CN103210180A

CN103210180A - 用于估计地下储层中的流体分布的***和方法

Info

Publication number: CN103210180A
Application number: CN2011800546496A
Authority: CN
Inventors: S·汉森; J·布兰特杰斯; K·特里戈
Original assignee: Chevron USA Inc
Current assignee: Chevron USA Inc
Priority date: 2010-11-24
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-07-17
Also published as: AU2011332287A1; WO2012071103A1; CA2815115A1; EA201390754A1; AU2011332287B2; US20120130639A1; EP2643713A4; EP2643713A1; US8645070B2

Abstract

用于确定地下储层中的流体分布的***和方法，包括利用饱和度高度函数从代表大孔隙的毛细管压力数据中确定大孔隙中的含水饱和度、校正代表微孔隙的毛细管压力数据以便具有等效于定义微孔隙的孔隙尺寸的入口孔隙值、从校正后的代表微孔隙的毛细管压力数据中确定微孔隙中的含水饱和度、以及使用大孔隙含水饱和度和微孔隙含水饱和度来估计地下储层内的流体分布。所述***和方法还可以包括烃储量的估计。

Description

用于估计地下储层中的流体分布的***和方法

技术领域

本发明总体上涉及用于估计地下储层中的流体分布的方法和***，而且尤其涉及用于计算岩层的大孔隙和微孔隙内的含水饱和度以估计地下储层中的流体分布的方法和***。

背景技术

计算地下储层中的流体分布是确定潜在烃储量的重要步骤。随着烃开采和生产转移到非常规的储层，例如复杂碳酸盐地层和页岩天然气地层，流体分布的计算由于地层中的岩石的变化孔隙度而变得更加困难。尤其是，地层内的微孔隙可能会使得流体分布的计算不准确。

在天然气储层中，微孔隙将保留地层中的大部分水而且大部分水将不会流出微孔隙，然而，在天然气地质储量值中会产生并包括一些天然气，从而不会低估储量。在油储层中，如果显著量的油被保留在微孔隙中，则交替恢复技术（例如水平钻探和水力压裂）可被设计成更好地回收油。

用于计算地下储层中的流体分布的现有方法不考虑大孔隙中的流体和微孔隙中的流体之间的差别。这些现有方法可能使用组合微孔隙和大孔隙的平均孔隙度或者简单地忽略微孔隙。当所考虑的储层具有显著的微孔隙时，例如油页岩储层和页岩天然气储层，现有方法可能不能准确地计算流体分布。

发明内容

在此所述的是用于确定地下储层中的流体分布的各种方法的实现，更特别地，是使用大孔隙中的含水饱和度和微孔隙中的含水饱和度来确定地下储层中的流体分布的各种方法的实现。根据本发明的一方面，用于估计地下储层中的流体分布的计算机实现的方法可以包括：从至少一个代表性岩石样本接收毛细管压力数据，然后设置区分代表微孔隙的毛细管压力数据和代表大孔隙的毛细管压力数据的阈值。可以利用饱和度高度函数，从有关大孔隙的毛细管压力数据中确定大孔隙中的含水饱和度。有关微孔隙的毛细管压力数据可被校正成具有等效于定义微孔隙的孔隙尺寸的入口孔隙值，并且校正后的数据可被用于利用饱和度高度函数来确定微空隙中的含水饱和度。然后，大孔隙的含水饱和度和微孔隙的含水饱和度可被用于估计地下储层内的流体分布。储层中的流体分布还可被用于估计烃储量。

本发明还可作为一种包括数据源的***来实践，该数据源包含被输入到至少一个计算机处理器的毛细管压力数据，所述计算机处理器被配置成执行计算机程序模块。所述计算机程序模块可以包括接收毛细管压力数据的输入模块、设置代表微孔隙的毛细管压力数据和代表大孔隙的毛细管压力数据之间的阈值的阈值设置模块、把代表微孔隙的毛细管压力数据的入口孔隙值校正或标称化成定义微孔隙的孔喉尺寸的校正模块、计算微孔隙和大孔隙中的含水饱和度的含水饱和度模块、以及估计地下储层中的流体分布的流体分布模块。所述计算机程序模块还可以包括计算烃储量的烃储量模块和存储或显示流体分布、烃储量、含水饱和度或校正后的毛细管数据的输出模块。该***还可以包括允许与计算机程序模块进行交互和/或观察计算机程序模块的结果的用户界面。

此外，本发明还包含包括其上具有计算机可读代码的计算机可读介质的制品，所述计算机可读代码将允许计算机实现用于估计地下储层中的流体分布的方法。该方法可以包括从代表大孔隙的毛细管压力数据中确定大孔隙含水饱和度、把代表微孔隙的毛细管压力数据的入口孔隙值校正成定义微孔隙的孔喉尺寸、利用校正后的数据来确定微孔隙中的含水饱和度、以及利用大孔隙含水饱和度和微孔隙含水饱和度来计算地下储层中的流体分布。该方法还可以包括设置分离代表微孔隙的毛细管压力数据和代表大孔隙的毛细管压力数据的阈值和估计烃储量。

以上概述部分的提供是为了以简化形式介绍在以下具体描述部分中进一步描述的概念的选择。本概述不是要识别所保护主题的关键特征或基本特征，也不是要用于限定所保护主题的范围。此外，所保护的主题不限于解决在本公开内容任何部分中指出的任何或全部缺点的实现。

附图说明

关于以下描述、权利要求和附图，本发明的这些及其它特征将变得更好理解，附图中：

图1是说明根据本发明一种实施例的方法的流程图；

图2是毛细管压力数据的图；

图3是显示了校正前后的微孔隙数据的饱和度高度函数的图；以及

图4示意性地说明了用于执行根据本发明实施例的方法的***。

具体实施方式

本发明可以在由计算机执行的***和计算机方法的通用背景下描述和实现。这种计算机可执行指令可以包括可被用来执行特定任务并处理抽象数据类型的程序、例程、对象、组件、数据结构和计算机软件技术。为了在各种计算平台和环境中的应用，本发明的软件实现可以不同语言编码。应当认识到，本发明的范围和基本原则不限于任何特定的计算机软件技术。

而且，本领域技术人员将认识到，本发明可以利用硬件和软件配置的任何一种或组合来实践，包括但不限于具有单个和/或多个处理器计算机的***、手持式设备、可编程消费者电子产品、迷你计算机、大型计算机等。本发明还可以在分布式计算环境中实践，其中任务是由通过一个或多个数据通信网络链接的服务器或其它处理设备执行的。在分布式计算环境中，程序模块可位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质两者中。本发明还可作为井下传感器或测量设备的一部分或者作为实验室测量设备的一部分来实践。

而且，供计算机处理器使用的制品（例如CD、预先录制的盘或者其它等价设备）可以包括计算机程序存储介质和记录在其上的程序手段，用于指示计算机处理器便利本发明的实现与实践。这种设备和制品也落在本发明的精神和范围内。

现在将参考附图描述本发明的实施例。本发明可以很多种途径实现，包括例如作为***（包括计算机处理***）、方法（包括计算机实现的方法）、装置、计算机可读介质、计算机程序产品、图形用户界面、门户网站或者有形地固定在计算机可读存储器中的数据结构。以下讨论本发明的几种实施例。附图仅仅说明了本发明的典型实施例而且因此不应当被认为是对其范围与广度的限制。

本发明涉及通过计算并组合储层内的大孔隙和微孔隙中的含水饱和度来确定地下储层中的流体分布。本发明人发现，通过分别确定大孔隙和微孔隙的含水饱和度，可以准确地模拟地下储层内的流体分布。可以通过分析来自代表性岩石样本的毛细管压力数据来确定储层中的大孔隙和微孔隙，并且能够利用饱和度高度函数来计算每一个的含水饱和度。可在计算含水饱和度之前，校正有关微孔隙的毛细管压力数据。

就此而言，根据本发明的方法100的例子在图1的流程图中说明。在步骤10，接收毛细管压力数据。如将认识到的，毛细管压力数据可以通过各种实验室方法中的任何一种获得，包括汞毛细管压力注射（MICP）和充气盐水离心机法。

利用以下等式，毛细管压力数据（P_C）可与孔喉半径（r）有关：

r = \frac{2 * σ * \cos θ}{P_{C}}

等式1

其中，σ是单位为达因/厘米的界面张力，θ是岩石中的流体的接触角，而C是为岩石类型确定的常数而且大致为1。根据这个等式，清楚的是，岩石中可被认为是大孔隙的大孔喉与低的压力测量结果有关，相反，高的压力测量结果将与小孔喉或者微孔隙有关。微孔隙可被定义为具有小于1μm的孔喉半径，一般是小于0.75μm，而且常常是小于0.5μm。大孔隙常常具有大于0.5μm的孔喉半径，但是也可以具有小到0.1μm的孔喉半径。

根据毛细管压力数据，可以在步骤12中设置大孔隙和微孔隙之间的压力或孔喉尺寸阈值。在一种实施例中，这是基于孔喉尺寸或毛细管压力的已知阈值设置的。它还可以基于毛细管压力数据的图。基于在x轴上绘制孔喉尺寸并在y轴上绘制来自岩心塞的累积孔隙度，来观察大孔隙和微孔隙的分布。微孔隙是由较低的双峰分布确定的，而大孔隙是由较高的双峰分布确定的。

图2示出了毛细管压力数据200的图，该图是关于孔喉直径相对于汞饱和度来显示的，其中阈值201分离微孔隙205和大孔隙210。存在代表来自八个代表性岩石样本的毛细管压力数据的八条曲线220-227。高于压力阈值或低于孔喉尺寸阈值的毛细管压力数据与微孔隙有关。本发明不同地处理有关微孔隙的毛细管压力数据和有关大孔隙的毛细管压力数据。再次参考图1，在步骤14，校正或标称化有关微孔隙的毛细管压力数据，以反映入口孔隙值等效于定义微孔隙的孔喉尺寸，这意味着，在压力或孔喉尺寸阈值，校正后的数据将反映出微孔隙中的含水饱和度是100%。这是通过减去大孔隙中的含水饱和度并把微孔隙中的含水饱和度重置回100%来进行的，如由以下等式所指示的：

S_{W} = (1.0 - {S_{Wmic}}_{co}) + S_{Wmic}

等式2

其中S_Wmic是高于微孔隙截止的饱和度，而

是处于微孔隙截止的饱和度。

在校正有关微孔隙的毛细管压力数据之后，可以在步骤16计算微孔隙的含水饱和度。在一种实施例中，这种计算可以利用诸如Leverett J-函数（J）的饱和度高度函数来进行，如在此所示出的：

等式3

其中，P_C是单位为磅每平方英寸（psi）的毛细管压力测量结果，σ是单位为达因/厘米的界面张力，K是渗透性，以及

是岩石的孔隙度。孔隙度可从测井数据中获得。为了确定渗透性，可以使用的一种方法是从岩心塞的MICP数据、氦气或空气注射数据获得渗透性岩心数据，然后对照岩心渗透性数据绘制测井孔隙度数据。这提供了可以从其导出等式的线。然后，那个等式被用于为孔隙度数据已知的整个深度创建渗透性数据。

J-函数是用于说明流体和孔几何形状的影响的岩石-流体***的无量纲值。一旦计算了J-函数，J和S_W之间的关系必须被确定。这可以利用例如来自充气盐水毛细管压力数据或来自MICP数据的log₁₀(S_W)和log₁₀(J)的线性回归分析来进行，其中，MICP数据已被校正以便模拟来自充气盐水***的数据。在建立回归线之后，斜率（b）和截距（a）从交会图数据指出，作为到S_W(J)函数的输入，如：

log₁₀S_W(J)＝b*log₁₀(J)+a 等式4

低于毛细管压力阈值或者高于在步骤12中确定的孔喉尺寸阈值的毛细管压力数据与大孔隙有关并且可以在步骤18中被直接用于计算大孔隙中的含水饱和度。在一种实施例中，这种计算还可以利用例如等式3和等式4中所示的Leverett J-函数的饱和度高度函数来进行。图3示出了指出微孔隙305和大孔隙310的区域的含水饱和度相对于J函数的图300。所显示的数据包括有关大孔隙的数据和没有经过步骤14中的校正315的有关微孔隙的数据以及在步骤14中校正320之后的有关微孔隙的数据。应当认识到，步骤14和步骤16通常是以它们被示出的次序进行的，而且步骤18可以在步骤14和16之前、之后或者与其同时执行。

再次参考图1，在步骤20，大孔隙中的含水饱和度和微孔隙中的含水饱和度被组合，以计算储层中的流体分布。为了这一步，需要储层的大孔隙和微孔隙的映射。例如，可以从MICP测量结果确定大孔隙和微孔隙，然后在地层评估和地下模拟过程中贯穿整个储层进行映射。用大孔隙和微孔隙来填充储层模型的一种技术将是使用声阻抗和每个孔隙度分量之间的关系。声阻抗可以基于地震数据贯穿整个储层获得。然后，大孔隙和微孔隙的含水饱和度被添加到地下模型并被用于制作流体分布模型。一旦建立了流体分布模型，就可以估计烃储量。例如，一英亩英尺包含7,758加仑的油。如果孔隙度为30%，则该英亩英尺包含30%的油。如果孔隙度为30%而且含水饱和度为50%，这意味着一半的孔隙充满了水，因此有15%的可用孔隙用于油。对于那些孔隙度分量中的每一个使用大-和微孔隙以及含水饱和度，将有可能进一步确定储层内的烃分布。

用于执行该方法的***400在图4中示意性地说明。该***包括数据源42，除其它之外，数据源42可以包括数据存储设备或存储器。可以使所存储的毛细管压力数据可用于处理器44，例如可编程的通用计算机。处理器44被配置成执行：校正对应于微孔隙的毛细管压力数据的校正模块；计算大孔隙和微孔隙的含水饱和度的含水饱和度模块；估计地下储层中的流体分布的流体分布模块；以及存储或显示以下至少之一的输出模块：校正后的毛细管压力数据、微孔隙的含水饱和度、大孔隙的含水饱和度和/或流体分布。处理器44可以包括例如用户界面46的界面组件并被用于实现根据本发明实施例的上述变换。用户界面46可被用于显示数据和处理后的数据产品并且允许用户在用于实现该方法的各方面的选项中进行选择。在处理器44上计算的含水饱和度和流体分布可以在用户界面46上显示，存储在数据存储设备或存储器42上，或者既显示又存储。在这里估计出的流体分布可被进一步用于计算烃储量。

尽管在前面的说明书中已经关于其某些优选实施例对本发明进行了描述，而且为了说明阐述了许多细节，但是对本领域技术人员来说很显然，在不背离本发明基本原则的情况下，本发明很容易变更而且在此所述的某些其它细节可以有相当大的变化。此外，应当认识到，在这里任何一种实施例中示出或描述的结构性特征或方法步骤也可以在其它实施例中使用。

Claims

1.一种用于估计地下储层中的流体分布的计算机实现的方法，包括：

a.从代表大孔隙的毛细管压力数据中确定大孔隙含水饱和度；

b.校正代表微孔隙的毛细管压力数据的入口孔隙值；

c.从校正后的代表微孔隙的毛细管压力数据中确定微孔隙含水饱和度；以及

d.利用大孔隙含水饱和度和微孔隙含水饱和度来估计地下储层内的流体分布。

2.如权利要求1所述的方法，其中，代表微孔隙的毛细管压力数据的入口孔隙值被设置成定义微孔隙的孔喉尺寸。

3.如权利要求1所述的方法，进一步包括根据流体分布来估计烃储量。

4.如权利要求1所述的方法，进一步包括分析毛细管压力数据，以确定区分代表微孔隙的毛细管压力数据和代表大孔隙的毛细管压力数据的阈值。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述毛细管压力数据来自充气盐水离心机法。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述毛细管压力数据来自汞毛细管压力注射。

7.如权利要求6所述的方法，其中，来自汞毛细管压力注射的毛细管压力数据被变换以模拟来自充气盐水离心机法的毛细管压力数据。

8.如权利要求1所述的方法，其中，大孔隙含水饱和度是利用饱和度高度函数而计算的。

9.如权利要求8所述的方法，其中，所述饱和度高度函数是Leverett J-函数。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述微孔隙含水饱和度是利用饱和度高度函数而计算的。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述饱和度高度函数是Leverett J-函数。

12.一种用于估计地下储层中的流体分布的***，包括：

a.数据源，包含毛细管压力数据；

b.至少一个计算机处理器，被配置成与数据源通信并且执行计算机程序模块，所述计算机模块包括：

输入模块，从数据源接收毛细管压力数据；

校正模块，校正代表微孔隙的毛细管压力数据；

含水饱和度模块，计算大孔隙的含水饱和度和微孔隙的含水饱和度；以及

流体分布模块，估计地下储层中的流体分布。

13.如权利要求12所述的***，其中，所述校正模块把代表微孔隙的毛细管压力数据的入口孔隙值设置成定义微孔隙的孔喉尺寸。

14.如权利要求12所述的***，进一步包括输出模块，存储或显示校正后的毛细管数据、大孔隙的含水饱和度、微孔隙的含水饱和度和/或流体分布中的至少一个。

15.如权利要求12所述的***，进一步包括用户界面设备，允许与计算机程序模块的交互和/或观察计算机程序模块的结果。

16.如权利要求12所述的***，进一步包括烃储量模块，用于从流体分布中估计烃储量。

17.如权利要求12所述的***，进一步包括阈值确定模块，用图表示毛细管压力数据并且确定代表微孔隙的毛细管压力数据和代表大孔隙的毛细管压力数据之间的阈值。

18.一种包括具有包含在其中的计算机可读代码的计算机可读介质的制品，计算机可读程序代码适于被执行以实现用于估计地下储层中的流体分布的方法，该方法包括：

b.校正代表微孔隙的毛细管压力数据的入口孔隙值；

19.如权利要求18所述的方法，其中，校正代表微孔隙的毛细管压力数据的入口值把入口孔隙值设置成定义微孔隙的孔喉尺寸。

20.如权利要求18所述的方法，进一步包括从流体分布中估计烃储量。

21.如权利要求18所述的方法，进一步包括设置区分代表微孔隙的毛细管压力数据和代表大孔隙的毛细管压力数据的阈值。