组分模拟和热解数据分析方法技术

一种处理热解特性数据（ｐｃｄ）的方法，所述数据得自在井的钻探中会碰到的已知地理位置的储油层岩石样品，提供对于评价存在于储油层中的不同烃和有机物类型的相对含量非常重要的信息以及表征储油层质量和准备组分模拟数据的重要信息，该方法还包括比较通常在该地理位置发现的端元组分的ｐｃｄ和由测试样品得出的ｐｃｄ，并进行数学分析以识别端元的预计组成和定量测量。这种方法用于模拟烃的移动性、储油层注入性；污染物和土壤和蓄水层污染物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过热解从油田中已知位置获得的储油岩石样品产生的数据的整理、分析、修改和使用，用于模拟和表征储油层。
技术介绍
一种用于探测储油岩石样品中烃的存在的分析方法称为开放系统热解。在开放系统热解中，程序控温的仪器加热少量(通常为少于100mg)粉碎岩石样品。样品在180℃的起始温度下保持3分钟和然后以25℃/分钟的速率加热到600℃。在该程序加热期间记录作为温度函数的从岩石样品中排出的烃。所述热解设备在本领域中是众所周知的并且可以从商业来源获得。在附图中，附图说明图1示出了典型的现有技术的仪器输出图，其称为热解图。典型的分析结果为三个峰。第一个峰由在该工序中温度在约180℃或者低于约180℃保持恒定的前3分钟可以被挥发、解吸和探测到的烃组成。这些被称为轻质挥发性烃或者轻质挥发性物(LVHC或者LV)。热解的下一阶段由程序温度从180℃升高到600℃组成，导致另外两个清楚的峰。这些峰的第一个发生在180℃-约400℃之间，并对应于溶剂可提取沥青或者轻油馏分的热解吸。这些称为热馏出烃(TDHC或者TD)。第二个另外的峰(整体而言是第三个峰)发生在约400℃后，通常在观察到最小量的热解产出之后。对应于最少量的热解产出的温度称为Tmin并通常延伸到约550℃。这个峰归因于重烃或者沥青质的热解(裂解)。热裂解的材料称为热裂解烃或者“可热解物(pyro1yzables)”(TCHC或者TC)。一种用于表征储油岩石的专用分析工序称为热解产油率指数或者POPI，其在USP 5866814中公开，该公开文本在此引入作为参考。在应用于表征产油储油层时，POPI和其在现有技术中开发出来的相关方法是最有用的。岩芯样品分析主要涉及烃柱的表征以评价油-水过渡带、游离水含量和焦油垫层的存在。对于使用热解数据，现有技术的方法已经涉及到了整体参数的评价而没有考虑谨慎方式，在所述谨慎方式中数据可用来提供更加细化的特征信息，就象本文采用组分模拟方法实现的那样。岩芯样品的实验室分析的本质与在钻井位置现场进行的工作类型具有显著不同，对于后者热解数据是用于评价储油品质或者储油层注入性和焦油存在，以便最优化卧式电力注入井和烃产出井的位置。已经发现，已知的方法论在表征油-水过渡带中储油品质中仅具有受局限的用处。在现场现有技术POPI方法的应用不是如原先预料地针对焦油探测或者甚至较小的范围针对表观水饱和度(ASw)和其他储油层参数的测定。在现场作业期间应用POPI方法的困难变得明显，此时在POPI结果中观察到来自钻井添加剂的显著污染，并且与基于在实验室测定的岩芯碎片样品的热解图和POPI结果相比，来自从油过渡带收集的切割样品的烃产出下降。组分模拟方法(本主题专利技术)通过模拟存在于储油层系统中的端元组分方面的热解响应克服了这些困难。其还适用于包括除去污染物信号的步骤，以揭示切割样品上着色的不变特性。这种加工步骤要求通过两个端元处理污染物，这是因为来自钻井泥浆的污染物不能被模拟为单个组分。为了在钻井位置处获得足够的匹配，来自柴油污染物和来自其他泥浆添加剂对于热解信号的贡献必须模拟为分开的组分。考虑到这些另外的端元组分使得评价在钻井切割样品上着色的不变的组合物成为可能。新方法的发展以定量化可归因于污染源的烃信号组分，导致了另一种新方法，后者用于产生有用的特征信息。通过提供在测井曲线数据旁边的各种热解组分的图，已发现在洗涤了钻屑样品后保留的残留污染物的量是储油层流体已经被钻井操作中在井眼中循环的钻井泥浆代替的标志。因此，已经发现在储油层中钻井泥浆不能侵入孔隙的位置，污染物的量低得多或者不存在。这一观察推导出下面的结论残留的钻井泥浆易于从外表面洗掉，因为其不能进入储油层中低品质岩石的基质。因此，本专利技术方法提供了用于评价可移动流体的数据和方法，可移动流体是储油层表征中最重要的参数之一。为了通过热解来测定这一特征，所述侵入通过定量化样品中的残余组分来检测。支持这一方法论的理论类似于用于评价来自测井曲线的移动烃的原理，在后者中侵入到储油层岩石中的泥浆滤液通过观察到的电阻特性的差异来检测。本专利技术的分析方法与测井曲线方法的区别和POPI一样，其区别在于评价储油层产量，即该方法基于对于岩石样品的直接测量并因此提供了流体移动性的独立评价。当油-水过渡带存在于油柱时，本专利技术方法同样可用于评价油水-过渡带中的流体移动性。这种属性对于最优化卧式电力水注射井的位置特别重要。该方法可以提供焦油是否存在和如果存在其量为多少的评价。其还可以是储油层流体是否可以被移动的标志并提供了对于多少量的焦油饱和度将对注入性有负面影响的更好的理解。为了促进全面和综合地理解本专利技术的新方法，下面是将在本专利技术的详述中使用的术语定义列表。因此本专利技术主要是为了提供基于POPI方法用于在油田钻井操作中收集的岩石样品时的改进的信息和数据。下面是本专利技术的有关和具体的目标a.提供一种用于模拟存在于岩石样品中的有机物组成的方法，该方法通过重建已知存在于储油层中的端元组分的热解曲线的迭代方法进行；b.提供一种通过提取或者减去干扰端元组分的可变百分比用于修正似乎由一种主要的端元组分组成的样品数据的方法；c.提供一种评价污染物或者其他有机组分的热解特征的方法，这些有机组分在样品中以相对较低浓度存在，但是尽管如此却是需要识别和定量以获得准确模拟结果的组分；d.提供一种通过减去污染物以重新计算POPI的校准热解参数和用于表征和模拟储油层的其他热解参数的方法，其他热解参数包括不是移动烃的一部分的干扰OM，并因此不是内在地与储油品质相关；和e.提供一种用于评价烃移动性和储油层注入性的方法，该方法作为一种评价储油流体位置的方法通过测定钻井泥浆污染物进行。定义在此使用时，下列术语和名称具有所指出的含义HC-烃的缩写，THC用于表示总烃。LV-轻质挥发性组分的缩写。在此使用时，LV特别是指，在程序控温热解样品前，在180℃的起始稳态温度条件下从每克岩石中释放出来的重量为毫克级的HC(在容纳有岩石样品的坩锅插入到热解室时)。TD-“可热馏出”组分的缩写。在此使用时，TD特别是指在180℃和Tmin(℃)之间从每克岩石中释放出来的重量为毫克级的HC。TC-可热裂解组分的缩写。在此使用时，TC特别是指在Tmin(℃)和600℃之间从每克岩石中释放出来的重量为毫克级的HC。LV+TD+TC-代表在180℃和600℃之间从每克岩石中释放出来的毫克级的HC的HC总量。POPI-热解油采油指数的缩写。所述POPI通过下面的公式从热解数据计算得出POPI＝In(LV+TD+TC)×(TD/TC)，其中In为对数值。Tmin(℃)-在TD和TC的最大HC挥发温度之间的HC挥发为最小值的温度，并且确定为δ(HC)/δ(T)＝0的位置，并且δ(HC)/δ(T)在其之前为负值和之后为正值。或者，当样品在TD和TC之间没有可识别的最小值时可以采用400℃的温度。后一类型的样品通常具有非常低的总烃产出。Phi(φ)-直接地从岩石样品或者基于电测井曲线在给定深度测量获得的平均孔隙度。So-油的饱和度(基于孔体积的体积/体积)，可以从电测曲线通过Archie公式计算得出，或者由实验室数据通过Dean-Stark分析确定，或者参考不能直接测量的实际的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过分析热解特征数据（ｐｃｄ）来识别在来自特定油田的储油岩石样品中的多个端元组分的以百分比表示的相对比例的方法，所述方法包括下面步骤：ａ．识别已知存在于油田中的储油岩石中的端元组分；ｂ．为步骤（ａ）识别出的每一组分准备由ｐｃｄ构成的各热解图；ｃ．将各组分的ｐｃｄ存入数字式数据文件；ｄ．对来自油田的储油岩石样品进行热解分析以获得样品的ｐｃｄ，该储油岩石样品含有一种或者多种在步骤（ａ）中识别出来类型的烃和有机物组分；ｅ．比较样品的ｐｃｄ和从步骤（ｂ）获得的各个组分的ｐｃｄ，测量和记录样品ｐｃｄ和每个组分ｐｃｄ的差值；ｆ．进行统计学分析使得样品的ｐｃｄ和选自组分的ｐｃｄ的组合的累积差值最小化；ｇ．记录以保存和显示以分析所得的ｐｃｄ，所述ｐｃｄ构成在热解分析温度范围内最小的累积误差；以及ｈ．分析所显示的数据以识别各组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-5-7 60/468,9801.一种通过分析热解特征数据(pcd)来识别在来自特定油田的储油岩石样品中的多个端元组分的以百分比表示的相对比例的方法，所述方法包括下面步骤a.识别已知存在于油田中的储油岩石中的端元组分；b.为步骤(a)识别出的每一组分准备由pcd构成的各热解图；c.将各组分的pcd存入数字式数据文件；d.对来自油田的储油岩石样品进行热解分析以获得样品的pcd，该储油岩石样品含有一种或者多种在步骤(a)中识别出来类型的烃和有机物组分；e.比较样品的pcd和从步骤(b)获得的各个组分的pcd，测量和记录样品pcd和每个组分pcd的差值；f.进行统计学分析使得样品的pcd和选自组分的pcd的组合的累积差值最小化；g.记录以保存和显示以分析所得的pcd，所述pcd构成在热解分析温度范围内最小的累积误差；以及h.分析所显示的数据以识别各组分。2.权利要求1的方法，其中所述热解分析在约180℃-约700℃的温度范围内进行。3.权利要求2的方法，其中所述pcd由预先确定数量的基于温度的数据点构成，并且样品的pcd和多个端元组分的每一个的pcd在每个数据点进行比较。4.权利要求3的方法，其中至少一部分数据点间隔为1摄氏度或者更小。5.权利要求1的方法，其中步骤(g)的pcd被记录在选自热解图显示和表列数据的形式用于目视分析。6.权利要求1的方法，其中所述分析方法选自最小二乘法和均方根方法。7.权利要求3的方法，其中具有611个数据点和所述方法包括其他步骤即在每个数据点通过采用转换因子CF将pcd转化为每克样品、克岩石的烃产量，按如下方式对611个数据点计算转化因子 其中mV是毫伏，而方程中的其他项如上定义；并将转换因子记录在数据文件中。8.权利要求7的方法，还包括根据下式确定预定数据点X的产出即产出x产出x(mgHC/克岩石)＝[信号步骤X(mV)]/[CFFID(mV/mgHC/克岩石)]。9.权利要求8的方法，还包括对每个选定的端元组分即EM的pcd均一化，以在数据点X与作为纯组分的岩石样品的pcd进行比较，经均一化的产出按照如下方式计算 其中产出EMX是在数据点X的所选端元的产出；并将各个计算结果记录在数据文件中。10.权利要求1的方法，其中端元组分的数量是5。11.权利要求1的方法，其中步骤(d)-(h)对多个样品进行重复，这些样品来自储油层结构的选定区域的不同已知位置。12.权利要求11的方法，其中对每个样品的来自步骤(g)的数据绘图以显示选定区域内组成的变化。13.权利要求12的方法，其中对每个样品的来自步骤(g)的数据绘图显示用于分析各个组分沿深度的相对分布，且对每一曲线进行校准以得出总烃的相对产出。14.在含有y个端元的组分系列中校准第一微量端元组分即EM1的定量贡献的方法，其中y为3-5个组分，该方法包括如下步骤a.选择第二端元端元组分EMy-1；b.确定EM1的产出并选择EM1的百分比Z％，即Z％EM1，EM1将减少该值；c.对多个数据点X的每一个进行下面的计算 d.将组分EM2的经校准产出应用到每个数据点上以重新计算该组分的结果pcd并记录结果；和e.比较所得pcd和样品的pcd以提供数据的最佳拟合。15.一种识别在钻井期间从井眼中得到的储油岩石样品的钻井泥浆污染物的存在的方法，其中该岩石样品经受热解分析，该方法包括下列步骤a.提供取自沿着井眼的空间相隔的相邻位置上的多个储油岩石样品；b.使所述岩石样品经受热解分析以得到pcd，该pcd由在步骤(a)中得到的多个样品的每一个的多个数据点组成；c.校准所述pcd使所有样品具有相同的烃总产出；d.在多个数据点从具有较高的对应表观污染物的第二相邻样品的pcd中减去具有表观污染物的第一样品的pcd乘以下面的比，THCsmpXTHCsmpX+1,]]>以及e.记录以分析基于步骤(d)的新的经校准的污染物pcd。16.权利要求15的方法，包括将经校准的步骤(d)的污染物pcd转换为10mgHC/克岩石的产出的额外步骤。17.权利要求15的方法，包括显示以分析成对相邻岩石样品的pcd污染曲线的绘制图和在步骤(d)获得的所得表观污染物pcd的额外步骤。18.权利要求15的方法，还包括将来自步骤(d)的输出对从其他储油岩石样品中获得至少一个另外的pcd平均的步骤，所述岩石样品是比较污染物所用的。19.一种用于对储油岩石样品的烃着色修正pcd的方法，考虑到了一个或者多个端元组分和不构成固有烃着色的背景材料，该方法包括下列步骤a.提供来自已知位置的钻井储油岩石样品；b.获得样品的pcd；c.从pcd计算样品HC产出；d.对每个包括pcd的数据点减去污染物干扰组分以提供修正的pcd；e.基于修正的pcd重新计算热解参...

【专利技术属性】
技术研发人员：PJ琼斯，HI哈尔佩恩，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：SA[沙特阿拉伯]