通过整合地震方法与页岩源区带中的流体密度和压力估计资源密度的方法
【专利说明】通过整合地震方法与页岩源区带中的流体密度和压力估计资源密度的方法
[0001 ]相关案件
[0002]本申请要求2013年10月I日提交的美国临时申请N0.61/885，225的权益，该申请在此作为参考引入。
【背景技术】
[0003]本公开内容大体涉及用于估计轻质烃原位密度的方法。更具体地，在某些实施方案中，本公开内容涉及用于使用拉曼光谱和相关方法估计页岩源岩脉和基质矿物中轻质烃原位密度的方法。
[0004]在富含非常规页岩气和液体的页岩区带中勘探和评估活动的目的之一是就潜在估计最终采收率(EUR)而言确定〃最佳点〃区域。确定最佳点是一个术语，表示在指定产出区域中确定前四分之一的井。这在缺乏可靠产出数据的情况下通常很难进行。估计页岩气地层中的EUR尤其困难，这是因为EUR是动态产出度量，而所有其它被测量的岩石特性是静态原位特性。这些不同状态之间的关系不是直观的，并且目前很难理解。为了成功确定非常规页岩源岩区带的最佳点，需要估计单位体积源岩的轻质烃质量(即轻质烃原位密度)。
[0005]希望开发一种方法来确定含气页岩源岩中轻质烃原位密度和压力，从而开发精确的EUR地图和确定页岩源岩地层中的最佳点。
【发明内容】
[0006]本公开内容大体涉及用于估计轻质烃原位密度的方法。更具体地，在某些实施方案中，本公开内容涉及用于使用拉曼光谱和相关方法估计页岩源岩脉和基质矿物中轻质烃原位密度的方法。
[0007]在一个实施方案中，本公开内容提供评估页岩源岩地层的方法，所述方法包括:利用井下拉曼工具确定轻质烃原位分压和得到页岩源岩地层中轻质烃原位分压的空间和垂直变化地图。
[0008]在另一个实施方案中，本公开内容提供评估页岩源岩地层的方法，所述方法包括:利用井下拉曼工具确定轻质烃原位分压;得到压力归一化估计最终采收率的替代量的空间和垂直变化地图；和确定地图上对应于压力归一化估计最终采收率前四分之一的区域。
【附图说明】
[0009]通过参考以下结合附图的描述，可以更完整和深入地理解本发明及其优点。
[0010]图1的图线描述了轻质烃的压力和浓度关系。
[0011]图2描述了储层数据的不同区域分布的卷积结果以得到烃体积的区域分布和替代的PN-EURο
[0012]本公开内容的特征和优点对于本领域技术人员是清楚的。尽管本领域技术人员可进行多种改变，但这些改变在本发明的精神内。
【具体实施方式】
[0013]以下描述包括体现本发明主题技术的示例性设备、方法、技术和/或指令序列。但应理解的是，所描述的实施方案可以在没有这些具体细节的情况下实施。
[0014]本公开内容大体涉及用于估计轻质烃原位密度的方法。更具体地，在某些实施方案中，本公开内容涉及用于使用拉曼光谱和相关方法估计页岩源岩脉和基质矿物中轻质烃原位密度的方法。
[0015]本文所述方法的一些希望属性在于它们能够更精确地预测具有有利的估计最终采收率属性的富含有机物的源岩区域和体积。通过测量富含有机物的页岩源岩地层中轻质气体的压力和密度，相比于常规方法，可得到出于确定最佳点目的的更精确的估计最终采收率地图。确定最佳点可通过以下过程实现:在二维空间中对估计最终采收率数据绘图和基于资源密度(即单位体积岩石的烃密度)的空间分布绘图和然后可突出盆地/区带/前景最有利的部分用于早期开发。
[0016]在某些实施方案中，该公开内容概括了用于估计由富含有机物的源岩页岩产生的轻质烃的密度的方法。这些方法可基于使用缆线传送的拉曼工具在井下测量的溶解组分的轻质烃浓度的关联。先前已观察到由页岩源岩产生的轻质烃的密度和估计最终采收率(具体为压力归一化估计最终采收率)之间的强关联性。因为该关联，在地层中各点处的轻质烃原位密度和压力可由状态模拟方程和在穿透富含有机物的源岩层段的井孔内水中溶解的轻质烃的测量浓度推出。原位密度和压力被确认为压力归一化估计最终采收率数据(通常获自产出数据)的替代量。
[0017]在一个实施方案中，本公开内容提供评估页岩源岩地层的方法，所述方法包括:利用井下拉曼工具确定轻质烃原位分压和得到页岩源岩地层中轻质烃原位分压的空间和垂直变化地图。
[0018]在某些实施方案中，轻质烃可以为在标准压力和温度条件下为气体的任何烃。轻质烃的适合例子包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷或它们的任何组合。
[0019]在某些实施方案中，页岩源岩地层可基于其总有机碳(TOC)含量被确认为源岩。在其它实施方案中，页岩源岩地层可为富含有机物的页岩源岩地层，其包含作为主要烃物质的天然气液体资源。不考虑页岩源岩地层的特定类型，页岩源岩地层中特定位置处的轻质烃的总压力可为所述特定位置处存在的气体组分分压和各物质分压的全部的总和，因此，仍可充当所关注地层中存在的任何组分烃物质的压力归一化估计最终采收率的替代量。
[0020]在某些实施方案中，轻质烃的原位压力和组成可利用井下拉曼工具确定。在某些实施方案中，可应用井下拉曼工具测量溶于占据邻近富含有机物的源岩的井孔体积的水中溶解的轻质烃浓度。适合的井下拉曼工具的例子为由WellDog开发的一种。这种工具的其它例子描述于美国专利公开N0.2012/0312530、Νο.2011/0036146、Νο.2004/0061858和N0.2003/0048450，这些专利公开在此作为参考全文引入。
[0021]简言之，在某些实施方案中，井下拉曼工具能够使用激光激发水和轻质烃的混合物中的光子测量C-H振动模式的强度。当水在轻质烃特征振动模式产生激发光子的频率不具有拉曼响应时，拉曼响应可以用于测量溶于水饱和井孔环境中轻质烃气体的浓度。用于测量水饱和井孔环境中甲烷溶液气体浓度的拉曼响应的例子在图1中给出。由图1可见，气态甲烷的拉曼响应峰值在约2915cm—S而溶解甲烷的拉曼响应峰值在约2913cm—、
[0022]在某些实施方案中，为了利用井下拉曼工具估计轻质烃原位分压，可能必须隔离井孔段。隔离井孔的一种方法包括使用充满水的橡胶封隔器密封所选长度的垂直井孔。在该系统中，因为系统可在液压压头以下，填充层段内的压力可能等于水的液体静压压力。可使用热电偶记录原位温度和可通过测量填充井孔层段中流体的电阻率估计水盐度。
[0023]在其它实施方案中，当利用井下拉曼工具时，井孔段可以处于未隔离和未填充状
??τ O
[0024]拉曼工具的轻质烃响应测量轻质烃特征拉曼峰的峰强度。这些峰可与先前校准峰相比较以确定溶于井孔内水中的轻质气体浓度。然后，轻质气体分压可利用恰当的亨利定律常数来计算。在页岩源岩地层仅包含一种类型的轻质烃(例如仅甲烷)的实施方案中，可应用该轻质烃的单一状态模拟方程计算井下拉曼工具测量轻质烃的位置处地层中的压力。在页岩源岩地层包含轻质烃或其它气体的混合物的实施方案中，可应用其它更适合的混合物的状态方程计算各轻质烃或气体的分压和混合物的总压。反之，单一状态模拟方程可用于气体混合物，仅要求使用热力学上建立的针对包含不同组分的气体相的混合定律。在某些实施方案中，可商购的PVT模拟软件包可以用于基于测量的轻质烃浓度计算轻质烃压力。
[0025]温度可由井孔中的直接测量确定。例如，在某些实施方案中，井下拉曼工具可以包括测量温度的热电偶。
[0026]因此，