一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法与流程

1.本技术涉及油气勘探技术领域，尤其涉及一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法。


背景技术：

2.用化学原理研究石油的成因、运移、聚集和演变，以及将这些知识用于石油、天然气、沥青和勘探与开发的科学称之为油气地球化学研究。
3.在油气勘探过程中，人们经常用“生储盖运圈保”六要素来概括油气评价。其中，石油地球化学研究涉及的领域涵盖了生油、运移、储层和保存四个方面。综合应用多项地球化学指标体系，能有效地反应盆地内的生油层特征、生油层分布规律，油气源对比、油气运移的方向、途径、规模、油气成藏的注入时间、序次，油气藏保存条件。油气地球化学涉及油气勘探各个方面，或贯穿整个油气勘探过程。
4.现有技术中油气地球化学研究是建立在大量的地化实验分析和数据基础上的，而且获取这些地化实验数据的周期较长，费用高；并且对于钻井相对较少的勘探区块，取心以及地化分析的样品也相对较少，通过单井的地化资料分析，得出的结论难免出现以点概面的情况，难以高效指导勘探方向。


技术实现要素：

5.本技术提供一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，用于提高烃源岩的识别效率以便于为勘探决策提供参考。
6.本技术提供了一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，包括：对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测数据统计，对研究区已知主力烃源岩的气测值进行统计，通过将研究区内含油气层的气测数据叠合烃源岩的数据确定油气来源；
7.根据所述油气来源所对应的烃源岩的地化参数识别有效烃源岩。
8.在本技术的一些实施方式中，所述对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测数据统计包括：
9.对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测的ic4、nc4、ic5、nc5数据进行统计，得出ic4/nc4、ic5/nc5关系图版，根据ic4/nc4、ic5/nc5关系图版确定油气层的层段。
10.在本技术的一些实施方式中，所述根据ic4/nc4、ic5/nc5关系图版确定油气来源包括：
11.若ic4/nc4、ic5/nc5值对应的油气层气测地化异碳比参数具有高异碳比，则油气层的层段为氧化环境烃源岩产生的油气层。
12.在本技术的一些实施方式中，所述根据ic4/nc4、ic5/nc5关系图版确定油气来源包括：
13.若ic4/nc4小于1，ic5/nc5衡定在1附近，则油气层的层段为还原环境烃源岩产生的油气层。
14.在本技术的一些实施方式中，所述对研究区已知主力烃源岩的气测值进行统计包括：
15.对研究区已知主力烃源岩的气测ic4/nc4、ic5/nc5值进行统计，判断ic4/nc4总体测点是否小于1，判断ic5/nc5总体测点是否小于1.5。
16.在本技术的一些实施方式中，若ic4/nc4总体测点小于1且ic5/nc5总体测点小于1.5，则将研究区内含油气层的气测数据与烃源岩的数据叠合，获得叠合结果。
17.在本技术的一些实施方式中，若叠合结果显示除氧化环境的油气显示井段外，其它的油气显示井段均与已知主力烃源岩气测地球化学特征有预设的亲缘关系，则其他层段的油气来源于该研究区已知主力烃源岩。
18.在本技术的一些实施方式中，通过已知研究区主力烃源岩的对比确定烃源岩沉积环境和成熟度评价指标，烃源岩沉积环境和成熟度评价指标为异构碳比值ic4/nc4、ic5/nc5。
19.在本技术的一些实施方式中，其特征在于，所述根据所述油气来源所对应的烃源岩的地化参数识别有效烃源岩包括：
20.对研究区烃源岩的气测全烃组分大数据进行统计，分别记录单井气测全烃组分长度及深度，若未检测到c4以上组分为全烃组分不全的层段，且检测到c4以上组分为全烃组分全的层段，则根据检测到高碳数组分为有效烃源岩的条件，得到有效烃源岩的起始深度。
21.在本技术的一些实施方式中，所述根据所述油气来源所对应的烃源岩的地化参数识别有效烃源岩包括：
22.对研究区内烃源岩的总烃含量进行统计，根据气测检测组分全为有效烃源岩的特征，得出研究区有效烃源岩的埋深。
23.本技术具有如下有益效果：
24.相对于实验室获取的油气或烃源岩的地化数据而言，是大数据体，同时成本低廉，时效性强。现场气测录井技术能提供每米一点的全烃和组分数据，特别是气测异常井段的加密数据和全脱全烃组分数据，除了快速、直观地判别油气源及烃源岩成熟深度，从而为钻井勘探过程中提供决策参考外，也可以对油气进行地球化学及生油层地球化学研究，完善油气地球化学研究方面的一个补充。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1是本技术实施例中运用气测数据进行油气地球化学研究的方法的流程示意图；
27.图2是本技术实施例中油气层气测地化异正构比参数图；
28.图3是本技术实施例中烃源岩与油气层气测地化异正构比参数图；
29.图4是本技术实施例中有机质转化成气模式图；
30.图5是本技术实施例中烃源岩中烃类生排烃示意图；
31.图6是本技术实施例中烃源岩气测组分纵向分布图；
32.图7是本技术实施例中烃源岩气测全烃含量与深度关系图。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述，本技术的实施方式部分使用的术语仅用于对本技术的具体实施例进行解释，而非旨在限定本技术。
34.用化学原理研究石油的成因、运移、聚集和演变，以及将这些知识用于石油、天然气、沥青和勘探与开发的科学称之为油气地球化学研究。在油气勘探过程中，人们经常用“生储盖运圈保”六要素来概括油气评价。其中，石油地球化学研究涉及的领域涵盖了生油、运移、储层和保存四个方面。综合应用多项地球化学指标体系，能有效地反应盆地内的生油层特征、生油层分布规律，油气源对比、油气运移的方向、途径、规模、油气成藏的注入时间、序次，油气藏保存条件。油气地球化学涉及油气勘探各个方面，或贯穿整个油气勘探过程。
35.油气主要是由烃类组成的，烃类则从结构十分简单甲烷到长链烷烃和结构十分复杂的甾萜烷及芳烃等组成；从油气的形态上分为：气态烃、液态烃和固态烃。气态烃由于碳数少，分子结构简单，主要研究方法和手段是碳同位素分析技术；液态烃分子量中等，结构也相对简单，同分异构体随分碳数增加而增多，故其研究方法和手段即轻烃色谱分析；固态烃分子量大，成分结构十分复杂，如正构烷烃和类异戊二烯烷烃，则用饱和烃气相色谱方法，而分子结构十分复杂的甾萜烷则用色谱质谱方法进行分析和研究。故不同碳数的烃类研究均要引起重视。随钻录井的气测资料主要用于油气层的发现；仅近年来也用于页岩气的评价，但是，目前很少用到油气及烃源岩的地球化学研究及评价工作。现场气测录井技术能提供每米一点的全烃和组分数据，特别是气测异常井段的加密数据和全脱全烃组分数据，除了为判断确定油气层外，也可以对油气进行地球化学及生油层地球化学研究，完善或对油气地球化学研究方面的一个补充。
36.然而现有技术中从目前国内外研究情况来看，油气地球化学系统性研究已经相对成熟，烃源岩和油气层的评价是综合多种技术进行评价的，而气态烃由于碳数少，分子结构简单，主要研究方法是碳同位素分析技术，对气态烃的分析技术比较单一。随钻录井的气测资料目前主要用于油气层的发现以及储层流体性质等研究，仅近年来也用于页岩气的评价，但运用气测指标进行油气及烃源岩的地球化学研究及评价目前很少涉及。油气地球化学研究是建立在大量的地化实验分析和数据基础上的，而且获取这些地化实验数据的周期较长，费用高；并且对于钻井相对较少的勘探区块，取心以及地化分析的样品也相对较少，通过单井的地化资料分析，得出的结论难免出现以点概面的情况，难以高效指导勘探方向。
37.如图1至图7所示，为解决现有技术中的上述至少一个技术问题，在本技术的实施例中，提供了一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，包括：
38.1.油源判断
39.根据前述原理，气测烃类为c
1-c5气态组成的烃类，分子结构简单，相对于其它烃类，其地球化学特征要简单明了得多，包涵的地球化学意义也应该比较明确。在还原条件下有机质在热演化生烃过程中，具有低异碳比值，即ic4/nc4、ic5/nc5低值；在氧化条件下有机
质在热演化生烃过程中，具有高异碳比值，即ic4/nc4、ic5/nc5高值。对一个研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测的ic4、nc4、ic5、nc5数据进行统计，得出ic4/nc4、ic5/nc5关系图版(图2)，从各油气层气测地化异碳比参数可见，ic4/nc4、ic5/nc5值明显分为二个区域：右上方油气层气测地化异碳比参数具有高异碳比特点，为氧化环境烃源岩产生的油气层；下方则ic4/nc4小于1，ic5/nc5衡定在1附近，为还原环境烃源岩产生的油气层。这二个区域分布的油气层分别反映不同沉积环境的烃源岩。对于烃源岩的气测烃类也是如此，若气测全烃含量以甲烷为主，烃源岩沉积环境相对氧化，其主要裂解产物以异构烷烃为主，呈高比值的ic4/nc4和ic5/nc5的特征；而以湖相还原为主的烃源岩，所产生的气体，具有低比值的ic4/nc4和ic5/nc5的特征。由于来自烃源岩中的气测地化资料，具有天然的源生性；同时，烃源岩录井井段较长，气测资料连续性好，并且盆地或凹陷内不同深度气测地化资料均可获得，对一个研究区已知主力烃源岩的气测ic4/nc4、ic5/nc5值进行统计，ic4/nc4总体测点小于1，ic5/nc5总体测点小于1.5。将研究区内含油气层的气测数据叠合烃源岩的数据中可以发现，除氧化环境的油气显示井段外，其它的油气显示井段均与已知主力烃源岩气测地球化学特征有较好的亲缘关系，也证实了其他层段的油气来源于该研究区已知主力烃源岩。
40.另外，通过上述已知研究区主力烃源岩的对比，可以得出结论：异构碳比值ic4/nc4、ic5/nc5可作为烃源岩沉积环境和成熟度评价指标，即同一环境中，ic4/nc4值比ic5/nc5值低且ic4/nc4、ic5/nc5低值(小于1)为成熟烃源岩。
41.2.有效烃源岩识别
42.有机质转化为气态烃的热演化过程也是有迹可循的(图4)，其原理是烃类的排出是从生成到吸附“饱和”，再到排烃的过程，排烃效应是以小分子烃(c
1-c3)优先排出，之后再排出相对重的c4、c5(图5)。而低温浅埋藏生烃量低，主要组分为c1，c
2+
组分含量低微，仪器难以检测到高碳数组分。只有热演化到一定程度，才能生成高碳数组分，此时的烃源岩才能作为有效烃源岩。根据上述理论，将研究区烃源岩的气测全烃组分大数据进行统计，分别记录单井气测全烃组分长度及深度，未检测到c4以上组分为全烃组分不全的层段，检测到c4以上组分为全烃组分全的层段(图6)，根据检测到高碳数组分为有效烃源岩的条件，可以得到有效烃源岩的起始深度。
43.烃源岩中的有机质随着上伏沉积层增加埋深增大，地温增高，成熟度增大，有机质演化过程中，不论是液态烃还是气态烃，含量均不断增大，相应的全烃含量也会依次增高，全烃组分由未检测到高碳数(c4、c5)随着深度增加检测出高碳数(c4、c5)，对研究区内烃源岩的总烃含量进行统计，根据气测检测组分全为有效烃源岩的特征，可得出研究区有效烃源岩的埋深(图7)。如图所示，该研究区根据气测地化研究表明，有效烃源眼组分全的深度为3000m，总烃含量大于0.1％。
44.本实施例所用到的气测资料是在钻探过程中得到的地化资料，目前野外钻井所录取的气测数据，相对于实验室获取的油气或烃源岩的地化数据而言，是大数据体，同时成本低廉，时效性强。现场气测录井技术能提供每米一点的全烃和组分数据，特别是气测异常井段的加密数据和全脱全烃组分数据，除了快速、直观地判别油气源及烃源岩成熟深度，从而为钻井勘探过程中提供决策参考外，也可以对油气进行地球化学及生油层地球化学研究，完善油气地球化学研究方面的一个补充。
45.本实施例的工作原理如下：
46.(1)有机质在酸性催化剂的条件下，发生明显的碳架重排，有机质产物多样化，这种催化裂解可使长链烷烃裂解成大量的低分子异构烷烃。在酸性条件下，烃类以碳阳离子断裂为主，主要产物以异构烷烃为主，呈现出高异构碳比；而在中性条件下，以自由基断裂为主，主要产物以正构烷烃为主，呈现为低异构碳比。对应地层条件，认为氧化条件为酸性介质，而还原条件则为中性
‑‑
碱性介质。也就是说，还原条件下的有机质在热演化生烃过程中，具有低异构碳比值，而氧化条件下的有机质在热演化生烃过程中，具有高异构碳比值。这种关联性气测异常层的地化参数，可通过异构碳比值来判断不同层段、不同井的油气以及烃源岩的沉积环境，从而确定油气来源。
47.(2)烃源岩中的有机质随着上伏沉积地层增加，埋深增大，地温增高，成熟度增加，有机质由固态变成液态或气态的过程中，烃类含量不断增大，烃类分子组成不断变小；也就是说，在烃源岩中的气态烃含量及其组份也是随着有机质热演化而变化的。气测全烃随深度增加而增大，同时，气态烃的组份由不全变全，组分开始变全的深度则是烃源岩成熟的深度。
48.本实施例利用气测组分中的“正异构碳数比”来判别油气源，用全烃组分含量来识别有效烃源岩，能在钻井过程中第一时间获得油气源及烃源岩的地化数据，为勘探决策提供参考。
49.以上实施例仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本技术的实施方式做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，包括：对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测数据统计，对研究区已知主力烃源岩的气测值进行统计，通过将研究区内含油气层的气测数据叠合烃源岩的数据确定油气来源；根据所述油气来源所对应的烃源岩的地化参数识别有效烃源岩。2.根据权利要求1所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，所述对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测数据统计包括：对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测的ic4、nc4、ic5、nc5数据进行统计，得出ic4/nc4、ic5/nc5关系图版，根据ic4/nc4、ic5/nc5关系图版确定油气层的层段。3.根据权利要求2所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，所述根据ic4/nc4、ic5/nc5关系图版确定油气来源包括：若ic4/nc4、ic5/nc5值对应的油气层气测地化异碳比参数具有高异碳比，则油气层的层段为氧化环境烃源岩产生的油气层。4.根据权利要求2所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，所述根据ic4/nc4、ic5/nc5关系图版确定油气来源包括：若ic4/nc4小于1，ic5/nc5衡定在1附近，则油气层的层段为还原环境烃源岩产生的油气层。5.根据权利要求1所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，所述对研究区已知主力烃源岩的气测值进行统计包括：对研究区已知主力烃源岩的气测ic4/nc4、ic5/nc5值进行统计，判断ic4/nc4总体测点是否小于1，判断ic5/nc5总体测点是否小于1.5。6.根据权利要求5所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，若ic4/nc4总体测点小于1且ic5/nc5总体测点小于1.5，则将研究区内含油气层的气测数据与烃源岩的数据叠合，获得叠合结果。7.根据权利要求6所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，若叠合结果显示除氧化环境的油气显示井段外，其它的油气显示井段均与已知主力烃源岩气测地球化学特征有预设的亲缘关系，则其他层段的油气来源于该研究区已知主力烃源岩。8.根据权利要求7所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，通过已知研究区主力烃源岩的对比确定烃源岩沉积环境和成熟度评价指标，烃源岩沉积环境和成熟度评价指标为异构碳比值ic4/nc4、ic5/nc5。9.根据权利要求1至8任一项所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，所述根据所述油气来源所对应的烃源岩的地化参数识别有效烃源岩包括：对研究区烃源岩的气测全烃组分大数据进行统计，分别记录单井气测全烃组分长度及深度，若未检测到c4以上组分为全烃组分不全的层段，且检测到c4以上组分为全烃组分全的层段，则根据检测到高碳数组分为有效烃源岩的条件，得到有效烃源岩的起始深度。10.根据权利要求9所述的运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，其特征在于，所述根据所述油气来源所对应的烃源岩的地化参数识别有效烃源岩包括：对研究区内烃源岩的总烃含量进行统计，根据气测检测组分全为有效烃源岩的特征，
得出研究区有效烃源岩的埋深。

技术总结
本申请提供了一种运用气测数据进行油气地球化学研究的方法，涉及油气勘探技术领域，其包括：对研究区所有探井的气测异常层和可用作为油气层的层段进行气测数据统计，对研究区已知主力烃源岩的气测值进行统计，通过将研究区内含油气层的气测数据叠合烃源岩的数据确定油气来源；对研究区烃源岩的气测全烃组分大数据进行统计，根据检测到高碳数组分为有效烃源岩的条件，得到有效烃源岩的起始深度；对研究区内烃源岩的总烃含量进行统计，根据气测检测组分全为有效烃源岩的特征，得出研究区有效烃源岩的埋深。采用本申请中的地球化学研究的方法，能够提高烃源岩的识别效率以便于为勘探决策提供参考。决策提供参考。决策提供参考。


技术研发人员：成为 陈伟 王花 方涛
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司江苏油田分公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/12