用多能量X射线成像确定储层性质和品质的方法技术

一种储层的评价方法，其包括试样的多能量X射线CT扫描，获得试样的体积密度和光电效应指数效应，使用从试样的岩心伽马扫描、光谱伽马射线扫描、X射线荧光(XRF)分析或X射线衍射(XRD)分析的至少之一获得的数据评估至少矿物性质，和通过组合体积密度、光电效应指数和至少一种矿物性质(例如，总粘土含量)确定至少一种试样性质。可通过不需要详细的实验室物理测量或试样破坏的方法测定如地层脆度、孔隙率、有机材料含量和渗透率的一种以上的储层性质。还提供一种储层的评价系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用多能量X射线成像确定储层性质和品质的方法
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2012年1月13日提交的在先美国临时专利申请61/586,153的权益，通过参考将其整体并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及用于表征储集岩的品质的方法并且更特别是利用多能量X射线成像表征储集岩的品质的方法。在石油工业中，油和气体生命周期阶段为勘探、评估、开发和生产。在以最大生产水平确保储层生产的总体目标下，在各阶段做出决策。在第一阶段开始时，数据量最小。随着生命周期继续，收集到如地震、测井、岩心数据和生产数据等的不同类型的储层数据。这些储层数据的分析和解释对于进行生命周期的决策是至关重要的。主要挑战为表征储层品质。在确定在何处以及如何评价储层品质并完成气体或油页岩储层时需要考虑几个因素。其中最重要的因素可能为：(a)帮助评估在水力破碎操作期间创建液压连接的裂隙网格的难易的地层(formation)的脆度；(b)作为存储容量的孔隙率，(c)有机材料(OM)含量和(d)作为生产驱动参数的渗透率。脆度直接涉及矿物成分(mineralogy)：碳酸盐和石英含量越高，岩石越脆，相反地，粘土或OM含量越高，岩石越不脆(或更延展的)。孔隙率影响体积密度：密度越小，孔隙率越高。最后，渗透率通常为孔隙率和粒径的函数并且可以从这两个参数评估。当前，仅高品质测井数据或对岩心试样的详细的实验室物理测量和矿物分析可帮助评估这些参数。然而，充分详细的实验室测量是耗时的并且通常花费很多周来获得，通常导致试样的破坏，并且只能在几个深度位置进行。储层品质评价中需要可评估如地层脆度、孔隙率、有机材料含量和渗透率等储层性质，而不需要破坏试样并且只能在几个深度位置进行的对岩心试样的详细的实验室物理测量的方法。
技术实现思路
本专利技术的特征在于提供评估如地层脆度、孔隙率、有机材料含量和渗透率等储层性质，而不需要详细的实验室物理测量或试样破坏的方法。本专利技术的进一步特征和优点将在以下说明书中部分地阐述，并且从说明书中部分将显而易见，或可通过本专利技术的实施来研究。通过说明书和所附权利要求书中特别指出的内容和组合来实现和获得本专利技术的目的和其它优点。为了实现这些和其它优点，并且根据本专利技术的目的，如本文所体现并广泛描述的，本专利技术涉及储层的评价方法，其包括(a)在两个以上的不同能级的深度区间进行试样的多能量X射线CT扫描；(b)使用从多能量X射线CT扫描获得的试样中三维像素的CT值获得试样的体积密度和光电效应指数；(c)使用从试样的岩心伽马扫描、光谱伽马射线扫描、X射线荧光(XRF)分析或X射线衍射(XRD)分析的至少之一获得的数据评估至少一种矿物性质；以及(d)通过组合体积密度、光电效应指数和至少一种矿物性质确定至少一种试样性质。本专利技术涉及储层的评价方法，其包括(a)在两个以上的不同能级的深度区间进行试样的多能量X射线CT扫描；(b)使用从多能量X射线CT扫描获得的试样中三维像素的CT值获得试样的体积密度和光电效应指数；(c)使用试样的伽马射线扫描、光谱伽马射线扫描、X射线荧光(XRF)分析或X射线衍射(XRD)分析的至少之一的数据以评估总粘土含量；(d)使用评估的总粘土含量和光电效应指数计算试样的矿物组成；(e)使用矿物组成确定试样的脆度指数；(f)测定油母质分数和孔隙率分数；(g)使用体积密度和油母质分数以及孔隙率分数确定试样的孔隙率；(h)使用孔隙率评估试样的渗透率；以及(i)通过组合脆度指数、孔隙率和渗透率确定储层品质指数。还提供了用于进行上述方法的系统。应该理解，以上一般的说明和以下详细的说明二者仅为示例性和说明性的并且目的在于提供请求保护的本专利技术的进一步说明。引入并且构成本申请的一部分的附图示出本专利技术的特征并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。附图说明图1A-C示出对于根据本申请实例的检测中的岩心的多能量X射线成像导出的体积密度(“RHOB(g/cc)”)(图1A)、有效原子序数(“Z有效”)(图1B)和源自根据本文所述的方程1的有效原子序数的光电效应指数(“PEF”)(图1C)的深度曲线。灰色点表示高分辨率测井(high-resolutionlogs)，而实心点表示平滑的深度相同的数据(50点平均运行窗口)。在图1A-C(和图2-5、6A-B、8A-B、9A-C、10A-C以及11)中，将深度示为沿X轴从左向右增大的标准化的值。图2示出根据本申请实例的绘制的根据本文的方程5求得的所得方解石、石英和伊利石的矿物分数对深度的曲线。曲线通过50点滤波器而平滑。图3示出根据本申请实例的绘制的从用本文的方程6求得的纯石英、伊利石和方解石的分数和密度计算的岩石的固相密度对深度的曲线，和在相同图中绘制的伊利石的不同设定密度(ρ1＝2.63g/cc代替2.53)的另一曲线。图4示出根据本申请实例的绘制的与图3相同的数据与为了参考而增加的多能量X射线成像体积密度曲线(平滑过的)。图5示出根据本申请的实例的十个岩颈的基于2D-SEM的孔隙率和油母质(体积)分数。图6A-B示出根据本申请实例的作为使用图3所示的固相密度曲线并且设定油母质密度为1.00g/cc由本文的方程9计算的基于多能量X射线成像(“ME-X射线-I”)的孔隙率，其中图6A的曲线为对于使用伊利石密度为2.53g/cc计算的固相密度而图6B的曲线为对于使用2.63g/cc的伊利石密度计算的另一固相密度曲线，并且其中基于SEM的孔隙率示为星形。图7A-C示出根据本申请实例的对于本文的方程13的脆度指数值“B”对作为根据所述方法计算的矿物分数的图，通过灰度阴影示出的脆度指数对方解石和伊利石的分数(图7A)，对石英和伊利石的分数(图7B)，以及对方解石和石英的分数(图7C)，其中各图中的实心白色箭头示出第三矿物的分数增加的方向并且各图中的影线黑色箭头表示其中脆度指数值从接近100的较高值向接近55的较低值在图中逐渐转变的方向。图8A-B示出根据本申请实例的通过用于检测中的多能量X射线成像测井的方法计算的脆度指数，其中由对应深度的图6B所示的多能量X射线成像矿物成分(矿物分数)计算图8A所示的脆度指数。示出根据本申请实例的多能量X射线成像的渗透率(十进制对数)对深度的图9A-C，上边界显示在图9A中，下边界显示在图9B中，并且平均显示在图9C中。图10A-C示出根据本申请实例的从多能量X射线成像(“ME-X射线-I”)数据导出的平滑的孔隙率、渗透率和脆度曲线的图，其中孔隙率对深度显示在图10A中，渗透率(十进制对数)对深度显示在图10B中，和脆度指数对深度显示在图10C中。图11示出根据本申请实例的根据本文的方程19求得的储层品质属性。图12示出根据本申请的储层评价方法的流程图。图13示出根据本申请的实例的系统。具体实施方式本专利技术涉及储层品质的评价方法，其可评估如地层脆度、孔隙率、有机材料含量和渗透率的一种以上的储层性质，而不需要详细的实验室物理测量或试样的破坏。为了解决和避免储层评价需要依赖高品质测井数据和详细的实验室分析的问题，使用多能量X射线成像技术以提供用于本专利技术的方法中的体积密度和光电效应(PEF)输入。多能量X射线成像技术通过美国专利申请号13/527,660的Derzhi来描述，通过参考将其整体并入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储层的评价方法，其包括以下步骤：(a)在两个以上的不同能级的深度区间进行试样的多能量X射线CT扫描；(b)使用从所述多能量X射线CT扫描获得的所述试样中三维像素的CT值获得试样的体积密度和光电效应指数；(c)使用从所述试样的岩心伽马扫描、光谱伽马射线扫描、X射线荧光(XRF)分析或X射线衍射(XRD)分析的至少之一获得的数据评估至少一种矿物性质；和(d)通过组合所述体积密度、光电效应指数和所述至少一种矿物性质确定至少一种试样性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.13 US 61/586,1531.一种储层的评价方法，其包括以下步骤：(a)在两个以上的不同能级的深度区间进行试样的多能量X射线CT扫描；(b)使用从所述多能量X射线CT扫描获得的所述试样中三维像素的CT值获得试样的体积密度和光电效应指数；(c)(1)使用从所述试样的岩心伽马扫描、光谱伽马射线扫描、X射线荧光XRF分析或X射线衍射XRD分析的至少之一获得的数据评估包括总粘土含量的至少一种矿物性质；(2)使用评估的总粘土含量和光电效应指数计算所述试样的矿物组成；和(3)使用获得的所述试样的有机物含量，体积密度和矿物组成以计算孔隙率；和(d)(1)使用矿物组成确定试样的脆度指数，和(2)使用脆度指数和孔隙率计算所述试样的储层品质指数。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在步骤(c)之前对所述试样进行岩心伽马扫描或光谱伽马射线扫描。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述脆度指数的确定包括从由所述矿物组成计算的固体的弹性性质确定所述脆度指数。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述脆度指数与杨氏模量和泊松比为正数值关系。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述脆度指数与杨氏模量和泊松比为正线性数值关系。6.根据权利要求1所述的方法，其中获得所述试样的有机物含量包括使用SEM、CT扫描、热解、FTIR或FIB-SEM测定所述有机物含量。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：a)获得粒径或孔径或比表面积；和b)使用孔隙率、或者粒径或孔径或比表面积计算所述试样的渗透率。8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括使用脆度指数、孔隙率和渗透率计算所述试样的储层品质指数。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述试样为岩心。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述试样为一组钻屑。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述试样为岩颈。12.一种储层的评价方法，其包括以下步骤：(a)在两个以上的不同能级的深度区间进行试样的多能量X射线CT扫描；(b)使用从所述多能量X射线CT扫描获得的所述试样的三维像素的CT值获得所述试样的体积密度和光电效应指数；(c)使用所述试样的伽马射线扫描、光谱伽马射线扫描、X射线荧光XRF分析或X射线衍射XRD分析的至少之一的数据来评估总粘土含量；(d)使用评估的总粘土含量和所述光电效应指数计算所述试样的矿物组成；(e)使用所述矿物组成确定所述试样的脆度指数；(f)测定油母质分数；(g)使用所述体积密度、矿物组成和所述油母质分数确定所述试样的孔隙率；(h)使用所述孔隙率和粒径、孔径或比表面积评估所述试样的渗透率；和(i)通过组合所述脆度指数、孔隙率和渗透率确定储层品质指数。13.根据权利要求12所述的方法，其中储层品质指数与所述脆度指数、孔隙率和渗透率为正数值关系。14.根据权利要求12所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰克·德沃尔金，瑙姆·德尔吉，伊莉莎白·迪亚斯，约耳·沃尔斯，
申请(专利权)人：领英股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US