CN103237955A - 用于地下储集层中的碳氢化合物产油层限定的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明致力于提供用于利用可动水量估算结果和碳氢化合物饱和度不确定性水平代替固定的截止点限定净产油层，来限定碳氢化合物净产油层的方法和系统。
Description
相关申请的交叉引用
本专利申请要求保护2011年5月10日提交的、题名为“System forMethod for Hydrocarbon Pay Zone Characterization in aSubterranean Reservoir”的美国专利申请No.61/484559的优先权，并且涉及提名为“System and Method for Hydrocarbon Gas Pay ZoneCharacterization in a Subterranean Reservoir”的美国专利申请No.12/880453（代理人案卷号T-8134），和题名为“System and Method forSweet Zone Identification in Shale Gas Reservoirs”的美国专利申请No.12/880436（代理人案卷号T-8135），其全部内容通过引用而并入于此。
技术领域
本发明总体上涉及用于限定地下储集层中的碳氢化合物产油层的方法和系统，并且具体地说，涉及用于标识和分类致密气层中的净产油层的方法和系统。
背景技术
常规工作流程在石油和天然气工业中的任何交易（play）中的资源和储量量化方面具有重要作用。这种工作流程通常包括两个主要步骤：储集层性质（如孔隙度、饱和度等）的量化，和产油层限定。储集层性质量化被用于资源估算以及向产油层限定提供输入。产油层限定被用于确定适于射孔（perforation）和激化的关注区以便引发生产，并且被用于储量估算。在没有准确产油限定的情况下，量化的储集层性质不能准确地反映生产包含在储集层中的碳氢化合物的能力。净产油层的更精确限定可以改进各种交易方面的重要方面，包括水平井布置、射孔和激化层段选择、以及资源/储量预订。这在致密、含气的页岩砂储集层中尤其是这样。
用于限定产油层的常规方法基于固定的储集层性质截止点（cut-off）值。然而，基于截止点的产油限定方法的缺点可能导致（a）忽略了“难于特征化产油层”，和/或（b）选出的因高可动水饱和度而主要生产水的产油层。
图1例示了常规基于截止点的产油限定方法的某些缺点。该图示出了与两个地下关注区相关的碳氢化合物截止点10：具有非可动结合水层22和可动碳氢化合物流体层12的第一区域20，和具有非可动结合水层32、具有可动水层33和可动碳氢化合物流体层12的可动流体层31的第二区域30。假定用于碳氢化合物饱和度的截止点为0.4，具有碳氢化合物（HC）饱和度>0.4的任何储集层层段（在截止10右侧）将被选为产油层。然而，根据该方法的产油限定具有两个缺点：（1）第一区域20中的诸如层40的储集层层段缺失，在该层段中，碳氢化合物饱和度不满足截止点，但因零可动水饱和度仍生产仅具有经济收益率的碳氢化合物；和（2）第二区域30中的诸如层50的储集层层段被选为产油，其中，碳氢化合物饱和度满足截止点，但因高可动水饱和度而主要生产水。
这样，存在对不依靠基于截止点的方法的缺点的确定净产油的更可靠方法的需要。
发明内容
提供了一种用于利用基于测井图的方法来确定碳氢化合物净产油层的方法，其使用可动水量估算和碳氢化合物饱和度不确定性水平两者代替固定截止点，以限定净产油层。在一个实施例中，该方法还包括以下步骤：将产油层分类成第一类产油层和第二类产油层。
在另一实施例中，提供了一种用于限定地下储集层中的碳氢化合物产油层的系统，该系统包括：用于访问一个或更多个储集层特性的数据源，与该数据源通信的计算机处理器，该计算机处理器被配置成接收储集层特性，并且响应于该储集层特性而执行计算机可执行代码。该计算机可执行代码包括：用于确定针对地下储集层内的关注的储集层层段的碳氢化合物饱和度的第一程序代码，用于确定碳氢化合物饱和度的不确定性水平的第二程序代码；用于确定关注的储集层层段内的可动水量的第三程序代码；以及用于部分地基于可动水量、碳氢化合物饱和度、以及碳氢化合物饱和度的不确定性水平，来限定针对关注的储集层层段的整个产油层的第四程序代码。
有利的是，本发明可以被用于更准确的产油层确定，和对于水平井布置、射孔/激化层选择、以及石油和天然气工业的任何交易方面的资源/储量预订的更好判定。
附图说明
参照其如附图所示的具体实施例对本发明进行描述。附图仅描绘了本发明的典型实施例，并由此不应被视为对其范围的限制。
图1是例示常规的基于截止点的产油限定方法的缺点的图。
图2是示出根据本发明的、用于特征化碳氢化合物产油层的示例性方法的图。
图3是示出根据本发明的、通常可以如何确定可动水的图。
图4是示出如何基于可动水和不确定性水平双重概念来限定碳氢化合物产油层的图。
图5是根据本发明的、用于特征化碳氢化合物产油层的示例性系统的示意图。
具体实施方式
下面，参照附图，对用于特征化储集层地层评估不确定性的本发明的实施方式进行描述。本发明可以被实践为硬件和软件中的任一个或其组合，包括但不限于：系统（包括计算机处理器）、方法（包括计算机实现方法）、装置、排布结构、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户接口、门户网站、或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。计算机程序功能可以分布在各种模块或配置当中，并且这种模块或配置被视为处于本发明的范围内。用于与计算机处理器一起使用的制造品（如CD、预记录盘或其中驻留有程序代码的计算机程序存储介质）也落入本发明的范围内。
本发明的应用包括但不限于地下碳氢化合物储集层中的孔隙度、饱和度、流体量、渗透性等的特征化。附图仅例示了本发明的典型实施例，并由此不应被视为对其范围和宽度的限制。
图2示出了根据本发明一实施例的、用于碳氢化合物产油层特征化的示例性方法200。该方法200先包括步骤210，该步骤210从数据存储装置、储集层模型、测量装置或其它信息源获取或确定碳氢化合物储集层特性。储集层特性可以根据测井日志和岩心数据来测量、导出、计算、确定或以其它方式获取，举例来说，其可以包括：伽马射线、井径仪、体密度、中子孔隙度、感应电阻率、地层压力、核磁共振、以及侧壁岩心数据。步骤210还可以包括基于岩性、孔隙度、渗透性、可动流体量以及/或任何其它合适的储集层性质来确定储集层指示符（RNR，“储集层/非储集层”）。
接下来，在步骤220确定总孔隙度（PHIT），其在一个实施例中可以基于中子密度或任何其它已知测量结果或方法。在步骤230，利用“双水（dual water）法”或其它合适方法，总水饱和度（Swt）接着可以被用于根据等式Shc=1–Swt来确定总碳氢化合物（HC）饱和度（Shc）。接着，执行步骤240以获取总水量（TMV），例如，TWV=PHIT*Swt，并且执行步骤250以获取结合水量（BWV）。步骤250可以基于核磁共振（NMR）或任何其它已知测量结果或方法。接着，执行步骤260以获取可动水量（MMV），例如，MWV=TWV–BWV，即，可动水量等于总水量减去结合水量。
图3是示出根据本发明的、通常可以如何确定可动水的图。图3示出了具有非可动结合水层310、可动水层320以及可动碳氢化合物层330的关注区域200。在一个实施例中，非可动结合水层310中的水量（BMW）可以利用NMR测井来确定，并且可以使用电阻率和/或孔隙度测井来确定层340中的总水量（TMV）。这样，可以确定可动水量MWV。注意，如果可动水量=0，则含HC储集层中的任何HC可以被认为可采出的。
再次参照图2，接着可以执行步骤270，以确定HC饱和度的不确定性水平（Shc_UNCL）。在一个实施例中，与HC饱和度和其它性质相关联的不确定性（即，噪声）水平可以基于储集层性质及其测量误差，通过Monte Carlo或其它合适的统计方法来估算。如果HC饱和度被发现大于其噪声水平，例如，Shc>Shc_UNCL，则HC饱和度被视为真实且可靠的信号。类似方法可以被应用以确定可动水量的噪声水平（MWV_noise水平）。
接着，执行步骤280以将关注的储集层层段特征化或限定或标识为产油层。在一个实施例中，指示储集层层段是否具有潜在经济价值的总产油层标志（PNP或“Pay Non-Pay”）针对关注的储集层层段来确定。在一个实施例中，利用以下逻辑，PNP基于储集层标志（RNR）、可动水量（MWV）、HC饱和度（Shc）以及HC饱和度的不确定性水平（Shc_UNCL）：如果（1）RNR==1，且（2）MWV<MWV噪声水平，且（3）Shc>Shc噪声水平，则PNP=1。进一步根据该逻辑，如果孔隙度、渗透性或其它选择的储集层性质满足预定阈值条件，则将“储集层/非储集层”标志设置成“1”（储集层）。如果可动水噪声量小于可动水噪声水平，则将碳氢化合物饱和度与碳氢化合物饱和度噪声水平相比较。如果碳氢化合物饱和度超出碳氢化合物饱和度噪声水平，则将“产油/非产油”标志设置成“1”（产油）。
图4是例示基于可动水和不确定性水平双重概念的总产油层PNP的图。该图表示关于其将水饱和度402（水平轴）标绘（按黑色示出为Swt）为深度（垂直轴）的函数的关注的储集层层段。该层段包括结合水量406、可动水量407以及碳氢化合物量408。噪声水平用410示出，其包括幅度412，并且其可以包括针对碳氢化合物饱和度、水饱和度以及/或可动水量的一个或两个噪声水平。Swrr指示束缚水饱和度。根据上述逻辑，总产油层414（PNP）部分地基于可动水量、碳氢化合物饱和度（或另选为水饱和度）、以及碳氢化合物饱和度的不确定性水平（或另选为水饱和度的不确定性水平）来确定。
可选的是，总产油层还可以被进一步分类成第一类产油层（PNP_C1）和第二类产油层（PNP_C2），步骤290。“第一类产油层”指总产油层内的、还根据传统截止点挑选的子层段，即，其通常是“易于特征化”的产油层，因为在该深度，噪声不是问题并且满足预定的截止点标准，例如，渗透性、孔隙度、页岩量等。“第二类产油层”指总产油层内的、不根据截止点挑选并且可以被视为“难于特征化产油层”的子层段。第一和第二类产油层可以根据以下逻辑来限定：如果PNP=1并且Shc>截止点，则PNP_C1=1；而如果PNP==1&PNP_C1=0，则PNP_C2=1。在一个实施例中，截止点由具有有关储集层知识的用户来选择。有利的是，本发明允许标识难于以常规方法（例如，纯截止点方法）特征化的附加产油层段。
步骤290不仅标识所有“易于特征化”和“难以特征化”的产油层，而且还避免挑选含碳氢化合物但因高可动水饱和度而主要生产水的层。
上面参照图2描述的本发明方法对于结合具有伴随以下地层性质中的一个或更多个的致密气砂的碳氢化合物储集层使用来说尤其有用：孔隙度范围5～24%；渗透性范围0.05～5md；以及气体饱和度范围0～90%（平均为50%）。本发明的方法可以显著增加生产和储量两者。在一个例子中，总计4406.4ft的额外的“难以特征化产油层”在地点A的29个井中标识，由此增加地点A处的天然气资源达118BCF，并增加天然气储量达11.8BCF。这些井中至少五个井被标识为机会。否则，这五个井将被塞紧并放弃，而结果将丧失估计$1100万美元的生产。
图5是根据参照图2描述的方法的、用于特征化碳氢化合物产油层的示例性系统500的示意图。参照图5，该系统包括用于访问一个或更多个储集层参数的数据源530。数据源530可以是电子数据库、储集层模型或提供储集层性质的其它信息源。数据源530可操作地与计算机处理器520通信，其被配置成接收储集层性质并且响应于储集层参数而执行计算机可执行代码。该计算机可执行代码包括：用于至少基于多个储集层参数中的一个来确定总孔隙度的第一程序代码521；用于确定总碳氢化合物饱和度的第二程序代码522；用于至少基于总孔隙度和总水饱和度来确定总水量的第三程序代码523；用于确定可动水量的第四程序代码524；用于确定总碳氢化合物饱和度的不确定性水平的第五程序代码525；以及用于部分地基于可动水量、总碳氢化合物饱和度、以及总碳氢化合物饱和度的不确定性水平，来确定总产油层的第六程序代码526。
可选的是，系统500包括用于根据图2的步骤290将总产油层分类成第一类产油层和第二类产油层的第七程序代码527。
除了上述本发明的实施例以外，还可以在不脱离本发明的基本范围的情况下，设想本发明的进一步实施例。例如，要明白的是，本发明设想可以将任何实施例的一个或更多个部件与另一实施例的一个或更多个部件相组合。因此，上述实施例被视为例示性而非限制性的，并且所附权利要求书被解释成包括落入本发明的真实精神和范围内的所有实施例、应用以及修改例。
Claims (10)
1.一种用于限定地下储集层中的碳氢化合物产油层的计算机实现方法，该方法包括：
利用计算机确定地下储集层内的关注的储集层层段的碳氢化合物饱和度；
利用计算机确定碳氢化合物饱和度的不确定性水平；
利用计算机确定关注的储集层层段内的可动水量；
利用计算机，部分地基于可动水量、碳氢化合物饱和度、以及碳氢化合物饱和度的不确定性水平，限定关注的储集层层段的碳氢化合物产油层。
2.根据权利要求1所述的计算机实现方法，还包括：利用计算机将整个产油层分类成第一类产油层和第二类产油层。
3.根据权利要求2所述的计算机实现方法，其中，该分类步骤包括基于截止点标准来限定第一类产油层和第二类产油层。
4.一种用于限定地下储集层中的碳氢化合物产油层的计算机实现方法，该方法包括：
访问一个或更多个储集层特性；
利用计算机基于至少一个储集层特性来确定孔隙度、水饱和度以及结合水量；
利用计算机基于水饱和度来确定碳氢化合物饱和度；
利用计算机至少基于孔隙度和水饱和度来确定总水量；
利用计算机基于总水量和结合水量来确定可动水量；
利用计算机确定碳氢化合物饱和度的不确定性水平；以及
利用计算机部分地基于可动水量、碳氢化合物饱和度、以及碳氢化合物饱和度的不确定性水平来限定碳氢化合物产油层。
5.根据权利要求4所述的计算机实现方法，所述方法还包括：利用计算机将碳氢化合物产油层分类成第一类产油层和第二类产油层。
6.根据权利要求5所述的计算机实现方法，其中，该分类步骤包括基于截止点标准来限定第一类产油层和第二类产油层。
7.一种用于限定地下储集层中的碳氢化合物产油层的系统，该系统包括：
数据源，用于访问一个或更多个储集层特性；
与该数据源通信的计算机处理器，该处理器被配置成接收储集层特性并且响应于该储集层特性而执行计算机可执行代码，该计算机可执行代码包括：
用于确定地下储集层内的关注的储集层层段的碳氢化合物饱和度的第一程序代码；
用于确定碳氢化合物饱和度的不确定性水平的第二程序代码；
用于确定关注的储集层层段内的可动水量的第三程序代码；以及
用于部分地基于可动水量、碳氢化合物饱和度、以及碳氢化合物饱和度的不确定性水平，来限定关注的储集层层段的碳氢化合物产油层的第四程序代码。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括：用于将碳氢化合物产油层分类成第一类产油层和第二类产油层的第七程序代码。
9.一种包括其中具体实现有计算机可读程序代码的计算机可用介质的制造品，该计算机可读程序代码适于被执行以实现一种用于限定地下储集层中的碳氢化合物产油层的方法，该方法包括：
利用计算机确定地下储集层内的关注的储集层层段的碳氢化合物饱和度；
利用计算机确定碳氢化合物饱和度的不确定性水平；
利用计算机确定关注的储集层层段内的可动水量；以及
利用计算机，部分地基于可动水量、碳氢化合物饱和度、以及碳氢化合物饱和度的不确定性水平，限定关注的储集层层段的碳氢化合物产油层。
10.根据权利要求5所述的制造品，其中，该计算机可读程序代码还适于将碳氢化合物产油层分类成第一类产油层和第二类产油层。
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