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GRAND-3

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探测含碳化合物体积浓度

0.05-100%

同位素测量精度

0.4‰

分析速度

5min

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实例一:页岩气富集规律分析(相关成功发表于石油学报)

在宜昌地区鄂阳页2井的同位素现场测试过程中,我们发现牛蹄塘段泥浆气甲烷碳同位素值表现出来显著的规律性变化特征(图3):这种甲烷碳同位素垂向上的变化特征不能单纯地用成熟度因素进行解释。

鄂阳页2井牛蹄塘段泥浆气甲烷碳同位素值随深度变化特征

同是牛蹄塘页岩段,以深度3000m为界,其上下段泥浆气甲烷碳同位素值及其变化趋势存在明显的区别。将上、下段泥浆气样品的组分数据分别投影至ln(C1/C2) ln(C2/C3)交汇图版中(图4),可以看出2950m-3000m页岩气当中干酪根裂解气所占比例要明显高于下段。

鄂阳页2井牛蹄塘段页岩气成因判识

统计发现乙烷相对含量与甲烷碳同位素的变化具有很好的对应关系:甲烷碳同位素变轻,C2/C1随之增大,亦步亦趋,二者的同步变化极有可能受控于同一关键因素——原油裂解气的比例。并且,在页岩层之上深度为2570m2870m的上下区域,存在两个C2/C1高值区,而在地层岩性上恰好对应的都是灰质粉砂岩段,在生油窗时都是有利的液态烃类滞留区域。

鄂阳页2井牛蹄塘段页岩气同位素及组分与地层特征对比

基于上述证据,分析牛蹄段页岩气富集规律:牛蹄塘段页岩气甲烷碳同位素垂向上的大幅度变化取决于原油裂解气比例,原油裂解气的比例取决于生油窗时页岩的排烃效率,而排烃效率与页岩本身以及顶底板的物性条件有直接关系3000m以上的页岩段,TOC并不低,具一定生烃能力,但其上部紧邻的灰质砂岩为其提供了较好的排烃通道,越靠近上部排烃效率越高,残留油量越少,页岩气中后期干酪根裂解气比例越高,同位素越重;3000m以下的页岩段,上有厚层页岩阻碍,其下有致密灰岩阻挡,排油效率较低,憋住了大量液态烃类,也导致其后期裂解产生的页岩气同位素偏轻。


 Grand-3同位素分析仪(曾用型号名:C123单体同位素分析仪)为色谱-红外光谱联用同位素分析仪,可高分辨率快速检测C1-C6的各种含碳化合物(烷烃、烯烃、一氧化碳、二氧化碳等)的浓度和同位素值。该仪器无需高真空系统、不需要使用氦气和氢气等气体,维护成本较低,对使用环境要求较为宽松。该仪器不仅可在实验室中使用,也可以在钻井现场、油气生产现场使用,可实现野外实时碳同位素分析,尤其适用于天然气、页岩气、煤层气、非常规油气等测量工作。大量、及时、准确的碳同位素数据对于判断储层潜力、垂直井和水平井甜点和物性、预测产量以及研究油气来源、研究油气运移规律、判断成熟度有重要作用,对于油气矿藏的勘探开发有重要意义。选配的自动进样系统可以实现更高密度的采样测量速度,并且可以大大降低由于人工注样带来的操作误差,降低劳动负荷,对于井口现场测量有重要帮助。


同位素现场测试技术在油气勘探中的应用

页岩气勘探

(1)分析页岩气富集规律与勘探潜力(详参实例一)

同位素现场实时录井能够及时准确地获得大量的连续同位素数据,用以分析非常规油气的演化阶段与富集规律。针对页岩气区块,配合GOR-isotopes软件可以进一步分析页岩演化过程中残余油与排出油比例,评估页岩区勘探潜力。

(2)页岩气地质甜点判识(详参实例二)

基于岩屑解析气碳同位素变化特征,依据同位素分馏原理,通过独家分析软件可得出页岩气甜点区评价的两个关键指标:

纳米孔喉发育程度:页岩中纳米孔喉相对发育程度与区域页岩气储存条件、微孔压力、游离气比例等密切相关。

相对含气量:相对于高成本的岩心解析方法,同位素方法不依赖于岩心,能够更加快速简便的求算页岩相对含气量,并且在水平井中也同样适用。

(3)页岩气井产能预测与重复压裂建议

页岩气在开采的过程中会发生同位素的分馏,连续监测产出气同位素的变化,可以判断非常规气井目前所处的放气阶段,预估气井的产量。通过早期生产曲线进行产量预测困难的情况下,同位素提供了另一个维度的参考数据。

页岩气生产过程中的同位素分馏同样也可以为重复压裂方案的实施提供参考:同位素变重幅度大说明压力衰竭,初次压裂影响范围内的气已采出殆尽,可以采取转向压裂或压裂新段;同位素变化相对较小,可能是压裂缝过早闭合失去作用,初次压裂作用范围内的气尚有大量残留,原有裂缝改造即可。

(4)用于水平井随钻导向

在地层垂向上同位素值变化明显的区域,同位素现场测试可以用来进行水平井地质导向,可以对常用的GR、R等波形导向指标进行有效补充与校正。

3.2 常规及致密油气藏

(1)判断油气成因与成熟度

碳同位素数据是判断油气成因与来源的一套重要的地球化学数据。通过GOR-isotopes能够准确模拟不同类型烃源岩油气产物的生成量和同位素值,将测得的结果与当地实测结果相对比,可以判断天然气成因、判识油气的成熟度。

(2)判断是否发生了深层油气充注

原生天然气的碳同位素随埋深规律性变化,当某一地层的气碳同位素值异常偏重,则意味着该区域很可能发生了深层油气的充注。深层油气的充注增加了油气资源量也提高了气油比。单井数据可以分析充注发生的层位,多井数据则可以分析充注范围。




  • 二氧化碳浓度测量范围:0.1 ~ 40000 ppm
  • 测试精度:24小时二氧化碳同位素测量范围:350 ~ 10000 ppm
  • 电压偏移:总范围的100ppbV或0.01%:@ 1 hz
  • 二氧化碳同位素测量范围:GC峰测量偏差 σ <0.3 ‰
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