CN1427137A - 预测地层温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算被井孔穿透的储集层中的静态地层温度的方法。本发明的一个实施例包括估算静态地层温度和计算井孔处的地层流体温度，所述的计算部分地基于所估算的静态地层温度。测量在井孔处的地层流体样品的温度。将计算的在井孔处的地层流体温度与地层流体样品的测量温度进行比较。通过改变静态地层温度的估算值直至使计算的井孔处的地层流体温度与地层流体的测量温度之间的误差达到最小来预测静态地层温度。

Description

预测地层温度的方法

技术领域

本发明总的涉及对地下地层中的地层温度的预测，本发明特别涉及对烃地层温度的预测。

背景技术

通过穿透烃支承地层钻井能够从地下地质地层(被称为储集层)中获得烃流体(诸如石油和天然气)。对于钻井、完井(completion)和储层流体的开采中涉及的各种操作，需要了解未受到干扰的储集层温度。这些操作例如可包括：钻井流体和水泥浆的设计；测井解释；井身管和井下设备的腐蚀趋势；烃储量的估算；流动保证设计；以及地热能量的估算等。

在钻井操作中，地层温度与钻井流体的流变性是直接相关的，因此在钻井流体和井身设计中必须被考虑。地层温度直接影响水泥浆脱水和硬化时间，因此在下套管和注水泥程序中必须被考虑。电测井的解释需要精确的地层电阻率，而地层电阻率取决于温度。在开采和井控制操作中，流体流量的精确计算是重要的。作为深度和消耗时间的函数的流体温度决定诸如密度和粘性等流体性能，因此影响可达到的压降和/或可允许的最大开采速度。流动保证设计考虑(诸如防止水合物形成和石蜡沉积)取决于对储集层温度的精确了解。

当钻出井身时，循环的钻井流体会产生温度干扰，从而会冷却井孔周围的地层。仅在远离井孔一定距离的位置处存在原始的未受到干扰的地层温度。在钻井流体(通常被称为“泥浆”)循环过程中，井孔内的温度下降并且在很短的时间内达到一种伪稳态条件。在经过一定的时间后，井孔内的温度在流体循环过程中可被认为是恒定的。以前的研究表明，在井底流体和井身壁之间的温度差基本上立即达到恒定并且在井孔流体循环过程的整个使用期间保持恒定的温度差。这意味着，在井孔流体循环过程中从地层到井孔之间的热交换是恒定的热通量控制过程。因此，在泥浆循环过程中，可利用无限储集层的恒定热通量解描述在井孔和地层之间的热交换。见Raymond，L.R.的“Temperature Distribution in a Circulating Drilling Fluid”，JPT，March 1969；和Scheoppel，R.J.，Bennet，R.E.的“NumericalSimulation of Borehole and Formation Temperature DistributionsWhile Drilling to Total Depth”，SPE paper 3364，presented October1971。

在钻井和完井操作过程中相对于未受干扰的地层温度的偏差值取决于几个因素，诸如，初始温度分布、储集岩和钻井/完井流体的物理性质。流体循环率和持续时间以及用于井上的筒形和水泥灌浆设计也是影响温度分布的因素。通常利用在井孔内进行的温度测量(通常连同测井和流体采样)评估地层温度。

地层流体采样方法通常包括将采样工具下降到井孔中。通过采样工具的探测器模块和井孔壁之间的接合能够使采样工具采集一个或者多个地层流体样品。采样工具的实施例可包括多于一个单一探测器，诸如具有双探测器模块或者多探测器模块，在采样工具的一次使用过程中能够在地层内的不同位置处采样。市场上有几种可使用的采样工具，例如由Schlumberger制造的the Modular Dynamics Tester(MDT^TM，，模块动态测试装置)、Baker Atlas的the Reservoir CharacterizationInstrument(RCI^SM，储集层鉴定装置)以及由Halliburton制造的theReservoir Description Tool(RDT^TM，储集层描绘工具)工具。

Schlumberger拥有并提供的The Modular Dynamics FormationTester(MDT)地层测试工具通过产生穿过探测器模块与井孔的接合部分的压力差以使地层流体流动到采样工具内的一个或者多个采样室中来工作。这样的和类似的方法披露在美国专利US4,860,581；US4,936,139(都转让予Schlumberger)中。由于上述包围井孔的温度场中的变化，因此，MDT所获得的温度数据通常低于实际静态地层温度，这是由于采样时间短。测井电缆预测试和采样的独特的特征是，在探测器用作一个点汇的情况下，流动状态主要是由三维(3D)球形或者径向流控制的。因此，确定初始地层温度的特殊困难是，在记录过程中在探测器处的流体温度的计算，这与3D球形流有关。

另一种采样工具是由Baker Atlas提供的the ReservoirCharacterization Instrument(RCI)。它可包括一种被称为SampleView^SM的光学分析器，可用于监测通过工具泵送的采样地层流体内的污染程度，并且可与其他储集层表征传感器结合使用。其他储集层表征传感器的例子包括压力传感器和测量采样流体的表观介电常数的传感器，从而识别采样流体内的油、气和水。可利用一种三维流体流动模拟模型和从RCI所获得的输入数据(诸如地层压力、地层渗透性以及地层流体性能)来预测储集层流体样品的质量和获得样品所需的时间。

可与本发明结合使用的另一种采样工具包括由Halliburton制造的the Reservoir Description Tool(RDT)工具。它可包括一种使用核磁共振(NMR)技术以进行地层流体样品的井下NMR测量的模块化设备，如在授权于Blades等人的美国专利US6,111,408中所披露的。

参见附图，图1示出了现有技术的一种常规钻井/开采平台10，平台10具有延伸到井孔14中的管状管柱(tubular string)12。井孔14穿透地下地层16并且与开采储集层18相交。套管柱20沿着井形成分界线并且提供支承以及使井孔14与地层16以及水体22隔开。井孔钻井流体或者完井流体24(通常被称为“泥浆”)通常沿管状管柱12向下而沿井孔14向上进行循环。井孔流体24的循环使井孔14周围的储集层18冷却。在流体循环停止后，可将管12从井孔14中取出。

图2示出了现有技术的一种常规钻井/开采平台10，平台10具有在测井电缆28上的插入到井孔14中的井下工具26。井下工具26可包括一种能够采集一个或者多个地层流体样品的地层测试工具，诸如TheModular Dynamics Formation Tester(MDT)地层测试工具。除了获得来自于储集层18的地层流体样品以外，井下工具26还可采集诸如温度和压力读数等数据。井下工具26的实施例可在一个油管柱、钢丝测井电缆上或者利用其他能够将该工具设置在储集层18内的装置将其送到井中。来自于与井孔相邻的储集层的地层流体的温度T低于地层的初始未经干扰的温度Te(有时被称为原始或者静态储集层温度或者地层温度)。当井孔流体24的循环停止时，井孔流体24的温度Tm开始升高，这是由于受到储集层18内的较高温度的影响。

图3示出了可用于地层流体采样和预测试操作中的现有技术的一种MDT地层测试工具30的一个实施例。各种预测试操作可包括使地层流体在所需的时间内流动以获得特定量的与地层分离的流体，或者可包括在井中流动直至产生所需的压降，以测量压力恢复速度或者压力增加速度。工具30包括能够将储集层流体流引到流体探测器46中沿着流送管34流出井孔14的泵32。储集层流体的流动可持续一段较长的时间以减少污染并且获得质量较好的储集层流体样品，或者在进行压力增加测试或者其它地层分析之前提供所需的预测试流量。如果需要采集样品，密封阀36，38的开启将一部分流体流转移到采样室40中。在采样室40中的任何初始流体可被地层流体冲掉。在工具30内的活塞42可移动并且从缓冲室44排出流体，从而使地层流体进入采样室40中。密封阀36，38的关闭将流体样品容纳在采样室40内以从井孔取出并且进行分析。

通过使井孔附近的因素(诸如由于采样流体受到污染而导致钻井流体的损失以及残留钻井泥浆)达到最小，地层流体在采样之前的流动性能可使MDT工具30提供更典型的地层流体样品。MDT工具30可包括温度传感器以在测试期间记录通过流线34的储集层流体的温度。

目前用于确定初始储集层温度的方法通常基于推断闭井温度记录(extrapolated shut-in temperature recordings)。这些方法通常需要较长的闭井(shut-in)时间并且导致估算值低于实际储集层温度。在井孔附近区域中的完全温度恢复在任何地方都需要耗费几个小时至几个月，这取决于地层、井特征以及泥浆循环时间。由于完全温度恢复所需的较长等待时间会大大提高钻井费用；因此需要一种耗费时间少的能够利用早期的闭井和测试数据来计算静态储集层温度的方法。

发明内容

本发明的一个实施例是一种计算在被井孔穿透的储集层中的静态地层温度的方法。该方法包括估算静态地层温度和计算在井孔处的地层流体温度，所述的计算部分地基于所估算的静态地层温度。测量在井孔处的地层流体样品的温度。将计算的在井孔处的地层流体温度与地层流体样品的测量温度进行比较。通过改变静态地层温度的估算值直至使计算的井孔处的地层流体温度与地层流体的测量温度之间的误差达到最小来预测静态地层温度。

本发明的另一个实施例是一种计算在被井孔穿透的储集层中的静态地层温度的方法，该方法包括：估算在储集层中的静态地层温度和井孔流体温度。部分地基于在储集层中的静态地层温度和井孔流体温度的估算值，对于由钻井探测器(sink probe)从地层中取下的流体，建立一个计算的井孔处地层流体温度相对于时间的曲线。测量由钻井探测器从地层中取下的井孔处地层流体温度，以及建立井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线。将在井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线与在井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线进行比较。通过改变在储集层中的静态地层温度和井孔流体温度的估算值直至使井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线与在井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线之间的误差达到最小来预测静态地层温度。

附图说明

从下面参照附图对本发明的详细描述中可以理解本发明，在附图中，类似的附图标记表示类似的部件，在附图中：

图1示出了现有技术所涉及的一种常规钻井/开采平台；

图2示出了现有技术所涉及的一种包括地层测试工具的常规钻井/开采平台；

图3示出了现有技术所涉及的一种MDT地层测试工具的一个实施例；

图4以图表的形式示出了在井孔流体循环停止后的径向温度分布的一个示例；

图5以图表的形式示出了在不同下降时间时的计算的三维流体流动曲线的一个示例，其中为了便于说明，在笛卡儿坐标系内画出了一个球形模型；

图6以图表的形式示出了在井孔流体循环停止后的在一个钻井探测器处相对于逝去时间的计算的和测量的温度的一个示例；以及

图7是本发明的一个实施例所涉及的方法的示意性流程图。

具体实施方式

温度分布预测

在流体在井孔内循环的过程中，井孔内的温度下降并且在很短的时间内达到一种伪稳态条件。在流体循环过程中的井孔内的温度可认为是恒定的。井下流体和井孔壁之间的温度差基本上立刻能够到达恒定并且在井孔流体循环的整个过程中保持恒定。这意味着，井孔和地层之间的热交换是一种热通量恒定控制过程。因此，在泥浆循环过程中，可利用无限储集层的恒定热通量解(solution)描述在井孔和地层之间的热交换。

应用恒定热通量线性源解(linear source solution)，在任何时间t处的地层中的一个点处的温度T可表示如下： $T=\mathrm{Te}-\frac{Q}{2\mathrm{\πH}{k}_f}f(r,t)---\left(1\right)$ $f(r,t)=-\frac{1}{2}{E}_i(-\frac{r^2}{4\mathrm{\αt}})---\left(2\right)$

其中，Te是原始地层温度，Q是热流量(＝2πrHq)，k_f是地层热导率，H是储集层厚度、q是热通量、E_i是指数积分函数、α是地层的耗热率、r是井孔半径以及t是泥浆循环的时间。

基于整个系统的能量平衡，热量可被表示为： $Q=\frac{2\mathrm{\πH}(\mathrm{Te}-\mathrm{Tm})}{\frac{1}{h_f{r}_w}+\frac{1}{k_f}{f{(r,t)|}_{r_w}}^{}}---\left(3\right)$

其中，h_f是井孔内流体的热传导系数以及r_w是井孔半径。T_M是在循环结束时井孔内的井孔流体温度，并且是随着时间变化的变量。由于T_M通常不能实际应用，因此它被看作一个可调节的参数。在本申请中，术语“井孔流体”指的是在井孔内循环并且在测试过程中保留在井孔内的流体，并不是指的是位于地层基质内的地层流体或者利用采样工具或者探测器从地层中取得的地层流体。

在泥浆循环停止后，地层温度逐渐升高。假设，在泥浆循环后热通量率为0，利用叠加原理可获得下列方程式以表示在温度升高期间(Δt)的一维径向温度分布。 $T=\mathrm{Te}-\frac{Q}{2\mathrm{\πH}{k}_f}f(r,t+\mathrm{\Δt})+\frac{Q}{2\mathrm{\πH}{k}_f}f(r,\mathrm{\Δt})---\left(4\right)$

通过估算井孔流体温度T_M和原始地层温度Te，可根据方程式(3)计算Q的数值。根据方程式(4)可获得在与井孔壁保持一定径向距离的位置处的相对于时间的计算温度T，图4中以图表的形式示出了这样一个示例，其中曲线1表示在泥浆循环过程中的温度曲线，曲线2-5表示在循环停止后在随着时间的增加的温度曲线。

流体流动预测

在本发明所涉及的方法中的下一个步骤包括对在空间上的三维流体流动的计算。

在钻井探测器处抽取的流体可被看作一种连续点源，在没有温度通量穿过的半径为r_w的圆柱形内边界上的强度为q_r。对于由连续点源所产生的在恒定温度下在空间上的球形流体流动，Goode等利用下列方程式表示在一定位置和时间处的压力变化：

其中，q_r是单相液体的接近恒定的抽取率以及(r₀，θ₀，z₀)是点源的圆柱坐标，并且：

α＝r²+r₀ ²-2rr₀cos(θ-θ₀)                         (6)

为了获得流体流动方程式，求关于r，θ和z的压力的导数。接着，沿着r，θ和z的压力梯度可被表示为： $\frac{\∂p}{\∂r}=\frac{A}{B}\frac{r-r_0\cos (\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0)}{2{\mathrm{\η}}_r}[\frac{1}{2\sqrt{t}}\exp (-\frac{B}{t})+\frac{\sqrt{\mathrm{\π}}}{4\sqrt{B}}\mathrm{erfc}\left(\frac{\sqrt{B}}{\sqrt{t}}\right)]---\left(9\right)$ $\frac{\∂p}{\∂\mathrm{\θ}}=\frac{A}{B}\frac{r{r}_0\sin (\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_0)}{2{\mathrm{\η}}_r}[\frac{1}{2\sqrt{t}}\exp (-\frac{B}{t})+\frac{\sqrt{\mathrm{\π}}}{4\sqrt{B}}\mathrm{erfc}\left(\frac{\sqrt{B}}{\sqrt{t}}\right)]---\left(10\right)$ $\frac{\∂p}{\∂z}=\frac{A}{B}\frac{z}{2{\mathrm{\η}}_z}[\frac{1}{2\sqrt{t}}\exp (-\frac{B}{t})+\frac{\sqrt{\mathrm{\π}}}{4\sqrt{B}}\mathrm{erfc}\left(\frac{\sqrt{B}}{\sqrt{t}}\right)]---\left(11\right)$

其中erfc(x)是误差函数，并且 $B=\frac{1}{4}[\frac{\mathrm{\α}}{{\mathrm{\η}}_r}+\frac{{(z-z_0)}^2}{{\mathrm{\η}}_z}]---\left(13\right)$

这样，在时间t处的在三维空间中的一个位置处的速度可被表示为： $v_r\left(t\right)=-\frac{k_r}{\mathrm{\μ}}\frac{\∂p}{\∂r}---\left(14\right)$ $v_{\mathrm{\θ}}\left(t\right)=-\frac{k_r}{\mathrm{\μ}}\frac{\∂p}{\∂\mathrm{\θ}}\frac{1}{r^2}---\left(15\right)$ $v_z\left(t\right)=-\frac{k_z}{\mathrm{\μ}}\frac{\∂p}{\∂z}---\left(16\right)$

以及

Δs＝vΔt                               (17)

其中s是在时间段Δt内一个空间点沿着r，θ和z的方向移动的距离，以及v表示沿着这三个方向的速度。这是一个分析模型，利用该分析模型可以计算在任何时间的在空间中的一个点的位置和速度。

利用这组方程式，可追踪在不同时间处流体在钻井探测器中的移动，因此可使起点定位。这样，通过将包围点源的小球分成流线族，可使在一个特定时刻的流线的起点定位。流体移动的起点表示流体在测试阶段开始时的位置。图5示出了在图5中所示的各个下降时间处的方程式(5)至(17)的解的一部分。在知道地层内的流线的起点位置后，各个位置可被看作与井孔壁的径向距离。

由于涉及的使用采样工具的测试时间较短，因此假设在测试过程中在地层内的温度分布是保持恒定的。根据如在方程式(4)中所表示的径向温度分布预测，可计算在这些起点处的温度。起点温度的平均值表示在起点处的流体的计算温度。流体流动方程式能够估算流体从每一个起点到达探测器的时间。通过知道在起点处的流体温度以及该特定流体进入探测器的时间，可相对于时间确定在探测器处的流体的计算温度。尽管这是一个分析模型，但是可利用计算机程序完成对流体沿着流线移动到探测器的追踪。

方程式(9)至(17)的求解提供了径向距离(流体位置)相对于时间的一系列解，接着可与方程式(1)至(4)的温度相对于半径的解结合以提供在特定时刻的在探测器处的计算温度。图6中的曲线2示出了计算温度相对于时间的解的图形表示的一个示例。改变井孔流体温度Tm和原始地层温度Te的估算值能够改变计算温度相对于时间的解。

地层流体测量

并下探测器被插入到井孔中，在那里井下探测器能够接收地层流体样品并且在测试时间内对地层流体进行温度测量。通常井下探测器与井孔壁接合，在那里井下探测器能够接收地层流体并且没有来自于井孔流体的污染物。以基本上均匀的抽取速率从储集层抽取地层流体。记录地层流体温度测量结果并且提供在井孔处的相对于时间数据的观测地层流体温度。

利用最佳化确定原始地层温度

为了估算静态地层温度，在观测的温度和计算温度之间的误差E的下列目标函数被最小化： $E=\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{MDT}}}{\mathrm{\Σ}}}{({T_i}^{\mathrm{obs}}-{T_i}^{\mathrm{cal}})}^2---\left(18\right)$

井孔流体(泥浆)温度Tm和原始地层温度Te是可调节的参数。计算温度曲线的形状和斜率会受到Tm以及原始地层温度Te的数值影响。接着，将进入探测器的流体的相对于时间的观测温度T_obs与进入探测器的流体的相对于时间的计算温度T_cal进行比较。这两个温度曲线之间的误差E在方程式(18)的解中被量化，产生它们之间的误差的测量结果。可对井孔流体温度Tm和原始储集层温度Te的估算值进行调节以使该误差达到最小。通过系统地调节井孔流体温度Tm和原始储集层温度Te的数值，可使计算温度和测量温度之间的误差达到最小，从而实现对原始储集层温度Te的准确预测。该过程提供了一种无需很长的温度升高时间段即可确定静态储集层温度的系统方法。

图7是表示本发明的一个实施例所涉及的方法的一个示意性流程图。块1包含可使用的输入数据，诸如储集层参数、井孔数据和任何已经获得的预测试数据。块2表示用于分析井孔周围的地层的三维模型。建立在空间上的三维流体流动模型能够在任何时刻确定在包围井孔的地层中的任何点处的地层流体速度。该技术用于在测试过程中在任何时刻追踪流体的位置，以及确定在一个特定位置处的流体进入井孔的时间，这也被称为飞行时间。产生和追踪流体流动的流线，从而能够确定作为在某一时刻进入井孔的流体起点的流体在空间中的位置。块3示出了将在下面的分析中所用的在地层流体空间中位置的飞行时间参数。块4包含可使用的关于地层和井孔的热性能的输入数据。该数据包括在井孔内的钻井流体温度和静态地层温度的估算值。块5示出了用于将根据流动模型所获得的空间位置数据转换成温度场的温度模型。对具有相同的飞行时间的流体的计算温度求平均值以获得在不同飞行时间(即，在特定地层流体进入并孔的时间)处的流体计算温度，从而获得相对于时间的进入井孔的流体温度的估算值。块6表示飞行时间平均温度的参数，它给出了将在下面的分析中所用的相对于时间的进入井孔的地层流体计算温度。块7示出了相对于时间的计算温度数据与由相同的探测器所获得的相对于时间的测量温度数据之间的比较。计算的地层流体温度基于在探测器测试之前的所估算的温度分布。在井孔流体循环结束时的井孔中的泥浆温度和原始地层温度在建立计算温度(进入探测器)相对于时间的数据的过程中是可调节的。块8示出了可如何改变泥浆温度和原始储集层温度的可调节参数并且将它们返回输入到块5中所示的温度模型中。由于通过调节泥浆温度和原始储集层温度可改变计算温度数据，因此利用反复迭代可使计算温度和测温度数据之间的误差达到最小，从而提供静态储集层温度的估算值。

图4以图表的形式示出了在井孔流体循环停止后的径向温度分布。其中示出了在几个升高阶段中沿着与井孔的径向距离的温度分布。在井孔流体循环停止后，温度漏斗向着均匀的温度场快速升高，但是该升高逐渐变慢，这表示热通量随着时间的增加而减小。

图5以图表的形式示出了在不同下降时间时的计算的三维流体流动曲线。由于渗透性的各向异性，流动曲线是椭圆形的并且随着时间的增加而变平。

图6以图表的形式示出了在井孔流体循环停止后在一个钻井探测器处相对于逝去时间的计算的和测量的温度。其中示出了用于该实施例的在MDT探测器处测量的温度与计算温度相对于时间的关系。对于大部分的抽取时间，可以获得计算温度图与测量温度图之间的良好的匹配结果。明显高于计算数据的测量数据的早期数据表示原始MDT流线温度高于此时流入工具中的流体，但是测量的温度快速减小到实际流动流体温度。在进行该实施例的测试之前，在测试关键点之前的相同操作过程中MDT工具已经测试了较深的间距(具有较高的温度)，这可解释在早期数据中的偏差。与场数据的良好匹配表示该技术是可行的并且是可靠的。

本发明的一个特定实施例包括在泥浆循环停止后静态地层温度和在井孔内的泥浆温度的估算。利用这些估算值以及储集层的实际性能、循环时间以及升高时间(在循环停止后的时间长短)，可解开方程式(1)至(4)的一维径向热通量方程式。这些解建立了在各个升高时间处相对于与井孔的径向距离的地层温度曲线，诸如图4中所示出的。利用由采样探测器在井孔处取得的地层流体抽取速率的估算值，可利用方程式(5)至(17)计算储集层的三维流体流动模型，建立在各个下降(采样/测试)时间处的地层流体位置曲线，诸如图5中所示的。已知下降时间和升高时间，可使流体移动的起点定位。这些起点位置可与图4中的相对于径向距离的温度曲线图有关，确定每一个起点位置的温度。对这些温度取平均值以预测包括从这些位置的流体的组合的流体样品温度。

通过根据流体流动模型预测将进入采样探测器的特定流体的时间，可以建立当特定流体进入采样探测器时的预测温度相对于时间的曲线和由采样探测器从地层中抽取的地层流体的预测温度相对于时间的曲线。通过将采样探测器插入到井孔中并且使其与井孔壁接合，可从地层中抽取地层流体。通常以已知的速率和基本上稳定的速率抽取流体以减少流过可改变测试数据的流体中的偏差。如果流体抽取速率与用于流体流动模型中的估算的流体抽取速率明显不同，那么需要利用实际的流体流量对流体流动进行重新计算。通过井孔处的探测器的地层流体的温度被测量，从而建立相对于时间的观测地层流体温度的曲线。

井孔处的观测地层流体温度相对于时间的曲线和井孔处的计算地层流体温度相对于时间的曲线之间的误差可被数学量化，诸如利用方程式(18)。由于井孔处的计算地层流体温度相对于时间的曲线取决于静态地层温度和井孔内的泥浆温度的估算值，因此这些估算值可被改变并且产生井孔处的修改的计算地层流体温度相对于时间的曲线。

可通过反复迭代修改的静态地层流体估算温度和井孔流体温度变量，以及产生并孔处的修改的计算地层流体温度相对于时间的曲线，直至使井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线与井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线之间的误差达到最小，来预测静态地层温度。

Claims (21)

1.一种计算被井孔穿透的储集层中的静态地层温度的方法，包括：

估算静态地层温度；

计算井孔处的地层流体温度，所述的计算部分地基于所估算的静态地层温度；

测量井孔处的地层流体样品的温度；

将计算的井孔处的地层流体温度与地层流体样品的测量温度进行比较；以及

通过改变静态地层温度的估算值直至使计算的井孔处的地层流体温度与地层流体的测量温度之间的误差达到最小来预测静态地层温度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，井孔处的地层流体温度的计算包括对径向热通量方程式的求解。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在井孔处的地层流体温度的计算包括建立通过储集层的三维流体流动模型。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用估算的井孔处的地层流体抽取速率建立通过储集层的三维流体流动模型。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，井孔处的地层流体温度的计算包括结合三维流体流动模型对径向热通量方程式求解以建立井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，利用井孔处的地层流体样品的测量温度建立井孔处的地层流体样品的测量温度相对于时间的曲线。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，使井孔处的地层流体样品的测量温度相对于时间的曲线与井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线之间的误差被量化。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过使井孔处的地层流体样品的测量温度相对于时间的曲线与计算的井孔处的地层流体温度相对于时间的曲线之间的误差达到最小来预测静态地层温度。

9.如权利要求1所述的方法，还包括：

将钻井探测器插入到井孔中；

使钻井探测器与在井孔壁处的地层接合；以及

以基本上已知的抽取速率利用钻井探测器从地层抽取流体。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钻井探测器在测井电缆上被伸入井孔中。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钻井探测器被伸入管柱上的井孔中。

12.一种计算被井孔穿透的储集层中的静态地层温度的方法，该方法包括：

估算在储集层中的静态地层温度和井孔流体温度；

部分地基于在储集层中的静态地层温度和井孔流体温度的估算值，对由钻井探测器从地层中取下的流体，建立一个关于计算的井孔处的地层流体温度相对于时间的曲线；

测量由钻井探测器从地层中取下的井孔处的地层流体的温度，以及建立在井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线；

将在井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线与井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线进行比较；以及

通过改变储集层中的静态地层温度和井孔流体温度的估算值直至使井孔处的地层流体测量温度相对于时间的曲线与井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线之间的误差达到最小来预测静态地层温度。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将钻井探测器插入到井孔中；

使钻井探测器与在井孔壁接合；以及

以基本上已知的抽取量利用钻井探测器从地层抽取流体。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述钻井探测器在测井电缆上被伸入到井孔中。

15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述钻井探测器在管状管柱上被伸入到井孔中。

16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在井孔中的井孔流体循环停止后将所述钻井探测器伸入到井孔中。

17.一种预测被井孔穿透的储集层中的静态地层温度的方法，该方法包括：

估算静态地层温度；

估算井孔流体温度；

利用一维径向热通量方程式计算地层流体计算温度相对于径向距离的曲线；

利用井孔处的地层流体抽取速率的估算值计算储集层的三维流体流动模型，从而建立地层流体位置相对于时间的曲线；

将地层流体计算温度相对于径向距离的曲线与地层流体位置相对于时间的曲线结合以建立井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线；

以基本上已知的并且基本上恒定的抽取速率在井孔处从地层中抽取流体；

测量从地层中抽取的地层流体进行温度；

建立井孔处的地层流体观测温度相对于时间的曲线；

对井孔处的地层流体观测温度相对于时间的曲线与井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线之间的误差进行量化；

改变静态地层流体温度和井孔流体温度的估算值；

产生井孔处的修改的计算地层流体温度相对于时间的曲线；以及

通过反复迭代修改的地层流体估算温度和井孔流体温度变量，产生井孔处的修改的计算地层流体温度相对于时间的曲线，直至使井孔处的地层流体计算温度相对于时间的曲线与观测的井孔处地层流体温度相对于时间的曲线之间的误差达到最小，来预测静态地层温度。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将钻井探测器插入井孔中；

使钻井探测器与井孔壁接合；以及

以基本上已知的抽取速率利用钻井探测器从地层抽取流体。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述钻井探测器在测井电缆上被伸入到井孔中。

20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述钻井探测器在管状管柱上被伸入到井孔中。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，在井孔内的井孔流体循环停止后将所述钻井探测器伸入到井孔中。

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