對油氣儲層中的儲層連通性的評估的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于評估油氣儲層中的多個部分之間的連通性的方法。在至少一個井眼中的不同深度處收集油氣樣品。熒光強度確定相應的不同深度的油氣的實際重質餾分濃度。確定相應的不同深度的油氣的估計重質餾分濃度，并將油氣的實際重質餾分濃度與估計重質餾分濃度相比較，以評估油氣儲層的多個部分之間的連通性。
【專利說明】對油氣儲層中的儲層連通性的評估

【背景技術】
[0001] 儲層連通性分析確定儲層流體是否從一個儲層部分向另一個儲層部分流動和確 定在何處鉆井眼?？梢酝ㄟ^使用井下流體分析（DFA)(包括光譜學）收集和分析來自井眼的 油樣品以確定井眼中不同深度處的重質饋分（heavy end)濃度并與Flory-Huggins-Zuo狀 態(tài)方程（FHZ EOS)油進行比較來評估儲層連通性。該分析依賴于可見或者近紅外區(qū)域（稱 為"有色"）中光學吸收的解釋且該分析與油中的浙青質或者有色樹脂的相對含量有關。但 是，在一些油中量化浙青質含量存在困難。一些系統(tǒng)使用有色或者重油熒光測量相對的浙 青質含量，其兩者均適于具有高濃度重質餾分的油。這些方法對于具有低濃度重質餾分的 油，例如氣體冷凝物可能不行。


【發(fā)明內容】

[0002] 提供本
【發(fā)明內容】
用于介紹概念選擇，該概念在下文詳細的說明中進一步描述。本


【發(fā)明內容】
不旨在標識所要求保護的主題的關鍵或必要特征，也不旨在作為一種幫助用于限 制所要求保護的主題的范圍。
[0003] -種方法評估被井眼橫穿的油氣儲層中的多個部分之間的連通性。在至少一個井 眼內的相應深度處收集多個油氣樣品。基于多個油氣樣品，熒光強度用于確定相應的不同 深度的油氣的多個實際重質餾分濃度。確定相應的深度的油氣的多個估計重質餾分濃度。 油氣的多個實際重質餾分濃度與油氣的多個估計重質餾分濃度相比較，以評估油氣儲層的 相鄰部分之間的連通性。
[0004] 在一個實例中，油氣形成為氣體冷凝物、濕氣、或者揮發(fā)性油。在另一個實例中，油 氣形成為包含〈lwt%的浙青質的流體。油氣還可以形成為在可見或者近紅外光譜區(qū)域中具 有〈0.1光學密度（OD)吸收的流體。在另一個實例中，油氣形成為具有以孤立分子存在的 重質餾分的流體。在又一個實施例中，油氣形成為具有與重質餾分含量成比例的熒光的流 體。
[0005] 在一個實例中，多個估計重質餾分濃度在井眼的深度上具有表明油氣儲層的多個 部分之間的連通性的梯度。可以在井眼內使用井下工具收集多個油氣樣品。在另一個實例 中，使用Flory-Huggins-Zuo狀態(tài)方程（FHZ E0S)模型確定多個估計重質餾分濃度。重質 餾分濃度可以基于芳烴和樹脂的濃度，其可以具有類似于分子二萘嵌苯的化學組分。
[0006] -種評估被至少一個井眼橫穿的油氣儲層中的多個部分之間的連通性的系統(tǒng)包 括至少一個工具用以在至少一個井眼內的相應深度處收集多個油氣樣品。熒光強度用于確 定油氣的實際重質餾分濃度。處理器與所述至少一個工具協(xié)作且確定估計重質餾分濃度， 且將油氣的多個實際重質餾分濃度與油氣的估計重質餾分濃度相比較，以評估油氣儲層的 多個部分之間的連通性。
[0007] 還公開了一種非易失性計算機可讀介質，其可在處理器上執(zhí)行以執(zhí)行用于評估油 氣儲層中的且被井眼橫穿的多個部分之間的連通性的步驟，熒光強度已用于確定相應的不 同深度的氣體冷凝物的實際重質餾分濃度。將油氣的實際重質餾分濃度與估計重質餾分濃 度相比較。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖IA是可以與根據一個非限制性實施例的方法一起使用的石油儲層流體分析工 具的示意圖。
[0009] 圖IB是適于與圖IA的工具一起使用的流體分析模塊的示意圖。
[0010] 圖2是示出了根據一個非限制性實施例的用于評估連通性的工作流程的流程圖。
[0011] 圖3是示出了輕質油的熒光與顏色相比較的線性關系的圖，這說明了熒光可以解 釋為油中的重質餾分含量的度量。
[0012] 圖4是示出了使用DFA在不同深度處測量的熒光數據的圖，且表示來自FHZ EOS 的預測的直線表明儲層被連通且處于平衡下。

【具體實施方式】
[0013] 參考附圖制作本說明書，附圖中示出了示例性實施例。但是，也可以使用很多不同 的實施例，因此本說明書不應被解釋為局限于本文所闡述的實施例。相反，提供這些實施例 使得本公開透徹和完整。相同的附圖標記始終表示相同的元件。
[0014] 現(xiàn)參考圖IA和1B，示出了用于控制儲層井下流體分析（DFA)模塊的一種工具，且 圖IB中示出了圖IA的流體分析模塊的一個示例性實施例，其包括多種探測器，包括用于測 量熒光數據且能夠使用FHZ EOS在氣體冷凝物中評估儲層連通性的探測器。FHZ EOS的大 部分細節(jié)在基于美國臨時專利申請US 61/387,066的同屬于本受讓人的國際專利申請公 開TO2012/042397中和同屬于本受讓人的美國臨時專利申請US 61/587,846中描述。
[0015] 下文相對于測量油氣的重質餾分氣體濃度（例如，氣體冷凝物）的主題描述FHZ EOS的應用，以確定儲層連通性。在同屬于本受讓人的美國專利申請US 13/446, 975中公開 了使用光譜學測量浙青質含量的系統(tǒng)，且在基于美國臨時專利申請US 61/585,934的國際 專利申請PCT/US13/21274中公開了使用熒光的另一種系統(tǒng)。下文描述的系統(tǒng)和方法可以 用在一個或多個與共同地層交叉的井眼中。本分析不限于單個井眼。通常分析側向連通性 且可以使用單井或者多井方法。
[0016] 氣體冷凝物展現(xiàn)出少量顏色（little color)，這表明重質饋分的相對濃度不能通 過光譜學確定。用于評估儲層連通性的FHZ EOS的應用依賴于重質餾分的相對濃度的測量。 根據一個非限制性示例，使用熒光數據來測量油氣（例如氣體冷凝物），以便能夠使用FHZ EOS在氣體冷凝物中評估儲層連通性。
[0017] 在一個實例中，油氣形成為氣體冷凝物，在另一個實例中油氣形成為具有少量液 體存在的濕氣，例如在一個非限制性實例中，從潮濕氣體（飽含液體蒸汽的氣體）到具有 90 %體積的氣體的多相流的范圍。在另一個實例中，油氣形成為包含〈Iwt %的浙青質的 揮發(fā)性油或者流體。油氣還可以形成為在可見或者近紅外光譜區(qū)域中具有〈〇. 1的光密度 (OD)吸收。油氣還可以形成為具有以孤立分子形式存在的重質餾分的流體。油氣還可以形 成為具有與重質餾分含量成比例的熒光的流體。
[0018] 圖IA說明了石油儲層分析系統(tǒng)8,其可以根據一個非限制性實例用于評估儲層連 通性。系統(tǒng)8包括井眼工具10,其在井眼12中懸掛于典型的多芯電纜15的下端部，該多 芯電纜15以通常的方式纏繞在地表上的合適的絞盤上。電纜15電耦合到地表上的控制系 統(tǒng)18且包括用于處理該工具的電子設備和處理電路。井眼工具10包括細長主體19,其承 載可選擇性伸展的流體接納組件20和可選擇性伸展的工具錨固件21，它們分別布置在工 具主體的相反側。配備流體接納組件20用于選擇性地封閉或者隔離井眼12的壁的所選部 分，使得建立與臨近的地層14流體連通。
[0019] 流體接納組件20和井眼工具10包括通向流體分析模塊25的流路。由流體接納 組件20獲得的地層流體流動通過流路且通過流體分析模塊25。然后，流體可以通過端口被 排出或者可被送到一個或者多個流體收集室22和23,其可以接收和保留從地層獲得的流 體。在流體接納組件20密封地接合地層14的情況下，短的快速壓降可以用于破壞泥餅密 封。吸取到工具中的第一流體可能被泥漿濾出液高度污染。隨著工具繼續(xù)從地層14吸取 流體，接近流體接納組件20的區(qū)域被清理且儲層流體成為主要組分。清理所需的時間取決 于很多參數，包括地層滲透率、流體粘度、井眼與地層之間的壓力差、以及過平衡壓力差及 其在鉆井期間的持續(xù)時間。增加泵送速率可以縮短清理時間，但是需要仔細控制速率以保 持地層壓力條件。
[0020] 流體分析模塊25包括用于測量流路中的流體的溫度和壓力的構件。模塊可以與 測量在井眼內的不同深度處收集的不同的氣體冷凝物樣品中的熒光強度的電路和器械一 起工作。參考國際專利申請PCT/US 13/21274,其公開了用于測量重質油的浙青質含量的重 質油熒光，且包括測量氣體冷凝物的熒光的各種傳感器和模塊。流體分析模塊25還在流路 壓力和溫度下推導表征地層流體樣品的特性。
[0021] 在一個實施例中，流體分析模塊25測量吸收光譜且將這種測量結果轉換為流體 樣品中的多種烷烴組分和族的濃度。在一個說明性實施例中，流體分析模塊25提供二氧化 碳（CO 2)、甲烷（CH4)、乙烷（C2H6)、C3-C5烷烴族、己烷的團塊以及更重烷烴組分（C6+)的濃 度（例如，重量百分比）以及浙青質含量的測量結果。流體分析模塊25測量流路溫度和壓 力下的現(xiàn)場流體密度（P )、流路溫度和壓力下（cP)的現(xiàn)場流體粘度（U )、地層壓力以及地 層溫度。
[0022] 對流體接納組件20和流體分析模塊25的控制以及通向收集室22、23的流動路徑 通過控制系統(tǒng)18維持。本領域技術人員將理解，流體分析模塊25和位于地表的電控制系 統(tǒng)18包括數據處理功能（例如，一個或多個微處理器、相關的存儲器以及其它硬件和/或 軟件），以實施本文描述的方法。電控制系統(tǒng)18還可以由分布式數據處理系統(tǒng)實現(xiàn)。由井 眼工具10測量的數據通過通信線路（例如，衛(wèi)星線路）傳送到遠程位置進行數據分析，這 可以在工作站或者其它合適的處理系統(tǒng)（例如，計算機集群或者計算網絡）上實施。
[0023] 由井眼工具10采樣的地層流體可被鉆井流體的泥漿濾出液污染，該泥漿濾出液 在鉆井過程期間滲入到地層14中。在一些實例中，地層流體被從地層14抽取且被泵送到 井眼中或者到井眼工具10中的大的廢料室中，直到正被抽取的流體變得足夠清潔。在一個 清潔實例中，樣品流體中的泥漿濾出液的濃度在可接受的低水平下，使得流體大體上表示 原生（即自然發(fā)生的）地層流體。在說明的實例中，井眼工具10設有流體收集室22和23， 用于存儲收集的流體樣品。
[0024] 圖IA的系統(tǒng)8通過在井眼12內的一個或者多個測量區(qū)處井下采集儲層流體而就 地做出關于含油氣地質地層的確定，且對于每一個測量區(qū)實施一個或者多個儲層流體樣品 的井下流體分析（DFA)(包括組分分析，例如，估計給定樣品的多種組合組分的濃度和其它 流體特性）。根據一個非限制性實例，氣體冷凝物的樣品從不同的深度處收集。井下流體分 析可以與流體的熱力學特性的狀態(tài)方程（EOS)模型比較，以表征儲層內的不同位置處的儲 層流體且確定流體開采參數、傳輸特性以及其它有商業(yè)價值的儲層指標。
[0025] 例如，EOS模型可以提供相包絡，其可以用于交互地改變樣品的收集速率且避免進 入兩相區(qū)域。在另一個實例中，EOS可以為儲層評估開采方法。上述性質可以包括密度、粘 度、以及在膨脹到指定的溫度和壓力之后由液體形成的氣體的體積。流體樣品關于其熱力 學模型的表征還可以作為基準用以確定獲得的樣品的有效性、是否保留樣品、和/或是否 在感興趣的位置處獲得另一樣品。更特別地，基于熱力學模型和關于地層壓力、采樣壓力以 及地層溫度的信息，如果確定流體樣品在接近或者低于樣品的起泡點獲得，可以決定拋棄 樣品和/或以更低的速率（即，更小的壓降）獲得樣品，使得氣體不會從樣品析出。由于 可能需要地層中反氣體冷凝物的精確露點的知識，因此當條件允許時可以決定改變壓力下 降，以試圖觀察液體冷凝且因此建立實際飽和壓力。
[0026] 圖IB說明了圖IA的流體分析模塊25的一個實施例（用附圖標記25'標注），包 括探測器202,其具有允許地層流體進入其中的端口 204。液壓伸展機構206可以由液壓系 統(tǒng)220驅動，用以將探測器202伸展而密封地接合地層14。在其它實施方式中，可以使用多 于一個的探測器，或者可充脹封隔器可以代替探測器且起到與地層以及樣品流體樣品建立 流體連通的功能。
[0027] -種示例性的探測器202是由美國的德克薩斯州的糖城的斯倫貝謝科技有限公 司(Schlumberger Technology Corporation)開發(fā)的 Quicksilver 探測器。Quicksilver 探測器將來自儲層的流體流分成兩個同心的區(qū)域，即隔開的中心區(qū)域與保護區(qū)域，保護區(qū) 域環(huán)繞中心區(qū)域的周邊。用獨立的泵連接兩個區(qū)域以分離流路。泵可以以不同的速率運行， 以利用儲層的濾出液/流體粘度差別和滲透率各向異性。在保護區(qū)域中更高的進入速度將 污染的流體引導到保護區(qū)域流路中，而清潔的流體被吸取到中心區(qū)域中。流體分析器分析 每一個流路中的流體，以確定各個流路中的流體的組分?？苫谶@種組分分析調節(jié)泵速率， 以達到和保持需要的流體污染水平。Quicksilver探測器的操作在流體提取過程早期高效 地將污染流體與更清潔的流體分離，這與傳統(tǒng)地層測試工具相比可以明顯更少的時間獲得 清潔流體。
[0028] 流體分析模塊25'包括流路207,其將地層流體從端口 204載送通過流體分析器 208。流體分析器208可以包括光源，其將光線引導到臨近流路流體流動設置的藍寶石棱 鏡。通過氣體折射計和雙熒光探測器分析這種光線的反射。氣體折射計定性地識別流路中 的流體相。雙熒光探測器探測自由氣泡和反液體析出，以精確地探測流路207中的單相流 體流動。還識別流體類型。最終的相信息可以用于定義反冷凝物與揮發(fā)性油之間的差別， 它們可以具有類似的氣體-油比率（GOR)和現(xiàn)場油密度。還可以用于實時監(jiān)測相分離和確 保單相采樣。流體分析器208還包括雙光譜儀-濾波陣列光譜儀和光柵類型光譜儀。流體 分析器208或者其它有關的模塊還包括用于測量井眼內的不同深度處的氣體冷凝物的樣 品中的熒光強度的器械。
[0029] 分析器208的濾波陣列光譜儀包括提供寬帶光線的寬帶光源，該寬帶光線沿著光 導元件傳遞且通過流路中的光室到光密度探測器陣列，該探測器設計為探測可見和近紅外 光譜中的窄頻帶（通常稱為頻道），如美國專利US4, 994, 671中描述的。濾波陣列光譜儀還 采用光濾波器，其提供流路中的流體的顏色（還稱為"光密度"或者OD)識別。這種顏色測 量支持流體識別、確定浙青質含量以及PH測量。流體分析器208的這種光柵型光譜儀設計 為在近紅外光譜（1600-1800nm之間）中探測頻道，在所述頻道中，儲層流體具有反映分子 結構的吸收特征。
[0030] 流體分析器208還包括用于測量流路207中的地層流體的壓力的壓力傳感器、用 于測量流路207中的地層流體的溫度的溫度傳感器、以及用于測量流路207中的流體的現(xiàn) 場流體密度的密度傳感器。除了密度之外，密度傳感器還能夠從震動頻率的品質因數提供 現(xiàn)場流體粘度的測量。在一個實施例中，流體分析器208是可商購于斯倫貝謝科技有限公 司的Insitu流體分析器。流體分析器208的流路傳感器可以替換為或者增補有其它類型 合適的測量傳感器（例如，NMR傳感器、電容傳感器等）。用于測量吸取到流路207中的流 體的壓力和溫度的壓力傳感器和/或溫度傳感器還可以是探測器202的一部分。
[0031] 泵228流體地耦合到流路207且控制為將地層流體吸取到流路207中以及將地層 流體通過閥229和流動路徑231 (圖1B)供給到流體收集室22和23 (圖1A)。
[0032] 流體分析模塊25'包括數據處理系統(tǒng)213,其接收控制和數據信號將控制和數據 信號傳送到模塊25'的其它構件用于控制模塊25'的操作。數據處理系統(tǒng)213還與流體分 析器208通信，用于接收、存儲、以及處理在其中產生的測量數據。在一個實施例中，數據處 理系統(tǒng)213處理由流體分析器208輸出的測量數據以推導和存儲由流體分析器208就地分 析的流體樣品的油氣組分的測量結果，包括：流路溫度；流路壓力；流路溫度和壓力下的現(xiàn) 場流體密度（P);流路溫度和壓力下的現(xiàn)場流體粘度（U);二氧化碳（CO 2)、甲烷（CH4)、乙 烷（C2H6)、C3-C5烷烴族、己烷的團塊以及更重烷烴組分（C6+)的濃度、以及浙青質含量（例 如，重量百分比）；氣/油比率（GOR);以及其它參數（例如，API重力、油地層體積因數（B tl) 等）。
[0033] 流路溫度和壓力分別由流體分析器208 (和/或探測器202)的溫度傳感器和壓力 傳感器測量。在一個實施例中，溫度傳感器和壓力傳感器的輸出在樣品采集之前、之中以及 之后被連續(xù)監(jiān)測，以取得流路207中的流體的溫度和壓力。地層壓力可以由流體分析器208 的壓力傳感器結合將流路累積到地層壓力之后在特殊測量區(qū)的井下流體采樣和分析測量。
[0034] GOR通過使用近紅外吸收峰測量原油的甲烷和液體組分的量確定。在單相現(xiàn)場原 油上的甲烷峰與油峰的比率直接與GOR相關。流體分析模塊25'還可以探測和/或測量給 定現(xiàn)場油樣品的其它流體性質，包括反結露形成、浙青質沉淀、和/或氣體析出。
[0035] 流體分析模塊25'還包括工具總線214,其在數據處理系統(tǒng)213與圖IA的位于地 表的控制系統(tǒng)18之間傳送數據信號和控制信號。工具總線214還可以載送電力供應信號， 其由位于地表的電源產生而用于供應到流體分析模塊25'，且模塊25'可以包括電源變壓 器/調節(jié)器215,以用于將通過工具總線214提供的電力供應信號轉變成適于由模塊25'的 電構件使用的合適水平。
[0036] 盡管圖IB的構件在上文中示出和描述為以特殊的配置方式通信地耦合和布置， 但本領域普通技術人員將理解，在不偏離本公開的范圍的情況下流體分析模塊25'的構件 也可以不同于圖IB中描述地通信地耦合和/或布置。此外，本文描述的示例性的方法、器 械、和系統(tǒng)不限于特殊的傳送方式，相反也可以結合不同的傳送方式執(zhí)行，包括例如連續(xù)油 管、電纜、有線鉆桿、和/或在工業(yè)中已知的其它傳送機構。
[0037] 根據本公開，圖IA和IB的系統(tǒng)能夠使用圖2的流程圖300中示出的方法來操作， 以基于儲層流體樣品的井下流體分析（DFA)以及更特別地如下文詳細解釋的氣體冷凝物 來評估連通性。本領域技術人員將理解，位于地表的電控制系統(tǒng)18和井眼工具10的流體 分析模塊25均包括數據處理功能（例如，一個或多個微處理器、相關的存儲器、以及其它硬 件和/或軟件），它們配合以實施本文描述的方法。電控制系統(tǒng)18還可以由分布式數據處 理系統(tǒng)或者工作站或者其它合適的數據處理系統(tǒng)（例如，計算機集群或計算網格）來實現(xiàn)。
[0038] 現(xiàn)提供用于對氣體冷凝物儲層評估儲層連通性的方法的更多細節(jié)。首先描述浙青 質結構和分析方法的簡短說明，以便當將FHZ EOS應用到重質餾分氣體冷凝物時，更好理解 所描述的過程。
[0039] 浙青質是原油的溶解性類，其可溶解于芳香族溶劑但是不可溶解于正烷烴。浙青 質是固體，當將過量的正庚烷或戊烷添加到原油時，其將會沉淀。浙青質分子是極性的，具 有相對較高的分子量（大約700到大約lOOOg/mol)和大約I. 2g/cc的密度且能夠從目前 的原油開采中沉淀。在油開采期間，由于溫度、壓力和/或原油的化學組分改變，浙青質經 常會不穩(wěn)定且沉淀。
[0040] 儲層流體可以使用納米科學分類以在油柱中測量組分梯度。隔離、連通性、流體梯 度以及粘度可能受到小量浙青質的實質性影響。油粘度取決于浙青質含量。流體梯度的幅 度取決于浙青質的團聚體結構，該團聚體結構取決于的浙青質含量以及其他變量。浙青質 梯度的測量結果指示連通性和隔離，但是小量浙青質不會引起儲層被隔離。井下流體采樣 分析能夠精確地測量油柱上的浙青質含量變化。浙青質含量和分布使用傳感器的組合來采 集，且測量的梯度和顏色、流體密度、氣/油比率（GOR)、油氣組分、熒光強度以及粘度就地 測量。流體性質測量在井下執(zhí)行且作為IFA數據被實時傳送到地表，且與浙青質狀態(tài)方程 (EOS)模型耦合。這樣，可確定儲層復雜性，例如流動障礙和流體分布以及隔離。由于浙青 質是固體，它們采用膠狀的EOS來處理，例如，F(xiàn)lory-Huggin s-Zu0(FHZ)E0S。應用時，井下 流體分析數據用FHZ EOS來處理，且做出浙青質是否在儲層上以熱力學平衡分布的決定。
[0041] 圖2是高級流程圖300,示出了評估氣體冷凝物儲層中的連通性的一種示例 性方法。該方法評估被井眼橫穿的油氣儲層中的相鄰部分之間的連通性。氣體冷凝物 呈現(xiàn)少量顏色且重質餾分的相對濃度不能通過光譜學確定。用于評估儲層連通性的 Flory-Huggins-Zuo狀態(tài)方程（FHZ E0A)的傳統(tǒng)應用依賴于重質餾分的相對濃度的測量結 果。這樣，由于所需測量結果不能獲得，F(xiàn)HZ EOS還沒有被應用于氣體冷凝物中。
[0042] 圖2中示出的流程圖300是評估在被井眼橫穿的油氣儲層中的相鄰部分之間的連 通性的方法的高級流程圖。開始（框302)之后，在井眼內的相應不同深度處收集多個氣體 冷凝物樣品（框304)?；诙鄠€氣體冷凝物樣品，熒光強度用于為相應的不同深度確定氣 體冷凝物的多個實際重質餾分濃度（框306)。為相應的不同深度確定氣體冷凝物的多個估 計重質餾分濃度（框308)。氣體冷凝物的多個實際重質餾分濃度與氣體冷凝物的多個估計 重質餾分濃度相比較，以評估油氣儲層的相鄰部分之間的連通性（框310)。方法在框312 處結束。
[0043] 在一個實例中，多個估計重質餾分濃度在井眼的深度上具有表明油氣儲層的相鄰 部分之間的連通性的梯度。如上文所述，F(xiàn)HZ EOS模型用于確定多個估計重質餾分濃度，這 可以基于芳烴和樹脂的濃度。
[0044] 如上所述，評估連通性的系統(tǒng)包括收集多個氣體冷凝物樣品的至少一個工具，且 基于多個氣體冷凝物樣品對相應的不同深度使用熒光強度來確定氣體冷凝物的多個實際 重質餾分濃度。圖IA中示出的處理器與工具（例如上文參看圖IA和IB描述的工具）協(xié) 作，且為相應的不同深度確定氣體冷凝物的多個估計重質餾分濃度且進行比較。
[0045] 在一個實例中，非易失性計算機可讀媒介對應于電子設備和處理，且可在處理器 上執(zhí)行以執(zhí)行步驟用來評估被井眼橫穿的油氣儲層中的相鄰部分之間的連通性，在井眼內 的相應的不同深度處從所述儲層收集多個氣體冷凝物樣品?；诙鄠€氣體冷凝物樣品，熒 光強度用于為相應的不同深度確定氣體冷凝物的多個實際重質餾分濃度。通過為相應的不 同深度確定氣體冷凝物的多個估計重質餾分濃度且將氣體冷凝物的多個實際重質餾分濃 度與氣體冷凝物的多個估計重質餾分濃度相比較來評估油氣儲層的相鄰部分之間的連通 性而執(zhí)行所述不同的步驟。
[0046] 現(xiàn)描述根據一個非限制性實例的方法的進一步的細節(jié)。例如，氣體冷凝物樣品可 以使用MDT?模塊地層動態(tài)測試器（例如可從美國的德克薩斯州的糖城的斯倫貝謝科技 有限公司獲得）在多個深度處收集。此測試器測量儲層壓力且從多個層中收集代表性的 流體樣品，同時通過不同層段壓力瞬態(tài)測試提供滲透率和各向異性數據。此類型的MDT測 試器可以包括基本構件如下：電子電源模塊（MRPC)、液壓動力模塊（MRHY)、單探測器模塊 (MRPS)以及模塊樣品室（MRSC)。這些樣品的熒光使用井下流體分析（DFA)測量，以基于多 個氣體冷凝物樣品為相應的不同深度確定氣體冷凝物的多個實際重質餾分濃度。在一個實 例中，如上文描述的井下流體采樣可以使用電纜地層測試和采樣工具（WFT)實現(xiàn)，以在具 有良好垂直分辨率的不同深度處獲得樣品。任何污染可使用油基污染監(jiān)視器（OCM)來修 正，油基污染監(jiān)視器也可以從斯倫貝謝科技有限公司獲得。
[0047] 在一個實例中，OCM技術使用光學裝置監(jiān)測采樣期間顏色的積累且提供樣品污染 的實時分析。其處理數據以預測將經歷多少時間實現(xiàn)可接受的低的污染水平。例如，在一 個非限制性實例中，在流路中儲層流體替換濾出液且甲烷信號的光學密度（OD)與油的甲 烷含量成比例地增加。甲烷探測用于冷凝物且用于輕度著色的原油。在這些流體中，探測 顏色積累是困難的，但是高的甲烷含量使得可靠的基于甲烷的OCM算法可行。甲烷含量還 可以用于確定樣品的氣/油比率（G0R)。例如，當地層流體樣品從用油基泥漿（OBM)鉆井的 井中取得時，OBM濾出液造成的樣品污染可能影響樣品PVT性質的精確測量。井下樣品OBM 污染可以由現(xiàn)場流體分析器（LFA)實時預測。
[0048] 在對污染實施修正之后，相對于本領域中的其它冷凝物，熒光強度被解釋為與冷 凝物的重質餾分濃度成比例。氣體冷凝物主要包括輕質餾分而很少甚至沒有浙青質。這些 化合物的大多數是飽和的烴，其不發(fā)熒光。冷凝物具有一些化合物，其包括芳香族碳（例如 芳烴）或者SARA分類中的樹脂且發(fā)熒光。存在導致在黑油中發(fā)熒光的類似的化合物，黑油 還包括浙青質，該浙青質主要用于滅光，即防止熒光。在黑油中，浙青質的增加導致更多的 滅光和更少的熒光。氣體冷凝物不包括熒光滅失劑，但是在氣體冷凝物中，重質餾分（例 如，芳烴和樹脂）的增加導致更多的熒光團，因此導致更多的熒光產生。輕質油的熒光被建 模為與重質餾分的濃度成線性比例，由于沒有滅失劑破壞線性。
[0049] 原油可以分為四類：飽和烴、芳烴、樹脂以及浙青質。飽和烴通常不參與熒光。芳 烴和樹脂是熒光團而不是滅光劑，因為它們吸收入射光子且發(fā)射熒光光子，但是它們不與 它們自身反應而滅光。浙青質是滅光劑而不是熒光團，因為它們在大多數原油中發(fā)現(xiàn)的濃 度下不發(fā)熒光，但是它們將來自樹脂和芳烴的熒光滅除。
[0050] 圖3是對于輕質油比較熒光與顏色的圖，該輕質油仍具有可測量的顏色。該圖的 垂直軸表示頻道1處的熒光強度，水平軸表示在570納米（nm)下的光學密度。熒光與顏色 之間的線性關系表明了熒光可以被解釋為在此油中的重質餾分含量的相對度量。對于更加 輕質的油，通過吸收的顏色測量結果是不可靠的（非常少的入射光被吸收，所以在大的傳 輸背景噪聲上測量小的吸收信號），而熒光是更可靠的（熒光信號可能小，但是其在非常小 的背景噪聲下測量）。這使得適于測量重質餾分含量的熒光是氣體冷凝物。
[0051] 如上文所述，氣體冷凝物儲層中的重質餾分的模型組分漸變根據FHZ EOS處理。 下文解釋FHZ EOS的一個實例的進一步的細節(jié)。在熟悉的黑油中的組分漸變來自于如FHZ EOS所描述的作為浙青質的重質餾分與油的其余部分之間的密度與溶解度的差別。重質餾 分和氣體冷凝物（例如，芳烴和樹脂）類似地與其余的冷凝物具有密度和溶解度的差別。因 此，重質餾分和氣體冷凝物展現(xiàn)如FHZ EOS所描述的組分漸變。重質餾分、黑油以及移動重 油具有浙青質分子、浙青質納米團聚體和/或浙青質簇。由實驗室標準測量且由儲層組分 梯度的FHZ EOS分析確認，這些微粒具有至少1.5納米（nm)的尺寸。重質饋分和氣體冷凝 物（例如，芳烴和樹脂）是不會形成團聚物的更小分子。期待它們具有大約Inm的粒度。例 如，在一種情況中發(fā)現(xiàn)，在特殊的輕質油中的熒光主要來源于稱為二萘嵌苯的單種化合物， 其具有大約Inm的尺寸且被期待在氣體冷凝物中表示熒光團。應該理解，二萘嵌苯分析是 一個實例，其可以根據一個非限制性實例使用。
[0052] 如上文所描述的，由FHZ EOS預測的具有大約Inm粒度的組分梯度與由DFA測量 的來自不同深度的熒光相比較。預測與測量之間的一致使得FHZ EOS的假設有效，示出了 連通的儲層的平衡。
[0053] 圖4示出了作為工作流程的一個實例的圖，其垂直軸是深度（米），其水平軸是熒 光強度。菱形點是使用DFA在不同深度處測量的熒光數據。實線是來自FHZ EOS的預測。 在此圖中示出的良好一致性表示，儲層是連通的且處于平衡。
[0054] 在數值模型中，F(xiàn)HZ EOS模擬隨時間變化的重質餾分氣體冷凝物的平衡濃度，其作 為井眼內的深度或者位置的函數。流體樣品從至少一個井眼獲得且被分析以測量濃度且量 化重質餾分氣體冷凝物。作為位置的函數的此模擬濃度與作為位置的函數的測量濃度相比 較，可分析儲層傳導率，其用于確定井眼應在何處鉆井且儲層應以何種方式管理。在一個 實例中，當作為井眼內的位置的函數的模擬平衡濃度與測量濃度（例如重質餾分氣體冷凝 物）之間的差別低于閾值時，井眼內的流體儲層被確定為連通且在平衡狀態(tài)，當高于上述 閾值時，被確定為隔離。
[0055] 石油的化學組分在連通儲層的不同部分中變化。儲層中這種組分隨位置（例如， 深度）的變化稱為組分漸變。此組分漸變的幅度（即，從不同深度收集的兩種流體的組分 的差別）可以使用井下流體分析（DFA)測量且使用數學狀態(tài)方程（EOS)模型預測。EOS模 型基于假設：儲層是連通的且處于熱力學平衡下。如果測量的組分漸變的幅度匹配于預測 的組分漸變，則EOS模型的所述假設被確認。在測量的組分漸變的幅度不匹配EOS模型的 預測的情形下，可以假設存在儲層隔離或者儲層流體不處于平衡下。很多不同的力可導致 缺少熱力學平衡，例如焦油席、水洗、生物降解以及實時加料。所描述的方法幫助確定儲層 是否被隔離或者處于熱力學非平衡狀態(tài)下，用以幫助開發(fā)決定。
[0056] 狀態(tài)方程（EOS)模型描述了流體的熱力學特性且提供儲層內的不同位置處的儲 層流體的表征。當儲層流體關于其熱力學特性被表征時，可以計算流體開采參數、傳輸性質 以及其它有商業(yè)價值的儲層指標。
[0057] 上文描述的建模步驟使用Flory-Huggins-Zuo (FHZ)EOS模型，其推導組分梯度和 其它性質梯度（例如，壓力和溫度梯度）且描述儲層流體中作為感興趣的儲層中的深度的 函數的油和氣（以及可能的水）混合物的體積特性。由FHZ EOS模型推導的組分梯度包 括質量分數、摩爾分數、分子量、以及一組地層流體的贗組分的比重。這種贗組分包括表示 地層流體中的浙青質的重贗組分、表示地層流體的非浙青質液體分數的第二餾分贗組分、 以及表示地層流體中的氣體的第三輕贗組分。從FHZ EOS模型推導的贗組分還可以表示單 個碳數目（SCAN)組分以及所需要的地層流體的其它分數或者團塊（例如，水分數）。FHZ EOS模型可以預測關于深度的組分梯度，其考慮了重力、化學力、熱擴散等的影響，如在國 際專利申請公開W02011/007268中所教導的那樣。FHZ EOS的其它應用已經在美國專利 US7, 822, 554和US7, 920, 970、美國專利申請公開US2009/0248310和US2009/0312997、國際 專利申請公開W02009/138911和W02011/030243、美國專利申請US12/752, 967、以及國際專 利申請PCT/IB2011/051740中描述。
[0058] 連通性可通過關于深度適度減小的GOR值、作為深度的函數的連續(xù)增加的浙青質 含量、和/或作為深度的函數的連續(xù)增加的流體密度和/或流體粘度來表明。另一方面，隔 離和/或非平衡可通過不連續(xù)的GOR(或者如果較低的GOR在柱中發(fā)現(xiàn)為較高）、不連續(xù)的 浙青質含量（或者如果較高的浙青質含量在柱中發(fā)現(xiàn)為較高）、和/或不連續(xù)的流體密度和 /或流體粘度（或者如果較高的流體密度和/或流體粘度在柱中發(fā)現(xiàn)為較高）來表明。
[0059] EOS的流體性質預測基于假設：井眼內的儲層流體是連通的且在熱力學平衡狀態(tài) 下。因此，可以評估由井下流體分析測量的流體性質以確認它們符合此期望的假設。更具 體地講，儲層是連通的且在平衡狀態(tài)下的可能性可以通過關于深度適度減小的GOR值、作 為深度的函數的連續(xù)增加的浙青質含量、和/或作為深度的函數的連續(xù)增加的流體密度和 /或流體粘度來表明。而且，儲層是連通的且在平衡狀態(tài)下的可能性可以通過EOS模型的流 體性質預測（特別是G0R、浙青質含量、流體密度以及流體粘度）和相應的井下流體分析測 量結果之間的一致性（S卩，小的差別）來表明。
[0060] 另一方面，儲層是隔離的和/或在非平衡狀態(tài)下的可能性可以通過不連續(xù)的 GOR(或者如果較低的GOR在柱中發(fā)現(xiàn)為較高）、不連續(xù)的浙青質含量（或者如果較高的浙 青質含量在柱中發(fā)現(xiàn)為較高）、和/或不連續(xù)的流體密度和/或流體粘度（或者如果較高的 流體密度和/或流體粘度在柱中發(fā)現(xiàn)為較高）來表明。儲層是隔離的和/或在非平衡狀態(tài) 下的可能性可以通過EOS的流體性質預測（特別是G0R、浙青質含量、流體密度以及流體粘 度）和相應的井下流體分析測量結果之間的不一致性（即，大的差別）來表明。
[0061] 流體樣品的油氣組分的測量結果通過流體分析器的數據輸出的轉換得到。在優(yōu)選 的實施例中，上述轉換使用將熒光與儲層流體的高分子量分數的濃度的測量結果相聯(lián)系的 經驗關系式，具有如下形式：
[0062] If = C1*(K+C2， （1)其中，If是地層流體的測量的熒光；
[0063] a是高分子量分數的對應體積分數；以及
[0064] C1和C2是從經驗數據取得的常數。
[0065] GOR通過使用近紅外吸收峰測量原油的甲烷和液體組分的量確定。在單相現(xiàn)場原 油上的甲烷峰與油峰的比率直接與GOR相關。
[0066] 在優(yōu)選實施例中，溶解度模型將儲層流體看作兩個部分的混合物：溶解部分（高 分子量分數）和油混合物（或者大部分儲層流體，其包括較低分子量分數以及高分子量分 數）。油混合物的性質可以通過井下流體分析測量和/或通過EOS模型估計。假設儲層流 體是連通的（即，沒有隔離）且在熱力學平衡下。這種方式中，作為深度的函數的溶解部分 的相對濃度（體積分數）由下式給出：

【權利要求】
1. 一種評估油氣儲層中的多個部分之間的連通性的方法，包括： 在油氣儲層內的相應的不同深度處收集多個油氣樣品； 基于多個油氣樣品，使用熒光強度確定相應的不同深度的油氣的多個實際重質餾分濃 度； 確定相應的不同深度的油氣的多個估計重質餾分濃度；以及 將油氣的多個實際重質餾分濃度與油氣的多個估計重質餾分濃度相比較，以評估油氣 儲層的多個部分之間的連通性。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括氣體冷凝物。
3. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括濕氣。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括揮發(fā)性油。
5. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括包含〈lwt%的浙青質的流體。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括在可見或者近紅外光譜區(qū)域中具 有〈0. 1光學密度（0D)吸收的流體。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括具有作為孤立分子存在的重質餾 分的流體。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述油氣包括具有與重質餾分含量成比例的熒 光的流體。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中，油氣的多個估計重質餾分濃度在井眼的深度上 具有表明油氣儲層的多個部分之間的連通性的梯度。
10. 根據權利要求1所述的方法，其中，確定多個估計重質餾分濃度的步驟包括使用 Flory-Huggins-Zuo 狀態(tài)方程（FHZ EOS)模型。
11. 一種評估被至少一個井眼橫穿的油氣儲層中的多個部分之間的連通性的系統(tǒng)，所 述系統(tǒng)包括： 至少一個工具，其用于 在所述至少一個井眼內的相應的不同深度處收集多個油氣樣品，以及 基于所述多個油氣樣品，使用熒光強度確定相應的不同深度的油氣的多個實際重質餾 分濃度；以及 與所述至少一個工具協(xié)作的處理器，其用于 確定相應的不同深度的油氣的多個估計重質餾分濃度，以及 將油氣的多個實際重質餾分濃度與油氣的多個估計重質餾分濃度相比較，以評估油氣 儲層的多個部分之間的連通性。
12. 根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，多個估計重質餾分濃度在井眼的深度上具有 表明油氣儲層的多個部分之間的連通性的梯度。
13. 根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器使用Flory-Huggins-Zuo狀態(tài)方程 (FHZ EOS)模型確定多個估計重質餾分濃度。
14. 根據權利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述重質餾分濃度基于芳烴和樹脂的濃度。
15. -種非易失性計算機可讀媒介，其可在處理器上執(zhí)行，以便執(zhí)行用于評估被至少一 個井眼橫穿的油氣儲層中的多個部分之間的連通性的步驟，已經在所述井眼內的相應的不 同深度處從所述油氣儲層收集多個油氣樣品，已經基于所述多個油氣樣品，使用熒光強度 確定相應的不同深度的油氣的多個實際重質餾分濃度，所述步驟包括： 確定相應的不同深度的油氣的多個估計重質餾分濃度；以及 將油氣的多個實際重質餾分濃度與油氣的多個估計重質餾分濃度相比較，以評估油氣 儲層的多個部分之間的連通性。
16. 根據權利要求15所述的非易失性計算機可讀媒介，其中，多個估計重質餾分濃度 在井眼的深度上具有表明油氣儲層的多個部分之間的連通性的梯度。
17. 根據權利要求15所述的非易失性計算機可讀媒介，其中，確定多個估計重質餾分 濃度的步驟包括使用Flory-Huggins-Zuo狀態(tài)方程（FHZ EOS)模型。
18. 根據權利要求15所述的非易失性計算機可讀媒介，其中，所述重質餾分濃度基于 芳烴和樹脂的濃度。
【文檔編號】E21B49/00GK104285034SQ201380024844
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年3月7日 優(yōu)先權日:2012年6月8日
【發(fā)明者】A·E·波梅蘭茨, Y·祖奧, O·C·馬林斯 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司