CN117581004A - 用于估计从井中回收的泥浆中的碳氢化合物量的方法以及使用该方法的装置和程序 - Google Patents

Abstract

一种用于估计从井中回收的泥浆中的碳氢化合物的浓度的方法包括获取表示泥浆中的所述碳氢化合物的浓度的测量结果。估计所述泥浆中钻头变质作用的指标。基于所述钻头变质作用的指标而校正表示所述泥浆中所述碳氢化合物的所述浓度的至少一个测量结果。

Description

用于估计从井中回收的泥浆中的碳氢化合物量的方法以及使 用该方法的装置和程序

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年12月29日提交的印度尼西亚专利申请No.P00202112264和于2021年6月28日提交的美国临时专利申请No.63/215,628的优先权。上面识别的专利申请中的每个以全文引用方式并入本文中。

背景技术

在钻探含有石油或其他流出物(特别是气体、蒸汽、水)的井期间，可分析从井中排出的钻井泥浆中所含的气态化合物。该分析有助于重建钻井过程期间所经过的地层的地质序列，并且帮助确定所遇到的流体沉积物的可能用途。

这一分析是持续实施的，包括两个主要阶段。第一阶段包括提取由泥浆输送的气体(例如，碳氢化合物、二氧化碳、一氧化碳、氢和硫化氢)。第二阶段包括量化提取的气体。

在下文中，“氢”可包括气态氢，也称为二氢，它是具有两个氢原子的分子。

具有在US 6,443,001(其全部内容以引用的方式并入本文中)中描述的类型的机械搅拌装置的脱气器经常用于从泥浆中提取气体。从泥浆中提取的与引入脱气器中的载气混合的气体可通过抽吸方式经气体提取导管输送至分析仪，所述分析仪允许对提取的气体进行定量。

在一些情况下，从脱气器中提取获得的浓度并不表示地质地层中碳氢化合物的浓度。例如，当钻井时，钻头和地层相互作用时可能会生成足以裂解烷烃的热，即，当热超过油基泥浆(或含碳氢化合物泥浆)中液体烷烃的活化能时，钻井液体中的碳氢化合物部分转化为短链烷烃。此种现象被称为“钻头变质作用”(DBM)。这种现象与许多钻井和岩石参数有关，所述参数诸如岩石强度、磨蚀性、刀具硬度、滑动表面积、摩擦面积、钻头重量、振动、扭矩、对应于泥浆流率以及泥浆和刀具/钻头传热速率的钻头冷却效率。作为示例，当钻井旋转速度特别高时，诸如在涡轮钻井或动力钻井操作中，可能会发生此种裂解。然而，此类烷烃与从地质地层中收集的烷烃无法区分。

因此，当存在DBM时，测量的碳氢化合物浓度通常高于地层中的碳氢化合物浓度。这可能导致高估井筒中的石油或天然气量。

发明内容

本公开的实施方案涉及一种用于估计从井中回收的泥浆中碳氢化合物的浓度的方法、一种实现前面提及的方法的估计装置以及一种包括软件指令的计算机程序，当计算机执行所述计算机程序时实现用于估计泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度的估计方法。

在一些实施方案中，该方法允许估计从井中回收的泥浆中预定类型的碳氢化合物的浓度。

在一些实施方案中，用于估计从井中回收的泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度的方法(例如，在估计装置中实施)包括获取表示泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度的测量结果。估计泥浆中钻头变质作用的指标。基于钻头变质作用的指标而校正表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参考下面的详细描述，将会更好地了解本文公开的估计泥浆中的碳氢化合物的浓度的这些和其他特征和优点以及用于执行相同操作的装置和软件，在附图中：

图1是包括钻井系统和用于估计泥浆中碳氢化合物浓度的估计装置的估计系统的示意图；

图2是将指示DBM的化合物的测量浓度与由DBM生成的烷烃浓度相关的交会图，该曲线用于本公开的实施方案中；

图3是将烷烃中的碳浓度与DBM产生的另一种烷烃的估计浓度相关的投影曲线；

图4是将取决于烷烃和指示DBM的化合物的测量浓度的比率与碳氢化合物的碳同位素特征相关的交会图，该曲线用于本公开的实施方案中；并且

图5是估计泥浆中碳氢化合物浓度的方法的图解。

描述

根据一些实施方案，可考虑DBM来校正表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的测量结果，以准确地估计从井中回收的碳氢化合物的浓度。

在一些实施方案中，用于估计从井中回收的泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度的方法包括获取表示泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度的测量结果。估计泥浆中钻头变质作用的指标。基于钻头变质作用的指标而校正表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果。

在一些实施方案中，获取包括获取地层中存在的第一类型碳氢化合物的浓度的第一测量结果，以及获取由DBM生成的指示DBM的化合物的浓度的第二测量结果，所述第一类型碳氢化合物和所述指示DBM的化合物是不同的。泥浆中钻头变质作用的指标是通过钻头变质作用产生的第一类型碳氢化合物的估计浓度。

在一些实施方案中，估计DBM的指标包括从浓度交会图和指示DBM的化合物的第二测量结果确定由钻头变质作用产生的第一类型碳氢化合物的浓度。在一些实施方案中，确定包括使用将从井中回收的泥浆中指示DBM的化合物的浓度与从浓度交会图获得的由DBM产生的第一类型碳氢化合物的估计浓度相关的回归曲线。第一类碳氢化合物的浓度是从井中回收的泥浆中烷烃或苯的浓度。

在一些实施方案中，估计可包括根据浓度交会图确定由DBM产生的甲烷、乙烷、丙烷和/或苯的浓度。估计还可包括根据内插由DBM产生的甲烷、乙烷和丙烷的估计浓度的投影曲线来估计由DBM产生的丁烷浓度和/或戊烷浓度。在一些实施方案中，校正可包括从第一测量结果中减去由DBM产生的第一类型碳氢化合物的估计浓度。

在一些实施方案中，获取包括获取从钻井回收的泥浆中的碳氢化合物的同位素特征的第三测量结果，以及获取用于钻探地质地层的钻井液体中的碳氢化合物的同位素特征的第四测量结果。在此类实施方案中，校正包括基于以下而校正第三测量结果：第四测量结果、表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的经校正的测量结果、第一测量结果和钻头变质作用的指标。

在一些实施方案中，获取包括获取从钻井回收的泥浆中的碳氢化合物的同位素特征的第三测量结果，以及获取用于钻探地质地层的钻井液体中的碳氢化合物的同位素特征的第四测量结果。泥浆中钻头变质作用的指标是地质地层中碳氢化合物的估计同位素特征。估计DBM的指标包括根据第三测量结果的同位素交会图计算估计的同位素特征，与根据第一测量结果和第二测量结果计算的比率相对。在一些实施方案中，估计DBM的指标包括从生成曲线计算在指示DBM的化合物的浓度为零的点处从钻井回收的泥浆中的碳氢化合物的同位素特征。校正包括计算由DBM产生的第一类型的随第三测量结果、第四测量结果和DBM的指标而变化的估计浓度。校正包括从第一测量结果中减去由DBM产生的第一类型碳氢化合物的估计浓度。

在一些实施方案中，第一类型碳氢化合物是烷烃并且指示DBM的化合物是烯烃、一氧化碳和/或氢。在一些实施方案中，第一类型碳氢化合物是苯。

在一些实施方案中，校正包括计算地质地层中至少一种碳氢化合物的浓度的估计值。

在一些实施方案中，一种计算机程序包括软件指令，所述软件指令当由一件计算机设备实现时，实施根据本公开的用于估计至少一种碳氢化合物的浓度的方法。

在一些实施方案中，用于估计从井中回收的泥浆中的碳氢化合物的浓度的估计装置包括获取单元，所述获取单元被配置成获取表示泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度的测量结果。该装置还包括估计单元，所述估计单元被配置成估计泥浆中钻头变质作用的指标。该装置还包括校正单元，所述校正单元被配置成基于钻头变质作用的指标而校正表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的测量结果。

图1公开了用于碳氢化合物含量估计的装置2。装置2可包括在钻井设施5中。此种设施5可包括钻井装置12和如上面所提及的装置2。

在图1中，钻井装置12通常包括能够钻出空腔16的旋转钻井工具14、诸如钻机等地表装置18以及用于分析钻屑的分析单元19。

通过旋转钻井工具14在地层21中形成限定空腔16的钻孔20。地质地层例如是地下地层。在地表22处，具有排放管25的井口23封闭钻孔20。

钻井工具14通常包括钻头27、钻柱29和液体注入头31。

钻头27包括用于钻穿底层21的岩石的切削元件33。它安装在钻柱29的下部并定位在钻孔20的底部。

钻柱29包括一组中空钻杆。这些管限定了内部空间35，所述内部空间使得能够将钻井液体从地表22输送到钻头27。为此，将液体注入头31拧到钻柱29的上部部分上。

钻井液体(例如，钻井流体或钻井泥浆)可能是水基泥浆或油基泥浆。油基钻井泥浆可包括天然油或合成油。合成油基泥浆的主要化合物范围通常很窄，通常是C11至C15碳氢化合物。对于天然油或柴油基泥浆来说，该范围可能会更宽。在整个钻井器件，钻井液体中这些碳氢化合物的浓度通常保持恒定。因此，在钻井作用下，这些烷烃的裂解产生碳含量较低的两种类型的碳氢化合物。这两种类型的碳氢化合物主要是短链烷烃和烯烃。烷烃裂化还可能产生氢、一氧化碳和一些较低比例的其他气体。由于这些泥浆中碳氢化合物的浓度较高，DBM通常在所述油基泥浆中更为明显。然而，DBM也可能以较低含量存在于包括大量碳氢化合物的水基泥浆中。

地表装置18包括用于支撑钻井工具14并驱动其旋转的支撑件41(例如，顶部驱动器或方钻杆)、用于注入钻井液体的注入器43以及振动筛48。钻井液体在钻柱35的中心向下循环，到达钻头33，并在空腔16中向上流动到地表，带来钻井残余物和地层气体。

注入器43液压地连接到注入头31，以便在钻柱29的中心35引入钻井液体并使其循环。

振动筛48收集从井中回收的包括钻井残余物的泥浆，所述回收的泥浆从排放管25流出。振动筛包括筛子46，所述筛子允许将固体钻屑与从井中回收的泥浆分离。

振动筛包括贮槽，所述贮槽意在收集分离钻屑后的泥浆。收集在贮槽中的泥浆通过泥浆回收管被回收到注入器43。

如图1中所示，地表装置18包括用于从井中回收并通过排水管25输送的泥浆中提取气体的系统50。系统50包括伸入振动筛48上游的排水管25中的液体取样头、连接管和具有可调整流量的泵。提取系统50还包括外壳、用于将泥浆输送到外壳中的管道、用于从外壳中移除泥浆的管道、用于允许载气进入外壳中的入口以及用于从外壳中提取所提取的气体的管道。

提取的气体包括碳氢化合物，诸如烷烃、烯烃和/或苯。其他提取的气体可能包括二氧化碳、一氧化碳和氢。

在一些实施方案中，外壳包括具有内部容积的密封容器，该内部容积可例如在0.4升与3升之间的范围内。该外壳具有泥浆在其中循环的下部区段和具有气态蒸汽的上部区段。外壳还配备有具有搅拌器的叶轮，突出到外壳中，并由配合到外壳顶部的马达旋转。搅拌器浸入泥浆中。

泥浆传递管在泵(例如，滚子泵)的出口与在外壳的下部或上部中创建的入口开口之间延伸。传递管可配备有用于加热泥浆的加热器，以便将泥浆的温度升高至在25℃与100℃之间、优选地在60℃与90℃之间的值。

分析系统19包括取样端口52和分析单元54。取样端口52被配置成对通过提取系统50提取的气体的一部分进行取样，以生成可进一步分析的泥浆气体点样本，例如它们可被运输到实验室以对提取的气体执行实验室分析。例如，实验室远离井筒。分析单元54被配置成分析提取的气体的剩余部分，以便实施不同浓度的测量，如下文将描述的。

如本领域普通技术人员已知的，CX指代碳数等于X的含碳化合物。作为示例，C2是含两个碳的化合物并且可能是例如乙烷或乙烯。C6可指代苯、己烷或己烯。CX对指代具有相同碳数的烷烃和烯烃。C2的CX对是乙烷和乙烯。

分析单元54包括用于测量气体中至少一种碳氢化合物的浓度的一个或几个分析仪。更具体地，分析单元54被配置成测量存在于地层中的第一类型碳氢化合物的浓度，并且测量存在于钻井液体中的指示DBM的化合物的浓度。在一些实施方案中，分析单元54被配置成同时进行第一测量和第二测量。

在一些实施方案中，第一测量结果是从井中回收的泥浆中至少一种类型的烷烃或苯的测量浓度C_X，AN，LOG，并且第二测量结果是从井中回收的泥浆中的至少一种类型的烯烃、一氧化碳或氢的测量浓度C_X，EN，LOG。在一些实施方案中，烷烃是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或戊烷。

如本文所使用的，C_6，AN，LOG指代苯的测量浓度，而不是己烷的测量浓度，然而本公开不限于苯的测量，并且也可测量己烷。

在一些实施方案中，当测量烷烃时，如果每种异构体(例如丁烷异构体，诸如异丁烷、正丁烷，或戊烷异构体，诸如异戊烷、新戊烷、正戊烷)的浓度高于对应的阈值，则异构体可各自被视为单独类型的烷烃。因此，例如，烯烃的测量可独立地包括异丁烷的浓度和正丁烷的浓度。

烯烃的类型可能是乙烯、丙烯、丁烯和/或戊烯。分析单元54可被配置成测量从井中回收的泥浆中具有少于六个碳的每种烷烃的浓度C_X，AN，LOG，并且测量从井中回收的泥浆中的一氧化碳或氢的具有少于或等于六个碳的每种烯烃的浓度C_X，EN，LOG。

在一些实施方案中，分析单元54还被配置成测量从井回收的泥浆中的碳氢化合物的碳同位素特征δ¹³C_X，EX，LOG。同位素特征δ¹³C_X，EX，LOG是稳定碳同位素¹³C：¹²C的比率，并且是众所周知的比率。分析单元54可被配置成还接收用于钻探地质地层的钻井液体中碳氢化合物的同位素特征δ¹³C_{X，OBM，LOG}的测量结果。第四测量结果例如是通过在钻井之前或之后的实验室分析获得的。

在一些实施方案中，分析单元54被配置成对具有少于四个碳的每种碳氢化合物进行第三测量和第四测量。

在一些实施方案中，估计装置2包括具有处理器和存储器的计算器。存储器包含适于由处理器执行的软件模块和/或单元。在一些实施方案中，计算器至少部分地被设计为逻辑可编程部件，或者被设计为专用集成电路。

在图1中，存储器包含获取单元56、估计单元58和校正单元60。估计装置2连接到分析单元54的输出端，并且被配置成估计从井中回收的泥浆中的至少一种碳氢化合物的浓度。估计装置2可通过电线直接连接到分析单元54。在一些实施方案中，估计装置2远离分析单元(例如，几公里远)，并且分析单元54和估计装置2通过无线连接进行通信。

获取单元56被配置成从分析单元54获取表示碳氢化合物的测量结果。更具体地，获取单元56被配置成获取测量结果C_X，AN，LOG和测量结果C_X，EN，LOG。换句话说，获取单元56被配置成获取从井中回收的泥浆中至少一种烷烃和至少一种指示DBM的化合物的测量浓度(例如，烷烃甲烷C_1，AN，LOG、乙烷C_2，AN，LOG、丙烷C_3，AN，LOG、丁烷C_4，AN，LOG和戊烷C_5，AN，LOG中的至少一个，以及指示DBM的化合物苯C_6，AN，LOG、乙烯C_2，EN，LOG、丙烯C_3，EN，LOG、一氧化碳、氢、丁烯C_4，EN，LOG和/或戊烯C_5，EN，LOG中的至少一个)。

虽然某些实施方案可包括直接测量指示DBM的化合物丁烯C_4，EN，LOG和/或戊烯C_5，EN，LOG，但在某些其他实施方案中，丁烯的测量浓度C_4，EN，LOG和戊烯的测量浓度C_5，EN，LOG可能太低而不能被估计装置2使用。因此，在一些实施方案中，分析单元54不被配置成测量丁烯和/或戊烯。然而，在一些实施方案中，分析单元54被配置成测量丁烯和/或戊烯。

估计单元58被配置成根据至少一种烷烃和至少一种指示DBM的化合物的测量结果来估计泥浆中钻头变质作用的指标。在一些实施方案中，估计单元58被配置成根据第一测量结果C_X，AN，LOG和第二测量结果C_X，EN，LOG来估计钻头变质作用的指标。

在一些实施方案中，估计单元58从交会图的回归曲线获取或确定回归曲线，该回归曲线将从井中回收的泥浆中的指示DBM的化合物的浓度与由钻头变质作用产生的第一类型的碳氢化合物的估计浓度相关。换言之，至少一个浓度交会图用于确定将第二测量结果C_X，EN，LOG与由DBM产生的烷烃或苯的浓度C_X，AN，DBM相关的回归曲线。在一些实施方案中，回归曲线是线性的。合适的回归曲线可手动估计(例如，经由评估浓度交会图)或自动估计(例如，如下文更详细地描述的)。

在一些实施方案中，估计单元58获取或确定C2对的相应的浓度交会图、以及C3对的一个相应的浓度交会图、C4对的一个相应的浓度交会图、C5对的一个相应的交会图和/或C6对的一个相应交会图。

此种交会图可通过在钻井期间实施的测量来获得。如图2中所示，交会图包括表示没有DBM的区域的数据D1和表示有DBM的区域的数据D2。当钻探地质地层不包括任何气态碳氢化合物的井时，从井中回收的泥浆中碳氢化合物气体的全部量均归因于钻井流体的DBM。在交会图中表示CX对的测量结果揭示了数据D2，该数据示出了DBM发生的位置。估计单元58被配置成根据第二数据D2确定回归曲线的回归等式。对于所考虑的CX对，回归曲线将从井中回收的泥浆中指示DBM的化合物的测量浓度C_X，EN，LOG与由钻头变质作用产生的烷烃或苯的浓度C_X，AN，DBM相关。在图2中，一个示例回归曲线用虚线表示。

为此，估计单元58被配置成根据指示大于截止值的气体数据的DBM来确定回归曲线的参数。截止值可能是任何合适的值，例如在25ppm与30ppm之间。回归曲线是第二组数据D2的基线，是大于具体阈值的相关因子R²与低于最小化基线的最小化数据量之间的权衡所得的结果。

在一些实施方案中，估计单元58被配置成接收一个或多个交会图、一个或多个回归曲线和/或回归等式的一个或多个参数。这些图、曲线和/或参数可在钻井之前在实验室中获得，或者所述参数可从同一油田中的先前井获得(例如，平均值)，假设使用相同的钻机和钻井流体。

图2示出了浓度交会图的示例，该浓度交会图将从井中回收的泥浆中的乙烯的测量浓度C_2，EN，LOG与从井中回收的乙烷的浓度C_2，AN，DBM相关。估计单元58被配置成通过读取对应于乙烯的测量浓度C_2，EN，LOG的回归曲线(虚线)的值，将钻头变质作用的指标估计为由钻头变质作用产生的乙烷浓度C_2，AN，DBM。

如图2中所示，当测量了指示DBM的化合物的特定浓度C_X，EN，LOG时，来自X轴线的回归曲线的高度对应于由DBM产生的特定碳氢化合物(在此为乙烷)的浓度值。通过用丙烯、一氧化碳、氢、丁烯或戊烯代替乙烯，可对甲烷、丙烷、丁烷和/或戊烷使用相同的过程。

如已经讨论的，在某些操作中，从井中回收的泥浆中的丁烯的浓度C_4，EN，LOG和戊烯的浓度C_5，EN，LOG可能太低而不能被估计装置2用来获得浓度交会图。因此，在一些实施方案中，估计单元58可被配置成根据由钻头变质作用产生的甲烷的估计浓度C_1，AN，DBM、乙烷的估计浓度C_2，AN，DBM和/或丙烷的估计浓度C_3，AN，DBM来导出由钻头变质作用产生的丁烷的浓度C_4，AN，DBM、戊烷的浓度C_5，AN，DBM和苯的浓度C_6，AN，DBM。在一些实施方案中，估计单元58被配置成确定投影曲线，表示为图3上的点曲线，所述曲线与由DBM产生的随烷烃中的碳含量而变化的烷烃或苯的浓度_{DBM C X，AN}相关。在示出的实施方案中，投影曲线是递减对数曲线，内插对应于由钻头变质作用C_X，AN，DBM产生的烷烃或苯的估计浓度的点。在针对甲烷C_1ANDBM、乙烷C_2ANDBM和丙烷C_3，AN，DBM估计由钻头变质作用产生的烷烃浓度的情况下，投影曲线对坐标点(1，C_1，AN，DBM)、(2，C_2，AN，DBM)和(3，C_3，AN，DBM)中的每个进行内插。此种曲线可通过任何合适的方法获得，例如通过US 7，392，138中公开的方法，该专利以全文引用的方式并入本文中。

使用投影曲线，估计单元58将由钻头变质作用产生的丁烷的浓度C_4，AN，DBM估计为碳数等于4的投影曲线的值。类似地，估计单元58被配置成将由钻头变质作用产生的戊烷浓度C_5，AN，DBM估计为碳数等于5的投影曲线值。在图4上，对应于由DBM产生的丁烷浓度C_4，AN，DBM和戊烷浓度C_5，AN，DBM的点分别用星号表示。

校正单元60被配置成基于钻头变质作用的指标而校正表示泥浆中碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果。换句话说，校正单元60被配置成确定甲烷的校正浓度C_1，AN，COR、乙烷的校正浓度C_2，AN，COR、丙烷的校正浓度C_3，AN，COR、丁烷的校正浓度C_4，AN，COR或戊烷的校正浓度C_5，AN，COR中的至少一个。

在一些实施方案中，校正单元被配置成计算烷烃的测量结果与钻头变质作用的指标之间的差异。换句话说，校正单元60被配置成针对每种类型的烷烃，根据以下等式计算烷烃或苯的校正浓度C_X，AN，COR：

等式1

C_X，AN，COR＝C_X，AN，LOG-C_X，AN，DBM

其中X是1与6之间包括的整数。

校正单元60仅被配置成确定烷烃或苯的校正浓度C_X，AN，COR，对于这些类型的烷烃或苯，测量浓度C_X，AN，LOG和由DBM产生的估计浓度C_X，AN，DBM是可用的。由DBM产生的苯的估计浓度表示为C_6，AN，DBM。

如图2中所示，经校正的烷烃浓度C_X，AN，CRO的值对应于与烷烃浓度C_X，AN，LOG的实际测量结果对应的数据点之间的高度，以及回归曲线在对应于指示DBM的化合物的浓度值C_X，EN，LOG的同一横坐标上的高度。

现在将参考图5描述用于估计从井中回收的泥浆中至少一种碳氢化合物的代表性浓度的方法。首先，对井进行钻探并从井中回收一定的泥浆。表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的测量结果由分析单元54执行。该测量结果包括从井中回收的泥浆中烷烃或苯的测量浓度C_X，AN，LOG以及从井中回收的泥浆中指示DBM的化合物的测量浓度C_X，EN，LOG。

在获取110中，表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果由获取单元56获取。在估计120时，估计泥浆中钻头变质作用的指标。为此目的，估计单元58任选地针对至少一个CX对使用将从井中回收的泥浆中指示DBM的化合物的浓度C_X，EN，LOG与由钻头变质作用产生的烷烃或苯的浓度C_X，AN，DBM相关的浓度交会图，以便从回归曲线确定回归等式的参数。更具体地，估计单元58基于对应浓度交会图的回归曲线而估计由钻头变质作用产生的烷烃或苯的浓度C_X，AN，DBM，如上面详细描述的。估计120可包括估计由DBM产生的甲烷的浓度C_1，AN，DBM、乙烷的浓度C_2，AN，DBM、丙烷的浓度C_3，AN，DBM、丁烷的浓度C_4，AN，DBM、戊烷的浓度C_5，AN，DBM和/或苯的浓度C_6，AN，DBM。

在一些实施方案中，在估计120期间，估计单元58根据由DBM产生的甲烷的估计浓度C_1，AN，DBM、乙烷的估计浓度C_2，AN，DBM和丙烷的估计浓度C_3，AN，DBM而确定投影曲线。然后，基于此种投影曲线，估计单元58估计由钻头变质作用产生的丁烷的浓度C_4，AN，DBM和/或戊烷的浓度C_{5，AN DBM}，如上面详细描述的。

在校正130期间，校正单元60基于钻头变质作用的指标而校正表示泥浆中碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果。校正单元60例如通过从烯烃或苯测量结果C_X，AN，LOG推导出钻头变质作用的指标，针对至少一种类型的烷烃或苯确定地质地层中烷烃或苯的校正浓度C_X，AN，COR。换句话说，校正单元60针对每种类型的烷烃，根据由DBM产生的烷烃或苯的估计浓度C_X，AN，DBM来确定地质地层中烷烃或苯的校正浓度C_X，AN，COR，以及从井中回收的泥浆中烷烃或苯的测量浓度C_X，AN，LOG，根据等式1。

在一些实施方案中，获取单元56被配置成从分析单元54并且针对至少一个CX获取第三测量结果δ¹³C_X，EX，MES和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LAB}。例如，获取单元56可被配置成获取甲烷、乙烷和/或丙烷的第三测量结果δ¹³C_X，EX，MES和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LAB}。校正单元60被配置成校正从井中回收的泥浆中碳的测量同位素特征δ¹³C_X，EX，MES。更具体地，校正单元60被配置成针对已经获取了同位素测量结果的每个CX对，计算在从井中回收的泥浆中烷烃或苯的测量浓度中由钻头变质作用产生的烷烃的分数f_X，AN，DBM。校正单元60被配置成使用以下等式：

等式2

其中X是1与3之间包括的整数。

然后，校正单元56被配置成根据以下等式针对CX对计算地质地层δ¹³C_X，EX，COR中碳的¹³C同位素的校正量：

等式3：

其中X是1与3之间包括的整数。

通过考虑到从井中回收的泥浆的CX对分子中的碳¹³C同位素的测量量与储层中相同分子中的碳¹³C同位素的量成正比，并且与油基泥浆或泥浆降解的烯烃DBM产物中相同分子中的碳¹³C同位素的测量量成正比，可获得等式3。

用于估计从井中回收的泥浆中的至少一种碳氢化合物的代表性浓度的方法还包括在获取110期间获取第三测量结果δ¹³C_X，EX，LOG和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LAB}。在校正130期间，对于获取了第三测量结果和第四测量结果的每个CX对，估计单元58根据等式2和等式3估计地质地层δ¹³C_X，EX，COR中碳的¹³C同位素的校正量。

在一些实施方案中，获取单元56被配置成针对至少一个CX对获取第一测量结果C_X，AN，LOG、第二测量结果C_X，EN，LOG、第三测量结果δ¹³C_X，EX，LOG和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LAB}。获取单元56被配置成获取甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和/或苯的第一测量结果C_X，AN，LOG，以及具有少于四个碳原子的每个CX对的第三测量结果和第四测量结果。估计单元58被配置成估计泥浆中钻头变质作用的指标。然而，与上述实施方案不同，钻头变质作用的指标包括储层中碳氢化合物的同位素特征δ¹³C_X，f。

估计单元58能够从同位素交会图获取或确定生成曲线，该同位素交会图将CX对δ¹³C_X，EX，LOG的碳的¹³C同位素的量与取决于从井中回收的泥浆中指示DBM的化合物的测量浓度C_X，EN，LOG并且取决于从井中回收的泥浆中烷烃或苯的测量浓度C_X，AN，LOG的比率R_X相关。此种比率R_X通过以下等式计算：

等式4

其中X为1与3之间的整数。

对于每个CX对，当比率R_X等于1时，从井中回收的泥浆中烯烃的测量浓度C_X，EN，LOG等于0。因为地质地层并不天然地包括烯烃，所以比率R_X等于1表明气体源自地质地层。事实上，从井中回收的泥浆中的所有(例如，基本上所有)烯烃都来自钻井泥浆。因此，当比率R_X等于1时，碳的¹³C同位素的对应量δ¹³C_X，EX，LOG对应于地质地层δ¹³C_X，f中的流体中的碳¹³C同位素的量。另外，当比率R_X等于0时，从井中回收的泥浆仅包括从来自钻井液体的DBM导出的气体，因为从井中回收的泥浆中烷烃或苯的浓度C_X，AN等于0。

对于每个CX对，生成曲线将具体CX对的比率R_X与从井中回收的泥浆中该CX对的分子中碳的¹³C同位素的量相关δ¹³C_X，EX，LOG。例如，每个生成曲线是通过以下方式获得的回归曲线：将优化算法应用于相同比率R_X的不同值的几次测量，并针对比率R_x等于1从钻井油的碳同位素特征δ¹³C_X，EX，LOG处的相同原点开始，从而转换为纯DBM产物。可基于当钻井时通过测量获得的几个比率和同位素特征、基于在实验室中对从井中取得的样本实施的测量或者基于先前对一个或多个井进行钻探的测量来获得生成曲线。

二次多项式回归曲线为生成曲线70提供了有效结果，该生成曲线将比率R_X与从井中δ¹³C_1，EX，LOG回收的泥浆中的C1分子中碳的¹³C同位素的量相关。然而，对于较大的分子，诸如C2的分子或C3的分子，线性回归曲线可用于对应的生成曲线75、80。例如，同位素交会图如图4中所示。

估计单元58被配置成针对获取单元56获取了第一测量结果和第二测量结果的每个CX对，计算对应的比率R_X。然后，对于可能不同于获取单元56获取了第三测量结果δ¹³C_{X′，EX，MES}和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LAB}的CX对的每个CX′对，估计单元58被配置成从第二交会图中的坐标点(R_X，δ¹³C_{X′，EX，MES})通过使比率R_X增加直到达到比率R_X等于1为止以并行方式遵循对应的生成曲线。估计单元58因此被配置成读取地质地层中碳的13C同位素的对应量的值δ¹³C_X′，f。

在获取单元56获取对应于C2对(例如，乙烷和乙烯)的第一测量结果C_2，AN，LOG和第二测量结果C_2，EN，LOG以及有关C1对的第三测量结果δ¹³C_1，EX，LOG和第四测量结果δ¹³C_{1，OBM，LAB}的实施方案中，估计单元58根据第二等式计算对应的比率R₁，如下所示：

等式5

因此，估计单元58被配置成从同位素交会图中的坐标点(R₂，δ¹³C_1，EX，LOG)遵循平行于对应生成曲线70的内插曲线，使得比率R₂增加到1，如图4中的平行曲线XX和YY所示。内插曲线XX、YY是平行于生成曲线的曲线，所述曲线对坐标点(R₁，δ¹³C_1，EX，MES)进行内插。因此，估计单元58被配置成读取地质地层中甲烷的碳的¹³C同位素的量的值δ¹³C_1，f。

在一些实施方案中，估计单元58被配置成使用R₂来生成C2对和C3对的曲线(例如，除了使用R₃之外)。

校正单元60被配置成校正表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果。例如，校正单元60被配置成基于第三测量结果δ¹³C_X，EX，MES、第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，MES}和钻头变质作用的指标而针对至少一个CX对估计由钻头变质作用产生的对应烷烃的浓度C_X，AN，DBM。在一些实施方案中，钻头变质作用的指标对应于地层中固有的碳的同位素特征δ¹³C_X，f。此种估计可使用以下等式获得：

等式6

其中X是1与3之间包括的整数。

校正单元60然后被配置成基于由DBM产生的烷烃或苯的估计浓度而校正第一度量C_X，AN，DBM。换句话说，校正单元60被配置成针对至少一个CX对，将烷烃或苯的对应校正浓度C_X，AN，COR确定为从井中回收的泥浆中烷烃或苯的测量浓度C_X，AN，LOG与由钻头变质作用产生的烷烃或苯的估计浓度C_X，AN，DBM之间的差异。

现在将参考图5描述由上述估计装置实现的用于估计从井中回收的泥浆中的至少一种碳氢化合物的代表性浓度的方法。仅通过以下方法与由根据先前描述的实施方案的估计装置实现的方法的差异来描述以下方法。

在获取步骤110期间，获取单元56针对至少一个CX对获取C_X，AN，LOG、_{CX，EN，LOG}、δ¹³C_X，EX，LOG和δ¹³C_X，EX，LOG。在一些实施方案中，获取单元56获取具有少于六个碳的每个烷烃的第一测量结果C_X，AN，LOG以及具有少于三个碳的每个CX对的第三测量结果δ¹³C_X，EX，LOG和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LOG}。

在估计120期间，估计单元58使用同位素交会图根据第一C_X，AN，LOG、第二C_X，EN，LOG，和第三测量结果δ¹³C_X，EX，LOG来估计钻头变质作用的指标。更具体地，估计单元58使用等式4和每个生成曲线来针对获取单元56获取了测量结果的CX对中的至少一个计算对应比率R_X。然后，估计单元58从同位素交会图中的坐标点(R_X，δ¹³C_X，EX，MES)开始，通过使比率R_X增加直至达到比率R_X等于1为止，沿着平行内插曲线XX或YY到对应的生成曲线。然后，估计单元58将地质地层δ¹³C_X，f中碳的¹³C同位素的对应量的值识别为对应生成曲线在对应烯烃浓度为零的点处(即，在比率R_X等于1的点处)的值。地质地层中碳¹³C同位素的识别量是δ¹³C_X，f钻头变质作用的指标。

在校正130期间，校正单元60基于钻头变质作用的指标而校正表示泥浆中至少一种碳氢化合物的浓度的至少一个测量结果。更具体地，校正单元60根据以下计算由钻头变质作用产生的烷烃或苯的浓度C_X，AN，DBM：根据等式6的钻头变质作用的指标δ¹³C_X，f、第三测量结果δ¹³C_X，EX，LOG和第四测量结果δ¹³C_{X，OBM，LOG}。然后，校正单元60例如通过应用等式1用由钻头变质作用产生的烷烃或苯的浓度C_X，AN，DBM来校正第一测量结果C_X，AN，LOG。

在一些实施方案中，在没有液相的地层中(即，在仅产生气体的地层中)，苯将仅与烯烃、氢和/或一氧化碳一起由DBM生成。第二测量结果可能是从井中回收的泥浆中苯的测量浓度。然后，从井中回收的泥浆中烷烃的校正浓度可从苯的测量浓度中推导出来，作为指示DBM的化合物。

利用根据所公开的实施方案中的任何一个的估计装置，对表示泥浆中每种碳氢化合物的浓度的测量结果进行校正以估计泥浆中碳氢化合物的浓度，这消除了DBM的影响。上述方法还提供了对地层烷烃气体的同位素特征的估计，并且在足够浓度和测量的碳同位素特征的情况下，适用于具有至多δ¹³C_X，EX，LOG五个碳的碳氢化合物。

在一些实施方案中，移除DBM的影响的校正使得可准确估计地质地层中碳氢化合物的浓度，而不受DBM影响的偏差。这提供了比目前所采用的更准确地检测被钻井的地层中的碳氢化合物含量。

本文描述了本公开的一个或多个实施方案。这些描述的实施方案是当前公开的技术的示例。另外，为了提供对这些实施方案的简要描述，说明书中可能不会描述实际实施方案的所有特征。应了解，在任何工程或设计项目中开发任何此种实际实现方式时，将做出众多实施方案特定决策以达成开发者的具体目标，诸如符合系统相关和业务相关约束，这些约束在不同实施方案之间可各有不同。此外，应了解，此种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对受益于本公开的普通技术人员而言，这仍将是设计、制作和制造中的常规任务。

另外，应理解，对本公开的“一个实施方案”或“实施方案”的提及并不意在被解释为排除也并入了所述特征的额外实施方案的存在。例如，关于本文的实施方案描述的任何元件可与本文描述的任何其他实施方案的任何元件组合。如本公开的实施方案所涵盖的本领域的普通技术人员将了解的，本文中陈述的数字、百分比、比率或其他值意在包括该值，以及“约为”或“近似”所述值的其他值。因此，应将所述值解释得足够宽泛以涵盖至少足够接近所述值的值，以执行期望的功能或达成期望的结果。所述值至少包括在合适的制造或生产过程中预期的变化，并且可包括在所述值的5％内、1％内、0.1％内或0.01％内的值。

鉴于本公开，本领域普通技术人员应认识到，等同的构造不脱离本公开的精神和范围，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可对本文公开的实施方案进行各种改变、替代和更改。等效的构造(包括功能性“装置加功能”条款)意在涵盖在本文中描述为执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等效形式和提供相同功能的等效结构。申请人的明确意图是不对任何权利要求援引装置加功能或其他功能性要求，其中词语“用于……的装置”与相关联功能一起出现的那些权利要求除外。落入权利要求的含义和范围内的对实施方案的每个添加、删除和修改将被权利要求所包含。

如本文所用的术语“大约”、“约”和“基本上”表示在标准的制造或过程公差内或者仍执行期望功能或达成期望结果的接近所述量的量。例如，术语“大约”、“约”和“实质上”可指代在小于5％、小于1％、小于0.1％以及小于0.01％所述量的范围内的量。此外，应理解，前述描述中的任何方向或参考系仅是相对方向或移动。例如，对“上”和“下”或“上方”或“下方”的任何引用仅描述相关元件的相对位置或移动。

在不脱离本公开的精神或特性的情况下，本公开可体现为其他具体形式。所描述的实施方案应被认为仅是说明性的而不是限制性的。在所述权利要求的等效行驶的含义和范围内的变化都将包含在所述权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种在估计装置(2)中实现的用于估计从穿透地层的井中回收的泥浆中碳氢化合物的浓度的方法，所述方法包括：

获取(110)表示所述泥浆中所述碳氢化合物的浓度的测量结果；

估计(120)所述泥浆中钻头变质作用的指标；以及

基于所述钻头变质作用(DBM)的指标而校正(130)表示所述泥浆中所述碳氢化合物的所述浓度的至少一个测量结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中获取(110)包括获取所述地层中存在的第一碳氢化合物的浓度的第一测量结果(C_X,AN,LOG)以及获取由DBM生成的指示DBM的化合物的浓度的第二测量结果(C_X,EN,LOG)，所述第一碳氢化合物和所述指示DBM的化合物是不同的。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述泥浆中的所述DBM的指标是由DBM产生的所述第一碳氢化合物的估计浓度(C_X,AN,DBM)。

4.根据权利要求3所述的方法，其中估计所述泥浆中的所述DBM的指标包括根据浓度交会图和第二测量结果(C_X,EN,LOG)确定由DBM产生的所述第一碳氢化合物的浓度，并且其中确定包括使用与所述泥浆中所述指示DBM的化合物的浓度(C_X,EN,LOG)相关的回归曲线来估计从所述浓度交会图获得的由DBM产生的所述第一碳氢化合物的浓度(C_X,AN,DBM)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一碳氢化合物的所述浓度是所述泥浆中烷烃或苯的浓度(C_X,AN,LOG)，并且其中所述估计(120)包括根据所述浓度交会图确定由钻头变质作用产生的甲烷的浓度(C_1,AN,DBM)、乙烷的浓度(C_2，AN，DBM)、丙烷的浓度(C_3,AN,DBM)、丁烷的浓度(C_4，AN，DBM)、戊烷的浓度(C_5，AN，DBM)或苯的浓度(C_6,AN,DBM)。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述估计(120)包括根据投影曲线来估计由DBM产生的丁烷的浓度(C_4,AN,DBM)和/或戊烷的浓度(C_5,AN,DBM)，所述投影曲线内插由DBM产生的甲烷的估计浓度(C_1，AN,DBM)、乙烷的估计浓度(C_2,AN,DBM)和/或丙烷的估计浓度(C_3,AN,DBM)。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的方法，其中校正(130)所述表示所述泥浆中所述碳氢化合物的所述浓度的测量结果包括从所述第一测量结果(C_X，AN，LOG)中减去由DBM产生的所述第一碳氢化合物的所述估计浓度(C_X，AN，DBM)。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其中所述获取(110)还包括获取所述泥浆中的所述碳氢化合物的同位素特征的第三测量结果(δ^1C _X，EX，MES)，以及所述泥浆中的所述碳氢化合物在所述井中使用之前的同位素特征的第四测量结果(δ¹³C_{X，OBM，MES})，并且其中所述校正(130)包括基于以下项而校正所述第三测量结果(δ¹³C_X，EX，MES)：所述第四测量结果(δ¹³C_{X，OBM，MES})、表示所述泥浆中所述碳氢化合物的所述浓度的所述经校正测量结果(C_X，AN,COR)、所述第一测量结果(C_X，AN，LOG)以及所述DBM的指标(C_X，AN,DBM)。

9.根据权利要求2所述的方法，其中所述获取(110)还包括获取所述泥浆中的所述碳氢化合物的同位素特征的第三测量结果(δ¹³C_X，EX，MES)，以及所述泥浆中的所述碳氢化合物在所述井中使用之前的同位素特征的第四测量结果(δ¹³C_{X，OBM，MES})。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述泥浆中所述DBM的指标是所述地质地层中所述碳氢化合物的估计同位素特征(δ¹³C_X，f)。

11.根据权利要求10所述的方法，其中估计(120)所述DBM的指标包括根据所述第三测量结果(δ¹³C_X，EX，MES)的同位素交会图计算所述估计的同位素特征(δ¹³C_X，f)，与根据所述第一测量结果(C_X,AN,LOG)和所述第二测量结果(C_X,EN,LOG)计算的比率相对。

12.根据权利要求11所述的方法，其中估计(120)钻头变质作用的指标还包括从生成曲线计算在指示所述DBM的所述化合物的所述浓度为0的点处从所述钻井回收的所述泥浆中的所述碳氢化合物的同位素特征(δ¹³C_X，f)。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中所述校正(130)包括计算由DBM产生的所述第一碳氢化合物的随所述第三测量结果(δ¹³C_X，EX，ME5)、所述第四测量结果(δ¹³C_{X，OBM，ME5})和所述DBM的指标(δ¹³C_X,f)而变化的估计浓度(C_X,AN,DBM)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述校正(130)包括从所述第一测量结果(C_X，AN，LOG)减去由DBM产生的所述第一碳氢化合物的所述估计浓度(C_X，AN，DBM)。

15.根据权利要求2至14中任一项所述的方法，其中所述第一碳氢化合物是烷烃，并且所述指示DBM的化合物是烯烃、一氧化碳和/或氢。

16.根据权利要求2至14中任一项所述的方法，其中所述第一碳氢化合物是苯，并且所述指示DBM的化合物是烯烃、一氧化碳和/或氢。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述校正(130)包括计算所述地层中的至少一种碳氢化合物的浓度的估计值。

18.一种包括软件指令的计算机程序产品，所述软件指令当由一件计算机设备实现时，实施根据前述权利要求中任一项所述的用于估计至少一种碳氢化合物的浓度的方法。

19.一种用于估计从井中回收的泥浆中碳氢化合物的浓度的估计装置(2)，所述估计装置(2)包括：

获取单元(56)，所述获取单元被配置成获取表示所述泥浆中所述碳氢化合物的浓度的测量结果；

估计单元(58)，所述估计单元被配置成估计所述泥浆中钻头变质作用(DBM)的指标；以及

校正单元(60)，所述校正单元被配置成基于所述DBM的指标而校正所述表示所述泥浆中所述碳氢化合物的所述浓度的测量结果。

20.如权利要求19所述的估计装置(2)，其中：

所述获取单元(56)被配置成获取所述泥浆中存在的第一碳氢化合物的浓度的第一测量结果(C_X,AN,LOG)以及由DBM生成的指示DBM的化合物的浓度的第二测量结果(C_X,EN,LOG)，所述第一碳氢化合物和所述指示DBM的化合物是不同的；

所述估计单元(58)被配置成根据浓度交会图和所述第二测量结果(C_X,EN,LOG)确定由DBM产生的所述第一碳氢化合物的浓度，其中所述确定包括使用与所述泥浆中所述指示DBM的化合物的所述浓度(C_X,EN,LOG)相关的回归曲线来估计从所述浓度交会图获得的由DBM产生的所述第一碳氢化合物的浓度(C_X,AN,DBM)；并且

所述校正单元被配置成从所述泥浆中存在的所述第一碳氢化合物的所述浓度的所述第一测量结果(C_X,AN,LOG)中减去由DBM产生的所述第一碳氢化合物的所述估计浓度(C_X,AN,DBM)。