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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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