CN104781702B - 量化热液影响的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于量化热液对地层单元的影响的方法。具体而言，可以使用所述方法来量化地质油气藏的地层单元的热液异常，其中地层单元中的孔隙度下降过去在某个或多个点已经被加快。方法的实施例一般包括(a)接收第一数据，所述第一数据表示与所述地层单元相关联的油气藏温度，(b)接收第二数据，所述第二数据表示与所述地层单元的样本中多种流体内含物相关联的捕获温度估计值，(c)产生比较数据，所述比较数据表示所述第一数据和所述第二数据之间的比较，以及(d)基于所述比较数据产生表示热液对地层单元的影响的影响参数。

Description

量化热液影响的方法

技术领域

本发明涉及一种量化热液影响的方法。本发明还涉及一种表征地质部位(geological site)的地质模式(geological pattern)的方法。

背景技术

在埋藏(burial)期间由于压实、伴随热暴露(thermal exposure)的矿物胶结(mineral cementation)过程和其他局部重要过程的原因，砂岩(sandstone)中的孔隙度会降低。已经发布了针对墨西哥湾、北海和很多其他盆地中的砂岩孔隙度下降的研究。这些研究是有用的，因为它们描述了与深度相关的孔隙度下降，在油气开采的经济性中可以考虑该与深度相关的孔隙度下降。已经理解，石英胶结物(quartz cement)(砂岩中一种重要的孔隙度减小胶结物)会随着埋藏所带来的热暴露的增加而增加。

不过，在一些油气藏(reservoir)中，孔隙度下降似乎与温度历史并不相关(decouple)，因为观察到石英胶结物的量以如下模式存在：如在地下井穿透中所观察到的，在单个砂岩体中石英胶结物的量可以随着深度的减小而增加。石英胶结物的这种分布降低了砂岩油气藏上游的油气藏质量。此外，对于发明人所知而言，过去并未有人解释过这种非典型性的石英胶结物的分布。理解并能够预测任何油气藏中这样的分布可以帮助约束勘探中的不确定性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种量化热液对地层单元的影响的方法，该方法包括如下步骤：

接收第一数据，所述第一数据表示与所述地层单元相关联的油气藏温度；

接收第二数据，所述第二数据表示与在所述地层单元的样本中的多种流体内含物相关联的捕获温度估计值；

产生比较数据，所述比较数据表示所述第一数据和所述第二数据之间的比较；以及

基于所述比较数据产生表示热液对地层单元影响的影响参数。

产生比较数据的步骤可以包括将所述油气藏温度与捕获温度估计值的每个进行比较的步骤。所述比较的步骤可以包括判断所述捕获温度估计值的每个是大于、等于还是小于所述油气藏温度的步骤。产生热液影响参数的步骤可以包括判断大于、等于或小于所述油气藏温度的所述捕获温度估计值的比值、比例或百分比。

产生影响参数的步骤可以包括产生数值影响参数。替代地或此外，产生影响参数的步骤可以包括产生非数值影响参数。

产生影响参数的步骤可以包括产生与油气藏深度相关联的影响参数。或者，产生影响参数的步骤可以包括产生与多个油气藏深度之一相关联的影响参数。

接收表示捕获温度估计值的第二数据的步骤可以包括接收或获得针对所述多种流体内含物的每个的均一化温度(T_h)。

所述均一化温度可以被定义为加热期间使得两相气体/液体流体内含物填充转变成单相液体填充的流体内含物的温度。

所述油气藏温度可以是当今温度，且所述捕获温度可以是旧温度。

所述地层单元可以包括砂岩。

所述热液影响可以与所述砂岩中加快的孔隙度下降相关联。

所述热液影响可以与热液流体的移动或迁移相关联。

根据本发明的第二方面，提供了一种表征具有多个位置的地质部位的与位置相关的地质模式的方法，所述方法包括如下步骤：

针对所述多个位置的每个，接收第一数据，所述第一数据表示与相应位置相关联的油气藏温度的第一数据；

针对所述多个位置的每个，接收第二数据，所述第二数据表示与来自所述相应位置的样本中多种流体内含物相关联的捕获温度估计值；

针对多个位置的每个，产生表示所述第一数据和所述第二数据之间比较的比较数据；

针对所述多个位置的每个，基于所述比较数据产生表示热液对于所述相应位置的影响的影响参数。

所述与位置相关的地质模式可以是与深度相关的地质模式，且所述多个位置可以是多个油气藏深度。

所述地质模式可以是与热液流体的移动相关联的垂直石英胶结趋势。

所述热液流体可以是热液流体脉冲形式的。

所述地质部位可以是盆地或油井。

附图说明

图1示出了量化热液影响的方法的实施例。

图2示出了实施图1方法的设备的实施例。

图3A示出了来自一个地层单元的样本中多种内含物的均一化温度的直方图。

图3B示出了来自一个地层单元的另一样本中多种内含物的均一化温度和井温度的表格。

图4是第一井中的相对于深度的热液影响参数的曲线图。

图5A是第二井中的相对于深度的热液影响参数的曲线图。

图5B是与第二井相关联的测井图。

图6示出了热液流体通过地层管道和缺陷的垂直迁移。未暗含任何横向比例尺。

具体实施方式

本文描述了一种量化热液对地层单元的影响的方法。如这里使用的，“地层单元”是指具有支配性地质特性、性质或属性的地质构造的层或地层中至少一部分。例如，目标地层单元可以包括砂岩或大量砂岩。油气藏是地层单元的部分或全部且被井眼(wellbore)所横穿(intersect)。井眼可以横穿多于一个的油气藏。如上所述，一些地质油气藏中的石英胶结物具有向上增加的模式，这表示油气藏砂岩孔隙度的减小。使热液流体(定义为比当今更热的流体)共处在地层单元之内的效果是可以加快矿物粘结并影响孔隙度。如下文更详细所述，可以将热液影响定义为高于(在特定油气藏深度处的)油气藏温度的(在该特定油气藏深度处的)捕获温度估计值的数目除以(在该特定油气藏深度处的)估计值的总数。

所述方法在以下方面可以是有用的：提供一种研究并提供对于这种观测的实验支持的方法。具体而言，可以使用所述方法来量化地质油气藏的地层单元的热液异常，其中地层单元中的孔隙度下降过去在某个点或多个点处已经被加快。此外，预计任何热液流体脉冲的温度和频率都会影响石英胶结率，并且因此孔隙度下降。

对于本领域的技术人员明显的是，所述方法和对应设备包括以下优点：

■可以将该方法用作在地质部位之间或同一地质部位的不同深度之间估计和比较油气藏质量的工具。

■该方法可以识别盆地排水管道(basin dewatering conduit)下方的地质层处的潜在质量油气藏，否则该潜在高质量油气藏可能由于不正确地假设这些层之下孔隙度减小而被错过。

可以使用该方法来研究与石英胶结相关联的高孔隙度或低孔隙度模式。

参考图1，所述方法100一般包括：(a)步骤102，步骤102接收表示与地层单元相关联的油气藏温度的第一数据，(b)步骤104，步骤104接收第二数据，第二数据表示与地层单元的样本中多种流体内含物相关联的捕获温度估计值，(c)步骤106，步骤106产生比较数据，该比较数据表示第一数据和第二数据之间的比较，以及(d)步骤108，步骤108基于比较数据产生表示热液对地层单元的影响的影响参数。在一个范例中，流体内含物是石英胶结物流体内含物。如本领域中所公知的，流体内含物通常是小型内含物，该小型内含物被捕获或俘获在地层单元中的晶体矿物(诸如石英胶结物)之内。石英胶结物中的流体内含物记录胶结历史，该胶结历史可以通过均一化温度的实验室测量结果来被认识，均一化温度是内含物捕获温度的保守代表。

步骤102中的油气藏温度可以代表与地层单元相关联的当今温度。另一方面，步骤104中的流体内含物的捕获温度可以代表与过去某个点处的地层单元相关联的旧(paleo)温度。如这里使用的，“捕获温度”指的是当流体被捕获或俘获在晶体材料之内时的流体温度；亦即，形成流体内含物时的流体温度。于是，捕获或俘获的流体内含物可以包含信息，例如在流体内含物被俘获时的油气藏流体的温度。

可以由设备200实施方法100。参考图2，设备200可以是计算机、计算机程序产品或一个嵌入式硬件。设备200可以包括一个或多个处理器202、耦合到一个或多个处理器202的存储器204、耦合到一个或多个处理器202的输入端口206以及耦合到一个或多个处理器202的输出端口208。可以配置输入端口206，用于接收：(i)表示与地层单元相关联的油气藏温度的第一数据，以及(ii)表示与地层单元的样本中多种流体内含物相关联的捕获温度估计值的第二数据。可以配置一个或多个处理器202以执行存储器204上存储的一组指令。该组指令可以包括：(i)用于产生表示第一数据和第二数据之间比较的比较数据的指令，以及(ii)用于基于比较数据产生表示热液对于地层单元的影响的影响参数的指令。可以配置输出端口208以向诸如显示器的输出器件提供影响参数。

在一个实施例中，可以通过现场测试来获得油气藏温度。一旦获得了，就可以向设备200的输入端口204发送并由其接收表示油气藏温度的数据。

在一个实施例中，可以通过流体内含物的均一化温度(T_h)来估计流体内含物的捕获温度。通常，T_h是捕获温度的紧密近似，T_h通常比捕获温度低5到10摄氏度。可以通过对相关地层单元的样本进行实验室测试来获得针对特定地质部位或地质部位之内的特定位置(例如，特定油气藏深度)的T_h值。在一种情况下，可以从供应商接收或获得T_h值。这种实验室测试的原理如下所述。流体内含物在其捕获或俘获时可能处于液态。随着地层单元的样本被带到地表时，流体内含物中的液体可能会冷却，从而导致气泡的形成。通常，在从土壤取出并冷却地层单元的包含流体内含物的岩石或样本时，它会由液体演化出气泡，使其成为一种两相流体内含物。可以通过施加热量将气泡重新溶解成液态。发生重新溶解的温度为T_h，这是流体内含物的实际捕获温度的保守估计值。尽管该方法不提供真实的捕获温度，但该方法被设计成例示哪里的T_h超过当今的油气藏温度。如果T_h是真实捕获温度的保守近似值或稍低于真实捕获温度，那么校正的捕获温度会仅与更高热液影响相关联。可以使用气体校正来达到真实的捕获温度，但这样的校正可能携带其自己的不确定性，因此T_h是合理的代表。

通过分析地层单元样本中所捕获的流体内含物，并且具体地通过估计流体内含物被捕获时的温度，可以估计曾经通过地层单元迁移的任何热液流体的旧温度。此外，地层单元的样本一般包括多种流体内含物。因此，地层单元的样本中不同的流体内含物可以提供不同的T_h值。因此地层单元样本提供了实际捕获温度的估计值范围。一旦获得了，就可以向设备200的输入端口204发送并由其接收表示多个捕获温度估计值的数据。

在一个实施例中，可以通过将油气藏温度与捕获温度估计值的每个相比较来产生比较数据。因为T_h值的范围与不同流体内含物相关联，捕获温度估计值的每个可以与油气藏温度进行不同比较。例如，可以配置处理器202以确定捕获温度估计值的每个是大于、等于还是小于油气藏温度。

在一个实施例中，热液影响参数为数值参数。为了产生表示热液影响的数值影响参数，配置处理器202以确定大于、等于或小于油气藏温度的捕获温度估计值的比值、比例或百分比。例如，可以将特定油气藏深度处的数值影响参数确定为大于(特定油气藏深度处的)油气藏温度的(该特定油气藏深度处的)捕获温度估计值的数目除以估计值总数。在本范例中，1或100％的数值影响参数表示与样本中所有被测试流体内含物相关联的所有T_h值都高于油气藏温度。因此，100％或接近100％的影响参数可以表示有非常高的概率存在比当今更热的热液流体，该热液流体影响样本所取自的地层单元的孔隙度。热液结果可以是，例如，石英胶结物含量的变化，并且因此地质部位中砂岩孔隙度的变化。相反，油气藏深度处0％或接近0％的数值影响参数可以表示有非常低的概率存在比当今更热的热液流体，该热液流体(如果有的话)影响样本所取自的该油气藏深度处的地层单元的孔隙度。0.5％或50％的数值影响参数可以表示有中等的概率存在比当今更热的热液流体，该热液流体影响样本所取自的地层单元的孔隙度。

在备选实施例中，影响参数可以是非数值参数。例如，可以配置处理器202以确定非数值参数：

■如果有超过66％的捕获温度估计值大于油气藏温度，则该参数被确定为“高”；以及

■如果有超过33％但低于或等于66％的捕获温度估计值大于油气藏温度，则该参数被确定为“中”；以及

■如果有低于或等于33％的捕获温度估计值大于油气藏温度，则该参数被确定为“低”。

不过，要指出的是，任何百分比的估计值可以被用于定义这些非数值参数。图3A示出了来自特定深度处的一个地层单元的给定样本中所有被测试流体内含物的T_h值的直方图300。在该特定深度处样本所取自的地质部位的当今油气藏温度为130±1℃。在一些情况下，T_h值超过当今油气藏温度几度。在一种情况下，T_h值超过当今油气藏温度16℃。这些情况302是热液指示(indicator)。可以将该特定深度处的热液影响定义为大于油气藏温度的捕获温度估计值的数目除以估计值总数。因此，能够通过将在“比当今更热的”油气藏温度处呈现出T_h的流体内含物数目求和并除以被测流体内含物的总数，来确定表示热液影响的数值影响参数。

图3B示出了在地质部位的海底基线(subsea datum)以下大于3km处获取的来自一个油气藏的另一样本中的多种内含物的均一化温度(T_h)(列306)的表格304。表格304中37行的每行都表示从特定内含物获得的测量结果。

在一种情况下，代表较不可靠的测量结果的亚稳数据被丢弃。尽管可以使用亚稳数据来求T_h并由此估计捕获温度，但在估计捕获温度时优选更可靠的数据。数据的可靠性可以由向流体内含物施加热量或冻结之后所获得的温度测量结果来表示。数据可靠性与流体内含物抵抗测量所需的加热和冷却过程的生存能力相关，且与供应商的可靠性无关。

如图3B所示，该特定深度处的当今油气藏温度(列308)被测量为132.63℃。将列306中的每个T_h值与列308中的当今油气藏温度进行比较。然后基于该比较产生比较数据(列310)。如果T_h值大于当今油气藏温度，那么将其视为热液指示(列310中的“y”)。如果T_h值小于或等于当今油气藏温度，那么其将不被视为热液指示(列310中的“n”)。在表格304中，在丢弃与15种流体内含物相关联的亚稳数据之后，其余22个T_h值中的4个被确定为超过当今油气藏温度。可以产生18％或0.18的数值影响参数。

还描述了一种表征具有多个位置的地质部位的与位置有关的地质模式(例如垂直石英胶结趋势)的方法。这种趋势可以与热液流体的移动相关联，该热液流体的移动可以是热液流体脉冲的形式。这种方法可以适合被掩埋到其当今最大深度的样本。该表征方法可以包括针对地质部位的多个位置的每个(例如油井的不同油气藏深度)执行方法100的步骤。因此可以针对多个位置的每个来确定影响参数。图4和5A示出了针对两个不同的井，数值影响参数(％)相对于距地表距离(米)的曲线图。图4中的曲线图示出了在第一井中随着深度的减小，数值影响参数的上升趋势。这种向上的趋势符合热液影响的向上增加模式和加速石英胶结。图5A中的曲线图示出了在第二井中随着深度的减小，数值影响参数的两个独立上升趋势。该双上升趋势可能是由于热液流体从两个分立的地层管道迁移的缘故。

图5B是对应于图5A的测井图500。图5B中的测井图500是开放孔测井数据表示，其可以提供被理解成地层管道的厚砂岩存在的指示。例如，指示502代表在海平面以下4240m处存在50米厚的砂岩。指示504表示在海平面以下3810m处存在55米厚的砂岩。从图5中可以推断出，在第二井的砂岩管道中，热液影响接近零。参考图6，地层管道604通过缺陷通道606向上输送盆地排水流体脉冲，直到更浅的砂岩地层。在右下侧，厚的主地层管道出现缺陷。缺陷充当热液流体的垂直输送路径，其中热液流体可以采取热液液体脉冲的形式。箭头603、608和609示出了热液流体脉冲通往砂岩602的排水输送路径。热液流体影响或优先胶结砂岩602的顶部。热液流体脉冲在其向上迁移并沉积石英胶结物期间和之后冷却。因此预计容纳热液流体的更浅砂岩602呈现出孔隙度的减小。亦即，热液对地层单元的影响可以与其孔隙度的加速减小相关联。

将要理解，在本说明书中公开和定义的发明可扩展到在本文或附图提到或明显的两个或更多个的个体特征的的所有替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的各种替代方面。这种方法也可应用于表征或研究其他地质构造或诸如碳酸盐的其他种类油气藏岩石的地质性质。该方法可用于：温度超过石英胶结开始点后并未转换或提升的地质部位中的任何砂岩地层。因为石英胶结物是由热暴露来驱动的，当数据在被冷却地层的语境中可以被更适当地理解时，被加热到更高温度的所提升的地层可能被误判为包含热液影响。

Claims (17)

1.一种量化热液对地层单元的影响的方法，所述方法包括如下步骤：

接收第一数据，所述第一数据表示与所述地层单元相关联的油气藏温度，所述地层单元包括具有受石英胶结物的形成的影响的孔隙度的地下砂岩；

接收第二数据，所述第二数据表示与所述地层单元中的石英胶结物样本中的多种流体内含物相关联的捕获温度估计值；

产生比较数据，所述比较数据表示所述第一数据和所述第二数据之间的比较；以及

基于所述比较数据产生影响参数，所述影响参数表示热液对所述地层单元的影响；

输出影响参数；

其中所述影响参数呈现出随着深度的减小的向上趋势，该向上趋势符合热液影响的向上增加模式和加速石英胶结。

2.根据权利要求1所述的方法，其中产生比较数据的步骤包括将所述油气藏温度与所述捕获温度估计值的每个进行比较的步骤。

3.根据权利要求2所述的方法，其中比较的步骤包括确定所述捕获温度估计值的每个是大于、等于还是小于所述油气藏温度的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中产生热液影响参数的步骤包括判断大于、等于或小于所述油气藏温度的所述捕获温度估计值的比值、比例或百分比。

5.根据权利要求1所述的方法，其中产生影响参数的步骤包括产生数值影响参数。

6.根据权利要求1所述的方法，其中产生影响参数的步骤包括产生非数值影响参数。

7.根据权利要求1所述的方法，其中接收表示所述捕获温度估计值的第二数据的步骤包括接收或获得针对所述多种流体内含物的每个的均一化温度(T_h)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述均一化温度被定义为使得两相气体/液体流体内含物转变成单相液体流体内含物的温度。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述地层单元包括砂岩。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述热液影响与所述砂岩中加快的孔隙度下降相关联。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述热液影响与热液流体的移动或迁移相关联。

12.一种表征具有多个位置的地质部位的与位置相关的地质模式的方法，所述方法包括如下步骤：

针对所述多个位置的每个，接收第一数据，所述第一数据表示与相应位置相关联的油气藏温度，该位置为地下砂岩具有石英胶结物的形成的位置，并且地下砂岩的孔隙度受石英胶结物的形成的影响，所述多个位置在多个不同的深度处；

针对所述多个位置的每个，接收第二数据，所述第二数据表示与来自所述相应位置的石英胶结物样本中多种流体内含物相关联的捕获温度估计值；

针对所述多个位置的每个，产生比较数据，所述比较数据表示所述第一数据和所述第二数据之间的比较；

针对所述多个位置的每个，基于所述比较数据产生表示热液对所述相应位置的影响的影响参数；

输出来自所述多个位置中的每个位置处的影响参数；

其中所述影响参数呈现出随着深度的减小的向上趋势，该向上趋势符合热液影响的向上增加模式和加速石英胶结。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述与位置相关的地质模式是与深度相关的地质模式，且所述多个位置包括多个油气藏深度。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述地质模式是垂直石英胶结趋势。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述热液流体是热液流体脉冲的形式。

16.根据权利要求12所述的方法，其中所述地质部位为盆地或井。

17.一种用于量化热液对地层单元的影响的设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

操作性耦合到所述一个或多个处理器的存储器；

操作性耦合到所述一个或多个处理器的输入端口；以及

操作性耦合到所述一个或多个处理器的输出端口，其中

所述输入端口被配置为接收表示与所述地层单元相关联的油气藏温度的第一数据以及表示与所述地层单元的样本中的多种流体内含物相关联的捕获温度估计值的第二数据；

所述一个或多个处理器被配置为执行所述存储器上存储的指令组，所述指令组包括用于产生表示所述第一数据和所述第二数据之间比较的比较数据以确定捕获温度估计值超出油气藏温度的程度的指令以及用于基于所述比较数据产生表示热液对所述地层单元的影响的影响参数的指令；并且

所述输出端口被配置为向输出器件提供所述影响参数；

其中所述影响参数呈现出随着深度的减小的向上趋势，该向上趋势符合热液影响的向上增加模式和加速石英胶结。