临界解吸压力的现场确定的制作方法

专利名称：临界解吸压力的现场确定的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及可用于钻井现场以及井场分析的系统、方法和设备。更具体地，
本发明涉及利用缆索式地层评价工具进行井场分析的系统、方法和设备，所述缆索式地层 评价工具用于水饱和含煤地层中临界解吸压力的现场确定。
背景技术：
缆索式地层评价工具在传统地层中使用超过50年，以获取地层压力、渗透性、流 体样本以及许多其它储层特性。这些始终相同的缆索式工具已经成功地用于表现煤层气地 层的特性。 煤层气储层能够包含吸附到煤表面以及溶解于地层水中的一定量气体。煤基质中 的以及溶解于水中的吸附气体的量占据了储层整体压力中的部分压力。由于气体局部压力 与气体溶解度浓度之间的已知关系，因此测定储层内气体的局部压力提供了一种测定储层 整体气体含量的有效方法。 一旦气体含量被量化，操作者就能够更好地针对井场操作及钻 井的经济可行性作出有根据的决策。 天然气的有效局部压力可以通过测定吸附气体的临界解吸压力而得到。由于煤表 面上的吸附气体以及地层水中的溶解气体处于平衡状态，因此临界解吸压力就是储层内部 压力等于溶解气体局部压力时的压力。在临界解吸压力下，储层开始以水中气泡的形式抽 出溶解气体。 临界解吸压力是水饱和煤处于使吸附气体开始产生的状态的地层压力。由于井开 采期间水的排空以及处理费用相当高，因此临界解吸压力的测定对于确定煤层气地层的经 济性而言是关键因素。 临界解吸压力的测定通常通过从井场取回岩芯样本而完成。 一旦拿到地表，岩芯 样本就被密封到容器中，防止分析前的任何气体泄露。岩芯样本随后在受控条件下释放它 的气体，从而使得气体总量能够被测量出来。产生的气体随后通过已知的等温线而与临界 解吸压力联系起来。 然而，使用已知方法存在很多误差来源。由于煤芯在被容纳到容器中之前被拿到 地表，因此它们开始泄压以及气体解吸，并且由此在进行实验室测量之前就引入了误差。在 岩芯样本被容纳之前从岩芯样本释放的气体必须被估算出来，由此在临界解吸压力的测定 中引入了误差来源。此外，岩芯样本必须被带离钻场而拿到异地实验室用于分析。在异地 实验室等待临界解吸压力的测定通常需要好多天，由此延迟了钻井进度。

发明内容
考虑到上述问题，本发明的目的是提供一种用于确定缆索获取的现场临界解吸压 力同时使所述问题及限制消除或使之最小化的方法、设备及系统。现场临界解吸压力代表 了用于表现朗缪尔(Langmuir)吸附等温线关系特性的有价值测量点。当该方法用于校准 朗缪尔吸附等温线时，现场临界解吸压力的价值变得明显。
临界解吸压力通过在井孔的隔离区段内产生局部低压区域而被确定。当该隔离区 段中的压力降低时，来自于周围地层基质的地层流体被引入该区域中。当局部压力进一步 降低时，地层流体内的气泡将开始形成。地层流体在抽出的同时被观察，并且气泡的形成在 水相中被检测。根据地层水中气泡的出现确定临界解吸压力。含煤地层中气体的量能够根 据临界解吸压力的确定而被确定。 通过参考附图、随后的描述以及权利要求书，本发明的其它目的、特征和优点对于 本领域技术人员而言变得明显。


图1是本发明优选实施例可在其中实施的网络数据处理系统的图示性表示； 图2是显示根据本发明优选实施例的井场的示意图，数据从该井场中获得； 图3是根据本发明有利实施例所示的数据处理系统的示意图； 图4是根据本发明解释性实施例的显示已知煤区段的裸眼井测井响应； 图5是根据本发明解释性实施例的显示地层评价工具与控制计算机之间数据流
的示意图； 图6是根据本发明解释性实施例的缆索传送式地层评价工具； 图7是根据本发明解释性实施例的显示光学分光计以及折射计的光学流体分析 仪的原理图； 图8是根据发明解释性实施例的描述用于获得临界解吸压力的现场测量值的方 法步骤的流程图； 图9是根据本发明解释性实施例的在地层工具的测试序列期间区段压力相对于 时间的曲线图； 图10是根据本发明解释性实施例的显示抽空序列期间水和气体生成的光学分析 仪响应；以及 图11是朗缪尔吸附等温线的图线，显示根据本发明解释性实施例的从气体生成 开始之后的临界解吸压力。
具体实施例方式
在接下来本发明的优选实施例和其它实施例的详细描述中，针对附图进行参考。 可以理解的是，对于本领域技术人员而言，容易认识到可以得到其它实施例和变型，而不会 脱离本发明的范围。 参考图l，显示了本发明优选实施例可在其中实施的网络数据处理系统的图示性 表示。在该示例中，网络数据处理系统100是计算装置的网络，本发明的不同实施例可以在 其中实施。网络数据处理系统100包括网络102，该网络102是用于在网络数据处理系统 100内相互连通的各种设备与计算机之间提供通讯连接的介质。网络102可包括连接器，例 如有线、无线通讯连接器或者光纤线缆。数据甚至可以手工传送，其中数据被存储在存储设 备例如硬盘驱动器、DVD或闪存中。 在所示示例中，井场104、106、108和110具有产生与位于这些井场的井相关的数 据的计算机或其它计算装置。在这些示例中，井场1Q4、106、108和110位于地理区112内。
5在这些示例中，这个地理区是单个储层。当然，根据特定的实施方式，这些井场可以跨过不 同地理区和/或在多个储层上方分布。井场104和106具有连接到网络102的有线通讯连 接器114和116。井场108和110具有连接到网络102的无线通讯连接器118和120。分 析中心122是数据处理系统(例如服务器)所处的位置，并且设置成处理从井场104、106、 108和IIO收集的数据。当然，根据特定的实施方式，可存在多个分析中心。根据特定的实 施方式，这些分析中心可以设在办公室或者地理区112现场。在这些解释性实施例中，分析 中心122通过用于本发明不同实施例的处理方法来分析来自于井场104、 106、 108以及110 的数据。 在所示示例中，网络数据处理系统100是具有网络102的因特网，网络102表示全 世界范围内、使用传输控制协议/因特网协议(TCP/IP)成套协议来实现彼此互联的网络及 网关的集合。因特网的中心是主网点与主计算机之间高速数据通讯线路的中枢，由按规定 线路发送数据和信息的数千个商业、政府、教育以及其它计算机系统所组成。当然，网络数 据处理系统100还可以被实施成多个不同类型的网络，例如企业内部互联网、局域网(LAN) 或者广域网(WAN)。 图1被认为是一个示例，并且不作为不同实施例的体系结构的限制。 不同的实施例认识到能够分析从井场得到的全部不同类型数据对于鉴定地层是
有用的。具体地，使用从井场获得的不同类型数据允许鉴定井场下方地层或区域中的异质性。 本发明的不同实施例提供了用于鉴定岩石的异质性的计算机实施方法、设备以及 计算机可用程序代码。这些实施例还便于根据鉴定出的异质性来选择出岩芯取样位置，以 及对于不同油田问题的解决方案。在这些解释性实施例中，地层的异质性通过连续的井数 据而被鉴定出来。这个连续的井数据包括例如测井曲线、随钻随测数据、录井、钻屑以及其 它信息，它们被组合以形成数据集。在进行取样之后，材料特性被测量并且将这些特性与数 据相联系。这些材料特性包括储层、地球化学、岩石学以及机械特性。接下来，获得了各个 测量特性沿着井孔长度传播的模型。同时，还可以从这个信息获得用于预测其它井场中特 性以及对井场作出决策的模型。由此，不同的解释性实施例允许根据用于管理储层的井数 据建立非传统三维模型。这个信息可被用于管理井场以及地层。例如，该信息可被用于更 好地辨别开采甜点以及更好地指导钻井及开采计划。 参考图2，根据本发明优选实施例显示了描述井场的示意图，数据从该井场中获 得。井场200是井场(例如图1中的井场104)的示例。从井场200获取的数据被认为是 这些示例中的数据。 在该示例中，井场200位于地层202上。在地层202中形成井孔204期间，获得不 同的样本。例如，可以获得岩芯样本206和侧壁栓塞208。此外，测井工具210可被用于获 取其它信息，例如压力测量值以及要素信息。此外，从井孔204形成能够获得钻屑以及录 井。 其它信息，例如地震信息还可通过地震装置212获得。该信息可被数据处理系统 214所收集并且发送到分析中心，例如图1中的分析中心122。例如，由地震装置212作出 的地震测量可被数据处理系统214所收集并且发送用于进一步分析。 在井场200收集的信息可被分为连续数据组以及离散数据组。在这些示例中，连续数据可以是井场数据或者实验室数据以及离散数据也可以是井场数据或者实验室数据。 井场数据是通过对井进行测量而获得的数据，而实验室数据是通过对来自于井场200的样 本获得的测量而作出的。例如，连续井场数据包括例如地震、测井/测井系列以及随钻随 测。连续实验室数据包括例如强度曲线图以及芯伽马信息。离散井场数据包括例如侧壁栓 塞、钻屑，压力测量以及气体流动检测确定。离散实验室数据可包括例如对从井场200获得 的栓塞或芯作出的实验室测量。当然，不同的解释性实施例可应用于除了这些示例中所示 之外或者代替这些示例中所示的任何连续井场数据、连续实验室数据、离散井场数据以及 离散实验室数据。 岩芯样本的图像以及在井场200由设备测量或收集的其它数据可被发送到数据 处理系统214，用于传送到分析中心。更具体地，数据可由数据处理系统214输入或接收， 用于传送到分析中心进行处理。可选择地，根据特定的实施方式，来自于井场200的数据的 部分或全部处理可以通过数据处理系统214来完成。例如，数据处理系统214可被用于预 处理数据或者对来自于井场200的数据进行所有分析。如果所有分析都通过数据处理系统 214进行，那么结果可随后被传送到分析中心以便与来自于其它井场的结果相结合，从而提 供另外的结果。 参考图3，显示了根据本发明解释性实施例的数据处理系统的框图。在该解释性示 例中，数据处理系统300包括通讯组织结构302，其在处理器单元304、内存306、固定存储器 308、通讯单元310、输入/输出(I/O)单元312以及显示器314之间提供通讯。
处理器单元304适于执行软件的指令，所述软件可被加载在内存306中。根据特定 的实施方式，处理器单元304可以是一个或多个处理器的组合或者可以是多个处理器芯。
此外，处理器单元304可以通过一个或多个不同种类的处理器系统而被实施，在 处理器系统中设有主处理器，辅助处理器位于单片机上。作为另一个解释性示例，处理器单 元304可以是包含多个同一类型处理器的对称多处理器。在这些示例中，内存306可以例 如是随机存取存储器。根据特定的实施方式，固定存储器308可以采用多种形式。例如，固 定存储器308可以包含一个或多个部件或器件。例如，固定存储器308可以是硬盘、闪存、 可擦写光盘、可擦写磁带或者上述的一些组合。固定存储器308使用的介质也可以是可取 下的。例如，可取下硬盘驱动器可被用于固定存储器308。 在这些示例中，通讯单元310提供与其它数据处理系统或装置的通讯。在这些示 例中，通讯单元310是网络接口卡。通讯单元310可通过使用物理通讯连接器或者无线通 讯连接器来提供通讯。 输入/输出单元312允许通过可连接到数据处理系统300的其它装置进行数据的 输入和输出。例如，输入/输出单元312可提供一种连接，用于使用者通过键盘和鼠标进行 输入。此外，输入/输出单元312可将输出发送到打印机。显示器314提供用于将信息显 示给使用者的机构。 用于操作系统的指令以及应用或程序被设置在固定存储器308上。这些指令可被 加载到内存306中以便通过处理器单元304执行。不同实施例的处理能够采用计算机实施 指令由处理器单元304完成，所述计算机执行指令可设置在内存中，例如内存306中。这些 指令被称为计算机可用程序代码或者计算机可读程序代码，其可以被处理器单元304中的 处理器读出及执行。
计算机可读程序代码可在不同的物理或有形计算机可读介质例如内存306或者 固定存储器308上体现。计算机可用程序代码316以功能化的形式设置在计算机可读介 质318上并且可以加载到数据处理系统300上或者传送给数据处理系统300。在这些示例 中，计算机可用程序代码316和计算机可读程序代码318形成了计算机程序产品320。在 一个示例中，计算机可读介质318可以例如是插入或者放置到驱动器或者作为固定存储器 308 —部分的其它装置中的光盘或磁盘，用于传输到存储设备，例如作为固定存储器308 — 部分的硬盘驱动器。计算机可读介质318还可以采用固定存储器的形式，例如连接到数据 处理系统300的硬盘驱动器或者闪存。 可选择地，计算机可用程序代码316可以从计算机可读介质318通过到通讯单元 310的通讯连接器和/或通过到输入/输出单元312的连器装置传送到数据处理系统300。 在解释性实施例中，通讯连接器和/或连接装置可以是物理的或者无线的。计算机可读介 质还可以采取无形介质形式，例如包含计算机可读程序代码的通讯连接器或者无线传送装置。 所描述的用于数据处理系统300的不同部件并不意味着对于不同实施例的实施 方式提供了体系结构的限制。不同的解释性实施例可以在包括除了描述用于数据处理系统 300之外的部件或者代替描述用于数据处理系统300的部件的数据处理系统中实施。图3 中所示的其它部件可以与所示的解释性示例有所不同。 例如，总线系统可被用于实施通讯组织结构302，并且可包括一种或多种总线，例 如系统总线或者输入/输出总线。当然，总线系统可通过任意适当的、设置用于在连接到总 线系统的不同部件或装置之间的数据传输的体系结构类型而得以实施。此外，通讯单元可 包括一个或多个用于传送或接收数据的装置，例如调制解调器或者网络适配器。此外，内存 可以例如是内存306或者高速缓存，例如通讯组织结构302中出现的接口或者内存控制器 集线器。 通过上述方法获取的数据被用于确定煤层地层的存在以用于钻井目的。不同实施
例允许分析不同来源的数据，例如分析从图2中井场200获取的数据来鉴定地层中的不同
层。换句话说，不同实施例允许鉴定地层的异质性。在解释性示例中，这种鉴定是通过利用
连续井数据而作出的，例如通过从图2中井场200获得的连续井数据。更具体地，不同实施
例使用聚类分析来鉴定有关地面中区域的数据中的模式，以鉴定岩石异质性。 换句话说，来自于井场的这个信息允许了对地层内不同区域或分组的鉴定。在这
些示例中，可以在地面中地层之外的其它区域或结构中进行不同区域的鉴定。在这些解释
性实施例中，地带是地面中的一些选择出来的横截面或者地面中的一些三维地带。地带可
包括整个地层、地层的一部分或者其它结构。换句话说，地带可以覆盖地面下泥土的任意部
分。这种通过相似或不相似材料特性的地带鉴定可以通过这类分析被鉴定。 参考图4，显示了根据发明的解释性实施例的显示已知煤区段的裸眼井测井响应。
图4中的数据一般通过核和其它井场评价技术而获得，例如图3中所示的。 煤炭是相对低密度的电阻型、固体碳氢化合物并且将会反应传统裸眼井测井响应
中的特性。图4显示了多个测井数据集合的一般裸眼井工具响应。伽马射线410、感应电阻
率412、孔隙度414以及光电效应416全部显示出来。当与附近岩石相比时，煤区段通过低
伽马射线响应例如峰值418、420和422，高孔隙度响应例如峰值424、426和428，以及高电
8阻率工具响应例如峰值430、432和434而被容易地鉴定出来。 参考图5，显示了根据解释性实施例显示地层评价工具与控制计算机之间的数据 流的框图。地层评价工具510是能够在抽空以及积累(build up)序列期间隔离各个煤区 段的缆索传送式评价工具。地层评价工具510还能够在抽空期间观察流体类型、捕捉流动 样本以及实时地记录及观察压力瞬态数据。 地层评价工具510被降落到井孔511中。缆索512使地层评价工具510悬垂在井 孔511中并且在地层评价工具510与数据处理系统514之间提供通讯连接。当地层评价工 具510被降落到井孔511中到达地层的必要深度时，缆索512提供了悬垂支撑，该必要深度 由核工具或者其它分析技术所确定。 —旦地层评价工具510达到必要深度，地层评价工具510开始检测序列从而确定 地层的临界解吸压力。井孔511内以及最接近地层评价工具510的压力降低，如图6所示， 将地层流体516从井孔511周围地层中引入到地层评价工具510。地层流体516随后在当 前局部压力下被分析。局部压力连续地降低，并且地层流体516连续地被监控，直到检测到 地层流体516中出现气泡518。从检测序列收集的数据发送到数据处理系统514，数据在该 系统与朗缪尔吸附等温线匹配从而有助于确定地层的气体含量。 参考图6，显示了根据发明解释性实施例的示例性缆索传送式地层评价工具600。 地层评价工具600可以是图5中的地层评价工具510。缆索610是一种被油井或气井操作 者使用的一般缆索，用于将设备降落到井孔中，例如图2的井孔204，用于修井的目的。缆 索610由单股、多股或者辫成麻花状的多股金属丝组成。缆索610应当能够将电路引导到 地层评价工具600，从而向设置于线缆地层评价工具600端部的设备提供动力。缆索610还 能够在地层评价工具600与接收井孔数据的任何监控计算机之间提供通讯路径。
工具控制器614将从控制计算机接收的指令提供给信息评价工具600的其它部 件。工具控制器614能够是包括软件指令的数据处理系统，该数据处理系统将控制指令提 供到地层评价工具600。 流体泵616将地层流体从钻孔抽送到流体样本腔618以及隔离封隔器622中。流 体泵616还可包括可以从地层评价工具600的表面打开或关闭的阀或端口。当关闭时，阀 或端口可以在数据没有被收集时防止地层流体和钻孔流体引入到流体样本腔618和隔离 封隔器622中。 当隔离封隔器622最初被膨胀时，隔离封隔器622之间的区域包含钻孔流体。流体 泵616将钻孔流体从该区域移开，将钻孔流体抽送到封隔器之间区域外侧的井孔中。当钻 孔流体被移开时，隔离封隔器622之间的区域相对于地层内的地层流体压力经历了压降。 一旦封隔器之间的压力减小到小于地层压力的压力，地层流体将会开始从地层流入到隔离 封隔器之间的降压区域中。当地层封隔器之间的压力进一步降低超过地层流体内任意溶解 气体的蒸发压力时，地层流体中将出现气泡。 地层流体的气泡点_该压力下气泡最初被观察到在地层流体中形成_等于煤地层 的临界解吸压力。尽管知晓地层流体的气泡点不重要，但是知晓临界解吸压力对于从地层 开采或收集的气体的经济可行性的估计而言是必要的。 流体样本腔618对于从流体泵616到光学流体分析仪620的地层流体提供了存储 和流路。流体样本腔618还能够捕捉地层流体样本并且在地层压力下将样本带到表面。
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光学流体分析仪620提供周围钻孔流体及其组分的数据采集。图6显示了一般的光学流体分析仪。 地层隔离封隔器622是围绕着地层评价工具600的外表面设置的可膨胀环形环。地层隔离封隔器622适于密封地与井孔接合。地层隔离封隔器622通常由热塑性弹性体例如橡胶制成。流体样本腔618提供了地层流体能够从流体泵616抽送到地层隔离封隔器622内部的通道，使得地层隔离封隔器622膨胀并且与井孔侧面接合。地层隔离封隔器622由此提供密封，从而使得地层隔离封隔器622之间区域内的情况相对于井孔其它位置的情况例如通过改变该区域内的压力而发生变化。当地层隔离封隔器622之间的压力降低时，地层流体从地层被引出，并且引入到降压区域内。 参考图7，显示了根据本发明解释性实施例的光学分光计与折射计的光学流体分析仪的示意图。 当地层流体被抽送经过光学流体分析仪700时，分光计(例如液体检测器710)能
够将地层流体中的水712与地层流体中存在的其它流体(例如油714)区别开。折射计(例
如气体检测器716)能够将液体与气体718区别开。可选地，电阻率测试(未示出)还可被
结合到光学流体分析仪700中从而将钻孔流体水与地层水和地层气体区别开。 在煤层气的情况下，主要关心问题是识别钻孔流体、地层水和气体。除了碳氢化合
物，煤层气可以包含气体例如C02和N2。由此，期望使用能够将碳氢化合物与其它预料到的
气体区别开的光学流体分析仪。 由于气体检测器716提供了表面测量，因此非常小量的气体718不会使得足够的光折射到所生成的流体中。与之相反，液体检测器710测量穿过流体的光的响应、并且对于样本中存在的气体能够给出更为敏感的指示。 在从该区域获取数据之前，重要的是具有足够的储层流体，从而使得能够获得地层流体的准确代表性样本。在钻孔操作期间以及钻孔操作之后，钻孔流体将会流入或者侵入到井孔附近的地层中。侵入的量根据钻孔流体密度和高度、钻孔流体特性(例如粘性和降滤失剂)、地层渗透性以及地层压力而变化。当地层流体从地层抽出从而获取流体样本时，重要的是观察流体类型。如果没有首先泵出足够量的钻孔流体，将会获得不准确的结果。这些异常来自于钻孔流体，而不是被分析的地层流体。 参考图8，显示了根据发明的解释性实施例的流程图，该流程图显示了用于获取临界解吸压力的现场测量的方法步骤。 通过将地层评价工具降落到井孔中(步骤810)而开始工序800。地层评价工具可以是能够完成这里所述的数据收集和分析的任意地层评价工具，例如图5的地层评价工具510。地层评价工具被降低到含煤地层的必要深度，该必要深度通过来自于井场钻孔的信息而确定。 地层评价工具上的地层隔离封隔器被膨胀(步骤812)，有效地使井孔的小区域与井孔的其它区域封闭开来。地层隔离封隔器由此提供了封闭，从而使得地层隔离封隔器之间区域内的情况相对于井孔其它位置的情况能够例如通过改变该区域内的压力发生变化。地层隔离封隔器通过将井孔内的钻孔流体抽到地层隔离封隔器的内部而膨胀，导致地层隔离封隔器膨胀并且与井孔侧面接合。 —旦地层隔离封隔器已经膨胀，那么地层评价工具开始减小地层隔离封隔器之间区域内的局部压力(步骤814)。当钻孔流体移开时，地层隔离封隔器之间的区域相对于地 层内的流体压力经受了压降。当更多的钻孔流体从地层隔离封隔器之间的区域移开时，地 层流体从周围饱和的井孔基质吸引过来并且引到减压区域中。 一旦封隔器之间的压力降低 到小于地层压力的压力，地层流体开始从地层流入到隔离封隔器之间降压区域内。
当地层封隔器之间的压力进一步降低超过地层流体内任意溶解气体的蒸发压力 时，地层流体中将会出现气泡。当地层隔离封隔器之间区域内的压力连续地降低时，引入到 该区域内的地层流体流经流体分析仪从而确定渗出的地层流体中气泡的出现(步骤816)。 液体检测器可以是分光计液体检测器，例如图7中的液体检测器710。当地层流体抽送经过 地层评价工具时，液体检测器能够将地层流体中的水与地层流体中存在的其它流体例如油 区别开。液体检测器测量经过流体的光响应，并且与气体检测器相比对样本中存在气体给 出了更加敏感的指示。 如果渗出地层流体中没有发现气泡(步骤816中"否")，那么地层隔离封隔器之 间区域内的局部压力被进一步降低，并且工序800返回到步骤814。局部区域被抽到更低压 力，并且渗出的地层流体被再次分析。这样一直重复，直到在渗出地层流体内检测到气泡的 出现。如果在渗出地层流体中发现气泡的存在(步骤816中"是")，那么该区域的局部压 力被记录下来(步骤818)。根据地层流体内的气体存在，可以确定临界解吸压力。由此，当 气泡形成首次发生时记录下的压力就等于临界解吸压力。 根据临界解吸压力的确定，地层流体中气体浓度可随后被确定(步骤820)，并且 工序此后终止。朗缪尔方程，如图8中所示及描述，被通常应用于煤层气地层，从而一旦知 晓临界解吸压力的话就能预测出气体含量。 参考图9，根据本发明解释性实施例显示了地层工具测试序列期间区段压力相对 于时间的曲线图。图9的曲线图能够通过使用地层评价工具例如图6的地层评价工具600 获得。时间刻度以秒为单位显示了大约1小时序列的总体时间，包括隔离封隔器的膨胀以 及压縮。在"地层抽空"时间段期间内抽出的整体可能流体是57升。小于100%的抽送效 率可能会导致比理论量更少的处理地层流体。累积抽空体积的线性特性显示出基本恒定的 抽空率，如图9所示。抽空时短的暂停导致抽空序列中点附近的压力异常。
参考图IO，显示了根据本发明的解释性实施例的光学分析仪响应，其显示了抽空 序列期间水和气体生成。图10中所示的结果能够通过使用光学流体分析仪例如图7中的 光学流体分析仪720得到。来自于光学流体分析仪的光学响应仅仅当流体运动经过检测器 时是有效的。由此，只有抽空期间的光学响应要被考虑用于流体分析。光学流体分析仪的 气体检测器没有直接地响应气体的存在。然而，很低量的气体能够通过分光计例如图7中 的液体检测器710被检测，通过大部分蓝色水响应1012中的白色峰值1010而指示。
给定抽空压力下的气体指示是水泡点压力的指示。假设地层水和煤气处于均 衡-在未开发的钻场情况下，给定抽空压力下的气体形成是当前抽空压力等于临界解吸压 力的指示。 下面参考图ll，显示了根据本发明示意性实施例的朗缪尔吸附等温线的图线，其 显示了从气体生成开始的临界解吸压力。朗缪尔方程通常应用于CBM以预测气体含量。
朗缪尔方程一般表示为
= (1 — /a _ /附)- 其中 (VL)=朗缪尔体积常数；
(PL)=朗缪尔压力量；
(fa)=灰量百分数；
(fm)=湿度百分数；
(P)=抽空压力；以及
(Gs)=储气量。 朗缪尔体积常数(VL)是吸附等温线上达到的最大储气量，显示为曲线1110在点1112的最终展平。朗缪尔压力量(PL)是储气量为最大存储量(VL) —半时的压力，在点1114处显示。VL和PL都能够通过从关注区段取回的煤芯的实验室测试而被确定。灰量百分数(fa)能够通过裸眼井测井响应和/或实验室测试而被确定。湿度百分数(fm)能够通过煤芯的实验室测试而被确定，但是从裸眼井测井中确定是不可靠。 本发明由此提供了一种利用缆索式地层评价工具以便现场确定临界解吸压力从而进行井场分析的系统、方法和设备。临界解吸压力通过抽空井孔内的区域而被确定。随着该区域的压力降低，来自于周围地层基质的地层流体被引入到该区域内。随着局部压力进一步降低，地层流体中的气泡将开始形成。地层流体被观察，以及气泡的形成被检测。临界解吸压力根据地层流体内的气体存在而被确定。地层流体内的气体浓度可随后由临界解吸压力推导出来。根据地层中的气体浓度以及估计出的总体气体含量，能够作出有关从井开采气的经济可行性的决策。 尽管前面内容被设置用于特别详细地解释、说明以及描述本发明特定实施例的目的，但是在不脱离本发明范围和精神的情况下，对所述方法、系统以及其它实施例作出改进和改变对于本领域技术人员而言是显而易见的。
权利要求
一种用于确定临界解吸压力的方法，包括抽空井孔内的区域；将地层流体引入到所述区域内；当地层流体从所述区域被抽出时观察地层流体；以及根据地层流体内的气体存在确定临界解吸压力。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区域通过至少两个地层封隔器的膨胀被限定。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，抽空步骤导致所述区域内的压力小于地层压力。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，观察地层流体的步骤包括通过光学流体分析仪观察流体。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，光学流体分析仪包括分光计、折射计以及电阻率计中的至少一种。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定临界解吸压力包括通过使用光学流体分析仪检测地层流体内气泡的形成。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，抽空井孔内的区域的步骤形成当前局部压力，并且在所述当前局部压力下在水泡点压力下出现气泡的形成。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当前局部压力被减小，直到地层流体内气泡的形成被检测到。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述临界解吸压力是当地层流体内气泡的形成被检测到时的当前局部压力，所述方法还包括根据所述临界解吸压力确定地层流体内气体的浓度。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，地层流体从煤层气地层被引入。
11. 一种用于确定临界解吸压力的设备，包括泵，所述泵用于抽空井孔内的区域并且将地层流体引入所述区域中；光学流体分析仪，所述光学流体分析仪用于在地层流体从所述区域被抽出时观察地层流体；以及具有内存和处理器的数据处理系统，所述内存包含一组指令，其中，响应所述一组指令的执行，所述处理器根据地层流体中气体的存在确定临界解吸压力。
12. 如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述泵和光学流体分析仪被包括在地层评价工具中，所述地层评价工具还包括限定所述区域的至少两个地层隔离封隔器。
13. 如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述光学流体分析仪包括分光计、折射计以及电阻率计中的至少一种。
14. 一种管理钻场的方法，所述方法包括确定临界解吸压力，所述方法包括抽空井孔内的区域；将地层流体引入所述区域中；当地层流体从所述区域被抽出时观察地层流体；根据地层流体中气体的存在确定临界解吸压力。
15. 如权利要求14所述的管理钻场的方法，其特征在于，所述区域通过至少两个地层封隔器的膨胀被限定。
16. 如权利要求14所述的管理钻场的方法，其特征在于，抽空步骤导致所述区域内的 压力小于地层压力。
17. 如权利要求14所述的管理钻场的方法，其特征在于，观察地层流体的步骤包括通 过光学流体分析仪观察流体。
18. 如权利要求14所述的管理钻场的方法，其特征在于，光学流体分析仪包括分光计、 折射计以及电阻率计中的至少一种。
19. 如权利要求14所述的管理钻场的方法，其特征在于，确定临界解吸压力包括通过 使用光学流体分析仪检测地层流体内气泡的形成。
20. 如权利要求19所述的管理钻场的方法，其特征在于，抽空井孔内的区域的步骤形 成当前局部压力，并且在所述当前局部压力下在水泡点压力下出现气泡的形成。
21. 如权利要求20所述的管理钻场的方法，其特征在于，所述当前局部压力被减小，直 到地层流体内气泡的形成被检测到。
22. 如权利要求21所述的管理钻场的方法，其特征在于，所述临界解吸压力是当地层 流体内气泡的形成被检测到时的当前局部压力，所述方法还包括根据所述临界解吸压力确 定地层流体内气体的浓度。
23. 如权利要求14所述的方法，其特征在于，地层流体从煤层气地层被引入。
全文摘要
通过抽空井孔内区域确定临界解吸压力。当所述区域的压力降低时，来自于周围岩石基质的地层流体被引入所述区域中。当局部压力进一步降低时，地层流体内开始形成气泡。观察地层流体，以及检测气泡的形成。根据地层流体内的气体存在确定临界解吸压力。地层流体内的气体浓度随后根据临界解吸压力的确定而被确定。
文档编号E21B47/06GK101743377SQ200880024886
公开日2010年6月16日 申请日期2008年7月17日 优先权日2007年7月19日
发明者G·施拉赫特 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司