多组分碳同位素录井在天然气勘探中的应用——以琼东南盆地BD21地区为例

为了了解琼东南盆地深海油气田天然气的成藏特征,对琼东南盆地天然气井进行了连续多组分碳同位素测量。通过对一口重点井连续碳同位素剖面测量及与周边井重点层段碳同位素值对比分析,探讨了该井天然气的成因类型与气源。结果表明:研究区三亚组一段以上为干气,以生物气和亚生物气为主,三亚组二段之下为湿气,为热成因气,主要是伴生气;BD21-1区块天然气存在两种来源,即始新统高熟油型气和特殊成因的低熟崖城组来源气。研究表明,多组分碳同位素录井技术可用于研究天然气的成因类型、气源及成熟度。

碳同位素录井技术在胜利油区页岩油评价中的应用——以渤南洼陷YYP 1井为例

页岩油目前已成为国内外油气勘探开发的重要领域,为了探索碳同位素录井新技术在页岩油评价中的作用,选取渤南洼陷页岩油井YYP 1井开展碳同位素录井工作。基于系统的碳同位素录井数据,详细分析了沿井身轨迹的碳同位素变化特征及其代表的地质意义,利用钻井液气碳同位素研究了页岩油气的成因及成熟度等油气地球化学问题,通过不同时间序列下岩屑罐顶气碳同位素分馏变化特征,及与钻井液气碳同位素之间的分馏特征,结合气测变化对页岩油“甜点”类型进行评价,为压裂分段分簇方案的制定提供有力的技术支撑。

Isologger钻井液同位素录井仪组成及应用

钻井液气体同位素录井（MOIL）是一门新兴的录井技术。国内传统的同位素分析通常为离线分析，时间成本和资金成本较高；而中法渤海地质服务公司在同位素录井服务中使用的Geoisotope在线同位素录井仪虽然实现了同位素数据的在线测量，但仅能提供甲烷的同位素数据，并且尺寸较大，数据易受外界因素影响。英国CSS公司研制的Isologger钻井液同位素录井仪，采用了稳定同位素比率质谱仪（Isotope—ratio mass spectrometry，简称“IRMS”），该设备具有体积小、测量精度高、受外界影响较小的特点；合理地引入了气相色谱分离单元，使得Isologger能够通过在线分析得出C1-C5的同位素数据，丰富了采集的同位素数据信息。该仪器以多组分的同位素数据为基础，可在现场进行井下油气层分析、烃类成熟度分析等工作，极大地提高了录井工作的指导地位。同位素录井在深海、非常规油气层、高温高压含硫地层等区域有着很好的应用前景。

实时碳同位素录井技术在琼东南盆地松涛凸起天然气成因及成藏分析中的应用

琼东南盆地松涛凸起A3构造天然气成因及来源存在多解性,加之周边区域钻井稀少,给成藏研究带来了挑战。与传统的井场取样+实验室同位素分析方式相比,实时同位素录井技术具有分析周期短、数据点多且连续的特点,可以追踪天然气运移痕迹、重现天然气成藏过程。利用实时碳同位素录井技术对松涛凸起A3构造A3-1和A3-1Sa井进行了气源对比和天然气成因及来源分析,结果表明:两口井目的层三亚组及A3-1井陵水组气测异常段天然气甲烷碳同位素主要为-50‰^-35‰,为成熟—高成熟热成因气;北侧的松东凹陷烃源岩成熟度低且没有成熟—高成熟天然气运移迹象,南侧的松南凹陷烃源岩成熟度高且成熟—高成熟天然气运移迹象明显,表明A3构造天然气来源于松南凹陷。这一研究结果不仅证实了松南凹陷的生烃能力,而且提升了松南凹陷的勘探价值。

碳同位素录井技术发展现状及展望

在传统的油气勘探开发中,碳同位素能够确定油气成熟储集层与烃源岩的关系、区分油气混合来源由于页岩气成分简单,组分中的同位素信息尤为重要。随着同位素分析技术快速发展,国内外开始尝试在现场发展实时同位素录井技术,各大油服、仪器公司相继研发出同位素录井设备,在现场进行测试。碳同位素录井是一种在油气勘探开发现场的快速、连续、准确、经济获取同位素信息的新型录井技术,对地质条件下油气藏的发现和检测提供了实时和连续的地球化学表征,为录井工作提供了全新的数据来源和数据解释。碳同位素录井技术已逐渐被国内油气勘探开发单位所接受,以东营和南川两口井的碳同位素录井为例,总结碳同位素录井技术的起源及发展、碳同位素录井方法及其优势,并展望该技术未来更加广阔的应用前景。

实时同位素录井技术应用

实时同位素录井技术特点突出:实时分析甲烷碳同位素,数据点丰富;使用近红外吸收原理,数据精度高;设备可以和geoNEXT录井系统整合在同一个录井房内,非常适合现场录井作业。对以往采用该技术所钻20多口井进行分析,发现实时同位素数据结合录井色谱仪实测气体数据,即可对天然气成因、成熟度、母质类型进行分析判断,还可以帮助录井综合解释识别复杂油气藏以及对潜山储集层有无油气显示进行识别,从而为扩大实时同位素录井的应用范围、拓展其应用思路,在油气勘探中发挥越来越重要的作用提供了技术支持。

Isologger气体同位素录井仪

虽然近年来国内外逐渐重视稳定碳同位素地球化学分析在油气勘探开发现场的应用,但是国内在用的气体同位素录井仪无法在录井过程中提供甲烷同位素数据以外的其他烷烃同位素数据,这样就不能根据碳稳定同位素"反序"特征进行页岩气"甜点"预测及相关地质分析。为了推动国内气体同位素录井仪器研发进展,介绍了英国CSS(Compact Science Systems)公司研发的、能够在线分析C1-C5同位素数据的Isologger气体同位素录井仪的结构组成、原理及性能特点;其由稳定同位素比率质谱仪(IRMS)、气相色谱和燃烧炉组合单元组成。重点分析了利用该同位素录井仪提供的碳稳定同位素数据进行页岩气"甜点"预测的甲、乙烷同位素组成的"反序"特征法和用于天然气、页岩气及天然气水合物成因分析的伯纳德图板法;提出气体同位素录井的取样方法、参数检测数量、软件解释及仪器稳定性应作为国内研发的重点。

实时甲烷碳同位素录井在实钻中的应用与认识

实时甲烷碳同位素录井是一种现场连续、实时检测钻井液中甲烷碳同位素含量的录井技术。根据现场甲烷碳同位素的测定分析，可快速提供有关天然气成因、类型、烃源岩成熟度等多方面信息，并为气、油源对比、多井对比、断层封闭性研究提供重要依据。结合甲烷碳同位素数据，在快速得出储层天然气的成因、类型、烃源岩成熟度的基础上，还对断层封闭研究和油气运移做出分析验证。

实时同位素录井在预测油气藏中的应用

斯伦贝谢公司实时同位素录井技术可以实时检测甲烷气体中的碳同位素（δ3C1），该技术具有实时、快速、测量精度高、适于现场作业等优点，已经在中海油湛江和深圳分公司大面积推广使用。通过分析δ3C1及气体组分数据，可以对全井的天然气成因进行分析；利用δ3C1结合δ3C1-R0回归方程式，判断储集层内的天然气类型。LW3X2井和BY16X1井同处于白云凹陷边缘带，通过对比BY16X1井和LW3X2井δ3C1，可以预测下伏油气藏，拓展了同位素在勘探中的应用。实时同位素录井开辟了录井技术的新领域，同位素为天然气的研究和勘探提供了大量的信息，该技术将会在未来油气勘探过程中发挥更加重要的作用。

录井现场碳同位素自动进样系统的研制与应用

碳同位素录井可用于研究地下油气中碳同位素的组成和分布,进行油气成熟度判定和甜点识别。当前主要使用同位素质谱和同位素光谱进行手动注样的离线检测,由于其时效低、精度无法得到保障,不能满足实时录井需求。为此开发出一套自动进样系统,能够实时在线进行地层气甲烷、乙烷和丙烷碳同位素检测。该系统可与综合录井仪进行通信,将读取的实时地层气测数据传至碳同位素分析仪,依据气测浓度进行匹配稀释操作,配合后端碳同位素分析仪的色谱控制和光谱检测单元,完成全自动实时碳同位素测量,从而提高现场碳同位素录井分析速度和测量精度,降低现场人员劳动强度,为油气显示识别和地质断层识别提供有效的技术支撑。

黔北正安地区五峰组–龙马溪组页岩气随钻C同位素特征及地质意义

C同位素分析已应用于钻探现场,可以实时连续监测随钻泥浆气及岩屑罐顶气C同位素值的变化情况,分析页岩气富集规律与勘探潜力。黔北正安地区3个平台(Ay1、Ay2、Ay4)随钻泥浆气与岩屑罐顶气的C同位素结果显示,泥浆气纵向上从石牛栏组至五峰组的C同位素总体由重变轻,C同位素倒转主要出现在龙马溪组,C同位素从S_(1)l^(4)→S_(1)l^(2)→O3w先变重后变轻,S_(1)l^(2)的C同位素倒转程度明显。根据岩屑罐顶气C同位素分馏特征将五峰组–新滩组划分为5段,第2、3段C同位素分馏程度均匀且较高(2.51‰~4.59‰,平均3.60‰),放气量及气测值具有相应的响应特征;第2段(S_(1)l^(1)~S_(1)l^(2))中上部响应特征更明显,具备良好的孔隙度及含气性。龙马溪组δ^(13)C_(1)主要分布在−36‰~−32‰之间,平均−33.47‰,δ^(13)C_(2)主要分布在−38‰~−34‰之间,平均−35.58‰,δ_(13)C_(1)和δ^(13)C_(2)的倒转主要开始于S_(1)l^(3),龙马溪组页岩气主要由原油裂解气贡献。各平台间湿度存在差异(Ay1平台>Ay2平台>Ay4平台),反映了不同构造位置热演化程度的差异,五峰组–龙马溪组的热演化程度高于威远地区,低于焦石坝及长宁地区,与富顺–永川、南川地区相近。通过C同位素分馏特征、放气量及孔隙压力指数结合储层评价相关参数,对Ay1-X井五峰组–龙马溪组纵向上甜点划分3类,进一步确定了龙马溪组最优甜点段为龙马溪组底部3.2 m,具有岩屑罐顶气C同位素重、分馏程度高、生烃能力强、总含气量高、可压裂性好、有机孔发育、空隙压力指数大等特点,为黔北正安地区五峰组–龙马溪组箱体选择提供了理论依据。

川东南五峰组—龙马溪组页岩气录井碳同位素特征及其地质意义

为了更详尽地分析不同深度段五峰组—龙马溪组页岩气的碳同位素特征以及页岩气的成藏富集规律,选取川东南地区3口典型页岩气评价井开展了页岩气碳同位素录井工作。在钻探现场连续取样并检测泥浆气的碳同位素值,并以DY5井为例检测了岩屑释气过程中的碳同位素变化。基于碳同位素录井数据,综合分析了五峰组—龙马溪组页岩气的碳同位素平面分布及纵向变化特征、碳同位素倒转特征和岩屑释气过程中的碳同位素分馏特征。综合分析认为:四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气碳同位素值由盆地周缘向中心逐渐变轻,这一变化规律主要受控于页岩的热演化程度;川东南3口井的泥浆气碳同位素的纵向变化及倒转特征具有一定共性,表明其具有相近的页岩气富集规律;DY5井的岩屑罐顶气越靠近地质甜点区域同位素分馏越明显且岩屑释气量越大,反映该段页岩气具有初始地层压力高、含气量大、纳米孔隙更发育等特征。

湖北宜昌地区鄂阳页2井牛蹄塘组和陡山沱组页岩气随钻碳同位素特征及勘探意义

为了深入分析页岩气的甜点特征,针对鄂阳页2井所钻遇的牛蹄塘组和陡山沱组两套古老页岩层系,在井场随钻连续取样,并测量泥浆气碳同位素值以及岩屑罐顶气碳同位素随时间序列的变化特征。基于高密度连续碳同位素数据,结合气体组分、地层岩性、储层物性特征分析页岩气的成因及富集规律;基于岩屑释放气碳同位素分馏特征,结合页岩纳米孔隙发育程度分析页岩气地质甜点要素。研究结果显示:甲烷和乙烷倒转特征及湿度特征表明牛蹄塘组页岩可能具有较好的页岩气勘探潜力;泥浆气甲烷碳同位素值随地层垂深上的变化与生油窗时期液态烃类的残留有关,牛蹄塘组页岩底部同位素值偏轻揭示其液态烃类残留量大,资源潜力高;陡山沱组页岩气组分偏干、碳同位素值偏重的特征可能与其生烃母质以及生、排烃演化史有关;岩屑释放气同位素分馏特征与页岩纳米孔喉体系的发育程度有关,纳米孔喉体系发育程度作为页岩气甜点的判断指标应是一条可行的研究思路。这种基于现场的、连续的、动态的碳同位素分析方法为页岩气成因及富集规律分析、地质甜点区判识提供了更多有价值的参考。