-
Hintergrund der Erfindung
-
Gebiet der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Analyse von Bohrlochprotokollierungen.
Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Quantifizieren
von Kohlenwasserstoffvolumen unter Verwendung von Bohrlochprotokollierungsdaten,
die eine relativ grobe Auflösung in der Dickenrichtung
aufweisen, in geschichteten unterirdischen Formationen, die eine
relativ dünne Schichtdicke haben.
-
Stand der Technik
-
Bohrlochprotokollierungen
werden verwendet, um quantitative Abschätzungen eines Kohlenwasserstoffvolumens
zu machen, das in unterirdischen Erdformationen vorhanden ist. Bohrlochprotokollierungen
werden durch Bewegen verschiedener Arten von Instrumenten, die Sensoren
darin aufweisen, längs eines durch die unterirdischen Formationen
gebohrten Bohrlochs erhalten. Sensoren in typischen Bohrlochprotokollierungsinstrumenten
führen Messungen von speziellen petrophysikalischen Eigenschaften
der unterirdischen Formationen durch, beispielsweise einschließlich
des elektrischen spezifischen Widerstands, der Schallgeschwindigkeit,
der Dichte, der natürlichen Gammastrahlung, der Neutronendurchlässigkeit
und der Dielektrizitätskonstante sowie anderer.
-
Die
Sensoren in den unterschiedlichen Arten von Bohrlochprotokollierungsinstrumenten
haben unterschiedliche axiale Auflösung (Auflösung
längs der Richtung des Bohrlochs) und laterale Untersuchungstiefe (Untersuchung
quer zu der Richtung des Bohrlochs) in die das Bohrloch umgebenden
Formationen. Als ein generelles Prinzip korrespondiert eine größere
laterale Untersuchungstiefe mit einer gröberen axialen
Auflösung. Für bestimmte Arten von Messungen ist
eine größere laterale Untersuchungstiefe wichtig,
da ein Bohren eines Bohrlochs zu einer Verlagerung von Fluiden,
die in den unterirdischen Formationen natürlich vorhanden sind,
durch die flüssige Phase des für das Bohren des
Bohrlochs verwendeten Fluids führen kann. Daher ist es
für bestimmte Analysen, einschließlich eines Ermittelns
des Anteils des durch Kohlenwasserstoffe besetzten Gesteinsvolumens,
nötig, Messungen des elektrischen spezifischen Widerstands
zu erhalten, die in enger Beziehung zu dem spezifischen Widerstand
bei einer solchen lateralen Tiefe von dem Bohrloch stehen, wobei die
Formation im Wesentlichen ungestört durch die Bewegung
des Bohrlochfluids in die Formation ist. Ein Erhalten solcher lateraler
tiefer Messungen führt unausweichlich zu Messungen, die
eine relativ grobe axiale Auflösung aufweisen.
-
Eine
feine axiale Auflösung ist wichtig, besonders da einige
Formationen aus mehreren relativ dünnen (die Dicke einer
Formationslage wird im Allgemeinen in Bezug auf eine Querlinie zu
der Ebene der Formationslage definiert) Schichten einer Kohlenwasserstoff
enthaltenden (und daher typischerweise kohlenwasserstoffproduktiven)
Gesteinsformation, die verschachtelt mit Schichten einer Ton enthaltenden
(und daher im Wesentlichen undurchlässigen und nichtproduktiven) Gesteinsformation
ist, bestehen.
-
Vorrichtungen
zum Messen des spezifischen Widerstands, die eine laterale Untersuchungstiefe
in der Größenordnung von 1 bis 3 Metern von der
Achse des Instruments aufweisen können, sind auf dem Gebiet bekannt.
Entsprechend ist die axiale Auflösung solcher Instrumente
ungefähr 1 bis 3 Meter. Andere Vorrichtungen, wie Dicke-
und Neutronendurchlässigkeit-Vorrichtungen, können
eine axiale Auflösung und laterale Untersuchungstiefe von
ungefähr 1/10 bis 1/2 Meter haben. Vorrichtungen zum Messen
der Dielektrizitätskonstanten können zum Beispiel
eine axiale Auflösung und laterale Untersuchungstiefe in
der Größenordnung von 1/10 Meter oder weniger
haben. Vorrichtungen zum Messen der Schallgeschwindigkeit können
eine axiale Auflösung in der Größenordnung
von 1/10 bis 1 Meter haben.
-
Eine
andere Vorrichtung zum Messen des spezifischen Widerstands, für
die Dienste durch den Abtretungsempfänger der vorliegenden
Erfindung unter der Marke RTSCANNER verkauft werden, führt
Schätzungen des spezifischen Widerstands der Formation
in einer Richtung längs der Richtung der Lagen der Formationen
und in einer Richtung quer zu der Lagenrichtung durch. Diese Werte
des spezifischen Widerstands werden in der Beschreibung der vorliegenden
Erfindung als horizontale bzw. vertikale spezifische Widerstände
bezeichnet. Solch eine Vorrichtung hat sich als nützlich
beim Identifizieren von unterirdischen Formationen, die aus alternierenden
produktiven und nichtproduktiven Lagen bestehen, wie oben beschrieben,
erwiesen. Die relativ grobe axiale Auflösung der Messungen,
die durch das vorgenannte Instrument bereitgestellt wird, hat jedoch
die Genauigkeit der quantitativen Bewertung solcher geschichteter
Formationen verringert. Es besteht immer noch ein Bedarf für
Verfahren zum Interpretieren von Bohrlochprotokollierungsdaten,
um quantitative Schätzungen eines Kohlenwasserstoffvolumens
dort zu erhalten, wo die unterirdischen Formationen dünne Schichten
aufweisen.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Ein
Verfahren zum Schätzen eines Kohlenwasserstoffvolumens
in einer mehrlagigen unterirdischen Formation umfasst ein Ermitteln
eines vertikalen spezifischen Widerstands und eines horizontalen
spezifischen Widerstands in der Formation. Eine Sättigung
an gebundenem Wasser und eine Gesamtdurchlässigkeit einzelner
Lagen der Formation werden ermittelt. Werte des horizontalen spezifischen
Widerstands und des vertikalen spezifischen Widerstands der Formation
werden basierend auf der Sättigung an gebundenem Wasser
und der Gesamtdurchlässigkeit für jede Lage sowie
auf einem geschätzten irreduziblen Massevolumen an Wasser
in jeder Lage berechnet. Die geschätzten Werte werden mit
dem ermittelten horizontalen spezifischen Widerstand und dem vertikalen
spezifischen Widerstand verglichen. Die geschätzte irreduzible
Wassersättigung in jeder Lage wird angepasst, und das Schätzen
der Werte wird wiederholt, bis die Differenzen zwischen den geschätzten
Werten und den ermittelten Werten für den vertikalen spezifischen
Widerstand unter eine gewählte Schwelle fallen. Das Kohlenwasserstoffvolumen
wird aus der angepassten irreduziblen Wassersättigung für
jede Lage geschätzt.
-
Ein
Bohrlochprotokollierungsverfahren gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Bewegen eines Bohrlochprotokollierungsinstruments
entlang eines durch eine geschichtete unterirdische Formation gebohrten
Bohrlochs. Das Instrument umfasst ein erstes Messgerät
zum Ermitteln eines vertikalen spezifischen Widerstands und eines
horizontalen spezifischen Widerstands in der Formation sowie ein
zweites Messgerät zum Ermitteln einer Gesamtdurchlässigkeit
und einer irreduziblen Wassersättigung in der Formation.
Das zweite Messgerät hat eine feinere axiale Auflösung
als das erste Messgerät. Die Werte des horizontalen spezifischen
Widerstands und des vertikalen spezifischen Widerstands in der geschichteten
Formation werden aus den Messungen, die von dem ersten Messgerät
durchgeführt werden, ermittelt. Die Sättigung
an gebundenem Wasser und die Gesamtdurchlässigkeit von
einzelnen Lagen der Formation werden aus Messungen, die von dem
zweiten Messgerät durchgeführt werden, ermittelt.
Die Werte für den horizontalen spezifischen Widerstand
und den vertikalen spezifischen Widerstand der Formation werden
basierend auf der Sättigung an gebundenem Wasser und der
Gesamtdurchlässigkeit für jede Lage sowie auf
einem geschätzten irreduziblen Massevolumen an Wasser in
jeder Lage geschätzt. Die geschätzten Werte werden
mit dem ermittelten horizontalen spezifischen Widerstand und dem
vertikalen spezifischen Widerstand verglichen. Die geschätzte
irreduzible Wassersättigung in jeder Lage wird angepasst,
und das Schätzen der Werte wiederholt, bis die Differenzen
zwischen den geschätzten Werten und dem ermittelten vertikalen
und horizontalen spezifischen Widerstand unter eine gewählte
Schwelle fallen. Das Kohlenwasserstoffvolumen wird aus der angepassten
irreduziblen Wassersättigung für jede Lage geschätzt.
-
Andere
Aspekte und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
und die angehängten Ansprüche offensichtlich.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
ein Bohrlochprotokollierungsinstrument, das entlang eines durch
unterirdische Formationen gebohrten Bohrlochs bewegt wird.
-
2 ist
ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens gemäß der
Erfindung.
-
Genaue Beschreibung
-
1 zeigt
ein Beispiel eines Bohrlochprotokollierungsinstruments 16,
das entlang eines Bohrlochs 10, das durch unterirdische
Formationen 12, die eine Kohlenstoff enthaltende Formation 14 umfassen,
gebohrt ist, bewegt wird. Das Instrument 16 umfasst wenigstens
eine Messvorrichtung 16B mit feiner axialer Auflösung und
wenigstens eine Messvorrichtung 16A mit grober axialer
Auflösung, die eine im Vergleich größere
laterale Untersuchungstiefe in die Formationen 12, 14,
die das Bohrloch 10 umgeben, aufweist als die Messvorrichtung 16B mit
feiner axialer Auflösung. Die Messvorrichtung 16B mit
feiner axialer Auflösung kann Messelemente (nicht separat
gezeigt) umfassen, die in einer Gleitschiene oder Auflage 16C montiert
sind, die in Kontakt mit der Wand des Bohrlochs 10 gedrängt
wird. Ein Sicherungsarm 16D oder eine andere Vorspannvorrichtung kann
eine Kraft liefern, um die Gleitschiene oder die Auflage 16C in
Kontakt mit der Bohrlochwand zu drängen. Die Messvorrichtung 16A mit
grober axialer Auflösung kann ausgestaltet sein, um in
der Mitte des Bohrlochs 10 zu arbeiten oder an einem gewählten
Versatz zu der Mitte oder zu der Bohrlochwand.
-
Das
Bohrlochprotokollierungsinstrument 16 kann durch das Bohrloch 10 durch
ein bewehrtes elektrisches Kabel 18, das durch eine Winde 20 oder
eine ähnliche im Stand der Technik bekannte Spulvorrichtung ausgefahren
und zurückgezogen werden kann, bewegt werden. Das Kabel 10 kann
in elektrischer Kommunikation mit einer Aufzeichnungseinheit 22,
die an der Oberfläche angeordnet ist, sein, wobei Signale
von dem Instrument 16 aufgezeichnet, decodiert und interpretiert
werden können. Es ist einfach zu verstehen, dass die Weise
der Beförderung des Instruments 16 durch das Bohrloch 10 nicht
eine Begrenzung des Umfangs der Erfindung ist. Andere Beförderungsvorrichtungen,
die auf dem Gebiet bekannt sind, beispielsweise für Bohrrohre,
doppelwendige Rohre, Produktionsrohre und/oder während
des Rohrens, können auch mit dem Protokollierungsinstrument 16 verwendet
werden, ohne den Umfang dieser Erfindung zu übersteigen.
-
Die
interessierende Formation 14 kann mehrere relativ dünne
Lagen oder Schichten von Kohlenwasserstoff enthaltendem (und daher
kohlenwasserstoffproduktivem) Gestein 14A umfassen, die
mit Lagen von im Wesentlichen undurchlässigem und daher
nichtproduktivem Gestein 14B verzahnt sind. Typischerweise werden
die produktiven Gesteinslagen 14A einen höheren
elektrischen spezifischen Widerstand haben als die nichtproduktiven
Gesteinsschichten 14B, da die Porenzwischenräume
darin zumindest teilweise durch elektrisch nichtleitende Kohlenwasserstoffe
besetzt sind. Zum Zwecke der folgenden Erklärung können
die produktiven Lagen 14A als aus verschiedenen Zusammensetzungen
von Sandstein (körniges durchlässiges Gestein mit
Quarz) bestehend betrachtet werden, und die nichtproduktiven Lagen 14B können
als aus verschiedenen Zusammensetzungen von Schiefer (im Wesentlichen
jedes Tonmineral für die festen Gesteinskörner)
bestehend angesehen werden. Andere Mineralzusammensetzungen für
die Lagen können verwendet werden, jedoch werden die Fachleute
erkennen, dass die interessierende Formation 14 vom mehrlagigen
Typ, die in 1 gezeigt ist, häufig
mit Formationen in Verbindung gebracht wird, die aus verzahnten
Sand- und Schiefer-Lagen bestehen.
-
In
dem vorliegenden Beispiel kann die Vorrichtung 16A mit
grober axialer Auflösung Messvorrichtungen (nicht gezeigt)
für den spezifischen Widerstand umfassen, die Messungen
entsprechend dem spezifischen Widerstand der interessierenden Formation 14 in
einer Richtung längs der Achse des Bohrlochs 10 oder
quer zu der Richtung der Formationslagen durchführen können,
dem so genannten ”vertikalen spezifischen Widerstand”.
Die Vorrichtung 16A mit grober axialer Auflösung
kann auch Messelemente umfassen, um den spezifischen Widerstand
längs einer Richtung quer zu der Achse des Bohrlochs oder
entlang der Richtung der Lagen zu messen, den so genannten ”horizontalen
spezifischen Widerstand”. Solche Messungen können
bis zu einer lateralen Untersuchungstiefe durchgeführt
werden, die ausreicht, um auf den Fluidgehalt in den produktiven
Lagen 14A anzusprechen, dort, wo das Fluid von dem Bohrloch 10 nicht
das in den Porenzwischenräumen der Formationslagen 14A vorhandene
Fluid beeinflusst hat. Die Vorrichtung 16A mit grober axialer
Auflösung kann eine unter der Marke RTSCANNER für
Dienstleistungen zur Verfügung gestellte verwendete Vorrichtung
sein, wobei die Marke eine Marke der Abtretungsempfängerin
der vorliegenden Erfindung ist.
-
Ein
Ziel eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist, den
Bruchteil des Volumens der produktiven Gesteinsschichten 14A zu
ermitteln, der durch Kohlenwasserstoffe bei einer lateralen Tiefe
besetzt ist, die ausreichend beabstandet von dem Bohrloch 10 ist,
um im Wesentlichen ungestört durch die Verlagerung von
Fluid innerhalb des Bohrlochs 10, das zum Bohren desselben
verwendet wird, zu sein.
-
Die
Messvorrichtung 16B mit feiner axialer Auflösung
kann einen Sensor für die Dielektrizitätskonstante
(nicht separat gezeigt) umfassen, der das Vornehmen quantitativer
Schätzungen des minimalen Bruchteilsvolumens von durch
Wasser besetzten Porenzwischenräumen (”irreduzible
Wassersättigung” – Swirr)
in jeder der produktiven Gesteinslagen 14A und in den nichtproduktiven
Gesteinslagen 14B ermöglicht. Sensoren für die
Dielektrizitätskonstante sind auf dem Gebiet bekannt und
umfassen einen elektromagnetischen Sender und einen oder mehrere
elektromagnetische Empfänger an zueinander beabstandeten
Positionen zu dem Sender. Die an dem einen oder den mehreren Empfängern
gemessene Dämpfung und/oder Phasenverschiebung einer von
der Antenne abgestrahlten elektromagnetischen Welle wird mit der
Dielektrizitätskonstanten der Formationen, die in Kontakt
mit der Gleitschiene oder Auflage 16C ist, in Abhängigkeit
von der Frequenz der elektromagnetischen Welle in Beziehung gesetzt.
-
Die
Messvorrichtung 16B mit feiner axialer Auflösung
kann auch einen oder mehrere Arten von Messgeräten (nicht
separat gezeigt) umfassen, die auf das Bruchteilsvolumen von Porenzwischenraum
(”Porosität”) in den verschiedenen das
Bohrloch 10 umgebenden Formationen 12, 14 bezogene
Messungen liefern. Nicht einschränkende Beispiele solcher
Messvorrichtungen für die Porosität umfassen Schallgeschwindigkeits-, Gamma-Gamma-Dichte-,
Neutronendurchlässigkeit- und magnetische Kernresonanz(”NMR”)-Relaxations-Vorrichtungen.
In einigen Beispielen können Messungen der NMR-Relaxation
verwendet werden, um eine interessierende Größe
in jeder der Lagen 14A, 14B zu ermitteln.
-
In
der folgenden Beschreibung bedeutet der Begriff ”Sättigung” den
Volumenanteil von Porenzwischenraum, der durch ein bezeichnetes
Material besetzt ist. Daher bedeutet ”Wassersättigung” (Sw)
eine Bruchteilsmenge des gesamten Gesteinsporenzwischenraums, der
durch Wasser besetzt ist. Eine Sättigung eines jeden Materials
kann zwischen null und 100 Prozent (oder eins, wenn Bruchteilsangaben
verwendet werden) reichen. Ein ”Massevolumen” eines
Materials ist eine Bruchteilsmenge des gesamten Volumens oder der Gesteinsformation,
die durch ein bestimmtes Material besetzt ist. Der Bereich der möglichen
Werte für ein Massevolumen irgendeines Materials, das in
Gesteinsporenzwischenräumen vorhanden ist, ist daher notwendigerweise
begrenzt auf das Bruchteilsvolumen des Porenzwischenraums (”Porosität”).
-
In
einem Verfahren gemäß der Erfindung ist ein interessierender
Sättigungswert, der der ”irreduziblen Wassersättigung”.
Irreduzible Wassersättigung ist das Bruchteilsvolumen von
Porenzwischenraum, das durch Wasser besetzt ist, das im Wesentlichen
nicht von dem Gesteinsporenzwischenraum wegbewegt werden kann, da
es durch Oberflächenspannung (Kapillardruck) gebunden an
den Gesteinskörnern verbleibt. Ein Wert der irreduziblen
Wassersättigung in den nichtproduktiven Gesteinslagen 14B,
durch Swirr(clay) dargestellt, da bei solchen
Lagen 14B in diesem Beispiel angenommen wird, dass sie
ganz aus Ton(”clay”)mineralien und gebundenem
Wasser bestehen, kann mit dem Bruchteilsvolumen von ”gebundenem” Wasser
(Wasser, das durch Kapillardruck an die Gesteinskörner
gebunden ist) in den Porenzwischenräumen der nichtproduktiven
Gesteinslagen durch eine Konstante d in Beziehung gesetzt werden.
Die Konstante d steht in Beziehung zu der irreduziblen Wassersättigung
Swirr(clay) durch die Gleichung: Swirr(clay) = d·Swb (1),in der Swb
die Sättigung an gebundenem Wasser für die bestimmte
Lage angibt. Swb kann durch bestimmte Bohrlochprotokollierungsmessungen,
wie die der Dielektrizitätskonstante und der NMR-Relaxation,
wie oben erklärt, ermittelt werden.
-
In
jeder Gesteinslage, einschließlich der produktiven Lagen
14A,
kann eine irreduzible Wassersättigung zu dem obigen Wert
der irreduziblen Wassersättigung in Ton durch die Gleichung
in Beziehung gesetzt werden:
in der BVirr das Bruchteilsvolumen
des Kapillardruck-gebundenen (unbeweg lichen) Wassers in im Wesentlichen
tonfreien (”sauberen”) Gesteinsformationen darstellt,
und Φt das gesamte Bruchteilsvolumen von Porenzwischenraum
(”Porosität”) in den Gesteinsformationen
darstellt. Die Porosität Φt kann aus Bohrlochprotokollierungsmessungen
erhalten werden, wobei nicht einschränkende Beispiele von
diesen Massedichte, Neutronenporosität, Schallgeschwindigkeit,
magnetische Kernresonanzrelaxation und Kombinationen hiervon einschließen.
Für die Zwecke der Erfindung ist es nur nötig,
dass die zum Erhalten von Φt und Swb verwendeten Messungen
eine ausreichend feine axiale Auflösung aufweisen, um die
Ermittlung der Porosität in jeder der Lagen zu ermöglichen.
-
Das
Vorgehende definiert die Werte von BVirr, d Swb, Swirr und Φt
in Bezug auf jede Lage 14A, 14B. In einigen Beispielen
können die vorgenannten Werte in Bezug auf jeden Probenwert,
der durch das Aufzeichnungsinstrument 22 aufgezeichnet
ist, ermittelt werden. In einigen Beispielen kann die Aufzeichnungseinheit einen
Abtastwert von jeder Messung des Sensors des Bohrlochprotokollierungsinstruments
alle zwei Zoll (ungefähr 5 cm) der Bewegung aufzeichnen.
Werte, die diskreten Lagen der Formation entsprechen, wie es bei 14A und 14B gezeigt
ist, können durch ”Quadrieren” oder eine
andere bekannte Bohrlochprotokollierungsanalysetechnik zum Diskretisieren
von Lagen aus Bohrlochprotokollierungsdaten erhalten werden.
-
Ein
modellierter oder erwarteter Wert für den vertikalen spezifischen
Widerstand Rv(mod) der gesamten interessierenden Formation
14 kann
durch die folgende Gleichung mit Bezug auf die Parameter d und BVirr in
jeder der Lagen
14A,
14B erhalten werden:
in der
n die Anzahl von Lagen darstellt, Cwb die elektrische Leitfähigkeit
des gebundenen Wassers in jeder Lage darstellt und Cwf die elektrische
Leitfähigkeit des freien oder beweglichen Wassers in jeder
Lage darstellt. Cwb und Cwf können aus Messungen des elektrischen
spezifischen Widerstands und entsprechenden Porositätsmessungen,
die in benachbarten ”sauberen” Formationen und
in benachbarten Schiefern durchgeführt werden, ermittelt
werden, oder sie können aus in jeder einzelnen Lage durchgeführten
Messungen mit feiner Auflösung erhalten werden. Swb in
der i-ten Lage kann aus Bohrlochprotokollierungsmessungen wie vorstehend
erläutert erhalten werden. Der Wert m(net) stellt einen ”net”(Netto)-Wert
für jede Schicht des gemäß der Archie's-Gleichung
ermittelten ”Zementierungsexponenten” dar:
wobei
R
0 den spezifischen Widerstand einer porösen
Formation darstellt, dessen Porenzwischenraum vollständig
mit Wasser gefüllt ist, das einen elektrischen spezifischen
Widerstand von Rw aufweist, und a eine empirisch ermittelte Konstante
ist. In dem Fall, wenn das für die i-te Lage ermittelte
Swb über einem vorgewählten minimalen Wert ist,
wobei das Minimum aus Bohrlochprotokollierungsdaten ermittelt oder
geschätzt werden kann, dann kann der Zementierungsexponent
m(net) für die Lage auf den Wert gesetzt werden, der in
Gesteinsformationslagen, die im Wesentlichen alle als Schiefer ermittelt
wurden, ermittelt wurde. Solch ein Zementierungsexponent kann unter
Verwendung eines gemessenen Wertes des vertikalen spezifischen Widerstands
und der Porositätswerte von einer Schieferlage in der interessierenden
Formation
14 ermittelt werden oder in einer benachbarten
Schieferformation. In Fällen, in denen Swb der i-ten Lage
gleich oder niedriger dem vorgewählten minimalen Wert ist,
da kann der Zementierungsexponent für solch eine Lage auf
einen solchen für eine produktive Formationsschicht
14A gesetzt
werden. Solch ein Zementierungsexponent kann unter Verwendung der
obenstehenden Gleichung (4) mit in einer produktiven Lage durchgeführten
Bohrlochprotokollierungsmessungen ermittelt werden. Solche Messungen
können Messungen des elektrischen spezifischen Widerstands
mit feiner axialer Auflösung (und konsequenterweise niedriger
Untersuchungstiefe) umfassen, da der spezifische Widerstand des
Bohrlochfluids, das das native Fluid in den Porenzwischenräumen
verlagert, schon aus an der Erdoberfläche durchgeführten
Messungen ermittelt werden kann.
-
Ein
modellierter oder erwarteter Wert des horizontalen spezifischen
Widerstands Rh für die interessierende Formation
14 kann
auch in Bezug auf die Parameter d und BVirr in jeder Lage
14A,
14B durch
die folgende Gleichung ermittelt werden:
in der
die gleichen Parameter wie in Gleichung (3) die gleichen physikalischen
Parameter darstellen. Die Werte von Rv und Rh für jede
einzelne Lage können als der i-te Wert in dem Summationsterm
von jeder der Gleichungen (3) und (5) ermittelt werden. Solche einzelnen
Werte können gemittelt werden, wie es unter Bezugnahme
auf die untenstehenden Gleichungen (7) und (8) als eine Qualitätskontrollprüfung
des Verfahrens erläutert ist.
-
In
einem Verfahren gemäß der Erfindung werden die
Werte von d und BVirr für jede Lage initialisiert, und
modellierte Werte von Rv und Rh werden wie obenstehend in Gleichungen
(3) und (5) für die interessierende Formation
14 berechnet.
Die Werte von Rv und Rh, die modelliert werden, werden dann mit
den gemessenen Werten Rv und Rh der Messvorrichtung
16A mit
grober Auflösung verglichen. Die Werte von d und BVirr für
jede Lage werden angepasst, und die modellierten Werte von Rv und
Rh werden neu berechnet. Eine Anpassung kann beispielsweise durch
Erhöhen der Werte von D und BVirr durch ein festes Inkrement,
durch ein variables Inkrement oder durch Techniken wie ein simuliertes
Heizen durchgeführt werden. Ein simuliertes Heizen in diesem
Zusammenhang mit Bohrlochprotokollierungsinversion ist in dem
U.S.-Patent Nr. 5,740,124 ,
erteilt an Chunduru et al, beschrieben. Das Vorstehende wird wiederholt,
bis die geschätzten (modellierten) und gemessenen Werte
von Rv und Rh im Wesent lichen gleich sind oder die Differenzen zwischen
ihnen unter eine gewählte Schwelle fallen. Die Werte von
d und BVirr in jeder Lage werden ermittelt, wenn die modellierten
und gemessenen Werte von Rv und Rh im Wesentlichen gleich sind oder
wenn die Differenzen unter die gewählte Schwelle fallen.
-
Ein
mit Kohlenwasserstoff besetztes Bruchteilsvolumen Vhyd des Gesamtgesteinsvolumens
in jeder Lage kann unter Verwendung der Werte von d und BVirr, die
aus der obigen Inversion ermittelt werden, durch die folgende Gleichung
berechnet werden:
-
In
einigen Fällen wird der Inversionsprozess nicht auf einen
einzigen Wert von d und BVirr für jede Lage konvergieren.
In solchen Fällen kann ein separater Wert von d und BVirr
für jede der Messungen des vertikalen spezifischen Widerstands
und des horizontalen spezifischen Widerstands ermittelt werden durch den
obigen Inversionsprozess, der separat für jedes von Rv
und Rh durchgeführt wird, und die Ergebnisse eines derartigen
Inversionsprozesses in Analyseprozessen für geschichtete
Formationen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, verwendet
werden.
-
Eine
Qualitätskontrollprüfung der modellierten Werte
von Rv und Rh für jede Lage kann durch Berechnen eines
Mittelwerts aus den Rv- und Rh-Werten für alle Lagen vorgenommen
werden und Vergleichen des Mittelwerts der modellierten Rv- und
Rh-Werte mit den durch die Messvorrichtung
16A mit grober
axialer Auflösung gemessenen Werten. Solch eine Mittelung
kann ermittelt werden durch die Gleichungen:
-
Ein
Ablaufdiagramm eines Beispiels für ein erfindungsgemäßes
Verfahren ist in 2 gezeigt. Bei 30 wird
die Gesamtporosität in jeder Lage ermittelt. Die Gesamtporosität
kann unter Verwendung verschiedener Messungen mit feiner axialer
Auflösung wie oben beschrieben ermittelt werden. Bei 32 wird
ein Wert der Sättigung von gebundenem Wasser in jeder Lage
ermittelt. Die Sättigung mit gebundenem Wasser kann aus
bestimmten Messungen mit feiner axialer Auflösung wie oben
beschrieben ermittelt werden.
-
Bei 38 bzw. 40 wird
ein Wert für jeden von Rh und Rv für die produktive
Formation ermittelt. Solch ein Wert von Rh und Rv kann durch eine
Messvorrichtung mit grober axialer Auflösung wie oben beschrieben
ermittelt werden. Bei 34 bzw. 36 wird ein Wert
für d bzw. BVirr für jede Lage initialisiert.
Um die Geschwindigkeit zur Durchführung eines Inversionsprozesses
zu verbessern, können die Werte für D und BVirr
mit Randbedingungen verknüpft sein, so dass d größer
als null ist und BVirr kleiner als eins ist. Bei 42 wird
ein erwarteter Wert für Rh für die interessierende
Formation aus den Werten von d und BVirr in jeder Lage, wie oben
mit Bezug auf Gleichung (5) gezeigt ist, ermittelt. Bei 44 kann
ein Wert für Rv für die Formation, wie oben mit
Bezug auf Gleichung (3) erläutert ist, ermittelt werden.
Bei 46 werden die berechneten Werte mit den von der Messvorrichtung
mit grober axialer Auflösung (16A in 1)
erhaltenen Werten verglichen. Wenn die Differenzen unter eine gewählte
Schwelle fallen, dann kann das Kohlenwasserstoffvolumen der interessierenden
Formation berechnet werden, wie es unter Bezugnahme auf Gleichung
(6) erläutert wurde. Wenn die Differenzen über der
gewählten Schwelle sind, dann können die Werte
für d und BVirr für jede Lage bei 48 angepasst
werden, und die Berechnungen für Rv und Rh werden wiederholt.
Das Vorstehende wird wiederholt, bis die Differenzen bei 46 unter
die gewählte Schwelle fallen.
-
Erfindungsgemäße
Verfahren schaffen genauere Schätzungen von einem Kohlenwasserstoffvolumen in
geschichteten unterirdischen Formationen, als es unter Verwendung
der auf dem Fachgebiet bekannten Verfahren möglich war.
-
Obwohl
die Erfindung unter Bezugnahme auf eine begrenzte Anzahl von Ausführungsformen
beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet, denen diese
Offenbarung zuteil wird, erkennen, dass andere Ausführungsformen
abgeleitet werden können, die nicht von dem Umfang der
hier beschriebenen Erfindung abweichen. Demzufolge sollte der Umfang
der Erfindung nur durch die angefügten Ansprüche
begrenzt sein.
-
Zusammenfassung
-
Verfahren
zum Schätzen eines Kohlenwasserstoffvolumens in einer mehrlagigen
unterirdischen Formation, umfassend ein Ermitteln eines vertikalen
spezifischen Widerstands und eines horizontalen spezifischen Widerstands
in der Formation. Eine Sättigung an gebundenem Wasser und
eine Gesamtporosität von einzelnen Lagen der Formation
werden bestimmt. Werte des horizontalen spezifischen Widerstands
und des vertikalen spezifischen Widerstands der Formation werden
berechnet basierend auf der Sättigung an gebundenem Wasser
und der Gesamtporosität für jede Lage sowie auf
einem geschätzten irreduziblen Massevolumen von Wasser
in jeder Lage. Die geschätzten Werte werden mit dem ermittelten
horizontalen spezifischen Widerstand und dem vertikalen spezifischen
Widerstand verglichen. Die geschätzte irreduzible Wassersättigung
in jeder Lage wird angepasst, und das Schätzen der Werte
wird wiederholt, bis die Differenzen zwischen den geschätzten
Werten und den Werten für den ermittelten vertikalen und
horizontalen spezifischen Widerstand unter eine gewählte
Schwelle fallen. Das Kohlenwasserstoffvolumen wird geschätzt
aus der angepassten irreduziblen Wassersättigung für
jede Lage.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
wobei R0 den spezifischen Widerstand einer porösen Formation darstellt, dessen Porenzwischenraum vollständig mit Wasser gefüllt ist, das einen elektrischen spezifischen Widerstand von Rw aufweist, und a eine empirisch ermittelte Konstante ist. In dem Fall, wenn das für die i-te Lage ermittelte Swb über einem vorgewählten minimalen Wert ist, wobei das Minimum aus Bohrlochprotokollierungsdaten ermittelt oder geschätzt werden kann, dann kann der Zementierungsexponent m(net) für die Lage auf den Wert gesetzt werden, der in Gesteinsformationslagen, die im Wesentlichen alle als Schiefer ermittelt wurden, ermittelt wurde. Solch ein Zementierungsexponent kann unter Verwendung eines gemessenen Wertes des vertikalen spezifischen Widerstands und der Porositätswerte von einer Schieferlage in der interessierenden Formation
