KR20120115376A - 저류층 투과도 평가 - Google Patents
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Abstract
석유 저류층의 투과도를 결정하는 방법은, 태깅된 유기 분자를 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고, 상기 저류층 내 제 2 위치에서, 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것을 포함하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자는 1개월 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종을 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 태깅된 유기 분자는 요오드-131 및 플루오린-18로 이루어진 군 중에서 선택되는 방사성 핵종을 포함한다.
Description
본 발명은 일반적으로 투과도 평가, 더욱 특히 석유 저류층의 투과도 평가에 관한 것이다.
투과도는 암석이 유체를 전달할 수 있는 능력으로서 통상 다시(darcy) 또는 밀리다시(millidarcy)로 측정된다. 1 다시는, 점도 단위 센티푸아즈의 입방 센티미터의 유체가 단위 기압의 압력차 하에서, 초당, 평방 센티미터의 영역을 통과하는 1 센티미터 두께의 암석 샘플의 투과도를 나타낸다. 매우 중요한 관련 기술 인자는 공극률(porosity)이다. 공극률은 암석 샘플 내의 틈새 공간을 나타내는 암석 샘플의 부피 분율로서 정의된다. 공극률은 전형적으로 0 내지 1 범위의 분율 또는 0% 내지 100% 범위의 백분율로서 나타낸다.
석유 저류층에 존재하는 암석은 그레인(grain)들 사이에 개방 체적 또는 공극을 갖는 고체 그레인들로 이루어진 것으로 간주될 수 있다. 공극의 개수, 이들의 상대적인 크기 및 위치는 암석의 공극률 및 암석의 투과도를 결정하는 인자들이다. 오일 저류층의 전체적인 생산 가능성을 더욱 확실하게 예측하기 위한 수단으로서 오일 저류층의 암석 상(phase)의 투과도 및 공극률 모두를 측정하거나 평가하는 것이 이로울 수 있다. 이러한 인식은 또한 물 주입에 의한 저류층 내 오일의 2-상 변위(two-phase displacement)를 사용하여 개선된 회수 기법을 적용하는 경우에 저류층의 거동을 도출하기에 유용하다. 또한, 오일 저류층의 생산 특징은 공극률 및 투과도 외의 다수의 인자, 예를 들면 압력 및 특성 예컨대 물, 오일 및 가스에 대한 상대적 투과도; 저류층 치수, 저류층 물 포화도, 모세관 압력 및 모세관 압력 함수들에 의해 영향을 받는다.
유전(oil field) 내 석유 대역의 투과도 및 공극률 특성은 상기 유전에 걸쳐 반드시 일정하지 않음은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 주어진 유전을 포함하는 구성 석유 대역의 투과도는 상기 유전에 걸쳐 몇 배만큼 변할 수 있다. 간단한 모델은 종종, 모델링될 유전 또는 상기 유전의 일부에 걸쳐 석유 대역의 투과도 및 공극률 특성이 균일하지 않을 수 있기 때문에, 유전의 성능에 대한 유용한 정보를 생성할 수 없다.
예를 들어, 사우디 아라비아의 가와(Ghawar) 유전을 고려해 보면, 가와 유전은 현재 세계 최대 유전이다. 이는 1948년에 발견되어 1951년에 생산되기 시작했다. 상기 유전은 하루에 최대 5700만 배럴을 생산해내었다. 약 10 마일에 걸친 상이한 지점에서의 상기 유전의 공극률 및 평균 투과도 편차가 당업계에 알려져 있다. 상기 유전에 대해 알려진 평균 공극률은 약 14% 내지 약 19% 범위로 변하는 것으로 나타났고, 평균 투과도는 약 52 밀리다시 내지 약 639 밀리다시 범위로 변하는 것으로 나타났다. 상기 유전의 하라드(Haradh) 부분은 평균 공극률이 14%이고 평균 투과도가 52 밀리다시인 것으로 알려져 있다. 상기 유전의 하위야(Hawiyah) 부분은 평균 공극률이 17%이고 평균 투과도가 68 밀리다시인 것으로 알려져 있다. 상기 유전의 우스마니야(Uthmaniyah) 부분은 평균 공극률이 18%이고 평균 투과도가 220 밀리다시인 것으로 알려져 있다. 상기 유전의 아인 다르(Ain Dar) 부분은 평균 공극률이 19%이고 평균 투과도가 617 밀리다시인 것으로 알려져 있다. 상기 유전의 쉐드검(Shedgum) 부분은 평균 공극률이 19%이고 평균 투과도가 639 밀리다시인 것으로 알려져 있다.
석유 저류층으로부터 제거된 코어 샘플의 투과도 및 공극률은 직접적으로 측정될 수 있으며 이러한 데이터가 유용할 수 있다. 그러나, 종종 이러한 코어 샘플을 입수할 수 없으며, 입수가능하더라도, 상기 코어 샘플이 저류층의 특성을 전체적으로 얼마나 잘 나타내는지, 또 코어샘플 채취 자체 및 후속적인 샘플 취급에 의해 생길 수 있는 변화에 대해서는 여전히 불확실하다.
석유 저류층의 투과도를 평가하기 위해 다양한 방법이 개발되어왔다. 석유 저류층의 투과도를 평가하는 하나의 방법은 중성자 붕괴 검층 절차(neutron decay logging procedure)를 사용하는 것을 포함한다. 해당되는 석유 저류층의 물 포화도가 실질적으로 100%일 때까지, 공지의 중성자-포획 단면을 갖는 제 1 수성 액체를 상기 저류층 내로 주입한다. 제 1 수성 액체의 주입 후, 제 1 수성 액체의 중성자-포획 단면과 상이한 공지의 중성자-포획 단면을 갖는 제 2 점성 액체를 저압에서 상기 저류층 내로 주입한다. 소정의 시간 후, 중성자 붕괴 검층 절차를 사용하여 상기 점성 액체의 농도를 측정한다. 더 높은 압력을 사용하여 상기 점성 액체의 주입을 반복하고 점성 액체의 농도를 다시 측정한다. 석유 저류층의 균열 압력에 도달할 때까지 주입 압력을 불연속적으로 단계적으로 증가시키고 각 단계에 대한 농도를 측정한다. 점성 액체의 농도 대 주입 압력을 플롯팅하고 이를 사용하여 석유 암반의 투과도를 결정한다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이러한 절차는 상대적으로 복잡하고 시간 소모적일 수 있으며 비교적 큰 체적의 여러 가지 외인성 액체가 상기 저류층 내로 주입되는 것을 수반할 수 있다.
저류층 투과도를 평가하는 또 다른 방법은 압력 상승 분석(pressure build-up analysis)을 포함하며, 이 방법에서는 생산 가동 기간 후에 봉쇄된 유정 내의 갱저압(bottom-hole pressure)을 측정하여 데이터를 수집한다. 유정의 생산을 멈춘 동안에, 시간에 따른 유정의 갱저압 상승을 기록한다. 시간에 대한 압력의 프로파일을 생성하고 이를 수학적 저류층 모델과 함께 사용하여 저류층 및 인접한 굴착(well-bore) 지역의 크기 및 특성을 평가할 수 있다. 그러나, 주지하듯이, 이러한 데이터를 얻기 위해서는, 일반적으로 유정으로부터의 생산을 상당한 시간 동안 멈춰야 하는데, 이는 유정으로부터의 생산을 멈추는 것과 관련된 비용으로 인해 바람직하지 않을 수 있다.
저류층 특성을 평가하는 또 다른 방법은 생산 히스토리 매칭 과정(production history matching process)을 사용하는 것이며, 이 방법에서는, 저류층 모델의 파라미터를 상기 모델이 저류층의 과거 생산 히스토리와 가장 근접하게 유사해질 때까지 변화시킨다. 이 방법은 균열 처리 동안의 매칭 처리 압력을 사용한다. 이 매칭 방법을 사용하는 경우, 매칭의 정확도는 특히 저류층 모델의 품질 및 압력과 생산 데이터의 품질 및 양에 의존한다. 모델이 일단 매칭되면, 미래 저류층 거동을 시뮬레이션하는 데 이 모델을 사용할 수 있다. 그러나, 이들 방법과 관련된 단점은 여러 상이한 균열 가능 구조 또는 석유 저류층의 특성이 동일한 결과를 산출할 수 있다는 점이다. 즉, 추가의 제한 정보를 얻지 않는 한, 가능한 매치를 생성할 수 있는 많은 가능한 용액 또는 일련의 파라미터 값들이 있다.
또 다른 방법은 굴착 구멍에 인접한 석유 암반에 교류 자기장을 반복적으로 적용하는 것을 포함한다. 이는 굴착 구멍에 인접한 "여기 대역(excitation zone)" 내에 존재하는 핵자(nucleon)의 반복적인 여기-이완 과정을 유발한다. 상자성 검층(paramagnetic logging)이라고 하는 이러한 기법은 개방 홀 및 봉쇄된 유정 구멍 내에서 사용될 수 있다. 굴착 구멍에 비교적 가까운 제한된 대역에서는, 상자성 검층을 사용하여 오일의 양, 물의 양, 전체 유체 체적, 오일의 점도, 오일 포화도 및 물 포화도 인자, 투과도, 굴착 구멍에 인접한 수직적인 오일과 물 경계의 위치, 및 오일 함유 층의 측방향 불연속부의 위치를 평가할 수 있다. 그러나, 주지하듯이, 이러한 기법은 굴착 구멍에 대해 단지 비교적 가까운 지역에서의 파라미터에 민감하다.
또 다른 방법은 암반 간극 내에 유체를 함유하는 석유 암반의 인-시튜(in situ) 분석을 포함한다. 암반에 대해 상대적으로 유체를 유동시키는 여기 장치를 제공하고, 암반 층 내 유체의 상대적 유동에 의해 생긴 자기장을 측정하고, 암반 층의 투과도를 평가한다. 투과도 평가 수단으로서 또한 핵자기공명 기법 및 전자 상자성 공명 기법을 사용할 수도 있다.
많은 다양한 기법들이 현재 이용가능함에도 불구하고, 석유 저류층의 투과도 특성을 신뢰성 있게 평가할 수 있는 간단한 인-시튜 측정 기법에 대한 요구는 여전하다.
본 발명의 하나의 실시양태에서, 석유 저류층의 투과도를 결정하는 방법은 태깅된(tagged) 유기 분자를 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고, 저류층 내 제 2 위치에서 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것을 포함하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자는 1개월 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종(radionuclide)을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 석유 저류층의 투과도를 결정하는 방법은 태깅된 유기 분자를 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고, 저류층 내 제 2 위치에서 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것을 포함하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자는 요오딘-131 및 플루오린-18로 이루어진 군 중에서 선택되는 방사성 핵종을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 조질 오일 저류층의 투과도를 결정하는 방법은 1-(131I)요오도옥타데칸을 저류층 내로 제 1 지표 밑 위치에서 조질 오일 중의 용액으로서 주입하고, 저류층 내 제 2 지표 밑 위치에서 1-(131I)요오도옥타데칸과 관련된 신호를 검출하는 것을 포함한다.
또 다른 실시양태에서, 조질 오일 저류층의 투과도를 결정하는 방법은 1-(18F)플루오로옥타데칸을 저류층 내로 제 1 지표 밑 위치에서 조질 오일 중의 용액으로서 주입하고, 저류층 내 제 2 지표 밑 위치에서 1-(18F)플루오로옥타데칸과 관련된 신호를 검출하는 것을 포함한다.
본 발명의 기술적 효과는 저류층 투과도 및 저류층 생산 가능성과 관련된 저류층 특징의 인-시튜 측정법을 사용하여 석유 저류층의 투과도를 평가하는 간단하고 확실한 방법을 포함한다. 본 발명에 의해 제공된 방법은, 중요하고 유익한 특징으로서, 비교적 짧은 반감기(1개월 미만)를 갖는 방사성 핵종을 포함하는 비교적 소량의 태깅된 유기 분자를 사용함으로써 석유 저류층의 장기간 오염을 배제시킨다. 상기 방법은 또한 융통성을 제공하며 다양한 석유 저류층 유형에서의 투과도 및 다른 특성을 측정하는 데 적합하다. 본원은 본 발명의 실시에 사용하기에 적합한 태깅된 유기 분자의 몇몇 예들을 제공하지만, 본원의 도움을 받는 당해 분야 숙련자는, 1개월 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종을 포함하는 매우 다양한 태깅된 유기 분자들이 본 발명에 의해 제공된 방법에 따라 사용될 수 있음을 잘 알 것이다.
본원 명세서는 본 발명을 개시하고 또한 당해 분야 임의의 숙련자가 본 발명을 실시할 수 있도록 임의의 장치 또는 시스템을 제작 및 사용하고 임의의 인용된 방법을 수행하는 것과 같은 베스트 모드를 비롯한 실시예를 사용한다. 본 발명의 특허가능한 범주는 특허청구범위에 의해 정의되며 당해 분야 숙련자들이 생각해낼 수 있는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 이러한 다른 실시예는 특허청구범위의 문언적 용어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖거나 또는 특허청구범위의 문언적 용어와 크게 차이가 없는 균등한 구조적 요소를 포함하는 경우 특허청구범위의 범주 내에 드는 것으로 의도된다.
본 발명의 상기 및 다른 특징, 양태 및 이점은 하기 상세한 설명을 첨부 도면(여기서 유사한 기호는 도면 전체에 걸쳐 유사한 부분을 나타냄)을 참조하여 읽게 되는 경우에 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 복수의 굴착 구멍을 갖는 유전을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시양태에 따른 투과도 측정 방법을 개략적으로 도시한다.
도 1은 복수의 굴착 구멍을 갖는 유전을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시양태에 따른 투과도 측정 방법을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 구체적인 하나 이상의 실시양태를 본원에 개시한다. 이들 실시양태를 정확히 기술하기 위해, 구체적인 실시에 대한 모든 특징을 본원 명세서에 기술하지 않을 수 있다. 임의의 이러한 구체적인 실시의 전개에 있어서, 임의의 엔지니어링 또는 디자인 프로젝트에서와 같이, 실시 때마다 변할 수 있는, 시스템-관련 및 비지니스-관련 제약과 같은, 개발자의 특정 목적을 달성하기 위해 다수의 실시-특이적인 결정을 내릴 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 본원의 도움을 받는 당해 분야 통상의 숙련자들에게는 디자인하고 제조하고 제작하는 것이 통상적인 임무임을 이해해야 한다.
본 발명의 다양한 실시양태에서 요소들을 도입할 때, 단수형은 이러한 요소가 하나 이상 존재함을 의미하는 것으로 의도된다. "포함하는" 및 "갖는"이라는 용어는 포괄적이며 열거된 요소들 외에 추가적인 요소들이 있을 수 있음을 의미한다. 작동 파라미터 및/또는 환경 조건이 주어진 임의의 실시예는 개시된 실시양태의 기술에서 다른 파라미터/조건들을 포함하지 않는 것으로 의도된다.
본원에 사용된 "태깅된 유기 분자"라는 표현은 하나 이상의 방사성 핵종을 포함하는 유기 분자를 나타내며, 저분자량 분자 및 고분자량 유기 분자 모두를 포함한다.
본원에 기술된 본 발명의 실시양태는 석유 저류층에서의 투과도와 관련된 특성들을 평가하는 종래 방법의 주지한 단점들을 해결한다. 특히, 본 발명의 방법은 석유 저류층의 투과도 및 공극률과 관련된 인-시튜 특성들을 확정하기 위한 개선된 융통성을 제공한다. 하나의 실시양태에서, 이들 인-시튜 측정법은 굴착 구멍, 예를 들어 생산 굴착 구멍 또는 센싱(sensing) 굴착 구멍 내의 다양한 위치에서 이루어질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 태깅된 유기 분자를 굴착 구멍 내의 하나의 위치로부터 석유 저류층 내로 주입하고, 그 후 석유 저류층 내의 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 상기 굴착 구멍 내의 제 2 위치에서 검출한다. 태깅된 유기 분자의 주입 시간과 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 검출 신호 사이의 경과 시간을 따로따로 또는 함께 사용하여 석유 저류층의 하나 이상의 투과도 특성을 평가할 수 있다. 본 발명은 저류층 투과도와 관련된 특성들을 평가함에 있어서 당해 분야에 공지된 방법들에 비해 더 큰 신뢰도 및 비용 절감 기회를 제공하는 것으로 생각된다.
주지하는 바와 같이, 하나의 실시양태에서, 석유 저류층의 투과도 결정 방법은 태깅된 유기 분자를 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고, 저류층 내 제 2 위치에서 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것을 포함하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자는 1개월 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 석유 저류층은 해면 아래 해저 지표 밑 암반 층일 수 있다. 다른 실시양태에서, 석유 저류층은 "건조-지역(dry-land)" 지표 밑 암반 층일 수 있다.
다양한 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 1개월 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종을 포함한다. 적합한 방사성 핵종은 요오드 131, 브롬 82, 플루오린 18, 탄소 11 및 질소 13을 포함하고, 이때 이들 방사성 핵종 각각은 1개월 미만의 반감기를 갖는다. 다른 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 1주 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 1일 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 요오딘 131 및 플루오린 18로 이루어진 군 중에서 선택되는 방사성 핵종을 포함한다.
하나의 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 1-(131I)요오도옥타데칸을 포함한다. 당해 분야 숙련자는, 1-(131I)요오도옥타데칸과 같은 태깅된 유기 분자가, 표준 방사화학 합성법을 사용하여, 예를 들어 주위 조건 하에 대략 주위 온도 내지 용매의 환류 온도 범위에서 아세토니트릴과 같은 극성 용매에서 1-옥타데칸올 토실레이트를 용이하게 입수가능한 나트륨 또는 칼륨 (131)요오드와 반응시키는 것에 의해 제조될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 유사하게, 아세톤을 반응 용매로서 사용할 수 있다. 크라운 에터와 같은 용매를 반응 혼합물에 포함시켜 출발 토실레이트를 요오드 131을 포함하는 생성물 태깅된 유기 분자로 전환시키는 속도를 가속시킬 수 있다. 상기 반응은, 출발 요오드 최대량을 생성물로 전환하기 위해, 몰 과잉의 출발 토실레이트를 사용하여 실시될 수 있다. 상기 반응 후, 상기 생성물 태깅된 유기 분자는 임의의 잔류 무기 요오다이드로부터 예를 들어 실리카 겔 컬럼 아래로 통과시켜 분리될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 일반적으로 상기 생성물로부터 임의의 잔류 토실레이트를 분리할 필요가 없는데, 그 이유는 저류층 내로 주입된 태깅된 유기 분자의 샘플에 존재하는 이러한 출발 물질이 통상적으로 주입 단계, 검출 단계 또는 상기 저류층 내에서의 태깅된 유기 분자의 이동에 간섭하지 않는 것으로 생각되기 때문이다.
또 다른 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 1-(18F)플루오로옥타데칸을 포함할 수 있다. 당해 분야 통상의 숙련자는 나트륨 또는 칼륨 (131I)요오다이드 대신에 (18F)플루오라이드의 소스를 사용하는 것을 제외하고는 1-(131I)요오도옥타데칸의 제조와 유사한 방식으로 1-(18F)플루오로옥타데칸을 제조할 수 있음을 알 수 있을 것이다. (18F)플루오라이드의 상업적 소스는 널리 입수가능하고, 상업적으로 입수가능한 (18F)플루오라이드를 사용하여 친핵성 치환 반응 SN2를 수행하는 기법은 널리 공지되어 있다. 상기 반응 후, (18F)플루오린을 포함하는 생성물 태깅된 유기 분자는 임의의 잔류 무기 플루오라이드로부터 예를 들어 실리카 겔 컬럼 아래로 통과시키거나 또는 이러한 목적으로 사용되는 당해 분야에 공지된 다른 수단에 의해 분리될 수 있다.
주지하는 바와 같이, 본 발명의 방법은 저류층 내의 제 2 위치에서 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것을 포함한다. 따라서, 상기 태깅된 유기 분자는 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입되고 적용된 힘(예를 들어, 상기 태깅된 유기 분자를 상기 저류층 내로 압박시키는 가압된 액체 또는 가스 형태의 압력)의 영향 하에 상기 저류층의 일부를 선회한다. 하나의 실시양태에서, 상기 태깅된 유기 분자는 저류층 내로 주입된 후, 용매와 함께 용리되어, 저류층 내의 이동 프런트(moving front)로서 분배된다. 저류층 내의 제 2 위치에 위치한 검출기는 상기 이동 프런트가 상기 검출기의 위치로 접근함에 따라 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출한다. 당해 분야 통상의 숙련자들은 제 2 위치에서의 검출 개시 시간 및 적용된 힘의 크기를 함께 사용하여 저류층의 투과도 특성을 평가할 수 있음을 알 수 있을 것이다.
하나의 실시양태에서, 저류층의 제 2 위치에서 검출된 태깅된 유기 분자와 관련된 신호는 감마 선이다. 다른 실시양태에서, 저류층의 제 2 위치에서 검출된 태깅된 유기 분자와 관련된 신호는 베타 입자이다. 또 다른 실시양태에서, 저류층의 제 2 위치에서 검출된 태깅된 유기 분자와 관련된 신호는 양전자 소멸로부터 발생되는 광자이다.
태깅된 유기 분자의 양은 저류층 내의 제 2 위치에서 검출되기에 충분하기만 하면 되고, 태깅된 유기 분자의 실제 질량은 1 mg 미만 정도인 것으로 생각된다. 하나의 실시양태에서, 저류층 내로 주입된 태깅된 유기 분자의 양은 약 200 밀리큐리 미만의 방사능에 해당한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 태깅된 유기 분자는 약 180 밀리큐리 미만의 방사능에 해당한다. 또 다른 실시양태에서, 상기 태깅된 유기 분자는 약 150 밀리큐리 미만의 방사능에 해당한다.
하나의 실시양태에서, 상기 방법은 태깅된 유기 분자를 용액으로서 저류층 표면과 접촉시켜 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고, 상기 용액에 힘을 가해 상기 용액을 저류층 내로 제 1 위치에서 들어가도록 하는 것을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 태깅된 유기 분자를 포함하는 상기 용액은 태깅된 유기 분자 및 이와 상용성인 용매를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 용매는 상기 태깅된 유기 분자를 완전히 용해시키고 균질한 용액을 형성하는 것이다. 다른 실시양태에서, 상기 용매는 담체로서 작용할 수 있고, 상기 태깅된 유기 분자는 상기 용매에 미세하게 분산될 수 있다. 특정의 다른 실시양태에서, 상기 용매는 태깅된 유기 분자와 반응하지 않는 중성 용매이다. 적합한 용매의 예는 탄화수소 용매 예컨대 데칸, 헥사데칸, 옥타데칸, 조질 오일, 및 정제 오일; 에터 예컨대 다이페닐 에터, 아니솔, 4-헥실아니솔, 에틸렌 글리콜 다이메틸 에터, 및 폴리에틸렌 글리콜의 에터; 및 에스터 예컨대 에틸 아세테이트, 메틸 벤조에이트 및 부티로락톤을 포함한다. 상기 용매는 취급의 용이함과 안전을 제공하고 저류층의 부적절한 오염을 초래하지 않도록 선택될 수 있다.
용매의 사용량은 태깅된 유기 분자와 관련된 신호가 검출되는 제 2 위치와 제 1 위치 사이의 거리, 이들 지점 간의 저류층의 투과도, 및 평가가 행해지는 저류층 영역 내의 틈새 및 채널과 같은 불균일부의 존재와 같은 파라미터에 의해 변할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 용매의 사용량은 약 10 밀리리터 내지 약 1,000 리터의 범위이다. 다른 실시양태에서, 용매의 사용량은 약 100 밀리리터 내지 약 100 리터의 범위이다. 또 다른 실시양태에서, 용매의 사용량은 약 1 리터 내지 약 10 리터의 범위이다.
도 1은 N+1개의 굴착 구멍(100)을 갖는 유전을 도시한다. 하나의 양태에서, 본 발명의 방법은 주입 지점 A(110)로 제공되는 유정 홀과 샘플링 유정 W1, W2,..., WN 1201-120N 사이의 석유 저류층에 최소 공극 통로 반경(pore throat radius)이 존재하는지 여부를 결정하는 데 사용될 수 있다.
저류층의 특정 공극 통로 크기 특징은 저류층 주입 지점 A(110) 내로 주입된 태깅된 유기 분자의 크기 및 구조를 변화시키고, 저류층 내의 제 1 위치로부터 태깅된 유기 분자와 관련된 신호가 검출될 수 있는 저류층 내의 제 2 위치, 예를 들어 샘플링 유정 W1, W2,..., WN 1201-120N까지 태깅된 유기 분자의 이동과 관련된 이동 시간 및 효율을 측정함으로써 조사할 수 있다. 태깅된 유기 분자의 크기 및 구조가 태깅된 유기 분자의 이동을 허용하는 저류층 내 공극들의 용량보다 큰 경우, 이동의 억제가 관찰되기 시작하는 특정의 태깅된 유기 분자의 크기로부터 저류층의 특정 공극 통로 크기 분포를 평가할 수 있다. 특정의 태깅된 유기 분자가 제 1 위치로부터 저류층 내 소정 지점까지 이동할 수 없고(이때, 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호는 2 위치에서 검출됨) 더 작은 치수의 태깅된 유기 분자가 성공적으로 이동하게 되는 경우, 주입 지점 A(110)와 특정 샘플링 유정 사이의 영역에서의 공극 통로 반경은 상기 이동하지 않는 태깅된 유기 분자보다 더 작다는 결론을 내릴 수 있다.
저류층 공극 통로 크기 분포를 조사하는 데 사용되는 태깅된 유기 분자의 구조는 매우 변할 수 있고, 태깅된 유기 분자(예컨대, 1-(131I)요오도옥타데칸)의 분지된 변형물 둘 다를 생성하는 기법은 당해 분야에 널리 알려져 있다. 또한, 거의 모든 크기를 가진 올리고머성 및 중합체성의 태깅된 유기 분자를 제조하는 것이 가능하다. 예를 들어, 요오드 131 또는 브롬 82를 포함하는 폴리스타이렌은 당해 분야에 알려져 있고, 당해 분야 숙련자들은 최신 기법을 사용하여 매우 여러 가지 크기의 다양한 저분자량 및 고분자량 폴리스타이렌을 생성할 수 있다. 주지하는 바와 같이, 시험에 사용되는 태깅된 유기 분자 중 적어도 하나는 샘플링 유정 W1, W2,..., WN 1201-120N에서 쉽게 검출될 수 있어야 한다. 탐침 분자(태깅된 유기 분자)는 하나 이상의 방사성 핵종을 포함하기 때문에, 아주 극소량의 태깅된 유기 분자를 사용할 수 있고, 따라서 이러한 기법은 저류층의 차후 생산 특성에 부정적인 영향을 미치지는 않을 것으로 기대된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시양태에 따른 투과도를 측정하는 방법에 대한 개략도(200)가 제공된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 유정 홀(210)은 유출 포트(214)를 포함하는 드릴 비트 어셈블리(212)를 갖는다. 수송 튜브(216)는 유정 홀(210)을 통해 내려간다. 수송 튜브(216)는 유정 홀(210)의 표면 부분(218) 상의 유출 포트(214)를 드릴 비트 어셈블리(212)의 경로에서 유정 홀(210) 안쪽 거리 내에 위치한 검출 포트(220)와 연결한다. 투과도 평가용 태깅된 유기 분자를 포함하는 용액(222)은 전기, 광학, 음향, 진동 또는 자석 수단을 비롯한 다양한 수단에 의해 표면으로부터 전달된 명령에 따라 유출 포트(214)에서 수송 튜브(216) 내로 주입된다. 본원에 사용된 "유출 포트"(214)란 태깅된 유기 분자가 주입되는 곳이고, "검출 포트"(220)란 태깅된 유기 분자가 검출되는 곳이다. 용액(222)은 장치(도면에는 도시되지 않음)를 사용하여 압력을 가함으로써 검출 포트(220)로부터 힘을 받는다. 그 후, 용액(222)은 유출 포트(214)로부터 검출 포트(220)까지의 경로를 이동한다. 방사선 검출기(224)는 드릴 비트 어셈블리(212)의 경로에서 검출 포트(220) 가까운 곳에 위치하여, 상기 방사선 검출기(224)가 용액(222)에 존재하는 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출할 수 있도록 한다. 방사선 검출기(224)는 컨덕터(226)를 통해 분석 장치(도면에는 도시되어 있지 않음)에 연결된다. 적용된 힘 하에, 상기 태깅된 유기 분자는 검출 포트(220)에서 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호가 검출될 수 있는 저류층 내의 위치에 도착한다. 주입과 검출 사이의 시간 및 상기 적용된 힘을 기록하고 이를 사용하여 저류층의 투과도를 평가할 수 있다.
도 2에서, 유출 포트(214)는 검출 포트(220) 위에 도시된다. 이들 포트의 상대적 위치는 상기 방법에 영향을 주지 않으면 반대로 될 수 있다. 방사선 검출기(224)가 장착된 유출 포트(214)와 검출 포트(220) 사이의 거리를 피트 단위로 측정할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 유출 포트와 검출 포트 사이의 거리는 약 10 피트이다. 또 다른 실시양태에서, 유출 포트와 검출 포트 사이의 거리는 약 100 피트이다. 다양한 실시양태에서, 유출 포트와 검출 포트 사이의 거리는 약 10 피트이며, 수 피트 내지 수백 피트에 이를 수 있다. 하나의 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 드릴 스템(drill stem) 내에 위치한 챔버로부터 유출 포트(214)를 통해 저류층 내로 주입되고, 표면으로부터의 명령에 따라 배출될 수 있다. 도 2에서, 방사선 검출기는 컨덕터(226)를 통해 보고 목적으로 표면에 연결될 수 있다. 검출기에서 수집된 데이터는 전기, 광학, 음향, 진동 또는 자석 수단을 비롯한 다양한 수단에 의해 표면까지 전달될 수 있다.
특정 실시양태에서, 용액(222)은 상이한 분자 크기를 갖는 복수의 태깅된 유기 분자를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 태깅된 유기 분자는 상이한 태깅된 유기 분자, 예를 들어 플루오린-18을 포함하고 제 1의 분자 크기를 갖는 제 1 태깅된 유기 분자 및 요오드-131을 포함하고 제 2의 더 큰 분자 크기를 갖는 제 2 태깅된 유기 분자를 포함하는 혼합물에 존재하는 방사성 핵종을 동정하여 구별할 수 있다. 사용된 검출기(224)는 제 1 태깅된 유기 분자와 관련된 신호와 제 2 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 구별함으로써 단일 시험 공극 크기를 평가할 수 있다. 예를 들어, 제 1 태깅된 유기 분자가 검출되고 제 2 태깅된 유기 분자가 검출되지 않는 경우, 유출 포트(214)와 검출 포트(220) 사이 영역 내 석유 저류층의 공극 통로의 직경은 제 2 태깅된 유기 분자의 크기보다 작다는 결론을 내릴 수 있다.
본 발명의 일부 특징만을 본원에 예시하고 설명하였지만, 당해 분야 숙련자라면 많은 변형 및 변화를 생각해낼 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형 및 변화가 본 발명의 진의 내에 드는 한 첨부된 특허청구범위에 포함됨은 물론이다.
Claims (19)
- 석유 저류층(petroliferous reservoir)의 투과도를 결정하는 방법으로서,
태깅된(tagged) 유기 분자를 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고,
상기 저류층 내 제 2 위치에서, 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것
을 포함하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자가 1개월 미만의 반감기를 갖는 방사성 핵종(radionuclide)을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자를 용액으로서 상기 저류층의 표면과 접촉시켜 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고,
상기 용액에 힘을 가해 상기 용액을 상기 제 1 위치에서 상기 저류층 내로 들어가도록 하는 것
을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자가 1-(131I)요오도옥타데칸을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자가 1-(18F)플루오로옥타데칸을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출이 감마 선의 검출을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출이 베타 입자의 검출을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 검출이, 양전자 소멸로부터 발생되는 광자의 검출을 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 반감기가 1주 미만인, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 반감기가 1일 미만인, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자가, 상기 태깅된 유기 분자를 검출하는 수단을 제공하는 약 200 밀리큐리(milliCury) 미만의 방사능에 해당하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자를 검출하는 수단은 상기 저류층 내에 위치하는, 방법. - 석유 저류층의 투과도를 결정하는 방법으로서,
태깅된 유기 분자를 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고,
상기 저류층 내 제 2 위치에서, 상기 태깅된 유기 분자와 관련된 신호를 검출하는 것
을 포함하며, 이때 상기 태깅된 유기 분자가, 요오딘-131 및 플루오린-18로 이루어진 군 중에서 선택되는 방사성 핵종을 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자를 용액으로서 상기 저류층의 표면과 접촉시켜 상기 저류층 내로 제 1 위치에서 주입하고,
상기 용액에 힘을 가해 상기 용액을 상기 제 1 위치에서 상기 저류층 내로 들어가도록 하는 것
을 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자가 1-(131I)요오도옥타데칸을 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 태깅된 유기 분자가 1-(18F)플루오로옥타데칸을 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 검출이 감마 선의 검출을 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 검출이 베타 입자의 검출을 포함하는, 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 검출이, 양전자 소멸로부터 발생되는 광자의 검출을 포함하는, 방법. - 조질 오일 저류층의 투과도를 결정하는 방법으로서,
1-(131I)요오도옥타데칸을 상기 저류층 내로 제 1 지표 밑 위치에서 조질 오일 중의 용액으로서 주입하고,
상기 저류층 내 제 2 지표 밑 위치에서, 1-(131I)요오도옥타데칸과 관련된 신호를 검출하는 것
을 포함하는, 방법. - 조질 오일 저류층의 투과도를 결정하는 방법으로서,
1-(18F)요오도옥타데칸을 상기 저류층 내로 제 1 지표 밑 위치에서 조질 오일 중의 용액으로서 주입하고,
상기 저류층 내 제 2 지표 밑 위치에서, 1-(18F)요오도옥타데칸과 관련된 신호를 검출하는 것
을 포함하는, 방법.
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