DE60216727T2

DE60216727T2 - Verfahren zur bewertung des kohlenwasserstoffpotenzials von sedimentbecken von fluideinschlüssen

Info

Publication number: DE60216727T2
Application number: DE60216727T
Authority: DE
Inventors: O. Maxim Pearland VITYK; H. Robert Houston POTTORF; J. Robert Short Hills CHIMENTI; H. Patricia Milford KALAMARAS; J. Robert Blacksburg BODNAR; Jing Blacksburg LENG
Original assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2022-01-10
Also published as: DE60216727D1; EP1356189B1; EP1356189A1; AU2002245231B8; AU2002245231A1; EP1356189A4; US6393906B1; ATE348246T1; AU2002245231B2; WO2002061239A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Öl- und Gaserkundung. Insbesondere betrifft diese Erfindung die Verwendung von wässrigen Einschlüssen und Öleinschlüssen in Gestein, um die Geschichte des Paläo-Drucks zu rekonstruieren, um das Kohlenwasserstoffpotential von sedimentären Becken zu beurteilen.
Hintergrund der Erfindung
Ein kritischer Bestandteil der Petroleumerkundung beinhaltet die Charakterisierung des Risikos, das mit der Bestimmung der Zeit einer Kohlenwasserstoff-Verschiebung und eines Füllens Erdöl führender Strukturen, der Bestimmung der Geschichte des Drucks in einer Lagerstätte und der Bestimmung des Zeitpunktes eines Versagens einer Abdichtung verbunden ist. Dies erfordert verlässliche Abschätzungen eines Paläo-Drucks. Der Paläo-Druck ist der ursprüngliche Druck des sedimentären Beckens (d.h. der Druck während der Bildung des sedimentären Beckens). Bei einer Abschätzung des Paläo-Drucks hat es sich als schwierig erwiesen, diesen zu quantifizieren, und es gibt einen Bedarf für ein genaues und billiges Verfahren zum Messen eines Paläo-Drucks direkt an geologischen Proben.
Die einzige bekannte Technik zum direkten Messen eines geologischen Paläo-Drucks benutzt Fluideinschlüsse im Gestein. Fluideinschlüsse sind mikroskopische Proben eines Paläo-Fluids, das in Hohlräumen in Mineralen gefangen und abgedichtet ist. Diese Einschlüsse behalten den Druck bei, mit dem sie eingeschlossen worden sind. Viele Verfahren sind verwendet worden, um den Einfangdruck aus Fluideinschlüssen in Petroleumsystemen zu gewinnen. Zum Beispiel kann der Druck aus einzelnen Methan-Kohlendioxid-Gaseinschlüssen (CH₄-CO₂) durch Verwendung von Raman-Spektralparametern ermittelt werden (Seitz, J.C., Pasteris, J. D. und Chou I-M., 1996. Raman spectroscopic characterization of gas mixtures. II. Quantitative composition and pressure determination of the CO₂-CH₄ system. American Journal of Sciences, 296, 577-600). Das zugrunde liegende Prinzip der Raman-Sprektralanalyse ist, dass, wenn monochromatisches Licht (d.h. im Wesentlichen eine einzige Photonenergie), beispielsweise von einem Laser emittiert, ein Medium durchquert (z.B. ein Gas, eine Flüssigkeit oder einen Festkörper), der Großteil des gestreuten Lichts die einfallende Photonenenergie beibehält. Ein kleiner Anteil des gestreuten Lichts hat jedoch veränderte Frequenzen oberhalb und unterhalb der einfallenden Photonenenergie, und dies wird als Anti-Stokes- bzw. Stokes-Ramanstreuung bezeichnet. Die Energiezunahme und Abnahme für die Anti-Stokes- bzw. Stokes-Streuung entspricht den Schwingungen der Moleküle des Mediums, das die gestreuten Photonen erzeugt.
Durch Messung der Energieabnahme des gestreuten Lichts im Verhältnis zu dem eingestrahlten Licht ist die Raman-Spektroskopie ein Werkzeug, Molekülschwingungen zu messen. Da Raman-Spektroskopie im Ultraviolett-(UV) und im sichtbaren Bereich des Spektrums ausgeführt werden kann, kann der einfallende Laserstrahl durch normale Lichtoptik, d.h. Mikroskopobjektive, fokussiert werden, um eine räumliche Auflösung im Bereich von 1 Mikrometer zu liefern. Sie stellt daher ein zerstörungsfreies Mittel zum Analysieren von molekularen Proben sehr kleiner Objekte bereit einschließlich Fluideinschlüssen in Mineralien. Diese Technik hat sich als besonders erfolgreich für die Analyse von Proben wie Kohlendioxid (CO₂), Kohlenmonoxid (CO), Methan (CH₄), Ethan (C₂H₆), Stickstoff (N₂), Wasser (H₂O), Schwefelwasserstoff (H₂S), schweflige Säure (H₂SO₃), Sauerstoff (O₂) und Sulfat (SO₄ ^–2) erwiesen.
Laserphotonenenergien im Bereich von 50.000 cm^–1 bis 9000 cm^–1 können zur Anregung verwendet werden. Die Raman-gestreute Strahlung wird über einen Bereich von 150 cm^–1 bis 4.600 cm^–1 unter der Laseranregungsenergie erfasst. Vorzugsweise wird der zu analysierende Einschluss durch ein Mikroskop beleuchtet, und ein Teil der zurückgestreuten Laseranregung und der Raman-Emission wird durch das Objektiv gesammelt und kollimiert. Andere Winkel zwischen einfallendem und gestreutem Laserlicht können verwendet werden. Filter trennen die Laser- und Raman-Bestandteile, und die Letzteren werden durch ein Spektrometer aufgenommen.
Ein Einschlusseinfangdruck gemäß dem Verfahren von Seitz et al. kann aus den Positionen der Peaks der CH₄- und CO₂-Raman-Banden aus Gaseinschlüssen erhalten werden. Diese Anwendung ist jedoch auf reine CH₄, CO₂ und/oder CH₄-CO₂-enthaltende Einschlüsse beschränkt, die bei Petroleumsystemen selten sind. Raman-Spektroskopie wurde ebenfalls verwendet, um den minimalen Einfangdruck aus synthetischen CH₄ enthaltenden wässrigen Flüssigkeitseinschlüssen zu erhalten (Dubessy, J., Pironon, J., Lamb, W., McShane, C., Popp, C., Thiery, R., 1998. PACROFI VII, June 1–4, 1998, 27, Leng, J., Sharma, A., Bodnar, R.J., Pottorf, R.J., Vityk, M.O., 1998. Quantitative Analysis of Synthetic Fluid Inclusions in the H₂O-CH₄ System Using Raman Spectroscopy. PACROFI VII, June 1–4, 1998, 41).
Das Verfahren nach Dubessy et al. verwendet Mikrothermometrie, um die Salzhaltigkeit der wässrigen Phase zu bestimmen, und Raman-Spektren von Methan und Wasser und die thermodynamischen Eigenschaften des Wasser-Methan-Systems (H₂O-CH₄) ohne Salz, um den Methangehalt im Einschluss zu modellieren. Mikrothermometrie ist die Erfassung der Temperaturen von Phasenänderungen in den Fluideinschlüssen, wenn diese auf einem speziellen Mikroskop-Halter gekühlt oder aufgeheizt werden. Dieses Verfahren kann zwei grundsätzliche Arten von Informationen liefern:
Die Zusammensetzung des Einschlusses und die Temperatur des Einfangs. Die Temperatur von schmelzendem Eis lehrt uns etwas über die Chemie des Einschlussfluids und die Temperatur des Verschwindens von Blasen (Gasphase) im Einschluss (Homogenisierungstemperatur) ist ein Minimum oder ein tatsächlicher Wert für die Temperatur, bei der der Einschluss eingefangen worden war. Die Einschlusszusammensetzung und die Homogenisierungstemperaturen werden verwendet, um den Druck beim Blasenpunkt zu erhalten. Der Blasenpunktdruck ist der Druck bei Sättigung des Einschlusses oder der Sättigungsdruck. Das Verfahren von Dubessy et al. hat jedoch eine Anzahl von Beschränkungen.
Eine dieser Beschränkungen ist, dass dieses Verfahren nicht verwendet werden kann, um den tatsächlichen Einfangdruck zu erhalten. Verlässliche Druckmessungen an Fluideinschlüssen sind vollständig abhängig von dem speziellen Typ der gemessenen Fluideinschlüsse. Einige Fluideinschlüsse können nur verwendet werden, um einen minimalen Druck des Einfangs zu bestimmen, andere können verwendet werden, um den tatsächlichen Druck des Einfangs zu bestimmen. Fluideinschlüsse, die verwendet werden können, um den tatsächlichen Druck des Einschlusses zu bestimmen, müssen in dem Gestein basierend auf einem einzigen Satz von petrographischen und mikrothermometrischen Kriterien bestimmt werden. Das Verfahren nach Dubessy et al. liefert keine solchen Kriterien.
Zusätzliche Beschränkungen des Verfahrens nach Dubessy et al. beinhalten 1) ein Fehlen einer Kalibration bei der Anwendung auf natürliche Petroleumsysteme von Interesse, die Salz enthalten und im Allgemeinen bei Temperaturen unterhalb von 300°C homogenisieren, und 2) die Notwendigkeit für eine zusätzliche Kalibration hinsichtlich der Wirkung der Salzhaltigkeit. Eine Anwendung des Verfahrens, um das Potential für Kohlenwasserstoffe zu bestimmen, wird nicht erläutert.
Die Arbeit von Leng et al. berichtet über das Verhältnis der Raman-Banden-Flächen für synthetische CH₄-Wassereinschlüsse (ohne Salz) und erläutert weder die Bestimmung des Bildungsdrucks aus den Raman-Daten noch die Verwendung der Druckbestimmung für Anwendungen zur Kohlenwasserstofferkundung.
Der Blasenpunktdruck oder Sättigungsdruck kann aus einzelnen Öleinschlüssen durch Verwendung konfokaler Abtastlasermikroskopie verbunden mit Mikrothermometrie erhalten werden. (Pironon, J., Canals, M., Dubessy, J., Walgenwitz, F., Laplace-Builhe, C., 1998. Volumetric Reconstruction of Individual Fluid Inclusion By Confocal Scanning Laser Microscopy. Eur. J. Mineral. 10, 1143-1150, Aplin, A.C., Macleod, G., Larter, S.R., Sorensen, H., Booth, T, 1999. Combined Use of Confocal Laser Scanning Microscopy and PVT Simulation For Estimating the Composition and Physical Properties of Petroleum in Fluid Inclusions. Mar. Petrol. Geol. 16, 97-100, Aplin, A.C., Larter, S.R., Bigge, M.A., Macleod, G., Swabrick, R.E., Grunberger, D., 2000, Confocal microscopy of fluid inclusions reveals fluid pressure histories of sediments and an unexpected origin of gas condensate. Geology, no. 11, 1047-1050). Dieses Verfahren beinhaltet die Erzeugung von dreidimensionalen Abbildungen eines einzelnen Öleinschlusses durch Verwendung konfokaler Abtastlasermikroskopie und einer Berechnung des volumetrischen Verhältnisses von Öl zu Gas in dem Einschluss. Unter Verwendung kommerzieller Software (Aplin et al., 1999) werden diese Daten zusammen mit der Homogenisierungstemperatur (Th) des Einschlusses verwendet, um den Blasenpunkt für das Einschlussöl zu rekonstruieren und um den Druck bei der Homogenisierungstemperatur zu erhalten, der der minimale Einfangdruck ist. Der tatsächliche Einfangdruck kann erhalten werden, wenn gleichzeitig vorhandene wässrige Einschlüsse in der Probe vorhanden sind durch Verwendung der "crossing isochore technique" (Roedder, E., and Bodnar, R.J., 1980. Geologic Pressure Deter mination From Fluid Inclusion Studies. Ann. Rev. Earth. Planet. Sci. 8, 263-301).
Eine Beschränkung des konfokalen Verfahrens ist, dass die Genauigkeit der Berechnung des Blasenpunktdrucks stark von der anfänglichen Ölzusammensetzung, die von dem Benutzer eingegeben wird, abhängt. Druck-Temperaturberichte, "P-T", über nahe gelagerte Öle sind derzeit die besten Daten, um die P-T-Eigenschaften von Öleinschlüssen abzuleiten. Es ist jedoch klar, dass Einschlüsse, die in der geologischen Vergangenheit eingefangen worden sind, nicht ähnlich zu heute gelagertem Öl sein können. Ferner sind diese P-T-Berichte für viele Grenzorte nicht verfügbar. Eine zusätzliche Beschränkung dieses Verfahrens ist, dass es nur für Öleinschlüsse verwendet werden kann. Dies beschränkt die Anwendung des Verfahrens meist auf die Systeme, die Öl enthalten. Dieses Verfahren kann nicht für Gassysteme und für Nicht-Kohlenwasserstoff-Systeme verwendet werden. Es wird ein Verfahren für eine robustere und verlässlichere Druckbestimmung aus Fluideinschlüssen in sedimentären Becken benötigt.
Nachdem ein Ölflügel während einer Bohroperation durchbohrt worden ist, gibt es das Bedürfnis, die benachbarten Gasquellen zu untersuchen. Das herkömmliche Verfahren zur Identifizierung einer Gaskappe aus einem Ölflügel beinhaltet eine Probenentnahme von Öl aus der Lagerstätte unten in dem Bohrloch und ein Messen von dessen P-T-Eigenschaften. Eine Probenentnahme von Flüssigkeit aus der Lagerstätte ist sehr teuer, und neue billige Verfahren wie beispielsweise Fluideinschluss-basierte Techniken, werden zur Bewertung benachbarter Gasansammlungen benötigt.
Daher besteht ein Bedarf für ein verlässliches Verfahren zur Verwendung von Fluideinschlüssen in Gestein, um die Geschichte des Paläo-Drucks zu rekonstruieren, um ein Kohlenwasserstoff potential von sedimentären Becken abzuschätzen, das die Probleme beseitigt, die Techniken gemäß dem Stand der Technik innewohnen. Die vorliegende Erfindung befriedigt dieses Bedürfnis.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, wie es in einem der angefügten Ansprüche definiert ist.
Es wird ein Verfahren basierend auf Spektroskopie (z.B. Raman-Spektroskopie) und Mikrothermometrie von wässrigen Einschlüssen, die in sedimentärem Gestein sehr häufig sind, beschrieben, das zu einer robusteren und verlässlicheren Abschätzung des Paläo-Drucks und der Paläo-Salzhaltigkeit von Flüssigkeiten in sedimentären Becken führt. In einem Ausführungsbeispiel umfasst die Erfindung (a) ein Vorbereiten von Proben, um sowohl Bilder hoher Qualität der flüssigen Phase in einzelnen Einschlüssen als auch optische Spektren (d.h. ultraviolett, sichtbar, infrarot) der Fluidbestandteile mit ausreichender Trennung von der Fluoreszenz, Raman-Banden aus Nicht-Einschluss-Material und anderer störender optischer Strahlung zu erhalten; (b) ein Bestimmen der Homogenisierungstemperatur, bei der die wässrigen Einschlussfluid-Bestandteile zu einer einzigen flüssigen Phase homogenisieren; (c) ein Bestimmen der relativen Methanzusammensetzung des Einschlusses aus den Spektren; (d) ein Erhalten der Salzhaltigkeit der wässrigen Einschlüsse aus den Spektren; (e) ein Verwenden der Methankonzentration, der Salzhaltigkeit von wässrigen Einschlüssen und der Homogenisierungstemperatur von wässrigen, Öl- und/oder Gaseinschlüssen, um die physikalischen Bedingungen abzuschätzen wie beispielsweise Druck, und die geochemikalischen Umgebungen, unter denen die Fluide eingefangen wurden, und (f) ein in Beziehung Setzen dieser Information zu der Bewertung von sedimentären Becken hinsichtlich deren Kohlenwasserstoffpotential und Qualität. Vorzugsweise werden die Spektren, die zur Bestimmung der Methanzusammensetzung der Einschlüsse verwendet werden, bei Homogenisierungstemperatur aufgenommen.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf wässrige Fluideinschlüsse aus Kern-, Schnitt- und Ausstichproben beschrieben, die im Folgenden Gesteinsfragmente genannt werden und aus Petroleumumgebungen erhalten worden sind. Die Einschlüsse von Interesse für die vorliegende Erfindung werden in optisch transparenten Mineralien wie beispielsweise Quarz, Karbonat, Feldspat, Halit, Fluorid oder Salz gebildet. Bei diesen Einschlüssen ist Methan das vorherrschende aber nicht notwendigerweise das einzige Kohlenwasserstoff-Fluid und ist im Allgemeinen ein kleiner (ungefähr geringer als 10 Gewichtsprozent ("Gew.%")) Bestandteil in Wasser. Das Wasser kann 0 bis 25 Gew.% oder mehr an NaCl oder anderen Salzen enthalten. Die Einschlussfluide homogenisieren typischerweise zu einer einzigen Phase bei Temperaturen unterhalb von 300°C.
Die Spektroskopie, die für das Verfahren verwendet wird, kann Raman-Spektroskopie sein oder jede andere geeignete optische Spektroskopie im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Die einzige Anforderung ist, dass Vibrationsbanden des Methan und des Wassers in dem einzelnen Einschlusses bestimmt und in Beziehung zum Druck gesetzt werden kann.
Die Salzhaltigkeit kann durch eines von zwei neuen Verfahren gemessen werden, die Spektroskopie beinhalten. Ein Verfahren ist das Mustererkennungsverfahren, das andere Verfahren ist das chemometrische Verfahren. Weniger bevorzugt kann die Salzhaltigkeit durch herkömmliche Gefrierpunktabsenkungsverfahren bestimmt werden, die aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Der Druck, der aus Fluideinschlüssen erhalten worden ist, kann zur Beurteilung des Kohlenwasserstoffpotentials von sedimentären Becken verwendet werden. Insbesondere kann der Druck aus Fluideinschlüssen verwendet werden, um den Paläo- und heutigen Druck, den Zeitpunkt einer Kohlenwasserstoff-Verschiebung, den Zeitpunkt des Versagens einer Abdichtung und die Wahrscheinlichkeit einer Gaskappe in einer Lagerstätte zu beurteilen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und die angefügten Zeichnungen klarer, wobei
1 ein UV- und sichtbares Absorptionsspektrum eines bevozugten Tränk- oder Verfestigungsmittels zeigt, das zur Verfestigung von Gesteinsfragmenten verwendet wird, so dass eine Dünnschnitt-Probe für eine Analyse präpariert werden kann,
2 die Kalibration der Methankonzentration gegenüber dem Bandenflächenverhältnis von Methan und Wasser darstellt,
3 eine Gegenüberstellungsgraphik der bekannten Methankonzentration gegenüber der berechneten Konzentration zeigt, wobei die Kalibrationskurve aus 2 verwendet wird.
4 die vorhergesagte Salzhaltigkeit aus dem Mustererkennungsverfahren darstellt,
5 die vorhergesagte Salzhaltigkeit aus dem chemometrischen Verfahren darstellt,
6 eine Druck-Temperatur-Graphik (P-T-Graphik) des Phasendiagramms für ein Wasser-Methan-System darstellt,
7 eine Kurve einer Einlagerungsgeschichte in einer Druck-Temperatur-Graphik darstellt und
8 ein graphisches Flussdiagramm eines Druckabschätzungsverfahrens aus Fluideinschlüssen zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird die Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben. In dem Ausmaß, in dem die folgende Beschreibung für ein besonderes Ausführungsbeispiel oder eine besondere Verwendung der Erfindung spezifisch ist, ist von ihr jedoch beabsichtigt, lediglich erläuternd zu sein. Demgemäß wird die Erfindung nicht durch die speziellen Ausführungsbeispiele, die im Folgenden beschrieben werden, beschränkt, sondern stattdessen beinhaltet die Erfindung alle Alternativen, Veränderungen und Äquivalente, die in den tatsächlichen Schutzbereich der angefügten Ansprüche fallen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Verwendung einer Spektralanalyse von Laser-induzierter Raman-Streuung, um sowohl die Methankonzentration als auch die Salzhaltigkeit von wässrigen Einschlussfluiden zu bestimmen, und die Verwendung dieser Information, um den Einschlusseinfangdruck zu berechnen. Eine Kenntnis des Einschlusseinfangdruckes kann verwendet werden zur Abschätzung (a) des Kohlenwasserstoffverschiebungszeitpunkts, (b) der Paläo-Druck-Geschichte oder heutiger Lagerstättendrücke und (c) des Zeitpunkts und der Druckbedingungen beim Versagen einer Abdichtung.
Die Präparation der zu analysierenden Probe beinhaltet ein Verfestigen der Gesteinsfragmente, die Einschlüsse enthalten, mit einem normalen Verfestigungs- oder Tränkmittel, das eine vergleichsweise geringe Absorption und geringe Fluoreszenz bei Photonenenergien hat, die der Raman-Anregung und -streuung an den Fluidbestandteilen entsprechen. Zusätzlich sollte das Verfestigungsmittel geringe Raman-Streuquerschnitte für Spezies abweichend von den Einschlussbestandteilen zeigen. Der Brechungsindex zwischen der Einschlussmatrix und dem Verfestigungsmittel sollte gering sein, um eine optische Streuung an deren Grenzflächen zu minimieren. Ferner sollte die Viskosität des Verfestigungsmittels vor einem Aushärten hinreichend niedrig sein, so dass Luftblasen leicht entfernt werden können. Ein bevorzugtes Verfestigungsmittel ist EPO-FIX-Epoxid, das kommerziell von Struers A/S, Valhojs Alle 176, DK-2610 Rodovre, Dänemark erhältlich ist. Eine Präparation der Probe, wobei dieses Verfestigungsmittel verwendet wird, wird im Folgenden beschrieben.
Dünne Schnitte werden aus verfestigten Gesteinsfragmenten geschnitten und an beiden Schnittseiten optisch poliert, um eine Visualisierung mit hoher Qualität durch ein optisches Mikroskop zu erlauben. Die Dünnschnitte können auf einem geeigneten Substrat angebracht werden, um eine strukturelle Unversehrtheit während des Polierens und der darauf folgenden Handhabung für eine Messung sicherzustellen. Das Material (Befestigungsmittel), das verwendet wird, um den Dünnschnitt an dem Substrat zu befestigen, hat vorzugsweise dieselben Eigenschaften wie das Verfestigungsmittel und sollte ferner nicht chemisch mit dem Verfestigungsmittel reagieren, um Reaktionsprodukte zu erzeugen, die fluoreszieren oder auf andere Weise Strahlung erzeugen, die das Raman-Spektrum der Fluidkomponenten stören. Das Verfestigungsmittel und das Befestigungsmittel sind vorzugsweise zumindest bis zu der Homogenisierungstemperatur der Einschlussproben für eine Zeit stabil, die ausreichend ist, die Messungen durchzuführen. Vorzugsweise sind das Verfestigungsmittel und das Befestigungsmittel dasselbe Material.
1 zeigt das Ultraviolett- und das sichtbare Absorptionsspektrum des Dünnschnitts mit dem EPO-FIX-Epoxid-Verfestigungsmittel, der auf einem Objektträger angebracht ist. Der Anteil des Lichts, der beim Durchgang durch Material absorbiert wird (Absorption), wird durch die Extinktion ausgedrückt. Die Extinktion ist definiert als der Zehnerlogarithmus des Verhältnisses aus der Intensität des Lichts, das auf eine Probe fällt, und der Lichtintensität, die die Probe verlässt. Die Extinktion der Glasscheibe wird aus dem Gesamtspektrum subtrahiert, sodass 1 nur die Extinktion des Verfestigungsmittelmaterials zeigt. In 1 ist der ultraviolette Bereich 2 des Spektrums links von 400 nm, während der sichtbare Bereich 4 des Spektrums rechts von 400 nm ist. Die Kurve 6 gibt die Extinktion wieder, und der Pfeil 8 stellt die Laser-Anregungswellenlänge bei 514 nm dar. 1 zeigt, dass es eine vernachlässigbare Absorption durch das Verfestigungsmittel im sichtbaren Bereich 4 des Spektrums bei der Laser-Anregungswellenlänge und in dem Wellenlängenbereich 10 gibt, in dem die Raman-Streuung aus wässrigen Methaneinschlüssen auftritt. Die Fluoreszenz ist ebenfalls vernachlässigbar, da es keine Absorption gibt.
Die bevorzugten Fluideinschlüsse zur Analyse sind solche, die relativ nahe zu der Oberfläche liegen, durch die die Laseranregung eingebracht wird, um die optischen Streuverluste des einfallenden Laserlichts und der Raman-Emission zu minimieren. Zusätzlich ist eine Minimierung des gestreuten Lichts deswegen wichtig, weil sie Fluoreszenz in benachbarten Petroleum-Spezies anregen kann, die die Raman-Emission mit geringer Intensität stören kann.
Die bevorzugte Probenpräparationstechnik ist es, EPOXY EPOFIX-Harz, HQ, hergestellt von Struers, zu verwenden. Struers Teil # EPOES ist für das Harz und Struers Teil # EPOHL ist für den Härter. Zuerst ist EPOXY zu mischen: 15 Volumenteile des Harzes mit 2 Volumenteilen des Härters oder 25 Gewichtsteile des Harzes mit 3 Gewichtsteilen des Härters. Rühren für wenigstens 2 Minuten. Präparieren fester Proben durch Schneiden auf geeignete Größe für eine Aluminiumform. Die Schnittflächen werden mit Aceton gereinigt sofern notwendig und dann in die Formen gegeben. Nachdem den Proben ermöglicht worden ist zu trocknen, wird das Epoxid gemischt und in die Formen gegeben.
Den Proben wird über Nacht ermöglicht auszuhärten. Nachdem die Proben ausgehärtet sind, werden die Aluminiumformen abgelöst. Die Oberflächen, die befestigt werden sollen, werden für ein Polieren vorbereitet. Das Polieren wird mit 6-Mikrometer-Diamant-Paste durchgeführt gefolgt von 3-Mikrometer-Diamant-Paste. Die Proben werden dann in einem Bad aus Isopropyl-Alkohol gereinigt und auf einem Glas-Objektträger angebracht, wobei das selbe Epoxid verwendet wird.
Wenn die Proben ausgehärtet sind, wird der Überschuss weggeschnitten, wobei 400 bis 500 Mikrometer auf dem Objektträger verbleiben. Die Proben werden auf 150 Mikrometer in Öl geschliffen, wobei ein Paralleldünnschnittschleifer verwendet wird. Die Proben werden dann auf die gewünschte Dicke auf einer Glasplatte gelappt, wobei Kerosin und 600-Grit-Siliziumkarbid verwendet wird. Schließlich werden die Objektträger wieder auf der Schleifmaschine angeordnet und mit einer ein Mikrometer-Diamant polierten Oberfläche fertiggestellt.
Ein Raman-Spektrum wird von dem ausgewählten einzelnen Einschluss vorzugsweise bei der Homogenisierungstemperatur (d.h. die Temperatur, bei der die Methanblase und das Wasser zu einer einzigen Phase homogenisieren) gewonnen. Das Bandflächen verhältnis aus dem symmetrischen Stretching-Mode des gelösten Methans und aus dem breiten Stretching-Mode des flüssigen Wassers wird aus den Spektren berechnet. Ein Stretching-Mode ist eine fundamentale Schwingung der Atome, die eine Bindung in einem Molekül bilden, wobei sich die Bindungslänge abwechselnd verlängert und zusammenzieht. In dem symmetrischen Stretching-Mode in Methan (CH₄) bewegen sich die vier Wasserstoffatome gleichzeitig von dem zentralen Kohlenstoffatom weg und dann zu dem zentralen Kohlenstoffatom hin. Die Frequenz dieser Vibration in Methan, das in Wasser gelöst ist, ist etwa 2.909 zm^–1. Die Stretching-Schwingung für Sauerstoff-Wasserstoff-Atome (O-H) in flüssigem Wasser ist in der Frequenz breit und reicht von 2.900 bis 3.800 cm^–1.
Die Technik der konfokalen Raman-Mikroskopie ist ideal für die Geometrie kleiner Einschlüsse geeignet. Die Laserstrahlung (514 nm Ar⁺-Laser) kann durch das Mikroskopobjektiv auf eine durch Beugung begrenzte Strahlfleckgröße fokussiert werden, was eine ausgewählte Anregung von Raman-Streuung durch einzelne Fluidphasen in dem Einschluss ermöglicht. Eine Trennung gegenüber unerwünschter Strahlung aus anderen Teilen der Probe wird durch das konfokale optische System erreicht, wobei eine selektive Erfassung der Raman-Streuung von einem speziellen Einschluss ermöglicht wird.
Kleine Störungen durch Raman-Streuung oder Fluoreszenz aus der Mineralmatrix in den Methan- und Wasserbanden können durch Abziehen eines Spektrums von dem Einschlussspektrum aus einem Bereich der Probe, der benachbart zu dem Einschluss ist und bei derselben fokalen Tiefe wie der Einschluss liegt, reduziert werden. Alle anderen Bedingungen wie die Laserleistung, die Aufnahmezeit und die Anzahl von Durchgängen sollte dieselbe sein. Andere Techniken, die aus dem Stand der Technik bekannt sind (d.h. chemometrische Techniken), können verwendet werden, um den Beitrag der Matrix zu dem Spektrum des Fluideinschlusses zu reduzieren.
Der Methangehalt im Verhältnis zu dem Wasser kann durch Kalibration aus dem Bandenflächenverhältnis bestimmt werden. Die Kalibration des Bandenflächenverhältnisses zu der Methankonzentration kann durch Verwendung synthetischer Einschlüsse mit bekannter Zusammensetzung oder einer optischen Zelle, in die Fluidbestandteile in bekannten Mengen gegeben werden, durchgeführt werden. Im ersten Fall sollten die Einschlüsse so synthetisiert werden, dass sie vorzugsweise bei Temperaturen unter 300°C homogenisieren, und in dem letzteren Fall sollte die Zelle isochor (d.h. bei konstanter Dichte) betrieben werden, und der Druck und die Temperaturmessungen sollten vorzugsweise bei der Homogenisierung durchgeführt werden.
Bei Fluideinschlüssen, die im Wesentlichen nur Methan und Sole (d.h. Salzwasser) enthalten, ist das Verhältnis der Raman-Bandenflächen für Wasser und Methan mit der Methankonzentration verbunden. 2 zeigt eine Kalibrierung der Methankonzentration gegenüber dem Bandenflächenverhältnis von Methan und Wasser, das bei Homogenisierungstemperatur gemessen worden ist. Wir haben entdeckt, dass das Bandenflächenverhältnis im Wesentlichen unempfindlich sowohl hinsichtlich der Homogenisierungstemperatur als auch gegenüber der Salzhaltigkeit ist und dass es prinzipiell mit der Methankonzentration variiert. Das anfängliche Modell hat unerwarteter Weise gezeigt, dass die Bandenflächen prinzipiell von dem Methan abhängen, während sich die Bandenformen mit der Zusammensetzung und der Temperatur verändern. Daher ist die Vermeidung des teuren Kalibrationsprozesses der Bestimmung des Raman-Bandenverhältnisses über weite Bereiche der Temperatur und der Salzhaltigkeit für jeden Wert des Methangehalts ein Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Die Bandenflächenverhältnisse, die für eine Kalibration verwendet werden, können aus den gemessenen Spektren oder aus nach der Messung behandelten Daten gewonnen werden. Beispiele für nach der Messung behandelte Daten umfassen Korrekturen hinsichtlich Polarisation, Temperatur und anderer Erfassungs- und instrumenteller Effekte, sind aber nicht darauf beschränkt. Dennoch sollte demselben Ablauf für jede der Kalibrationsproben und für die darauf folgende Analyse von unbekannten Proben gefolgt werden, wobei die so gewonnene Kalibration verwendet wird.
Das Bandflächenverhältnis wird gegenüber dem bekannten Methan-zu-Wasser-Konzentrationsverhältnis aufgetragen, um eine Kalibrationskurve zu erhalten. Die Kalibrationskurve, die in 2 gezeigt ist und aus synthetischen Einschlüssen erhalten worden ist, zeigt, dass sich die Methankonzentration in Molalität, Y, zu dem Raman-Bandenflächenverhältnis, X, von Methan zu Wasser wie in Gleichung (1) verhält. Y = –4255.8X2 + 119.64X. (1)
Die Konstanten und die funktionale Abhängigkeit kann sich mit dem Instrument und der Messung und dem Datenreduktionsvorgang verändern. 3 ist eine Gegenüberstellungsdarstellung, die den bekannten (tatsächlichen) Methangehalt gegenüber dem aus dem Raman-Verhältnis und der obigen quadratischen Regressionsgleichung (1) Berechneten zeigt. Der Standardfehler der Kalibration ist 0,014 molal.
Die Daten in 2 sind für Einschlüsse mit Salzhaltigkeiten und Homogenisierungstemperaturen von 0 Gew.% und 110, 104, 98, 150, 118, bzw. 118°C, Bezugszeichen 50; 10 Gew.% und 123, 110, 135, 154, 154, 155, 150 bzw. 155°C, Bezugszeichen 52; und 25 Gew.% und 160, 280 bzw. 250°C, Bezugszeichen 54, eingezeichnet, um darzustellen, dass das Raman-Bandenflächenverhältnis unempfindlich gegenüber der Salzhaltigkeit und der Temperatur ist. Vier der Datenpunkte überlappen in 2 und 3.
Während die Salzhaltigkeit nicht erforderlich ist, um den Methangehalt zu erhalten, ist es jedoch erforderlich, den Blasenpunkt für den Fluideinschluss aus einer Zustandsgleichung zu bestimmen. Wir haben entdeckt, dass die Salzhaltigkeit von Fluideinschlüssen bequem aus der Raman-Wasserbande, die aus dem flüssigen Wasser mit der gelösten Salzphase bei Raumtemperatur durch wenigstens zwei unterschiedliche Methoden erhalten wird, bestimmt werden kann. Weniger bevorzugt kann die Salzhaltigkeit durch herkömmliche Gefrierpunktabsenkungsverfahren gemessen werden. Die herkömmlichen Verfahren erzeugen jedoch unzuverlässige Ergebnisse für vergleichsweise kleine Einschlüsse (weniger als 5 Mikrometer), die typisch für sedimentäre Umgebungen sind.
Ein Abschätzen der Salzhaltigkeit durch das Mustererkennungsverfahren beinhaltet das Gewinnen eines Kalibrierungssatzes von Spektren aus Proben mit bekannter Salzhaltigkeit. Das Spektrum eines Einschlusses, dessen Salzhaltigkeit unbekannt ist, wird bei derselben Temperatur und ähnlichen experimentellen Bedingungen wie die Salzhaltigkeit-Kalibrierungsspektren aufgenommen. 4 stellt die vorhergesagte Salzhaltigkeit aus dem Mustererkennungsverfahren dar. Die Spektren der Kalibrierungsproben und der unbekannten Proben werden in derselben Weise verarbeitet, um die Abweichungen in den Spektren, die von anderen Faktoren als der Abweichung in der Salzhaltigkeit hervorgerufen sind, zu reduzieren.
Das Mustererkennungsverfahren wird paarweise auf das unbekannte und jedes der Kalibrierungsspektren angewandt und erzeugt eine einzelne Zahl, die spektrale Ähnlichkeit, die ein Maß für die Ähnlichkeit in der Form zwischen den zwei Spektren ist. Je kleiner der spektrale Ähnlichkeitswert ist, desto größer ist deren spektrale Ähnlichkeit. Die zugrunde liegende Annahme des Verfahrens ist, dass Proben, die gleich geformte Spektren haben, die selbe Salzhaltigkeit haben. Daher ist die Salzhaltigkeit der "unbekannten" Probe (mit 8 Gew.% NaCl) am nächsten zu der Salzhaltigkeit der Kalibrierungsprobe, zu der deren spektrale Form am ähnlichsten ist 14 (d.h. 10 Gew.% NaCl). Alternativ kann ein Regressionsmodell, das den spektralen Ähnlichkeitsparameter zu den bekannten Salzhaltigkeitswerten der Kalibrierungsproben in Beziehung setzt, entwickelt und verwendet werden, um die Salzhaltigkeit einer unbekannten Probe vorherzusagen. Ein entwickeltes Modell, das die Spektren verwendet, die für 4 gewonnen worden sind, sagt für die "unbekannte" Probe (8 Gew.% NaCl) eine Salzhaltigkeit von 8,9 Gew.% voraus.
Es gibt Vorteile dieses Verfahrens, die besonders wichtig für Raman-Spektroskopie sind, die bei Fluideinschlüssen angewandt wird. Veränderungen der Gesamtintensität, beispielsweise solche, die durch Schwankungen in der Laserleistung verursacht werden, Veränderungen beim Fokus oder der Erfassungseffizienz des Detektorsystems oder Veränderungen in dem optischen Weg durch den Einschluss beeinflussen die vorhergesagten Salzhaltigkeitswerte nicht.
Kalibrationsspektren für das Mustererkennungsverfahren können aus Wasserproben erhalten werden, die in synthetischen Einschlüssen oder in einer optischen Zelle enthalten sind. Die Temperatur der Proben kann praktisch von oberhalb der Hydratbildung bis zur Homogenisierung zu einer einzigen flüssigen Phase reichen, sollte aber während der Messung konstant gehalten werden. Ein Betrieb bei 20°C ist sowohl bequem als auch bevorzugt, da er thermische Gradienten in der Zelle minimiert, die die Qualität der Spektren verringern könnte. Die Kalibrierungsproben sollten sich über den Salzhaltigkeitsbereich von Interesse erstrecken, und die Anzahl von Proben sollte durch die Genauigkeit und Auflösung bestimmt werden, die für die Anwendung gefordert werden, für die die Daten verwendet werden.
Der kleinste Unterschied in der Salzhaltigkeit zwischen Proben, der durch das Verfahren bestimmt werden kann, hängt teilweise von der Wiederholbarkeit der Spektren ab, die an den Kalibrationsproben gewonnen werden. Wiederholungsmessungen sollten für jeden Wert der Salzhaltigkeit einschließlich der Präparation einer neuen Lösung für jede Messung durchgeführt werden. Wiederholungsmessungen sind erforderlich, um die grundlegende Veränderlichkeit in den Spektren zu bestimmen, wenn die chemische Zusammensetzung der Probe unverändert ist, das heißt, wo nur instrumentelle Einflüsse und Rauschen zu der Abweichung beitragen. Wenn die Spektren von zwei chemisch unterschiedlichen Proben um einen Umfang abweichen, der geringer ist als die Abweichung von Wiederholungsmessungen, die an einer einzigen Probe durchgeführt worden sind, können die chemischen Unterschiede dann nicht unterschieden werden. Mit anderen Worten stellt die Abweichung bei den Wiederholungsmessungen den kleinsten Zusammensetzungsunterschied dar, der durch das Verfahren bestimmt werden kann. Eine Verarbeitung nach der Messung der Daten sollte beinhalten, dass Abweichungen in den Spektren, die nicht durch Veränderungen in der Salzhaltigkeit verursacht sind, im größtmöglichen Umfang beseitigt werden.
Ähnlich zu dem Mustererkennungsverfahren beinhaltet das chemometrische Verfahren das Aufnehmen eines Satzes von Spektren von Proben mit bekannter Salzhaltigkeit. Das Spektrum eines Fluideinschlusses, dessen Salzhaltigkeit nicht bekannt ist, wird bei derselben Temperatur und unter ähnlichen experimentellen Bedingungen aufgenommen wie die Kalibrationsspektren. Die Spektren der Kalibrationsproben und der unbekannten Probe werden in derselben Weisen verarbeitet, um die Abweichungen in den Spektren zu verringern, die verursacht sind durch andere Einflüsse als die Abweichung in der Salzhaltigkeit.
5 zeigt eine Ausgleichslinie 16 zwischen der vorhergesagten Salzhaltigkeit der "unbekannten" Probe (8 Gew.% NaCl) 17 und den abgeschätzten Kalibrationswerten, wobei das chemometrische Verfahren verwendet worden ist. Die abgeschätzten Kalibrationswerte ergeben sich aus einem Hauptkomponenten-Regressionsmodell, das aus den verarbeiteten Spektren und bekannten Werten der Salzhaltigkeit entwickelt worden ist. Das Regressionsmodell wird dann verwendet, um die unbekannte Probe 17 vorherzubestimmen. Der vorhergesagte Wert ist 8,6 Gew.% NaCl. Eine Verbesserung der Vorhersagequalität kann durch Verwendung zusätzlicher Kalibrationsproben und ein Nachverarbeiten der Spektren, um instrumentelle Effekte (z.B. Basislinien) zu entfernen, erreicht werden.
Raman-Spektren sind verwendet worden, um die Salzhaltigkeit in Fluideinschlüssen zu bestimmen, die kein messbares, gelöstes Methan enthalten. Diese Bestimmung beinhaltet ein komplizierteres Verfahren, in dem verschiedene Teile der Wasserbande verwendet werden, um einen "Skewing-Parameter" zu definieren, der mit der Salzhaltigkeit verbunden ist (Mernagh, T.P. and Wilde, A.R. Geochimica et Cosmochimica Acta, 53, 765-771 (1989). Der "Skewing-Parameter" ist eine Größe, die Veränderungen der Form der Raman-Wasserbande für unterschiedliche Mengen von Salz (d.h. Salzhaltigkeit) und für unterschiedliche Temperaturen beschreibt. Er hängt von dem Verhältnis der Intensitäten bei zwei speziellen Spektralfrequenzen ab und einer komplizierten Funktion speziell bestimmter Bereiche der Bande. Die Verfahren, die wir verwenden, hängen nicht von irgendeiner vorgeschriebenen funktionellen Form der Wasserbande ab. Es gibt keinen Hinweis im Stand der Technik hinsichtlich der Wirkung von gelöstem Methan auf den "Skewing-Parameter".
Das erfinderische Verfahren kann verwendet werden, um den Blasenpunktdruck und die Fluiddichte des Einschlusses zu berech nen. 6 ist ein Druck-Temperatur-Diagramm (P-T-Diagramm) des Phasendiagramms für ein H₂O-CH₄-System. Wenn ein Einschluss (nach einem Einfang) von der Homogenisierungstemperatur 30 auf Raumtemperatur 32 oder tiefer abkühlt, wird dessen innerer Druck durch die P-T-Eigenschaften des Fluids bestimmt, das in diesem Einschluss bei konstanter Dichte eingefangen ist, und er folgt einem Weg, der als eine Isochore 28 bekannt ist. Die Isochore stellt die Beziehung zwischen dem Druck und der Temperatur bei konstanter Dichte dar. Wenn der innere Druck auf den Punkt gefallen ist, wo die Isochore die Zwei-Phasen-Kurve (Blasenpunktkurve oder Blasenpunktlinie 26) bei der Homogenisierungstemperatur schneidet, entsteht eine Gasblase 34 und wächst bei weiterem Abkühlen weiter.
Der Druck, bei dem die erste Gasblase gebildet wird, ist der Sättigungs- oder Blasenpunktdruck 29. Über dem Blasenpunktdruck 29 oder der Blasenpunktlinie 26 enthält das Fluid eine einzige flüssige Phase 22. Bei Raumtemperatur enthält der Einschluss zwei Phasen-Flüssigkeit und Gasblase 24. Unterhalb von Raumtemperatur enthält die Flüssigkeit Hydrate (d.h. Hydrate und Flüssigkeit 20 und Hydrate und Eis 18). Der natürliche Kühlungsvorgang kann beim Heizen des Mikroskophalters umgekehrt werden. Während des Heizens verringern die Blasen ihre Größe und verschwinden bei der Homogenisierungstemperatur (d.h. wenn der Einschluss den Blasenpunktdruck 29 erreicht). Der Blasenpunktdruck 29 des Einschlusses und die Fluiddichte für 6 werden aus Zustandsgleichungen für die Eigenschaften der Homogenisierungstemperatur, der Methankonzentration und der Salzhaltigkeit gewonnen, die aus dem Raman-Spektrum für einen speziellen Einschluss abgeleitet werden. Für jeden wässrigen Einschluss, der mit Gas gesättigt ist, stellt der abgeschätzte Blasendruck bei der Homogenisierungstemperatur den tatsächlichen Einfangdruck bzw. die tatsächliche Einfangtemperatur dar.
Wir haben entdeckt, dass gas-gesättigte wässrige Einschlüsse bei Kohlenwasserstoffansammlungen mit einer freien Gaskappe häufig sind (Gaslagerstätten und Öl-plus-Gaslagerstätten). Bei diesen Lagerstätten können gas-gesättigte wässrige Einschlüsse durch deren petrographische Beziehung zu Gaseinschlüssen erkannt werden. Wenn wässrige Einschlüsse zusammen mit Gaseinschlüssen existieren (d.h. zur gleichen Zeit eingefangen worden sind), sind diese wässrigen Einschlüsse mit Gas gesättigt. Diese Technik nimmt an, dass Wasser und Gas im Gleichgewicht sind. Für Öl-plus-Gas-Lagerstätten können gas-gesättigte, wässrige Einschlüsse durch Vergleichen von deren Homogenisierungstemperaturen mit den Homogenisierungstemperaturen der daneben existierenden Öleinschlüsse erkannt werden. Sowohl die wässrigen als auch die Öleinschlüsse müssen gleiche Homogenisierungstemperaturen zeigen. Die Technik nimmt an, dass Wasser, Öl und Gas im Gleichgewicht sind.
Für wässrige Fluideinschlüsse, die mit Gas untersättigt sind, ist der Druck bei der Homogenisierungstemperatur der minimale Einfangdruck. Diese Einschlüsse sind typisch in untersättigten Öl-Lagerstätten ohne freie Gaskappen. Unter diesen Bedingungen zeigen wässrige Einschlüsse höhere Homogenisierungstemperaturen als die Homogenisierungstemperaturen der daneben existierenden Öleinschlüsse.
Unterschiedliche Generationen von Fluideinschlüssen können basierend auf einer petrographischen Untersuchung der Dünnschnitte des Gesteins unterschieden werden. Durch Verwendung dieses erfinderischen Verfahrens kann der Blasenpunktdruck von unterschiedlichen Generationen von wässrigen Einschlüssen gemessen werden, die in dem Gestein während dessen diagenetischer Geschichte bis zur heutigen Zeit eingefangen worden sind. Daher stellt die vorliegende Erfindung die Möglichkeit bereit, die Geschichte des Paläo-Drucks der Gesteinsprobe zu rekonstruieren.
Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um genaue Modelle der Beziehung der Homogenisierungstemperatur und des optischen Spektrums zu dem Bildungsdruck zu entwickeln. Daten aus der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um die Modelle zu entwickeln, wobei Modellierungstechniken, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden. Es wird angenommen, dass es eine universelle Beziehung von Homogenisierungstemperatur und optischen Spektren zum Bildungsdruck gibt. Daher erlauben diese Modelle eine Abschätzung des Einschlussbildungsdruckes direkt aus der Homogenisierungstemperatur und den optischen Spektren von Fluideinschlüssen.
Zusätzliche Arbeit wird die vorliegende Erfindung zu einer genaueren, verlässlichen und vergleichsweise schnellen Technik für Erkundungstechniker entwickeln, um routinemäßig Fluideinschlüsse zu charakterisieren, die in sedimentären Umgebungen enthalten sind. In dieser Hinsicht ist eine Kalibrierung über den Bereich der Zusammensetzung, des Drucks und der Temperatur in sedimentären Umgebungen von Interesse. Zusätzlich können andere Faktoren, die die Genauigkeit des Verfahrens beeinflussen, wenn es breit auf geologische Proben angewandt wird, erkannt werden und ein Messungsablauf kann entwickelt werden.
Der Paläo-Druck einzelner wässriger Fluideinschlüsse kann verwendet werden zur Analyse des (a) Kohlenwasserstoffverschiebungszeitpunktes, (b) des Paläo-Fluidstroms, der Paläo-Druck-Geschichten oder der heutigen Lagerstättendrücke und (c) des zeitlichen Verlaufs und der Druckbedingungen als Folge der Qualität und des Versagens der Abdichtung. Beim Modellieren von Becken sind diese Parameter gewöhnlich sehr schlecht eingegrenzt.
Die Drücke, denen unterirdische Schichten während des Einlagerungsprozesses ausgesetzt sind, sind schwierig zu berechnen und eine sehr große Quelle von Ungenauigkeiten. Typischerweise werden den Schichten breite Bereiche des Drucks über die Zeit zugeordnet, die sich auf die abgeschätzte Säule von darüberliegendem Gestein, die Geschwindigkeit der Einlagerung und die Eigenschaften des umgebenden Gesteins beziehen, wenn die Schicht eingelagert wird. Basierend auf diesen Informationen wird die Paläogeschichte der Schichten durch Modellierung erstellt. Unsere Verfahren verwenden wässrige Fluideinschlüsse, die sehr häufig in sedimentärem Gestein sind, um Drücke direkt zu messen, denen das Gestein während dessen Einlagerungsgeschichte ausgesetzt gewesen ist. Insbesondere verwendet dieses Verfahren Blasenpunktmessungen aus wässrigen Einschlüssen, die mit Gas gesättigt sind.
Jeder wässrige Fluideinschluss in Mineralzementen hat einen eindeutigen Blasenpunkt oder Sättigungsdruck. Für wässrige Einschlüsse, die mit Gas gesättigt sind, entspricht dieser Druck dem tatsächlichen Einfangdruck. Das erfinderische Verfahren kann Einfangdrücke und -temperaturen von unterschiedlichen Generationen von gasgesättigten wässrigen Einschlüssen bestimmen, die in dem Gestein währenddessen diagenetischer Geschichte eingefangen worden sind. Dies erlaubt eine Rekonstruktion der Paläo-Druck-Geschichte der Gesteinsprobe.
Die Erfindung stellt die Möglichkeit bereit, (a) den Einfangdruck und die Einfangtemperatur für die Einschlüsse (Einschlusseinfangbedingungen) zu erhalten, (b) die Einschlusseinfangbedingungen in einem Druck-Temperatur-Diagramm wiederzugeben, um die Druck-Temperatur-Geschichte der Schicht zu rekonstruieren, (c) wenn die Einlagerungsgeschichte aus einer Beckenmodellierung erhältlich ist, die Einlagerungsgeschichte der Schicht von Interesse in einem Druck-Temperatur-Diagramm über die Zeit zusammen mit den Einschlusseinfangbedingungen darzu stellen, und (d) die Fluideinschlussdaten mit modellierten Einlagerungsgeschichtsdaten zu vergleichen. Die Einschlusseinfang-P-T-Bedingungen sollten auf der Einlagerungsgeschichtskurve liegen. Wenn nicht, sollten die Einlagerungsgeschichtsdaten entsprechend angepasst werden.
Fluideinschlüsse können verwendet werden, um den Druck unter heutigen Bedingungen unten in einem Bohrloch zu erhalten. Diese Anwendung ist insbesondere wichtig für Hochtemperatur-Hochdruck-Lagerstätten, wo herkömmliche Werkzeuge nicht einfach angewandt werden können. Diese Vorgehensweise des Erhaltens des heutigen Drucks aus Fluideinschlüssen beinhaltet die Schritte des (a) Messens der Homogenisierungstemperatur für wässrige Einschlüsse aus unterschiedlichen Fluideinflussgenerationen, (b) des Vergleichens der Homogenisierungstemperaturen mit Temperaturen, die in der selben Tiefe wie die Gesteinsproben gemessen worden sind, in denen die Fluideinschlüsse beobachtet werden (heutige Temperatur); wenn die Homogenisierungstemperatur des Einschlusses gleich der heutigen Temperatur ist, wurde der Einschluss unter heutigen Bedingungen eingefangen; und (c) des Gewinnens des Einfangdrucks für diese Einschlüsse, wobei die vorliegende Erfindung verwendet wird.
Eine Kenntnis des Zeitpunkts der Kohlenwasserstoffverschiebung ist kritisch für die Erkundung von Öl und Gas. Er kann verwendet werden, um die Zeit abzuschätzen, zu der Kohlenwasserstoffe als Fluideinschlüsse in Zement eingefangen wurden und setzt den Zeitpunkt der Kohlenwasserstoffverschiebung mit dem Zeitpunkt der diagenetischen Zementausfällung in Beziehung für eine Lagerstättenqualität oder Bruchstudien. Diese Anwendung benutzt Blasenpunktdruckmessungen aus nebeneinander existierenden wässrigen und Kohlenwasserstoffeinschlüssen kombiniert mit einer Einlagerungsgeschichtskurve für die Schicht, aus der die Fluideinschlüsse analysiert werden.
Jedes Fluid, das in Einschlüssen in Mineralzementen eingefangen wird, hat einen eindeutigen Blasenpunkt oder Sättigungsdruck. Für wässrige Einschlüsse, die mit Gas gesättigt sind, sollte der Punkt, an dem diese Blasenpunktkurve die Einlagerungsgeschichtskurve schneidet, wenn beide in einem Druck-Temperatur-Diagramm aufgetragen werden, dem Alter des Einfangs für diesen Einschluss entsprechen. Für wässrige Einschlüsse, die mit Gas untersättigt sind, kann eine einzige Linie gleicher Dichte, oder Isochore, gezogen werden, die sich von der Blasenpunktkurve bei der Homogenisierungstemperatur nach oben erstreckt. Der Punkt, an dem die Isochore die Einlagerungsgeschichtskurve schneidet, sollte dem Einschlussalter entsprechen.
Es gibt mehrere Schritte zum Abschätzen des Verschiebezeitpunktes aus nebeneinander existierenden Öl und wässrigen Fluideinschlussanordnungen. Zuerst ist, wie in 7 dargestellt, die Einlagerungsgeschichte 44 der Schicht von Interesse in einem Druck-Temperatur-Diagramm aufzutragen. Diese Diagramme werden typischerweise unter Verwendung von Beckenmodellier-Software erstellt. Durch Verwendung von Durchstrahlungs- und Ultraviolett-Fluoreszenz-Mikroskopie sind Öl- und wässrige Einschlüsse zu lokalisieren, die nicht mischbare Einschlusspaare darstellen, die zur selben Zeit eingefangen worden sind. Nicht mischbare Einschlusspaare, die zur selben Zeit eingefangen worden sind, sind die Einschlüsse, die aus einem nicht mischbaren Fluid (d.h. Wasser und Petroleum) eingefangen worden sind. Gleichzeitiges Einfangen von Öl- und Wassereinschlüssen wird basierend auf strukturellen Kriterien erkannt. Der beste Hinweis auf gleichzeitiges Einschlusseinfangen ist es, wenn die Einschlüsse in derselben Mikro-Bruch- oder Wachstumszone auftreten. Blasenpunktkurven 26 für wässrige Einschlüsse sind für jedes Einschlusspaar aufzunehmen. Die Blasenpunktkurve 26 und die Isochore 28 für diese Einschlüsse sind zusammen mit einer Einlagerungsgeschichtskurve 44 darzustellen.
Für wässrige Einschlüsse, die mit Gas gesättigt sind, sollte der Punkt 42, an dem die Blasenpunkt kurve die Einlagerungsgeschichtskurve schneidet, wenn beide in einem Druck-Temperatur-Diagramm dargestellt sind, dem Alter des Einfangs für diesen Einschluss entsprechen. Der Einfangdruck und die Einfangtemperatur werden aus der Einschluss-Blasenpunkt kurve erhalten. Diese Bedingungen sollten an dem Schnittpunkt der Einschlussblasenpunktkurve und der Einlagerungsgeschichtskurve 42 auftreten. Wenn nicht, sollte die Einlagerungsgeschichtskurve angepasst werden, um die Einschlusseinfangbedingungen zu schneiden. Für wässrige Einschlüsse, die mit Gas untersättigt sind, entspricht der Punkt, an dem die Einschlussisochore die Einlagerungsgeschichtskurve schneidet, dem Einschlussalter 40. Die Tatsache, dass der Schnittpunkt der Blasenpunkt kurve und der Geschichtskurve 42 derselbe Punkt ist wie der Schnittpunkt der Einschlussisochore und der Einlagerungsgeschichtskurve 40 in 7 ist rein zufällig, und die zwei Punkte sind nicht notwendigerweise dieselben.
Eine Kenntnis des Druckes, der auf die Lagerstätte und die Abdichtungsschichten über die Zeit ausgeübt worden ist, während sie eingelagert worden sind, ist bei der Kohlenwasserstofferkundung wichtig. Wenn die Drücke, die auf eine Erkundungsabdichtungsschicht ausgeübt worden sind, hinreichend hoch sind, um die Abdichtung zu brechen oder zu veranlassen, dass die Dichtung ein Leck hat, verschieben sich die darunterliegenden Kohlenwasserstoffe und werden nicht an einem Erkundungsort eingefangen. Wenn ein Versagen der Abdichtung aufgetreten ist, kann es wichtig sein, den geologischen Zeitpunkt des Versagens für eine Verschiebungsanalyse, weitere Erkundungen in dem Bereich und allgemeine Kohlenwasserstoffsystemanalyse zu bestimmen.
Standardindustriepraxis ist es, Einlagerungsgeschichtsmodelle zu verwenden, die die Zeit-Temperatur-Entwicklung von Schichten berechnen, wenn sie unter der Oberfläche eingelagert werden. Die Drücke, die die Schichten unter der Oberfläche während des Einlagerungsprozesses erfahren, sind schwierig zu berechnen und eine Hauptquelle von Ungenauigkeiten. Typischerweise werden breite Bereiche von Drücken während der Zeit den Schichten zugeordnet, die den abgeschätzten Säulen von darüberliegendem Gestein, der Geschwindigkeit der Einlagerung und Eigenschaften des umgebenden Gesteins entsprechen, wenn die Schicht eingelagert wird. Wenn ein Versagen einer Abdichtung aufgetreten ist und Proben des Lagerstättengesteins unter oder benachbart zu der Dichtung durch Bohrungen erhältlich sind, kann die vorliegende Erfindung zusammen mit Einlagerungsgeschichtsmodellen verwendet werden, um den Zeitpunkt des Versagens der Dichtung abzuschätzen.
Es gibt mehrere Schritte zum Abschätzen des Zeitpunkts des Abdichtungsversagens aus wässrigen Einschlüssen. Geeignete wässrige Einschlüsse werden ausgewählt zur Abschätzung des tatsächlichen Einfangdrucks, wobei die "Einschlussgassättigung"-Kriterien verwendet werden. Durch Verwendung dieser Erfindung werden der Einfangdruck und die Einfangtemperatur aus ausgewählten Einflüssen gewonnen (Einschlusseinfangbedingungen). Die Homogenisierungstemperatur wird verwendet, um die Temperatur der Schicht zu der Zeit abzuschätzen, als der Einschluss gebildet wurde. Der Zeitpunkt der Einschlussbildung wird aus Zeit-Temperatur-Einlagerungsgeschichtsmodellen gewonnen. In 7 ist der Einschlussdruck mit der Zeit-Temperatur-Druck-Geschichtskurve 44 kombiniert. Die Druckgeschichte wird dann mit den abgeschätzten Anzapfdrücken der Abdichtung über die Zeit verglichen, um eine mögliche Zeit und einen möglichen Druck zu bestimmen, der mit einem Versagen der Abdichtung in Beziehung steht.
Wässrige und Öleinschlüsse können ebenfalls zur Vorhersage von Gaslagerstätten verwendet werden. Wir haben entdeckt, dass nebeneinander existierende wässrige und Öleinschlüsse verwendet werden können, um zu bewerten, ob eine Gaskappe oberhalb von einem Öldurchgang existiert. Zum Beispiel ist es dann sehr unwahrscheinlich, dass eine Gaskappe oberhalb von einem Ölflügel vorhanden ist, wenn nebeneinander existierende Öl- und Wassereinschlüsse mit gleichen Homogenisierungstemperaturen in einem Ölflügel erfasst werden und die Homogenisierungstemperatur im Wesentlichen gleich der heutigen Lagerstättentemperatur ist. In einem Öl-Wasser-Gas-System kommen Öl und Wasser ins Gleichgewicht mit der Gaskappe und werden mit Gas gesättigt. Wenn ein Gleichgewicht erreicht wird, nähern sich die Homogenisierungstemperaturen von sowohl Öl- als auch wässrigen Einflüssen an. Bei einer Sättigung sind sowohl die Öl- als auch die wässrigen Einschlüsse an deren Blasenpunkten und deren Homogenisierungstemperaturen sind identisch.
Wenn die Homogenisierungstemperatur eines Öleinschlusses im Wesentlichen gleich der Homogenisierungstemperatur eines wässrigen Einschlusses ist und die Homogenisierungstemperatur nicht im Wesentlichen gleich der heutigen Lagerstättentemperatur ist, dann war eine Paläo-Gaskappe bei der Homogenisierungstemperatur wahrscheinlich. Eine Paläo-Gaskappe oder frühere Gaskappe ist bei einer Homogenisierungstemperatur wahrscheinlich, weil gasgesättigte, wässrige Einschlüsse häufig bei Kohlenwasserstoffansammlungen mit einer freien Gaskappe sind. Wenn die Homogenisierungstemperatur eines Öleinschlusses wesentlich niedriger als die Homogenisierungstemperatur eines wässrigen Einschlusses ist, dann ist der Ölflügel untersättigt mit Gas, und eine Gaskappe ist zum Zeitpunkt des Einschlusseinfanges unwahrscheinlich.
Beispiele
Eine Probe mit Einschlüssen wurde aus einer Formation entnommen, von der bekannt ist, dass sie Kohlenwasserstoffe enthält. Das Vorgehen zum Berechnen des Einfangdrucks für diese Proben beinhaltet die folgenden Schritte, die in dem graphischen Flussdiagramm in 8 dargestellt sind.
Zuerst erfordert Schritt a ein Verfestigen der Schnittprobe mit dem Verfestigungsmittel, Schneiden eines dünnen Schnitts aus den verfestigten Gesteinsfragmenten, Polieren des dünnen Schnitts auf beiden Schnittseiten, um ein Sichtbarmachen mit hoher Qualität durch ein optisches Mikroskop zu ermöglichen.
In Schritt b werden die Schnittproben unter dem petrographischen Mikroskop untersucht, um zu bestimmen, ob mehr als eine Ansammlung von Fluideinschlüssen vorhanden ist. In 8 sind zum Beispiel zwei unterschiedliche Ansammlungen von nebeneinander existierenden wässrigen und Öleinschlüssen identifiziert worden: Ansammlung I und Ansammlung II. Die relativen Daten der Fluideinschlussansammlungen werden durch petrographische Techniken für Fluideinschlüsse bestimmt, die aus dem Stand der Technik bekannt sind. Nebeneinander existierende wässrige und Öleinschlüsse aus beiden Ansammlungen I und II zeigten identische Homogenisierungstemperaturen, die unter Verwendung der herkömmlichen Heizverfahren gemessen wurden. Diese Homogenisierungstemperaturwerte zeigen an, dass die Einschlüsse mit Gas gesättigt sind. Die Einschlussansammlung II zeigte eine Homogenisierungstemperatur ähnlich der Temperatur in dem Bohrloch bei dieser Tiefe, was anzeigt, dass diese Einschlussansammlung bei der heutigen Temperatur und dem heutigen Druck eingefangen worden ist. Die Einschlussansammlung I zeigt eine Homogenisierungstemperatur von 105°C, die niedriger als die heutige Temperatur ist. Beckenmodellierdaten zeigen an, dass die Schichteinheit, in der die Ansammlung I angeordnet ist, die Temperatur von 105°C vor 200 Millionen Jahren, "Ma", erreicht hat. Diese 2 Ma ist die Zeit, bei der die Anordnung eingefangen worden ist.
Der Schritt c beinhaltet das Aufnehmen von Raman-Messungen an einzelnen Einschlüssen für jede Einschlussgeneration bei der Homogenisierungstemperatur (bei der Dampf- und flüssige Einschlussphase zu einer einzigen Phase homogenisieren). Die Einschlusshomogenisierungstemperaturen werden unter Verwendung eines herkömmlichen Heiz-Gefrier-Aufbaus gemessen.
Während Schritt d wird das Bandenflächenverhältnis von dem symmetrischen Stretching-Mode des gelösten Methans und dem O-H-Stretching-Mode von Wasser aus den Raman-Spektren berechnet, die aus den Einschlüssen gewonnen worden sind.
Schritt e ist eine Bestimmung der Methankonzentration aus der Raman-Bandenfläche, wobei eine vorherige Kalibration (eine Kalibration, die synthetische Einschlüsse bekannter Zusammensetzung und/oder eine optische Zelle verwendet, in die Flüssigkeitsbestandteile in bekannten Mengen eingebracht werden) verwendet wird. Gemäß unserer Erfindung kann der Methangehalt ohne vorherige Kenntnis der Einschlusssalzhaltigkeit oder Homogenisierungstemperatur bestimmt werden.
In Schritt f ist die Salzhaltigkeit erforderlich, um den Blasenpunkt der Einschlusszusammensetzung zu bestimmen. Die Salzhaltigkeit wird aus Raman-Spektren abgeschätzt, wobei entweder das Mustererkennungsverfahren (wie in 8f dargestellt) oder das chemometrische Verfahren (nicht dargestellt) verwendet wird. Weniger bevorzugt kann die Salzhaltigkeit durch herkömmliche Gefrierpunktabsenkungsverfahren gemessen werden.
Schritt g verwendet die Zustandsgleichungen für das H₂O-NaCl-CH9-System, um den Blasenpunkt für die Einschlüsse zu berech nen. Eingabedaten für diese Berechnung sind die Einschlusssalzhaltigkeit und der Methangehalt (beide aus Raman-Spektren gewonnen) und die Homogenisierungstemperatur.
Schließlich wird in Schritt h der Blasenpunktdruck für den Einschluss bei der Homogenisierungstemperatur abgeschätzt. Für die untersuchten Einschlüsse (mit Gas gesättigt) sollten sowohl die Blasenpunktdrücke als auch der Einfangdruck gleich sein. Der Druck, der für die Einschlussansammlung II gewonnen wird, die unter heutigen Bedingungen eingefangen worden ist, liegt innerhalb eines 10% Fehlers bei dem gemessenen heutigen Druck.
Die vorhergehende Beschreibung wurde auf besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung zum Zwecke der Darstellung der Erfindung gerichtet. Es ist für Fachleute auf dem Gebiet jedoch klar, dass viele Alternativen, Veränderungen und Abweichungen von den hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind. Von allen solchen Alternativen, Veränderungen und Abweichungen ist beabsichtigt, dass sie in dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sind, wie er hier durch die angefügten Ansprüche festgelegt wird.

Claims

Verfahren zum Bestimmen eines Drucks zur Zeit der Bildung von Fluideinschlüssen, die in sedimentären Gesteinen enthalten sind, umfassend: a) Bestimmen eines Fluideinschlusses in einer Gesteinsprobe zur Analyse, b) Messen der Homogenisierungstemperatur des Fluideinschlusses; c) Messen des optischen Spektrums von Methan und Wasser in dem Fluideinschluss; d) Bestimmen der Beziehung von Homogenisierungstemperatur und optischem Spektrum zum Bildungsdruck für den Fluideinschluss und e) Abschätzen des Bildungsdrucks des Fluideinschlusses aus der Beziehung und den Messungen der Homogenisierungstemperatur und des optischen Spektrums.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das optische Spektrum aus der Gruppe von Spektralanalysen gewonnen wird, die aus Infrarot-, Ultraviolett-, sichtbarer Spektralanalyse und jeder Kombination davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Bildungsdruck von wenigstens einem Fluideinschluss verwendet wird, um ein sedimentäres Becken hinsichtlich der Wahrscheinlichkeit von Kohlenwasserstoffen zu bewerten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Fluideinschlüsse aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus wässrigen Fluidein schlüssen, die Methan und Salz enthalten, wässrigen Einschlüssen, die zusammen mit Ölfluideinschlüssen existieren, wässrigen Fluideinschlüssen, die zusammen mit Gasfluideinschlüssen existieren, wässrigen Einschlüssen ohne daneben existierende Kohlenwasserstoffeinschlüsse und jeder Kombination davon besteht.
Verfahren gemäß Anspruch 1 ferner umfassend eine Messung der Homogenisierungstemperatur des Fluideinschlusses durch Heizen der Probe, bis die Fluide des Einschlusses homogenisieren, wobei Schritt d) umfasst: Bestimmen der Bandenflächenverhältnisse von gelöstem Methan und Wasser aus optischen Spektren, die aus Kalibrationsproben mit bekannter Zusammensetzung umfassend die Methankonzentration und mit bekannten Homogenisierungstemperaturen gewonnen werden; Bestimmen des Bandenflächenverhältnisses von gelöstem Methan und Wasser aus dem optischen Spektrum des Fluideinschlusses; Bestimmen einer Methankonzentration für die Fluideinschlüsse durch Vergleichen des Bandenflächenverhältnisses des Einschlusses mit dem Bandenflächenverhältnis der Kalibrierungsproben und Bestimmen der Salzhaltigkeit der Fluideinschlussprobe; wobei Schritt e) umfasst: Bestimmen eines Sättigungsdrucks für den Fluideinschluss aus der Fluideinschlusshomogenisierungstemperatur, der Salzhaltigkeit und der Methankonzentration und Bestimmen, ob der Sättigungsdruck gleich einem minimalen Einfangdruck oder einem tatsächlichen Einfangdruck ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei Raman-Spektroskopie verwendet wird, um das optische Spektrum des Fluideinschlusses zu gewinnen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei das Spektrum von Methan und Wasser von dem Fluideinschluss im Wesentlichen bei Homogenisierungstemperatur des Fluideinschlusses gewonnen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Probe durch Verwendung eines Verfestigungsmittels präpariert wird, das so gewählt ist, dass es, wenn es ausgehärtet ist, die folgenden Eigenschaften aufweist: Geringe Absorption und niedrige Fluoreszenz in dem spektralen Bereich, der der Raman-Anregung und -Streuung durch die Bestandteile des Fluids des Einschlusses entspricht, Schwache Raman-Streuung, Aufweisen eines geringen Unterschieds im Brechungsindex im Vergleich zu der Matrix des Einschlusses, um optische Streuung an den Grenzflächen zu minimieren, eine Viskosität vor dem Aushärten, die ausreichend niedrig ist, so dass Blasen leicht entfernt werden können.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Probe an einem Substrat durch Verwendung eines Verfestigungsmittels angebracht ist.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei eine Störung durch Raman-Streuung oder Fluoreszenz aus der Mineralmatrix der Probe von den Methan- und Wasserbanden durch Abziehen eines Spektrums aus einem Bereich der Probe, der benachbart zu dem Fluideinschluss und in derselben fokalen Tiefe wie der Fluideinschluss ist, von dem Spektrum des Einschlusses vermindert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei chemometrische Techniken verwendet werden, um den Beitrag der Matrix der Probe zu dem Spektrum des Fluideinschlusses zu vermindern.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Salzhaltigkeit des Fluideinschlusses bestimmt wird durch Vergleichen des Spektrums des Fluideinschlusses und Bestimmen der größten Ähnlichkeit zwischen dem Spektrum des Einschlusses und einem oder mehreren der Spektren von Proben mit bekannter Salzhaltigkeit und Salztyp und durch Auswählen der Salzhaltigkeit und des Salztyps als im Wesentlichen dieselbe Salzhaltigkeit wie die bekannte Probe, die das der Fluideinschlussprobe ähnlichste Spektrum hat.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei die Salzhaltigkeit bestimmt wird durch Entwickeln eines Hauptkomponenten-Regressionsmodells aus einem oder mehreren Spektren von Proben mit bekannter Salzhaltigkeit und Verwenden des Modells, um die Salzhaltigkeit einer unbekannten Probe vorherzusagen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Zustandsgleichung für Wasser-Salz-Methan gewonnen wird und die Homogenisierungstemperatur des Fluideinschlusses verwendet wird, um den Druck bei Homogenisierung aus der Zustandsgleichung für Wasser-Salz-Methan zu bestimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei relative Daten der Fluideinschlüsse in dem Gestein bestimmt werden durch petrographische Techniken für Fluideinschlüsse.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der Druck und relative Daten der Bildung von Fluideinschlüssen verwendet werden, um die Einlagerungsgeschichte der Gesteinsprobe zu rekonstruieren.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei Druck und Temperatur von Fluideinschlüssen verwendet werden, um den Zeitpunkt einer Kohlenwasserstoffverschiebung zu bestimmen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei Druck und Temperatur der Bildung von Fluideinschlüssen verwendet werden für den Zeitpunkt und die Druckbedingungen beim Versagen einer Abdichtung.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Wahrscheinlichkeit von Gaslagerstätten durch Vergleichen der Homogenisierungstemperatur von Öleinschlüssen und wässrigen Einschlüssen vorhergesagt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der tatsächliche heutige Bildungsdruck bestimmt wird durch: Messen einer Homogenisierungstemperatur des Fluideinschlusses in einer geologischen Probe bei einer Tiefe; Vergleichen der Homogenisierung mit der heutigen Temperatur bei dieser Tiefe und Bestimmen, ob der Druck, der aus dem Fluideinschluss ermittelt wird, den tatsächlichen heutigen Bildungsdruck anzeigt.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei Druck und Temperatur, die aus nebeneinander existierenden Gas- und wässrigen Einschlüssen erhalten worden sind, als ein tatsächlicher Einfangdruck und eine tatsächliche Einfangtemperatur eingeschätzt zu werden.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine tatsächliche Fluideinschlussbildungstemperatur und ein tatsächlicher Fluideinschlussbildungsdruck für nebeneinander existierende Öl- und wässrige Einschlüsse abgeschätzt wird durch Messen einer Homogenisierungstemperatur eines Öleinschlusses und einer Homogenisierungstemperatur eines daneben existierenden wässrigen Einschlusses und durch Bestimmen einer Homogenisierungstemperatur und eines Sättigungsdrucks, um eine tatsächliche Bildungstemperatur und einen tatsächlichen Bildungsdruck für die Fluideinschlüsse darzustellen, wenn die daneben existierenden Öl- und wässrigen Einschlüsse gleiche Homogenisierungstemperaturen zeigen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Wahrscheinlichkeit des Findens einer Gaslagerstätte bewertet wird durch Finden nebeneinander existierender Öl- und wässriger Einschlüsse in Gesteinsproben von einem Ölflügel und durch Bestimmen der Wahrscheinlichkeit einer Gaskappe durch Vergleichen der Homogenisierungstemperaturen von nebeneinander existierenden Öl- und wässrigen Einschlüssen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Paläo-Druck-Geschichte der Gesteinsprobe bestimmt wird durch Auftragen von Einschlusseinfangbedingungen in einem Druck-Temperatur-Diagramm, um eine Druck- und Temperatur-Geschichte der Gesteinsprobe zu rekonstruieren.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei eine Paläo-Druck-Geschichte der Gesteinsprobe bestimmt wird durch: Auftragen einer Einlagerungsgeschichte des Gesteins aus einer Beckenmodellierung in einem Druck-Temperatur-Diagramm über die Zeit zusammen mit Fluideinschlusseinfangbedingungen, Vergleichen der Fluideinschlussdaten mit modellierten Einlagerungsgeschichtsdaten und Anpassen der Einlagerungsgeschichtsdaten wie erforderlich, wenn die Einschlusseinfang-Druck-Temperatur-Bedingungen nicht auf der Einlagerungsgeschichtskurve liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der heutige Druck abgeschätzt wird durch Messen einer Homogenisierungstemperatur für wässrige Einschlüsse aus unterschiedlichen Fluideinschlussgenerationen; Vergleichen von Homogenisierungstemperaturen mit einer Temperatur in der Tiefe der Probe mit den Fluideinschlüssen und Bestimmen eines Bildungsdrucks, der im Wesentlichen gleich dem heutigen Bildungsdruck ist, wenn die Homogenisierungstemperatur des Fluideinschlusses gleich der heutigen Temperatur in der Tiefe der Probe ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei ein Zeitpunkt einer Kohlenwasserstoffverschiebung abgeschätzt wird durch Auftragen einer Einlagerungsgeschichte einer Schicht von Interesse aus einer Beckenmodellierung in einem Druck-Temperatur-Diagramm über die Zeit, Bestimmen von Öl- und wässrigen Einschlusspaaren, die zur selben Zeit eingefangen worden sind, Anpassen der modellierten Einlagerungsgeschichtskurve, um mit Einfangdruck- und Temperaturdaten übereinzustimmen, die aus einer Einschlussblasenpunktkurve für ein Einschlusspaar gewonnen worden sind, und Abschätzen der Zeit des Einschlusseinfangs.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Einfangdruck- und Einfangtemperaturdaten verwendet werden, um die Zeit abzuschätzen, zu der Kohlenwasserstoffe als Fluideinschlüsse in Zement eingefangen worden sind durch in Beziehungsetzen des Zeitpunktes einer Kohlenwasserstoffverschiebung zu dem Zeitpunkt einer diagenetischen Zementausfällung für diese Einschlüsse.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei ein Zeitpunkt eines Abdichtungsversagens bestimmt wird durch Auswählen von Einschlüssen, die zur Abschätzung eines tatsächlichen Einfangdrucks geeignet sind, Erhalten eines Einfangdrucks und einer Einfangtemperatur aus den ausgewählten Einschlüssen, Kombinieren des Einschlussdrucks mit einer Zeit-Druck-Geschichte der Schicht, Vergleich der Druckgeschichte, um Anzapfdrücke einer Abdichtung abzuschätzen, um eine mögliche Zeit und einen möglichen Druck zu bestimmen, die mit einem Abdichtungsversagen verbunden sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein Messen von wenigstens einem zusätzlichen optischen Spektrum von Methan und Wasser in dem Fluideinschluss.