确定地下地层的体积密度、孔隙度和孔径分布的方法和系统技术方案

本文描述了用于确定地下地层的基岩或颗粒密度的方法和系统。这包括测量地下地层的流体饱和样品在空气中的质量，其中在空气中的质量包括样品的质量、样品周围的流体的质量以及样品内部的流体的质量。利用核磁共振(NMR)确定样品内部的流体的体积V

Methods and systems for determining bulk density, porosity and pore size distribution of underground strata

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定地下地层的体积密度、孔隙度和孔径分布的方法和系统
实施方案涉及储层评价。更具体而言，示例性实施方案涉及用于确定地下地层的体积密度、孔隙度和孔径分布的方法和系统。这些方法和系统利用了(核磁共振)NMR和重量分析技术。
技术介绍
体积密度(bulkdensity)是储层评价中最重要的参数之一。体积密度广泛用于估算储层中的油气储量。通常，测井和岩心测量是获得关键岩石物理参数以进行储层评价和描述的两种方法。这些测量很昂贵，并且很多时候这些测量都需要额外的钻井时间，这也是非常昂贵的。例如，体积密度可以通过随钻测井(LWD)密度测井进行实时测量，或者可以使用测井电缆(WL)密度测井进行测量。这两者都使用伽马射线源并测量与地层相互作用后到达检测器的衰减的伽马射线。一般来说，LWD密度测量表示孔隙空间中具有地层流体的岩石的体积密度，而WL密度则测量具有侵入流体的岩石的体积密度；对于低渗透性非常规岩石，差异应该是最小的。如果有岩心塞，则可以使用岩心塞精确测量体积密度。出于至少两个原因，从钻井岩屑获得准确的岩石物理参数是有益且理想的。首先，易于从任何钻井中获得钻井岩屑，因此不会增加额外的钻井时间或额外的运行成本。其次，可以在井场进行测量，并为诸如钻井和随后的水力压裂之类的实时运行决策提供数据。然而，由于难以去除岩屑表面上的流体，因此准确地测量岩屑的体积是一个挑战。传统的样品制备方法使用湿纸巾从表面去除多余的流体，但是由于表面特征的不规则形状，使得总体去除表面流体的有效性始终令人质疑。此外，如果纸巾太干，则岩屑样品中的流体可能会由于毛细作用力而流失。
技术实现思路
本文公开的示例性实施方案涉及用于确定地下地层的体积密度、孔隙度和孔径分布的改进的方法和系统。一个示例性实施方案是一种用于确定地下地层的基岩或颗粒密度的方法。该方法包括测量地下地层的流体饱和样品在空气中的质量，其中在空气中的质量包括样品的质量、样品周围的流体的质量以及样品内部的流体的质量。流体饱和样品在空气中的质量ms可由下式给出ms＝Vmρm+(Vφ+Vsur)ρl其中ρm为地下地层的基岩的密度，ρl为样品内部和周围的流体的密度，Vm为基岩的体积，Vφ为样品内部的流体的体积，并且Vsur为样品周围的流体的体积。该方法还包括利用核磁共振(NMR)分别确定样品内部的流体的体积Vφ和样品周围的流体的体积Vsur。该方法可进一步包括将样品置于预定体积的称重流体(weighingfluid)中，并测量流体饱和样品在称重流体中的质量。样品在称重流体中的质量mf可由下式给出mf＝Vmρm+Vφρl-Vcρf其中ρf为称重流体的密度。该方法可进一步包括使用下式来确定样品的体积VcVc＝(ms-mf-Vsurρl)/ρf。该方法还可包括使用下式来确定样品的体积密度ρb该方法可进一步包括使用下式来确定基岩的体积VmVm＝(ms-mf-Vsurρf)/ρf-Vφ。该方法还可包括使用下式来确定地下地层的基岩或颗粒密度ρm另一个示例性实施方案涉及存储在计算机可读介质中的计算机程序。非暂态计算机可读介质可具有(例如)计算机可执行的指令，该计算机可执行的指令触发计算机以执行以下操作：接收地下地层的流体饱和样品在空气中的质量，其中在空气中的质量包括样品的质量、样品周围的流体的质量以及样品内部的流体的质量。流体饱和样品在空气中的质量ms可由下式给出ms＝Vmρm+(Vφ+Vsur)ρl其中ρm为地下地层的基岩的密度，ρl为样品内部和周围的流体的密度，Vm为基岩的体积，Vφ为样品内部的流体的体积，并且Vsur为样品周围的流体的体积。该计算机可执行的指令还可触发计算机以根据NMR测量来确定样品内部的流体的体积Vφ和样品周围的流体的体积Vsur。该计算机可执行的指令还可触发计算机以接收流体饱和样品在称重流体中的质量。样品在称重流体中质量mf可由下式给出mf＝Vmρm+Vφρl-Vcρf其中ρf为称重流体的密度。该计算机可执行的指令还可触发计算机以使用下式计算样品的体积VcVc＝(ms-mf-Vsurρl)/ρf。该计算机可执行的指令可进一步触发计算机以使用下式计算样品的体积密度ρb该计算机可执行的指令可进一步触发计算机以使用下式计算基岩的体积VmVm＝(ms-mf-Vsurρf)/ρf-Vφ。该计算机可执行的指令可进一步触发计算机以使用下式计算地下地层的基岩或颗粒密度另一个示例性实施方案是一种用于确定地下地层的基岩或颗粒密度的系统。该系统可包括地下地层的流体饱和样品以及称重天平，可将该称重天平配置为接收流体饱和样品并输出该样品在空气中的质量和在流体中的质量。该系统还可包括具有一个或多个处理器的计算机以及非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质可包括计算机可执行的指令，当由一个或多个处理器执行该计算机可执行的指令时，触发计算机从称重秤获取地下地层的流体饱和样品在空气中的质量。在空气中的质量可包括样品的质量、样品周围的流体的质量以及样品内部的流体的质量。流体饱和样品在空气中的质量ms可由下式给出ms＝Vmρm+(Vφ+Vsur)ρl其中ρm为地下地层的基岩的密度，ρl为样品内部和周围的流体的密度，Vm为基岩的体积，Vφ为样品内部的流体的体积，并且Vsur为样品周围的流体的体积。该系统还可包括NMR，该NMR能够连接至计算机并被配置为利用NMR确定样品内部的流体的体积Vφ和样品周围的流体的体积Vsur。可将计算机配置为从NMR接收样品内部的流体的体积Vφ和样品周围的流体的体积Vsur，并从称重秤接收流体饱和样品在称重流体中的质量。样品在称重流体中的质量mf可由下式给出mf＝Vmρm+Vφρl-Vcρf其中，ρf为称重流体的密度。该计算机可执行的指令还可触发计算机以使用下式来确定样品的体积VcVc＝(ms-mf-Vsurρl)/ρf。该计算机可执行的指令可进一步触发计算机以使用下式来确定样品的体积密度ρb该计算机可执行的指令可进一步触发计算机以使用下式来确定基岩的体积VmVm＝(ms-mf-Vsurρf)/ρf-Vφ。该计算机可执行的指令可进一步触发计算机以使用下式来确定地下地层的基岩或颗粒密度ρm附图说明图1示出了根据本公开的一个示例性实施方案的地下地层的示例性样品或钻井岩屑。图2示出了根据本公开的一个示例性实施方案的用于确定地下地层的流体饱和样品在空气中的质量的示例性仪器。图3示出了根据本公开的一个示例性实施方案的来自地下地层且添加有不同量的冲洗液的样品的示例性NMR谱。图4示出了根据本公开的一些示例性实施方案的示出地下地层的样品的NMR结果的示例图。图5示出了根据本公开的一个示例性实施方案的来自地下地层且未添加任何额外流体的样品的示例性NMR谱(一个谱为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征地下地层的方法，该方法包括：/n测量所述地下地层的流体饱和样品在空气中的质量，其中所述在空气中的质量包括所述样品的质量、所述样品周围的流体的质量以及所述样品内部的流体的质量，所述流体饱和样品在空气中的质量m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170810 US 15/673,9961.一种用于表征地下地层的方法，该方法包括：
测量所述地下地层的流体饱和样品在空气中的质量，其中所述在空气中的质量包括所述样品的质量、所述样品周围的流体的质量以及所述样品内部的流体的质量，所述流体饱和样品在空气中的质量ms由下式给出：
ms＝Vmρm+(Vφ+Vsur)ρl
其中ρm为所述地下地层的基岩的密度，ρl为所述样品内部和周围的流体的密度，Vm为所述基岩的体积，Vφ为所述样品内部的流体的体积，并且Vsur为所述样品周围的流体的体积；
利用核磁共振(NMR)确定所述样品内部的流体的体积Vφ和所述样品周围的流体的体积Vsur；
将所述样品置于预定体积的称重流体中；
测量所述流体饱和样品在所述称重流体中的质量，所述样品在所述称重流体中的质量mf由下式给出：
mf＝Vmρm+Vφρl-Vcρf
其中ρf为所述称重流体的密度；以及
使用下式来确定所述样品的体积Vc：
Vc＝(ms-mf-Vsurρl)/ρf。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
使用下式来确定所述样品的体积密度ρb：





3.根据权利要求2所述的方法，还包括：
使用下式来确定所述基岩的体积Vm：
Vm＝(ms-mf-Vsurρf)/ρf-Vφ。


4.根据权利要求3所述的方法，还包括：
使用下式来确定所述地下地层的基岩或颗粒密度ρm：





5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括：
在测量之前使用冲洗液冲洗所述样品，其中所述冲洗液与钻井液相同。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流体饱和样品的至少一个尺寸为约0.5mm至3mm。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述称重流体为钻井液或者重量性质类似于所述钻井液的流体。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述称重流体为柴油。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流体饱和样品不需要物理去除表面流体。


10.一种包括计算机可执行的指令的非暂态计算机可读介质，所述计算机可执行的指令触发计算机以执行以下操作：
接收地下地层的流体饱和样品在空气中的质量，其中所述在空气中的质量包括所述样品的质量、所述样品周围的流体的质量以及所述样品内部的流体的质量，所述流体饱和样品在空气中的质量ms由下式给出：
ms＝Vmρm+(Vφ+Vsur)ρl
其中ρm为所述地下地层的基岩的密度，ρl为所述样品内部和周围的流体的密度，Vm为所述基岩的体积，Vφ为所述样品内部的流体的体积，并且Vsur为所述样品周围的流体的体积；
利用核磁共振(NMR)确定所述样品内部的流体的体积Vφ和所述样品周围的流体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·张，史黛丝·M·阿尔陶斯，JH·陈，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA