專利名稱：導(dǎo)出井下流體的差別流體性質(zhì)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為了勘探和開發(fā)諸如油井或氣井的產(chǎn)烴鉆井的目的而評(píng)估和測(cè)試地質(zhì)地層的地層流體分析。特別地，本發(fā)明針對(duì)從井下測(cè)量(諸如光譜測(cè)量)導(dǎo)出對(duì)測(cè)量中的系統(tǒng)誤差較不敏感的地層流體的差別流體性質(zhì)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
井下流體分析(DFA)是一種通常用于確定具有烴沉積物的地質(zhì)地層的特性和本性的重要有效的調(diào)查技術(shù)。DFA用在油田勘探和開發(fā)中，用于確定油氣層的巖石物理、礦物、和流體性質(zhì)。DFA是包括井下流體的成分、流體性質(zhì)和相態(tài)特性的一類儲(chǔ)層流體分析，用于表征(characterizing)烴流體和儲(chǔ)層。
典型地，在儲(chǔ)層地層中的井下發(fā)現(xiàn)了諸如油、氣、和水的流體的復(fù)雜混合物。井下流體(也稱作地層流體)具有許多特性，包括壓力、含氣流體顏色(live fluid color)、脫氣原油(dead-crude)密度、氣油比(GOR)、及其他流體特性，這些特性用作表征烴儲(chǔ)層的指示器。在這方面，部分基于儲(chǔ)層中地層流體的流體性質(zhì)來(lái)分析和表征烴儲(chǔ)層。
為了評(píng)估和測(cè)試井眼(borehole)周圍的地下地層，經(jīng)常希望獲得地層流體的樣本以便表征流體。人們已經(jīng)開發(fā)了允許在測(cè)井運(yùn)行(logging run)中或鉆井(drilling)期間從地層取出樣本的工具。Schlumberger的儲(chǔ)層地層測(cè)試器(Reservoir Formation Tester，RFT)和模塊地層動(dòng)力學(xué)測(cè)試器(Modular FormationDynamics Tester，MDT)工具是用于為表面分析而抽取地層流體的樣本的采樣工具的例子。
DFA的近期發(fā)展包括用于表征井孔(wellbore)或井眼中井下地層流體的技術(shù)。在這方面，Schlumberger的MDT工具可以包括一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊，諸如Schlumberger的成分流體分析器(Composition Fluid Analyzer，CFA)和含氣流體分析器(Live Fluid Analyzer，LFA)，以在流體仍在井下時(shí)分析由工具采樣的井下流體。
在上述類型的DFA模塊中，要進(jìn)行井下分析的地層流體流過(guò)傳感器模塊，諸如利用近紅外(NIR)吸收光譜法分析流動(dòng)的流體的分光計(jì)模塊。共有的美國(guó)專利第6,476,384和6,768,105是與前述技術(shù)相關(guān)的專利的示例，其內(nèi)容通過(guò)引用而全部合并在這里。地層流體也可以在與DFA模塊相關(guān)聯(lián)的樣本室內(nèi)被捕獲，該樣本室中嵌入有諸如壓力/溫度計(jì)的傳感器，以測(cè)量所捕獲的地層流體的流體性質(zhì)。
井下測(cè)量(諸如利用光譜分析儀的地層流體的光密度)易受測(cè)量中系統(tǒng)誤差的影響。這些誤差可以包括測(cè)量隨溫度的變化、導(dǎo)致偏差讀出的電子漂移、其它效果諸如系統(tǒng)泵送(pump)程的干擾、以及測(cè)量中的其它系統(tǒng)誤差。這些誤差已經(jīng)表現(xiàn)出對(duì)從所測(cè)量數(shù)據(jù)獲得的流體特性的影響。這些系統(tǒng)誤差是難于利用工具校準(zhǔn)而先驗(yàn)表征的。

發(fā)明內(nèi)容
由于上面所討論的背景以及并下流體分析領(lǐng)域公知的其它因素，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了通過(guò)下述操作用于地層流體的實(shí)時(shí)分析的方法和系統(tǒng)導(dǎo)出流體的差別流體性質(zhì)、以及基于對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差較不敏感的差別流體性質(zhì)的感興趣的答案結(jié)果(answer product)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，具有降低了的測(cè)量誤差的、來(lái)自井下測(cè)量的數(shù)據(jù)(諸如光譜數(shù)據(jù))被用于計(jì)算污染水平。油基泥漿污染監(jiān)控(OCM)算法可以用于確定井下流體中例如來(lái)自油基泥漿(OBM)濾液的污染水平?；谒A(yù)測(cè)的污染水平，而為井下流體預(yù)測(cè)流體性質(zhì)，諸如含氣流體顏色、脫氣原油密度、氣油比(GOR)、熒光性等等。從所測(cè)量數(shù)據(jù)的不確定度以及所預(yù)測(cè)污染的不確定度導(dǎo)出流體性質(zhì)的不確定度。提供了統(tǒng)計(jì)框架，用于流體的比較，以產(chǎn)生與地層流體和儲(chǔ)層相關(guān)的實(shí)時(shí)、魯棒的答案結(jié)果。
申請(qǐng)人發(fā)展了通過(guò)流體性質(zhì)比較而使能實(shí)時(shí)CFA的建模方法論和系統(tǒng)。例如，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，建模技術(shù)和系統(tǒng)用于處理與井下流體采樣相關(guān)的流體分析數(shù)據(jù)(諸如光譜數(shù)據(jù))，以及用于比較兩個(gè)或多個(gè)流體以便基于比較的流體性質(zhì)而導(dǎo)出分析結(jié)果。
申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，通過(guò)使用本發(fā)明的新穎的采樣和井下分析過(guò)程降低或消除所測(cè)量數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差將導(dǎo)致以具有降低了的井下數(shù)據(jù)測(cè)量誤差的、所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)為基礎(chǔ)的對(duì)地層流體的魯棒且準(zhǔn)確的比較。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，量化地層流體中的污染水平以及確定與所量化的流體污染水平相關(guān)聯(lián)的不確定度的步驟將是導(dǎo)出油田勘探和開發(fā)中感興趣的答案結(jié)果的有利步驟。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，所量化的污染水平上和所測(cè)量數(shù)據(jù)上的不確定度可以被擴(kuò)散為感興趣的其它流體性質(zhì)(諸如，含氣流體顏色、脫氣原油密度、氣油比(GOR)、熒光性等等)上的對(duì)應(yīng)不確定度。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，量化地層流體的所預(yù)測(cè)流體性質(zhì)上的不確定度將提供用于流體的實(shí)時(shí)比較的有利基礎(chǔ)，并且對(duì)于數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差不太敏感。
根據(jù)本發(fā)明，一種從井下光譜數(shù)據(jù)測(cè)量導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法包括下述步驟獲取至少第一流體和第二流體；以及在基本相同的井下條件下，利用井眼中的設(shè)備分析第一流體和第二流體以產(chǎn)生第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括基于該第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出流體的相應(yīng)流體性質(zhì)；量化所導(dǎo)出的流體性質(zhì)上的不確定度；以及基于所導(dǎo)出的流體性質(zhì)和流體性質(zhì)上的不確定度而比較流體。
所導(dǎo)出的流體性質(zhì)可以是含氣流體顏色、脫氣原油密度、GOR和熒光性中的一個(gè)或多個(gè)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該方法可以包括基于為流體導(dǎo)出的相應(yīng)流體性質(zhì)而提供包括由井眼設(shè)備進(jìn)行的采樣優(yōu)化的答案結(jié)果。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該流體性質(zhì)數(shù)據(jù)包括來(lái)自井眼中設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)光譜通道的光密度，以及該方法還包括接收關(guān)于光密度數(shù)據(jù)的不確定度數(shù)據(jù)。
在另一實(shí)施例中，該方法可以包括基于流體的流體性質(zhì)將井眼中的設(shè)備定位在某位置處。本發(fā)明的另一實(shí)施例可以包括量化所述至少兩種流體的每個(gè)的污染水平及其不確定度。本發(fā)明的另一實(shí)施例可以包括基于流體性質(zhì)數(shù)據(jù)提供關(guān)于地質(zhì)地層的評(píng)估和測(cè)試的包括劃區(qū)(compartmentalization)、成分梯度和最優(yōu)采樣處理的一個(gè)或多個(gè)的答案結(jié)果。
本發(fā)明的一個(gè)方法包括對(duì)流體性質(zhì)數(shù)據(jù)脫色；確定流體的各成分；導(dǎo)出對(duì)于每一流體的輕質(zhì)烴的體積分?jǐn)?shù)(volume fraction)；以及提供對(duì)于每一流體的地層體積因子。
每個(gè)流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)可以從井下光譜分析儀的甲烷通道和顏色通道接收。本發(fā)明的其它實(shí)施例可以包括量化每個(gè)流體的每個(gè)通道的污染水平及其不確定度；對(duì)于每個(gè)流體獲得通道的污染水平的線性組合以及關(guān)于所組合的污染水平的不確定度；確定每個(gè)流體的成分；基于每個(gè)流體的對(duì)應(yīng)成分以及所組合的污染水平預(yù)測(cè)每個(gè)流體的GOR；以及導(dǎo)出與每個(gè)流體的所預(yù)測(cè)的GOR相關(guān)聯(lián)的不確定度。可以基于每個(gè)流體的所預(yù)測(cè)的GOR和所導(dǎo)出的不確定度來(lái)比較流體。在本發(fā)明的一個(gè)方面，比較流體的步驟包括確定流體不同的概率。
本發(fā)明的一個(gè)方法可以包括從井眼所穿過(guò)的土壤地層獲取第一流體和第二流體的至少一個(gè)。本發(fā)明的另一方面可以包括從第一源獲取第一流體和第二流體中的至少一個(gè)，以及從不同的第二源獲取第一流體和第二流體中的另一個(gè)。第一源和第二源可以包括井眼所穿過(guò)的土壤地層的不同位置。第一源和第二源的至少一個(gè)可以包括所存儲(chǔ)的流體。第一源和第二源可以包括在井眼所穿過(guò)的土壤地層的同一位置的在不同時(shí)間所獲取的流體。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，一種降低井下數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差的方法包括利用井眼中的設(shè)備在基本相同的井下條件下對(duì)于至少第一流體和第二流體依次獲取井下數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種井下流體特性表征裝置，該裝置包括流體分析模塊；流送管，用于使從地層汲取的流體流過(guò)該流體分析模塊；選擇性可操作的設(shè)備，其被相對(duì)于流送管而建造和安排，以使得至少第一和第二流體交替流過(guò)該流體分析模塊；以及與該流體分析模塊相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器，用于在基本相同的井下條件下產(chǎn)生第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該選擇性可操作的設(shè)備包括與流送管相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥。所述閥可以包括泵出模塊中的一個(gè)或多個(gè)止回閥以及與流送管相關(guān)聯(lián)的井眼輸出閥。在本發(fā)明的一個(gè)方面，該選擇性可操作的設(shè)備包括具有多個(gè)存儲(chǔ)容器的設(shè)備，用于選擇性地存儲(chǔ)和排出從地層汲取的流體。
在本發(fā)明的另一方面，一種用于表征地層流體的特性以及基于該特性提供答案結(jié)果的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括井眼工具，其包括具有至少一個(gè)傳感器的流送管，所述傳感器用于感測(cè)流送管中流體的至少一個(gè)參數(shù)；和選擇性可操作的設(shè)備，其與流送管相關(guān)聯(lián)，用于使得至少第一流體和第二流體流過(guò)流送管從而被傳遞到傳感器，其中該傳感器在第一流體和第二流體處于基本相同的井下條件下的情況下、產(chǎn)生關(guān)于第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)。耦接到井眼工具的至少一個(gè)處理器可以包括用于接收來(lái)自傳感器的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)的器件，并且所述處理器可以被配置成基于該流體性質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出第一流體和第二流體的相應(yīng)的流體性質(zhì)。
在本發(fā)明的其它方面，一種其上具有下述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀程序代碼當(dāng)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)適于與井眼系統(tǒng)一起用來(lái)表征井下流體的特性，所述代碼包括接收至少第一井下流體和第二井下流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，其中該第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)是在第一流體和第二流體處于基本相同的井下條件下的情況下、利用井眼中的設(shè)備產(chǎn)生的；以及基于所接收的數(shù)據(jù)計(jì)算流體的相應(yīng)流體性質(zhì)。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和新穎方面將在后面的說(shuō)明中闡述或者可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)閱讀這里的材料或者實(shí)踐本發(fā)明而習(xí)得。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)所附權(quán)利要求陳述的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。


附示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例并且是說(shuō)明書的一部分。這些附圖與下面的描述一起說(shuō)明和解釋了本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明的示例性操作環(huán)境的橫截面上的示意表示。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于比較地層流體的一個(gè)系統(tǒng)的示意表示。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的用于比較地層流體的一個(gè)流體分析模塊裝置的示意表示。
圖4是在流體分析模塊裝置中用于捕獲或捕捉地層流體的根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體采樣室的示意圖示。
圖5A到5E是描繪了根據(jù)本發(fā)明的比較井下流體并且導(dǎo)出其答案結(jié)果的優(yōu)選方法的流程圖。
圖6A用圖形示出了烴的所測(cè)量的(虛線)和所預(yù)測(cè)的(實(shí)線)脫氣原油光譜的示例，以及圖6B表示截止波長(zhǎng)和脫氣原油光譜之間的實(shí)驗(yàn)相關(guān)性。
圖7用圖形圖示了作為體積污染(volumetric contamination)的函數(shù)的逆向氣(retrograde-gas)的GOR(單位是scf/stb)變化。在較小的污染水平，GOR對(duì)體積污染非常敏感；污染上的較小不確定度可以導(dǎo)致GOR上較大的不確定度。
圖8A用圖形示出了作為體積污染的函數(shù)的流體A(藍(lán)色)和B(紅色)的GOR和相應(yīng)的不確定度。流體A的最終污染是ηA＝5％，而流體B的最終污染是ηB＝10％。圖8B是作為污染的函數(shù)的K-S距離的圖形化表示。在對(duì)區(qū)分兩種流體的敏感度最大的ηB處最佳地比較這兩種流體的GOR，這可以歸結(jié)為當(dāng)污染水平是ηB時(shí)對(duì)兩種流體的光密度的比較。
圖9用圖形示出了三個(gè)站點(diǎn)A(藍(lán)色)、B(紅色)和D(品紅色)的來(lái)自甲烷通道(在1650nm處)的光密度(OD)。對(duì)于所有三條曲線以虛線黑色跡線示出由污染模型的擬合。就在對(duì)于站點(diǎn)A、B和D收集樣本之前的污染分別是2.6％、3.8％和7.1％。
圖10用圖形圖示了對(duì)于站點(diǎn)A(藍(lán)色)、B(紅色)和D(品紅色)的所測(cè)量的OD(虛線跡線)和含氣流體光譜(實(shí)線跡線)的比較。站點(diǎn)D的流體更暗并且在統(tǒng)計(jì)上不同于站點(diǎn)A和B。站點(diǎn)A和B處的流體統(tǒng)計(jì)上不同的概率是0.72。上述圖9中提到了這些流體。
圖11用圖形示出了對(duì)于(上面所提到的)站點(diǎn)A、B和D處的三種流體的含氣流體光譜(虛線跡線)和所預(yù)測(cè)的脫氣原油光譜(實(shí)線跡線)的比較。
圖12用圖形示出了對(duì)于(上面所提到的)站點(diǎn)A、B和D處的三種流體的從脫氣原油光譜所獲得的截止波長(zhǎng)以及其不確定度。站點(diǎn)A(藍(lán)色)、B(紅色)和D(品紅色)處的三種流體在截止波長(zhǎng)方面在統(tǒng)計(jì)上類似。
圖13是示出了(上面所提到的)站點(diǎn)A、B和D處的所有三種流體的脫氣原油密度接近于0.85g/cc的圖。
圖14A用圖形圖示了站點(diǎn)A(藍(lán)色)和B(紅色)處的流體的GOR在統(tǒng)計(jì)上是相似的，而圖14B圖示了站點(diǎn)B(紅色)和D(品紅色)處的流體的GOR在統(tǒng)計(jì)上也是相似的。這些流體曾在上面提到。
圖15是來(lái)自站點(diǎn)A的、對(duì)應(yīng)于流體A的光密度數(shù)據(jù)以及來(lái)自站點(diǎn)B的、對(duì)應(yīng)于流體A和B的數(shù)據(jù)的圖形表示。
圖16用圖形表示了分別在站點(diǎn)A和B處所測(cè)量的、來(lái)自流體A(藍(lán))和流體B(紅)的顏色通道的數(shù)據(jù)(還請(qǐng)注意圖15)。黑線是利用油基泥漿污染監(jiān)控(OCM)算法對(duì)所測(cè)量數(shù)據(jù)的擬合。在泵送結(jié)束時(shí)，流體A的污染水平是1.9％，并且流體B的污染水平是4.3％。
圖17A用圖形描繪了在站點(diǎn)B處對(duì)應(yīng)于流體A的數(shù)據(jù)的前沿，而圖17B用圖形描繪了在站點(diǎn)B處的通道之一的數(shù)據(jù)的前沿，并且示出了所測(cè)量的光密度(在測(cè)量的噪聲范圍內(nèi))幾乎是恒定的。
圖18(含氣流體顏色的圖形比較)示出了兩種流體A和B不能基于顏色來(lái)區(qū)分。
圖19(脫氣原油光譜的圖形比較)示出了兩種流體A和B根據(jù)脫氣原油顏色不能區(qū)分。
在所有附圖中，同樣的附圖標(biāo)記指示類似的但不必等同的元件。雖然本發(fā)明容許各種改變和替換形式，但是特定示例在附圖中作為示例示出，并且在本文中將詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不意欲局限于所公開的特定形式。相反，本發(fā)明意欲覆蓋落入所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍內(nèi)的所有修改、等價(jià)物和替代。
具體實(shí)施例方式
下面描述本發(fā)明的圖示性實(shí)施例和方面。為了清楚起見，在說(shuō)明書中并沒(méi)有描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。當(dāng)然，應(yīng)該理解，在任何這樣實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)過(guò)程中，必需做出眾多特定實(shí)施的決定以達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如遵從系統(tǒng)相關(guān)和業(yè)務(wù)相關(guān)的限制，而這些限制將隨各個(gè)實(shí)現(xiàn)而變化。此外，應(yīng)該理解，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但是盡管如此，其仍將是從本公開獲益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的日常工作。
本發(fā)明適用于使用地層測(cè)試器工具(例如，模塊化地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器(MDT))中的流體分析模塊(諸如Schlumberger的成分流體分析器(CFA)和/或含氣流體分析器(LFA)模塊)、在例如纜線以及鉆井同時(shí)測(cè)井(logging-while-drilling，LWD)井下流體分析領(lǐng)域中的油田勘探和開發(fā)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“實(shí)時(shí)”指基本上與獲取部分?jǐn)?shù)據(jù)或全部數(shù)據(jù)同時(shí)(諸如，在井眼裝置在井中或者在井站處從事測(cè)井或鉆井操作時(shí))的數(shù)據(jù)處理和分析；術(shù)語(yǔ)“答案結(jié)果”指關(guān)于油田勘探、開發(fā)和生產(chǎn)的感興趣的中間和/或最終結(jié)果，其是通過(guò)處理和/或分析井下流體數(shù)據(jù)而導(dǎo)出或獲取的；術(shù)語(yǔ)“劃區(qū)”指防止烴儲(chǔ)層被作為單個(gè)生產(chǎn)單位對(duì)待的流體流動(dòng)的巖石壁壘；術(shù)語(yǔ)“污染”和“污染物”指在對(duì)儲(chǔ)層流體采樣時(shí)得到的不想要的流體，諸如油基泥漿濾液；以及術(shù)語(yǔ)“不確定度”指觀測(cè)或計(jì)算值可能不同于真實(shí)值的估計(jì)量或百分比。
申請(qǐng)人對(duì)烴儲(chǔ)層中劃區(qū)的理解提供了本發(fā)明的基礎(chǔ)。通常，地層中層間壓力傳遞是用于標(biāo)識(shí)劃區(qū)的量度。但是，壓力傳遞并不必然轉(zhuǎn)化為層間的流傳遞，并且對(duì)壓力傳遞必然轉(zhuǎn)化為層間的流傳遞的假定可能導(dǎo)致錯(cuò)過(guò)的流劃區(qū)。最近已建立了如下理論，即壓力量度在估計(jì)儲(chǔ)層劃區(qū)和成分梯度中是不充分的。由于壓力傳遞隨著地質(zhì)老化而發(fā)生，因而對(duì)于兩個(gè)松散砂巖體可能存在壓力傳遞，但是并不必然存在彼此的流傳遞。
申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，在標(biāo)識(shí)劃區(qū)上的錯(cuò)誤見解可能導(dǎo)致生產(chǎn)參數(shù)(諸如泄油體積、流動(dòng)速率、井布置、設(shè)施和完成設(shè)備(completion equipment)的大小)上的顯著誤差，以及導(dǎo)致生產(chǎn)預(yù)測(cè)上的誤差。申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到當(dāng)前需要為標(biāo)識(shí)烴儲(chǔ)層中的劃區(qū)和成分梯度、以及其它感興趣特性而應(yīng)用魯棒且準(zhǔn)確的建模技術(shù)和新穎的采樣過(guò)程。
目前，關(guān)于劃區(qū)和/或成分梯度的決定是從地層中兩個(gè)相鄰區(qū)之間的流體性質(zhì)諸如氣油比(GOR)的直接比較而導(dǎo)出的?；谠摿黧w性質(zhì)的直接比較來(lái)做出作為劃區(qū)標(biāo)記的評(píng)價(jià)決定，諸如可能的GOR逆轉(zhuǎn)或密度逆轉(zhuǎn)。申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，當(dāng)兩個(gè)相鄰區(qū)的流體性質(zhì)具有明顯的差別時(shí)，這樣的方法是適當(dāng)?shù)模窃谄渲械牧黧w具有變動(dòng)的污染水平、且流體性質(zhì)之間的差別較小但是在分析儲(chǔ)層上仍顯著時(shí)，對(duì)地層中鄰近區(qū)的流體性質(zhì)的直接比較則不那么令人滿意。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，通常在某些地質(zhì)背景(geological settings)下，流體密度逆轉(zhuǎn)可能較小并且被透射到較小的垂直距離上。在其中密度逆轉(zhuǎn)或等價(jià)地GOR梯度較小的背景下，當(dāng)前的分析可能將所劃區(qū)的儲(chǔ)層錯(cuò)誤地標(biāo)識(shí)為單個(gè)流單元，而作為錯(cuò)誤標(biāo)識(shí)的結(jié)果則導(dǎo)致昂貴的生產(chǎn)后果。類似地，流體性質(zhì)的空間變化的不準(zhǔn)確評(píng)估可以傳播為關(guān)于地層流體生產(chǎn)的預(yù)測(cè)上的顯著的不準(zhǔn)確度。
考慮到前述方面，申請(qǐng)人理解，關(guān)鍵是確定和量化含有烴沉積物的地質(zhì)地層中相鄰層之間流體性質(zhì)上的較小差別。此外，一旦儲(chǔ)層已開始生產(chǎn)，通常必要的是從儲(chǔ)層中的各區(qū)(sector)諸如層、斷層石塊等監(jiān)控?zé)N回收(recovery)。準(zhǔn)確監(jiān)控?zé)N回收的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是油田中不同區(qū)的烴成分和性質(zhì)(諸如光學(xué)性質(zhì))、以及流體成分和性質(zhì)上的差別。
由于申請(qǐng)人對(duì)這里所討論因素的理解的緣故，本發(fā)明提供了使用魯棒的統(tǒng)計(jì)框架比較井下流體的系統(tǒng)和方法，其比較具有相同或不同流體性質(zhì)(例如泥漿濾液的污染的相同或不同水平)的兩種或多種流體的流體性質(zhì)。在這方面，本發(fā)明提供了用于使用節(jié)省成本的且有效的統(tǒng)計(jì)分析工具比較井下流體的系統(tǒng)和方法。著眼于表征烴儲(chǔ)層，例如通過(guò)標(biāo)識(shí)儲(chǔ)層中的劃區(qū)和成分梯度，而完成為井下流體所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)比較。申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，流體性質(zhì)(例如，GOR、流體密度)作為所測(cè)量的深度的函數(shù)提供了儲(chǔ)層特性的有利標(biāo)記。例如，如果作為深度函數(shù)的GOR的導(dǎo)數(shù)是階梯狀的(step-like)即非連續(xù)的，則儲(chǔ)層中的劃區(qū)是有可能的。類似地，其它流體性質(zhì)可以用作劃區(qū)和/或成分梯度的指示符。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，井下測(cè)量，諸如來(lái)自井下工具(諸如MDT)的光譜數(shù)據(jù)，用于比較具有相同或不同泥漿濾液污染水平的兩種流體。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過(guò)量化各種預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)的不確定度來(lái)比較井下流體。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使用隨時(shí)間漸近減少的泥漿濾液部分的概念。本發(fā)明在優(yōu)選實(shí)施例中使用光密度的著色測(cè)量和氣油比(GOR)光譜數(shù)據(jù)的近紅外(NIR)測(cè)量，來(lái)導(dǎo)出關(guān)于采樣的流體在兩個(gè)或多個(gè)光譜通道處的污染水平。在下面的專利(其每個(gè)都在此全文引作參考)中詳細(xì)討論了這些方法即美國(guó)專利第5,939,717號(hào)、第6,274,865號(hào)和第6,350,986號(hào)。
本發(fā)明的技術(shù)提供了用于比較具有相同或不同污染水平的兩種或多種流體的流體性質(zhì)的魯棒統(tǒng)計(jì)框架。例如，可以分別從站A和B獲得標(biāo)為A和B的兩種流體?？梢曰谒鶞y(cè)量的數(shù)據(jù)為兩種流體預(yù)測(cè)流體的流體性質(zhì)(諸如含氣流體顏色、脫氣原油密度、熒光性和氣油比(GOR))?？梢詮乃鶞y(cè)量數(shù)據(jù)上的不確定度和污染上的不確定度(其是為流體從所測(cè)量數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的)計(jì)算得到流體性質(zhì)上的不確定度。隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差兩者都促使例如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)井下流體分析模塊而獲得的所測(cè)量數(shù)據(jù)諸如光密度上的不確定度。一旦量化了流體性質(zhì)和它們相關(guān)聯(lián)的不確定度，則在統(tǒng)計(jì)框架中比較這些性質(zhì)。流體的差別流體性質(zhì)是從兩種流體的相應(yīng)流體性質(zhì)的差別獲得的。差別流體性質(zhì)的量化上的不確定度反映了測(cè)量中的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，并且可能非常大。
申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了新穎且有利的流體采樣和井下分析過(guò)程，其允許對(duì)應(yīng)于兩種或多種流體的數(shù)據(jù)獲取、采樣和數(shù)據(jù)分析，從而差別流體性質(zhì)對(duì)測(cè)量中的系統(tǒng)誤差不那么敏感。在常規(guī)的井下采樣過(guò)程中，在第一站處分析或采樣的地層流體并不被捕捉并帶到下一站。結(jié)果，差別流體性質(zhì)上的不確定度的計(jì)算反映了測(cè)量數(shù)據(jù)上的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，并且可能非常大。
相反，利用本發(fā)明的優(yōu)選采樣方法，最小化了測(cè)量中的系統(tǒng)誤差。結(jié)果，所導(dǎo)出的流體性質(zhì)上的差別更魯棒并且準(zhǔn)確地反映了差別流體性質(zhì)。
圖1是本發(fā)明的示例性操作環(huán)境的橫截面的示意表示。盡管圖1描繪了以地面為基地的操作環(huán)境，但是本發(fā)明并不限于地面，而是具有以水面為基地的應(yīng)用(包括儲(chǔ)油層的深水開發(fā))的適用性。此外，盡管這里的描述使用了油氣勘探和生產(chǎn)背景，但預(yù)期本發(fā)明具有在其它背景諸如地下水儲(chǔ)層中的適用性。
在圖1中，服務(wù)車10位于井場(chǎng)(well site)，該井場(chǎng)具有井眼12，其中井眼工具20懸掛在纜線22的末端。在此方面，還預(yù)期本發(fā)明的技術(shù)和系統(tǒng)可適用于LWD過(guò)程。典型地，井眼12包含流體諸如水、泥漿、地層流體等的組合。在示例性的布置中，如圖1示意性所示出那樣，一般相對(duì)于服務(wù)車10而建造和安排井眼工具20和纜線22。
圖2公開了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性系統(tǒng)14，其用于例如在服務(wù)車10位于井場(chǎng)(注意圖1)時(shí)比較井下流體并且基于比較的流體性質(zhì)而產(chǎn)生分析結(jié)果。井眼系統(tǒng)14包括用于測(cè)試土壤地層和分析從地層和/或井眼中抽取的流體成分的井眼工具20。在圖1所示類型的地面背景中，典型地從纏繞在地層表面的絞盤(注意圖1)上的多心測(cè)井電纜或纜線22的下端將井眼工具20懸掛在井眼12(再次注意圖1)中。在典型的系統(tǒng)中，測(cè)井電纜12電耦接到表面電控制系統(tǒng)24，該表面電控制系統(tǒng)24具有用于控制井眼工具20的適當(dāng)?shù)碾娮雍吞幚硐到y(tǒng)。
同樣參考圖3，井眼工具20包括伸長(zhǎng)主體26，其中裝有圖2和3中示意性表示的各種電子組件和模塊，用于為井眼工具串20提供必要的、希望的功能?？蛇x擇性擴(kuò)展的流體準(zhǔn)入構(gòu)件28和可選擇性擴(kuò)展的工具錨定(tool-anchoring)部件30(注意圖2)分別被安排在伸長(zhǎng)主體26的對(duì)邊上。流體準(zhǔn)入構(gòu)件28可操作來(lái)選擇性地將井眼壁12的所選部分封住或者隔離，從而建立了相鄰?fù)寥赖貙拥膲毫蛄黧w傳遞。在這方面，流體準(zhǔn)入構(gòu)件28可以是(圖3中所描繪的)單個(gè)探頭模塊29和/或(圖3中同樣示意性表示的)封裝模塊31。
在工具主體26中提供了一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊32。從地層和/或井眼獲得的流體經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊32流過(guò)流送管(flowline)33，并且然后通過(guò)泵出(pumpout)模塊38(注意圖3)的端口排出?；蛘?，可以將流送管33中的地層流體引導(dǎo)到一個(gè)或多個(gè)流體收集室34和36(諸如1、23/4或6加侖的樣本室和/或6個(gè)450cc的多樣本模塊)，用于接收和保留從地層獲得的流體以便傳輸?shù)奖砻妗?br> 流體準(zhǔn)入構(gòu)件、一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊、流動(dòng)路徑和收集室、以及井眼工具串20的其它操作元件由電控制系統(tǒng)諸如表面電控制系統(tǒng)24(注意圖2)控制。優(yōu)選地，電控制系統(tǒng)24和位于工具主體26中的其它控制系統(tǒng)包括用于對(duì)于工具20中的地層流體導(dǎo)出流體性質(zhì)、比較流體、并執(zhí)行其它希望的或必需的功能的處理器能力，如下面所更詳細(xì)描述的。
本發(fā)明的系統(tǒng)14在其各種實(shí)施例中優(yōu)選地包括運(yùn)轉(zhuǎn)地與井眼工具串20連接的控制處理器40?？刂铺幚砥?0在圖2中被描繪為電控制系統(tǒng)24的元件。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法在處理器40(其位于例如控制系統(tǒng)24中)中運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序中實(shí)施。在運(yùn)行中，該程序被耦接來(lái)經(jīng)由纜線電纜22例如從流體分析模塊32接收數(shù)據(jù)，以及向鉆井工具串20的操作元件發(fā)送控制信號(hào)。
計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在與處理器40相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)42中，或者可以存儲(chǔ)在外部計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)44中并且在需要時(shí)電耦接到處理器40以供使用。存儲(chǔ)介質(zhì)44可以是目前已知的存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如適合磁盤驅(qū)動(dòng)器的磁盤、光可讀CD-ROM或任何其它類型的可讀設(shè)備，包括通過(guò)交換電信鏈路耦接的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)設(shè)備)或者適于這里所描述的目的和目標(biāo)的未來(lái)存儲(chǔ)介質(zhì)中的任何一個(gè)或多個(gè)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，這里所公開的方法和裝置可以以Schlumberger的地層測(cè)試器工具、模塊化地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器(MDT)的一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊實(shí)施。本發(fā)明有利地提供了具有用于井下分析和地層流體樣本收集的增強(qiáng)功能的地層測(cè)試器工具(諸如MDT)。在這方面，地層測(cè)試器工具可以與井下流體分析結(jié)合而有利地用于采樣地層流體。
申請(qǐng)人已認(rèn)識(shí)到用于比較具有不同或相同污染水平的兩種或多種流體的算法方案在井下流體分析中的潛在價(jià)值。
在本發(fā)明的一種方法的優(yōu)選實(shí)施例中，基于至少部分從井眼裝置20的流體分析模塊32(如圖2和3中所示例性示出的)獲取的光譜數(shù)據(jù)對(duì)兩種或多種流體中的污染水平及其相關(guān)聯(lián)的不確定度進(jìn)行量化。光譜測(cè)量(諸如光密度)上的不確定度和所預(yù)測(cè)的污染上的不確定度被傳播為流體性質(zhì)(諸如含氣流體顏色、脫氣原油密度、氣油比(GOR)和熒光性)上的不確定度。就預(yù)測(cè)的性質(zhì)來(lái)實(shí)時(shí)比較目標(biāo)流體。
從所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)和所獲取的其差別來(lái)導(dǎo)出本發(fā)明的答案結(jié)果。在一個(gè)方面，感興趣的答案結(jié)果可以直接從所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)(諸如地層體積因子(B0)、脫氣原油密度及其它)以及它們的不確定度中導(dǎo)出。在另一方面，感興趣的答案結(jié)果可以從所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)上的差別(尤其是在所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)在計(jì)算上接近的示例中)以及所計(jì)算的差別上的不確定度中導(dǎo)出。在另一方面，感興趣的答案結(jié)果可以基于所計(jì)算的流體性質(zhì)的差別提供關(guān)于目標(biāo)地層流體和/或儲(chǔ)層的推論或標(biāo)記，即從比較的流體性質(zhì)和其不確定度中導(dǎo)出的劃區(qū)和/或成分梯度的似然性。
圖4是井眼工具20中用于捕捉和保持地層流體的樣本的捕捉室40的示意描繪。室40可以經(jīng)由管線42和止回閥46與流送管33連接。室40包括一個(gè)或多個(gè)瓶子44。如果提供了多個(gè)瓶子44，則可以將這些瓶子44建造和安排為可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒48，從而每個(gè)瓶子可以順序與管線42對(duì)準(zhǔn)以接收地層流體，從而將地層流體捕捉并保持在所對(duì)準(zhǔn)的瓶子中。例如，當(dāng)流過(guò)流送管33的地層流體在清理后達(dá)到可接受的污染水平時(shí)，可以打開止回閥46，并且地層流體可以被收集在與管線42對(duì)準(zhǔn)的瓶子44之一中。所捕捉的流體然后可以從室40排出以行經(jīng)或流過(guò)一個(gè)或多個(gè)光譜模塊，并且被引導(dǎo)到置于光譜模塊外的另一樣本室(未示出)中。
可以在井下采樣/分析處理期間的不同時(shí)間完成地層流體的分析。例如，在已經(jīng)收集了來(lái)自兩個(gè)站點(diǎn)的地層流體之后，這些流體可以接連流過(guò)光譜分析儀。作為另一個(gè)實(shí)施例，可以在不同時(shí)間收集或捕捉在井眼12(注意圖2)中的裝置20的同樣位置處的流體，以獲取用于利用一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊32分析的、地層流體的兩個(gè)或多個(gè)樣本，如下面更詳細(xì)地描述的。在這方面，為了這里所描述的流體表征的目的，本發(fā)明預(yù)期用于收集和捕捉流體的各種不同方法和技術(shù)。預(yù)期各種情形和情景可以出現(xiàn)，其中有必要和/或希望使用一個(gè)或多個(gè)流體分析模塊分析和比較在基本相同的井下條件下的兩種或多種流體。例如，下面的操作可能是有利的，即，在分析基本相同的井下條件的兩種或多種流體以獲得具有較少的由測(cè)量誤差導(dǎo)致的誤差的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)之前，讓一個(gè)或多個(gè)流體樣本沉淀一段時(shí)間以允許例如流體中的提純或分離階段的重力分離。作為其它可能，下面的操作可能是有利的，即例如通過(guò)壓力和體積控制單元改變流體的壓力和體積或者確定在基本相同的井下條件下的兩種或多種流體的壓力-體積特性。在下面的專利申請(qǐng)中更詳細(xì)地討論了這些方法2005年8月15日提交的、發(fā)明人為T.Terabayashi等的、題為“Methodsand Apparatus of Downhole Fluid Analysis”的共同待決(co-pending)和共有的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?1/203,932，其全部?jī)?nèi)容在此引作參考。出于這里所述的本發(fā)明目的、在獲取井下流體和分析流體的過(guò)程中的這樣的改變和調(diào)節(jié)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
可以比較所獲取流體的光密度和所導(dǎo)出的答案結(jié)果，并且從所測(cè)量的數(shù)據(jù)導(dǎo)出差別流體性質(zhì)的魯棒預(yù)測(cè)。在這方面，兩種或者更多的流體(例如流體A和B)可以交替地和重復(fù)地流過(guò)光譜分析儀，從而對(duì)于兩種流體獲得基本并發(fā)的數(shù)據(jù)。圖4示出了流體交替流過(guò)用于感測(cè)流體參數(shù)的傳感器的示意表示。本發(fā)明也預(yù)期其它流態(tài)(flow regimes)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可為井下流體比較提供適當(dāng)大小的樣本瓶子?？梢允褂帽绢I(lǐng)域公知的技術(shù)在不同站點(diǎn)填充多個(gè)樣本瓶子。此外，壓力-體積-溫度(PVT)性質(zhì)待定的地層流體也可以被收集在其它例如較大的瓶子中，以例如在地面儀器車(surface laboratory)進(jìn)行進(jìn)一步的PVT分析。在本發(fā)明這樣的實(shí)施例中，通過(guò)使流體流過(guò)光譜分析儀或者用于感測(cè)流體參數(shù)的其它傳感器，可以隨后比較不同的地層流體，即在不同站點(diǎn)、時(shí)間等收集的流體。在分析之后，可以將地層流體泵回(pump back)到井眼中或者收集在其它樣本瓶子中或者視希望或需要而處理。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于流體比較的室40的一個(gè)可能實(shí)施例。可以將適當(dāng)大小的瓶子44合并在旋轉(zhuǎn)的圓筒48中?？梢詫A筒48建造和安排為經(jīng)由其豎直位移而與流送管33進(jìn)行流體傳遞，從而來(lái)自流送管33的管線42與特定瓶子44相連接。然后所連接的瓶子44可以例如通過(guò)移動(dòng)內(nèi)部活塞50而被填充地層流體。根據(jù)本發(fā)明，所捕捉的流體可以以后用于流體比較。在這方面，通過(guò)選擇室40的特定瓶子可以比較來(lái)自井眼的幾個(gè)不同深度的地層流體?？梢蕴峁┲够亻y46以便一旦流送管33已經(jīng)與室40斷開連接則防止流體泄漏，而當(dāng)室40與流送管33連接時(shí)，止回閥46允許流體雙向流動(dòng)。
圖5A到5E以流程圖的形式表示了用于比較井下流體和基于該比較結(jié)果產(chǎn)生答案結(jié)果的、根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法。為簡(jiǎn)明起見，這里的描述將主要針對(duì)來(lái)自油基泥漿(OBM)濾液的污染物。但是，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法也易于適用于水基泥漿(water-base mud，WBM)或者合成的油基泥漿(syntheticoil-base mud，SBM)濾液。
污染及其不確定度的量化圖5A以流程圖形式表示了根據(jù)本發(fā)明的用于量化污染和污染上的不確定度的優(yōu)選方法。當(dāng)開始流體分析模塊32的操作(步驟100)時(shí)，探頭28向外伸出以與地層接觸(注意圖2)。泵出模塊38將地層流體汲取到流送管33中，并且將其排出到泥漿中，同時(shí)由模塊32分析在流送管33中流動(dòng)的流體(步驟102)。
油基泥漿污染監(jiān)控(OCM)算法通過(guò)監(jiān)控流體性質(zhì)而量化污染，該流體性質(zhì)清楚地將泥漿濾液與地層烴區(qū)別開。如果烴較重，例如為重油(dark oil)，則使用流體分析模塊的顏色通道將假設(shè)無(wú)色的泥漿濾液與地層流體區(qū)分開。如果烴較輕，例如為氣或揮發(fā)油，則使用流體分析模塊的甲烷通道將假設(shè)沒(méi)有甲烷的泥漿濾液與地層流體區(qū)分開。下面進(jìn)一步描述如何能夠從兩個(gè)或多個(gè)通道(例如顏色通道和甲烷通道)量化污染不確定度。
污染不確定度的量化用于三個(gè)目的。首先，如下面進(jìn)一步描述的，其使污染上的不確定度能擴(kuò)散為其它流體性質(zhì)中。第二，可以獲得來(lái)自兩個(gè)通道(例如顏色和甲烷通道)的污染的線性組合，從而作為結(jié)果得到的污染與來(lái)自兩個(gè)通道的任一個(gè)的污染不確定度相比具有較小的不確定度。第三，由于不管流體流動(dòng)模式或地層種類如何，都將OCM應(yīng)用于泥漿濾液的所有清理工作中，所以量化污染不確定度提供了一種捕獲由于OCM導(dǎo)致的基于模型的誤差的手段。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，獲取來(lái)自兩個(gè)或多個(gè)通道(諸如顏色和甲烷通道)的數(shù)據(jù)(步驟104)。在OCM中，利用冪律模型相對(duì)于時(shí)間t擬合光譜數(shù)據(jù)諸如在優(yōu)選實(shí)施例中的所測(cè)量的光密度d(t)，d(t)＝k1-k2t-5/12(1.1)通過(guò)最小化數(shù)據(jù)與來(lái)自模型的擬合之間的差來(lái)計(jì)算參數(shù)k1和k2。假設(shè)d＝[d(1)d(2)...d(t)...d(N)]T，k＝[k1k2]T(1.2)且A=||1-t-512||=USVT---(1.3)]]>
其中，矩陣U、S和V從矩陣A的奇異值分解得到，而T表示向量/矩陣的轉(zhuǎn)置。OCM模型參數(shù)及其以cov(k)表示的不確定度為k＝VS-1UTd，cov(k)＝σ2VS-2VT(1.4)其中σ2是測(cè)量中的噪聲方差。典型地，假設(shè)泥漿濾液對(duì)顏色通道和甲烷通道中的光密度的作用可以忽略。在這種情況下，獲得體積污染η(t)為(步驟106)η(t)=k2k1t512---(1.5)]]>對(duì)所預(yù)測(cè)的污染上的不確定度起作用的兩個(gè)因素是光譜測(cè)量上的不確定度(其可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)量化)和用來(lái)計(jì)算污染的油基泥漿污染監(jiān)控(OCM)模型中的基于模型的誤差。由于測(cè)量數(shù)據(jù)上的不確定度而導(dǎo)致的、以ση(t)表示的、污染上的不確定度(在步驟108中導(dǎo)出)為ση2(t)=t-10/12-k2k121k1cov(k)-k2k121k1T---(1.6)]]>對(duì)許多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)集合的分析支持如公式1.1所指定的用于污染的簡(jiǎn)單冪律模型的真實(shí)性。然而，通?；谀Ｐ偷恼`差可能比噪聲上的不確定度導(dǎo)致的誤差更具支配性?；谀Ｐ偷恼`差的一個(gè)度量可以如下從數(shù)據(jù)與擬合之間的差獲得，σ2=||d-Ak||2N---(1.7)]]>公式1.7的方差估計(jì)可以用于替代公式1.4中的噪聲方差。當(dāng)該模型提供了對(duì)數(shù)據(jù)的較好擬合時(shí)，預(yù)期公式1.7得到的方差與噪聲方差匹配。另一方面，當(dāng)模型提供了對(duì)數(shù)據(jù)的較差擬合時(shí)，基于模型的誤差大得多，其反映了公式1.7中方差的較大值。這導(dǎo)致公式1.4中參數(shù)k的較大的不確定度，并從而導(dǎo)致了公式1.6中污染η(t)上較大的不確定度。
可以獲得來(lái)自顏色和甲烷通道兩者的污染的線性組合(步驟110)，從而作為結(jié)果得到的污染與從兩個(gè)通道中任一個(gè)獲得的污染相比具有較小的不確定度。假設(shè)在任意時(shí)間的來(lái)自顏色和甲烷通道的污染和不確定度分別表示為η1(t)、ση1(t)和η2(t)、ση2(t)。然后，可以如下獲得污染的更“魯棒”估計(jì)，η(t)＝β1(t)η1(t)+β2(t)η2(t)(1.8)其中
β1(t)=ση22(t)ση12(t)+ση22(t),]]>且β2=ση12(t)ση12(t)+ση22(t)]]>由于該污染的估計(jì)是無(wú)偏差估計(jì)并且具有比兩個(gè)估計(jì)η1(t)和η2(t)中任一個(gè)更小的不確定度，所以該污染的估計(jì)更魯棒。公式(1.8)中污染η(t)的不確定度是ση(t)=β1(t)ση12+β2(t)ση22]]>=ση1(t)ση2(t)ση12(t)+ση22(t)]]>(1.9)本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以將公式1.3到1.9修改成合并用于在不同時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)使用不同加權(quán)的加權(quán)矩陣的效果。
利用污染水平比較兩種流體圖5B以流程圖的形式表示了根據(jù)本發(fā)明的、用于比較兩種流體的示例性流體性質(zhì)的優(yōu)選方法。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，四種流體性質(zhì)被用于比較兩種流體，即，含氣流體顏色、脫氣原油光譜、GOR和熒光性。為簡(jiǎn)明起見，相對(duì)于流體GOR來(lái)描述比較流體性質(zhì)的一種方法。然而，所描述的方法也可應(yīng)用于任何其它流體性質(zhì)。
假設(shè)兩種流體以A和B標(biāo)示。對(duì)于流體A和B的污染數(shù)量和不確定度(在步驟112中導(dǎo)出，如上面結(jié)合圖5A、步驟106和108所描述的)以及測(cè)量上的不確定度(在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中通過(guò)硬件校準(zhǔn)而獲得)被擴(kuò)散為GOR的數(shù)量和不確定度中(步驟114)。假設(shè)μA，σ2A和μB，σ2B分別表示流體A和B的GOR的均值和不確定度。在缺少關(guān)于密度函數(shù)的任何信息的情況下，假定其為由均值和不確定度(或方差)指定的高斯曲線。從而，從兩種流體的GOR上的均值和不確定度可以計(jì)算得到基礎(chǔ)(underlying)的密度函數(shù)fA和fB(或等價(jià)的累積分布函數(shù)FA和FB)。假設(shè)x和y分別是從密度函數(shù)fA和fB取出的隨機(jī)變量。流體B的GOR統(tǒng)計(jì)上大于流體A的GOR的概率P1為P1＝∫fB(y＞x |x)fA(x)dx(1.10)＝∫[1-FB(x)]fA(x)dx當(dāng)概率密度函數(shù)是高斯曲線時(shí)，公式1.10成為P1=18πσA∫-∞∞erfc(x-μB2σB)exp(-(x-μA)22σA2)dx---(1.11)]]>其中erfc()表示互補(bǔ)(complementary)誤差函數(shù)。概率P1取0到1之間的值。如果P1非常接近0或1，則兩種流體統(tǒng)計(jì)上非常不同。另一方面，如果P1接近0.5，則兩種流體相似。
兩種流體之間差別的替代且更直觀的度量為(步驟116)P2＝2|P1-0.5| (1.12)參數(shù)P2反映兩種流體統(tǒng)計(jì)上不同的概率。當(dāng)P2接近于0時(shí)，兩種流體統(tǒng)計(jì)上相似。當(dāng)P2接近于1時(shí)，兩種流體統(tǒng)計(jì)上非常不同?？梢詫⒃摳怕逝c閾值比較，以使得能夠?qū)煞N流體之間的相似性進(jìn)行定性判斷(步驟118)。
下文中，通過(guò)最初確定感興趣流體的污染和污染上的不確定度(上面的步驟112)，而如圖5C的流程圖所示導(dǎo)出四種示例性流體性質(zhì)和它們對(duì)應(yīng)的不確定度。然后使用上面的公式1.12對(duì)兩種或多種流體的流體性質(zhì)的差別進(jìn)行量化。
含氣流體顏色的量和不確定度假定泥漿濾液沒(méi)有顏色，在任意時(shí)刻瞬間t的任意波長(zhǎng)λ的含氣流體顏色可以由所測(cè)量的光密度(OD)Sλ(t)獲得，Sλ,LF(t)=Sλ(t)1-η(t)---(1.13)]]>含氣流體顏色末尾(tail)的不確定度為，σSλ,LF2(t)=σ2[1-η(t)]2+ση2(t)Sλ2(t)[1-η(t)]4---(1.14)]]>公式1.14中的兩項(xiàng)分別反映由于測(cè)量Sλ(t)和污染η(t)上的不確定度而造成的貢獻(xiàn)。一旦為所比較的流體的每個(gè)計(jì)算得到含氣流體顏色(步驟202)和相關(guān)聯(lián)的不確定度(步驟204)，則可以多種方式比較這兩種流體顏色(步驟206)。例如，可以以所選取的波長(zhǎng)比較兩種流體的顏色。公式1.14指示顏色上的不確定度在不同的波長(zhǎng)處是不同的。這樣，可以選取對(duì)流體比較最敏感的波長(zhǎng)以最大化兩種流體之間的區(qū)別。另一種比較方法是以參數(shù)形式捕獲所有波長(zhǎng)的顏色和相關(guān)聯(lián)的不確定度。這樣的參數(shù)形式的一個(gè)示例為，Sλ，LF＝αexp(β/λ)。
在該示例中，可以使用上面的公式1.10到1.12比較兩種流體之間的參數(shù)α、β以及它們的不確定度，以導(dǎo)出流體顏色不同的概率(步驟206)。
脫氣原油光譜及其不確定度可用于比較兩種流體的第二種流體性質(zhì)是脫氣原油光譜或者部分從脫氣原油光譜導(dǎo)出的答案結(jié)果。脫氣原油光譜基本上等于沒(méi)有污染、甲烷和其它較輕質(zhì)烴的光譜吸收的含氣石油光譜。其可以如下計(jì)算。首先，可以利用本領(lǐng)域人員熟知的技術(shù)將光密度數(shù)據(jù)脫色，并且使用LFA和/或CFA反應(yīng)矩陣計(jì)算流體的成分(步驟302)。接下來(lái)，可以使用狀態(tài)方程(equation of state，EOS)計(jì)算在所測(cè)量的儲(chǔ)層溫度和壓力下甲烷和輕質(zhì)烴的密度。這使得能夠計(jì)算較輕質(zhì)烴的體積分?jǐn)?shù)VLH(步驟304)。例如，在CFA中，輕質(zhì)烴的體積分?jǐn)?shù)為VLH＝γ1m1+γ2m2+γ4m4(1.15)其中m1、m2和m4是使用主成分分析或者部分最小平方或等價(jià)算法計(jì)算得到的C1、C2-C5和CO2的部分密度。參數(shù)γ1、γ2和γ4是在指定儲(chǔ)層壓力和溫度下的三組密度的倒數(shù)。由于成分上的不確定度導(dǎo)致的體積分?jǐn)?shù)的不確定度(步驟304)為σV2=γ1γ2γ4Λγ1γ2γ4---(1.16)]]>其中，Λ是分別使用LFA和/或CFA的反應(yīng)矩陣計(jì)算得到的成分C1、C2-C5和CO2的協(xié)方差矩陣。從所測(cè)量的光譜Sλ(t)，可以如下預(yù)測(cè)脫氣原油光譜Sλ，dc(t)(步驟306)，Sλ,dc(t)=Sλ(t)1-VLH(t)-η(t)---(1.17)]]>脫氣原油光譜上的不確定度(步驟306)為σSλ,dc2(t)=σ2[1-VLH(t)-η(t)]2+σV2(t)Sλ2(t)[1-VLH(t)-η(t)]4+-ση2(t)Sλ2(t)[1-VLH(t)-η(t)]4--(1.18)]]>公式1.18中的三項(xiàng)分別反映由于在測(cè)量Sλ(t)、輕質(zhì)烴的體積分?jǐn)?shù)VLH(t)和污染η(t)中的不確定度而對(duì)脫氣原油光譜的不確定度作出的貢獻(xiàn)?？梢詫?duì)于任意波長(zhǎng)的脫氣原油光譜直接比較這兩種流體。一種替代性且優(yōu)選的方案是將所有波長(zhǎng)上的不確定度捕獲成參數(shù)形式。參數(shù)形式的一個(gè)示例為，Sλ，LF＝αexp(β/λ) (1.19)可以將所有波長(zhǎng)上的脫氣原油光譜及其不確定度轉(zhuǎn)化為參數(shù)α和β以及它們的不確定度。反過(guò)來(lái)，這些參數(shù)可以用于計(jì)算截止波長(zhǎng)及其不確定度(步驟308)。
圖6a示出了烴的所測(cè)量光譜(虛線)和所預(yù)測(cè)的脫氣原油光譜(實(shí)線)的示例?？梢杂媒刂共ㄩL(zhǎng)來(lái)參數(shù)化脫氣原油光譜，該截止波長(zhǎng)被定義為OD等于1處的波長(zhǎng)。在本示例中，截止波長(zhǎng)約為570nm。
通常，截止波長(zhǎng)與脫氣原油密度之間的相關(guān)性是已知的。圖6B中示出了截止波長(zhǎng)與脫氣原油密度之間的全局相關(guān)性的示例。圖6B幫助將截止波長(zhǎng)的量和不確定度轉(zhuǎn)化為脫氣原油密度的量和不確定度(步驟310)。兩種流體就脫氣原油光譜或者其所導(dǎo)出的參數(shù)而言統(tǒng)計(jì)上不同的概率可以使用上面的公式1.10到1.12來(lái)計(jì)算(步驟312)。
脫氣原油光譜及其不確定度的計(jì)算具有許多應(yīng)用。首先，如本文所描述的，其允許兩種流體之間的輕松比較。第二，CFA使用較輕質(zhì)烴作為其主成分回歸的訓(xùn)練集合；慣例上假定C6+成分具有約0.68g/cm3的密度，這對(duì)于干氣、濕氣和逆向氣是相當(dāng)準(zhǔn)確的，但對(duì)于揮發(fā)油和黑油(black oil)是不準(zhǔn)確的。這樣，所預(yù)測(cè)的脫氣原油密度可以用于修正CFA算法的C6+成分，以更佳地計(jì)算重組分的部分密度并且從而更佳地預(yù)測(cè)GOR。第三，作為對(duì)用戶的有價(jià)值的答案結(jié)果的地層體積因子(B0)是分析的副產(chǎn)品(步驟305)B0~11-VLH---(1.20)]]>脫氣原油密度與截止波長(zhǎng)之間的所假定的相關(guān)性可以進(jìn)一步用于約束和迭代計(jì)算B0。該計(jì)算地層體積因子的方法是直接的，并且回避了使用相關(guān)方法計(jì)算地層體積因子的替代性的間接方法。顯著地，使用EOS計(jì)算的輕質(zhì)烴的密度對(duì)儲(chǔ)層壓力和溫度的小擾動(dòng)不敏感。這樣，由于EOS的使用使得密度上的不確定度小到可以忽略。
氣油比(GOR)及其不確定度LFA和CFA中的GOR計(jì)算為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。為簡(jiǎn)明起見，這里的描述將使用用于CFA的GOR計(jì)算。根據(jù)成分而計(jì)算流送管中流體的GOR(步驟404)，GOR=kxy-βxscf/stb---(1.21)]]>其中，標(biāo)量k＝107285以及β＝0.782。變量x和y分別表示氣相和液相的重量分?jǐn)?shù)。假設(shè)[m1m2m3m4]表示在對(duì)數(shù)據(jù)脫色-即從NIR通道中去除顏色吸收貢獻(xiàn)(color absorption contribution)(步驟402)-之后的四種組分C1、C2-C5、C6+和CO2的部分密度。假設(shè)C1、C2-C5和CO2完全處于氣相而C6+完全處于液相，則x＝α1m1+α2m2+α4m4且y＝m3其中α1＝1/16，α2＝1/40.1，α4＝1/44。
公式1.21假設(shè)C6+處于液相，但是其蒸汽形成與液體保持動(dòng)態(tài)平衡的氣相部分。常數(shù)α1、α2、α4和β通過(guò)假設(shè)C2-C5組中的分布而由C1、C2-C5、C6+和CO2的平均分子量來(lái)獲得。
如果流送管流體污染η*較小，則地層流體的GOR可通過(guò)從C6+的部分密度中減去污染而獲得。在這種情況下，地層流體的GOR由公式1.21給出，其中y＝m3-η*ρ，其中ρ是OBM濾液的已知密度。實(shí)際上，在任意其它的污染水平η下，流送管中流體的GOR可以在y＝m3-(η*-η)ρ的條件下使用公式1.21來(lái)計(jì)算。GOR(在步驟404中導(dǎo)出)上的不確定度由下面的公式給出，σGOR2=k2y(y-βx)2-x(y-βx)2σx2σxyσxyσy2y(y-βx)2-x(y-βx)2---(1.22)]]>其中σx2=α1α2α4Λα1α2α4---(1.23)]]>Λ是組分m1、m2和m3的協(xié)方差矩陣，并且由CFA分析而計(jì)算得到，并且σy2=σm32+ρ2ση2---(1.24)]]>σxy=α1σm1m3+α2σm2m3+α4σm3m4---(1.25)]]>在公式1.24和1.25中，變量σxy表示隨機(jī)變量x和y之間的相關(guān)性。
圖7圖示了相對(duì)于體積污染的逆向氣的GOR(單位為scf/stb)的變化的示例。在小污染水平，所測(cè)量的流送管GOR對(duì)體積污染上的小變化非常敏感。因而，污染上的小不確定度可以導(dǎo)致GOR上的大不確定度。
圖8A示出這樣的示例，用于說(shuō)明申請(qǐng)人在本發(fā)明中所解決的問(wèn)題，即什么是比較具有不同污染水平的兩種流體的GOR的魯棒方法？圖8A示出了兩種流體的作為污染的函數(shù)所繪制的GOR。在泵送數(shù)小時(shí)之后，流體A(藍(lán)色跡線)具有不確定度為2％的污染ηA＝5％，而流體B(紅色跡線)具有不確定度為1％的污染ηB＝5％。按照慣例，已知的分析方法通過(guò)使用上述公式1.21預(yù)測(cè)在零污染處的投影的地層流體的GOR來(lái)比較兩種流體。但是，在小污染水平處，GOR上的不確定度對(duì)污染上的不確定度非常敏感，從而導(dǎo)致對(duì)于地層流體所預(yù)測(cè)的GOR的較大誤差直方圖(error-bar)。
一種更魯棒的方法是在被優(yōu)化以區(qū)分兩種流體的污染水平處，比較這兩種流體。如下找到最優(yōu)污染水平。設(shè)μA(η)、σ2A(η)和μB(η)、σ2B(η)分別表示在污染η處的流體A和B的GOR上的均值和不確定度。在缺少關(guān)于密度函數(shù)的任何信息的情況下，假設(shè)其是由均值和方差指定的高斯曲線。這樣，在指定的污染水平處，從兩種流體的GOR的均值和不確定度可以計(jì)算得到基礎(chǔ)的密度函數(shù)fA和fB或等價(jià)的累積分布函數(shù)FA和FB。Kolmogorov-Smimov(K-S)距離提供了一種量化兩種分布FA與FB之間距離的自然途徑，d＝max[FA-FB] (1.26)可以選取對(duì)于流體比較的最優(yōu)污染水平以最大化K-S距離。由η~所表示的該污染水平在其對(duì)兩種流體的GOR上的差別最敏感的意義上是“最優(yōu)的”。圖8B圖示了兩種流體之間的距離。在該示例中，該距離在η~＝ηB＝10％處最大。在這種情況下的GOR比較可以壓縮(collapse)為對(duì)在污染水平ηB處的兩種流體的光密度的直接比較。一旦確定了最優(yōu)污染水平，則可以使用上面的公式1.10到1.12計(jì)算兩種流體就GOR而言統(tǒng)計(jì)上不同的概率(步驟408)。K-S距離由于其簡(jiǎn)單而是優(yōu)選的且不受再參數(shù)化(reparameterization)的影響。例如，K-S距離獨(dú)立于使用GOR或GOR的函數(shù)(諸如log(GOR))。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，也可以使用以Anderson-Darjeeling距離或Kuiper距離定義距離的替代性方法。
熒光性及其不確定度通過(guò)測(cè)量在藍(lán)色光激勵(lì)之后在光譜的綠色和紅色范圍上的光發(fā)射，來(lái)執(zhí)行熒光性分光。所測(cè)量的熒光性與原油中的多環(huán)芳香烴(polycyclic aromatichydromcarbon，PAH)的量相關(guān)。
熒光性測(cè)量的定量解釋可能是挑戰(zhàn)性的。所測(cè)量的信號(hào)并不必然與PAH的濃度成線性比例(沒(méi)有等價(jià)的Beer-Lambert定律)。此外，當(dāng)PAH的濃度很大時(shí)，由冷卻可以減少量子產(chǎn)額。這樣，該信號(hào)通常是GOR的非線性函數(shù)。盡管在理想情況下，預(yù)期僅地層流體具有熒光性所測(cè)量的信號(hào)，但是OBM濾液中的表面活性劑可能是對(duì)所測(cè)量信號(hào)起作用的因素。在WBM中，所測(cè)量的數(shù)據(jù)可能依賴于油和水的流態(tài)。
在其中使用水基泥漿的某些地理區(qū)，CFA熒光性已經(jīng)顯示出是流體GOR、來(lái)自CFA的表觀烴密度以及C1和C6+的質(zhì)量分率的良好指示器。這些發(fā)現(xiàn)也適用于其中所分析的樣本中具有低OBM污染(＜2％)的具有OBM的情況。此外，熒光性信號(hào)的量看起來(lái)與脫氣原油密度具有很強(qiáng)的相關(guān)性。在這些情況下，期望相對(duì)于熒光性度量比較兩種流體。作為例證說(shuō)明，這里描述CFA中相對(duì)于度量的比較。設(shè)F0A、F1A、F0B和F1B分別表示流體A和B(OBM污染分別為ηA、ηB)在550和680nm上的積分光譜(integrated spectra)。當(dāng)污染水平小時(shí)，可以在污染校正之后比較積分光譜(步驟502)。這樣，在由污染上的不確定度和熒光性度量上的不確定度所量化的不確定度范圍(在步驟504中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室中的硬件校準(zhǔn)而得到)內(nèi)F0A1-ηA≈F0B1-ηB]]>并且F1A1-ηA≈F1B1-ηB.]]>如果所述度量大大不同，這應(yīng)該作為兩種流體之間差別的可能指示而通過(guò)標(biāo)志傳達(dá)給操作員。由于幾種其它因素諸如弄臟的窗口或工具方位或者流態(tài)也可能影響該度量，所以操作員可以選擇進(jìn)一步測(cè)試該兩種熒光性度量真實(shí)地反映了兩種流體之間的差別。
作為算法中的最終步驟，就顏色(步驟206)、GOR(步驟408)、熒光性(步驟506)、和脫氣原油光譜(步驟312)或者其導(dǎo)出的參數(shù)而言兩種流體不同的概率由上面的公式1.12給出。例如，作為感興趣的答案結(jié)果的這些概率與用戶定義的閾值的比較使得操作員能夠?qū)Τ煞痔荻纫约皟?chǔ)層中的劃區(qū)用公式表示并且做出判斷。
現(xiàn)場(chǎng)示例在同一井孔中在以A、B和D標(biāo)示的三個(gè)不同站點(diǎn)處，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行CFA。表I中的第2列示出了從CFA獲得的流送管流體的GOR。在該工作中，在表面閃燃(flash)該流體以重新計(jì)算第3列中所示的GOR。此外，使用氣相色譜分析來(lái)量化污染(第4列)并且在最后的第5列中示出了經(jīng)校正的井場(chǎng)GOR。第2列指示在儲(chǔ)層中可能存在成分梯度。該假設(shè)沒(méi)有被第3列所證實(shí)。
表I

利用本發(fā)明的方法分析了該數(shù)據(jù)。圖9示出了三個(gè)站點(diǎn)A、B和D的甲烷通道(藍(lán)色、紅色和品紅色)。黑色跡線是由OCM獲得的曲線擬合。在收集樣本之前的最終體積污染水平分別估計(jì)為2.6％、3.8％和7.1％。這些污染水平與表I中在井場(chǎng)估計(jì)的污染水平相比相當(dāng)好。
圖10示出了三種流體的所測(cè)量數(shù)據(jù)(虛線)和所預(yù)測(cè)的含氣流體光譜(實(shí)線)。很明顯，在站點(diǎn)D處的流體暗得多，并且不同于站點(diǎn)A和B處的流體。站點(diǎn)D流體不同于A和B的概率很高(0.86)。站點(diǎn)B處的流體具有比站點(diǎn)A流體多的顏色。假定噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.01，則站點(diǎn)A和B處的兩種流體不同的概率是0.72。
圖11示出了含氣流體光譜和所預(yù)測(cè)的脫氣原油光譜和不確定度。插圖示出了三種流體的地層體積因子及其不確定度。圖12示出了所估計(jì)的截止波長(zhǎng)及其不確定度。圖11和12說(shuō)明了此三種流體就截止波長(zhǎng)而言統(tǒng)計(jì)上不同。從圖13可見，所有三種流體的脫氣原油密度都是0.83g/cc。
可以以從公式1.12獲得的概率P2量化流體之間的統(tǒng)計(jì)相似性或差別。表II在含氣流體顏色、脫氣原油密度和GOR方面量化了三種流體的概率。在站點(diǎn)A和B處的流體在脫氣原油密度方面統(tǒng)計(jì)上不同的概率較低(0.3)。類似地，站點(diǎn)B和D處的流體統(tǒng)計(jì)上不同的概率也較低(0.5)。圖14A和14B示出了關(guān)于各污染水平的三種流體的GOR。與前面相同，基于GOR，三種流體在統(tǒng)計(jì)上并非不同。站點(diǎn)A流體統(tǒng)計(jì)上不同于站點(diǎn)B流體的概率較低(0.32)。站點(diǎn)B處的流體不同于D的概率接近于0。
表II

這些概率與用戶定義閾值的比較使得操作員能夠?qū)?chǔ)層中成分梯度和劃區(qū)用公式表示和做出判斷。例如，如果設(shè)置了閾值0.8，將推斷出站點(diǎn)D處的流體在含氣流體顏色方面一定不同于站點(diǎn)A和B處的流體。對(duì)于當(dāng)前處理，已將噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差設(shè)置為0.01OD。如果在光密度上噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差更小，則還可以進(jìn)行站點(diǎn)A和B處的流體之間的進(jìn)一步區(qū)分。
如上所述，本發(fā)明的方面提供了與相對(duì)于感興趣的井下流體計(jì)算得到的、從污染水平導(dǎo)出的流體性質(zhì)差別相關(guān)的有利答案結(jié)果。在本發(fā)明中，申請(qǐng)人還提供了用于估計(jì)流體性質(zhì)差別是否可以由OCM模型上的誤差解釋(注意圖5C中的步驟120)的方法。在這方面，本發(fā)明通過(guò)提供下述技術(shù)而降低了得出不正確決定的風(fēng)險(xiǎn)，該技術(shù)用于確定光密度和所估計(jì)的流體性質(zhì)的差別是否可以通過(guò)改變污染水平來(lái)解釋(步驟120)。
表III比較對(duì)于三種流體的污染、地層流體的所預(yù)測(cè)的GOR、以及在647nm處的含氣流體顏色。比較站點(diǎn)A和D處的流體，如果站點(diǎn)A流體的污染更低，則站點(diǎn)A處的地層流體的所預(yù)測(cè)GOR將更接近于D。但是，站點(diǎn)A與D之間在顏色上的差別將更大。這樣，減少站點(diǎn)A處的污染將站點(diǎn)A與D之間的GOR的差別和顏色的差別驅(qū)向相反的方向。因而，推定不能通過(guò)改變污染水平來(lái)解釋所估計(jì)流體性質(zhì)的差別。
表III

有利地，還可以實(shí)時(shí)計(jì)算流體性質(zhì)不同的概率，從而使得操作員能夠?qū)崟r(shí)比較兩種或多種流體以及基于由本發(fā)明使能的判斷而修正正在進(jìn)行的采樣工作。
水基泥漿的分析本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可適用于分析其中污染來(lái)自水基泥漿濾液的數(shù)據(jù)。水信號(hào)的傳統(tǒng)處理假定流態(tài)是分層的。如果水的體積分?jǐn)?shù)不是非常大，則CFA分析預(yù)處理數(shù)據(jù)以計(jì)算水的體積分?jǐn)?shù)。隨后通過(guò)CFA算法處理該數(shù)據(jù)。該兩個(gè)步驟的解耦(de-coupling)由大量水信號(hào)和流過(guò)CFA模塊的水和油的未知流態(tài)來(lái)決定(mandate)。在流態(tài)分層的假設(shè)下，可以量化水的部分密度的不確定度。然后可以將該不確定度擴(kuò)散為代表烴的經(jīng)校正的光密度上的不確定度。該處理獨(dú)立于LFA和/或CFA模塊相對(duì)于泵出模塊的位置而有效。
本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以以自洽的方式應(yīng)用于在站點(diǎn)處的流體分析模塊測(cè)量(諸如LFA和CFA測(cè)量)的組合。例如，本發(fā)明用于流體比較的技術(shù)可以應(yīng)用于來(lái)自LFA的電阻系數(shù)(resistivity)測(cè)量。當(dāng)LFA和CFA跨裝(straddle)在泵出模塊上(如大多數(shù)情況那樣)時(shí)，泵出模塊可以導(dǎo)致兩種流體(即LFA中的流體和CFA中的流體)的重力分離。這暗示CFA和LFA沒(méi)有化驗(yàn)同樣的流體，從而使得兩個(gè)模塊的同時(shí)解釋很有挑戰(zhàn)性。然而，CFA和LFA兩者都可以獨(dú)立地用于測(cè)量污染及其不確定度。對(duì)于每個(gè)模塊，可以將該不確定度獨(dú)立地?cái)U(kuò)散為流體性質(zhì)的量和不確定度，從而，提供了用于對(duì)于每個(gè)模塊比較流體性質(zhì)的基礎(chǔ)。
必須確保流體性質(zhì)的差別不是由于光譜模塊處的流體壓力上的差別導(dǎo)致的。這可以通過(guò)幾種途徑來(lái)完成?，F(xiàn)在描述估計(jì)光密度關(guān)于壓力的導(dǎo)數(shù)的優(yōu)選途徑。當(dāng)打開樣本瓶子時(shí)，其建立了流送管中的壓力瞬變(pressure transient)。從而，流體的光密度響應(yīng)于該瞬變而改變。當(dāng)壓力瞬變量可以從壓力計(jì)計(jì)算得到時(shí)，可以計(jì)算OD關(guān)于壓力的導(dǎo)數(shù)。反過(guò)來(lái)，OD的導(dǎo)數(shù)可以用于確保在不同時(shí)間點(diǎn)化驗(yàn)的流體的流體性質(zhì)的差別不是由于光譜模塊處的流體壓力上的差別而導(dǎo)致的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，這里描述的所有流體參數(shù)的量和不確定度可在閉式(closed-form)下得到。從而，實(shí)質(zhì)上在數(shù)據(jù)分析期間不存在計(jì)算開銷(over-head)。
對(duì)流體參數(shù)的量和不確定度的量化可以有利地提供對(duì)烴儲(chǔ)層中的地球化學(xué)充氣過(guò)程(charging process)本性的洞察。例如，甲烷對(duì)其它烴的比率可以幫助區(qū)別源于生物的和源于熱電的處理。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還將理解，上述方法可以有利地與傳統(tǒng)方法一起用于標(biāo)識(shí)分區(qū)，諸如觀察壓力梯度、在潛在透性障(permeability barrier)間進(jìn)行垂直干擾測(cè)試、或者標(biāo)識(shí)可能指示潛在透性障的巖石特征，例如從纜線記錄(諸如地層微圖像儀或元素捕獲光譜記錄)中標(biāo)識(shí)縫合巖面(styolites)。
圖5D以流程圖形式表示了用于基于差別流體性質(zhì)而比較地層流體的優(yōu)選方法，該差別流體性質(zhì)是從由本發(fā)明的優(yōu)選數(shù)據(jù)獲取過(guò)程獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)中導(dǎo)出的。在步驟602中，對(duì)應(yīng)于流體A的在站點(diǎn)A處所獲得的數(shù)據(jù)被處理，以計(jì)算體積污染ηA及其相關(guān)聯(lián)的不確定度σηA。該污染及其不確定度可以使用以下幾種技術(shù)之一計(jì)算，諸如上面的公式1.1到1.9中的油基泥漿污染監(jiān)控算法(OCM)。
典型地，當(dāng)?shù)貙訙y(cè)試器工具的采樣或掃描工作在站點(diǎn)A被視為完成時(shí)，井眼輸出閥被打開。工具的內(nèi)部與外部之間的壓力相等，從而當(dāng)將工具移到下一站點(diǎn)時(shí)避免了工具震動(dòng)和工具崩塌。當(dāng)打開井眼輸出閥時(shí)，流送管中的流體與井眼中的流體之間的差別壓力導(dǎo)致兩種流體的混合。
申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)了使用例如地層測(cè)試器工具(諸如MDT)準(zhǔn)確且魯棒地比較地層流體的流體性質(zhì)的有利過(guò)程。當(dāng)站點(diǎn)A處的工作被視為完成時(shí)，當(dāng)將工具從站點(diǎn)A移動(dòng)到另一站點(diǎn)B時(shí)，保留在流送管中的流體被保持在流送管中待捕捉。
流體捕捉可以以多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)流體分析模塊32(注意圖2和圖3)在泵出模塊38下游時(shí)，泵出模塊38中的止回閥可以用于防止泥漿進(jìn)入流送管33?；蛘?，當(dāng)流體分析模塊32在泵出模塊38的上游時(shí)，具有在流送管33中捕捉的流體的工具20可以在其井眼輸出閥關(guān)閉的情況下移動(dòng)。
典型地，諸如MDT的井下工具被額定為容許高壓差，從而可以在井眼輸出關(guān)閉的情況下移動(dòng)工具?；蛘撸绻呀?jīng)將感興趣的流體采樣并且存儲(chǔ)在樣本瓶中，則可以使瓶子的東西流過(guò)工具的光譜分析儀。
上面所討論的圖4也公開了用于捕捉并保持井眼工具20中的地層流體的室40。本發(fā)明的這些實(shí)施例以及本公開所預(yù)期的其它實(shí)施例可以有利地用于在流體處于基本相同的井下條件時(shí)使用各種傳感器進(jìn)行流體的井下分析，由此減少在由傳感器所測(cè)量的數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差。
在站點(diǎn)B處，所測(cè)量的數(shù)據(jù)反映了流體A和B兩者的性質(zhì)?？梢哉J(rèn)為數(shù)據(jù)處于兩個(gè)連續(xù)時(shí)間窗中。在初始時(shí)間窗中，隨著來(lái)自站點(diǎn)A的流送管中所捕捉的流體流過(guò)工具的光譜模塊，所測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于流體A。在本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施例中，流體A可以從其它適當(dāng)源流過(guò)工具的傳感器。后面的時(shí)間窗對(duì)應(yīng)于流體B，該流體B是在站點(diǎn)B抽取的、或者在本發(fā)明的替代實(shí)施例中是來(lái)自流體B的其它源的。這樣，由同樣的硬件在幾乎相同的時(shí)間和同樣的外部條件(諸如壓力和溫度)下，測(cè)量?jī)煞N流體A和B的性質(zhì)。這使得能夠?qū)α黧w性質(zhì)上的差別進(jìn)行快速和魯棒的估計(jì)。
由于流體A不存在進(jìn)一步的污染，所以流體A的流體性質(zhì)在初始時(shí)間窗中保持恒定。利用在該時(shí)間窗中流體性質(zhì)不變的這一性質(zhì)，可以預(yù)處理該數(shù)據(jù)以估計(jì)測(cè)量中噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差σODA(步驟604)。與來(lái)自站點(diǎn)A的污染(其在步驟602中導(dǎo)出)結(jié)合，可以使用先前所描述的技術(shù)，利用該數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)于流體A的流體性質(zhì)，諸如含氣流體顏色、GOR和脫氣原油光譜(步驟604)。此外，使用上面的公式1.1到1.9中的OCM算法，可以將測(cè)量中的不確定性σODA(其在步驟604中導(dǎo)出)與污染中的不確定度σηA耦合在一起以計(jì)算所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)上的不確定度(步驟604)。
隨著流體B流過(guò)光譜模塊，后面的時(shí)間窗對(duì)應(yīng)于流體B?？梢灶A(yù)處理該數(shù)據(jù)以估計(jì)測(cè)量中噪聲σODB(步驟606)?？梢岳美缟厦娴墓?.1到1.9中的OCM算法來(lái)量化污染ηB及其不確定度σηB(步驟608)。然后可以利用先前所描述的技術(shù)來(lái)分析該數(shù)據(jù)以量化對(duì)應(yīng)于流體B的流體性質(zhì)及其相關(guān)聯(lián)的不確定度(步驟610)。
除了量化所測(cè)量的數(shù)據(jù)上的不確定度和污染之外，流體性質(zhì)上的不確定度也可以通過(guò)對(duì)流送管中的地層流體系統(tǒng)地加壓來(lái)確定。分析流體性質(zhì)隨壓力的變化提供了關(guān)于所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)的可信度。一旦量化了流體性質(zhì)及其相關(guān)聯(lián)的不確定度，則可以利用上面的公式1.12在統(tǒng)計(jì)框架下比較兩種流體的性質(zhì)(步驟612)。然后獲得差別流體性質(zhì)，作為利用上述技術(shù)對(duì)于兩種流體所量化的流體性質(zhì)之間的差。
在將井下分析和采樣工具移動(dòng)到不同站點(diǎn)的處理中，存在下述可能，即OBM濾液與儲(chǔ)層流體之間的密度差可能導(dǎo)致所保持在流送管中的、或?yàn)榱肆黧w表征而以其他方式捕捉或捕獲的流體中的重力分離。在這種情況下，在下一站點(diǎn)處流體分析模塊的放置可以基于被采樣的儲(chǔ)層流體的類型。例如，可以依賴于濾液是輕于還是重于儲(chǔ)層流體，而將流體分析器放置在工具串的頂部或底部。
示例圖15示出了從放置在泵出模塊的下游的光譜模塊(LFA)所獲得的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)集合。在將工具從站點(diǎn)A移動(dòng)到站點(diǎn)B時(shí)，將泵出模塊中的止回閥關(guān)閉，從而捕捉并且從一個(gè)站點(diǎn)到另一站點(diǎn)移動(dòng)流送管中的流體A。在t＝25500秒之前的數(shù)據(jù)的初始部分對(duì)應(yīng)于站點(diǎn)A處的流體A。在時(shí)刻t＝25500秒之后的、數(shù)據(jù)的第二部分來(lái)自站點(diǎn)B。
在站點(diǎn)B，來(lái)自時(shí)間25600-26100秒的數(shù)據(jù)的前沿對(duì)應(yīng)于流體A而數(shù)據(jù)的其余部分對(duì)應(yīng)于流體B。不同的跡線對(duì)應(yīng)于來(lái)自不同通道的數(shù)據(jù)。前兩個(gè)通道具有大OD并且是飽和的。其余的通道提供有關(guān)流體A和B的顏色、成分、GOR和污染的信息。
流體性質(zhì)的差別以及相關(guān)聯(lián)的不確定度的計(jì)算包括下面的步驟步驟1在站點(diǎn)A計(jì)算對(duì)應(yīng)于流體A的體積污染。這可以通過(guò)許多方式完成。圖16示出了顏色通道(藍(lán)色跡線)和用于預(yù)測(cè)污染的OCM得到的模型擬合(黑色跡線)。在泵送處理的末端，確定污染為1.9％，其不確定度約為3％。
步驟2圖17A示出了對(duì)應(yīng)于流體A的、在站點(diǎn)B的數(shù)據(jù)的前沿。圖17B示出了在該時(shí)幀中對(duì)于通道之一的測(cè)量數(shù)據(jù)。由于流體A不存在進(jìn)一步的污染，所以流體性質(zhì)不隨時(shí)間變化。從而，所測(cè)量的光密度幾乎恒定。分析該數(shù)據(jù)以得到約0.003OD的噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差σODA。圖17B中的數(shù)據(jù)中可見的、對(duì)應(yīng)于探頭的設(shè)置和預(yù)測(cè)試的事件在噪聲統(tǒng)計(jì)的計(jì)算中沒(méi)有被考慮在內(nèi)。
利用步驟1得到的污染及其不確定度以及σODA＝0.003OD，利用上面先前所描述的公式針對(duì)流體A計(jì)算含氣流體顏色和脫氣原油光譜及其相關(guān)聯(lián)的不確定度。這些結(jié)果分別由圖18和19中的藍(lán)色跡線用圖形示出。
步驟3站點(diǎn)B處的數(shù)據(jù)的第二部分對(duì)應(yīng)于流體B。圖16示出了顏色通道(紅色跡線)和通過(guò)用來(lái)預(yù)測(cè)污染的OCM得到的模型擬合(黑色跡線)。在泵送處理的末端，確定污染為4.3％，其不確定度約為3％。如上面先前所描述那樣計(jì)算得到的針對(duì)流體B的預(yù)測(cè)含氣流體顏色和脫氣原油光譜由圖18和19中的紅色跡線示出。
通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波以及估計(jì)高頻分量的標(biāo)準(zhǔn)偏差而計(jì)算的噪聲標(biāo)準(zhǔn)偏差為σODB＝0.005OD。噪聲和污染的不確定度被分別反映為圖18和19中的流體B的預(yù)測(cè)含氣流體顏色和脫氣原油光譜(紅色跡線)。如圖18和19所示，兩種流體A和B的含氣和脫氣原油光譜重疊，并不能在兩種流體中區(qū)分。
除了含氣流體顏色和脫氣原油光譜之外，兩種流體A和B的GOR及其相關(guān)聯(lián)的不確定度利用上面先前所討論的公式計(jì)算得到。流送管中流體A的GOR是392±16scf/stb。在污染為1.9％的情況下，去除污染的GOR是400±20scf/stb。流送管中流體B的GOR是297±20scf/stb。在污染為4.3％的情況下，去除污染的GOR是310±23scf/stb。這樣，兩種流體之間的差別GOR是顯著的，并且兩種流體A和B不同的概率接近于1。
相反，忽略站點(diǎn)B處的數(shù)據(jù)的前沿并且比較直接來(lái)自站點(diǎn)A和B的流體A和B導(dǎo)致測(cè)量中大的不確定度。在這種情況下，σODA和σODB將捕獲測(cè)量中的系統(tǒng)誤差和測(cè)量誤差兩者，并因而將相當(dāng)大。例如，當(dāng)σODA＝σODB＝0.01OD時(shí)，就GOR而言兩種流體A和B不同的概率是0.5。這意味著差別GOR并不顯著。換言之，根據(jù)GOR不能夠區(qū)分兩種流體A和B。
本發(fā)明的方法提供了對(duì)差別流體性質(zhì)實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的和魯棒的測(cè)量。用于確定感興趣地層流體的流體性質(zhì)上的差別的、本發(fā)明的系統(tǒng)和方法是用于標(biāo)識(shí)烴儲(chǔ)層中的劃區(qū)和成分梯度的有用且節(jié)省成本的工具。
本發(fā)明的方法包括分析所測(cè)量的數(shù)據(jù)和計(jì)算兩種流體(例如，分別在兩個(gè)對(duì)應(yīng)站點(diǎn)A和B獲得的流體A和B)的流體性質(zhì)。在站點(diǎn)A，利用上面所討論的算法量化流體A的污染及其不確定度。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以在將工具移到其中通過(guò)流送管泵送流體B的站點(diǎn)B的同時(shí)，捕捉流送管中的地層流體。在站點(diǎn)B所測(cè)量的數(shù)據(jù)具有唯一的、有利的性質(zhì)，這使得能夠?qū)崿F(xiàn)流體性質(zhì)上的差別的改進(jìn)測(cè)量。在這方面，數(shù)據(jù)的前沿對(duì)應(yīng)于流體A而數(shù)據(jù)的后面部分對(duì)應(yīng)于流體B。這樣，在同一站點(diǎn)即站點(diǎn)B處的測(cè)量數(shù)據(jù)反映了流體A和B兩者的流體性質(zhì)。如此獲得的差別流體性質(zhì)是兩種流體之間的差別的魯棒且準(zhǔn)確的度量，并且對(duì)測(cè)量中的系統(tǒng)誤差沒(méi)有其它傳統(tǒng)流體采樣和分析技術(shù)那么敏感。有利地，本發(fā)明的方法可以擴(kuò)展到多個(gè)流體采樣站點(diǎn)和其它機(jī)制，所述其他機(jī)制用于使得兩種或更多流體流過(guò)流體表征裝置的流送管，以便在基本相同的井下條件下被傳遞到和流送管關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。
本發(fā)明的方法可以有利地用于確定從各種傳感器設(shè)備獲得的流體性質(zhì)(諸如密度、粘度、成分、污染、熒光性、H2S和CO2的量、同位素比率和甲烷-乙烷比率)上的任何差別。這里所公開的基于算法的技術(shù)可容易地推廣到多個(gè)站點(diǎn)以及在同一站點(diǎn)處的多種流體的比較。
申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，這里所公開的系統(tǒng)和方法使得能夠做出對(duì)標(biāo)識(shí)儲(chǔ)層中的劃區(qū)和/或成分梯度以及關(guān)于烴地層的感興趣的其它特性的實(shí)時(shí)判斷。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，這里所公開的系統(tǒng)和方法將有助于優(yōu)化用于確認(rèn)或反駁預(yù)測(cè)(諸如儲(chǔ)層中的梯度)的采樣處理，這反過(guò)來(lái)又將有助于通過(guò)捕獲最有代表性的儲(chǔ)層流體樣本而優(yōu)化該處理。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，這里所公開的系統(tǒng)和方法將有助于標(biāo)識(shí)儲(chǔ)層中感興趣的烴是如何被侵蝕流體(例如，注入儲(chǔ)層中的水和氣)沖刷的，和/或?qū)⑻峁╆P(guān)于烴儲(chǔ)層是否被以均勻或劃區(qū)的方式耗盡的有利數(shù)據(jù)。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，這里所公開的系統(tǒng)和方法將潛在地提供對(duì)于儲(chǔ)層中地球化學(xué)充氣過(guò)程的本性的更好理解。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，這里所公開的系統(tǒng)和方法可能潛在地指導(dǎo)下一代分析和硬件以降低所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)中的不確定度。從而，可以降低與油田勘探和開發(fā)相關(guān)的決策所涉及的風(fēng)險(xiǎn)。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，在假定連續(xù)的儲(chǔ)層中，預(yù)期隨著根據(jù)儲(chǔ)層成分等級(jí)的深度，而出現(xiàn)流體性質(zhì)上的一些變化。這些變化是由眾多因素諸如熱梯度和壓力梯度以及生物降解導(dǎo)致的。流體性質(zhì)上的差別的量化可以幫助提供對(duì)成分梯度的本性和起源的洞察。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的建模技術(shù)和系統(tǒng)將可以以自洽的方式應(yīng)用于來(lái)自不同井下流體分析模塊(諸如Schlumberger的CFA和/或LFA)的光譜數(shù)據(jù)。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的建模技術(shù)和系統(tǒng)可應(yīng)用到具有油基泥漿(OBM)、水基泥漿(WBM)或合成油基泥漿(SBM)污染的地層流體。
申請(qǐng)人還認(rèn)識(shí)到，這里所描述的建?？蚣軐⒖蛇m用于較廣范圍的流體性質(zhì)的比較，所述流體性質(zhì)諸如含氣流體顏色、脫氣原油密度、脫氣原油光譜、GOR、熒光性、地層體積因子、密度、粘度、可壓縮性、烴成分、同位素比率、甲烷-乙烷比率、H2S和CO2的量等等，以及相包絡(luò)，例如，氣泡點(diǎn)、露點(diǎn)、瀝青質(zhì)成阻(onset)、PH等等。
給出前述說(shuō)明僅用以圖示和描述本發(fā)明以及其實(shí)現(xiàn)的某些示例。其并不意欲是窮舉式的或者將本發(fā)明局限于所公開的任何精確形式。按照上面的教導(dǎo)，許多修改和改變是可能的。
選取并描述了優(yōu)選方面，以便最佳解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用。前述描述意欲使得本領(lǐng)域其它技術(shù)人員能夠以各種實(shí)施方式和方面、以及通過(guò)適于預(yù)期的具體應(yīng)用的各種修改來(lái)最佳地利用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍意欲由以下權(quán)利要求來(lái)限定。
相關(guān)申請(qǐng)數(shù)據(jù)本申請(qǐng)要求于2005年1月11日提交的發(fā)明人為L(zhǎng).Venkataramanan等的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)60/642781(代理人卷號(hào)60.1601US)在35U.S.C.§119下的優(yōu)先權(quán)；并且作為2005年5月19日提交的發(fā)明人為L(zhǎng).Venkataramanan等的目前正在審查的美國(guó)非臨時(shí)專利序列號(hào)11/132545(代理人卷號(hào)26.0290US)在35U.S.C.§120下的部分繼續(xù)申請(qǐng)，這里為了所有目的通過(guò)引用而全部合并前述申請(qǐng)。
權(quán)利要求
1.一種從井下測(cè)量導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，所述方法包括獲取至少第一流體和第二流體；以及在基本相同的井下條件下，利用井眼中的設(shè)備分析第一流體和第二流體，以產(chǎn)生第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括基于該第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出流體的相應(yīng)流體性質(zhì)；量化所導(dǎo)出的流體性質(zhì)上的不確定度；以及基于所導(dǎo)出的流體性質(zhì)和流體性質(zhì)上的不確定度而比較流體。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述流體性質(zhì)是含氣流體顏色、脫氣原油密度、GOR和熒光性中的一個(gè)或多個(gè)。
4.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括基于為流體導(dǎo)出的相應(yīng)流體性質(zhì)，而提供包括由井眼設(shè)備進(jìn)行的采樣優(yōu)化的答案結(jié)果。
5.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述流體性質(zhì)數(shù)據(jù)包括來(lái)自井眼中設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)光譜通道的光密度；所述方法還包括接收關(guān)于光密度數(shù)據(jù)的不確定度數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括基于流體的流體性質(zhì)將井眼中的設(shè)備定位在某位置處。
7.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括量化所述至少兩種流體的每個(gè)的污染水平及其不確定度。
8.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括基于流體性質(zhì)數(shù)據(jù)提供關(guān)于地質(zhì)地層的評(píng)估和測(cè)試的包括劃區(qū)、成分梯度和最優(yōu)采樣處理的一個(gè)或多個(gè)的答案結(jié)果。
9.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括對(duì)流體性質(zhì)數(shù)據(jù)脫色；確定流體的各成分；導(dǎo)出每一流體的輕質(zhì)烴的體積分?jǐn)?shù)；以及提供每一流體的地層體積因子。
10.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中每個(gè)流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)是從井下光譜分析儀的甲烷通道和顏色通道接收的。
11.如權(quán)利要求10所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括量化每個(gè)流體的每個(gè)通道的污染水平及其不確定度。
12.如權(quán)利要求11所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括為每個(gè)流體獲得通道的污染水平的線性組合以及關(guān)于所組合的污染水平的不確定度。
13.如權(quán)利要求12所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括確定每個(gè)流體的成分；基于每個(gè)流體的對(duì)應(yīng)成分以及所組合的污染水平而預(yù)測(cè)每個(gè)流體的GOR；以及導(dǎo)出與每個(gè)流體的所預(yù)測(cè)的GOR相關(guān)聯(lián)的不確定度。
14.如權(quán)利要求13所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，還包括基于每個(gè)流體的所預(yù)測(cè)的GOR和所導(dǎo)出的不確定度來(lái)比較流體。
15.如權(quán)利要求14所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述比較流體的步驟包括確定流體不同的概率。
16.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述獲取至少第一流體和第二流體的步驟包括從井眼所穿過(guò)的土壤地層獲取第一流體和第二流體的至少一個(gè)。
17.如權(quán)利要求1所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述獲取至少第一流體和第二流體的步驟包括從第一源獲取第一流體和第二流體中的至少一個(gè)，以及從不同的第二源獲取第一流體和第二流體中的另一個(gè)。
18.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述第一源和第二源包括井眼所穿過(guò)的土壤地層的不同位置。
19.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述第一源和第二源的至少一個(gè)包括所存儲(chǔ)的流體。
20.如權(quán)利要求17所述的導(dǎo)出井下流體的流體性質(zhì)以及提供答案結(jié)果的方法，其中所述第一源和第二源包括在井眼所穿過(guò)的土壤地層的同一位置的在不同時(shí)間所獲取的流體。
21.一種降低井下數(shù)據(jù)中的系統(tǒng)誤差的方法，所述方法包括利用井眼中的設(shè)備在基本相同的井下條件下對(duì)于至少第一流體和第二流體依次獲得井下數(shù)據(jù)。
22.一種井下流體特性表征裝置，包括流體分析模塊，該流體分析模塊包括流送管，用于使從地層汲取的流體流過(guò)該流體分析模塊；可選擇性操作的設(shè)備，其被相對(duì)于流送管而建造和安排，以使得至少第一和第二流體流過(guò)該流體分析模塊；以及與該流體分析模塊相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)傳感器，用于在基本相同的井下條件下產(chǎn)生第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求22所述的井下流體特性表征裝置，其中所述可選擇性操作的設(shè)備包括與流送管相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)閥。
24.如權(quán)利要求23所述的井下流體特性表征裝置，其中所述閥包括泵出模塊中的一個(gè)或多個(gè)止回閥以及與流送管相關(guān)聯(lián)的井眼輸出閥。
25.如權(quán)利要求22所述的井下流體特性表征裝置，其中所述可選擇性操作的設(shè)備包括具有多個(gè)存儲(chǔ)容器的設(shè)備，用于選擇性地存儲(chǔ)和排出從地層汲取的流體。
26.一種用于表征地層流體的特性以及基于該特性提供答案結(jié)果的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括井眼工具，其包括具有光學(xué)單元的流送管，可選擇性操作的設(shè)備，其與流送管相關(guān)聯(lián)，用于使得至少第一流體和第二流體流過(guò)光學(xué)單元，以及流體分析儀，其光學(xué)地耦接到該單元，并且被配置來(lái)產(chǎn)生關(guān)于流過(guò)該單元的第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)；以及耦接到井眼工具的至少一個(gè)處理器，其包括用于接收來(lái)自井眼工具的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)的器件，其中所述流體性質(zhì)數(shù)據(jù)是在第一流體和第二流體處于基本相同的井下條件下的情況下產(chǎn)生的，所述處理器被配置成基于該流體性質(zhì)數(shù)據(jù)導(dǎo)出第一流體和第二流體的相應(yīng)的流體性質(zhì)。
27.一種其上具有下述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的計(jì)算機(jī)可用介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀程序代碼當(dāng)被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)適于與井眼系統(tǒng)一起用來(lái)表征井下流體的特性，包括接收至少第一井下流體和第二井下流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)，其中該第一流體和第二流體的流體性質(zhì)數(shù)據(jù)是在基本相同的井下條件下利用井眼中的設(shè)備產(chǎn)生的；以及基于所接收的數(shù)據(jù)計(jì)算流體的相應(yīng)流體性質(zhì)。
全文摘要
提供了通過(guò)下述操作用于地層流體的井下分析的方法和系統(tǒng)基于對(duì)測(cè)量中的系統(tǒng)誤差不那么敏感的井下數(shù)據(jù)而導(dǎo)出差別流體性質(zhì)及所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)上的相關(guān)聯(lián)的不確定度，并且基于流體性質(zhì)上的差別產(chǎn)生感興趣的答案結(jié)果。所測(cè)量的數(shù)據(jù)用于使用例如油基泥漿污染監(jiān)控(OCM)算法計(jì)算井下流體的污染水平。預(yù)測(cè)流體的流體性質(zhì)，并且導(dǎo)出所預(yù)測(cè)的流體性質(zhì)上的不確定度。提供了一種統(tǒng)計(jì)框架，用于比較流體以產(chǎn)生與地層流體和其儲(chǔ)層相關(guān)的魯棒、實(shí)時(shí)的答案結(jié)果。通過(guò)優(yōu)選的采樣過(guò)程降低或消除了測(cè)量數(shù)據(jù)上的系統(tǒng)誤差。
文檔編號(hào)E21B49/08GK1896459SQ200610004999
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月11日
發(fā)明者拉利薩·文卡塔拉馬南, 奧利弗·C·馬林斯, 里卡多·瓦斯克斯 申請(qǐng)人:施藍(lán)姆伯格海外股份有限公司