阅读说明：本技术 煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法及装置 (Method and device for evaluating carbon isotope of coal-series coal rock and mudstone contribution rate in coal gasification ) 是由 李剑 王晓波 魏国齐 谢增业 李志生 国建英 王义凤 郝爱胜 崔会英 潘松圻 杨 于 2019-02-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法及装置,该方法包括获取研究区已确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差；判读甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差的大小,并将碳同位素分布范围差较大的烷烃的碳同位素数据作为评价煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率的参数；根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值,分别获得研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。(The invention provides a method and a device for evaluating carbon isotopes of coal-series coal rock and mudstone contribution rate in coal-formed gas, wherein the method comprises the steps of obtaining a methane carbon isotope distribution range, an ethane carbon isotope distribution range, a methane carbon isotope distribution range difference and an ethane carbon isotope distribution range difference in a coal-formed gas sample determined in a research area; judging the size of the difference of the distribution range of the carbon isotopes of methane and the size of the difference of the distribution range of the carbon isotopes of ethane, and taking the carbon isotope data of the alkane with the larger difference of the distribution range of the carbon isotopes as parameters for evaluating the contribution rate of coal-series coal rock and mudstone in the coal-forming gas; and respectively obtaining the contribution rates of the coal-series coal rock and the mudstone in the coal-formed gas of the research area according to the average value of the alkane carbon isotope data with larger coal-formed gas carbon isotope distribution range difference, the minimum end-member value of the alkane carbon isotope data with larger coal-series mudstone thermal simulation gas carbon isotope distribution range difference of the research area and the maximum end-member value of the alkane carbon isotope data with larger coal-series coal rock thermal simulation gas carbon isotope distribution range difference of the research area.)

煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法及装置

技术领域

本发明涉及一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法及装置，属于天然气勘探中气源对比和资源评价技术领域。

背景技术

中国的天然气以煤成气为主，煤成气约占我国天然气的70％，主要来源于煤系烃源岩。因此，作为一类重要的气源岩，煤系烃源岩在我国占有重要的地位，对于我国天然气工业的发展起到烃源岩中占有极其重要的地位。煤系烃源岩包含煤系煤岩、煤系泥岩两大类，其中煤系煤岩有机质类型为典型腐殖型，有机质丰度TOC高、总体厚度相对小；煤系泥岩有机质类型偏腐泥型，有机质丰度TOC相对较低、总体厚度相对较大。明确煤系烃源岩中煤岩、泥岩贡献，对于煤系烃源岩分布区有利区带优选和有利目标评价、指导勘探具有重要意义。当前油气勘探中天然气成因和来源研究一般只要确定天然气田(藏)是煤成气还是油型气、是来自煤系烃源岩还是腐泥型烃源岩，以及来自哪套煤系烃源岩或腐泥型烃源岩，没有对确定的来自煤系烃源岩的天然气田(藏)中煤岩、泥岩贡献进行进一步深入探究。通过仅在开展煤系烃源岩分布区天然气资源评价时，一般需要开展大量的烃源岩热模拟实验方法得到研究区煤岩、泥岩产气率，结合煤系泥岩和煤岩的厚度、有机质丰度、分布面积，分别计算煤系烃源岩中煤岩、泥岩生气量，最后通过二者生气量大小，粗略估计天然气田(藏)中煤系煤岩或泥岩贡献。这种方法需要大量的基础数据、计算过程较为复杂、繁琐，工作量巨大，实验模拟数据受实验条件、人为因素和样品非均值性等影响较大，生气量数据无法映后期运聚散失过程的影响，因而该方法较为繁琐、计算结果的准确性、可靠性也相对较差。

因此，当前需要一种快速、有效、准确定量评价煤成气中来自煤系烃源岩的煤岩和泥岩贡献的方法及装置。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的一个目的在于提供一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法。本发明所提供的该定量评价方法可对煤成气中煤系烃源岩的煤岩、泥岩贡献进行快速、准确、有效定量评价，为深化天然气成因和来源研究、指导煤成气勘探提供技术支持。

本发明的另一个目的还在于提供一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价装置。

本发明的又一个目的还在于提供一种计算机设备。

本发明的再一个目的还在于提供一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法，其中，所述方法包括：

获取研究区已经确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围以及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差；

判读甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差的大小，并将碳同位素分布范围差较大的烷烃的碳同位素数据作为评价煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率的参数；

根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，可以采用带双阀的不锈钢高压钢瓶采集研究区天然气样品。

其中，所述不锈钢高压钢瓶的气体压力为3-6MPa。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，在获取研究区已经确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围以及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差之前，还包括：

获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，以判断所述天然气样品是否为煤成气。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，以判断所述天然气样品是否为煤成气，包括：

获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，并根据烷烃碳同位素序列(δC₁、δC₂、δC₃、δC₄)及甲烷碳同位素数据、乙烷碳同位素数据判断所述天然气样品是否为煤成气。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，所述烷烃系列碳同位素数据至少包括甲烷的碳同位素数据及乙烷的碳同位素数据。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，按如下公式1)及公式2)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min})/(δC_{i煤系煤岩端元max}-δC_{i煤系泥岩端元min})×100％ 公式1)；

Y＝100％-X 公式2)；

公式1)及公式2)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，考虑到煤系煤岩干酪根碳同位素相对较重、煤系泥岩干酪根碳同位素相对较轻，根据母质继续性效应煤系煤岩生成的天然气也相对较重、煤系泥岩生成的天然气也相对较轻，所以以所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据δC_{i煤系煤岩端元max}为最大端元，所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据δC_{i煤系泥岩端元min}为最小端元。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，当无法获取所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值和/或所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值时，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，按如下公式3)及公式4)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)/(δC_{i煤系煤岩端元max}或δC_imax-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)×100％ 公式3)；

Y＝100％-X 公式4)；

公式3)及公式4)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_imin为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值；

δC_imax为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，根据研究区已经确定的煤成气样品中碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素分布范围，获取煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值。

另一方面，本发明还提供了一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价装置，其中，包括：

第一数据获取模块，用于获取研究区已经确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围以及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差；

数据对比及评价参数确定模块，用于判读甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差的大小，并将碳同位素分布范围差较大的烷烃的碳同位素数据作为评价煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率的参数；

第一贡献率获得模块，用于根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

根据本发明具体实施方案，优选地，所述的装置还包括：

第二数据获取模块，用于获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，以判断所述天然气样品是否为煤成气。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第二数据获取模块具体用于：

获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，并根据烷烃碳同位素序列及甲烷碳同位素数据、乙烷碳同位素数据判断所述天然气样品是否为煤成气。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第二数据获取模块进一步用于：

获取研究区天然气样品中至少包括甲烷、乙烷碳同位素数据在内的烷烃系列碳同位素数据，并根据烷烃碳同位素序列及甲烷、乙烷碳同位素数据判断所述天然气样品是否为煤成气。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第一贡献率获得模块具体用于：

根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，按如下公式1)及公式2)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min})/(δC_{i煤系煤岩端元max}-δC_{i煤系泥岩端元min})×100％ 公式1)；

Y＝100％-X 公式2)；

公式1)及公式2)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

根据本发明具体实施方案，所述的装置还包括第二贡献率获得模块，所述第二贡献率获得模块用于：

当无法获取所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值和/或所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值时，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

根据本发明具体实施方案，在所述的装置中，优选地，所述第二贡献率获得模块具体用于：

根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，按如下公式3)及公式4)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)/(δC_{i煤系煤岩端元max}或δC_imax-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)×100％ 公式3)；

Y＝100％-X 公式4)；

公式3)及公式4)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_imin为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值；

δC_imax为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

根据本发明具体实施方案，所述的装置还包括第三数据获取模块，所述第三数据获取模块用于：

根据研究区已经确定的煤成气样品中碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素分布范围，获取煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值。

又一方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法。

再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有执行所述煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法的计算机程序。

本发明所提供的该煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法为一种基于烷烃碳同位素的煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献的定量评价方法。本发明所提供的该定量评价方法可以对煤成气中煤系源岩的煤岩、泥岩贡献进行快速、准确、有效定量评价，进一步还可以为深化天然气成因和来源研究、指导煤成气勘探提供有力的技术支持。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法的流程图；

图2为本发明实施例中煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价装置的结构示意图；

图3为本发明具体实施例中克深气田天然气成因判识图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

图1为本发明实施例中煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101，获取研究区已经确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围以及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差；

步骤102，判读甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差的大小，并将碳同位素分布范围差较大的烷烃的碳同位素数据作为评价煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率的参数；

步骤103，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

在一实施例中，在获取研究区已经确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围以及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差之前，还包括：

获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，以判断所述天然气样品是否为煤成气。

在一实施例中，所述获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，以判断所述天然气样品是否为煤成气，包括：

获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，并根据烷烃碳同位素序列及甲烷碳同位素数据、乙烷碳同位素数据判断所述天然气样品是否为煤成气。

具体实施时，可以选用带双阀的不锈钢高压钢瓶采集研究区天然气样品，钢瓶气体压力在3-6MPa。

在一实施例中，所述烷烃系列碳同位素数据至少包括甲烷的碳同位素数据及乙烷的碳同位素数据。

在一实施例中，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，按如下公式1)及公式2)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min})/(δC_{i煤系煤岩端元max}-δC_{i煤系泥岩端元min})×100％ 公式1)；

Y＝100％-X 公式2)；

公式1)及公式2)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

在一实施例中，当无法获取所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值和/或所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值时，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

在一实施例中，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，按如下公式3)及公式4)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)/(δC_{i煤系煤岩端元max}或δC_imax-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)×100％ 公式3)；

Y＝100％-X 公式4)；

公式3)及公式4)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_imin为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值；

δC_imax为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

在一实施例中，根据研究区已经确定的煤成气样品中碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素分布范围，获取煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值。

下面给出一具体实施例，说明本发明提出的煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法，其具体包括以下步骤：

(1)采用带双阀的不锈钢高压钢瓶采集研究区(本实施例中所针对的研究区为塔里木盆地库车坳陷克深气田，克深气田为近年来在库车坳陷克拉2气田下部盐下深层发现的又一大型气田，明确克深气田天然气成因及来源，对于明确库车坳陷深层天然气资源前景及勘探方向，指导深层天然气下步勘探具有重要意义)天然气样品，所述不锈钢高压钢瓶的气体压力为3-6MPa；

(2)通过实验分析获取了研究区天然气样品中甲烷、乙烷的碳同位素数据(如表1所示)；

(3)根据甲烷、乙烷碳同位素成因判识图版(如图3所示，图3中，PDB，即Pee DeeBelemnite，碳同位素国际标准物质，其为美国南卡罗来纳州白垩系皮狭组地层内的似箭石)可以判断克深气田天然气为高演化阶段的典型煤成气；

(4)获取该研究区已经确定的煤成气样品中δC₁、δC₂碳同位素分布范围，其分别为-27.8‰至-22.9‰、-17.3‰至-12.7‰，以及碳同位素分布范围差ΔδC₁和ΔδC₂，其分别为4.9‰、4.6‰；

(5)对比ΔδC₁和ΔδC₂后，发现ΔδC₁>ΔδC₂，则选取δC₁及ΔδC₁作为定量评价煤系源岩中煤岩和泥岩的贡献参数；

(6)根据该研究区已经确定的煤成气样品中δC₁碳同位素分布范围，获取煤成气甲烷碳同位素最小值δC_1min、煤成气甲烷碳同位素最大值δC_1max、煤成气甲烷碳同位素平均值δC_1average，由于本实施例中无法获取所述研究区煤系泥岩热模拟气的最小端元值δC_{1煤系泥岩端元min}及所述研究区煤系煤岩热模拟气的最大端元值δC_{1煤系煤岩端元max}；根据煤成气甲烷碳同位素最小值δC_1min、煤成气甲烷碳同位素最大值δC_1max及煤成气甲烷碳同位素平均值δC_1average，按如下公式3)及公式4)，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_1average-δC_1min)/(δC_1max-δC_1min)×100％ 公式3)；

Y＝100％-X 公式4)；

公式3)及公式4)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_1min为煤成气甲烷碳同位素最小值；

δC_1max为煤成气甲烷碳同位素最大值；

δC_1average为煤成气甲烷碳同位素平均值。

本实施例中所涉及的实验数据及计算得到的实验结果数据如下表1所示。

表1

从表1中可以看出，本发明所提供的该煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法为一种有效、快速的利用碳同位素对煤成气中煤系源岩的煤岩、泥岩贡献进行定量评价的方法，从评价结果看，克深气田天然气主要来源于J-K煤系烃源岩，其中煤岩约占3/5，泥岩贡献约占2/5，该实验结果与当前对库车坳陷勘探总体认识一致，其为深化库车坳陷深层天然气成因和来源研究，进一步指导深层天然气勘探提供了有力的技术支持。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价装置，如下面的实施所述。由于这些解决问题的原理与煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不在赘述。

图2为本发明实施例的煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：

第一数据获取模块201，用于获取研究区已经确定的煤成气样品中甲烷碳同位素分布范围、乙烷碳同位素分布范围以及甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差；

数据对比及评价参数确定模块202，用于判读甲烷碳同位素分布范围差、乙烷碳同位素分布范围差的大小，并将碳同位素分布范围差较大的烷烃的碳同位素数据作为评价煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率的参数；

第一贡献率获得模块203，用于根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

在一具体实施例中，所述的装置还包括：

第二数据获取模块205，用于获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，以判断所述天然气样品是否为煤成气。

在一具体实施例中，所述第二数据获取模块具体用于：

获取研究区天然气样品中烷烃系列碳同位素数据，并根据烷烃碳同位素序列及甲烷碳同位素数据、乙烷碳同位素数据判断所述天然气样品是否为煤成气。

在一具体实施例中，所述第二数据获取模块进一步用于：

获取研究区天然气样品中至少包括甲烷、乙烷碳同位素数据在内的烷烃系列碳同位素数据，并根据烷烃碳同位素序列及甲烷、乙烷碳同位素数据判断所述天然气样品是否为煤成气。

在一具体实施例中，所述第一贡献率获得模块具体用于：

根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值、所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值及所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值，按如下公式1)及公式2)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min})/(δC_{i煤系煤岩端元max}-δC_{i煤系泥岩端元min})×100％ 公式1)；

Y＝100％-X 公式2)；

公式1)及公式2)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

在一具体实施例中，该装置还包括第二贡献率获得模块204，所述第二贡献率获得模块用于：

当无法获取所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值和/或所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值时，根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率。

在一具体实施例中，所述第二贡献率获得模块具体用于：

根据煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值，按如下公式3)及公式4)分别获得所述研究区煤成气中煤系煤岩和泥岩的贡献率：

X＝(δC_iaverage-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)/(δC_{i煤系煤岩端元max}或δC_imax-δC_{i煤系泥岩端元min}或δC_imin)×100％ 公式3)；

Y＝100％-X 公式4)；

公式3)及公式4)中，X为煤成气中煤系煤岩的贡献率；

Y为煤成气中煤系泥岩的贡献率；

δC_imin为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值；

δC_imax为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值；

δC_iaverage为煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值；

δC_{i煤系泥岩端元min}为所述研究区煤系泥岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最小端元值；

δC_{i煤系煤岩端元max}为所述研究区煤系煤岩热模拟气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据最大端元值；

i为1或2。

在一具体实施例中，该装置还包括第三数据获取模块206，所述第三数据获取模块用于：

根据研究区已经确定的煤成气样品中碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素分布范围，获取煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的平均值，煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最小端元值和/或煤成气碳同位素分布范围差较大的烷烃碳同位素数据的最大端元值。

综上所述，本发明所提供的该煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献率碳同位素评价方法为一种基于烷烃碳同位素的煤成气中煤系煤岩和泥岩贡献的定量评价方法。本发明所提供的该定量评价方法可以对煤成气中煤系源岩的煤岩、泥岩贡献进行快速、准确、有效定量评价，进一步可以为深化天然气成因和来源研究、指导煤成气勘探提供技术支持。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。