用于确定岩样中流体流动性的系统和方法技术方案

采用延时正电子发射粒子追踪确定岩样中流体流动性的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】采用延时正电子发射粒子追踪确定岩样中流体流动性的系统和方法。【专利说明】相关申请的交叉引用本申请要求于2011年3月4日提交的美国专利申请号为13/040，396的优先权，其内容以参考的方式合并于此。有关联邦调查的赞助不适用
本专利技术涉及。更具体地，本专利技术涉及采用延时正电子发射粒子追踪(pasitron emission particle tracking, “PEPT”)确定岩样中流体流动性的系统和方法。
技术介绍
确定岩样中流体流动性的最大挑战之一是一些岩样(如页岩)中非常细微的微结构。页岩(shale)在颗粒(grain)尺寸方面显著地不同于所有其它地层岩石，其对应非常低值的孔隙度(porosity) ( Φ )和渗透率(permeability) (k)。用于确定岩样中流体流动性的传统技术包括:?核磁共振(NMR);.3D CT扫描，其能够勾勒出密度差，也就是扫描图像中的对比度；.X射线衍射，以及；.岩样的扫描电镜(SEM)评估。主要缺点之一是这样的传统技术仅能够操作和处理非常小的被称为岩心栓(coreplug)的岩样,这不能代表整个样品一远小于储层(reservoir)。换句话说,通过这样的传统技术确定的流体流动性不能代表原位的流体的流动性，因此必须被调整为更准确的表示。可以通过从岩心栓尺寸级别类推岩石物理学特性以确定仿真网格(simulation-grid)尺寸级别的“升级(upscaling)”,改善通过任一前述传统技术对流体流动性的确定。很多升级技术是已知并且可用的，例如诸如幂定律平均、重正化(renormalization)、压力求解装置(pressure solver)、张量和虚拟函数技术。简言之,升级以一个等效的粗略的同质栅格块替代多个异质的细微的栅格块。传统升级的本质需要求平均值和类推，这因此导致信息的损失并且产生模糊了空间连续的极端情况(例如诸如页岩障碍物和开口裂缝)的常见问题。油气采收率(recovery)主要依赖于极端的(极低)渗透率值的空间连接性,尤其是小尺寸的页岩孔隙的特性。因此优选不用升级技术确定岩样中的流体流动性。用于确定岩样中流体流动性的其它传统技术包括:i)研磨岩样；ii)从岩样中去除所有的含水量；以及iii)将He或Hg注入到岩样中。但是这些技术不是最优的，这是因为它们在确定流体流动性之前偏移(skew) 了岩样的原始的地质力学特性并且对非常小的岩样(岩心栓)仍然需要升级技术。结果是，使用正电子发射断层显像(Positron Emission Tomography, PET),正电子发射探测的应用从更多的传统医学成像应用中崭露头角。在标准的PET成像中，在以二维(2D)或三维(3D)形式获取的数据以正弦图存储，该正弦图由分别表示角形采样和径向采样的行和列组成。原始数据通过硬件被预先读出为(pre-binned)正弦图格式。由于预先读出(pre-binning)的操作，使得以正弦图格式的数据从原始格式数据获得时会导致较低的分辨率，这导致关于扫描对象的有价值信息的丢失。在正弦图格式中，所获取的每行的数据沿着对象的深度被压缩(求和)，并且须沿该方向被解压以提供信息。在由Hawkesworth等人发表在《Nuclear Instrument and Methods in Physics Research》1999 年第 A310期第 423-434 页(A310,1991, pp.423-434)上的 “Nonmedical Applications of PositronCamera”中，例如,PET被用于每10分钟一次产生图像以追踪岩样中流体的流动。但是该技术受到限制，因为所获取的数据以正弦图被存储，这相比于以列表模式被存储的原始格式数据而言需要更多时间去处理。结果是，图像速度是慢的(每10分钟I个)，这降低了图像分辨率。在由Degueldre 等人发表在《Earth and Planetary Science Letters)) 1996年第 140 期的第 213-225 页上(140，1996，pp.213-225)的 “Porosity and PathwayDetermination in Crystalline Rock by Positron Emission Tomography and NeutronRadiography”中，已经采用高分辨率的PET摄像机(camera)研究结晶岩中的流体路径和孔隙度。这个结果表明了在尺寸为20cm的花岗闪长岩片中和在具有大约20%的孔隙度的模拟特征中的原始蓄水层特征。在由Maguire等人发表在IEEE《Transactions on NuclearScience))第 44 卷第 I 期第 26-30 页(Vol.44，N0.1, 1997，pp.26-30)上的 “PositronEmission Tomography of Large Rock Samples Using a Multiring PET instrument，，中，PET的使用已经被扩展至多环PET摄像机，并且表明采用3D采集技术测量大岩样(21.5cm)中孔隙度是确实可行的。但是这些技术限于只是岩样结构的图像，因此没有阐明岩样结构内动态的流体流动性。这些技术也遇到与其他技术相同的缺点，即以正弦图格式存储获取到的数据。由位于南非的开普敦大学进行的当前研究利用了延时PEPT，用具有?100 μ Ci放射性的标签(跟踪器)标记20 μ以下的岩石颗粒和液体，以确定泥浆中的岩石颗粒的流动性和玻璃珠柱中的液体的流动性。这里标签的放射性指的是放射性衰变，在该放射性衰变中不稳定的(即，(放射的)活性的)原子核通过发射一个或多个离子化粒子(即，电离能)来释放能量。在PEPT应用中，(放射的)活性的标签发射正电子。因为采集的数据以列表模式被存储，从而可以以每秒多于一个图像的速度来产生图像。结果是，由于提高了图像质量，所以流体的流动性可以被更精确地得以确定。然而，由于用于颗粒的标签对于精确确定液体(气体和液体)流动性来说太大，因而该研究还没有被用于确定岩样中的流体流动性，尤其对于具有小尺寸孔隙(小于PD)的岩样(如页岩)。
技术实现思路
因此，本专利技术通过提供采用延时正电子发射粒子追踪确定岩样中流体流动性的系统和方法，满足上述的需要并且克服一个或多个现有技术中的缺陷。在一个实施例中，本专利技术包括一种采用延时正电子发射粒子追踪确定岩样中流体流动性的方法，该方法包括步骤:i)选择多孔岩样；ii)选择用于所述岩样的流体；iii)选择用于所述流体的标签；iv)将所述岩样放入到压力容器中；V )将所述流体和标签引入到所述岩样内的孔隙中；vi)当所述标签与所述流体一起穿过(traverse)岩样中的孔隙时,采用正电子发射断层显像摄像机记录来自标签的伽马射线发射；vii)以每秒多于一张图像的速率将所述伽马射线发射转换成图像；以及viii)显示所述图像。在一个实施例中，本专利技术包括一种采用延时正电子发射粒子追踪确定岩样中流体流动性的方法，该方法包括步骤:i)选择渗透率小于一微达西的多孔岩样；ii)选择用于岩样的是气体的流体，所述流体是气体；i本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·马奥斯，
申请(专利权)人：兰德马克绘图国际公司，
类型：
国别省市：