气体 N2—般为大气成因。
[0081]根据步骤(5)建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对克拉2气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0082]克拉2气田中的天然气样品的δ 15Nn2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra < 0.2 (或3HeAfe < 2.8 X 10—7)且-10%。< δ15ΝΝ2 < 4%。”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
[0083]由此可见，克拉2气田天然气样品中的他为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0084]实施例3
[0085]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0086]该方法以大北气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其包括以下步骤:
[0087](I)选用带双阀的不锈钢高压钢瓶进行采样，样品采集前利用机械栗等将钢瓶抽真空至KT1Pa以下；
[0088](2)将钢瓶通过连接管线和减压阀与天然气井的阀门相连，利用天然气反复冲洗钢瓶4-6次，每次持续1分钟以上，采集中段气流，钢瓶内的气体压力为3-6MPa时停止采样；
[0089](3)将采集完天然气样品的钢瓶和微量进样控制阀相连，利用微量进样针从微量进样阀取适量天然气样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，天然气样品经气相色谱分离得到的N2送入相连的同位素质谱仪进行氮同位素的测定，以空气中N2同位素为标准，计算得到天然气样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2;
[0090](4)将采集完天然气样品的钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制天然气样品的进样量，净化去除稀有气体以外的活性气体并进行稀有气体分离，将分离的He送入稀有气体同位素质谱仪进行天然气中稀有气体氦同位素R/Ra(或3HeAfe)的测定;
[0091](5)利用步骤(3)得到的天然气样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2，以及步骤(4)得到的天然气中稀有气体He的氦同位素R/Ra值(或3He/4He)，建立N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版(如图2所不):
[0092]①R/Ra<0.2(或3He/4He<2.8X10—7)且δ15ΝΝ2<-10%。，天然气中的非烃气体N2—般为生物成因，来自微生物反硝化或氨化作用；
[0093]②R/Ra< 0.2(或3He/4He < 2.8 X 10—7)且_10%。< δ 15Nn2 < 4%。，天然气中的非烃气体N2—般为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用；
[0094]③R/Ra < 0.2(或3He/4He <2.8X 10—7)且4%ο<δ15ΝΝ2，天然气中的非烃气体 N2—般为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用；
[0095]④R/Ra>I (或3He/4He> 1.4 X 1"6)，天然气中非烃气体N2—般为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源；
[0096]⑤0.2 < R/Ra < I (或 2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6)且 I < δ 15Nn2 < 4%ο，天然气中非烃气体N2—般为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用；
[0097]⑥0.2<R/Ra<l(或2.8\10—7<3他/4也<1.4\10—6)且315他2<1%。，或者0.2<1?/Ra< I (或2.8 X 10—7<3He/4He<I.4 X 10—6)且δ15ΝΝ2>4%。，天然气中非烃气体N2—般为有机、无机混合成因(可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因)；
[0098]⑦R/Ra= I (或3He/4He = I.4 X I O—6)且δ15ΝΝ2 = 0%ο，天然气中非烃气体N2—般为大气成因。
[0099]根据步骤(5)建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对大北气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0100]大北气田中的天然气样品的S15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra<0.2(或3He/4He<2.8X 10—7)且-10%。< δ15ΝΝ2 < 4%。”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
[0101 ]由此可见，大北气田天然气样品中的犯为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0102]实施例4
[0103]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0104]该方法以轮南油气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
[0105]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对轮南油气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0106]轮南油气田中的天然气样品的615他2、1?/1^值(或3!^/4!^)基本上满足“1?/1^<0.2(或3HeAfe < 2.8X 10—7)且-10%。< δ15ΝΝ2 < 4%。”这一关系，即天然气样品基本上落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
[0107]由此可见，轮南油气田天然气样品中的％为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0108]实施例5
[0109]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0110]该方法以和田河油气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，该方法的操作步骤同实施例1。
[0111]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对和田河油气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0112]和田河油气田中的天然气样品的δ 15Nn2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra <0.2(或3HeAfe < 2.8X 10—7)且-10%。< δ15ΝΝ2 < 4%。”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
[0113]由此可见，和田河气田天然气中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0114]实施例6
[0115]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0116]该方法以柯克亚气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
[0117]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对柯克亚气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0118]柯克亚气田中的天然气样品的δ1 5Nn2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra < 0.2 (或3HeAfe < 2.8 X 10—7)且-10%。< δ15ΝΝ2 < 4%。”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用”区域；
[0119]由此可见，柯克亚气田天然气样品中的％为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0120]实施例7
[0121]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0122]该方法以迪娜2气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
[0123]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对迪娜2气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0124]迪娜2气田中的天然气样品的δ15ΝΝ2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra < 0.2 (或3He/4He<2.8X10—7)且4%ο<δ15ΝΝ2”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用”区域；
[0125]由此可见，迪娜2气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0126]实施例8
[0127]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0128]该方法以牙哈气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
[0129]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对牙哈气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0130]牙哈气田中的天然气样品的S15NN2、R/Ra值(或3He/4He)均满足“R/Ra<0.2(或3He/4He<2.8X 10—7)且4%ο<δ15ΝΝ2”这一关系，即天然气样品均落在了图版中的“有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用”区域；
[0131]由此可见，牙哈气田天然气样品中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用。
[0132]实施例9
[0133]本实施例本实施例提供了一种他的有机、无机成因及来源的识别方法。
[0134]该方法以阿克莫木气田中的天然气为研究对象，对天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，其操作步骤同实施例1。
[0135]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对阿克莫木气田天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0136]阿克莫木气田中的天然气样品的δ15ΝΝ2、R/Ra值(或3He/4He)满足“0.2 <R/Ra < I(或 2.8X10—7<3He/4He<1.4X10—6)且 δ15ΝΝ2<1%。(或 δ15ΝΝ2>4%。)”这一关系，即天然气样品落在了图版中的“有机、无机混合成因”区域；
[0137]由此可见，阿克莫木气田天然气样品中的N2为有机、无机混合成因，可能为壳源有机、壳源无机、幔源无机混合成因。
[0138]验证例I
[0139]本验证例以三水盆地中的天然气为验证对象，对识别结果进行验证。
[0140]根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版对三水盆地天然气中N2的有机、无机成因及来源进行识别，识别结果为:
[0141]三水盆地中的天然气样品的R/Ra值(或3He/4He)满足“R/Ra> I (或3He/4He> 1.4 X10—6)”这一关系，即天然气样品落在了图版中的“无机成因，主要来自岩浆-幔源来源”区域；因此，三水盆地天然气样品中的他为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源。
[0142]上述三水盆地天然气样品中的犯已经被本领域技术人员认证为无机成因，主要来自岩浆-幔源来源，与上述识别结果吻合，由此可见，根据建立的N2有机、无机成因及来源的识别标准和图版得到的识别结果是正确可靠的。
【主权项】
1.一种N2的有机、无机成因及来源的识别方法，其包括以下步骤: 采集气体样品； 从采集的气体样品中分离出N2,并对其进行氮同位素的测定；以空气中的N2同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2; 对采集的气体样品进行净化处理，除去稀有气体以外的活性气体，然后从稀有气体中分离出He，并对其进行氦同位素R/Ra或3HeAfe的测定； 利用获得的S15Nn2和R/Ra，或者δ15ΝΝ2和3He/4Hd_2有机、无机成因及来源进行识别，识别的标准为: R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10—7，且δ15ΝΝ2 <_10%。，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用； R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10-7，且_10%ο < δ15ΝΝ2 < 4%0，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用； R/Ra < 0.2或3HeAfe < 2.8 X 10—7，且4%ο<δ15ΝΝ2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用； R/Ra> I或3HeAfe > 1.4 X 10—6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；0.2 < R/Ra < I 或 2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6，且 I %。< δ 15Nn2 < 4%。，气体中的 N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用； 0.2<R/Ra<l 或 2.8X10—7<3He/4He<1.4X10—6，且 δ15ΝΝ2<1%。，气体中的 N2 为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因； 0.2 < R/Ra < I 或2.8 X I O—7 < 3HeAfe < I.4 X I O—6，且δ15ΝΝ2 > 4%。，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；R/Ra= I或3HeAfe = 1.4 X 10—6，且δ15ΝΝ2 = 0%。，气体中的N2为大气成因。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在采集气体样品时，采集气井的中段气流作为气体样品。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，用来采集气体样品的容器为带有双阀的不锈钢钢瓶。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在采集气体样品前，该方法还包括将钢瓶抽真空至10—1Pa以下，然后利用气体对钢瓶进行预冲洗的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预冲洗的次数为4-6次。6.根据权利要求5所述的方法，其中，在进行预冲洗时，每次预冲洗的时间在10分钟以上。7.根据权利要求1所述的方法，其中，从采集的气体样品中分离出他，并对其进行氮同位素的测定时，使用气相色谱仪从采集的气体样品中分离出N2,使用同位素质谱仪对分离得到的N2进行氮同位素的测定。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气体为天然气。9.根据权利要求1所述的方法，其中，该方法包括以下步骤: 将带双阀的不锈钢钢瓶抽真空至10—1Pa以下； 通过连接管线和减压阀将钢瓶与气井的阀门相连，利用气体反复冲洗钢瓶4-6次，每次冲洗10分钟以上，采集气井的中段气流作为气体样品； 将钢瓶和微量进样控制阀相连，将气体样品注入色谱-同位素质谱联用仪中，对气体样品中的犯进行分离，并对分离得到的犯进行氮同位素的测定；以空气中的犯同位素为标准，得到气体样品中N2的氮同位素值δ15ΝΝ2 ； 将钢瓶通过减压阀与稀有气体制样装置相连，利用薄膜规和微量调节阀控制气体样品的进样量，去除稀有气体以外的活性气体并对稀有气体中的He进行分离； 将分离得到的稀有气体He送入同位素质谱仪中进行氦同位素R/Ra或3He/4He的测定；利用获得的S15Nn2和R/Ra，或者δ15ΝΝ2和3Ηθ/4ΗΜ_2的有机、无机成因及来源进行识别，识别的标准为: R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10—7，且δ15ΝΝ2 <_10%。，气体中的N2为生物成因，主要来自微生物反硝化或氨化作用； R/Ra < 0.2或3He/4He < 2.8 X 10-7，且_10%ο < δ15ΝΝ2 < 4%0，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自成熟、高成熟有机质热氨化作用； R/Ra < 0.2或3HeAfe < 2.8 X 10—7，且4%ο<δ15ΝΝ2，气体中的N2为有机质热解成因，主要来自过成熟有机质热裂解作用； R/Ra> I或3HeAfe > 1.4 X 10—6，气体中的N2为无机成因，主要来自岩浆-幔源；0.2 < R/Ra < I 或 2.8 X I O—7 < 3He/4He < I.4 X I O—6，且 I %。< δ 15Nn2 < 4%。，气体中的 N2为壳源无机成因，主要来自沉积岩中含氮无机矿物高温热解或热变质作用； 0.2<R/Ra<l 或 2.8X10—7<3He/4He<1.4X10—6，且 δ15ΝΝ2<1%。，气体中的 N2 为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因； 0.2 < R/Ra < I 或2.8 X I O—7 < 3HeAfe < I.4 X I O—6，且δ15ΝΝ2 > 4%。，气体中的N2为有机、无机混合成因，所述有机、无机混合成因包括壳源有机成因、壳源无机成因和幔源无机成因；R/Ra= I或3HeAfe = 1.4 X 10—6，且δ15ΝΝ2 = 0%。，气体中的N2为大气成因。10.根据权利要求9所述的方法，其中，在采集气体井的中段气流作为气体样品时，当钢瓶内的气体压力为3_6MPa时，停止采样。
【文档编号】G01N27/62GK105866294SQ201610380168
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】王晓波, 李志生, 李剑, 王东良, 谢增业, 李谨, 王义凤, 马成华, 崔会英, 王蓉, 马卫, 张潞
【申请人】中国石油天然气股份有限公司