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一种结合氦气来源的判识非烃气CO2成因相对贡献的评价方法 

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申请/专利权人:中国石油大学(华东)

摘要:本发明涉及一种结合氦气来源的判识非烃气CO2成因相对贡献的评价方法,属于稀有气体地球化学研究技术领域,本发明基于CO23He比值与δ13CO2值相结合的方法,根据幔源、碳酸盐岩矿物热分解和有机沉积物三种碳源的CO23He比值,定量分析幔源、碳酸盐岩矿物热分解和有机沉积物各个端元对于CO2形成过程和含量的相对贡献,补充完善了现有只能通过同位素定性分析CO2的成因来源的评价方法,并且在一定程度上可以精确表征高丰度无机CO2来源,特别是存在深部幔源流体影响和深大断裂发育的地区。

主权项:1.一种结合氦气来源的判识非烃气CO2成因相对贡献的评价方法,其特征在于,包括步骤如下:第一步:进行地质背景调研,分析研究区氦气He含量、3He4He比值以及RRa比值,确认存在幔源影响;第二步,对进行稀有气体分析的天然气采样实施严格的处理措施:①选用带双阀的耐高压钢瓶采样;②采样前利用机械泵、分子泵真空设备对取样钢瓶进行预抽真空,真空量级至少为10-3Pa;③取样时,用天然气反复冲洗钢瓶4~6次,最后对连续气流的中段取样;④采集样本后,将钢瓶插入水中进行泄漏检查;第三步,使用具有热Ti箔的两个吸气剂将稀有气体与其他成分分离;第四步,纯化后,用质谱仪分析稀有气体馏分;在样品分析之间重复测量空气标准物,在样品分析之前、之后和期间测量用与样品相同的程序制备的空白;第五步,由于稀有气体的沸点不同,利用低温泵、活性炭炉和液氮对稀有气体的各组分进行组分分离;最后将这些稀有气体依次送入静态真空的稀有气体同位素质谱仪,按照质谱法测定He的丰度,进行同位素分析,获得3He、4He含量及3He4He比值;第六步,采用气相色谱仪分离碳氢化合物、二氧化碳和氮气气体以后,按照质谱法测定CO2丰度;第七步,测量气体的稳定碳同位素组成,得到δ13CO2值;第八步,基于上述过程,将研究区气田相关井不同气样的CO2、δ13CCO2、3He、4He含量归纳整理,进行下一步;第九步,结合CO23He比值和δ13CCO2值计算幔源、碳酸盐岩矿物热分解和有机沉积物三种主要碳源贡献度,公式如下:δ13CCO2CO2OBS=δ13CCO2CO2MORBA+δ13CCO2CO2LIMB+δ13CCO2CO2SEDC11CO23HeOBS=ACO23HeMORB+BCO23HeLIM+CCO23HeSED2式中,OBS为观测值,即样品的测量值;MORB、LIM、SED分别指幔源、有机沉积物和碳酸盐岩矿物热分解;A、B、C为对应相对贡献度分数;其中:i幔源的CO23He比值为1.0×109,有机沉积物和碳酸盐岩矿物热分解的CO23He比值为1013;ii各端元同位素值分别为δ13CMORB=-6.5‰、δ13CSED=-30‰和δ13CLIM=0‰;第十步,结合公式1和公式2以及样品测量的CO2、δ13CCO2、3He浓度计算出三种碳源的相对贡献度分数A、B、C的值,用于判识非烃气CO2成因相对贡献;基于MATLAB软件,链接数据库,带入第九步中幔源、有机沉积物和碳酸盐岩矿物热分解三个端元同位素值以及各端元CO23He比值,基于CO23He比值与δ13CO2值相结合的方法求解幔源、碳酸盐岩矿物热分解和有机沉积物三种主要碳源各自的贡献度,执行步骤如下:1fori1:nn为样品数编辑循环语句;2Y1=AiY2=Bi链接数据库,按循环输入CO23He比值与δ13CO2值,Y1表示可观测到的同位素值δ13CCO2,Y2表示可观测到的CO23He比值,观测值即为样品测量值;3Eq1=c==1–a–ba、b、c表示来自幔源、碳酸盐岩矿物热分解和有机沉积物相对贡献值,单位为%,即且,a+b+c=1;4Eq2=Y1==Q*a+W*b+E*c编辑公式1的MATLAB语言Q、W、E代表各端元同位素值δ13CMORB=-6.5、δ13CSED=-30和δ13CLIM=0,单位‰,MORB、LIM和SED分别指幔源、碳酸盐岩矿物热分解和有机沉积物;5Eq3=1Y2==AR+BT+CT编辑公式2的MATLAB语言R、T分别代表幔源的CO23He比为1.0×109,有机沉积物和碳酸盐岩矿物热分解端元的比值为1013;6[sola,solb,solc]=solve[Eq1,Eq2,Eq3],[a,b,c];计算方程Eq1,Eq2,Eq3,求解a、b、c;得到的每个端元值将落在0-1之间,值越大代表相对贡献度越高,若出现某一端元值为负值则说明该端元值对CO2没有相对贡献度,也就意味着CO2来不受该来源影响,该地区没有发生与该来源相关地质作用。

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