專利名稱：用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積 的方法，例如天然沉積物，也稱為儲(chǔ)層，其在工業(yè)上可適用于油田， 另外，也可以用于監(jiān)測(cè)碳?xì)浠衔锏拈_(kāi)采和儲(chǔ)藏，并減少勘探階段期 間和路上及海上儲(chǔ)層的開(kāi)采期間的采礦危險(xiǎn)。
背景技術(shù)：
在亞層土資源勘探時(shí)，通常依賴于重力場(chǎng)的豎直分量和豎直梯度 的測(cè)量。根據(jù)這些數(shù)據(jù)的分析，可以推導(dǎo)出有關(guān)特定地點(diǎn)的亞層土密 度分布的信息。
基于該方法，也可以獲得儲(chǔ)層內(nèi)部存在的碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量變化。 該技術(shù)基于的思想是，由于儲(chǔ)層內(nèi)部的碳?xì)浠衔镞\(yùn)動(dòng)與密度變 化相關(guān)聯(lián)，所以可以借助于豎直重力梯度測(cè)量進(jìn)行評(píng)估。
實(shí)際上，自從三十年代以來(lái)，重力場(chǎng)梯度的測(cè)量就已經(jīng)成功地用
于亞層土資源勘探。自從1936年以來(lái)，人們就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到利用豎直梯 度的重要性，但由于豎直梯度具有較好的分辨力并且對(duì)地域效應(yīng)相對(duì) 不是那么敏感，所以豎直梯度常常具有根據(jù)重力場(chǎng)數(shù)據(jù)不能容易地獲 得的特定結(jié)構(gòu)。
豎直重力場(chǎng)梯度的測(cè)量可以借助于稱為重力梯度儀的特定儀器進(jìn)行。
作為選擇，某個(gè)點(diǎn)的重力場(chǎng)豎直梯度也可以借助于差不多同期獲 得的不同高度的兩個(gè)重力測(cè)量值利用好的近似法進(jìn)行測(cè)量。
在該第二種情況下，在利用地質(zhì)條件解釋在場(chǎng)地獲得的數(shù)據(jù)之前， 布格(Bouguer)異常方面的減少很頻繁，據(jù)此排除不希望的效應(yīng)， 隨后實(shí)施豎直梯度的計(jì)算和分析。
5要進(jìn)行的最重要的校正如下
一儀器零點(diǎn)漂移
一潮沙校正
一綷度校正
一自由空氣校正
一布格校正
一地形4交正
這些校正的描述如下。
儀器零點(diǎn)漂移重力計(jì)的數(shù)據(jù)讀數(shù)由于形成儀器本身的材料的彈 性特性而隨時(shí)間變化。儀器零點(diǎn)漂移可以通過(guò)對(duì)同一測(cè)量點(diǎn)在不同時(shí) 間，典型每l-2小時(shí)，進(jìn)行重復(fù)測(cè)量而容易地確定。參照笛卡爾軸的 表示給出零點(diǎn)漂移曲線，對(duì)許多重力計(jì)來(lái)說(shuō)，零點(diǎn)漂移曲線為線型。 根據(jù)測(cè)量時(shí)間，在隨后的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行的各個(gè)測(cè)量減去定值。 潮汐校正測(cè)量的零點(diǎn)漂移實(shí)際上還包含由于月亮-太陽(yáng)吸引力引 起的海洋類型效應(yīng)(潮汐)的進(jìn)一步作用。根據(jù)理論基礎(chǔ)，借助于對(duì) 該效應(yīng)進(jìn)行量化的公式，例如朗曼(Longman)公式，計(jì)算要進(jìn)行的 校正。
綽度校正地球的旋轉(zhuǎn)及其赤道的膨脹都使重力隨綿度而增大， 當(dāng)觀測(cè)的重力數(shù)據(jù)減少時(shí)，必須對(duì)此進(jìn)行考慮。
自由空氣校正這是為了考慮測(cè)量點(diǎn)海拔而使用的校正。
布格校正該校正用來(lái)考慮由介于測(cè)量點(diǎn)與基準(zhǔn)面之間的質(zhì)量引 起的吸引力。在1749年，布格建議，該附加吸引力可以像由厚度等于 測(cè)量點(diǎn)從海平面的海拔的無(wú)限大的水平板引起的作用那樣來(lái)計(jì)算。
地形校正所述板的近似在帶有鉸接地貌趨勢(shì)的區(qū)域是不令人滿 意的。
在這些條件下，適于增加一校正以便考慮上述板之上的質(zhì)量以及 那些在布格校正中錯(cuò)誤地減掉的作用。
在減去所列出的之后，按照如下所述的方式計(jì)算場(chǎng)地的豎直梯度。 亞層土密度隨時(shí)間的變化可以根據(jù)豎直重力場(chǎng)梯度的測(cè)量進(jìn)行測(cè)量和監(jiān)測(cè)。
該方法早已用來(lái)測(cè)量和監(jiān)測(cè)水層和地?zé)釄?chǎng)地。
本發(fā)明的目的是提供一種用于推算流體例如在地下的間隔區(qū)域中 運(yùn)動(dòng)、即例如開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)的流體例如液體和/或氣態(tài)碳?xì)浠?合物的體積的方法。
在上述目的中，必須對(duì)每單個(gè)場(chǎng)地儲(chǔ)層畫(huà)出校準(zhǔn)特性曲線。
依照本發(fā)明，這些及其他目的可以借助于如權(quán)利要求1所述的推 算在間隔區(qū)域中移動(dòng)的流體體積的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
該方法的進(jìn)一步的特征是從屬權(quán)利要求的主題。
依照本發(fā)明，推算在間隔區(qū)域中的流體體積的方法的特征和優(yōu)點(diǎn) 將從下面直觀且非模擬的描述中變得更加顯而易見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明，推算亞層土中的流體體積的方法包括"構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū) 域"的第一梯度測(cè)量階段，基于此，按照統(tǒng)計(jì)近似法確定模型，以便 量化在亞層土中開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)的流體、例如碳?xì)浠衔矬w積的 運(yùn)動(dòng)。
更具體地說(shuō)，在某一時(shí)間段重復(fù)實(shí)施一系列測(cè)量活動(dòng)，以便借助
于模型量化開(kāi)釆、注入和/或存儲(chǔ)的流體運(yùn)動(dòng)量。
然后通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析獲得的數(shù)據(jù)求出該模型的精確度。
測(cè)量作業(yè)活動(dòng)在勘測(cè)區(qū)域中適當(dāng)打亂的 一 系列測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行。
對(duì)每單個(gè)測(cè)量點(diǎn)，利用高精度重力儀和適當(dāng)定位的三腳架實(shí)施測(cè)
量，以允許在離開(kāi)地面的某一恒定距離進(jìn)行測(cè)量。
對(duì)于如上所述的地球物理應(yīng)用，建議使用精確度不低于nGal(微 伽)的重力計(jì)。
根據(jù)操作的觀點(diǎn)，測(cè)量活動(dòng)由下列階段構(gòu)成。
獲得第一地面重力測(cè)量Gb。t，接著利用三腳架將重力計(jì)定位在離 開(kāi)地面一段距離dh處，獲得第二重力測(cè)量Gt。p。
在各單個(gè)測(cè)量點(diǎn)和整個(gè)勘測(cè)測(cè)量期間，與地面的距離dh優(yōu)選保持恒定。事實(shí)上，申請(qǐng)人已經(jīng)注意到，通過(guò)在各單個(gè)測(cè)量點(diǎn)和對(duì)整個(gè) 勘測(cè)使與地面的距離保持恒定，梯度異常的測(cè)量和確定更加精確。
基于所測(cè)量的Gb。t和Gt。p，然后確定對(duì)于前述的效應(yīng)進(jìn)行校正的 重力值G、。t、 G
top0
借助于下列公式，從校正的重力值獲得重力場(chǎng)的豎直梯度值
借助于帶有毫米精確度的激光測(cè)距儀，確定在高度水平dh的各 單個(gè)測(cè)量點(diǎn)的兩個(gè)相對(duì)測(cè)量值之間的差。
然后隨著時(shí)間變化在同 一 區(qū)域重復(fù)該獲得和詳細(xì)設(shè)計(jì)的程序，強(qiáng) 調(diào)是同一測(cè)量點(diǎn)。
然后獲得時(shí)滯(time lapse)信號(hào)，即與亞層土中一定時(shí)間段的重 力變化有關(guān)的信號(hào)。
在不同的時(shí)間，根據(jù)同 一測(cè)量點(diǎn)上實(shí)施的兩次梯度勘測(cè)之間的差， 計(jì)算時(shí)滯信號(hào)
1Xj產(chǎn)VGGi畫(huà)VGGj( 2 )
這樣，可以評(píng)價(jià)所檢驗(yàn)的區(qū)域的哪些地帶遇到了密度變化，從而 披露存在流體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。
這樣，獲得有關(guān)亞層土中流體體積變化的定性結(jié)果，該體積變化 與不同情況的開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)作業(yè)有關(guān)。
申請(qǐng)人隨后鑒定每單個(gè)存儲(chǔ)層或開(kāi)采儲(chǔ)層的校準(zhǔn)特性曲線，所述 校準(zhǔn)特性曲線將某一時(shí)滯所檢測(cè)的梯度值變化與同一時(shí)間段內(nèi)移動(dòng)或 開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)的流體對(duì)應(yīng)體積相關(guān)聯(lián)。
申請(qǐng)人還開(kāi)發(fā)、測(cè)試和證實(shí)了所述校準(zhǔn)曲線的評(píng)價(jià)方法。
只要考慮質(zhì)量隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)的定性評(píng)價(jià)，申請(qǐng)人就認(rèn)為它適于找 到一條校準(zhǔn)曲線，所述校準(zhǔn)曲線將流體體積變化與時(shí)滯數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)， 而不是與單個(gè)評(píng)價(jià)的重力梯度數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)。
為此，必須評(píng)定與開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)作業(yè)相關(guān)的流體體積變化 的特征參數(shù)。已經(jīng)證明，利用時(shí)滯值在檢驗(yàn)區(qū)域的整個(gè)限定范圍上的積分適用
于該目的
JJtt^o,:^*( 3a )
由此獲得的值優(yōu)選相對(duì)于第一時(shí)滯TLu的積分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，從而
將第一評(píng)價(jià)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。
由此可獲得量綱參數(shù)Pu，賦值為體積的定量總體變化，并限定為
I JJ"7Z2(x，力^:辦
可以根據(jù)測(cè)量活動(dòng)編號(hào)i所獲得的值計(jì)算參數(shù)plin
同樣，在整個(gè)勘測(cè)區(qū)域上分布的n個(gè)測(cè)量點(diǎn)所測(cè)量的時(shí)滯值總和
也適于作為參數(shù)
Z7X,(") (3b )
而且在這種情況下，由此獲得的值優(yōu)選相對(duì)于第一時(shí)滯TLu的總 和進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以便獲得量綱參數(shù)
2 )
凡三
Ub)
然后申請(qǐng)人根據(jù)至少三次獲得活動(dòng)，在已知運(yùn)動(dòng)(開(kāi)采、注入和/ 或存儲(chǔ))的流體體積的情況下構(gòu)造校準(zhǔn)曲線。
根據(jù)與已知運(yùn)動(dòng)的體積AVj的時(shí)滯相關(guān)聯(lián)的參數(shù)P1P按照近似法 重構(gòu)參數(shù)Pu與相應(yīng)的已知開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)的體積厶Vj之間的關(guān) 系。
由此獲得的結(jié)果的各種控制表明并證實(shí)由此確定的變化規(guī)律允 許運(yùn)動(dòng)(開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ))的流體體積變化從"用于構(gòu)架/校準(zhǔn) 區(qū)域"的第一階段之后的梯度測(cè)量活動(dòng)開(kāi)始進(jìn)行推算。
以純粹示例的方式，在此描述了用于確定將測(cè)量的梯度值與運(yùn)動(dòng) 流體即開(kāi)采、注入和/或存儲(chǔ)的流體、例如碳?xì)浠衔锏捏w積相互關(guān)聯(lián)
的可能的規(guī)律的方法。
假定參數(shù)Pu與運(yùn)動(dòng)的碳?xì)浠衔矬w積AVi的線性關(guān)系為
9P=a+bAV ( 5 )
該直線可構(gòu)造成用于推算從向前第四勘測(cè)開(kāi)始的AV。 與第一個(gè)三次測(cè)量活動(dòng)和已知的運(yùn)動(dòng)的相對(duì)體積相關(guān)聯(lián)的參數(shù)
Pn是用于限定參數(shù)a和b所必須的。
為了求出參數(shù)a和b，利用相對(duì)不確定度&a和8b,例如可以利
用使理想直線的理論值與所觀測(cè)的數(shù)據(jù)之間的差最小化的最小卡方近
似法，即下列表達(dá)式
%2=，"，2 (6)
一旦這樣確定了a和b,已知參數(shù)Pu的值，就可以求出AV的對(duì) 應(yīng)值。
該方法的不確定度和靈敏度取決于參數(shù)a和b的不確定度以及有
關(guān)來(lái)自重力測(cè)量的參數(shù)P的不確定度8P。 用于推算運(yùn)動(dòng)的體積的等式是
△r = ^^ (7)
所以，相關(guān)的誤差8AV通過(guò)下式給出
(8 ) 必k =
3AK
3尸
3a
5AF
的:
的
同樣，可以采取合適程度的多項(xiàng)式變化規(guī)律和使用與近似法一樣 .小卡方法(square minima method )或內(nèi)插法。 本發(fā)明的方法目的的特征以及相應(yīng)優(yōu)點(diǎn)從上述描述中是顯而易見(jiàn)
申請(qǐng)人增加了確定豎直重力梯度和對(duì)應(yīng)時(shí)滯流程的算法，用于推 算一定時(shí)間段在儲(chǔ)層中運(yùn)動(dòng)的流體體積。
最后，4艮明顯，由此構(gòu)思的方法可以進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)和變化， 所有這些都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
10
權(quán)利要求
1.一種用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，包括下列步驟a)在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔，對(duì)勘測(cè)場(chǎng)地實(shí)施一系列“用于構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū)域”的梯度測(cè)量活動(dòng)，對(duì)于每次梯度測(cè)量活動(dòng)，獲悉容納在亞層土的相應(yīng)間隔區(qū)域中的流體體積的相對(duì)變化ΔVi；b)根據(jù)實(shí)施的測(cè)量，對(duì)于在前一個(gè)之后的每個(gè)“用于構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū)域”的測(cè)量活動(dòng)，計(jì)算與整個(gè)勘察區(qū)域有關(guān)的參數(shù)P1i；c)根據(jù)已知的流體體積變化ΔVi和所計(jì)算的相應(yīng)參數(shù)P1i，按照近似法，確定有關(guān)參數(shù)P1i與所述間隔區(qū)域中的流體體積變化的變化規(guī)律，基于在步驟c)所確定的變化規(guī)律，關(guān)聯(lián)在那些在步驟a)下限定的“用于構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū)域”的測(cè)量活動(dòng)之后的任何測(cè)量活動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，根據(jù)所述階段a)中在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔進(jìn)行的所述梯度測(cè)量，將在各個(gè)測(cè)量點(diǎn)在不同時(shí)間進(jìn)行的兩次梯度測(cè)量VGGj、 VGGj之間的差計(jì)算為時(shí)滯TLji。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，根據(jù)時(shí)滯TLu值在勘測(cè)區(qū)域的整個(gè)限定范圍上的積分計(jì)算所述參數(shù)P"。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，所述參數(shù)Pu是時(shí)滯TLu值在勘測(cè)區(qū)域的整個(gè)限定范圍上的積分，并相對(duì)于第一時(shí)滯TLu的積分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
5. 如權(quán)利要求2所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，根據(jù)在勘測(cè)區(qū)域的整個(gè)限定范圍上分布的n個(gè)測(cè)量點(diǎn)所檢測(cè)的時(shí)滯TLu值的相加計(jì)算所述參數(shù)Pu。
6. 如權(quán)利要求5所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，根據(jù)在勘測(cè)區(qū)域的整個(gè)限定范圍上分布的n個(gè)測(cè)量點(diǎn)所檢測(cè)的時(shí)滯TLu值的相加，并相對(duì)于第一時(shí)滯TLu的總和標(biāo)準(zhǔn)化，來(lái)計(jì)算所述參數(shù)Pu。
7. 如權(quán)利要求4或6所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，所述階段c)在于確定所述計(jì)算的Pu參數(shù)和已知的對(duì)應(yīng)體積變化AVi之間的線性變化規(guī)律。
8. 如權(quán)利要求4或6所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，所述階段c)在于確定所述計(jì)算的Pli參數(shù)和已知的對(duì)應(yīng)體積變化△ Vi之間的多項(xiàng)式變化規(guī)律。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，按照近似法，通過(guò)最小卡方法或內(nèi)插法確定所述變化規(guī)律。
10. 如上述任一權(quán)利要求所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，所述階段a)中的所述系列梯度測(cè)量活動(dòng)至少為三次。
11. 如上述任一權(quán)利要求所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，借助于重力計(jì)和三腳架，對(duì)各個(gè)測(cè)量點(diǎn)實(shí)施用于梯度測(cè)量的所述階段a),以便允許幾乎同期獲得有關(guān)不同海拔的兩個(gè)重力測(cè)量值Gb。t和Gt。p。
12. 如權(quán)利要求11所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，從所述重力測(cè)量值Gb。t和Gt。p導(dǎo)出根據(jù) 一 系列影響因素校正的重力測(cè)量值Gb。t和Gt。p 。
13. 如權(quán)利要求12所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，按照以下規(guī)律，由校正的所述重力測(cè)量值G、。t和G 。p計(jì)算所述階段a)的所述梯度測(cè)量，謡，。'—G(。p) (1)其中dh是單個(gè)測(cè)量點(diǎn)的兩次測(cè)量之間的高度差。
14. 如權(quán)利要求13所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，借助于激光測(cè)距儀實(shí)現(xiàn)所述高度差dh。
15. 如權(quán)利要求13或14所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，對(duì)于整個(gè)勘測(cè)的所有測(cè)量點(diǎn)，所述高度差dh必須保持恒定。
16.如權(quán)利要求l-10任一所述的用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，其特征在于，借助于重力計(jì)，在各個(gè)測(cè)量點(diǎn)實(shí)施所述梯度測(cè)量活動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于推算在亞層土的間隔區(qū)域中運(yùn)動(dòng)的流體體積的方法，包括步驟在預(yù)先設(shè)定的時(shí)間間隔，對(duì)勘測(cè)場(chǎng)地實(shí)施一系列“用于構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū)域”的梯度測(cè)量活動(dòng)，對(duì)于每次梯度測(cè)量活動(dòng)，獲悉容納在亞層土的相應(yīng)間隔區(qū)域中的流體體積的相對(duì)變化ΔV_i；根據(jù)實(shí)施的測(cè)量，對(duì)于在前一個(gè)之后的每個(gè)“用于構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū)域”的測(cè)量活動(dòng)，計(jì)算與整個(gè)勘察區(qū)域有關(guān)的參數(shù)P_1i；根據(jù)已知的流體體積變化ΔV_i和所計(jì)算的相應(yīng)參數(shù)P_1i，按照近似法確定有關(guān)參數(shù)P_1i與間隔區(qū)域中的流體體積變化的變化規(guī)律，基于所確定的變化規(guī)律，關(guān)聯(lián)在那些“用于構(gòu)架/校準(zhǔn)區(qū)域”的測(cè)量活動(dòng)之后的任何測(cè)量活動(dòng)。
文檔編號(hào)G01V7/00GK101680966SQ200880018537
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者I·焦里, L·泰爾齊, L·薩維尼, M·安東內(nèi)利, S·賈梅蒂 申請(qǐng)人:艾尼股份公司