對來自含烴地層的油母質(zhì)中的烴的流動建模的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】對來自含烴地層的油母質(zhì)中的烴的流動建模。至少一些說明性實施例是包括對烴通過含烴地層的流動建模的方法，建模包括：獲取該地層的一部分內(nèi)的油母質(zhì)的油母質(zhì)濕孔隙率的指征；獲取該地層的該部分內(nèi)的水濕孔隙率的指征；對烴通過該油母質(zhì)濕孔隙結構的運動建模；以及對烴通過該水濕孔隙結構的運動建模。
【專利說明】對來自含烴地層的油母質(zhì)中的烴的流動建模的方法和系統(tǒng)
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]無
【背景技術】
[0003]定向鉆井(即，水平鉆井)的發(fā)展連同水力壓裂的發(fā)展已使能夠經(jīng)濟地從頁巖地層產(chǎn)出油和氣。出于未來規(guī)劃的目的，涉及油氣生產(chǎn)的許多公司需要估計該頁巖地層的未來產(chǎn)量。為試圖提供對未來產(chǎn)量的估計，油氣工業(yè)已嘗試使用起初為常規(guī)儲層(具有高滲透率)設計的地層建模工具。然而，頁巖地層極為不同于常規(guī)儲層。例如，某些頁巖地層的孔隙率(porosity)可比常規(guī)儲層的孔隙率小500倍。
[0004]雖然可以將現(xiàn)有地層建模工具轉換(tune)到頁巖地層的實際產(chǎn)量歷史，但是這些地層模型對于該頁巖地層的未來產(chǎn)量非常不準確。
[0005]使來自頁巖地層的未來的烴產(chǎn)量建模更準確的任何進步都提供競爭優(yōu)勢。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]為詳細描述示例性實施例，現(xiàn)在參照附圖，在附圖中:
[0007]圖1示出具有具體的油母質(zhì)類型的頁巖地層的烴的排出和保留的圖，以解釋依據(jù)至少一些實施例計算油母質(zhì)的孔隙率；
[0008]圖2示出依據(jù)至少一些實施例的鏡質(zhì)體反射率(Ro)和孔隙率之間的說明性的關系的圖；
[0009]圖3示出依據(jù)至少一些實施例的對烴的流動相對于油母質(zhì)顆粒建模或模擬的網(wǎng)格結構的立體圖；
[0010]圖4示出依據(jù)至少一些實施例的對裂縫孔隙率、油母質(zhì)濕孔隙率以及水濕孔隙率建模或模擬的框圖；
[0011]圖5示出依據(jù)至少一些實施例的方法；
[0012]圖6示出依據(jù)至少一些實施例的方法；
[0013]圖7示出依據(jù)至少一些實施例的計算機系統(tǒng)。
[0014]符號和術語
[0015]下面的說明書和權利要求書中的某些術語指的是特定部件。本領域技術人員將明白，不同的公司對一個部件可能有不同的名稱。本文不打算對名稱不同但功能相同的部件加以區(qū)分。
[0016]在下面的說明書中及在權利要求書中，術語“包括”和“包含”用于開放式的方式，因此應解釋為“包括，但不限于……”。術語“聯(lián)接(couple)”或“聯(lián)接(couples)”也旨在表示直接或間接的連接。因此，如果第一裝置聯(lián)接到第二裝置，則該連接可以是通過直接連接，或是通過經(jīng)由其他裝置和連接部的間接連接。 [0017]“油母質(zhì)濕孔隙率(Kerogen-wet porosity) ”表示歸因于與黏土和其他礦物沉積在一起的碳物質(zhì)而存在的當前孔隙率的指征。“油母質(zhì)濕孔隙率”不涉及巖層的烴的親和性。
[0018]“水濕孔隙率(Water-wet porosity) ”表示歸因于最初與地層沉淀物沉積在一起的水(但現(xiàn)在該水可能不存在)而存在的當前孔隙率的指征?！八疂窨紫堵省辈簧婕皫r層的水的親和性。
[0019]“裂縫孔隙率(Fracture porosity) ”表示由地層中的應力裂縫而導致的孔隙空間。應力裂縫可由自然壓力(例如通過壓密、斷裂、隆起)以及感生應力(例如通過與鉆孔有關的斷裂操作)導致。
[0020]“當前孔隙率(Present-day porosity) ”表示自然發(fā)生的孔隙率，因為該孔隙率已在至少過去十年存在。
【具體實施方式】
[0021]下面的討論針對本發(fā)明的各實施例。盡管一個或更多個實施例可能是優(yōu)選的，但是對所公開的實施例不應解釋為，或用作對包括了權利要求書的本公開內(nèi)容的范圍的限制。此外，本領域技術人員會理解，下面的說明具有廣泛的應用，并且對任何實施例的討論只表示該實施例的示例性，并不旨在暗示包括了權利要求書的本公開內(nèi)容的范圍就限于該實施例。
[0022]各實施例針對提高關于頁巖地層的烴產(chǎn)量的建模精度的系統(tǒng)和有關方法。更具體地，各實施例針對獲取和應用油母質(zhì)濕孔隙率和水濕孔隙率的指征以形成參數(shù)，用這些參數(shù)來運行模擬以預測未來的烴產(chǎn)量。在一些情況下，該模擬直接使用油母質(zhì)濕孔隙率和水濕孔隙率。在其它情況下，油母質(zhì)濕孔隙率和水濕孔隙率用于設置或調(diào)整其他的地層建模軟件工具的參數(shù)。本說明書首先描述頁巖地層，以及在頁巖地層中產(chǎn)生的各孔隙率。
[0023]頁巖地層是由泥的沉積產(chǎn)生的沉積巖，泥包括有機物質(zhì)、黏土片以及例如石英和方解石的其他礦物。烴基于與深埋藏史關聯(lián)的數(shù)千年的壓力的增加和溫度的增加而在頁巖地層內(nèi)產(chǎn)生。部分原因是由于沉積機理，部分原因是由于所沉積的物質(zhì)，頁巖當前的孔隙率和滲透率非常低。例如，頁巖中所沉積的礦物的顆粒之間的間隙空間的數(shù)量和大小，以及這些間隙空間的連通性(即，滲透率)，例如與砂巖相比非常低。此外，頁巖地層具有高油母質(zhì)含量(例如也與砂巖相比)，因此油和氣的產(chǎn)出機理不同于常規(guī)儲層。
[0024]盡管具有很低的孔隙率和滲透率，頁巖地層確實具有孔隙率和滲透率。全部孔隙率可包括至少四個不同的分量:粒間孔隙率；間隙孔隙率；水濕孔隙率；以及油母質(zhì)濕孔隙率。本說明書主要關心的是油母質(zhì)濕孔隙率和水濕孔隙率。以下將依次討論每種孔隙率。
[0025]油母質(zhì)濕孔隙率
[0026]油母質(zhì)濕孔隙率是指油母質(zhì)顆粒內(nèi)的孔隙空間。油母質(zhì)顆粒內(nèi)的孔隙空間在有機物質(zhì)的沉積中不出現(xiàn)。更確切地，油母質(zhì)顆粒中的孔隙是隨著地質(zhì)時期由存活、埋葬以及由此產(chǎn)生的加熱而生成。壓力和溫度導致固體有機物轉換為液體和氣體烴組分。轉換為液體和氣體烴組分造成體積增大，這因此導致顯微裂縫以及排出一些所產(chǎn)生的油和氣。因此，本文中的“油母質(zhì)濕”是指孔隙率的產(chǎn)生機理，不是對烴分子和礦物分子之間的分子間相互作用的親和性。
[0027]以建模或模擬來自頁巖地層的未來的烴產(chǎn)量為最終目標，初始步驟是確定指示該頁巖地層的油母質(zhì)濕孔隙率的值。依據(jù)各實施例，油母質(zhì)濕孔隙率可基于若干基礎參數(shù)估計或計算。這樣的一個參數(shù)是頁巖地層的總有機物含量(TOC)(即，油母質(zhì)含量)的指征。存在很多機理來獲取頁巖地層的總有機物含量的指征。例如，通過勘探井眼可取得頁巖地層的巖芯樣本，以及通過實驗室分析可確定油母質(zhì)含量。在某些實施例中，不僅確定油母質(zhì)含量(例如，巖石的油母質(zhì)的總百分比)，而且可確定不同類型的油母質(zhì)以及不同類型的油母質(zhì)的相對濃度的指征。
[0028]可在總體確定油母質(zhì)濕孔隙率中使用的另一參數(shù)是鏡質(zhì)體反射率。具體地，鏡質(zhì)體是存在于油母質(zhì)中的煤素質(zhì)，該鏡質(zhì)體具有隨著最大溫度(該鏡質(zhì)體暴露于該溫度下)的函數(shù)該鏡質(zhì)體改變顏色的屬性?！扮R質(zhì)體反射率”因此是指該鏡質(zhì)體(及因此而油母質(zhì))隨著地質(zhì)時間的推移暴露于最大溫度下的指征?？稍诳傮w確定油母質(zhì)濕孔隙率中使用的另一組參數(shù)是地層的埋藏史。大多數(shù)現(xiàn)今頁巖地層的埋藏史可從各種來源獲知。
[0029]基于總有機物含量(以及在一些情況下，存在油母質(zhì)類型的分解(breakdown))、鏡質(zhì)體反射率以及埋藏史，可計算油母質(zhì)濕孔隙率的指征。具體地，每種油母質(zhì)具有不同的活化溫度和排出率。活化溫度是指油母質(zhì)開始產(chǎn)出油和氣的溫度，還指所產(chǎn)出的油和氣的相對量(作為溫度的函數(shù))。排出率是指已排出并已遷移到其他地層的油和氣的量。出于排出的原因，在一些情況下頁巖地層是指源儲集巖一例如砂巖的其他巖層的頁巖烴源。
[0030]圖1示出一組說明性的相關的圖，圖中示出了特定的油母質(zhì)類型排出的和保留的烴的相對量。具體地，上部圖100示出保留的烴(Y軸)的指征，該指征作為最大溫度的函數(shù)，油母質(zhì)暴露于該溫度(X軸)，下部圖102示出排出的烴(Y軸)的指征，該指征作為最大溫度的函數(shù)，油母質(zhì)暴露于該溫度(X軸)。
[0031]首先參照下部圖102，對于具體的油母質(zhì)類型，直到該油母質(zhì)達到大約115°C才排出油。在大約150°C之上的溫度，油母質(zhì)排出油和氣。如果達到大約205°C的說明性的最大埋藏溫度，下部圖示出排出烴的可能份額接近最大。本申請的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，油母質(zhì)沉積排出烴的可能份額直接與孔隙率有關。更具體地，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當油母質(zhì)的排出烴的可能份額很高時，因而發(fā)生的孔隙率可能也高，并在某些情況下依賴于油母質(zhì)的類型而高達30%。馬塞勒斯頁巖和巴尼特頁巖的油母質(zhì)類型和埋藏史已達到或幾乎達到排出烴的最大可能份額，具有范圍為大約20-25%的孔隙率。
[0032]圖1的上部圖說明性地示出作為最大溫度的函數(shù)的由油母質(zhì)保留的烴的份額。對于說明性的最大溫度205°C，隨著地質(zhì)時間而產(chǎn)生的烴中的大約2.0%保留，而保留的烴中超過一半是以氣體形式。目前從頁巖地層產(chǎn)出的是成熟的保留的烴。
[0033]因此，為了確定油母質(zhì)濕孔隙率，各實施例可利用油母質(zhì)含量、鏡質(zhì)體反射率以及埋藏史的指征。從該信息中，可確定每種油母質(zhì)的排出烴的可能份額的指征?；诿糠N油母質(zhì)的排出烴的可能份額，以及在一些情況下地層中存在的各油母質(zhì)類型的相對百分比，可確定油母質(zhì)濕孔隙率。
[0034]圖2示出油母質(zhì)的成熟(表達為鏡質(zhì)體反射率Ro，沿著X軸)和油母質(zhì)濕孔隙率(沿著Y軸)之間的說明性的關系的圖。具體地，發(fā)明人的當前數(shù)據(jù)示出鏡質(zhì)體反射率和油母質(zhì)濕孔隙率之間的描繪關系，在大約0.75RO和1.75RO之間的陡峭曲線，對于更高的Ro值趨近于大約25%。盡管發(fā)明人不希望與任何具體物理機制(該機理將排出與孔隙率聯(lián)系起來)聯(lián)系在一起，但是一個可能的相關性涉及體積。就是說，隨著烴被生產(chǎn)并排出，以前占用的體積留下成為未占用，因此導致孔隙結構。本說明書現(xiàn)在轉向水濕孔隙率。[0035]水濕孔隙率
[0036]水濕孔隙率是指與有機物質(zhì)、黏土物質(zhì)以及其他礦物一起最初沉積的水相關聯(lián)的孔隙率。水在所沉積的物質(zhì)中占有空間，該空間最終有助于頁巖地層的目前的孔隙率。因為低滲透率，在一些情況下水仍可存在于水濕孔隙率內(nèi)，但在其他情況下該水可到處遷移到別處，例如，通過地層中的自然應力導致的裂縫滲透率。因此，“水濕孔隙率”在本文中是指孔隙率的產(chǎn)生機理，不是水分子和礦物分子之間的分子間相互作用的親和性。
[0037]依據(jù)至少一些實施例，獲得水濕孔隙率的指征。在一些情況下，水濕孔隙率的指征基于油母質(zhì)濕孔隙率以及總孔隙率來確定。具體地，對于本申請的目的，頁巖地層的總孔隙率可被認為根據(jù)下面的等式的水濕孔隙率和油母質(zhì)濕孔隙率的組合:
[0038]PORtot = P0R?+P0Rker (1)
[0039]其中PORttrt是總孔隙率，PORm是水濕孔隙率，PORker是油母質(zhì)濕孔隙率。PORke,如可在以上油母質(zhì)濕孔隙率的一節(jié)中所討論的那樣確定?？偪紫堵士捎扇舾煽捎玫馁Y源來確定。例如，得克薩斯州休斯敦的哈里伯頓能源服務公司(Halliburton Energy Services)提供SHALEL0G?服務，由此可估計和/或確定頁巖地層的若干參數(shù)，例如總有機物含量和總孔隙率。因此，利用總孔隙率、油母質(zhì)濕孔隙率以及上述等式(I)，可確定水濕孔隙率。
[0040]對烴的流動的建模
[0041]一旦已知油母質(zhì)濕孔隙率和水濕孔隙率，可建?；蚰M烴通過地層的流動。然而，建模原理可基于幾個基礎假設。首先，除油母質(zhì)濕孔隙率和水濕孔隙率外，頁巖地層與由地質(zhì)應力和來自水力壓裂作業(yè)(在適用的地方)的人工壓裂一起導致的裂縫網(wǎng)絡交錯，單獨地或共同地稱為裂縫孔隙率。假定裂縫網(wǎng)絡具有孔隙率(即，巖層中的孔)和滲透率(即，流體如何移動通過存在的孔隙率)。其次，對于不與裂縫孔隙結構鄰接的油母質(zhì)顆粒，在遙遠的地質(zhì)年代的烴排出期間，假定烴從油母質(zhì)濕孔隙率到裂縫孔隙率的運動通過在頁巖中產(chǎn)生的微裂縫。通過油母質(zhì)濕孔隙結構和/或微裂縫的流動是非達西流(non-Darcyflow)。而在過去，微裂縫可流體聯(lián)接到水濕孔隙率(因此水濕孔隙率可包含商業(yè)上的重大的烴量)，微裂縫的很小的孔隙喉部大小(在某些情況下大約為5納米)、膠結和/或成巖作用，可使烴從油母質(zhì)濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的流動路徑與烴從水濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的達西流(Darcy-flow)路徑分離并分開。然后，雖然水濕孔隙結構可包含烴，但是該水濕孔隙結構可為水濕(在親和性(affinity)意義下)，因此用于每個系統(tǒng)的烴產(chǎn)出機理不同于可由擴散流產(chǎn)生的油母質(zhì)濕孔隙率。最后，在一些實施例中，假定在建模中，與油母質(zhì)濕孔隙率關聯(lián)的滲透率與水濕孔隙率關聯(lián)的滲透率不同。
[0042]利用頭腦中的基本假設，對烴的流動的建?？苫谒懻摰囊恍┗蛩械母骺紫堵?以及有關的滲透率)。在一些情況下，如圖3所示，油母質(zhì)建模為晶格均質(zhì)的油母質(zhì)。具體地，圖3說明性示出具有由微裂縫(例如，302A、302B)互連的油母質(zhì)顆粒(例如，300A、300B)的晶格。雖然圖3只示出兩層晶格，以免使該圖過度復雜，但是可使用多層。此外，雖然圖3在每層上只示出二十個油母質(zhì)顆粒(并非第二層所有的油母質(zhì)顆粒不可見)，在模擬中可包括更多或更少的油母質(zhì)顆粒。因此，執(zhí)行程序的計算機系統(tǒng)可模擬烴從油母質(zhì)顆粒300 (在親和性意義下的油濕，還具有吸收的氣體)通過微裂縫302 (該微裂縫可能是，親和意義下的油濕或水濕)到裂縫孔隙結構(該裂縫孔隙率未明確示出)的運動。裂縫孔隙結構的間隔和滲透率可從模擬水力壓 裂的類型和程度的軟件程序用任何適當?shù)姆绞?，例如巖芯樣品，或關于頁巖地層的已被水力壓裂的面積來確定。
[0043]對油母質(zhì)顆粒300和微裂縫302單獨建模使建模的預測質(zhì)量更好。就是說，烴可通過不同的功能性而從油母質(zhì)產(chǎn)出，并可對一些或所有的功能性建模。例如，未吸收的氣體可出現(xiàn)在油母質(zhì)濕孔隙中，水力壓裂可打開從油母質(zhì)顆粒到裂縫孔隙并最終到鉆孔的流動路徑。此外，隨著油母質(zhì)濕孔隙內(nèi)的壓力降低，可產(chǎn)出被吸收的氣體。因此，對這兩個說明性的生產(chǎn)機理均可建模。
[0044]圖3的解釋是基于貫穿地層均勻分隔開的均質(zhì)油母質(zhì)顆粒，以及微裂縫302將油母質(zhì)顆粒流體聯(lián)接到它們的最近鄰的油母質(zhì)顆粒，并最后聯(lián)接到裂縫孔隙結構。然而，在其他實施例中，油母質(zhì)顆粒300可基于油母質(zhì)類型單獨建模。就是說，如果頁巖地層的分析顯示出三種不同的油母質(zhì)，那么該地層的模型可同樣包括三種比例實質(zhì)上匹配該地層的實際油母質(zhì)顆粒的比例的不同的油母質(zhì)顆粒。例如，油母質(zhì)顆粒304可建模為II型油母質(zhì)，而油母質(zhì)顆粒306可為III/IV型油母質(zhì)，每種油母質(zhì)具有不同的內(nèi)部孔隙率以及不同的所保留的烴的類型和體積。盡管可基于各種分析知道頁巖地層中不同類型的油母質(zhì)，但是可能無法了解不同油母質(zhì)類型的精確布局，因此可使用各油母質(zhì)類型通過晶格的隨機分布。
[0045]再者，油母質(zhì)顆粒的排列不必如圖3所示那樣規(guī)則。具體地，油母質(zhì)顆粒(無論均質(zhì)的或包括不同的、隨機選擇的類型)在模型體積中的布局可在晶格內(nèi)不規(guī)則地分隔。例如，具有相對低的總有機物含量的頁巖地層可建模為，具有不規(guī)則分隔的油母質(zhì)顆粒的模型體積，以更好地模擬烴的流動特性。
[0046]在一些實施例中，假定與油母質(zhì)濕孔隙結構和有關的微裂縫(非達西流)相關聯(lián)的烴的流動路徑，是與水濕孔隙結構(達西流)分開且不同的流動路徑，各單獨的流動路徑不混合。因此，直到烴到達裂縫孔隙結構，通過每個系統(tǒng)的流動分開。由于該原因，在一些實施例中，兩個不同的系統(tǒng)分開建模用于相同的模型體積。圖3未示出水濕孔隙，以免使該圖過度復雜，但現(xiàn)在理解了與油母質(zhì)濕孔隙率相關聯(lián)的流動的建模的本領域普通技術人員，可使用達西流建模技術的知識來實施與水濕孔隙率(例如，親和意義下的水濕，無吸收)相關聯(lián)的流動的建模。因此，依據(jù)至少一些實施例，四個連續(xù)體(continuum)可被明確地建模；油母質(zhì)濕孔隙率(在親油濕的感覺，包含吸收的氣體)；微裂縫(親油濕或水濕感)；水濕孔隙率(親和意義下的水濕，且無吸收)；以及裂縫孔隙率。在一些實施例中，只對四個連續(xù)體建模。
[0047]圖4示出框圖結構以說明網(wǎng)格化明確建模的連續(xù)體。具體地，圖4用框圖外部示出裂縫孔隙率和/或滲透率(以下只是裂縫孔隙率400)。就是說，裂縫孔隙結構400可被認為是包圍或圍繞明確建模的其他分量。裂縫孔隙結構可以是親和意義下的水濕或油濕，并在大多數(shù)情況下具有高滲透率。油母質(zhì)濕孔隙率和/或滲透率(以下只是油母質(zhì)濕孔隙率402)被限制在裂縫孔隙結構400。與油母質(zhì)濕孔隙結構402相關聯(lián)的連續(xù)部代表通過油母質(zhì)濕孔隙結構和/或微裂縫(未明確示出)的流動路徑。再者，油母質(zhì)濕孔隙結構402在大多數(shù)情況下是親和意義下的油濕、充氣的、以及包括該油母質(zhì)的孔隙中的吸收氣體。最后，水濕孔隙結構和/或滲透結構(以下只是水濕孔隙結構404)被限制在裂縫孔隙結構400內(nèi)。雖然由油母質(zhì)濕孔隙結構402唯一限制，但是水濕孔隙結構404可同樣鄰接油母質(zhì)濕孔隙結構402和裂縫孔隙結構400。與水濕孔隙結構404關聯(lián)的部分代表通過該水濕孔隙結構的流動路徑。再者，水濕孔隙結構404在大多數(shù)情況下是親和意義下的水濕，可充氣并具有達西流。
[0048]油母質(zhì)濕孔隙結構可具有不吸收的氣體(通過該油母質(zhì)顆粒和微裂縫產(chǎn)出)，但該油母質(zhì)濕孔隙結構也可具有在該油母質(zhì)顆粒結構內(nèi)所吸收的氣體。因此，在至少一些實施例中，建?；蚰M從油母質(zhì)濕孔隙結構產(chǎn)出的氣體，不僅考慮到不吸收的氣體而且考慮到由降低孔隙壓力所釋放的吸收的氣體。該現(xiàn)象的特征在于Langmuir方程(也稱為Langmuir 等溫線)。
[0049]假設計算系統(tǒng)具有充足計算功能，可使用上述平行的油母質(zhì)濕系統(tǒng)和水濕系統(tǒng)建模整個頁巖地層。從模型中，可估計在頁巖地層內(nèi)鉆出的一個或更多個鉆孔的預期的烴產(chǎn)量。然而，從計算機使用的角度來看，與運行地層級的模型相關聯(lián)的時間可過分地長和/或費用過多，該模型既對通過油母質(zhì)濕孔隙結構和有關的微裂縫的非達西烴流建模，也對通過水濕孔隙率的達西流建模。因此，本申請的發(fā)明人開發(fā)了一種混合系統(tǒng)，該混合系統(tǒng)建立在關于確定油母質(zhì)濕孔隙率并對油母質(zhì)濕孔隙率建模的發(fā)現(xiàn)上。
[0050]本說明書的發(fā)明人已經(jīng)確定，修改現(xiàn)有地層建模工具來準確預測來自頁巖地層的未來烴產(chǎn)量的一個缺點是，需要確定的變量的數(shù)量。具體地，現(xiàn)有地層建模工具將該地層(即，代表該地層)抽象為至少以下的組合:裂縫孔隙率和有關的滲透率；代表該地層自身的“基質(zhì)(matrix) ”孔隙率和滲透率；以及指示烴在基質(zhì)孔隙結構和裂縫孔隙結構之間的運動的轉移函數(shù)。然而，現(xiàn)有地層建模工具是為具有比大多數(shù)頁巖地層大500倍的孔隙率的地層創(chuàng)建的，因此試圖使用現(xiàn)有地層建模工具對頁巖地層建模就被為各種孔隙率、滲透率、以及轉移函數(shù)選擇參數(shù)的困難所阻礙。
[0051]為了解決使用至少油母質(zhì)濕孔隙率來實施地層范圍的模型的計算機系統(tǒng)的成本和/或時間投入的問題，和/或為了解決關于使用現(xiàn)有地層建模工具不直接適合對頁巖地層建模的問題，發(fā)明人設計了一種混合系統(tǒng)，因此使用在一個或更多個小模型體積(例如，一平方厘米)上的油母質(zhì)濕孔隙結構和水濕孔隙結構來進行初始的建模，以確定烴如何通過多個孔隙結構而移動到裂縫孔隙結構。從關于小模型體積的模擬中，可確定在大規(guī)模地層模型上使用的孔隙率和滲透率。具體地，基于小模型體積，可確定基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，其中基于油母質(zhì)濕孔隙率(連同微裂縫)和水濕孔隙率的貢獻，確定基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率?；谒_定的值，可用所確定的參數(shù)運行地層級的模擬。
[0052]再者，除了計算基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率或代替計算基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，小模型體積可用于計算指示烴從油母質(zhì)濕孔隙結構運動到裂縫孔隙結構的值。類似地，小模型體積可用于計算指示烴從水濕孔隙結構運動到裂縫孔隙結構的值。該指示運動的值(有時稱為轉移函數(shù))與從小模型體積所確定的基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率一起，可用于估計未來的來自頁巖地層的烴流。
[0053]為了不使本討論過于復雜，對這一點本說明書假定，油母質(zhì)濕孔隙結構和水濕孔隙結構之間的流動路徑分開且不同，在各系統(tǒng)之間無運動。然而，在另一實施例中，在油母質(zhì)濕孔隙結構和水濕孔隙結構之間可發(fā)生烴的流動，具體地在最接近鉆孔的地帶中(因此最接近裂縫壓力源)。因此，依據(jù)還一實施例，除孔隙率系統(tǒng)內(nèi)的各流態(tài)外，模擬或模型可假定油母質(zhì)濕孔隙結構和水濕孔隙結構之間的烴的流動?；谖⒘芽p孔隙喉部的大小，和/或當氣體從水濕孔隙結構排空(無或少吸收)時吸收的氣體趨向保持油母質(zhì)顆粒中的氣體壓力，大多數(shù)(如果不是所有)的烴流從油母質(zhì)濕孔隙結構到水濕孔隙結構，而反向流當然是可能的。
[0054]圖5示出依據(jù)至少一些實施例的方法。具體地，該方法開始(框500)并進行對烴通過含烴地層(hydrocarbon bearing formation)的流動建模(框502)。在一些實施例中，建模(仍然是框502)可通過:獲取一部分地層內(nèi)的油母質(zhì)的油母質(zhì)濕孔隙率的指征(框504);獲取該部分地層內(nèi)的水濕孔隙率的指征(框506);對烴通過油母質(zhì)濕孔隙結構的運動建模(框508);以及對烴通過水濕孔隙結構的運動建模(框510)。隨后，該方法可結束(框512)，可以用不同的參數(shù)，或關于不同的建模體積重新開始。在很多情況下，所示方法由在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的程序完成。
[0055]圖6示出獲取油母質(zhì)濕孔隙率的指征的方法。具體地，該方法開始(框600)并包括:獲取該部分地層的有機物含量的指征(框602);獲取該部分地層的鏡質(zhì)體反射率的指征(框604);獲取該部分地層的埋藏史的指征(框606);以及基于該部分地層的有機物含量的指征、鏡質(zhì)體反射率的指征和埋藏史，計算油母質(zhì)濕孔隙率(框608)。隨后，該方法結束(框610)，可能用于不同的油母質(zhì)類型和/或不同部分的地層重新開始。在很多情況下，所示方法由在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行的程序完成。
[0056]圖7示出依據(jù)至少一些實施例的計算機系統(tǒng)700。具體地，計算機系統(tǒng)700包括主處理器710，主處理器710通過集成的主橋接器714聯(lián)接到主存儲陣列712以及的各種其他外設的計算機系統(tǒng)部件。主處理器710可為單核處理器設備，或實現(xiàn)多核處理器的處理器。此外，計算機系統(tǒng)700可實現(xiàn)多的主處理器710。主處理器710經(jīng)由主機總線716聯(lián)接到主橋接器714，或主橋接器714可集成到主處理器710。因此，除了圖7所示的計算機系統(tǒng)之外或代替圖7所示的計算機系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)700可實現(xiàn)其他的總線配置或總線橋接器。
[0057]主存儲器712通過存儲器總線718聯(lián)接到主橋接器714。因此，主橋接器714包括存儲器控制單元，該存儲器控制單元通過為存儲器訪問維護控制信號，控制事務到主存儲器712。在其他實施例中，主處理器710直接實現(xiàn)存儲器控制單元，主存儲器712可直接聯(lián)接到主處理器710。主存儲器712的功能是作為主處理器710的工作存儲器，并包括存儲程序、指令以及數(shù)據(jù)的存儲器設備或存儲器設備陣列。主存儲器712可包括任何合適的存儲器類型，例如動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)或任何各種DRAM設備，例如同步DRAM (SDRAM)、擴展數(shù)據(jù)輸出DRAM (ED0DRAM)、或Rambus DRAM (RDRAM)。主存儲器712是存儲程序和指令的非暫時性計算機可讀介質(zhì)的示例，其他示例是磁盤驅動器和快閃存儲器設備。
[0058]所示計算機系統(tǒng)700還包括第二橋接器728，該第二橋接器將主擴展總線726橋聯(lián)到各次級擴展總線，例如低引腳數(shù)(LPC)總線730和外圍部件互連(PCI)總線732。各種其他次級擴展總線可由橋接設備728支持。依據(jù)一些實施例，橋接設備728包括由英特爾公司制造的輸入/輸出控制器集線器(ICH)，因此主擴展總線726包括是英特爾公司的專用總線的集線器連接總線。然而，計算機系統(tǒng)700不限于任何特定的芯片組制造商，因此可等效地使用來自其他制造商的橋接設備和擴展總線協(xié)議。
[0059]固件集線器736經(jīng)由LPC總線730聯(lián)接到橋接設備728。固件集線器736包括含有可由主處理器710執(zhí)行的軟件程序的只讀存儲器(ROM)。軟件程序包括在上電自檢(POST)程序期間和剛過POST之后執(zhí)行的程序，以及內(nèi)存引用代碼。在計算機系統(tǒng)的控制移交給操作系統(tǒng)之前，POST程序和內(nèi)存引用代碼執(zhí)行計算機系統(tǒng)內(nèi)的各種功能。
[0060]計算機系統(tǒng)700還包括示例性地聯(lián)接到PCI總線732的網(wǎng)絡接口卡(NIC) 738。NIC738用作將計算機系統(tǒng)700聯(lián)接到通信網(wǎng)絡，例如因特網(wǎng)。
[0061]仍參照圖7，計算機系統(tǒng)700還可包括經(jīng)由LPC總線730聯(lián)接到橋接器728的超級輸入/輸出(I/o)控制器740。超級I/O控制器740控制計算機系統(tǒng)的許多功能，例如與各種輸入和輸出設備接合，例如鍵盤742、定點設備744 (例如鼠標)、游戲控制器746、各種串口、軟盤驅動器以及磁盤驅動器。超級I/O控制器740經(jīng)常被稱為“超級”，因為其執(zhí)行很多I/O功能。
[0062]計算機系統(tǒng)700還包括，經(jīng)由總線752，例如PCI Express (PC1-E)總線或高級圖形處理(AGP)總線，聯(lián)接到主橋接器714的圖形處理單元(GPU) 750。其他的總線系統(tǒng)(包括后開發(fā)的總線系統(tǒng))可等效地使用。此外，圖形處理單元750可選地聯(lián)接到主擴展總線726，或多個次級擴展總線之一(例如，PCI總線732)。圖形處理單元750聯(lián)接到顯示設備754，顯示設備754可包括能在該顯示設備上顯示任意圖像或文字的任意的合適的電子顯示設備。圖形處理單元750包括板載處理器756以及板載存儲器758。處理器756在主處理器710的命令下可執(zhí)行圖形處理。此外，存儲器758可為非常大，在幾百兆或更多的數(shù)量級。因此，一旦被主處理器710命令，圖形處理單元750可執(zhí)行關于顯示在顯示設備上的圖形的重要計算，并最后顯示該圖形，不用主處理器710的進一步的輸入或協(xié)助。
[0063]因此，在所示計算機系統(tǒng)700上，可執(zhí)行上述各種建模和模擬。此外，該建模和/或模擬可由以并行方式操作的計算機系統(tǒng)的主機執(zhí)行，例如計算機系統(tǒng)700。建模和/或模擬的結果可示出在顯示設備754上，并由任意用戶接口設備操縱和/或揭示。
[0064]應注意的是，雖然理論上可以由人僅使用筆和紙執(zhí)行一些或所有的計算、模擬、和/或建模，但是對基于人執(zhí)行這些任務的時間的測量可為從人日到人年的范圍，如果沒有更多的話。因此，本段將用作現(xiàn)有的或后來又增加的任何權利要求限制的支持，這些權利要求闡明執(zhí)行本文所述的任何任務的時間周期小于手工執(zhí)行該任務的所需的時間、小于手工執(zhí)行該任務的一半時間以及小于手工執(zhí)行該任務的四分之一時間，其中“手工”應指的是只用筆和紙來執(zhí)行工作。
[0065]從本文提供的說明書，本領域技術人員能容易地將如所描述的而設計的軟件與適當?shù)耐ㄓ没驅Ｓ媚康挠嬎銠C硬件組合，設計依據(jù)各實施例的計算機系統(tǒng)和/或計算機子部件，設計用于執(zhí)行各實施例的方法的計算機系統(tǒng)和/或計算機子組件，和/或設計用于存儲軟件程序以實施各實施例的方法方案的非臨時性計算機可讀存儲介質(zhì)(即，不是沿著導體或載波傳播的信號)。
[0066]上面的討論意在說明本發(fā)明的原理和各實施例。一旦上面的公開內(nèi)容被充分理解，許多變型和修改將變得對本領域技術人員明顯。隨附的權利要求書被解釋為包含所有這樣的變型和修改。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 由計算機系統(tǒng)對通過含烴地層的烴的流動建模，所述建模包括: 獲取所述地層的一部分內(nèi)的油母質(zhì)的油母質(zhì)濕孔隙率的指征； 獲取所述地層的所述部分內(nèi)的水濕孔隙率的指征； 對烴通過油母質(zhì)濕孔隙結構的運動建模；以及 對烴通過水濕孔隙結構的運動建模，該通過所述水濕孔隙結構的運動不同于通過所述油母質(zhì)濕孔隙結構的運動。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述對烴通過所述油母質(zhì)濕孔隙結構的運動建模還包括，從包括對烴從所述油母質(zhì)濕孔隙結構運動到裂縫孔隙結構中的建模，以及對烴從所述水濕孔隙結構運動到所述裂縫孔隙結構的建模的組中選擇至少一個。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述獲取油母質(zhì)濕孔隙率的指征還包括: 獲取所述地層的所述部分的有機物含量的指征； 獲取所述地層的所述部分的鏡質(zhì)體反射率的指征； 獲取所述地層的所述部分的埋藏史的指征；以及 基于所述地層的所述部分的有機物含量的所述指征、鏡質(zhì)體反射率的所述指征以及所述埋藏史，由計算機系統(tǒng)計算出所述油母質(zhì)濕孔隙率。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中，所述獲取水濕孔隙率的指征還包括: 獲取所述地層的所述部分的總孔隙率的指征，所述總孔隙率的指征源自對所述地層的物理測量；以及 基于所述總孔隙率的指征和所述油母質(zhì)濕孔隙率，由所述計算機系統(tǒng)計算所述水濕孔隙率。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，獲取水濕孔隙率的指征還包括: 獲取所述地層的所述部分的總孔隙率的指征，所述總孔隙率的指征源自對所述地層的物理測量； 由所述計算機系統(tǒng)計算所述油母質(zhì)濕孔隙率； 基于所述總孔隙率的指征和所述油母質(zhì)濕孔隙率，由所述計算機系統(tǒng)計算所述水濕孔隙率。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，對通過含烴地層的烴的流動建模還包括: 由所述計算機系統(tǒng)計算基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，所述基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率基于烴通過所述油母質(zhì)濕孔隙結構的運動，并基于烴通過所述水濕孔隙結構的運動；以及然后 基于所述基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，對通過所述含烴地層的烴的流動建模。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，對通過含烴地層的烴的流動建模還包括，由所述計算機系統(tǒng)計算指示從所述油母質(zhì)濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的運動的值。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，對通過含烴地層的烴的流動建模還包括，由所述計算機系統(tǒng)計算指示從所述水濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的運動的值。
9.一種計算機系統(tǒng)，包括: 處理器； 存儲器，聯(lián)接到所述處理器；以及 顯示設備，聯(lián)接到所述處理器；其中，所述存儲器存儲一程序，當由所述處理器執(zhí)行時，該程序使所述處理器: 獲取烴地層的一部分內(nèi)的油母質(zhì)的油母質(zhì)濕孔隙率的指征； 獲取所述烴地層的所述部分內(nèi)的水濕孔隙率的指征； 模擬烴通過油母質(zhì)濕孔隙結構的運動； 模擬烴通過水濕孔隙結構的運動，所模擬的通過所述水濕孔隙結構的運動不同于所模擬的通過所述油母質(zhì)孔隙結構的運動；以及在所述顯示設備上顯示運動的模擬的結果。
10.根據(jù)權利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中，當所述處理器獲取油母質(zhì)濕孔隙率的指征時，所述程序還使所述處理器: 讀取所述地層的所述部分的有機物含量的指征； 讀取所述地層的所述部分的鏡質(zhì)體反射率的指征； 讀取所述地層的所述部分的埋藏史的指征；以及 基于所述地層的所述部分的有機物含量的指征、鏡質(zhì)體反射率的指征以及所述埋藏史，計算所述油母質(zhì)孔隙率。
11.根據(jù)權利要求10所述的計算機系統(tǒng)，其中，當所述處理器獲取水濕孔隙率的指征時，所述程序還使所述處理器: 讀取所述地層的所述部分的總孔隙率的指征，所述總孔隙率的指征源自所述地層的物理測量；以及 基于所述總孔隙率的指征和所述油母質(zhì)濕孔隙率，計算所述水濕孔隙率。
12.根據(jù)權利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中，當所述處理器獲取水濕孔隙率的指征時，所述程序還使所述處理器: 讀取所述地層的所述部分的總孔隙率的指征，所述總孔隙率的指征源自所述地層的物理測量； 計算所述油母質(zhì)濕孔隙率；以及 基于所述總孔隙率的指征和所述油母質(zhì)濕孔隙率，計算所述水濕孔隙率。
13.根據(jù)權利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述程序還使所述處理器: 計算基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，所述基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率基于模擬的烴通過所述油母質(zhì)濕孔隙結構的運動，以及基于模擬的烴通過所述水濕孔隙結構的運動來計算；以及然后 基于所述基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，模擬烴通過所述含烴地層的流動。
14.根據(jù)權利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述程序還使所述處理器: 計算指示從所述油母質(zhì)濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的運動的值；以及然后 使用該指示運動的值模擬烴通過含烴地層的流動。
15.根據(jù)權利要求9所述的計算機系統(tǒng)，其中，所述程序還使所述處理器: 計算指示從所述水濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的運動的值；以及然后 使用該指示運動的值模擬烴通過含烴地層的流動。
16.一種存儲一程序的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，當由處理器執(zhí)行時，所述程序引起所述處理器: 獲取烴地層的一部分內(nèi)的油母質(zhì)的油母質(zhì)濕孔隙率的指征；獲取所述烴地層的所述部分內(nèi)的水濕孔隙率的指征； 模擬烴通過油母質(zhì)濕孔隙結構的運動；以及 模擬烴通過水濕孔隙結構的運動，所模擬的通過所述水濕孔隙結構的運動不同于所模擬的通過所述油母質(zhì)濕孔隙結構的運動。
17.根據(jù)權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，當所述處理器獲取油母質(zhì)濕孔隙率的指征時，所述程序還引起所述處理器: 讀取所述地層的所述部分的有機物含量的指征； 讀取所述地層的所述部分的鏡質(zhì)體反射率的指征； 讀取所述地層的所述部分的埋藏史的指征；以及 基于所述地層的所述部分的有機物含量的指征、鏡質(zhì)體反射率的指征以及所述埋藏史，計算所述油母質(zhì)濕孔隙率。
18.根據(jù)權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，當所述處理器獲取水濕孔隙率的指征時，所述程序還使所述處理器: 讀取所述地層的所述部分的總孔隙率的指征，所述總孔隙率的指征源自對所述地層的物理測量； 計算所述油母質(zhì)濕孔隙率；以及 基于所述總孔隙率的指征和所述油母質(zhì)濕孔隙率，計算所述水濕孔隙率。
19.根據(jù)權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述程序還使所述處理器: 計算基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，所述基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率基于模擬的烴通過所述油母質(zhì)濕孔隙結構的運動，并基于模擬的烴通過所述水濕孔隙結構的運動計算；以及然后基于所述基質(zhì)孔隙率和基質(zhì)滲透率，模擬烴通過所述含烴地層的流動。
20.根據(jù)權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述程序還使所述處理器: 計算指示從所述油母質(zhì)濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的運動的值；以及然后 使用該指示運動的值模擬烴通過含烴地層的流動。
21.根據(jù)權利要求16所述的非暫時性計算機可讀介質(zhì)，其中，所述程序還使所述處理器: 計算指示從所述水濕孔隙結構到裂縫孔隙結構的運動的值；以及然后 使用該指示運動的值模 擬烴通過含烴地層的流動。
【文檔編號】G06F19/00GK103907114SQ201180074465
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2011年10月26日 優(yōu)先權日:2011年10月26日
【發(fā)明者】K·E·威廉姆斯, 謝爾頓·B·戈雷爾, A·庫瑪爾, R·G·德斯特勒福特 申請人:蘭德馬克繪圖國際公司