CN105189925A - 分析石油储层的方法 - Google Patents

Abstract

一种评价石油储层中的材料的组分的梯度的方法，包括：在测井作业中对石油储层中的井中的流体采样；测量采样流体中的污染量；使用井下流体分析测量采样流体的组分；测量不同深度处的采样流体的沥青质含量；以及在测井作业中将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于简化的状态方程以确定石油储层中的材料的组分的梯度。

Description

分析石油储层的方法

技术领域

本公开各个方面涉及储层评价。更具体地，本公开的各个方面涉及使用可在测井作业中实时分析储层的简化的状态方程来分析石油储层。

背景技术

现在通常要对储层流体组分的梯度进行分析以评价石油储层。这些分析包括使在多个位置测量得到的组分拟合于状态方程。使用的这些状态方程包括Peng-Robinson或者Flory-Huggins-Zuo状态方程。这些方程是复杂的且包括多个拟合参数，并且这些方程的应用包括耗时的过程，例如调整。由此，在完成测井工作并且测井工具从井中被移除之后才可以使用这些方程进行解释，这导致实时应用是不可能的。

目前不存在没有调整而可以实时解释的用于分析石油储层数据的简化的状态方程

发明内容

在这里包含的概述中，不存在限制描述的实施例的范围的内容。在一个典型的实施例中，一种评价石油储层中的材料的组分的梯度的方法，包括：在测井作业中对石油储层中的井中的流体采样；测量采样流体中的污染量；使用井下流体分析测量采样流体的组分；测量不同深度处的采样流体的沥青质含量；以及在测井作业中将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于简化的状态方程以确定石油储层中的材料的组分的梯度。

所述方法还可以这样实现：所述对石油储层中的井中的流体采样采用模块化地层动态测试器执行。

所述方法可以进一步这样实现：所述测量采样流体中的污染量采用油基污染监测器进行。

所述方法还可以这样实现：测量采样流体中的沥青质含量包括对所述流体分析以获得光谱并且将紫外、可视光以及近红外区域中的至少一个的吸收与沥青质含量关联。

所述方法还可以这样实现：关联吸收通过方程执行，其中，OD_DFA值为在特定波长下测得的地层流体的颜色信息，C1和C2为常数，Φ_a为沥青质的体积分数。

所述方法还可以这样实现：所述在测井作业中将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于简化的状态方程以确定石油储层中的材料的组分的梯度通过如下方程实现：

$\frac{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_2\right)}{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_1\right)}=\exp \left(\frac{v_{a}g({\mathrm{\ρ}}_m-{\mathrm{\ρ}}_a)(h_2-h_1)}{RT}\right)$

其中：

Φ_a(h₁)为深度h₁处的沥青质部分的体积分数；

Φ_a(h₂)为深度h₂处的沥青质部分的体积分数；

υ_a为沥青质部分的偏摩尔体积；

ρ_a为沥青质部分的部分密度，

ρ_m为软沥青的密度；

R为通用气体常数；

g为地球的重力加速度；以及

T为储层流体的绝对温度。

此外，描述的所述方法可以通过使用所述优化的测井作业确定储层连通性而实现。所述方法还可被用于评估焦油垫。沥青质可主要以纳米聚集体存在或者以团簇存在。此外，所述方法可以在油的油气比小于1000标准立方英尺每桶时实施。例如，评价的油可以是黑油或者可移动重油。

附图说明

图1示出沥青质的聚集状态。

图2示出与简化的状态方程所匹配的沥青质组分梯度。

图3示出己烷沥青质的百分比和粘度的图表。

图4示出结合本公开的一个方面使用简化的状态方程分析石油储层的方法。

具体实施方式

描述了一种使用测井工具测量井中多个位置上的流体组分的方法。使用适用于某些流体并且能够实时应用的简化的状态方程解释测量的组分梯度，从而优化测井工作。提供了对储层连通性进行评估并且预测焦油垫的两个例子。

参照图4，公开了在储层中使用简化的状态方程的方法400。首先，402为在井中不同位置处进行流体采样。流体采样例如可以采用模块化地层动态测试器执行。

接着，404为对样品流体中的污染进行测定/测量。可以采用油基污染监测器对该污染进行测量。作为测量污染的替代方式，在404中可以通过得到的样品对油进行分析。这种替代方法在油被隔离而没有水时可以完成。当使用隔膜时可以完成这种隔离。

接着，406为对收集流体的组分进行测量。这些测量例如可以使用井下流体分析装置完成。接着，在408中，对采样流体的沥青质含量进行测量。可以通过记录光谱并使用例如如下的方程将紫外、可视光或者近红外区域(颜色)中的吸收与沥青质含量关联对所述沥青质含量进行测定：

OD_DFA＝C1^＊Φ_a+C2，方程1

其中，OD_DFA值为在特定波长上测得的地层流体的颜色，Φ_a为对应的沥青质的体积分数，C1和C2为常数。

接着，410为使用简化的状态方程对各个深度处的沥青质含量进行对比。储层流体的沥青质含量梯度通常通过Flory-Huggins-Zuo状态方程描述。该方程具有三项，即重力，熵以及溶解度。所述方程如下：

$\frac{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_2\right)}{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_1\right)}=\exp \[\left(\frac{v_{a}g({\mathrm{\ρ}}_m-{\mathrm{\ρ}}_a)(h_2-h_1)}{RT}\right)+\[{\[\frac{v_a}{v_m}\]}_{h_2}-{\[\frac{v_a}{v_m}\]}_{h_1}\]-\[\frac{v_a\left({\left({\mathrm{\δ}}_a-{\mathrm{\δ}}_m\right)}_{h_2}^2\right)-{\left(\right({\mathrm{\δ}}_a-{\mathrm{\δ}}_m\left)\right)}_{h_1}^2)}{RT}\]\]$ 方程2

其中：

Φ_a(h₁)为深度h₁处的沥青质部分的体积分数；

Φ_a(h₂)为深度h₂处的沥青质部分的体积分数；

υ_a为沥青质部分的偏摩尔体积；

υ_m为软沥青的摩尔体积；

δa为沥青质部分的溶解度参数；

δm为软沥青部分的溶解度参数；

ρ_a为沥青质部分的部分密度；

ρ_m为软沥青的密度；

R为通用气体常数；

g为地球的重力加速度；以及

T为储层流体的绝对温度。

所述状态方程的简化版为：

$\frac{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_2\right)}{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_1\right)}=\exp \left(\frac{v_{a}g({\mathrm{\ρ}}_m-{\mathrm{\ρ}}_a)(h_2-h_1)}{RT}\right)$ 方程3

其中：

Φ_a(h₁)为深度h₁处的沥青质部分的体积分数；

Φ_a(h₂)为深度h₂处的沥青质部分的体积分数；

υ_a为沥青质部分的偏摩尔体积；

ρ_a为沥青质部分的部分密度，

ρ_m为软沥青的密度；

R为通用气体常数；

g为地球的重力加速度；以及

T为储层流体的绝对温度。

当Flory-Zuo状态方程的最后两项(熵，溶解度)与第一项(重力)相比很小时适用所述简化的状态方程(方程3)。所述熵项通常很小。所述溶解度项在软沥青的溶解度参数不随深度明显变化时(即δ_m，h1≈δ_m，h2)很小。原因在于沥青质的溶解度参数不随着深度变化(即δ_a，h1≈δ_a，h2)，所以如果δ_m，h1≈δ_m，h2，那么并且溶解度很小。对于低气-油比以及低压缩性油来说，满足δ_m，h1≈δ_m，h2标准。所述新的简化的状态方程(方程3)适用于低气-油比以及低压缩性油。黑油和大多数可移动重油通常具有低气-油比和低压缩性。此外，对于由团簇形式沥青质掌控的油(例如黑油或重油但可包括其它油)来说，在多数情况里，重力项非常大并且占据优势。

对于合适的油，实时应用所述简化的状态方程能够在测井工具位于井中时对储层进行评价。典型的状态方程可通常需要由专家执行复杂的调整，使得实时应用变得困难。由于不需要调整，因此取而代之的是可以实时应用所述简化的状态方程，方程中的参数除了其中一个之外都是测得的/已知的，并且值被限定于二选一。

测得或已知的参数包括：

Φ_a(h₁)由井下流体分析器测得(与颜色成比例)；

Φ_a(h₂)由井下流体分析器测得(与颜色成比例)；

ρ_a已知为1.2g/cc；

ρ_m取为井下测得或者由本地知识估算的新鲜油密度；

R为已知常数；

g为已知常数；以及

T在井下测得。

剩余项v_a取决于沥青质聚集体的大小。如图1所示，原油中的沥青质可以以分子、纳米聚集体或团簇形式存在。在黑油和重油中，观察不到自由分子，与之相反，沥青质被发现呈纳米聚集体或团簇形态。因此，将测得数据拟合于所述简化状态方程不需要调整，相反仅需要简单地相对于υ_a拟合，υ_a限于接近(2nm)³或者接近(5nm)³。

412为从上述分析中获得的实时结果可被用于实时优化测井工作。在执行所述工作之前对测井工作进行详细计划，目标是尽可能高效地使用钻机时间。没有实时分析，所述工作依照所述预定的计划进行。然而，这些计划以有限的可用信息制定并且不总是最优的。如果可以实时地处理新的信息，那么在所述工作开始过程中提供的新的信息可以在测井过程中被用于改变所述计划以提高效率。本简化的状态方程的优点在于它允许实时处理并且由此优化工作。

下面是在优化工作的两种情况下如何可使用实时数据对在哪里采样(提高测井值)以及在哪里避免采样(节约成本)进行知情选择的两个实例。

实例#1.在组分梯度分析应用中有储层连通性评价。由所述状态方程建模的组分梯度暗示连通良好的流动单元，而与这些模型不符的梯度暗示隔间化的储层。如果组分梯度被实时测量和分析，可以识别隔间同时工具仍然保持在井中并且测井工作被优化。例如，连接的深度之间的附加测站的集合不是必须的并且在所述范围内的规划测站可以省掉以节约成本，由此使得测井工作更加高效。类似地，两个深度之间的密封隔离物的识别暗示这些深度之间的附加测站可以提供更多的关于密封隔离物位置的信息，使得测井工作获得的信息量更大。

上述方法的结果与在上面实例#1中获得的结果相对应。图2表示与所述简化的状态方程匹配的沥青质梯度。图2表示x轴上的沥青质百分比随y轴上以英尺表示的总垂直深度的变化。所述简化的状态方程和测量值之间达到良好的一致。

实例#2.组分梯度分析的另一个常见应用为用在焦油垫的识别中。焦油垫为不可移动的层并且通常为不可渗透的烃，并且焦油垫危害储层中的流动和储水层支撑。沥青质含量为5到15％(或者更多)的油中的沥青质可以纳米聚集体或团簇的形式存在。观察到团簇表明与以纳米聚集体形式存在的沥青质相比更可能存在焦油垫。沥青质团簇和焦油垫之间的关联的原因在于当沥青质以团簇形式存在时，沥青质含量随着密度急剧增加。所述沥青质含量随深度的这种增加导致粘性随深度快速升高，这归因于大于如图3所示的沥青质含量和粘性之间的指数关系。

粘性随深度的非常快速的升高通常会产生高粘性焦油垫。因此，使用描述的方法，如果对组分梯度进行实时分析并且指示出沥青质以团簇形式v_a为(5nm)³存在，则表示很可能在储层下方存在焦油垫。接着，可以按计划安排附加的测井来识别焦油垫。这种测量可能包括粘度测量和/或NMR测量。如果组分梯度被实时分析并且结果没有指示沥青质以团簇形式存在，那么不太可能存在焦油垫并且这些附加测试可以被省略以节约成本。该过程使得当焦油垫可能存在时所述工作获得的信息量更大，而在焦油垫不可能存在时不需要附加测井，使得所述工作更加高效。

尽管参照有限数量的实施例已经对本发明进行了描述，但享有本公开利益的本领域普通技术人员可以意识到可以构想出其它实施例而不会脱离本公开的范围。

Claims (18)

1.一种评价石油储层中的材料的组分的梯度的方法，包括：

在测井作业中对石油储层中的井中的流体采样；

测量采样流体中的污染量，或隔离油而没有水并分析所述油；

使用井下流体分析测量采样流体的组分；

测量不同深度处的采样流体的沥青质含量；以及

在测井作业中将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于简化的状态方程以确定石油储层中的材料的组分的梯度。

2.根据权利要求1的方法，其中，所述对石油储层中的井中的流体采样采用模块化地层动态测试器执行。

3.根据权利要求1的方法，其中，所述测量采样流体中的污染量采用油基污染监测器进行。

4.根据权利要求1的方法，其中，测量采样流体中的沥青质含量包括对所述流体分析以获得光谱并且将紫外、可视光以及近红外区域中的至少一个的吸收与沥青质含量关联。

5.根据权利要求4的方法，其中，关联吸收通过如下方程进行：

OD_DFA＝C1^*Φ_a+C2

其中，OD_DFA值为在特定波长下测得的地层流体的颜色信息，Φ_a为相应的沥青质的体积分数，C1和C2为常数。

6.根据权利要求1的方法，其中，所述在测井作业中将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于简化的状态方程以确定石油储层中的材料的组分的梯度通过如下方程实现：

$\frac{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_2\right)}{{\mathrm{\Φ}}_a\left(h_1\right)}=\exp \left(\frac{v_{a}g({\mathrm{\ρ}}_m-{\mathrm{\ρ}}_a)(h_2-h_1)}{RT}\right)$

其中：

Φ_a(h₁)为深度h₁处的沥青质部分的体积分数；

Φ_a(h₂)为深度h₂处的沥青质部分的体积分数；

υ_a为沥青质部分的偏摩尔体积；

ρ_a为沥青质部分的部分密度，

ρ_m为软沥青的密度；

R为通用气体常数；

g为地球的重力加速度常数；以及

T为储层流体的绝对温度。

7.权利要求1的方法，进一步包括：

在测井作业中执行所述方法。

8.权利要求6的方法，进一步包括：

在测井作业中执行所述方法。

9.根据权利要求7的方法，进一步包括：

在将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于所述简化的状态方程之后，优化所述测井作业。

10.根据权利要求8的方法，进一步包括：

在将不同深度处的采样流体的沥青质含量拟合于所述简化的状态方程之后，优化所述测井作业。

11.根据权利要求7的方法，进一步包括：

使用优化的测井作业评估储层连通性。

12.根据权利要求8的方法，进一步包括：

使用优化的测井作业评估储层连通性。

13.根据权利要求7的方法，进一步包括：

使用测井作业评估焦油垫。

14.根据权利要求8的方法，进一步包括：

使用测井作业评估焦油垫。

15.根据权利要求1的方法，其中，沥青质主要以纳米聚集体存在或沥青质以团簇存在。

16.根据权利要求1的方法，其中，所述油的油气比小于1000标准立方英尺每桶。

17.根据权利要求1的方法，其中，所述油为黑油和可移动重油中的一种。

18.一种评价材料的组分的梯度的方法，包括：

采样至少一种流体；

测量所述至少一种流体中的污染量，或隔离油而没有水并分析所述油；

使用流体分析器测量所述至少一种流体的组分；

测量所述至少一种流体的沥青质含量；以及

将所述至少一种流体的沥青质含量拟合于简化的状态方程以确定所述材料的组分的梯度。