专利名称：定量评价混源天然气源岩贡献比例的方法
技术领域：
本发明涉及天然气勘探领域，具体涉及不同气源岩层对混源天然气的定量贡献研究。
背景技术：
目前，作为一种重要的资源，深层天然气的勘探具有巨大的潜力和良好的前景。以我国松辽盆地为例，深层松辽盆地北部深层天然气勘探几十年来，在徐家围子断陷的昌德、汪家屯、升平、宋站、徐家围子等地区的芳深1登娄库组、升深1和徐深1井营城组等深层获得工业气流，形成了昌德气藏、汪家屯-升平等气田，尤其在徐深1井营城组和沙河子组试气获得6×104m3/d工业气流、无阻挡全井日产量为1.18×106m3/d天然气，成为我国东北地区天然气勘探的最大热点。这些深层天然气地质环境中一般均来自多个层位的烃源岩，如徐家围子断陷深层有登娄库组、营城组、沙河子组和火石岭组、四站板岩组等，然而天然气究竟来自那套烃源岩以及不同层位烃源岩对混源天然气的定量贡献到底有多大，一直是天然气勘探亟待解决的难题。
有文献报道用组分碳同位素方法研究两种类型天然气的混合比例，参见傅宁.崖13-1气田混合气混合体积比例计算[J].中国海上油气(地质)，2000，14(4)258～261；和夏新宇，李春园，赵林.天然气混源作用对同位素判源的影响[J].石油勘探与开发，1998，25(3)89～90。但是，这些研究均不能解决三种类型或更多天然气混源比例计算问题。
发明创造内容本发明的目的是提供一种定量评价不同层位烃源岩对天然气的贡献的方法，该方法适合两层到四层烃源岩对混源天然气的定量贡献模拟计算。
本发明定量评价混源天然气源岩贡献比例的方法，包括以下步骤1)取产生天然气的源岩中的气体，气相色谱法测定其中吸附重烃，选取色谱指纹峰；同时用选取的两个相近的色谱指纹峰的峰面积计算源岩中吸附重烃指纹比值参数；2)将步骤1)气相色谱法测定的吸附重烃指纹比值参数数据，按各个烃源岩分层分开处理，根据同一层内烃源岩特征指纹相似性的原则，取其平均值作为该层烃源岩的特征指纹比值参数；3)用步骤2)得到的不同烃源岩分层吸附重烃特征指纹比值参数值，设定不同烃源岩层贡献比例的配比数据代入计算模型函数，利用非线性人工神经网络智能学习算法训练形成不同烃源岩层贡献定量模拟计算模版；所述计算模型函数为yn＝k1*x1n+k2*x2n+……+km*xmn，其中，x为烃源岩分层中吸附重烃的特征指纹比值参数；n为选取的色谱指纹峰对的个数；m为烃源岩分层的层数，m＞2；k为烃源岩分层对天然气的定量贡献比例；y为混源天然气中特征指纹比值参数；4)取相应混源天然气进行重烃气相色谱分析，用与步骤1)同样的方法选取的色谱指纹峰的峰面积计算得到相应特征指纹比值参数，将该特征指纹比值参数导入所述模拟计算模版，计算得到不同烃源岩层对混源天然气的定量贡献比例。
上述定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法中，步骤3)中所述非线性人工神经网络智能学习算法训练形成模拟计算模版过程，是逐个输入所有选取的分层烃源岩特征指纹比值参数，经过一系列的Sigmoid函数及矩阵运算、加权、平均，输出到第二个隐层，经过同样原理的一系列运算，输出到第一个隐层，再经过同样原理的一系列运算，输出层即是混源天然气各分层烃源岩的百分贡献率，和人为配比的各层百分比对比，把误差按原来路径逐层反馈回去，在反馈的过程中，按误差的大小，依次调整各个节点的权向量矩阵。按照调整之后的权向量矩阵再次重复上面的步骤，如此循环往复，直到输出与实际配比之间的误差满足所要求的精度；模拟计算过程在训练模版时设计了各分层烃源岩贡献率与认为配比之间的相对误差及精度控制设置，各分层烃源岩贡献率共分7个控制范围＜1％不控制、1～5％、5～10％、10～25％、25～50％、50～75％、75～100％，在训练模版时分别输入各个控制范围的人为所要求的相对误差为止；所述输出与实际配比之间的误差最终满足绝对误差小于5％，相对偏差小于10％；这时，存储各层各个单元的权值矩阵及相关参数，就建立了混源天然气分层烃源岩定量贡献的计算模版。
上述定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法中，步骤1)所述色谱指纹峰的选取步骤为(1)按照普遍性原则选取各层烃源岩和天然气中都存在的色谱指纹峰；(2)按照差异性原则选取各层烃源岩都存在差异的色谱指纹峰。
上述定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法中，所述利用峰面积计算重烃指纹比值参数遵循下述规律x＝a/b，式中x为相近指纹峰面积的比值；a、b分别为相近指纹峰的峰面积。
上述定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法中，所述从烃源岩中制取气体的步骤为取烃源岩样品放入撞击式制备装置中，密封抽真空后，通过振动撞击粉碎样品，将源岩中吸附气体释放出来，采用排水法取出气体。
本发明定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，当所述源岩由四层烃源岩分层组成时，步骤3)所述定量模拟计算模版，按照混合天然气重烃和每一烃源岩层吸附重烃的色谱特征指纹比值参数值与其贡献率之间的下列关系进行计算y1＝k1*x11+k2*x21+k3*x31+k4*x41y2＝k2*x1 2+k2*x22+k3*x32+k4*x42……yn＝k1*x1n+k2*x2n+k3*x3n+k4*x4n，式中，x11、x12......x1n分别为烃源岩层1中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x21、x22......x2n分别为烃源岩层2中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x31、x32......x3n分别为烃源岩层3中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x41、x42......x4n分别为烃源岩层4中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；k1、k2......k4分别为烃源岩层1到烃源岩层4对天然气的定量贡献率；y1、y2......yn分别为混源天然气中某峰对特征指纹化合物的比值参数值；n为选取的色谱指纹峰对的个数。
本发明以昌德气藏混源天然气不同烃源岩层贡献定量模拟计算为例，提供了定量评价烃源岩对天然气的贡献的新方法与途径，该方法适合两层到四层烃源岩对混源天然气的定量贡献模拟计算，开创了烃源岩和天然气研究的新领域，有广阔的应用前景。


图1为本发明采用的非线性的人工神经网络智能学习算法示意图；图2为多源混合天然气四层烃源岩定量贡献理论模型；图3为实施例中进样量与峰面积富集重烃的线性实验图；图4为实施例中天然气重烃C1～C7气相色谱图；
图5为实施例中烃源岩吸附重烃C1～C7气相色谱图。
图6-A为本发明中非对称Sigmoid函数示意图；图6-B为对称Sigmoid函数示意图。
具体实施例方式
以下从几方面详述本发明。
一、多源混合天然气不同烃源岩层贡献色谱重烃指纹法的理论分析1、理论依据色谱重烃指纹比值参数和组分碳同位素指标是天然气和烃源岩对比研究的主要方法，即烃源岩吸附重烃与其所生成的天然气重烃色谱特征指纹比值参数具有相似性；由于不同层位烃源岩性质的差异和地质环境的影响，不同层位烃源岩吸附重烃中总存在可测量到的色谱指纹的差异，而混源天然气与不同层位烃源岩吸附重烃色谱指纹特征参数的差异性是不同源天然气混合的结果。这是利用色谱重烃特征指纹比值参数研究不同烃源岩层对多源混合天然气贡献的理论依据。
多源混合天然气多层烃源岩定量贡献理论模型见图2，以四层烃源岩为例，混合天然气重烃和每一烃源岩层吸附重烃的色谱特征指纹比值参数值与其贡献率之间有下列关系y1＝k1*x11+k2*x21+k3*x31+k4*x41y2＝k2*x12+k2*x22+k3*x32+k4*x42……yn＝k1*x1n+k2*x2n+k3*x3n+k4*x4n，式中，x11、x12......x1n分别为烃源岩层1中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；X21、x22......x2n分别为烃源岩层2中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x31、x32......x3n分别为烃源岩层3中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x41、x42......x4n分别为烃源岩层4中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；k1、k2......k4分别为烃源岩层1到烃源岩层4对天然气的定量贡献率；y1、y2......yn分别为混源天然气中某峰对特征指纹化合物的比值参数值。
图2中，A、B......Z分别为烃源岩吸附重烃和混源天然气重烃中相对应的某峰对特征指纹化合物。
对于多层烃源岩定量贡献，所述计算模型函数扩展为yn＝k1*x1n+k2*x2n+……+km*xmn，其中，x为烃源岩分层中吸附重烃的特征指纹比值参数；
n为选取的色谱指纹峰对的个数；m为烃源岩分层的层数，m＞2；k为烃源岩分层对天然气的定量贡献比例；y为混源天然气中特征指纹比值参数。
2、混合天然气不同烃源岩层定量贡献的基本条件(1)重复性烃源岩吸附重烃及天然气重烃色谱特征指纹比值参数重复测定的相对偏差应不大于5％。
(2)富集线性烃源岩吸附重烃及天然气重烃富集分析进样量与峰面积之间呈线性关系。
(3)差异性不同烃源岩层吸附重烃及天然气重烃指纹比值参数存在可检测的差别。
(4)相似性同一烃源岩层位内不同井或井深烃源岩吸附重烃特征指纹比值参数相近或在一定变化范围内。
(5)可配比性混合配比吸附重烃特征指纹比值参数稳定，由各自烃源岩层特征指纹比值参数和天然气贡献率决定。
3、色谱特征指纹比值参数与定量贡献的模拟计算在多层原油混采过程中，有文献(邹宇峥，蔡元明，马亭，等.如何消除应用于和采井原油产量贡献计算的气相色谱指纹技术存在的缺陷[J].石油实验地质，2001，23(2)213～220.)指出，色谱特征指纹峰一般采用浓度参数，因为多层原油混采峰高(峰面积)比值参数一般不再满足线性关系，故采用峰高(峰面积)比参数需要建立非线性数学模拟计算模型。
对于多源混合天然气的定量计算也存在同样的问题，但由于烃源岩样品已脱离了地下原始环境，制备时难免混入空气，制备的烃源岩吸附的气体浓度，与地层原始环境下烃源岩所生成的天然气的浓度不同，故不能采用浓度参数，而烃源岩吸附重烃与其所生成的天然气重烃色谱特征指纹比值参数则具有相似性，因此，混合天然气不同烃源岩层定量贡献的模拟计算，需要选择峰高(峰面积)比值参数和非线性数学模拟计算。
本发明采用非线性的人工神经网络智能学习算法建立数学模型，该模型计算过程见图1。该计算过程由正向传播和反向传播组成，在正向传播过程中，输入信息从输入层经隐含层逐层处理，并向输出层传播，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态。如果在输出层不能得到期望的输出，则转入反向传播，将误差信号沿原来的连接通路逐层返回，通过误差信号来修改各层神经元的权值，使得误差减小，直至误差达到精度要求。
局部误差函数公式如下Ek=Σi=1n0φ(ei,k)=12Σi=1n0(yi,k-y^i,k)2=12Σi=1n0ei,k2]]>本发明中，训练形成模拟计算模版过程，是逐个输入所有选取的分层烃源岩特征指纹比值参数，经过一系列的Sigmoid函数及矩阵运算、加权、平均，输出到第二个隐层，经过同样原理的一系列运算，输出到第一个隐层，再经过同样原理的一系列运算，输出层即是混源天然气各分层烃源岩的百分贡献率，和人为配比的各层百分比对比，把误差按原来路径逐层反馈回去，在反馈的过程中，按误差的大小，依次调整各个节点的权向量矩阵。按照调整之后的权向量矩阵再次重复上面的步骤，如此循环往复，直到输出与实际配比之间的误差满足所要求的精度；模拟计算过程在训练模版时设计了各分层烃源岩贡献率与认为配比之间的相对误差及精度控制设置，各分层烃源岩贡献率共分7个控制范围＜1％不控制、1～5％、5～10％、10～25％、25～50％、50～75％、75～100％，在训练模版时分别输入各个控制范围的人为所要求的相对误差为止；所述输出与实际配比之间的误差最终满足绝对误差小于5％，相对偏差小于10％；这时，存储各层各个单元的权值矩阵及相关参数，就建立了混源天然气分层烃源岩定量贡献的计算模版。
Sigmoid函数为神经元的非线性作用函数，非对称Sigmoid函数为f(x)=11+e-x,]]>函数值范围为(0，1)，参见图6-A；对称Sigmoid函数f(x)=1-e-x1+e-x,]]>函数值为(-1，1)，参见图6-B。由于混源天然气各分层烃源岩的产量百分比范围在
，因此本发明采用非对称Sigmoid函数。
在应用该计算模版时，只需要把混源天然气色谱重烃分析的相应特征指纹比值参数导入，即可计算出各分层烃源岩的定量贡献。
二、本发明方法的具体实施方式
以下以松辽盆地徐家围子昌德气藏为例说明本发明的实施过程。
1、昌德气藏地质背景及深层烃源岩分布昌德气藏位于断陷安达-肇州背斜带中部的宋芳屯构造上，徐家围子断陷是侏罗纪形成的断陷盆地之一，夹持于古中央隆起带和东北隆起带之间，断陷中地层发育较全，厚度较大，沉积了基岩、侏罗系、白垩系、第三系和第四系地层。深层烃源岩包括白垩系的泉头组和登娄库组，侏罗系的营城组、沙河子组、火石岭组，基岩等烃源岩。登娄库组是盆地由断陷向坳陷发育过程的过渡性沉积物，以砂泥岩夹砾岩为主，泥岩以绿色和红色为主，暗色泥岩较少；营城组有灰紫、紫灰色球粒状流纹岩、凝灰熔岩、脱玻化含砾流纹质熔结凝灰岩，灰绿、灰紫色凝灰岩夹泥岩；沙河子组有深灰、灰黑色泥板岩夹酸性凝灰岩、含砾凝灰岩、煤层等；火石岭组有灰色凝灰质角砾岩、夹黑色泥岩、粉砂质泥岩等；基岩主要有千枚岩、板岩、灰绿色花岗岩、花岗岩、晶屑凝灰岩等。
2、实验方法样品采集采集徐家围子断陷深层有机质丰度较高的烃源岩样品登娄库组3个、营城组7个、沙河子组6个、火石岭组1个、四站板岩组4个。采集芳深1、芳深2井等昌德气藏6口井的混合天然气样品6个。
样品分析将烃源岩样品制备后做吸附烃气色谱重烃指纹分析；在同样条件下做天然气重烃色谱指纹分析。
吸附烃气制备取一定量烃源岩样品放入撞击式制备装置中，密封抽真空后，通过振动撞击粉碎样品，将烃源岩中吸附气体释放出来，采用排水法取出气体，进行色谱重烃指纹分析。
色谱重烃指纹分析在冷冻条件下(温度-75℃～-65℃)，将气样注入富集管，使样品中重烃得到富集，再加热解吸，通过六通阀切入气相色谱仪分析。重烃指纹气相色谱分析条件日本GC-14A气相色谱仪及数据处理机，50m弹性石英毛细色谱柱，氢火焰离子化检测器，载气为氦气，燃气为氢气，助燃气为空气，柱起始温度35℃，恒温5min，以2℃/min升到180℃，恒温至组分出完。
3、色谱重烃特征指纹比值参数选择与定量贡献模拟计算依据普遍性原则选取吸附重烃色谱指纹峰，利用相近指纹的峰面积计算重烃指纹比值参数(x＝a/b，x为相近指纹峰面积的比值，a、b分别为相近指纹的峰面积)；再将各个层位的不同烃源岩吸附重烃指纹参数，按照相似性和差异性原则确定不同烃源岩层吸附重烃特征指纹比值参数；再根据不同烃源岩层贡献的人为设定配比数据，将其导入模拟计算模型，训练后形成不同烃源岩层贡献定量模拟计算模版；最后将相应天然气重烃色谱特征指纹比值参数导入模拟计算模版，计算不同烃源岩层对混源天然气的定量贡献。
4、实验结果及讨论4.1天然气微量重烃富集重复性及线性实验(1)重复性将升58井1696.4m～1953m和芳深6井3210.4m～3409.8m天然气分别做微量重烃富集平行实验，微量重烃色谱指纹参数重复测定结果见表1，可见，最大相对偏差为4.70％、最小相对偏差为0.47％，相对偏差不大于5％，样品分析重复性好。
表1 天然气微量重烃色谱指纹参数重复测定结果井号次数 色 谱 特 征 烃 指 纹 参 数2#/3# 4#/5# 5#/6# 6#/7# 7#/8# 13#/10# 4#/6#5#/7# 5#/8# 6#/8#1 0.722.740.471.07 0.39 2.10 1.290.500.200.42升58 2 0.752.780.501.04 0.42 1.96 1.360.550.210.43相对偏差 ％ 1.950.833.051.05 2.6 3.52 2.734.513.001.541 3.722.121.071.07 2.56 5.78 2.271.142.932.74芳深62 3.512.001.061.05 2.33 5.50 2.091.052.692.51相对偏差 ％ 2.902.910.470.94 4.7 2.48 4.134.114.274.382#-异戊烷，3#-正戊烷，4#-2，2-二甲基丁烷，5#-环戊烷，6#-2-甲基戊烷，备注7#-3-甲基戊烷，8#-正己烷，10#-2，3-二甲基戊烷，13#-甲基环戊烷(2)线性实验将升58井1696.4m～1953.0m天然气做不同进样量与峰面积富集重烃的线性实验，结果参见图3，可见，天然气进样量在50ml～500ml范围内，正戊烷到正壬烷微量重烃峰面积与进样量之间有良好的线性关系，相关系数正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正壬烷分别为0.9956、0.9934、0.9938、0.9980、0.9971。
4.2昌德气藏天然气的混源特征天然气在聚集成藏的运移过程中，烃源岩生成的各种天然气很容易发生混合。研究认为，天然气组份碳同位素倒转是天然气混源的特征之一；天然气甲基环己烷指数等重烃指标也是判别混源天然气的良好指标，利用乙烷碳同位素和甲基环己烷指数联合判别模版，能够有效判别混源天然气。
昌德气藏天然气组份碳同位素和重烃色谱指纹指标分析结果见表2和图4。
表2 昌德气藏天然气地化指标分析数据井号 层位甲烷碳同位素乙烷碳同位素甲基环己烷 异戊烷/‰ ‰ 指数％ 正戊烷芳深1k1d -22.25 -23.07 4.51 0.47芳深2k1d -22.51 / 4.84 0.51芳深4k1d -30.75 / 72.29 2.75芳深5k1d -26.88 -27.64 90.13 2.99芳深6k1d～k1yc -27.78 -30.32 89.56 3.72芳深8k1yc～k1sh-27.53 -30.15 85.97 2.95结果表明，芳深1、芳深5、芳深6、芳深8天然气甲烷、乙烷碳同位素都有“倒转”特征；昌德气藏不同井天然气重烃色谱指纹甲基环己烷指数和异戊烷/正戊烷指标变化范围分别为4.51％～90.13％、0.47～3.72差别较大，说明昌德气藏天然气所成生的烃类母质有差别，利用乙烷碳同位素和甲基环己烷指数联合模版判别，芳深1井登娄库组天然气落在混合III区、芳深5井登娄库组天然气落在过渡区、芳深6和芳深8井天然气落在混合I区，可见，昌德气藏天然气具有混源和运移特征。
从分析的21块烃源岩样品吸附烃甲烷、乙烷组分碳同位素看，有3块样品出现倒转，分别是芳深8井4146.43m沙河子组-26.14‰、-27.78‰，肇深3井2757.55m登娄库组-18.00‰、-22.83‰，肇深6井3964.28m沙河子组-24.78‰、-28.23‰，其它18块样品均无倒转现象，而基岩烃源岩样品都为正序特征。因此，烃源岩吸附烃甲烷、乙烷组分碳同位素分析结果说明昌德气藏天然气的倒转现象主要由混源所致。
4.3深层不同烃源岩层吸附重烃色谱特征指纹比值参数的特征徐家围子断陷深层烃源岩吸附重烃分析最多可检测出110个色谱指纹峰(升深6井3214.13m沙河子组，参见图5)，不同井、不同层位烃源岩检测出的重烃指纹的数量和组分有差别。根据普遍性(指纹化合物在每个烃源岩层和天然气中都存在)、差异性(指纹化合物在每个烃源岩层中都存在差别)的原则选取特征指纹峰，将相近的特征指纹峰的峰面积相除，得到不同烃源岩层吸附重烃特征指纹比值参数值，参见表3，表3所选的10个吸附重烃特征指纹比值参数，在同一层位内有的数值接近、有的变化较大，但均有一定的变化范围，若采用一个或几个特征指纹比值参数，则难以区分四个烃源岩层，而采用多个特征指纹比值参数则能区分开来。同时，从登娄库组到侏罗系的沙河子组和火石岭组烃源岩的大部分特征指纹比值参数值，在层位之间有部表3不同烃源岩层吸附重烃特征指纹比值参数分析结果特征 登娄库组 营城组 沙河子+火石岭四站板岩组组参数 k1d k1yc K1sh+k1hs p3s2#/3# 1.45～1.92(1.76)2.87～3.63(3.13)1.53～3.55(2.17) 039～0.86(0.52)4#/5# 0.78～1.89(1.08)0.83～1.94(1.05)0.36～0.77(0.63) 1.14～2.01(1.38)5#/6# 1.07～1.76(1.27)1.28～2.32(1.84)1.47～1.95(1.57) 0.44～0.81(0.73)6#/7# 1.32～1.55(1.33)1.49～1.79(1.59)1.28～1.70(1.44) 1.43～1.88(1.45)7#/8# 0.93～1.25(0.96)0.63～1.45(0.92)0.65～0.95(0.69) 0.29～0.40(0.32)13#/10#4.21～8.38(6.80)1.73～4.42(2.92)2.12～4.53(3.23) 1.39～1.65(1.55)4#/6# 0.56～1.87(1.17)1.05～2.87(1.87)0.63～0.94(0.76) 0.88～0.93(0.91)5#/7# 1.30～1.99(1.65)1.93～4.82(3.11)1.89～3.53(2.47) 0.75～1.34(1.08)5#/8# 1.21～2.01(1.62)2.83～4.15(3.19)1.30～2.16(1.61) 0.22～0.47(0.33)6#/8# 1.10～1.42(1.25)0.84～2.60(1.64)0.88～1.68(1.19) 0.39～0.51(1.19)分数值重叠，变化是连续的、渐变的；而基岩的四站板岩组的绝大多数特征参数指标与以上地层的不呈渐变和连续性变化特征，可能是由于基岩的烃源岩性质和地质环境所致。而火石岭组(一块样品)和沙河子组分析指标接近，将两个组的烃源岩层作为一层，根据同一层位内烃源岩相似性原则取其平均值(表3括号内数据)为该层位烃源岩的特征指纹比值参数值，即为不同烃源岩层吸附重烃特征指纹比值参数分层指标数据，把徐家围子断陷的深层(登娄库组以下地层)分为登娄库组、营城组、沙河子组+火石岭组、四站板岩组四个烃源岩层进行定量贡献计算。
4.4不同烃源岩层对不同井混源天然气的定量贡献利用不同烃源岩层吸附重烃特征指纹比值参数分层指标数据和人为设定的不同混合配比吸附重烃特征指纹比值参数数据(用式一表示的数学模型计算)，利用非线性人工神经网络智能学习算法训练后建立不同烃源岩层贡献模拟计算模版，将模版数据回归计算结果见表4，可见，回归计算结果最大绝对偏差为1.85％、最大相对偏差为4.66％。
表4 模版回归计算结果配比序号烃源岩层 配比结果模版回归结果绝对偏差相对偏差％ ％ ％ ％1 k1d 10.0010.88 0.88 4.21k1yc10.009.110.89 4.66k1sh+k1hs 10.0010.09 0.09 0.45p3s 70.0069.89 0.11 0.082 k1d 10.0010.56 0.56 2.72k1yc10.009.180.82 4.28k1sh+k1hs 70.0069.62 0.38 0.27p3s 10.0010.62 0.62 3.013 k1d 10.009.170.83 4.33k1yc70.0069.90.10 0.07k1sh+k1hs 10.0010.78 0.78 3.75p3s 10.0010.14 0.14 0.704 k1d 70.0071.55 1.55 1.10k1yc10.009.800.20 1.01k1sh+k1hs 10.009.380.62 3.20p3s 10.009.250.75 3.905 k1d 20.0019.24 0.76 1.94k1yc20.0020.95 0.95 2.32k1sh+k1hs 20.0020.44 0.44 1.09p3s 40.0039.35 0.65 0.82
6 k1d20.0019.14 0.862.20k1yc 20.0020.53 0.531.31k1sh+k1hs 40.0041.32 1.321.62p3s20.0019.00 1.002.567 k1d20.0018.54 1.463.79k1yc 40.0038.43 1.572.00k1sh+k1hs 20.0021.11 1.1 2.70p3s20.0021.90 1.904.538 k1d40.0038.56 1.441.83k1yc 20.0021.39 1.393.36k1sh+k1hs 20.0020.87 0.872.13p3s20.0019.16 0.842.159 k1d30.0029.35 0.651.10k1yc 30.0028.87 1.131.92k1sh+k1hs 30.0031.00 1.001.64p3s10.0010.76 0.763.6610k1d30.0029.85 0.150.25k1yc 30.0029.52 0.480.81k1sh+k1hs 10.0010.77 0.773.71p3s30.0029.84 0.160.2711k1d30.0031.57 1.572.55k1yc 10.009.55 0.452.30k1sh+k1hs 30.0028.15 1.853.18p3s30.0030.71 0.711.1712k1d10.0010.93 0.934.44k1yc 30.0028.20 1.803.09k1sh+k1hs 30.0030.71 0.711.17p3s30.0030.14 0.140.23取昌德气藏不同井(共6个)中的天然气，测定其中重烃并选取与烃源岩吸附重烃相对应的特征指纹峰的峰面积计算特征指纹峰参数值，计算结果见表5。
表5 昌德气藏天然气重烃特征指纹比值参数特征芳深1芳深2芳深4芳深5芳深6芳深8参数k1d k1d k1d k1d k1d～k1yck1yc～k1sh2#/3# 0.47 0.51 2.75 2.99 3.72 2.954#/5# 0.52 0.69 1.95 1.91 2.12 1.925#/6# 0.24 0.14 0.98 1.02 1.07 1.056#/7# 0.92 1.66 0.93 0.85 1.07 0.997#/8# 0.10 0.15 1.14 1.73 2.56 2.32
13#/10#0.72 1.06 5.47 4.03 5.78 1.944#/6# 0.46 0.10 1.91 1.95 2.27 2.015#/7# 0.44 0.23 0.91 0.87 1.14 1.045#/8# 0.07 0.03 1.04 1.50 2.93 2.406#/8# 0.22 0.24 1.06 1.47 2.74 2.29将表5的数据导入模拟计算模版中，计算结果见表6。
表6 不同烃源岩层对昌德气藏不同井混源天然气贡献计算结果井号 层位 烃源岩层定量贡献％登娄库组 营城组 沙河子组+火石岭组 四站板岩组芳深1k1d10.97 1.222.54 85.25芳深2k1d10.68 1.653.64 84.01芳深4k1d42.08 11.34 20.56 25.99芳深5k1d15.32 9.3232.85 42.48芳深6k1d～k1yc 41.15 18.79 19.81 20.23芳深8k1yc～k1sh 0.00 4.7182.16 13.11从表6得知，芳深1、芳深2井登娄库组天然气主要来自基岩的四站板岩组烃源岩，分别占混源天然气的85.25％、84.01％，来自登娄库组的分别占10.97％、10.68％，来自沙河子组和火石岭组分别占2.54％、3.64％，来自营城组的分别占1.22％、1.65％；芳深4井登娄库组天然气主要来自登娄库组烃源岩，占该井混源天然气的42.08％，来自侏罗系营城组、沙河子组和火石岭组、基岩四站板岩组的分别占11.34％、20.56％、25.09％；芳深5井登娄库组天然气主要来自四站板岩组烃源岩，占该井混源天然气的42.48％，来自侏罗系营城组、沙河子组和火石岭组、登娄库组的分别占9.32％、32.85％、15.32％；芳深6井登娄库组和营城组天然气主要来自登娄库组烃源岩，占该井混源天然气的41.15％，来自侏罗系营城组、沙河子组和火石岭组、基岩四站板岩组的分别占18.79％、19.81％、20.23％。芳深8井营城组和沙河子组天然气主要来沙河子组和火石岭组烃源岩，占该井混源天然气的82.16％，来自侏罗系营城组、基岩四站板岩组的分别占4.71％、13.11％。
现有研究认为，昌德气藏可能由徐家围子断陷侏罗系和登娄库组烃源岩两套气源岩供气，以侏罗系断陷烃源岩生气为主，通过不整合面或断层运移，登娄库组烃源岩有一定的生气能力；还有专家利用组分碳同位素方法研究认为，昌德气藏天然气主要来自基岩的气源岩。本发明上述实施例的分析结果，应证了这些研究成果，同时，更定量表明了昌德气藏天然气由侏罗系、基岩、登娄库三套烃源岩供气，并具体得到各自的贡献量，对现有研究成果是一个飞跃性的补充和创新。
综上所述，本发明有如下特点(1)确立了多源混合天然气不同烃源岩层定量贡献色谱重烃指纹法的基本理论、条件、模拟计算模型，在世界上首次利用烃源岩吸附重烃和天然气重烃色谱指纹特征参数及模拟计算软件，完成了松辽盆地北部徐家围子断陷四个不同烃源岩层对昌德气藏混源天然气定量贡献的模拟计算，填补了这一研究领域的世界空白。
(2)实施例徐家围子断陷深层不同烃源岩层产气贡献定量模拟计算结果表明，昌德气藏混源天然气由侏罗系、基岩、登娄库三套烃源岩供气，对不同井的天然气贡献量不同，进一步完善、明确了昌德气藏混源天然气的定量来源。芳深1和芳深2井登娄库组天然气主要来自基岩的四站板岩组烃源岩，占混源天然气的84.01％～85.25％，登娄库组烃源岩贡献占10.68％～10.97％％，侏罗系贡献为5.3％以下；芳深4井登娄库组天然气主要来自登娄库组烃源岩，占该井混源天然气的42.08％，来自侏罗系(营城组、沙河子组和火石岭组)、四站板岩组的分别占31.90％、25.99％；芳深5井登娄库组天然气主要来自四站板岩组烃源岩，占该井混源天然气的42.48％，来自侏罗系(营城组、沙河子组和火石岭组)、登娄库组的分别占42.17％、15.32％；芳深6井登娄库组和营城组天然气主要来自登娄库组烃源岩，占该井混源天然气的41.15％，来自侏罗系(营城组、沙河子组和火石岭组)、四站板岩组的分别占38.60％、20.23％。芳深8井营城组和沙河子组天然气主要来侏罗系的沙河子组和火石岭组烃源岩，占该井混源天然气的82.16％，来自侏罗系营城组、基岩四站板岩组的分别占4.71％、13.11％。
(3)昌德气藏混源天然气不同烃源岩层贡献定量模拟计算，开创了烃源岩和天然气研究的新领域，为定量评价烃源岩对天然气的贡献提供了新的方法与途径，该方法适合两层到四层烃源岩对混源天然气的定量贡献模拟计算，也适合二到四个天然气产层对合采井天然气的定量贡献的模拟计算，有广阔的应用前景。
权利要求
1.一种定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，包括以下步骤1)取产生天然气的源岩中的气体，气相色谱法测定其中吸附重烃，选取色谱指纹峰；同时用选取的两个相近的色谱指纹峰的峰面积计算源岩中吸附重烃指纹比值参数；2)将步骤1)气相色谱法测定的吸附重烃指纹比值参数数据，按各个烃源岩分层分开处理，根据同一层内烃源岩特征指纹相似性的原则，取其平均值作为该层烃源岩的特征指纹比值参数；3)用步骤2)得到的不同烃源岩分层吸附重烃特征指纹比值参数值，设定不同烃源岩层贡献比例的配比数据代入计算模型函数，利用非线性人工神经网络智能学习算法训练形成不同烃源岩层贡献定量模拟计算模版；所述计算模型函数为yn＝k1*x1n+k2*x2n+……+km*xmn，其中，x为烃源岩分层中吸附重烃的特征指纹比值参数；n为选取的色谱指纹峰对的个数；m为烃源岩分层的层数，m＞2；k为烃源岩分层对天然气的定量贡献比例；y为混源天然气中特征指纹比值参数；4)取相应混源天然气进行重烃气相色谱分析，用与步骤1)同样的方法选取的色谱指纹峰的峰面积计算得到相应特征指纹比值参数，将该特征指纹比值参数导入所述模拟计算模版，计算得到不同烃源岩层对混源天然气的定量贡献比例。
2.根据权利要求1所述的定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，其特征在于，步骤3)中所述非线性的人工神经网络智能学习算法的计算过程由正向传播和反向传播组成，在正向传播过程中，输入信息从输入层经隐含层逐层处理，并向输出层传播，每一层神经元的状态只影响下一层神经元的状态；如果在输出层不能得到期望的输出，则转入反向传播，将误差信号沿原来的连接通路逐层返回，通过误差信号来修改各层神经元的权值，使得误差减小，直至误差达到精度要求；局部误差函数公式如下Ek=Σi=1n0φ(ei,k)=12Σi=1n0(yi,k-y^i,k)2=12Σi=1n0ei,k2]]>
3.根据权利要求1所述的定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，其特征在于，步骤3)中所述训练形成模拟计算模版过程，是逐个输入所有选取的分层烃源岩特征指纹比值参数，经过一系列的Sigmoid函数及矩阵运算、加权、平均，输出到第二个隐层，经过同样原理的一系列运算，输出到第一个隐层，再经过同样原理的一系列运算，输出层即是混源天然气各分层烃源岩的百分贡献率，和人为配比的各层百分比对比，把误差按原来路径逐层反馈回去，在反馈的过程中，按误差的大小，依次调整各个节点的权向量矩阵。按照调整之后的权向量矩阵再次重复上面的步骤，如此循环往复，直到输出与实际配比之间的误差满足所要求的精度；模拟计算过程在训练模版时设计了各分层烃源岩贡献率与认为配比之间的相对误差及精度控制设置，各分层烃源岩贡献率共分7个控制范围＜1％不控制、1～5％、5～10％、10～25％、25～50％、50～75％、75～100％，在训练模版时分别输入各个控制范围的人为所要求的相对误差为止；所述输出与实际配比之间的误差最终满足绝对误差小于5％，相对偏差小于10％；这时，存储各层各个单元的权值矩阵及相关参数，就建立了混源天然气分层烃源岩定量贡献的计算模版；所述Sigmoid函数为非对称Sigmoid函数f(x)=11+e-x,]]>函数值范围为(0，1)。
4.根据权利要求3所述的多层混采原油分层产能贡献动态色谱监测方法，其特征在于，所述输出与实际配比之间的的误差最终满足绝对误差小于5％，相对偏差小于10％。
5.根据权利要求1至4任一所述的定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，其特征在于，步骤1)所述色谱指纹峰的选取步骤为(1)按照普遍性原则选取各层烃源岩和天然气中都存在的色谱指纹峰；(2)按照差异性原则选取各层烃源岩都存在差异的色谱指纹峰。
6.根据权利要求1至4任一所述的定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，其特征在于，所述利用峰面积计算重烃指纹比值参数遵循下述规律x＝a/b，式中x为相近指纹峰面积的比值；a、b分别为相近指纹峰的峰面积。
7.根据权利要求1至4任一所述的定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，其特征在于，所述从烃源岩中制取气体的步骤为取烃源岩样品放入撞击式制备装置中，密封抽真空后，通过振动撞击粉碎样品，将源岩中吸附气体释放出来，采用排水法取出气体。
8.根据权利要求1至4任一所述定量评价混源天然气不同源岩层贡献比例的方法，其特征在于，所述源岩由四层烃源岩分层组成，步骤3)所述定量模拟计算模版，按照混合天然气重烃和每一烃源岩层吸附重烃的色谱特征指纹比值参数值与其贡献率之间的下列关系进行计算y1＝k1*x11+k2*x21+k3*x31+k4*x41y2＝k2*x12+k2*x22+k3*x32+k4*x42......yn＝k1*x1n+k2*x2n+k3*x3n+k4*x4n，式中，x11、x12......x1n分别为烃源岩层1中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x21、x22......x2n分别为烃源岩层2中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x31、x32......x3n分别为烃源岩层3中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；x41、x42......x4n分别为烃源岩层4中某峰对吸附重烃的特征指纹比值参数值；k1、k2........k4分别为烃源岩层1到烃源岩层4对天然气的定量贡献率；y1、y2........yn分别为混源天然气中某峰对特征指纹化合物的比值参数值；n为选取的色谱指纹峰对的个数。
全文摘要
本发明公开了一种定量评价混源天然气源岩贡献比例的方法，依据普遍性原则选取吸附重烃色谱指纹峰，利用相近指纹的峰面积计算重烃指纹比值参数，再将各个层位的不同烃源岩吸附重烃指纹参数，按照相似性和差异性原则确定不同烃源岩层吸附重烃特征指纹比值参数；再根据不同烃源岩层贡献的人为设定配比数据，将其导入模拟计算模型，训练后形成不同烃源岩层贡献定量模拟计算模版；最后将相应天然气重烃色谱特征指纹比值参数导入模拟计算模版，计算不同烃源岩层对混源天然气的定量贡献。该方法适合两层到四层烃源岩对混源天然气的定量贡献模拟计算，开创了烃源岩和天然气研究的新领域，有广阔的应用前景。
文档编号G01N30/00GK1563980SQ20041002985
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月30日 优先权日2004年3月30日
发明者张居和, 冯子辉, 李景坤, 方伟, 霍秋立 申请人:大庆油田有限责任公司