专利名称：用于页岩气储集层中的低硫区标识的系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于标识页岩气储集层中的低硫区的方法和系统，并且更具体地说，涉及组合测井信息的类型来标识低硫区。
背景技术：
快速标识井中的富油母质低硫区、映射低硫区区域，以及在低硫区内设置水平孔是页岩气勘探和开发方面的最重要任务之一。随着页岩气在石油和天然气工业中已经变得越来越重要，标识富油母质区的方法在重要性方面已经增强。在许多情况下，现有方法仅可应用于已经应用了它们的特定地层，而对新区域的勘探和开发来说没有一般相关性。
发明内容
根据本发明的一个实现，提供了一种用于自动标识井筒中的富油气(如油母质、天然气、石油)区的计算机实现的方法，该方法包括:获取包括表示井筒周围地层的物理特性的中子数据、密度数据、放射性数据，以及电阻率数据的测井数据，并且基于中子数据和密度数据来计算视中子孔隙度和视密度孔隙度。基于所计算的视中子孔隙度和所计算的视密度孔隙度来计算标准化中子一密度分隔，并且针对每一个数据类型来确定常态页岩的基线。利用所计算的标准化中子一密度分隔、放射性数据、电阻率数据、以及所确定的基线，来确定存在或不存在富油气区。质量指标还可以根据该数据导出。计算存在或不存在富油气区和质量指标按井中记录的每一个深度级别来进行。在一实施例中，提供了一种用于自动标识井筒中的富油气区的计算机系统，该系统包括:计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其上的计算机可读测井数据，该测井数据包括表示井筒周围的地层的物理特性的中子数据、密度数据、放射性数据、以及电阻率数据。该计算机系统的处理器被构造并布置成基于中子数据和密度数据来计算视中子孔隙度和视密度孔隙度，以基于所计算的视中子孔隙度和所计算的视密度孔隙度来计算标准化中子一密度分隔，针对中子数据、密度数据、放射性数据以及电阻率数据来计算常态页岩的基线，以及基于所计算的标准化中子一密度分隔、放射性数据、电阻率数据、以及所确定的基线来计算存在或不存在富油气区。上述计算按井中记录的每一个深度级别来进行。提供上述摘要部分，以按简化形式介绍选择的概念，其在下面详细描述部分中进一步描述。该摘要不是旨在标识所要求保护的主旨的关键特征或基本特征，也不是旨在被用于限制所要求保护的主旨的范围。而且，要求保护的主旨不限于解决在本公开的任何部分中提到的任何或所有缺点的实现。
参照下列描述、未决权利要求书以及附图，本发明的这些和其它特征将变得更明白，其中:图1是例示根据本发明一实施例的方法的流程图2是示出根据本发明一实施例的确定的低硫区指示符和低硫区质量指标的一组测井的示例；以及图3示意性地例示了根据本发明一实施例的用于执行一方法的系统。
具体实施例方式有用的是，评估地下岩层以确定它们是否可能包含大量的有机物，并由此，充当油气资源的良好来源。特征化地层的一种方法是，在钻孔操作(即，测井)期间或之后，沿着穿透地层的钻孔进行特性测量。测井包括许多技术，例如，包括电阻率/电导率测量、超声、NMR、中子、密度、铀浓度以及辐射扩散。这种类型的钻孔数据通常被用于取代或补充用于直接检查的岩心的收集。常规地讲，所记录的钻孔数据通过人类解释程序来分析，以便特征化地下地质地层，以允许进行有关井的潜能的判定，或者确定与周围地质区域的性质有关的信息。本发明人已经通过组合来自各种测井的信息确定可以继续量化方法，以在不需要人为解释的情况下标识很可能在有机物方面富集并由此很可能在油气生成方面提供潜能的地层或地层的部分。在这点上，图1的流程图中例示了根据本发明的方法。在步骤10，获取测井数据。在一实施例中，该测井数据包括中子、密度、铀浓度以及电阻率数据。在另一实施例中，铀浓度用伽马射线数据替代，其皆为放射性数据类型。如将清楚，测井数据可以通过各种测井技术中的任一种来获取，或者可以是本地或远程地从执行该方法的计算机系统存储的现有测井数据。在一特定例中，非限制地，测井数据可以来自页岩地层。根据密度测井数据，在步骤14，计算视密度孔隙度(PHIT_D)。在这点上，方程I开始计算PHIT_D:PHIT_D=min (max ((( p M- p B) / ( P M- P F)), 0.0), 1.0) 方程 I参照方程1，Pm是岩石基质的密度(其中，根据页岩地层的地况，将该基质选择为方解石基质或其它恰当基质)，Pb是岩石的体积密度，而Pf是岩石中流体的密度(其中，该流体可以被选择成水)。如将清楚的，这个方程在比率(pm-pb)/(pm-pf)为负的情况下生成值0.0，在该比率大于一时生成值1.0，而在该比率处于零与一之间的情况下，为该比率的值。即，其计算被零与一限制的孔隙度值。在步骤12，根据方程2计算视中子孔隙度(PHIT_N):PHIT_N = min (max (((TNPH-TNPM)/(TNPF-TNPM)), 0.0) , 1.0)方程2在方程2中，TMPH是岩石的中子孔隙度读数，TNPM是基质的中子孔隙度而TNPF是流体的中子孔隙度。与方程I类似，该方程针对处于零与一之间的值生成等于比率(TNPH-TNPM) / (TNPF-TNPM)的值，而针对该比率的所有其它值被零与一限制。利用方程I和2的结果，可以根据方程3计算(步骤16)针对标准化中子一密度分隔的值(VWSH_NDS):VWSH_NDS=max (min ([ (PHIT_N_PHIT_D) - (PHIT_N-PHIT_D) min] / [ (PHIT_N-PHIT_D)ns-(PHIT_N-PHIT_D)min], 1.0),-1.0)方程 3在方程3中，最近引入的量(PHIT_N_PHIT_D)ns是针对常态页岩的中子一密度分隔，而(PHIT_N-PHIT_D)min表示中子一密度分隔的最小值。在一实施例中，(PHIT_N_PHIT_D)min被取为零，并且消除分子和分母部分。该方程生成处于负一与一之间的值，尽管在多数情况下，该值处于零与一之间。在步骤18，确定针对每一个量的基线值。对于利用中子、密度、铀浓度以及电阻率数据的实施例来说，针对这些中的每一个来确定基线。对于其中伽马射线数据取代铀浓度数据的实施例来说，确定针对伽马射线日志读数的基线。在步骤20a，根据方程4中的如果(if )语句，使用在先前步骤中确定的值来生成低硫区指不符(RNR) ο如果(VWSH_NDS〈VWSH_NDS_NSBSL.FVBSL 并且 URAN>URAN_NSBSL.FUBSL 并且RD>RD_NSBSL.FRBSL)，则 RNR=I，否则 RNR=O 方程4在方程4中，通过示例而非限制的方式，VWSH_NDS_NSBSL是针对常态页岩的标准化中子一密度分隔基线，URAN是铀浓度，URAN_NSBSL是针对常态页岩的基线铀浓度，RD是日志数据的电阻率值，RD_NSBSL是针对常态页岩的基线电阻率，而FVBSL、FUBSL以及FRBSL是针对相应基线的调节因子。由此，如果中子一密度分隔小于调节基线，并且铀和电阻率超过它们各自的调节基线，则指示符取值一，否则其取值零。如将清楚的，针对每一类型测井的基线可以是恒量，或者可以根据地质或钻孔条件而随着深度改变，并由此用曲线或趋势线来表示。典型地讲，选择页岩间隔以确定基线值或曲线。选择相应调节因子FVBSL、FUBSL以及FRBSL，以缩减测量噪声，并且还缩减实际地质结构中的高频变化，由此改进指示符的可靠性。在一实施例中，这些通过Monte Carlo实验来确定。该调节因子还可以基于本地地质条件、类似物、以及数据质量和/或数据出处而根据用户的经验来调节。在另选步骤20b中，对于其中铀测井被伽马射线测井取代的情况来说，方程4被方程5取代。如果(VWSH_NDS〈VWSH_NDS_NSBSL.FVBSL 且 GR>GR_NSBSL.FGBSL 且 RD>RD_NSBSL.FRBSL)，则 RNR=I，否则 RNR=O 方程 5方程5中的最近引入量是:指示伽马射线数据的GR、作为针对常态页岩的伽马射线基线GR_NSBSL、和针对伽马射线基线的调节因子FGBSL。即，针对方程5，伽马射线数据取代方程4的铀数据，但除此以外该方程根据常见原理来操作。一般来说，该调节因子被选择为接近一，而在一实施例中被限制成0.5与1.5之间的范围。在一特定实施例中，(VSBSL, FUBSL, FRBSL, FGBSL) = (0.6，0.99，0.99，0.99)。如将清楚，步骤12和14可以按任何次序来执行。同样地，在步骤18中执行的针对每一类型测井的基线确定原则上可以在任何其它计算之前执行，和在除了步骤20的计算以外的所有计算之后执行，其取决于步骤18的结果。方程4或者5的评估将返回值一或零，分别指示存在或不存在低硫区。接着，可以将该指示符用作用于确定用于起动水平钻孔操作的深度的基础，或者以其它方式引导生产钻孔判定。图2例示了根据本发明一实施例的许多测井和衍生产品。第一列示出了根据伽马射线测量导出的辐射数据。该测井的中央部分的两条曲线之间的空间指示铀，并且表示频谱伽玛辐射(右手侧曲线)与所计算伽玛辐射(左手侧曲线)之间的差异。沿着该迹线左手侧的一些附加曲线与在此描述的方法不相关。第二列示出了钻井的深度。第三列示出了针对许多不同深度调查的电阻率数据。第四列示出了中子和密度数据，而第五列示出了铀数据。在一实施例中，该指示符可以用量化所标识低硫区的质量的质量指标来补充。这在图2中进行了例示，在第六列中，30指示其中低硫区指示符为一的区域，而32是指示区域30内的质量指标的曲线。如将清楚，根据上述方程4，区域30对应于列5中的、标准化中子一密度分隔小于其基线的阴影区，和该阴影区域与列6中的、铀浓度超过其相应基线的阴影区的相交部分。在所示示例中，大致遍布其中标准化中子一密度分隔小于其基线的区域，电阻率超过其基线。在一实施例中，低硫区质量指标可以基于被用于确定低硫区指示符的数据来计算。具体来说，质量指标针对每一个数据类型来计算，因而，所计算的那些质量指标被用于计算考虑到各种地层之间或之中的比较的总质量指标。SQI_NDS=min (max ([VWSH_NDS_NSBSL - VWSH_NDS]/[VWSH_NDS_NSBSL - VWSH_NDSmin], 0),2)方程 6SQI_URAN=min (max (([URAN - URAN_NSBSL] / [URAN隱_URAN_NSBSL] ),0),1)方程7SQI_GR = min (max ( [ G R-G R_N S B S L ] / [GRmax - GR_NSBSL] ,0),1)方程8SQI_RD=min (max ([1g10 (RD) -1og10 (RD_NSBSL) ] /[1g10 (RDmax) -1og10 (RD_NSBSL)],0), I) 方程 9SQI=min (max ([SQI_NDS.(Wnds/ (Wnds+Wuran+Wrd) ) +SQI_URAN.(Wuran/(Wnds+Wuran+ffrd)) +SQI_RD.(Wrd/(ffnds+wuran+ffrd))1,0),1)方程 10或者，SQI=min (max ([SQI_NDS.(Wnds/ (ffnds+ffgr+ffrd)) +SQI_GR.(Wgr/ (ffnds+ffgr+ffrd)) +SQI_RD.(Wrd/ (Wnds+Wgr+ffrd)) ]，0)，I)方程 11如将清楚，在方程10与11之间的选择将取决于铀数据的可用性。在铀数据不可用的情况下，伽马射线数据根据方程11来使用。否则，方程10通常为优选的。在方程10和11中，W量是相应加权因子，并且默认值为I。相应加权因子在引用中子一密度分隔数据时具有下标nds，在引用铀数据时具有下标uran，在引用伽马射线数据时具有下标gr，而在引用电阻率数据时具有下标rd。操作员可以基于所观察的地质条件、数据质量和/或出处，或其它因子，选择不同地加权所述量。在方程6到11中最近引入的量是基于各个测井和标准化恒量对低硫区质量指标的各种测量。在方程6中，SQI_NDS指根据中子一密度分隔数据的低硫区质量指标，而VWSH_NDSmin是VWSH_NDS_NSBSL的最小值(并且默认为零)。在方程7中，SWI_URAN指根据铀浓度数据的低硫区质量指标，而URANmax指铀浓度数据的最大值(默认值为lOppm)。在方程8中，SQI_GR指根据伽马射线数据的低硫区质量指标，而GRmax指伽马射线数据的最大值(默认值为200API单位)。在方程9中，SQI_RD指根据电阻率数据的低硫区质量指标，而RDmax指电阻率数据的最大值(默认值为100欧姆-米单位)。在方程10和11中，SQI指作为来自方程6和9和方程7或者方程8的先前确定参数的组合的低硫气质量指标，取决于铀浓度数据是否可用。在一实施例中，前述方法可以在计算机系统中实现，并且用于执行该方法的计算机可执行指令可以存储在有形计算机可读介质上。图3示意性地例示了用于执行该方法的系统200。该系统包括数据存储装置或存储器202。可以使所存储数据可用于处理器204，如可编程通用计算机。处理器204可以包括接口组件，如显示器206和图形用户接口 208，并且被用于实现根据本发明实施例的上述变换。该图形用户接口可以被用于显示数据和处理数据产物两者，并且允许用户在用于实现本方法多个方面的选项中选择。数据可以直接从数据获取装置或者从中间存储或处理设施(未示出)经由总线210向系统200传递。虽然在前述说明书中，针对本发明的特定优选实施例对本发明进行了描述，并且出于例示的目的对许多细节进行了阐述，但本领域技术人员应当明白，本发明易于改变，并且在不脱离本发明的基本原理的情况下，可以显著改变在此描述的某些其它细节。另外，应当清楚，这里在任一个实施例中示出或描述的结构性特征或方法步骤同样可以在其它实施例中使用。
权利要求
1.一种自动标识井筒中的富油气区的计算机实现方法，该方法包括: 获取表示井筒周围地层的物理特性的测井数据，包括中子数据、密度数据、放射性数据、以及电阻率数据； 基于中子数据和密度数据来计算视中子孔隙度和视密度孔隙度； 基于所计算的视中子孔隙度和所计算的视密度孔隙度来计算标准化中子一密度分隔; 针对中子数据、密度数据、放射性数据以及电阻率数据中的每一个来确定地层的基 线.利用所计算的标准化中子一密度分隔、放射性数据、电阻率数据、以及所确定的基线来确定存在或不存在富油气区。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该放射性数据从由铀测井数据和伽马射线数据组成的组中选择。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，如果铀测井数据可用，则其与伽马射线数据相比被优先选择作为放射性数据，而如果铀测井数据不可用，则将伽马射线数据用作放射性数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，使用所计算的标准化中子一密度分隔、放射性数据、以及电阻率数据来确定存在或不存在富油气区包括:将每一个与相应基线相比较，并且基于该比较来确定存在或不存在富油气区。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述比较包括:确定标准化中子一密度分隔是否小于其相应基线，放射性数据是否大于其相应基线，以及电阻率数据是否大于其相应基线，以使得在全部三个条件为真时，确定存在富油气区。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，在所述比较之前，将相应基线中的每一个与相应调节因子相乘。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，相应修正因子中的每一个都处于0.5与1.5之间。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括:可视地显示存在或不存在富油气区的指示符。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括:通过以下步骤来确定低硫区质量指标: 确定针对标准化中子一密度分隔、放射性数据以及电阻率数据中的每一个的相应质量指标；并且 通过执行对相应质量指标的加权平均化来确定低硫区质量指标。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，该地层包括页岩气储集层。
11.一种被构造并布置成自动标识井筒中的富油气区的系统，该系统包括: 计算机可读介质，该计算机可读介质具有存储在其上的计算机可读测井数据，该测井数据包括表示井筒周围地层的物理特性的中子数据、密度数据、放射性数据、以及电阻率数据； 处理器，该处理器被配置并布置成， 基于中子数据和密度数据来计算视中子孔隙度和视密度孔隙度； 基于所计算的视中子孔隙度和所计算的视密度孔隙度来计算标准化中子一密度分隔;针对中子、密度、放射性以及电阻率来计算地层的基线；以及 基于所计算的标准化中子一密度分隔、放射性数据、电阻率数据、以及所确定的基线，来计算存在或不存在富油气区。
12.根据权利要求11所述的系统，所述系统还包括显示器，该显示器被构造并布置成生成对所计算的存在或不存在富油气区的指示符的可视显示。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，该处理器还被构造并布置成，在铀测井数据可用时选择铀测井数据作为放射性数据， 或者在铀测井数据不可用时，选择伽马射线数据作为放射性数据。
全文摘要
提供了一种用于自动标识井筒中的富油气(如油母质、天然气、石油)区的计算机系统和计算机实现方法，该方法包括获取包括表示井筒周围地层的物理特性的中子数据、密度数据、放射性数据以及电阻率数据的测井数据，并且基于中子数据和密度数据来计算视中子孔隙度和视密度孔隙度。基于所计算的视中子孔隙度和所计算的视密度孔隙度来计算标准化中子－密度分隔，并且针对每一个数据类型来确定地层的基线。利用所计算的标准化中子－密度分隔、放射性数据、电阻率数据、以及所确定的基线，来确定存在或不存在富油气区。质量指标还可以根据该数据导出。
文档编号G06F19/00GK103098062SQ201180043907
公开日2013年5月8日 申请日期2011年7月15日 优先权日2010年9月13日
发明者刘呈冰 申请人:雪佛龙美国公司