通過(guò)整合地震方法與頁(yè)巖源區(qū)帶中的流體密度和壓力估計(jì)資源密度的方法
【專利說(shuō)明】通過(guò)整合地震方法與頁(yè)巖源區(qū)帶中的流體密度和壓力估計(jì)資源密度的方法
[0001 ]相關(guān)案件
[0002]本申請(qǐng)要求2013年10月I日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/885，225的權(quán)益，該申請(qǐng)?jiān)诖俗鳛閰⒖家搿?br>【背景技術(shù)】
[0003]本公開(kāi)內(nèi)容大體涉及用于估計(jì)輕質(zhì)烴原位密度的方法。更具體地，在某些實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于使用拉曼光譜和相關(guān)方法估計(jì)頁(yè)巖源巖脈和基質(zhì)礦物中輕質(zhì)烴原位密度的方法。
[0004]在富含非常規(guī)頁(yè)巖氣和液體的頁(yè)巖區(qū)帶中勘探和評(píng)估活動(dòng)的目的之一是就潛在估計(jì)最終采收率(EUR)而言確定〃最佳點(diǎn)〃區(qū)域。確定最佳點(diǎn)是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，表示在指定產(chǎn)出區(qū)域中確定前四分之一的井。這在缺乏可靠產(chǎn)出數(shù)據(jù)的情況下通常很難進(jìn)行。估計(jì)頁(yè)巖氣地層中的EUR尤其困難，這是因?yàn)镋UR是動(dòng)態(tài)產(chǎn)出度量，而所有其它被測(cè)量的巖石特性是靜態(tài)原位特性。這些不同狀態(tài)之間的關(guān)系不是直觀的，并且目前很難理解。為了成功確定非常規(guī)頁(yè)巖源巖區(qū)帶的最佳點(diǎn)，需要估計(jì)單位體積源巖的輕質(zhì)烴質(zhì)量(即輕質(zhì)烴原位密度)。
[0005]希望開(kāi)發(fā)一種方法來(lái)確定含氣頁(yè)巖源巖中輕質(zhì)烴原位密度和壓力，從而開(kāi)發(fā)精確的EUR地圖和確定頁(yè)巖源巖地層中的最佳點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開(kāi)內(nèi)容大體涉及用于估計(jì)輕質(zhì)烴原位密度的方法。更具體地，在某些實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于使用拉曼光譜和相關(guān)方法估計(jì)頁(yè)巖源巖脈和基質(zhì)礦物中輕質(zhì)烴原位密度的方法。
[0007]在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容提供評(píng)估頁(yè)巖源巖地層的方法，所述方法包括:利用井下拉曼工具確定輕質(zhì)烴原位分壓和得到頁(yè)巖源巖地層中輕質(zhì)烴原位分壓的空間和垂直變化地圖。
[0008]在另一個(gè)實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容提供評(píng)估頁(yè)巖源巖地層的方法，所述方法包括:利用井下拉曼工具確定輕質(zhì)烴原位分壓;得到壓力歸一化估計(jì)最終采收率的替代量的空間和垂直變化地圖；和確定地圖上對(duì)應(yīng)于壓力歸一化估計(jì)最終采收率前四分之一的區(qū)域。
【附圖說(shuō)明】
[0009]通過(guò)參考以下結(jié)合附圖的描述，可以更完整和深入地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。
[0010]圖1的圖線描述了輕質(zhì)烴的壓力和濃度關(guān)系。
[0011]圖2描述了儲(chǔ)層數(shù)據(jù)的不同區(qū)域分布的卷積結(jié)果以得到烴體積的區(qū)域分布和替代的PN-EURο
[0012]本公開(kāi)內(nèi)容的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是清楚的。盡管本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行多種改變，但這些改變?cè)诒景l(fā)明的精神內(nèi)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下描述包括體現(xiàn)本發(fā)明主題技術(shù)的示例性設(shè)備、方法、技術(shù)和/或指令序列。但應(yīng)理解的是，所描述的實(shí)施方案可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。
[0014]本公開(kāi)內(nèi)容大體涉及用于估計(jì)輕質(zhì)烴原位密度的方法。更具體地，在某些實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容涉及用于使用拉曼光譜和相關(guān)方法估計(jì)頁(yè)巖源巖脈和基質(zhì)礦物中輕質(zhì)烴原位密度的方法。
[0015]本文所述方法的一些希望屬性在于它們能夠更精確地預(yù)測(cè)具有有利的估計(jì)最終采收率屬性的富含有機(jī)物的源巖區(qū)域和體積。通過(guò)測(cè)量富含有機(jī)物的頁(yè)巖源巖地層中輕質(zhì)氣體的壓力和密度，相比于常規(guī)方法，可得到出于確定最佳點(diǎn)目的的更精確的估計(jì)最終采收率地圖。確定最佳點(diǎn)可通過(guò)以下過(guò)程實(shí)現(xiàn):在二維空間中對(duì)估計(jì)最終采收率數(shù)據(jù)繪圖和基于資源密度(即單位體積巖石的烴密度)的空間分布繪圖和然后可突出盆地/區(qū)帶/前景最有利的部分用于早期開(kāi)發(fā)。
[0016]在某些實(shí)施方案中，該公開(kāi)內(nèi)容概括了用于估計(jì)由富含有機(jī)物的源巖頁(yè)巖產(chǎn)生的輕質(zhì)烴的密度的方法。這些方法可基于使用纜線傳送的拉曼工具在井下測(cè)量的溶解組分的輕質(zhì)烴濃度的關(guān)聯(lián)。先前已觀察到由頁(yè)巖源巖產(chǎn)生的輕質(zhì)烴的密度和估計(jì)最終采收率(具體為壓力歸一化估計(jì)最終采收率)之間的強(qiáng)關(guān)聯(lián)性。因?yàn)樵撽P(guān)聯(lián)，在地層中各點(diǎn)處的輕質(zhì)烴原位密度和壓力可由狀態(tài)模擬方程和在穿透富含有機(jī)物的源巖層段的井孔內(nèi)水中溶解的輕質(zhì)烴的測(cè)量濃度推出。原位密度和壓力被確認(rèn)為壓力歸一化估計(jì)最終采收率數(shù)據(jù)(通常獲自產(chǎn)出數(shù)據(jù))的替代量。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方案中，本公開(kāi)內(nèi)容提供評(píng)估頁(yè)巖源巖地層的方法，所述方法包括:利用井下拉曼工具確定輕質(zhì)烴原位分壓和得到頁(yè)巖源巖地層中輕質(zhì)烴原位分壓的空間和垂直變化地圖。
[0018]在某些實(shí)施方案中，輕質(zhì)烴可以為在標(biāo)準(zhǔn)壓力和溫度條件下為氣體的任何烴。輕質(zhì)烴的適合例子包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或它們的任何組合。
[0019]在某些實(shí)施方案中，頁(yè)巖源巖地層可基于其總有機(jī)碳(TOC)含量被確認(rèn)為源巖。在其它實(shí)施方案中，頁(yè)巖源巖地層可為富含有機(jī)物的頁(yè)巖源巖地層，其包含作為主要烴物質(zhì)的天然氣液體資源。不考慮頁(yè)巖源巖地層的特定類型，頁(yè)巖源巖地層中特定位置處的輕質(zhì)烴的總壓力可為所述特定位置處存在的氣體組分分壓和各物質(zhì)分壓的全部的總和，因此，仍可充當(dāng)所關(guān)注地層中存在的任何組分烴物質(zhì)的壓力歸一化估計(jì)最終采收率的替代量。
[0020]在某些實(shí)施方案中，輕質(zhì)烴的原位壓力和組成可利用井下拉曼工具確定。在某些實(shí)施方案中，可應(yīng)用井下拉曼工具測(cè)量溶于占據(jù)鄰近富含有機(jī)物的源巖的井孔體積的水中溶解的輕質(zhì)烴濃度。適合的井下拉曼工具的例子為由WellDog開(kāi)發(fā)的一種。這種工具的其它例子描述于美國(guó)專利公開(kāi)N0.2012/0312530、Νο.2011/0036146、Νο.2004/0061858和N0.2003/0048450，這些專利公開(kāi)在此作為參考全文引入。
[0021]簡(jiǎn)言之，在某些實(shí)施方案中，井下拉曼工具能夠使用激光激發(fā)水和輕質(zhì)烴的混合物中的光子測(cè)量C-H振動(dòng)模式的強(qiáng)度。當(dāng)水在輕質(zhì)烴特征振動(dòng)模式產(chǎn)生激發(fā)光子的頻率不具有拉曼響應(yīng)時(shí)，拉曼響應(yīng)可以用于測(cè)量溶于水飽和井孔環(huán)境中輕質(zhì)烴氣體的濃度。用于測(cè)量水飽和井孔環(huán)境中甲烷溶液氣體濃度的拉曼響應(yīng)的例子在圖1中給出。由圖1可見(jiàn)，氣態(tài)甲烷的拉曼響應(yīng)峰值在約2915cm—S而溶解甲烷的拉曼響應(yīng)峰值在約2913cm—、
[0022]在某些實(shí)施方案中，為了利用井下拉曼工具估計(jì)輕質(zhì)烴原位分壓，可能必須隔離井孔段。隔離井孔的一種方法包括使用充滿水的橡膠封隔器密封所選長(zhǎng)度的垂直井孔。在該系統(tǒng)中，因?yàn)橄到y(tǒng)可在液壓壓頭以下，填充層段內(nèi)的壓力可能等于水的液體靜壓壓力?？墒褂脽犭娕加涗浽粶囟群涂赏ㄟ^(guò)測(cè)量填充井孔層段中流體的電阻率估計(jì)水鹽度。
[0023]在其它實(shí)施方案中，當(dāng)利用井下拉曼工具時(shí)，井孔段可以處于未隔離和未填充狀
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[0024]拉曼工具的輕質(zhì)烴響應(yīng)測(cè)量輕質(zhì)烴特征拉曼峰的峰強(qiáng)度。這些峰可與先前校準(zhǔn)峰相比較以確定溶于井孔內(nèi)水中的輕質(zhì)氣體濃度。然后，輕質(zhì)氣體分壓可利用恰當(dāng)?shù)暮嗬沙?shù)來(lái)計(jì)算。在頁(yè)巖源巖地層僅包含一種類型的輕質(zhì)烴(例如僅甲烷)的實(shí)施方案中，可應(yīng)用該輕質(zhì)烴的單一狀態(tài)模擬方程計(jì)算井下拉曼工具測(cè)量輕質(zhì)烴的位置處地層中的壓力。在頁(yè)巖源巖地層包含輕質(zhì)烴或其它氣體的混合物的實(shí)施方案中，可應(yīng)用其它更適合的混合物的狀態(tài)方程計(jì)算各輕質(zhì)烴或氣體的分壓和混合物的總壓。反之，單一狀態(tài)模擬方程可用于氣體混合物，僅要求使用熱力學(xué)上建立的針對(duì)包含不同組分的氣體相的混合定律。在某些實(shí)施方案中，可商購(gòu)的PVT模擬軟件包可以用于基于測(cè)量的輕質(zhì)烴濃度計(jì)算輕質(zhì)烴壓力。
[0025]溫度可由井孔中的直接測(cè)量確定。例如，在某些實(shí)施方案中，井下拉曼工具可以包括測(cè)量溫度的熱電偶。
[0026]因此，