專利名稱：油氣藏監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下物理特性的地球物理制圖。更具體而言，本發(fā)明涉及注入示蹤劑流體，其目的在于監(jiān)測(cè)示蹤劑在油氣藏內(nèi)的后續(xù)分布和運(yùn)移以作為一種研究?jī)?chǔ)層的特性和流體含量以及儲(chǔ)層內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)的手段。
地層允許流體通過(guò)的能力取決于孔隙尺寸、孔隙的連通性(滲透性)以及流體特性。該有效滲透性還取決于孔隙內(nèi)各種流體的相對(duì)飽和狀態(tài)。在油氣藏內(nèi)，所述滲透性對(duì)儲(chǔ)層內(nèi)的地層流體和注入流體的流徑均產(chǎn)生影響。知曉儲(chǔ)層的滲透性對(duì)于優(yōu)化生產(chǎn)策略而言是有益的。
在通過(guò)利用放置在注入井內(nèi)且在生產(chǎn)過(guò)程中得到探測(cè)的示蹤劑從而追蹤儲(chǔ)層內(nèi)示蹤劑流體流的方面已經(jīng)作出了多種嘗試。美國(guó)專利6,645,769中描述了這樣的一種技術(shù)。這些方法的應(yīng)用受到了以下事實(shí)的限制，即示蹤劑僅可在生產(chǎn)(開(kāi)采)井中被檢測(cè)到且必須鉆至少兩口井。
其它方法提議利用注入流體的聲學(xué)性質(zhì)從而追蹤注射流體隨時(shí)間的空間分布(參見(jiàn)美國(guó)專利4,479,204；4,969,130；5,586,082；6,438,069)。這些方法受到了以下事實(shí)的限制，即聲學(xué)性質(zhì)并不總是流體成分的可靠量度。
本發(fā)明的目的在于將采用電阻率繪圖技術(shù)可感測(cè)到的示蹤劑流體注入到油氣藏中以作為一種研究?jī)?chǔ)層的特性和流體含量以及儲(chǔ)層內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)的手段，從而克服上述方法中存在的限制因素。所述示蹤劑流體可以是電導(dǎo)率不同于儲(chǔ)層流體的電導(dǎo)率的任何流體。
所述方法被用于監(jiān)測(cè)和研究地層和/或地層內(nèi)的流體的特性和/或幾何范圍。所述方法涉及將流體注入到至少一個(gè)井眼中。這些被注入的流體具有與地層和/或地層流體形成對(duì)比差異的電阻率且/或?qū)?huì)改變地層或地層流體的電阻率。隨后將采用電阻率繪圖技術(shù)對(duì)由于注入流體而造成的電阻率的變化進(jìn)行繪圖。為此可采用多種現(xiàn)有的電阻率繪圖技術(shù)。在最終步驟中，對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋。
例如在美國(guó)專利4,617,518；4,633,182；5,770,945；6,603,313；6,842,006和6,717,411中對(duì)普通的電阻率繪圖技術(shù)進(jìn)行了描述。以前，時(shí)移遠(yuǎn)程電阻率研究方法已被用于進(jìn)行環(huán)境工程研究(Loke，M.H.1999Electrical imaging surveys for environmental andengineering studies(用于環(huán)境工程研究的電成像測(cè)繪))。對(duì)注入的導(dǎo)電/電阻性的溶液進(jìn)行的繪圖已被用于對(duì)地下水的流動(dòng)型式進(jìn)行估算(Aaltonen，J.2001Ground monitoring using resistivitymeasurements in glaciated terrians(在冰蝕地面上采用電阻率測(cè)量法進(jìn)行地面監(jiān)測(cè)).；Park，S.1998Fluid migration in the vadosezone from 3D inversion of resistivity monitoring data(由電阻率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的三維反演產(chǎn)生的滲流區(qū)中的流體運(yùn)移).；美國(guó)專利5,825,188)。美國(guó)專利6,739,165中披露了一種適用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)層的表面和井筒電阻性繪圖的混合方法。在PCT專利WO03/023452中描述了一種用于實(shí)施時(shí)移電阻率監(jiān)測(cè)的設(shè)備。Kaufman和Hoekstra給出了對(duì)適于對(duì)注入的導(dǎo)電/電阻性流體進(jìn)行繪圖的遠(yuǎn)程電阻率測(cè)繪的更概括的描述(Kaufman A.A.和Hoekstra，P.2001Electromagneticsoundings(電磁發(fā)聲探測(cè))Elsevier)。
用于對(duì)地層、地層流體和/或注入流體的電阻率進(jìn)行繪圖的技術(shù)可以是遠(yuǎn)程的、直流的或以上兩種方式相結(jié)合的方式。所述技術(shù)或是可應(yīng)用在頻率域中，或是可應(yīng)用在時(shí)間域中。方法可包括，但不限于，采用受控源電磁、大地電磁、直流電方法或這些方法的任意組合進(jìn)行電阻率繪圖?？赏ㄟ^(guò)航空測(cè)繪從基于陸地的測(cè)量和/或基于海洋的測(cè)量中收集數(shù)據(jù)。還可以使用設(shè)在一個(gè)或多個(gè)井眼內(nèi)的探測(cè)器在地下進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。電磁場(chǎng)、電場(chǎng)或磁場(chǎng)源可以是空中的、基于陸地或基于海洋的、或者被設(shè)在井眼內(nèi)。所述井眼和/或油井套管也可被用作源，或者部分源。源與接收器位置的任意組合都是潛在可能的。
所述示蹤劑是一種與地層和/或地層流體相比具有不同電阻率的注入流體。所述注入流體還可具有通過(guò)生物、化學(xué)或物理手段改變地層或地層流體的電阻率的能力。注入流體的電阻率可隨時(shí)間而變化從而能夠追蹤地層內(nèi)的流體運(yùn)動(dòng)。
采用在地球物理學(xué)領(lǐng)域眾所周知的遠(yuǎn)程和/或直流電阻率繪圖技術(shù)對(duì)注入流體在特定時(shí)間點(diǎn)或一定時(shí)間間隔的分布進(jìn)行探測(cè)和繪圖。電阻率是一個(gè)與流體類(lèi)型高度相關(guān)的參數(shù)。電阻率繪圖已用于進(jìn)行油氣勘探，如美國(guó)專利4,617,518；4,633,182；6,603,313；5,770,945；6,842,006和6,717,411中所述。電阻率繪圖在儲(chǔ)層監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用如美國(guó)專利6,739,165中所述。
一旦已在地層中鉆出至少一個(gè)井眼，就可以使用所述方法。所述方法可包括在進(jìn)行注入之前對(duì)地層進(jìn)行電阻率觀察，雖然這并不是必需的。另外，注入流體或注入流體與地層流體的混合物可被點(diǎn)燃。在注入過(guò)程中和/或在注入后通過(guò)進(jìn)行一次或在選定的時(shí)間間隔下進(jìn)行電阻率繪圖，則可以確定注入流體的流徑，由此可以確定地層中的滲透性結(jié)構(gòu)和流體含量。注入的示蹤劑流體的電阻率或其它特性可隨時(shí)間而變化。
監(jiān)測(cè)和進(jìn)行電阻率繪圖的程序步驟可能涉及到數(shù)據(jù)的處理、遷移、建模和/或反演?？赏ㄟ^(guò)對(duì)在不同時(shí)間間隔條件下收集到的電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合反演和/或連片處理，從而對(duì)時(shí)移數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
除地質(zhì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、儲(chǔ)層建模和儲(chǔ)層模擬以外，地震、重力、磁性和其它地球物理數(shù)據(jù)也可與電阻率測(cè)量以任意組合方式被使用，從而對(duì)注入流體的分布或其變化效應(yīng)進(jìn)行繪圖。這包括在進(jìn)行電阻率繪圖之前、之中和/或之后使用數(shù)據(jù)。
眾所周知的是，地震測(cè)繪在探測(cè)流體特性和分布方面較差，而這些特性可通過(guò)電阻率測(cè)繪而更好地被探測(cè)到。根據(jù)本發(fā)明的示蹤方法因此與現(xiàn)有方法相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
本發(fā)明的應(yīng)用包括1)在生產(chǎn)前或在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)油氣藏內(nèi)的流體分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2)對(duì)油氣藏或儲(chǔ)層模擬裝置的流體含量(包括飽和)、孔隙率和滲透性結(jié)構(gòu)進(jìn)行估算。
實(shí)例本發(fā)明的典型應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例是用于增強(qiáng)開(kāi)采目的烴(油氣)的生產(chǎn)。在本實(shí)例中，所述注入流體可以是，但不限于，具有較強(qiáng)導(dǎo)電性的氫氯酸(HCl)和/或氯化鈉(NaCl)的水溶液。將這樣的示蹤劑流體注入到儲(chǔ)層中將會(huì)導(dǎo)致相對(duì)于周?chē)貙雍蛢?chǔ)層內(nèi)的烴而言產(chǎn)生較大的電阻率差異。通過(guò)采用適當(dāng)?shù)陌ìF(xiàn)有的電阻率繪圖技術(shù)可識(shí)別出這樣的電阻率對(duì)比差異。例如，有可能采用受控源電磁發(fā)聲探測(cè)，其中水平偶極子天線和一組電磁場(chǎng)接收器被放置在海床上或者符合任何其它的相關(guān)獲取構(gòu)型。相似地，可通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)偶極子天線和/或一個(gè)或多個(gè)接收器放置在油井內(nèi)從而識(shí)別電阻率對(duì)比差異。存在許多不同的構(gòu)型，所述這些構(gòu)型具有能夠識(shí)別出電阻率對(duì)比差異的潛力且該思想對(duì)于不同的設(shè)定而言是靈活的。通過(guò)研究示蹤劑流體的擴(kuò)散，有可能估算出儲(chǔ)層的多個(gè)參數(shù)，所述參數(shù)包括烴的運(yùn)動(dòng)、流體含量、滲透性、孔隙率以及更多。注入示蹤劑流體可能具有其它優(yōu)勢(shì)，例如通過(guò)提高次生滲透率和孔隙率而使開(kāi)采量得到提高。
權(quán)利要求
1.用于監(jiān)測(cè)具有至少一個(gè)井眼的油氣藏的一種或多種特性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將示蹤劑流體注入到至少一個(gè)井眼中，所述示蹤劑流體具有與地層和/或地層流體不同的電阻率，和/或能夠改變地層和/或地層流體的電阻率；監(jiān)測(cè)被注入的示蹤劑流體改變的地層和/或地層流體的電阻率；并且對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中采用遠(yuǎn)程和/或直流方法進(jìn)行所述監(jiān)測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中按照重復(fù)的時(shí)間間隔進(jìn)行所述監(jiān)測(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括確定注入流體和/或地層流體的幾何范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述注入流體具有使得能夠改變地層和/或地層流體的電阻率的化學(xué)和/或物理和/或生物特性。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述注入流體和/或地層流體或這兩種流體的任意混合物被點(diǎn)燃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中采用受控源電磁方法進(jìn)行所述監(jiān)測(cè)，所述方法包括空中、陸地和海洋的情況，包括設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)井眼內(nèi)或井眼外的接收器和/或源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其中采用大地電磁方法在井眼內(nèi)或井眼外、在陸地上、在空中或在海上進(jìn)行所述監(jiān)測(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中采用直流電方法在井眼內(nèi)或井眼外、在陸地上、在空中或在海上進(jìn)行所述監(jiān)測(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中采用頻率域方法進(jìn)行所述解釋。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中采用時(shí)間域方法進(jìn)行所述解釋。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述對(duì)注入流體進(jìn)行監(jiān)測(cè)包括對(duì)在不同時(shí)間間隔條件下收集到的電阻率繪圖數(shù)據(jù)組進(jìn)行聯(lián)合處理和/或反演。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的方法，其中在對(duì)注入流體進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中除電阻率數(shù)據(jù)以外可使用地震測(cè)繪數(shù)據(jù)和/或重力測(cè)繪數(shù)據(jù)和/或磁性測(cè)繪數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述井眼和/或其套管被用作源和/或接收器或作為源和/或接收器的一部分用于進(jìn)行電阻率測(cè)量。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中注入流體的電阻率和/或其它特性隨時(shí)間而變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述解釋中使用地球物理數(shù)據(jù)和/或地質(zhì)數(shù)據(jù)和/或生產(chǎn)數(shù)據(jù)和/或儲(chǔ)層建模和/或儲(chǔ)層模擬。
全文摘要
借助將示蹤劑流體注入到至少一個(gè)井眼中從而用于監(jiān)測(cè)油氣藏的一種或多種特性的方法。所述注入流體或是具有與地層和/或地層流體不同的電阻率，或是具有改變地層和/或地層流體的電阻率的能力。進(jìn)行電阻率繪圖從而監(jiān)測(cè)被注入的示蹤劑流體改變的電阻率區(qū)并且因此理解儲(chǔ)層內(nèi)的流體分布和流徑的特性。
文檔編號(hào)E21B47/10GK101044417SQ200580034846
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2005年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月13日
發(fā)明者J·索利, D·O·小德弗格斯坦 申請(qǐng)人:地理差異公司