CN107850516B - 检测碳氢化合物渗漏的取样技术 - Google Patents

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Abstract

方法、***和设备包括在计算机存储介质上进行编码以用于检测地下区域中的碳氢化合物的渗漏的程序。一方面，方法包括在勘探地理区域中在距离地面的多个不同取样深度处检测碳氢化合物渗漏，比较多个不同取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个，其中参考深度处的碳氢化合物渗漏是已知的，和基于比较结果确定通过勘探地理区域的碳氢化合物渗漏。

Description

检测碳氢化合物渗漏的取样技术
相关申请的交叉引用
本申请要求了于2015年5月20日提出申请的美国专利申请第62/164,277号的优先权，其全部内容通过引用在此合并。
技术领域
本发明涉及对碳氢化合物从地下区域渗漏的检测。
背景技术
可以从特定的地下区域以地球化学的方式检测例如油和气体的碳氢化合物。由于全球对能源需求的增长，包括油气藏的地下区域的识别变得越来越难进行定位和访问。在过去，通常在可见油苗(宏渗漏)附近进行钻井从而访问油气藏。现在，宏渗漏相对罕见，而涉及油气藏识别的努力则主要聚焦在隐形油渗漏(微渗漏)的检测。不同的地球化学方法可以在近地表勘探被使用，以测量与微渗漏相关联的数据。例如，可以使用敏感仪器用于直接和间接微渗漏检测方法。微渗漏检测方法的技术和灵敏性的提高可以有益于降低油气勘探的风险和有效地定位地下油气藏。
发明内容
本说明书描述了与来自地下区域的碳氢化合物的渗漏的检测相关的地球化学方法。
在一些示例中，针对碳氢化合物渗漏对地理区域进行取样的方法包括以下步骤：在勘探地理区域中在距离地面的第一取样深度处检测碳氢化合物渗漏；在距离地面的第二取样深度处检测碳氢化合物渗漏，所述第二取样深度比所述第一取样深度深；在距离地面的第三取样深度处检测碳氢化合物渗漏，所述第三取样深度比所述第二取样深度深；将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与比第一取样深度、第二取样深度和第三取样深度深的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较，其中参考深度处的碳氢化合物渗漏是已知的；和基于将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较的结果确定通过勘探地理区域的碳氢化合物渗漏。
在一些实施例中，在第一取样深度处检测碳氢化合物渗漏、在第二取样深度处检测碳氢化合物渗漏和在第三取样深度处检测碳氢化合物渗漏的步骤包括：将多个第一碳氢化合物传感器定位在第一取样深度处；将多个第二碳氢化合物传感器定位在第二取样深度处；和将多个第三碳氢化合物传感器定位在第三取样深度处，其中多个第一碳氢化合物传感器、多个第二碳氢化合物传感器和多个第三碳氢化合物传感器被配置成分别检测第一取样深度处的碳氢化合物、第二取样深度处的碳氢化合物和第三取样深度处的碳氢化合物。
在一些实施例中，在第一取样深度处检测碳氢化合物渗漏、在第二取样深度处检测碳氢化合物渗漏和在第三取样深度处检测碳氢化合物渗漏的步骤包括：将多个第一碳氢化合物传感器定位在第一取样深度处；将多个第二碳氢化合物传感器定位在第二取样深度处；和将多个第三碳氢化合物传感器定位在第三取样深度处，其中多个第一碳氢化合物传感器、多个第二碳氢化合物传感器和多个第三碳氢化合物传感器被配置成分别检测第一取样深度处的碳氢化合物、第二取样深度处的碳氢化合物和第三取样深度处的碳氢化合物。
在一些实施例中，将多个第一碳氢化合物传感器定位在第一取样深度处的步骤包括：将多个第一碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在第一取样深度处。第一取样深度可以距离地面大约1.0米。
在一些实施例中，将多个第二碳氢化合物传感器定位在第二取样深度处的步骤包括：将多个第二碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在第二取样深度处。第二取样深度可以距离地面大约5.0米。
在一些实施例中，将多个第三碳氢化合物传感器定位在第三取样深度处的步骤包括：将多个第三碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在第三取样深度处。第三取样深度可以距离地面大于5.0米。
在一些实施例中，所述方法还包括将参考碳氢化合物传感器定位在参考深度处，所述参考碳氢化合物传感器被配置成检测参考深度处的碳氢化合物。参考深度可以在勘探地理区域中的油气储层内。
在一些实施例中，将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与比第一取样深度、第二取样深度和第三取样深度深的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较的步骤包括：检测参考深度处的碳氢化合物渗漏。
在一些实施例中，将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与比第一取样深度、第二取样深度和第三取样深度深的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较的步骤包括：确定表示参考深度处的碳氢化合物渗漏的参考碳氢化合物渗漏信号；确定表示第一取样深度处的碳氢化合物渗漏的第一碳氢化合物渗漏信号；确定表示第二取样深度处的碳氢化合物渗漏的第二碳氢化合物渗漏信号；确定表示第三取样深度处的碳氢化合物渗漏的第三碳氢化合物渗漏信号；从参考碳氢化合物渗漏信号减去第一碳氢化合物渗漏信号；从参考碳氢化合物渗漏信号减去第二碳氢化合物渗漏信号；和从参考碳氢化合物渗漏信号减去第三碳氢化合物渗漏信号。
在一些实施例中，第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏可以在第一时间时刻被检测，和其中所述方法还包括以下步骤：在第一时间时刻之后的第二时间时刻检测第一取样深度处的碳氢化合物渗漏；在第二时间时刻检测在距离地面的第二取样深度处的碳氢化合物渗漏，第二取样深度比第一取样深度深；在第二时间时刻检测在距离地面的第三取样深度处的碳氢化合物渗漏，第三取样深度比第二取样深度深；和将在第二时间时刻检测的第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、在第二时间时刻检测的第二取样深度处的碳氢化合物渗漏、和在第二时间时刻检测的第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与第二时间时刻确定的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较。
在一些实施例中，所述方法还包括以下步骤：基于在第一时间时刻的比较结果和在第二时间时刻的比较结果确定通过勘探地理区域的碳氢化合物渗漏，所述碳氢化合物渗漏是时间的函数。所述方法还可以包括以下步骤：基于第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏来分析包含在碳氢化合物中的极性化合物和非极性化合物之间的关系。
本公开还提供了另一种方法，该方法包括在括勘探地理区域的以下动作：检测在距离地面多个深度处的碳氢化合物渗漏；将所述多个深度处的碳氢化合物渗漏与参考深度处的已知的碳氢化合物渗漏进行比较，所述参考深度比所述多个深度深；和基于所述多个深度处的碳氢化合物渗漏与参考深度处的已知的碳氢化合物渗漏的比较确定通过所述勘探地理区域的碳氢化合物渗漏。
在一些实施例中，检测在距离地面的多个深度处的碳氢化合物渗漏包括：将多个碳氢化合物传感器定位在多个深度中的每一个深度处，每个碳氢化合物传感器都被配置成检测各个深度处的碳氢化合物。多个深度包括三个深度。三个深度包括距离地面大约1.0米的深度、距离地面大约5.0米的深度和距离地面大于5.0米的深度。在每个深度处，在多个位置处检测碳氢化合物渗漏。
在一些实施例中，检测多个位置处的的碳氢化合物渗漏包括：将多个碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在每一个深度处。参考深度在油气储层内。
在一些实施例中，在第一时间时刻检测多个深度处的碳氢化合物渗漏，并且所述方法还包括：在勘探地理区域中，在第一时间时刻之后的第二时间时刻检测在距离地面的多个取样深度处的碳氢化合物渗漏；将第二时间时刻的多个取样深度处的碳氢化合物渗漏与第二时间时刻参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较，并且基于在第一时间时刻的比较和第二时间时刻的比较的结果确定通过勘探地理区域的作为时间的函数的碳氢化合物渗漏。
在一些实施例中，所述方法包括基于多个深度处的碳氢化合物渗漏分析包含在碳氢化合物中的极性化合物和非极性化合物之间的关系。
本公开还提供了另一种方法，所述方法包括在勘探地理区域的以下动作：将多个气体取样探头***到地下地层中，使得多个气体取样探头中的每一个都被***到与其它位置不同的位置处；在第一时间时刻利用多个气体取样探头中的每一个检测与各个位置相关联的第一组地球化学数据；基于第一组地球化学数据确定第一空间图；在第二时间时刻利用多个气体取样探头中的每一个检测与各个位置相关联的第二组地球化学数据；基于第二组地球化学数据确定第二空间图；基于第一空间图和第二空间图生成时间空间图；和基于对时间空间图的处理确定碳氢化合物的渗漏。多个气体取样探头包括至少三个气体取样探头。多个气体取样探头中的每一个包括彼此不同的相应长度，使得多个气体取样探头中的每一个都被***到地下地层中的相应深度处。多个气体取样探头中的至少一个包括大于一米的相应长度。第一组地球化学数据和第二组地球化学数据包括流体、气体和沉淀物中的一个或多个的生物和化学取样。
在一些实施例中，确定第一和第二空间图包括测量非碳氢化合物气体和碳氢化合物的分子和同位素特征。在一些实施例中，处理时间空间图包括在主动渗漏和被动渗漏之间进行区分。处理时间空间图还可以包括过滤渗漏信号。
在一些实施例中，确定碳氢化合物的渗漏还包括卫星、航空、声学和地震勘探技术中的至少一个。确定碳氢化合物的渗漏还可以包括确定地下碳氢化合物的深度、类型、质量、体积和位置。
本公开还提供了用以检测碳氢化合物的***，所述***包括：多个气体取样探头，所述多个气体取样探头被配置成***到地下地层中的，使得多个气体取样探头中的每一个被***到彼此不同的位置处；多个气体收集和聚集装置，所述多个气体收集和聚集装置中的每一个都被以可移除的方式连接到多个气体取样探头并被配置成在第一时间时刻收集与相应位置相关联的第一组地球化学数据和在第二时间时刻收集与相应位置相关联的第二组地球化学数据；和处理器，所述处理器被配置成基于第一组地球化学数据和第二组地球化学数据确定时间空间图和基于对时间空间图的处理确定碳氢化合物的渗漏。该***还可以包括地震检波器，所述地震检波器被配置成在相应位置处检测地震波。本说明书中描述的一个或多个主题的细节在下方参照附图和说明进行说明。主题的其它特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求中变得显而易见。
附图说明
图1示出了用于碳氢化合物的渗漏的检测的多深度设计的实例；以及
图2是用于检测碳氢化合物的渗漏的示例性方法的流程图。
不同附图中相同的附图标记和名称表示相同的元件。
具体实施方式
本发明涉及碳氢化合物渗漏的检测，并且具体地，涉及碳氢化合物微渗漏。存在于地下区域中的碳氢化合物可以包括油、水、气体、和固体(例如，岩石沉积物)。检测碳氢化合物渗漏的直接方法可以包括通过土壤-气体测量储层碳氢化合物。地面勘探技术提供低成本工具以确认钻头前面是否存在地下碳氢化合物。如果地面勘探技术可以确认存在碳氢化合物，则地面勘探技术可以相当大程度地减小总勘探风险。地面勘探技术还可以用于对勘探进行优先次序区分并推断油气藏的性质(例如，油相对于气体)。地面勘探技术可以用作其它勘探工具的辅助和其它勘探工具的一体部件，从而提高其解决问题的能力。
微渗漏方式是复杂并且可能随着空间和时间而改变。例如，在开采区域中，上覆沉积物中的气体浓度增加。可以推测过压储层比压力不足的储层具有更严重的渗漏。主动渗漏导致更高浓度的碳氢化合物到达地面，这可以通过地球化学勘探容易地检测到。新的渗漏可以暗示主动生成和迁移，或可选地，可以暗示旧油气藏由于最新断层/压裂而导致的渗漏。除了其中存在有诸如故障的主要管道的区域之外，被动渗漏可以指示非生产盆地，这导致地面上较弱的地球化学表现。虽然原始组成物和原始信号可以随着例如密封类型、油气藏深度、和结构再生以及其它因素的其它地质因素而改变，但是可以假定地面上的地球化学表现主要影响油气藏(油相对于气体)的类型。对微渗漏参数(包括作为空间和时间的函数的浓度)的认识可以提高勘探成功率并打开新的潜在区域。
可以执行描述的检测方法的具体说明，以便实现以下优点中的一个或多个。检测微渗漏参数的建议方法的精度和可靠性与气体含气率的量无关。多深度剖面方法考虑信号的时间空间可变性和非稳定性质。所述方法中的任一种都可以与其它地下勘探工具相结合。本领域的技术人员可以在海上或岸上位置(例如在其中没有利用石油钻探进行预先探索的区域或者其中包括或靠近老油井眼的区域)利用方法检测微渗漏参数。方法特征允许在相同测试位置在多个深度而产生的油苗信号的增强，并可以因此通过识别新渗漏敏感参数而减少噪音或污染(来自单个测量)。该方法的结果与全部其它远程感测方法(例如地震、位场和卫星图像)无关。该方法还可以与诸如地震采集的其它勘探方法集成一体，从而通过地震检波器同时测量渗漏浓度以及地震反射时间。这种集成化在降低总勘探风险方面是关键的。
如图1中所示，可以在井眼开采之前执行示例性渗漏检测***100以识别地下地层102中的微渗漏模式。微渗漏模式的测量可以有助于定位勘探，并最终提供钻井和开采的优化。示例性渗漏检测***100包括在多个深度处的多个气体取样探头104、106和108。气体取样探头104、106和108可以包括传统的后下放管道气体取样探头。在一些实施中，气体取样探头104、106和108可以通过“直接推进”技术被***到地下地层102中，该“直接推进”技术包括使用液压动力冲击机器来驱动工具进入地面中而不需要移除土壤以及形成工具用路径。在一些实施方式中，无绳旋转式钻机用于驱动气体取样探头104、106和108并可以被***到地下地层102中。
气体取样探头104、106和108可以包括末端110，末端110可以在底部具有尖头并可以是可缩回或可伸出式。开槽中空管112可以连接到末端110，开槽中空管112具有多个通风孔或孔口，通过通风孔或孔口从邻接土壤102流出的气体可以进入管的中空内部。气体引导适配器114利用刚性管状驱动轴116与中空管112相互连接。适配器114可以包括诸如通风孔和孔口的开口，或者适配器114可以在底部敞开以接收土壤气体进入适配器的内部。在一些情况下，基于被选择以被研究的土壤的类型和地下深度，中空管112可以具有不同的长度，中空管112被配置成在不同深度处能够允许气体取样探头104、106和108的***。
当气体取样探头完全***(例如1.0米、5米或者110米)时，驱动轴116可以具有与气体取样探头104、106和108的预期地下深度近似相同的长度。驱动轴116可以实施液压驱动力以将探头定位在正在被测试的土壤的表面以下。在一些情况下，理想的是将末端110直接连接到适配器114。在这种情况下，在达到期望的探头深度之后，驱动轴116可以缩回以使末端110与适配器114分离，从而在探头末端110和适配器114的通风孔底部之间的土壤中产生垂直隧道，土壤气体可以通过实施垂直隧道流动进入适配器114。在一些实施例中，气体取样探头104、106和108包括被配置成吸收气体分子的吸收体。气体取样探头104、106和108可以被***在土壤中，并且留在土壤中持续预设时间间隔(例如两周)，该预设时间间隔足以收集可以在实验室中被分析的大量的土壤气体。
进入适配器114的内部的土壤气体可以通过管道118被引导至位于地面处的收集和聚集装置120。收集和聚集装置120可以包括玻璃管或者其它适合的管状材料。收集和聚集装置120可以容纳顺序封装在管内的多种不同的颗粒材料，其中每种颗粒材料都可以用作用于不同气体的分子过滤器，该不同气体可以帮助确定可能位于气体取样探头104、106、和108***地下地层102中的位置下方的碳氢化合物沉积物的特征。分子过滤器是其表面孔隙具有一定尺寸的材料，该尺寸用于容纳之后被圈闭在材料内直到通过热处理或化学处理而被释放的某一气体的分子。通过材料的适当选择，可以圈闭具体气体。收集和聚集装置120和其中封装在其中的过滤材料可以用于聚集在土壤气体样品中发现的轻质碳氢化合物。
管118还可以连接到控制装置122，实施控制装置122可以帮助气体的收集。在一些实施例中，控制装置122是监控气体取样探头104、106、和108在土壤中收集气体期间的时间的定时器。在一些实施例中，控制装置122是真空/容积式泵，该泵被配置成将土壤气体主动地吸入到气体取样探头104、106、和108中并向上通过管118。真空/容积泵可以在取样完成后被关闭，并且在线压力返回至周围大气压力之后，收集和聚集装置120与管线118断开。通过气体取样探头104、106、和108或者收集和聚集装置120获得的样品可以例如在实验室被处理以获得地球化学数据。地球化学数据可以被传输到采集和传输***124。
采集和传输***124可以包括诸如数据采集与传输***单元的多个部件，用以执行诸如需要时增强信号、通过数据采集单元对模拟信号进行取样并数字化为数字格式、将数字化信号传输到计算机126的功能。采集和传输***124可以包括处理器组件、两个编码器/解码器***、和传统的地球化学遥测***。采集和传输***124可以包括位于气体取样探头104、106和108内的部件和位于地面以上的部件。由数据采集与传输***124产生的数字化地球化学信号被发送至计算机126。计算机126可以包括诸如电子处理器128、容纳在电子处理器128内、由电子处理器128承载或以其它方式与电子处理器128可操作地连接的存储器130、和存储在其中的碳氢化合物渗漏分析程序132的不同部件，所述程序可适应计算机126执行程序功能。数字化地球化学信号被碳氢化合物渗漏分析程序存储器130读取或者在可被计算机126的处理器128访问的数据库134中被读取。碳氢化合物渗漏分析程序132分析地球化学信号以得出在探测区域内的不同位置处测量的地球化学浓度的三维空间图像或者四维时间空间图像。
在一些实施例中，采集和传输***124还从一个或多个其它装置接收与勘测地下层带102相关联的数据。例如，采集和传输***124可以从地震检波器接收地震数据、从磁力仪接收磁性数据、或者从重力仪地震数据接收重力数据。在一些实施例中，示例性渗漏检测***100还可以包括航空和/或远程气体感测技术。
图2显示了用于碳氢化合物渗漏的检测的示例性方法200的流程图。在一些情况下，方法200有助于钻井位置的选择。在步骤202处，多个(至少3个)气体取样探头在与勘探区域中特定选择的点相对应的不同位置的不同深度处被***到地下结构中。例如，多个碳氢化合物传感器的位置在每个深度处形成二维阵列。气体取样探头被***的深度可以在地面水平以下的1.0米和10米之间变化。气体取样探头被***的位置可以覆盖几平方公里(例如100平方公里)的地面。气体取样探头可以以彼此间隔开特定距离(例如，1千米)的方式被***到地下地层中。可以基于土壤条件和探头的期望深度选择用于气体取样探头的***位置。用于选择气体取样探头的位置的标准基于对勘探目标区域设置的网格，该区域在地质学上预测油气藏。可以基于网格选择气体取样探头的***位置和深度，该网格支持或者匹配分析碳氢化合物渗漏的特定统计方法。气体取样探头(例如吸收体)在选择的空间内以选择的距离彼此水平且垂直地间隔开，并且被每个气体取样探头吸收的气体可以在勘探空间内被绘制出。结果可以识别勘探空间内的大致与地下油气藏相对应的高气体浓度的区域。
在一些实施例中，气体取样探头可以连接到中空钢驱动轴的引导端，所述中空钢驱动轴利用液压锤被推进到土壤剖面中。包括探头工具、驱动轴、和液压锤的井下工具可以是传统的多件设备。每个聚乙烯管的一端可以在预选深度(例如，1.0米、5米和大于5米的深度处)处通过螺纹配件连接到一适配器。气体取样探头可以被***到驱动轴的上端和真空/容积泵之间的气体引导管中。样品体积(例如，几纳克)可以在特定时间间隔(例如，14-17天)的过程中被气体取样探头被动吸收。在时间间隔结束时认为完成勘探。勘探完成之后，气体取样探头被从安装位置移除，并且气体取样探头可以被发送至实验室用于分析。实验室分析可以包括提取和识别被每一个气体传感器元件吸附的多种类型的碳氢化合物(C2-C20)。分析结果可以被存储在与勘探空间中的每个气体传感器的位置相关联的数据库中。在一些实施例中，由于可以从生物产生源和热产生源中产生甲烷(C1)的因素，因此不测量甲烷。大气气体可以经由真空/容积泵从每个气体取样探头被移除，并且大气气体可以被丢弃到大气中。在一些实施例中，诸如乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷的轻质碳氢化合物、其它碳氢化合物及其异构物、可能存在于土壤气体样品中的氦及其它稀土气体可以从土壤气体中被“过滤”或被圈闭在容纳在气体取样探头中的各种封装装置(例如，图1所示的聚集装置120)中。气体探头可以收集多达100种气体组分(包括芳香族和非芳香族碳氢化合物)。
在步骤204处，收集在每个气体取样探头中的样品被分析以相对于在勘探容积中的对应位置识别感兴趣的气体组分的存在和浓度。被收集的气体组分中的一部分可用于确定碳氢化合物渗漏。在一些实施例中，气体组分的分析包括识别C2-C20范围内的碳氢化合物、其极性化合物以及其与非极性化合物的关系。可以基于立体坐标结合与每个气体取样探头的位置相关联的地球化学数据，以用于生成勘测位置和深度中的地球化学特性的三维空间分布。在一些实施例中，通过过滤特定的渗漏敏感参数处理地球化学数据以减少噪音或污染。例如，通过收集在控制点处采集的背景噪音以地质统计学地方式执行过滤，该控制点被已知为是来自象干井一样的石油藏或泄漏的空井(barren)。地球化学数据可以包括与油气田相关联的渗漏感应电磁异常，所述异常可以与其它地质信息结合成一体以为考虑了异常的结构特性(深度、宽度和位置)的井选择钻井位置。
在一些实施例中，从已知的具有限定的地球化学特征的油气藏测量的渗漏特征可以与在多个选择的深度间隔处测量的其它渗漏特征相比较以增加渗漏识别的精度。例如，对于已知的油气藏，气体的组成被定量，并且与从多个深度获得的渗漏的气体的组成进行比较。相似的组分可以被归于参考的油气藏，而其它组分可以来自于非目标油气藏或噪音。可以在已知油气田上测试和验证聚集的组分。从多个深度采集的位置与参考深度相比较(例如，已知油气藏的位置可以被交叉检查以减去与信号相关的任何噪音或者污染，以便将大多数类似特征与实际特征相匹配)。地面处的污染物或噪音的影响随着深度而减小。可以基于油气藏的变化区分实际气体渗漏与错误的读数，该读数近似不变或随着深度增加。通过组合多深度数据执行在多个位置和深度处收集的气体组分的统计分析可以加强与原始数据有关的相似性(例如，增加相关性的重要性)并增加噪音。
在步骤206处，以不同时间间隔(例如，以周或月间隔开)重复地球化学勘探，从而研究一定时间内的碳氢化合物渗漏变化并生成碳氢化合物微渗漏的四维图。包括多深度比对的气体组分的统计分析可以在不同时间被重复，以识别哪一种组分被始终测量并且测量的组分中的哪一种可以归因于噪音。碳氢化合物微渗漏的四维图可以包括指示来源(例如油气储层的地理坐标)和碳氢化合物渗漏的趋势的复杂模式。在步骤208处，基于对碳氢化合物微渗漏的四维图的处理确定碳氢化合物的渗漏。在一些实施例中，碳氢化合物微渗漏的四维图可以指示开采区域中的渗漏强度的时间空间变化。在步骤210处，强度的变化可用于识别所识别的油气储层的压力。例如，明显增加的渗漏强度可以指示过压储层，而低渗漏强度可以指示欠压储层。
碳氢化合物微渗漏的四维图可以指示开采区域中的碳氢化合物的浓度的变化。碳氢化合物的浓度的变化可用于识别主动渗漏、被动渗漏和新渗漏。例如，主动渗漏导致到地面的更高浓度的碳氢化合物，这可以基于四维地球化学勘探被检测。新渗漏可以与通过断层/压裂导致的主动生成和迁移***以及旧油气藏的随后泄漏相关联。可以基于四维地球化学勘探检测被动渗漏，这指示除了其中存在诸如故障的主要管道的区域外的非生成盆地，从而导致地面上较弱的地球化学表现。在一些实施例中，在地面上的地球化学表现可以用于识别油气藏的类型(例如，油相对于气体)。
在一些实施例中，用于检测碳氢化合物渗漏的方法可以使用卫星、航空、声学、和地震勘探技术与水下传感器的组合，用以表征和绘制不同环境下的碳氢化合物。地球物理技术与多个传感器的组合提供更完整的盆地规模的勘探区处的碳氢化合物的特征和绘制。各种独立的技术可以包括远程感测(例如，卫星和/或航空)、地震和声学成像(例如，初始基于船舶的：多波束回声探测器、侧扫描声纳、子海底轮廓测绘仪；这些还可以被归入自控水下艇(AUV)，用于由于邻近海底但是在范围内更本地的卓绝的成像)、磁重勘探(或者基于船舶或者空气的工具、或者本地地来自自控水下艇)、化学感测(自控水下艇：基本质谱仪和荧光计)、和淀积物、生化取样(例如，典型地活塞芯，但可以优选地利用海底作业车以获得淀积物、流体(油、水)、或者和/或用于稀有气体和同位素测井的气体样品、和生态学)。该方法可以利用飞行器、陆上车辆、和海运船舶(例如，船和/或海底作业车(例如，可以包括遥控潜水器(ROV或者AUV)的无人驾驶潜水器)。当结合成整体方法时，这些技术可以利用复杂模式确定热源碳氢化合物的存在和位置。
在一些实施例中，用于检测碳氢化合物渗漏的方法还可以包括化学感测。从地下渗漏流出的热源碳氢化合物的检测宏观或者微观测量可以被检测以确认碳氢化合物渗漏是否存在于识别位置。测量海底附近的热源甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的浓度可以经由小型高灵敏度质谱仪和激光荧光计(用于通常与碳氢化合物液体相关联的芳族化合物)执行。渗漏孔位置为流体、气体和沉淀物的额外生物学和化学取样提供有利的场所，从而进一步加强分析。具体地，该方法可以包括由来自海底作业车的测量数据确定与地下油气藏有关的诸如深度、类型、质量、体积和位置的信息的存在和估算。具体地，本技术包含三个独立技术的使用：被结合并集成为工作流程以提高碳氢化合物勘探成功率的族同位素地球化学、稀有气体地质化学、和微生物学。三个独立技术的使用可以提供与深度、流体类型(油相对于气体)和质量有关的信息，和将根据与辅助信息相结合的碳氢化合物微渗漏的四维图的取样和分析来确定的地下油气藏的体积。即，碳氢化合物渗漏检测方法可以集成生物学、地球化学、和地震指示器的多种方法，例如结构位置和储层、密封或者圈闭结构，以提高渗漏识别的精度。在步骤212处，渗漏识别可用于启动对油气储层的钻进。
主题的实施例和本说明书中描述的操作可以利用数字电子线路或者计算机软件、固件或者硬件实现，包括本说明书中公开的结构及其等效结构，或者与它们中的一个或多个的结合。在本说明书中描述的主题的实施例可以利用一个或多个计算机程序(即，计算机程序指令的一个或多个模块)执行、通过数据处理设备或者控制数据处理设备的操作在用于运行的计算机存储器介质上进行编码来实现。
为提供与用户的交互，本说明书中描述的主题的实施例可以在任何类型的计算机上被执行，该计算机具有用于为用户显示信息的显示装置、用户可以提供到计算机的输入的键盘和光标位置指示器，例如鼠标或者轨迹球。其它种类的装置也可以用于提供与用户的交互：例如为用户提供的反馈可以是任何形式的传感反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈；来自用户的输入可以以任何形式被接收，包括声学、语音、或者触觉输入。
当本说明书包含多个具体实施例细节时，这些细节将不会被解释为对本发明中任一种的保护范围或者可以被主张的权利要求的保护范围的限制，而是作为具体到特定发明的特定实施例的特征的描述。在各个实施例的上下文中的说明中描述的一些特征还可以以单个实施例中的组合而被实现。反之，在单个实施例的上下文中描述的不同特征还可以分别以多个实施例或者任何适当的子组合来实现。此外，虽然上述特征可以用作一些组合，甚至作为初始的权利要求，但是主张的组合中的一个或多个特征可以在一些情况下从该组合中去除，并且主张的组合可以涉及子组合或者子组合的变化。
类似地，当以具体顺序在附图中描述操作时，这将不会被理解为需要以具体顺序或者顺序次序执行这种操作或者执行全部图解的操作以获得适合的结果。在一些情况下，多重任务和并行处理是有利的。此外，上述实施例中不同***部件的分离将不会被理解为在整个实施例中需要这种分离，并且应该理解的是，描述的程序部件和***可以通常在单个软件产品或者程序包中在一起集成为多个软件产品。
因此，已经描述了本主题的特定实施例。其它实施例也落入以下权利要求的保护范围内。在一些情况下，权利要求中所述的动作可以以不同顺序被执行，并且仍可以获得期望的结果。此外，附图中所述的过程不需要要求所示的特定顺序或者顺序次序以获得期望的结构。在一些实施例中，多重任务和并行处理可以是有利的。

Claims (19)

1.一种选择钻井位置的方法，包括针对碳氢化合物渗漏对地理区域进行取样的方法，所述针对碳氢化合物渗漏对地理区域进行取样的方法包括以下步骤：
在勘探地理区域中在距离地面的第一取样深度处通过第一气体取样探头检测碳氢化合物渗漏；
在距离地面的第二取样深度处通过第二气体取样探头检测碳氢化合物渗漏，所述第二取样深度比所述第一取样深度深；
在距离地面的第三取样深度处通过第三气体取样探头检测碳氢化合物渗漏，所述第三取样深度比所述第二取样深度深；
将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与比第一取样深度、第二取样深度和第三取样深度深的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较，其中参考深度处的碳氢化合物渗漏是已知的；和
基于将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较的结果确定通过勘探地理区域的碳氢化合物渗漏，
其中样品体积在预定时间间隔被所述气体取样探头被动吸收。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在第一取样深度处检测碳氢化合物渗漏、在第二取样深度处检测碳氢化合物渗漏和在第三取样深度处检测碳氢化合物渗漏的步骤包括：
将多个第一碳氢化合物传感器定位在第一取样深度处；
将多个第二碳氢化合物传感器定位在第二取样深度处；和
将多个第三碳氢化合物传感器定位在第三取样深度处，
其中多个第一碳氢化合物传感器、多个第二碳氢化合物传感器和多个第三碳氢化合物传感器被配置成分别检测第一取样深度处的碳氢化合物、第二取样深度处的碳氢化合物和第三取样深度处的碳氢化合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，将多个第一碳氢化合物传感器定位在第一取样深度处的步骤包括：
将多个第一碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在第一取样深度处。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第一取样深度距离地面大约为1.0米。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，将多个第二碳氢化合物传感器定位在第二取样深度处的步骤包括：
将多个第二碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在第二取样深度处。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，第二取样深度距离地面大约为5.0米。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，将多个第三碳氢化合物传感器定位在第三取样深度处的步骤包括：
将多个第三碳氢化合物传感器以二维阵列的方式定位在第三取样深度处。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，第三取样深度距离地面大于10.0米。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
将参考碳氢化合物传感器定位在参考深度处，所述参考碳氢化合物传感器被配置成检测参考深度处的碳氢化合物。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述参考深度在勘探地理区域中的油气储层内。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与比第一取样深度、第二取样深度和第三取样深度深的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较的步骤包括：
检测参考深度处的碳氢化合物渗漏。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，将第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与比第一取样深度、第二取样深度和第三取样深度深的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较的步骤包括：
确定表示参考深度处的碳氢化合物渗漏的参考碳氢化合物渗漏信号；
确定表示第一取样深度处的碳氢化合物渗漏的第一碳氢化合物渗漏信号；
确定表示第二取样深度处的碳氢化合物渗漏的第二碳氢化合物渗漏信号；
确定表示第三取样深度处的碳氢化合物渗漏的第三碳氢化合物渗漏信号；
从参考碳氢化合物渗漏信号减去第一碳氢化合物渗漏信号；
从参考碳氢化合物渗漏信号减去第二碳氢化合物渗漏信号；和
从参考碳氢化合物渗漏信号减去第三碳氢化合物渗漏信号。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏在第一时间时刻被检测，并且其中所述方法还包括以下步骤：
在第一时间时刻之后的第二时间时刻检测第一取样深度处的碳氢化合物渗漏；
在第二时间时刻检测第二取样深度处的碳氢化合物渗漏；
在第二时间时刻检测第三取样深度处的碳氢化合物渗漏；和
将在第二时间时刻检测的第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、在第二时间时刻检测的第二取样深度处的碳氢化合物渗漏、和在第二时间时刻检测的第三取样深度处的碳氢化合物渗漏中的每一个与在第二时间时刻确定的参考深度处的碳氢化合物渗漏进行比较。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：
基于在第一时间时刻的比较结果和在第二时间时刻的比较结果确定通过勘探地理区域的碳氢化合物渗漏，所述碳氢化合物渗漏是时间的函数。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
基于第一取样深度处的碳氢化合物渗漏、第二取样深度处的碳氢化合物渗漏和第三取样深度处的碳氢化合物渗漏来分析包含在碳氢化合物中的极性化合物和非极性化合物之间的关系。
16.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
将多个气体取样探头***到地下地层中，使得多个气体取样探头中的每一个都被***在彼此不同的位置处；
在第一时间时刻利用多个气体取样探头中的每一个检测与各个位置相关联的第一组地球化学数据；
基于第一组地球化学数据确定第一空间图；
在第二时间时刻利用多个气体取样探头中的每一个检测与各个位置相关联的第二组地球化学数据；
基于第二组地球化学数据确定第二空间图；
基于第一空间图和第二空间图生成时间空间图；和
基于对时间空间图的处理确定碳氢化合物的渗漏。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，确定碳氢化合物的渗漏的步骤还包括：
卫星、航空、声学和地震勘探技术中的至少一个。
18.一种检测碳氢化合物的***，所述***包括：
多个气体取样探头，所述多个气体取样探头被配置成***到地下地层中，使得所述多个气体取样探头中的每一个都被***在彼此不同的位置处；
多个气体收集和聚集装置，所述多个气体收集和聚集装置中的每一个被以能够移除方式连接到所述多个气体取样探头，并被配置成在第一时间时刻收集与各个位置相关联的第一组地球化学数据和在第二时间时刻收集与各个位置相关联的第二组地球化学数据；和
处理器，所述处理器被配置成基于第一组地球化学数据和第二组地球化学数据确定时间空间图和基于对时间空间图像的处理确定碳氢化合物的渗漏，
其中所述***被配置成执行根据权利要求1-17中任一项所述的方法。
19.根据权利要求18所述的***，还包括地震检波器，所述地震检波器被配置成检测所述各个位置处的地震波。
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