JP2020529019A - 飽和プロファイルを用いて地層特性を見積もること - Google Patents

Abstract

多孔質媒体の特性を見積もる方法は：多孔質媒体の試料を飽和させ；遠心分離機において試料を、試料の第１端が試料の第２端より遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させ；第１特性の第１見積もりを取得し；多孔質媒体の試料を飽和させ；遠心分離機において試料を、試料の第２端が試料の第１端より遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させ；第１特性の第２見積もりを取得し；及び、第１特性の第１見積もり及び第１特性の第２見積もりに少なくとも一部分に基づき多孔質媒体の第２特性を特定する、ステップを備える。第１特性がＴ２分布であることができ、第２特性はＴ２カットオフであることができる。

Description

優先権の主張
本出願は、２０１７年７月２７日に出願された米国特許出願第１５／６６１，８５２号に優先権を主張し、その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

技術分野
本願は、層特性を推定することに関し、より詳細には、核磁気共鳴（ＮＭＲ）を用いて層特性を推定することに関する。

ＮＭＲ検層（ロギング）技術は、時には、層間隙率及び関連付けられた特性を推定する際に使用される。ＮＭＲ検層は、流体で満たされ地層にある細孔空間の内に含まれた水素核の誘導磁石モーメントを測定する。ＮＭＲログは、存在する流体の量、これらの流体の特性、及びこれらの流体を含む細孔のサイズに関する情報を提供する。

ＮＭＲ検層は、マトリックス鉱物からの干渉なしに、油、水及びガスに含まれた水素プロトンの存在の応答のみを測定するという利点を有する。ＮＭＲログは、流体、及び流体と岩石との間の相互作用に関する情報を提供することができる。Ｔ_２スペクトルは、時間領域緩和時間プロファイルから逆にされたものであって、また回収可能な埋蔵量の正確な推定のために、粘土結合水（ＣＢＷ）、不動水のバルク体積（ＢＶＩ）、及び遊離水（自由水）指数（ＦＦＩ）を区別すること及びＣｏａｔｅｓ又はＳｃｈｌｕｍｂｅｒｇｅｒモデルを用いて透過性を推論することを可能にする細孔サイズ分布の反映である。

ＮＭＲにおいて、Ｔ_２は、ＮＭＲ信号の横緩和を特徴付ける時定数である。Ｔ_２カットオフは、遊離流体（ＦＦＩ）及び不動水のバルク体積（ＢＶＩ）を区別するためにＮＭＲ検層の解釈に使用されたパラメータである。ＢＶＩおよびＦＦＩは、回収可能な埋蔵量の計算において、また、遊離流体モデルでは、透過性を推定するために使用される。

本願に記載された方法及びシステムは、例えば飽和プロファイル、スライスセレクションＴ_２、及び空間的Ｔ_２を用いることによって、例えばＴ_２カットオフの特定といった多孔質媒体の特性の測定を改善する。実験室では、Ｔ_２カットオフが、１００％飽和における試料のＴ_２スペクトルを、不流動飽和率（ｉｒｒｅｄｕｃｉｂｌｅ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）における同じ試料と比較することによって特定される。遠心分離スピン回転は、その時間効率に起因して、不動状態を得るために一般に使用される。これらの方法及びシステムは、実際の不動水セグメントを識別するために、飽和プロファイルを組み込み、また不動水セグメントのみを測定するために、選択されたスライスのＴ_２を使用する。不動水セグメントの識別は、スピン回転速度を特定する操作上の不確実さを低減し又は排除することができる。加えて、このアプローチは、異なる排気圧力に対して可変のＴ_２カットオフを提供できる。

これらの方法及びシステムは、試料全体にわたる平均飽和が不動水の様相を表すという仮定に基づく方法より、関心ある特性のより正確な特定を提供することができる。この仮定は、ある遠心分離速度において不飽和化された後の試料の長さに沿った異なる遠心力の結果としてコア試料の長さに沿って存在する飽和勾配のせいで、低透過性岩石に対してしばしば不正確である。この結果として、ＢＶＩが過大評価されることになり、これは、回収可能な埋蔵量の過小評価を意味する。高透過性試料の場合には、飽和勾配は、低透過性岩石の飽和勾配よりさほど深刻ではないと予想され、通常、無視されることができ、なぜならそれがＴ_２カットオフの推定に対してより少ない影響を与えるからである。より正確なＴ_２カットオフ値を低透過性岩石から取得するために、不動水セグメントの識別を使用しない方法は、必要とされるより高い遠心分離速度で岩石をスピン回転することを必要とすることができる。低透過性の石灰岩（チョーク様）に対しては、これは、これらの岩石が脆く、また高速で遠心分離することによってグレインが緩み始めて不正確なデータ及び恐らくは岩石の破壊に至るので、問題となり得る。

「不動水飽和」は、一般には、スピン回転速度（スピニング速度）の増加に伴うときであっても水の生成が遅く又は停止するコア試料の飽和状態を参照して使用される。不動水飽和が達成されたとき、実際の飽和プロファイルは、典型的には勾配を有する。本願は、条件が実際の不動水飽和に近づく試料の侵入端付近のセグメントを指すために、「実際の不動水セグメント」及び「低飽和部分」を使用する。

多くの実験は、典型的な砂岩について、Ｔ_２カットオフが約３３ｍｓであることを示している。典型的な炭酸塩のＴ_２カットオフは、８０〜１２０ｍｓであり、９２ｍｓの平均値を持つ。多くの場合、これらの値を直接に使用すると、実験室においてそれらを測定することなく、満足のいく結果を生成できる。しかしながら、複雑な岩質及び細孔系を持つ試料については、Ｔ_２カットオフは、通常、実験室において特定される必要がある。

一態様においては、多孔質媒体のＴ_２カットオフを推定する方法は、多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップ；飽和されている中に試料のＴ_２分布を測定するステップ；遠心分離機内において試料を、試料の第１端が試料の第２端より遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させることによって不飽和測定のための試料を準備するステップ；試料の飽和プロファイルを取得するステップ；及び、試料の第１低飽和部を識別するステップ；試料の第１低飽和部に対して多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップ；試料の第１低飽和部に対して測定されたＴ_２分布を飽和条件の下において測定されたＴ_２分布と比較することによって多孔質媒体のＴ_２カットオフの第１推定値を取得するステップ；多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップ；飽和されている間に試料のＴ_２分布を測定するステップ；不飽和測定のために試料を、試料の第２端部が試料の第１端部より遠心分離機の回転軸に近い状態で試料を遠心分離機内において回転することによって；試料の飽和プロファイルを取得することによって；及び、試料の第２低飽和部を識別することによって、準備するステップ；試料の第２低飽和部に対して多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップ；試料の第２低飽和部に対して測定されたＴ_２分布を飽和条件下において測定されたＴ_２分布と比較することによって多孔質媒体のＴ_２カットオフの第２推定値を取得するステップ；及び、Ｔ_２カットオフの第１推定値及びＴ_２カットオフの第２推定値を平均するステップ、を含む。ここで使用されるように、Ｔ_２分布を測定するステップは、空間的Ｔ_２分布を測定することを含む。

一態様では、多孔質媒体のＴ_２カットオフを推定する方法は：多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップ；飽和されている中に試料のＴ_２分布を測定するステップ；不飽和測定のための試料を、試料の第１端が試料の第２端より遠心分離機の回転軸に近い状態で遠心分離機内において試料をスピン回転させることによって；試料の飽和プロファイルを取得することによって；及び、試料の第１低飽和部を識別することによって；準備するステップ：試料の第１低飽和部に対して多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップ；並びに、試料の第１低飽和部に対して測定されたＴ_２分布を飽和条件下で測定されたＴ_２分布と比較することによって、多孔質媒体のＴ_２カットオフの第１推定値を取得するステップを含む。

一態様では、多孔質媒体の特性を推定する方法は：多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップ；遠心分離機内において試料を、試料の第１端が第２端より遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させるステップ；第１特性の第１推定値を得るために、多孔質媒体の第１特性を測定するステップ；第１特性の第１推定値を取得した後に、多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップ；遠心分離機内において試料を、試料の第２端が試料の第１端より遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させるステップ；第１特性の第２推定値を取得するために、多孔質媒体の第１特性を測定するステップ；及び、第１特性の第１推定値及び第１特性の第２推定値に少なくとも一部分において基づき、多孔質媒体の第２特性を特定するステップ；を含む。

これらの方法の実施は、以下の特徴のうちの１又は複数を含むことができる。

いくつかの実施では、試料の飽和プロファイルを取得するステップは、試料に対してＮＭＲ測定を実行することを含む。

いくつかの実施では、方法は、試料が不均一（ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｏｕｓ）であることを特定するステップを含む。場合によっては、試料が不均一であると特定するステップは、試料の最大間隙率及び最小間隙率を比較することを含む。

いくつかの実施では、試料の第１低飽和部を識別するステップは、試料の飽和が試料の最小飽和の１０％以内である試料部分を識別することを含む。

いくつかの実施では、方法は、試料の第１低飽和部に対して測定されたＴ_２分布を、飽和条件下で測定されたＴ_２分布と比較することを含み、これは試料の第１低飽和部で測定されたＴ_２分布を、飽和条件下で測定されたＴ_２分布の一部と比較することを含み、Ｔ_２分布の一部は、試料の第１低飽和部に一致する。場合によっては、方法は：多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップ；飽和されている間に試料のＴ_２分布を測定するステップ；非飽和測定のための試料を、遠心分離機において非飽和測定のための試料を試料の第２端が試料の第１端より遠心分離機の回転軸に近い状態でスピン回転させることによって；試料の飽和プロファイルを取得することによって；試料の第２低飽和部を識別することによって；準備するステップ；試料の第２低飽和部に対して多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップ；試料の第２低飽和部に対して測定されたＴ_２分布を飽和条件下で測定されたＴ_２分布と比較することによって、多孔質媒体のＴ_２カットオフの第２推定値を取得するステップ；及び、Ｔ_２カットオフの第１推定値及びＴ_２カットオフの第２推定値を平均するステップ、を含む。

いくつかの実施では、方法は、第１特性の第１推定値を得るために、試料を飽和させた後に試料をスピン回転させる前に、多孔質媒体の第１特性を測定するステップを含む。場合によっては、第１特定及び第２特定は、異なる特性である。場合によっては、第１特性は、Ｔ_２分布である。場合によっては、第２特性は、多孔質媒体のＴ_２カットオフである。

いくつかの実施では、多孔質媒体の第２特性を特定するステップは、第１特性の第１推定値に基づき第２特性の第１推定値を計算することと、第１特性の第２推定値に基づき第２特性の第２推定値を計算することと、及び第２特性の第１推定値及び第２特性の第２推定値を平均することとを含む。

いくつかの実施では、第１特性の第１推定値を取得するために多孔質媒体の第１特性を測定するステップは、試料の低飽和部分を識別し、及び試料の識別された部分に対して多孔質媒体の第１Ｔ_２分布を測定することを含む。場合によっては、第１特性の第２推定値を得るために多孔質媒体の第１特性を測定することは、試料の低飽和部分を識別すること、及び試料の識別された部分に対して多孔質媒体の第２Ｔ_２分布を測定することを含む。場合によっては、方法は、第１Ｔ_２分布に基づき多孔質媒体のＴ_２カットオフの第１推定値を計算するステップと、多孔質媒体の第１Ｔ_２分布に基づき多孔質媒体のＴ_２カットオフの第２推定値を計算するステップと、Ｔ_２カットオフの第１推定値及びＴ_２カットオフの第２推定値を平均するステップとを含む。試料の低飽和部分を識別することは、試料に対してＮＭＲ測定を行うことを含むことができる。

これらの方法は、例えばＴ_２カットオフ、ＢＶＩ、ＦＦＩ及び導かれたＮＭＲ透過性といった層特性の精度を改善することができる。遠心理論及び飽和プロファイルの直接観察の両方からは、遠心分離された試料の生成端における飽和が侵入端における飽和（不動水飽和セグメント）より有意に高いことを示す。コア全体からの質量平衡からの平均飽和及びＴ_２スペクトルの両方は、浸透性又は回転速度が非常に高くない限り、有意に大きな飽和を有するセグメントを含む。コア試料全体を遠心回転した後にＴ_２スペクトルを測定する方法とは対照的に、本願の方法は、不動状態（ｉｒｒｅｄｕｃｉｂｌｅ ｓｔａｔｅ）にある試料の部分に対してＴ_２測定を実行する。このアプローチは、試料全体に対する値が使用される場合に生じる不動水飽和、及びＴ_２カットオフの系統的な過大評価を回避することができる。

これらの方法は、また、試行錯誤により回転速度を選択することより、コア試料の水を取り除くための遠心分離機の回転速度を選択するためのデータベースアプローチを提供する。これは、試行錯誤による又は透過率に基づく一速度のいずれかによって回転速度を選択することに際して固有の操作不確実性を低減し又は排除することができる。加えて、このアプローチは、試行錯誤法において不均一な不動水状態を検証するために必要とされる余分なステップを回避することができる。

本願の１又は複数の実施の詳細が、添付図面と以下の説明において説明される。本願の他の特徴、対象、及び利点は、当該説明及び図面、並びに請求の範囲から明らかであろう。

図１は、試料の特性を特定する方法を例示する。

図２は、十分に飽和されたコア試料及び不飽和のコア試料のスペクトルを含む。

図３は、飽和条件下及び低飽和部分が図１の方法の最小長さを満たす後における試料の飽和プロフィールを示す。

図４Ａは、図１の方法を実施するように動作可能なシステムのコンポーネントを示す。 図４Ｂは、図１の方法を実施するように動作可能なシステムのコンポーネントを示す。 図４Ｃは、図１の方法を実施するように動作可能なシステムのコンポーネントを示す。

図５は、２８００ＲＰＭにおいてスピン回転した後及び５６００ＲＰＭにおいて回転した後における低い透過性炭酸塩コア試料の１００％飽和における飽和プロファイルを示す。

図６Ａは、スピン回転の後のコア試料に沿ったＴ_２スペクトルを示す。 図６Ｂは、スピン回転の後のコア試料に沿ったＴ_２スペクトルを示す。

図７は、高透過性試料及び低透過性試料にための飽和プロファイルを比較する。

図８Ａは、飽和の関数として毛管圧をプロットするチャートを用いた不動水飽和の見積もりを示す。

図８Ｂは、飽和の関数として相対透過率をプロットしたチャートを用いた不動水飽和の見積もりを示す。

図８Ｃは、低透過性、中透過性、及び高透過性のコア試料のための典型的な毛管圧力曲線を示す。

図９は、１００％水飽和における均質石灰石コア試料の空間−Ｔ_２を示す。

図１０は、１００％の水飽和度における、あまり均質でない石灰石コア試料の空間−Ｔ_２を示す。

図１１は、試料の特性を特定する方法を示す。

図１２Ａは、ある配向における不均一コア試料の飽和プロファイルを示す。 図１２Ｂは、別の配向における不均質コア試料の飽和プロファイルを示す。

様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。

本願に記載される方法及びシステムは、多孔質媒体の試料の低飽和部分における多孔質媒体の少なくとも１つの特性の測定に基づき、多孔質媒体の特性（例えば、Ｔ_２カットオフ）を特定するアプローチを提供する。試料の低飽和部分における観察は、試料全体にわたる観察より、不動水条件を仮定する計算のためのより良い基礎を提供する。

引き続く実施例では、試料の低飽和部分における多孔質媒体の少なくとも１つの特性の測定に基づき多孔質媒体の特性を特定する方法が、地層のＴ_２カットオフの推定に適用される。しかしながら、この方法は、また、例えば多孔質プレートによる抵抗率及び毛管圧といった均一な飽和分布を仮定して測定された他のパラメータの見積もりに適用されることができる。

図１は、多孔質媒体の特性を推定する方法１００を示す。方法１００は、多孔質媒体の試料を流体１１０で飽和させることを含む。多孔質媒体の第１特性は、飽和における特性が、引き続く計算に使用される場合、飽和試料１１２に対して測定される。試料は、流体１１４を除去するために遠心分離機においてスピン回転させる。初期の回転速度は、試料の透過性に基づき選択されることができる。Ｊ関数は、レベレット（Ｌｅｖｅｒｅｔｔ）のＪ関数として知られ、毛管圧力及び他のパラメータに基づく無次元関数であると共に初期の回転速度を推定するために使用されることができる。例えば、３のＪ関数が典型的には適切である。
レベレットＪ式は：
（１）．

（２）．

ここで、ｋは透過性であり、φは多孔性であり、σは界面張力であり（空気／水系のために７２は使用される）、θは接触角であり（ゼロが仮定される）、Ｐｃは毛管圧であり、ＪはレベレットＪ数であり、△ρは空気と水との間の密度差であり、ωは遠心分離機速度であり、ｒ１及びｒ２は、それぞれ、遠心分離機の回転中心からコアの底端までの距離、及び遠心分離機の回転中心からコアの頂部までの距離である。

したがって、Ｐｃは式（１）を用いてある特定のＪ数のために計算されることができ、次いでωが式（２）から推定される。

スピン回転の後に、試料の飽和プロファイルが測定され１１６、試料１１８の低飽和部分を識別するために使用される。試料の低飽和部分の長さが、長さが最小を超えないことを検証するために、チェックされる（１２０）。試料の低飽和部分の長さが最小の長さを超えない場合、試料は、スピン回転を用いる飽和プロファイルの測定、試料の低飽和部分の識別、及び試料の低飽和部分の長さが最小を超えるまで繰り返される長さをチェックすることの前に、より高速でスピン回転される。試料の低飽和部分の長さが最小の長さを超えるとき、多孔質媒体の第１特性が、試料１２２の識別された部分において測定される。任意選択的に、多孔質媒体の第２特性が、試料１２４の低飽和部分において測定された第１特性に少なくとも部分的に基づき特定される。

ある適用においては、方法１００は、地層のＴ_２カットオフを推定するために、地層からのコア試料に適用されることができる。関心ある地層からの清浄化され乾燥されたコア試料は、ブライン（ｂｒｉｎｅ）で飽和される。飽和の後に、ＮＭＲ技術が、飽和された試料の飽和プロファイル及びＴ_２スペクトル／空間Ｔ_２を取得するために使用される。飽和プロファイル及びスライス選択Ｔ_２分布が、Ｖａｓｈａｅｅ， Ｓ．， Ｂ． Ｎｅｗｌｉｎｇ， ａｎｄ Ｂ． Ｊ． Ｂａｌｃｏｍの「多孔質媒体における縦方向アダマール符号化及び断熱的反転パルスを用いた局所Ｔ_２測定」Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ２６１ （２０１５）：１４１−１４８によって記載されているように、分極磁場と共に磁場勾配を印加することによって取得されることができる。多くの新しいＮＭＲ装置は、飽和プロファイルを測定するために必要とされる磁気勾配を有するけれども、いくつかの古いＮＭＲ装置は、この能力を有していない。

試料は、流体１１４を除去するために遠心分離機においてスピン回転させる。スピン回転の後に、試料の飽和プロファイルが、ＮＭＲ技術を用いて測定され１１６、試料１１８の低飽和部分を識別するために使用される。

前述のように、試料の低飽和部分の長さは、試料の低飽和部分の長さが最小長を超えることを検証するためにチェックされる。最小長さは、試料固有であり、例えば、ある設定距離又は全試料長のある割合であることができる。コア試料は、典型的には〜２インチ（〜５ｃｍ）長であり、〜１インチ（〜２．５ｃｍ）径である。これらのサイズの試料については、０．４インチ（１ｃｍ）の試料の低飽和部分の最小長さが適切であることが見出された。試料の低飽和部分の長さが１ｃｍを超えるとき、試料の低飽和部分のＴ_２スペクトルが測定されて、次いで、図２を参照して説明された手順を用いてＴ_２カットオフの推定のための基礎として使用される。方法１００を実施するいくつかのアプローチは、最小値を試料長のある割合（例えば、＞３０％、＞４０％、＞５０％、又は＞６０％）として設定する。識別及び長さチェックは、また、オペレータによって手動で視覚的に実行されることができる。

図２は、Ｔ_２スペクトルの増分の間隙率（左縦軸）及び累積曲線の累積間隙率（右縦軸）がＴ_２緩和時間の関数としてプロットされたチャートを示す。十分に飽和された条件下におけるコア試料から取得された累積曲線２１２及びＴ_２スペクトル２１０、並びに（例えば、図１に関連して記載されるように）コア試料の低飽和部分から取得された累積曲線２１６及びＴ_２スペクトル２１４が、このチャート上に表示される。低飽和累積曲線２１６のプラトーは左に延長されて、飽和された累積曲線２１２との交点２１８に至る。Ｔ_２カットオフは、飽和の曲線２１２上の累積値が不飽和の曲線２１６の最終累積値に等しい交点２１８のＴ_２緩和時間であるとして取られる。このサンプルに関しては、Ｔ_２カットオフは４２．４００ｍｓである。低飽和におけるＴ_２スペクトルによって対象に含められるエリアは、ＢＶＩである垂直線の左における１００％水飽和スペクトルの部分的エリアに等しく、垂直線の右における部分的エリアはＦＦＩである。浸透性は、Ｔｉｍｕｒ−Ｃｏａｔｅｓといったモデルを用いて、これらのパラメータから導かれることができる。

高浸透性試料に関しては、試料全体が低飽和条件にあり、飽和曲線及び低飽和曲線は、直接に比較されることができる。試料の一部のみが低飽和条件にある場合、試料の低飽和部分のＴ_２スペクトルは、正規化されなければならない。低飽和部分のＴ_２スペクトルは、低飽和部分長へのコア長の比によってコア全体に変換され、また変換されたスペクトルは、１００％飽和においてスペクトルと比較される。

図３は、コア試料２２０、飽和条件下で測定された飽和プロファイル２２２の関連付けられたプロット、及び試料の低飽和部分２２６の長さが図１に関連して説明された方法の最小基準を超えた後に測定された飽和プロファイル２２４を示す。飽和プロファイルは、ＮＭＲ機器の視野内において試料に沿った異なる位置において観察された間隙率として示される。ＮＭＲ技術は、含水量を測定する。これに従って、試料をスピン回転させる前の間隙率は、１００％飽和にある。試料をスピン回転させた後の試料に沿った飽和は、１００％飽和における間隙率によって除算された（間隙率として報告された）観察された含水量を除算することによって計算されることができる。この分野では、ＮＭＲ結果は、典型的には間隙率として報告され、また間隙率は、飽和の代替として使用される。

図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、図１の方法を実施するように動作可能なシステムのコンポーネントを示す。図４Ａは、遠心分離機を示し、図４Ｂは、ＮＭＲシステムを示し、図４Ｃは、コア試料を示す。

図５は、１００％飽和において測定された低透過性の炭酸塩コア試料の飽和プロファイル２５０、毎分２８００回転（ＲＰＭ）において回転した後に測定された飽和プロファイル２５２、及び５６００ＲＰＭにおいて回転した後に測定された飽和プロファイル２５４を示す。これらの結果は、遠心分離による毛管圧において使用される理論と一致しており、遠心分離では、飽和がスピン回転中に試料の長さに沿って不均一であることが知られている。試料の平均間隙率は、〜０．３３間隙率単位（ｐ．ｕ．）である。間隙率／飽和の５％変動は〜０．０２ｐ．ｕである。２８００ｒｐｍにおいて〜６時間回転した後に、視野内の〜１．９ｃｍの位置における間隙率は、〜０．０９ｐ．ｕであった。０．１２ｐ．ｕ．の間隙率（最小の間隙率より〜１０％高い）は、視野内において〜１．８ｃｍであり、また試料の低飽和部分の長さは、〜０．１ｃｍであった。

試料の低飽和部分の長さが１ｃｍ未満であったので、試料は、再び、より高速で回転させた。試料が５６００ＲＰＭにおいて〜６時間回転させた後に、視野内における〜１．９ｃｍの位置における間隙率は、〜０．０３ｐ．ｕであった。０．０６ｐ．ｕ．の間隙率（最小間隙率より〜１０％高い）は視野において〜０．５ｃｍであり、試料の低飽和部分の長さは、〜１．４ｃｍであった。試料の低飽和部分の長さは１ｃｍより大きいので、試料の低飽和部分のＴ_２スペクトルが測定されて、次いで本願において後に説明された手順を用いて、Ｔ_２カットオフの推定の基礎として使用された。

図５は、また、試料の低飽和部分において測定された特性のみを使用することが、試料全体にわたって測定された特性を使用することに、有意に改善された結果をどのように提供することができるかを示す。試料は、５６００ＲＰＭにおけるスピン回転の後に不動水状態にあると見なされ、なぜなら、一端における低飽和は安定値に近づき、またより高いＲＰＭにおけるさらなるスピン回転することが毛管末端効果のためにより高い飽和をさらに減少させなかったからである。飽和プロファイル２５２及び飽和プロファイル２５４から理解されるように、飽和分布は均一からは程遠い。試料の低飽和部分は、実際の不動水飽和に近似する〜０．０４ｐ．ｕ．の平均間隙率を有する。対照的に、試料全体にわたる平均飽和度は〜０．０９ｐ．ｕである。平均飽和度は、実際の不動水飽和より有意に高く、また平均飽和度に依存する手順は、多孔質媒体の形成からの回収可能な貯留層を有意に過小評価することになる。

図６Ａ及び図６Ｂは、Ｔ_２スペクトル２６０に対する飽和の不均一な分布の効果を示す。図６Ａ及び図６Ｂにおけるグラフは、遠心分離機中において回転により生成された不動状態における別の試料からの空間Ｔ_２である。空間Ｔ_２は、試料の長さに沿った多くの位置におけるＴ_２分布を提供する。図５のグラフと同様に、全振幅（飽和）は、コア（図６Ａ）に沿って不均一な分布を有し、またより低い飽和（実際の不動飽和）のＴ_２スペクトルは、より低いＴ_２領域（図６Ｂ）の左にシフトする。全コアに対して１回のＴ_２測定を行うのみの方法は、低飽和領域の外側からのスペクトルを含む図６Ａ及び図６Ｂにおける全てのスペクトルの組み合わせを取得する。その結果として、全コアのＴ_２スペクトルは、より大きな振幅及びより長いＴ_{２ｍｅａｎ}を有する。要約すると、１回のＴ_２測定を実行するのみの方法は、実際には、実の不動水飽和度よりも著しく高い飽和度において右（より長いＴ_２）にシフトするＴ_２スペクトルを取得する。

試料にわたって飽和の変動を考慮すると、図１に関して説明された方法が、コアに沿った脱飽和後の飽和分布が多かれ少なかれ均一であると共にこの均一な飽和に対してＴ_２測定が行われるという仮定に依拠する方法より正確な結果を生成することを可能にする。この仮定は、多孔質プレート脱飽和法に有効である可能性があり、なぜなら、平衡が達せられたときにコアにわたって圧力差があるべきではないからである。しかしながら、図１に関して記載された方法は、多孔質プレート脱飽和法よりはるかに速く、また多孔質プレート脱飽和法を制限する低透過性コア試料に対する圧力上限制限の影響下にある。これらの方法は、低透過性試料のための実際の不動水飽和より系統的に高い平均飽和においてＴ_２を測定する欠点を回避する。

図７は、この誤差が高透過率試料に対してそれほど重要ではない理由を示す。図７は、１００％飽和において測定された低透過性石灰石コアの飽和プロフィール２７０、不動水飽和において測定された低透過性石灰石コアの飽和プロフィール２７２、及び１００％飽和において測定された高透過性石灰石コアの飽和プロフィール２７４、及び不動水飽和で測定された高透過性石灰石コアの飽和プロフィール２７６を比較する。図５に関して議論されたように、低透過性試料全体の飽和プロファイル２７２の平均間隙率は、プロファイルの低飽和部分の平均間隙率よりはるかに高い。対照的に、高透過性石灰石コア全体の飽和プロファイル２７６の平均間隙率は、試料の侵入端部における飽和に非常に近い。

図１に関連して説明された方法は、また、不動水飽和に到達するスピン速度の選択に関連付けられた操作の不確実性を低減しており、該不確実性は、部分的に、ＢＶＩ又は非可動水の概念の曖昧さに起因し得る。

図８Ａ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｐｅｃ２０００．ｎｅｔ／１５−ｓｗｒｒ．ｈｔｍ）は、飽和の関数として毛管圧力を提示する。図８Ｂ（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｐｅｃ２０００．ｎｅｔ／１５−ｓｗｒｒ．ｈｔｍ）は、飽和の関数としての比透過率を提示する。図８Ｃは、低、中、及び高透過性コア試料のための典型的な毛管圧力曲線を例示する。坑井検層では、不動水は、図８Ａに示された遷移ゾーンの上方の遺留不動水飽和に主に関連しており、油又はガスゾーンでは、遺留水又は不動水が移動不能と見なされる。不動水飽和の概念は、また、異なるプロセス（相対透過性のためのコアフラッド、又は毛管圧力のための遠心分離機及び多孔質プレート）によって不動状態が取得されるとしても、毛管圧力及び相対透水性を取得するに際して適用される。これらの値は、通常は、特に高透過性試料の場合、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように同じであるか又は非常に近い。毛管圧曲線が図８Ｃに示される高透過性試料の場合、毛管圧（〜５０ｐｓｉ）が小さいと、可動水のほとんど全てを除くことができ、また毛管曲線の垂直部分によって示されるより高いスピン速度において生成される水は、全く無いか又はほとんど無い。試料が複雑な細孔系又は低い透過性を有する場合、不動水飽和に達するために必要な毛管圧は、より高く、また図８Ｃに示される中位及び低位の透過性の試料と共に示されるように変化する。

適切な遠心スピン速度を不動状態に到達するために得るいくつかの方法がある。
試験のための試料を送る石油物理学者が地層の変位圧力を有する場合、適切なスピン速度は、その既知の変位圧力を提供するために選択されることができる。或いは、ほとんどのサービスラボラトリが、試料カテゴリ又は単純な相関に基づきスピン回転速度を選択する。例えば、砂岩については、１００ｐｓｉの変位圧力が、高透過性試料のために使用され、２００ｐｓｉが、中位から低位の透過性試料のために使用され、３００ｐｓｉが、超低位の透過性試料のために使用され、また４００ｐｓｉが炭酸塩試料のために使用される。岩石密度又はＪ関数が、また、スピン速度を選択するために使用される。これらの単純な相関を用いる選択速度は、容易に、適切な速度のより上又はより下であることができる。許容される場合には、追加のより高い速度が使用されることができ、また増分の生産が、不動状態を検証するために査定されることができる。生産が続く場合、更なる検証が、なお一層の高速度において実行されることができる。これは、基本的には、必要とされる時間及び試験コストを増大させる試行錯誤的な方法である。

対照的に、試料の低飽和部分の特性を識別しまた査定することにより、試行錯誤の代わりに定量的基準によって、変位圧力又はスピン回転速度の選択が不動飽和に影響を及ぼすことを可能にする。このアプローチは、図８Ｃに示されるような複雑な細孔系を持つコア試料に特に有用である。これらのコア試料に対しては、増分の生産がスピン速度の増加に伴ってゼロに近づかないことがあり、これは不動水状態の識別を困難にする。加えて、本願に記載されるスピン速度の定量的な選択は、スピン速度を増加させると共に検証のためのマス損失を検査することによって不動状態を特定するに際して伴われる余分なステップを回避する。試行錯誤のアプローチでは、増分生産は、主に高飽和の端部からであり、一方、低飽和端部への変化がほとんどない。

以下のことが予想される：試料の低飽和部の特性を識別しまた測定する方法によって提供された改善された精度が、中位から低透過率のコア試料、及び複雑な細孔系を持つコア試料に対する測定に対して、主に、生じる。

均質な試料については、各試料の一部の特性に基づいて多孔質媒体特性を特定することが一般には適切である。
しかしながら、不均一な試料については、試料の異なる部分は、異なる特性を有し、各試料の一部の特性に基づき多孔質媒体特性を特定することが、問題となり得る。

例えば、図９は、均質な石灰石試料２７８の空間的Ｔ_２を示し、図１０は、不均一な石灰石試料２８０の空間的Ｔ_２を示す。均質な石灰石試料３００については、図１に関して説明された方法を適用すると、図示されたように配向された試料又は反転された試料とほぼ同じ結果になるであろう。対照的に、図１に関して説明された方法を不均一な石灰石試料２８０に適用すると、図示されたように配向された試料及び反転された試料で異なる結果になるであろう。

図１１は、試料の低飽和部分における測定に基づき多孔質媒体の特性を特定する方法３００を示す。方法３０８は、多孔質媒体の試料を流体３１０で飽和させることを含む。多孔質媒体の第１特性が、飽和における特性が引き続く計算において使用される場合、飽和試料３１２に対して測定される。試料は、流体３１４を除去するために遠心分離機において回転される。スピン回転の後に、試料の飽和プロファイルが、３１６測定され、また試料３１８の低飽和部分を識別するために使用される。多孔質媒体の第１特性は、試料３２０の識別された部分において測定される。任意の選択で、試料が均質であるか不均一であるかを３２２特定する。この特定は、空間的Ｔ_２の視覚的分析によって実行されることができる。１００％水飽和における飽和プロファイルのフラクチュエーション（変動）は、均質性の程度を示す。例えば、最大間隙率が、最小間隙率に比べて１０％より（例えば、２０％よりも、３０％よりも、又は４０％よりも）大きい場合、試料が不均一であると見なされる。

試料が均質である場合、測定された第１特性を第１特性の特定された値として使用する。試料が不均一である場合又は均質／不均一の特定が実行されない場合、遠心分離機中のサンプルを反転させて、ステップ３１０〜３２０を繰り返し、また第１特性の測定値の平均を特定された第１特性として使用する。

ある応用において、方法３００は、地層のＴ_２カットオフを推定するために、地層からのコア試料に適用されることができる。関心ある地層からの清浄化され乾燥されたコア試料は、ブライン（ｂｒｉｎｅ）で飽和される。飽和の後に、ＮＭＲ技術が、飽和試料の飽和プロファイル及びＴ_２スペクトルを取得するために使用される。試料は、不動水飽和状態を達成するために、遠心分離機においてスピン回転される。回転の後に、試料の飽和プロファイルが、ＮＭＲ技術を用いて測定され、また試料の低飽和部分を識別するために使用される。

ＢＶＩは、侵入端に近い試料の低飽和部分から推定され、試料は、その２つの端の間において最大で１０％の飽和変動を示す。この領域の長さは試料長のほぼ半分を対象とするように推奨される。これは、遠心分離速度を徐々に増加すると共にスピン回転ステップ及び測定ステップを繰り返すことによって達成されることができる。或いは、図１に関連して上に説明された定量的アプローチが、適切なスピン回転速度を提供すると共に試料の低飽和部分を識別するために使用されることができる。

ＢＶＩの低飽和領域内のＴ_２分布が、単一のＴ_２分布を取得するために合計され、また該単一のＴ_２分布のための累積間隙度がプロットされる。低飽和部分スペクトルのＴ_２スペクトル及び関連付けられた累積曲線は、Ｔ_２カットオフを特定するために、１００％飽和においてコアの同じ部分に対して観察されたものとしてＴ_２スペクトル及び関連付けられた累積曲線と比較される。以下のことが予期される：このアプローチが、方法１００に関連して既に説明されたように、コア長に対する低飽和部分長の比で低飽和部分のＴ_２スペクトルをコア全体に変換するアプローチに比べて、不均一な試料により適切であること。

均一な試料に関して、以下のことが特定される：このＴ_２カットオフは、分析されている多孔質媒体のためのＴ_２カットオフであること。不均一な試料について、試料は遠心分離機において判定されて、該プロセスが、Ｔ_２カットオフの第２推定値を生成するために繰り返される。以下のことが特定される：Ｔ_２カットオフの２つの推定値の平均が、分析されている多孔質媒体のためのＴ_２カットオフであると特定される。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、方法３００の影響を示す。図１２Ａは、不均一な試料のための１００％飽和条件及び不動水飽和条件のための飽和曲線を示す。図１２Ｂは、逆転完了の後の同じ不均一な試料のための１００％飽和条件及び不動水飽和条件のための飽和曲線を示す。初期分析のみを用いて、Ｔ_２カットオフは１１５ｍｓであると見積もられる。初期の分析及び反転された試料分析の平均に基づき、Ｔ_２カットオフは８０ｍｓであると見積もられる。これは、関心のある地層のための推定された回収可能な貯留層において７％の差という結果になるであろう。

本願のいくつかの実施例が説明されてきた。それにもかかわらず、様々な変形例が、本願の範囲及び精神を逸脱することなく為されるようにしてもよい。これに従って、他の実施例は、以下の請求の範囲内にある。

１００ 方法
１１０ 流体
１１２ 飽和試料
１１４ 流体
１１８ 試料
１２２ 試料
１２４ 試料
２１０ Ｔ_２スペクトル
２１２ 累積曲線
２１４ Ｔ_２スペクトル
２１６ 累積曲線
２１８ 交点
２２０ コア試料
２２２ 飽和プロファイル
２２６ 低飽和部分
２５２ 飽和プロファイル
２５４ 飽和プロファイル
２７０ 飽和プロフィール
２７２ 飽和プロフィール
２７４ 飽和プロフィール
２７６ 飽和プロフィール
３００ 方法
３０８ 方法
３１０ 流体
３１２ 飽和試料
３１４ 流体
３２０ 試料

Claims (23)

1. 多孔質媒体のＴ_２カットオフを評価する方法であって：
   前記多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップと；
   飽和させながら前記試料のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料を非飽和測定のために
   遠心分離機内において前記試料を、前記試料の第１端が前記試料の第２端より前記遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させること、
   前記試料の飽和プロファイルを取得すること、
   前記試料の第１低飽和部を識別すること
   によって準備するステップと；
   前記試料の前記第１低飽和部に対して前記多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料の前記第１低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を、飽和された条件の下において測定された前記Ｔ_２分布と比較することによって前記多孔質媒体の前記Ｔ_２カットオフの第１見積もりを取得するステップと；
   前記多孔質媒体の前記試料を前記流体で飽和させるステップと；
   飽和させながら前記試料のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料を非飽和測定のために
   遠心分離機内において前記試料を、前記試料の前記第２端が前記試料の前記第１端より前記遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させること、
   前記試料の飽和プロファイルを取得すること、
   前記試料の第２低飽和部を識別すること
   によって準備するステップと；
   前記試料の前記第２低飽和部に対して前記多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料の前記第２低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を飽和された条件の下において測定された前記Ｔ_２分布と比較することによって前記多孔質媒体の前記Ｔ_２カットオフの第２見積もりを取得するステップと；
   前記Ｔ_２カットオフの前記第１見積もり及び前記Ｔ_２カットオフの前記第２見積もりを平均するステップと；を備える
   方法。
2. 前記試料の前記飽和プロファイルを取得するステップは、ＮＭＲ測定を実行することを含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記試料は不均一であることを特定するステップを更に備える、
   請求項１に記載の方法。
4. 前記試料は不均一であることを特定するステップは、前記試料の最大間隙率及び最小間隙率を比較することを含む、
   請求項３に記載の方法。
5. 前記試料の前記第１低飽和部を識別するステップは、前記試料の一部分を識別することを含み、前記一部分では、前記試料の飽和が前記試料の該一部分の最小飽和の１０％以内である、
   請求項１に記載の方法。
6. 前記試料の前記第１低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を、飽和された条件下で測定された前記Ｔ_２分布と比較するステップは、前記試料の前記第１低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を、飽和された条件下で測定された前記Ｔ_２分布の一部分と比較することを含み、
   前記Ｔ_２分布の前記一部分は、前記試料の前記第１低飽和部に一致する、
   請求項１に記載の方法。
7. 多孔質媒体のＴ_２カットオフを見積もる方法であって：
   前記多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップと；
   飽和させながら前記試料のＴ_２分布を測定するステップと；
   非飽和測定のために前記試料を、遠心分離機内において前記試料を、前記試料の第１端が前記試料の第２端より前記遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させること、
   前記試料の飽和プロファイルを取得すること、
   前記試料の第１低飽和部を識別すること
   によって準備するステップと；
   前記試料の前記第１低飽和部に対して前記多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料の前記第１低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を飽和された条件の下において測定された前記Ｔ_２分布と比較することによって前記多孔質媒体の前記Ｔ_２カットオフの第２見積もりを取得するステップと；を備える
   方法。
8. 前記試料は不均一であることを特定するステップを備える、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記流体で前記多孔質媒体の前記試料を飽和させるステップと；
   飽和させながら前記試料のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料を非飽和測定のために
   遠心分離機内において前記試料を、前記試料の前記第２端が前記試料の前記第１端より前記遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させること、
   前記試料の飽和プロファイルを取得すること、
   前記試料の第２低飽和部を識別すること
   によって準備するステップと；
   前記試料の前記第２低飽和部に対して前記多孔質媒体のＴ_２分布を測定するステップと；
   前記試料の前記第２低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を、飽和された条件の下において測定された前記Ｔ_２分布と比較することによって前記多孔質媒体の前記Ｔ_２カットオフの第２見積もりを取得するステップと；
   前記Ｔ_２カットオフの前記第１見積もり及び前記Ｔ_２カットオフの前記第２見積もりを平均するステップと；
   を備える
   請求項８に記載の方法。
10. 前記試料の前記飽和プロファイルを取得するステップは、前記試料に対してＮＭＲ測定を実行することを含む、
    請求項９に記載の方法。
11. 前記飽和の前記第１低飽和部を識別するステップは、前記試料の一部分を識別することを含み、
    前記試料の前記一部分では、前記試料の飽和が前記試料の該一部分の最小飽和の１０％以内である、
    請求項９に記載の方法。
12. 前記試料の前記第１低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を、飽和された条件下で測定された前記Ｔ_２分布と比較するステップは、前記試料の前記第１低飽和部に対して測定された前記Ｔ_２分布を飽和された条件下で測定された前記Ｔ_２分布の一部分と比較することを含み、
    前記Ｔ_２分布の前記一部分は、前記試料の前記第１低飽和部に一致する、
    請求項９に記載の方法。
13. 多孔質媒体の特性を見積もる方法であって：
    前記多孔質媒体の試料を流体で飽和させるステップと；
    遠心分離機において前記試料を、前記試料の第１端が前記試料の第２端より前記遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させるステップと；
    前記試料の第１特性を測定して、前記第１特性の第１見積もりを取得するステップと；
    前記第１特性の前記第１見積もりを取得した後に、前記多孔質媒体の前記試料を前記流体で飽和させるステップと；
    遠視分離機において前記試料を、前記試料の前記第２端が前記試料の前記第１端より前記遠心分離機の回転軸に近い状態で、スピン回転させるステップと；
    前記第１特性の第２見積もりを取得するために、前記多孔質媒体の前記第１特性を測定するステップと；
    前記第１特性の前記第１見積もり及び前記第１特性の前記第２見積もりの少なくとも一部分に基づき、前記多孔質媒体の前記第２特性を特定するステップと；を備える
    方法。
14. 前記試料が不均一であることを特定するステップを備える、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１特性の前記第１見積もりを取得するために前記試料をスピン回転する前であって前記試料を飽和した後に、前記多孔質媒体の前記第１特性を測定するステップを備える、
    請求項１３に記載の方法。
16. 前記第１特性及び前記第２特性は、異なる特性である、
    請求項１３に記載の方法。
17. 前記第１特性はＴ_２分布である、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２特性は、前記多孔質媒体のＴ_２カットオフである、
    請求項１７に記載の方法。
19. 前記多孔質媒体の前記第２特性を特性するステップは、前記第２特性の第１見積もりを前記第１特性の前記第１見積もりに基づき計算し、前記第２特性の第２見積もりを前記第１特性の前記第２見積もりに基づき計算し、前記第２特性の前記第１見積もり及び前記第２特性の前記第２見積もりを平均する、ことを含む、
    請求項１３に記載の方法。
20. 前記第１特性の第１見積もりを取得するために前記多孔質媒体の第１特性を測定するステップは、前記試料の低飽和部を識別し、前記試料の前記識別された部分に対して前記多孔質媒体の第１Ｔ_２分布を測定する、
    ことを含む、請求項１３に記載の方法。
21. 前記第１特性の第２見積もりを取得するために前記多孔質媒体の第１特性を測定するステップは、前記試料の低飽和部を識別し、前記試料の前記識別された部分に対して前記多孔質媒体の第２Ｔ_２分布を測定することを含む、
    請求項２０に記載の方法。
22. 前記第１Ｔ_２分布に基づき前記多孔質媒体のＴ_２カットオフの第１見積もりを計算し、前記多孔質媒体の前記第１Ｔ_２分布に基づき前記多孔質媒体の前記Ｔ_２分布の第２見積もりを計算し、前記Ｔ_２カットオフの前記第１見積もり及び前記Ｔ_２カットオフの前記第２見積もりを平均する、ことを含む、
    請求項２１に記載の方法。
23. 前記試料の前記低飽和部を識別するステップは、前記試料に対してＮＭＲ測定を実行することを含む、
    請求項２０に記載の方法。

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