[发明专利]一种浅层天然气探测工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种浅层天然气探测工艺。

背景技术

浅层天然气就是浅层生物气，是有机物在低温未成熟阶段在厌氧细菌的生物化学作用下产生的气体，其主要地球化学标志是组分CH4含量较高和碳同位素轻，δ¹³C1值一般为-75‰～-55‰。

浅层天然气的存在大大地增加了控制泥土压力平衡的难度，在盾构推进过程中产生地质灾害的可能性大大地增高了，为保证工程施工的安全，保护广大施工人员的生命财产安全和工程的正常进行，加强对浅层天然气的研究就越显得其意义重大。

目前对浅层天然气的勘探方法主要有：

(1)静力触探

从20世纪50年代到80年代末，杭州湾地区生物气勘探经过了四上四下的勘探历程。一直到90年代初，静力触探技术在浅层生物气勘探中得到成功应用之后，才在局部地区取得了一定的勘探效果，形成了一定的天然气生产能力。静力触探是地基工程勘察中常用的一种原位测试方法，它是勘探与测试相结合的勘察手段。其原理是用静力将探头压入地层中，利用探头内的阻力传感器。通过电子测量仪器记录探头的贯入阻力(锥尖阻力qc和侧壁摩擦力fs)。由于贯入阻力的大小与地层的性质有关，因此通过分析贯入阻力的变化即可达到了解地层性质的目的。静力触探技术运用于浅层天然气勘探的优点是：①设备轻便、成本低廉，仅为同样深度旋转钻井成本的1/10左右；②随钻可获得qc和fs曲线，能用于判断垂向地层层序，不需要钻完井再电测；③可以定性判断所钻穿地层中是否含气。然而，其局限性是：①探测深度有限，在杭州湾地区一般只能探测到50余米；②不适合于砾石层，遇含砾多于30％时，资料会出现失真甚至无法钻进；③由于井眼太小容易堵塞，一般不适合于打生产井。

(2)地震勘探

根据天然气的成藏原理，即密度小的天然气从生气层中排出，受浮力作用控制沿地层中的孔隙向上运移。在上覆封闭层的封盖作用下不能进一步向上运移或逸散，只能在疏导层中横向运移，在砂层或透镜砂体的顶部汇聚。在浅层气的汇聚过程中，气体的汇聚不断排挤砂层中的原孔隙水所占据的空间，逐渐在砂体的顶部汇聚成气藏，下部砂层的孔隙仍然含水，形成气、水同层的气藏。由于下伏砂层孔隙中含气，其块体密度小，与上覆粘土之间的波阻抗差相对较大，其反射界面在地震剖面上反射振幅相对较强，这是识别浅层气藏有利依据。

(3)非地震物化探方法

非地震物化探方法主要包括地质雷达、重力负效应、回声测深和声纳、激发极化、油气化探、遥感、静电阿尔法(α)薄膜测量、微生物法等，其中静电阿尔法薄膜测量和微生物方法在浅层气勘探中效果较好。

①静电阿尔法薄膜测量

在沉积岩中铀常与油气共生。油气层处于强还原环境中，溶解于水中的镭及部分铀通过水组分的垂直运动向地表迁移。铀和镭的衰变产物氡也通过对流、扩散或沿裂隙、破碎带向上迁移，因此，在油气藏上方往往出现氡异常。根据地表测得的氡浓度大小可以推测地下油气藏的存在与否。实践表明，众多的油气田上方呈现微弱的低值放射性异常，大体对应于油气田在平面上的轮廓，而在油气田边缘常出现放射性高值异常。

静电阿尔法薄膜测量首先将带-1000V电压的聚醋薄膜卡片，埋在地下40cm处，经过一定时间取出卡片，用阿尔法(α)的辐射仪测量卡片上的射线强度，通过测出的氡异常数量值来判断气藏。

通过在杭州湾地区的试验发现，静电阿尔法(α)薄膜测量法是一种有效、快速勘察浅层天然气的新方法，其特征是根据气田正上方出现的氡异常圈定浅层生物气藏的边界。氡气测量方法具有干扰因素少、灵敏度高、重现性好、现场快速获取结果、经济有效等优点。

②微生物法

1998-1999年在浙江萧山地区先后采集了200多个土壤样品进行微生物勘探研究，根据实验分析，确定甲烷菌为浅层生物气的指示菌，其它5种土壤细菌〔黄杆菌属、芽孢杆菌属、不动细菌属、黄单孢菌属和假单孢菌属)含量及分布状况也有一定的指示作用。

③电法勘探