对油气储层中的储层连通性的评估的制作方法

对油气储层中的储层连通性的评估的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于评估油气储层中的多个部分之间的连通性的方法。在至少一个井眼中的不同深度处收集油气样品。荧光强度确定相应的不同深度的油气的实际重质馏分浓度。确定相应的不同深度的油气的估计重质馏分浓度，并将油气的实际重质馏分浓度与估计重质馏分浓度相比较，以评估油气储层的多个部分之间的连通性。
【专利说明】对油气储层中的储层连通性的评估

【背景技术】
[0001] 储层连通性分析确定储层流体是否从一个储层部分向另一个储层部分流动和确 定在何处钻井眼。可以通过使用井下流体分析（DFA)(包括光谱学）收集和分析来自井眼的 油样品以确定井眼中不同深度处的重质馈分（heavy end)浓度并与Flory-Huggins-Zuo状 态方程（FHZ EOS)油进行比较来评估储层连通性。该分析依赖于可见或者近红外区域（称 为"有色"）中光学吸收的解释且该分析与油中的浙青质或者有色树脂的相对含量有关。但 是，在一些油中量化浙青质含量存在困难。一些系统使用有色或者重油荧光测量相对的浙 青质含量，其两者均适于具有高浓度重质馏分的油。这些方法对于具有低浓度重质馏分的 油，例如气体冷凝物可能不行。


【发明内容】

[0002] 提供本
【发明内容】
用于介绍概念选择，该概念在下文详细的说明中进一步描述。本


【发明内容】
不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在作为一种帮助用于限 制所要求保护的主题的范围。
[0003] -种方法评估被井眼横穿的油气储层中的多个部分之间的连通性。在至少一个井 眼内的相应深度处收集多个油气样品。基于多个油气样品，荧光强度用于确定相应的不同 深度的油气的多个实际重质馏分浓度。确定相应的深度的油气的多个估计重质馏分浓度。 油气的多个实际重质馏分浓度与油气的多个估计重质馏分浓度相比较，以评估油气储层的 相邻部分之间的连通性。
[0004] 在一个实例中，油气形成为气体冷凝物、湿气、或者挥发性油。在另一个实例中，油 气形成为包含〈lwt%的浙青质的流体。油气还可以形成为在可见或者近红外光谱区域中具 有〈0.1光学密度（OD)吸收的流体。在另一个实例中，油气形成为具有以孤立分子存在的 重质馏分的流体。在又一个实施例中，油气形成为具有与重质馏分含量成比例的荧光的流 体。
[0005] 在一个实例中，多个估计重质馏分浓度在井眼的深度上具有表明油气储层的多个 部分之间的连通性的梯度。可以在井眼内使用井下工具收集多个油气样品。在另一个实例 中，使用Flory-Huggins-Zuo状态方程（FHZ E0S)模型确定多个估计重质馏分浓度。重质 馏分浓度可以基于芳烃和树脂的浓度，其可以具有类似于分子二萘嵌苯的化学组分。
[0006] -种评估被至少一个井眼横穿的油气储层中的多个部分之间的连通性的系统包 括至少一个工具用以在至少一个井眼内的相应深度处收集多个油气样品。荧光强度用于确 定油气的实际重质馏分浓度。处理器与所述至少一个工具协作且确定估计重质馏分浓度， 且将油气的多个实际重质馏分浓度与油气的估计重质馏分浓度相比较，以评估油气储层的 多个部分之间的连通性。
[0007] 还公开了一种非易失性计算机可读介质，其可在处理器上执行以执行用于评估油 气储层中的且被井眼横穿的多个部分之间的连通性的步骤，荧光强度已用于确定相应的不 同深度的气体冷凝物的实际重质馏分浓度。将油气的实际重质馏分浓度与估计重质馏分浓 度相比较。

【专利附图】

【附图说明】
[0008] 图IA是可以与根据一个非限制性实施例的方法一起使用的石油储层流体分析工 具的示意图。
[0009] 图IB是适于与图IA的工具一起使用的流体分析模块的示意图。
[0010] 图2是示出了根据一个非限制性实施例的用于评估连通性的工作流程的流程图。
[0011] 图3是示出了轻质油的荧光与颜色相比较的线性关系的图，这说明了荧光可以解 释为油中的重质馏分含量的度量。
[0012] 图4是示出了使用DFA在不同深度处测量的荧光数据的图，且表示来自FHZ EOS 的预测的直线表明储层被连通且处于平衡下。

【具体实施方式】
[0013] 参考附图制作本说明书，附图中示出了示例性实施例。但是，也可以使用很多不同 的实施例，因此本说明书不应被解释为局限于本文所阐述的实施例。相反，提供这些实施例 使得本公开透彻和完整。相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0014] 现参考图IA和1B，示出了用于控制储层井下流体分析（DFA)模块的一种工具，且 图IB中示出了图IA的流体分析模块的一个示例性实施例，其包括多种探测器，包括用于测 量荧光数据且能够使用FHZ EOS在气体冷凝物中评估储层连通性的探测器。FHZ EOS的大 部分细节在基于美国临时专利申请US 61/387,066的同属于本受让人的国际专利申请公 开TO2012/042397中和同属于本受让人的美国临时专利申请US 61/587,846中描述。
[0015] 下文相对于测量油气的重质馏分气体浓度（例如，气体冷凝物）的主题描述FHZ EOS的应用，以确定储层连通性。在同属于本受让人的美国专利申请US 13/446, 975中公开 了使用光谱学测量浙青质含量的系统，且在基于美国临时专利申请US 61/585,934的国际 专利申请PCT/US13/21274中公开了使用荧光的另一种系统。下文描述的系统和方法可以 用在一个或多个与共同地层交叉的井眼中。本分析不限于单个井眼。通常分析侧向连通性 且可以使用单井或者多井方法。
[0016] 气体冷凝物展现出少量颜色（little color)，这表明重质馈分的相对浓度不能通 过光谱学确定。用于评估储层连通性的FHZ EOS的应用依赖于重质馏分的相对浓度的测量。 根据一个非限制性示例，使用荧光数据来测量油气（例如气体冷凝物），以便能够使用FHZ EOS在气体冷凝物中评估储层连通性。
[0017] 在一个实例中，油气形成为气体冷凝物，在另一个实例中油气形成为具有少量液 体存在的湿气，例如在一个非限制性实例中，从潮湿气体（饱含液体蒸汽的气体）到具有 90 %体积的气体的多相流的范围。在另一个实例中，油气形成为包含〈Iwt %的浙青质的 挥发性油或者流体。油气还可以形成为在可见或者近红外光谱区域中具有〈〇. 1的光密度 (OD)吸收。油气还可以形成为具有以孤立分子形式存在的重质馏分的流体。油气还可以形 成为具有与重质馏分含量成比例的荧光的流体。
[0018] 图IA说明了石油储层分析系统8,其可以根据一个非限制性实例用于评估储层连 通性。系统8包括井眼工具10,其在井眼12中悬挂于典型的多芯电缆15的下端部，该多 芯电缆15以通常的方式缠绕在地表上的合适的绞盘上。电缆15电耦合到地表上的控制系 统18且包括用于处理该工具的电子设备和处理电路。井眼工具10包括细长主体19,其承 载可选择性伸展的流体接纳组件20和可选择性伸展的工具锚固件21，它们分别布置在工 具主体的相反侧。配备流体接纳组件20用于选择性地封闭或者隔离井眼12的壁的所选部 分，使得建立与临近的地层14流体连通。
[0019] 流体接纳组件20和井眼工具10包括通向流体分析模块25的流路。由流体接纳 组件20获得的地层流体流动通过流路且通过流体分析模块25。然后，流体可以通过端口被 排出或者可被送到一个或者多个流体收集室22和23,其可以接收和保留从地层获得的流 体。在流体接纳组件20密封地接合地层14的情况下，短的快速压降可以用于破坏泥饼密 封。吸取到工具中的第一流体可能被泥浆滤出液高度污染。随着工具继续从地层14吸取 流体，接近流体接纳组件20的区域被清理且储层流体成为主要组分。清理所需的时间取决 于很多参数，包括地层渗透率、流体粘度、井眼与地层之间的压力差、以及过平衡压力差及 其在钻井期间的持续时间。增加泵送速率可以缩短清理时间，但是需要仔细控制速率以保 持地层压力条件。
[0020] 流体分析模块25包括用于测量流路中的流体的温度和压力的构件。模块可以与 测量在井眼内的不同深度处收集的不同的气体冷凝物样品中的荧光强度的电路和器械一 起工作。参考国际专利申请PCT/US 13/21274,其公开了用于测量重质油的浙青质含量的重 质油荧光，且包括测量气体冷凝物的荧光的各种传感器和模块。流体分析模块25还在流路 压力和温度下推导表征地层流体样品的特性。
[0021] 在一个实施例中，流体分析模块25测量吸收光谱且将这种测量结果转换为流体 样品中的多种烷烃组分和族的浓度。在一个说明性实施例中，流体分析模块25提供二氧化 碳（CO 2)、甲烷（CH4)、乙烷（C2H6)、C3-C5烷烃族、己烷的团块以及更重烷烃组分（C6+)的浓 度（例如，重量百分比）以及浙青质含量的测量结果。流体分析模块25测量流路温度和压 力下的现场流体密度（P )、流路温度和压力下（cP)的现场流体粘度（U )、地层压力以及地 层温度。
[0022] 对流体接纳组件20和流体分析模块25的控制以及通向收集室22、23的流动路径 通过控制系统18维持。本领域技术人员将理解，流体分析模块25和位于地表的电控制系 统18包括数据处理功能（例如，一个或多个微处理器、相关的存储器以及其它硬件和/或 软件），以实施本文描述的方法。电控制系统18还可以由分布式数据处理系统实现。由井 眼工具10测量的数据通过通信线路（例如，卫星线路）传送到远程位置进行数据分析，这 可以在工作站或者其它合适的处理系统（例如，计算机集群或者计算网络）上实施。
[0023] 由井眼工具10采样的地层流体可被钻井流体的泥浆滤出液污染，该泥浆滤出液 在钻井过程期间渗入到地层14中。在一些实例中，地层流体被从地层14抽取且被泵送到 井眼中或者到井眼工具10中的大的废料室中，直到正被抽取的流体变得足够清洁。在一个 清洁实例中，样品流体中的泥浆滤出液的浓度在可接受的低水平下，使得流体大体上表示 原生（即自然发生的）地层流体。在说明的实例中，井眼工具10设有流体收集室22和23， 用于存储收集的流体样品。
[0024] 图IA的系统8通过在井眼12内的一个或者多个测量区处井下采集储层流体而就 地做出关于含油气地质地层的确定，且对于每一个测量区实施一个或者多个储层流体样品 的井下流体分析（DFA)(包括组分分析，例如，估计给定样品的多种组合组分的浓度和其它 流体特性）。根据一个非限制性实例，气体冷凝物的样品从不同的深度处收集。井下流体分 析可以与流体的热力学特性的状态方程（EOS)模型比较，以表征储层内的不同位置处的储 层流体且确定流体开采参数、传输特性以及其它有商业价值的储层指标。
[0025] 例如，EOS模型可以提供相包络，其可以用于交互地改变样品的收集速率且避免进 入两相区域。在另一个实例中，EOS可以为储层评估开采方法。上述性质可以包括密度、粘 度、以及在膨胀到指定的温度和压力之后由液体形成的气体的体积。流体样品关于其热力 学模型的表征还可以作为基准用以确定获得的样品的有效性、是否保留样品、和/或是否 在感兴趣的位置处获得另一样品。更特别地，基于热力学模型和关于地层压力、采样压力以 及地层温度的信息，如果确定流体样品在接近或者低于样品的起泡点获得，可以决定抛弃 样品和/或以更低的速率（即，更小的压降）获得样品，使得气体不会从样品析出。由于 可能需要地层中反气体冷凝物的精确露点的知识，因此当条件允许时可以决定改变压力下 降，以试图观察液体冷凝且因此建立实际饱和压力。
[0026] 图IB说明了图IA的流体分析模块25的一个实施例（用附图标记25'标注），包 括探测器202,其具有允许地层流体进入其中的端口 204。液压伸展机构206可以由液压系 统220驱动，用以将探测器202伸展而密封地接合地层14。在其它实施方式中，可以使用多 于一个的探测器，或者可充胀封隔器可以代替探测器且起到与地层以及样品流体样品建立 流体连通的功能。
[0027] -种示例性的探测器202是由美国的德克萨斯州的糖城的斯伦贝谢科技有限公 司(Schlumberger Technology Corporation)开发的 Quicksilver 探测器。Quicksilver 探测器将来自储层的流体流分成两个同心的区域，即隔开的中心区域与保护区域，保护区 域环绕中心区域的周边。用独立的泵连接两个区域以分离流路。泵可以以不同的速率运行， 以利用储层的滤出液/流体粘度差别和渗透率各向异性。在保护区域中更高的进入速度将 污染的流体引导到保护区域流路中，而清洁的流体被吸取到中心区域中。流体分析器分析 每一个流路中的流体，以确定各个流路中的流体的组分。可基于这种组分分析调节泵速率， 以达到和保持需要的流体污染水平。Quicksilver探测器的操作在流体提取过程早期高效 地将污染流体与更清洁的流体分离，这与传统地层测试工具相比可以明显更少的时间获得 清洁流体。
[0028] 流体分析模块25'包括流路207,其将地层流体从端口 204载送通过流体分析器 208。流体分析器208可以包括光源，其将光线引导到临近流路流体流动设置的蓝宝石棱 镜。通过气体折射计和双荧光探测器分析这种光线的反射。气体折射计定性地识别流路中 的流体相。双荧光探测器探测自由气泡和反液体析出，以精确地探测流路207中的单相流 体流动。还识别流体类型。最终的相信息可以用于定义反冷凝物与挥发性油之间的差别， 它们可以具有类似的气体-油比率（GOR)和现场油密度。还可以用于实时监测相分离和确 保单相采样。流体分析器208还包括双光谱仪-滤波阵列光谱仪和光栅类型光谱仪。流体 分析器208或者其它有关的模块还包括用于测量井眼内的不同深度处的气体冷凝物的样 品中的荧光强度的器械。
[0029] 分析器208的滤波阵列光谱仪包括提供宽带光线的宽带光源，该宽带光线沿着光 导元件传递且通过流路中的光室到光密度探测器阵列，该探测器设计为探测可见和近红外 光谱中的窄频带（通常称为频道），如美国专利US4, 994, 671中描述的。滤波阵列光谱仪还 采用光滤波器，其提供流路中的流体的颜色（还称为"光密度"或者OD)识别。这种颜色测 量支持流体识别、确定浙青质含量以及PH测量。流体分析器208的这种光栅型光谱仪设计 为在近红外光谱（1600-1800nm之间）中探测频道，在所述频道中，储层流体具有反映分子 结构的吸收特征。
[0030] 流体分析器208还包括用于测量流路207中的地层流体的压力的压力传感器、用 于测量流路207中的地层流体的温度的温度传感器、以及用于测量流路207中的流体的现 场流体密度的密度传感器。除了密度之外，密度传感器还能够从震动频率的品质因数提供 现场流体粘度的测量。在一个实施例中，流体分析器208是可商购于斯伦贝谢科技有限公 司的Insitu流体分析器。流体分析器208的流路传感器可以替换为或者增补有其它类型 合适的测量传感器（例如，NMR传感器、电容传感器等）。用于测量吸取到流路207中的流 体的压力和温度的压力传感器和/或温度传感器还可以是探测器202的一部分。
[0031] 泵228流体地耦合到流路207且控制为将地层流体吸取到流路207中以及将地层 流体通过阀229和流动路径231 (图1B)供给到流体收集室22和23 (图1A)。
[0032] 流体分析模块25'包括数据处理系统213,其接收控制和数据信号将控制和数据 信号传送到模块25'的其它构件用于控制模块25'的操作。数据处理系统213还与流体分 析器208通信，用于接收、存储、以及处理在其中产生的测量数据。在一个实施例中，数据处 理系统213处理由流体分析器208输出的测量数据以推导和存储由流体分析器208就地分 析的流体样品的油气组分的测量结果，包括：流路温度；流路压力；流路温度和压力下的现 场流体密度（P);流路温度和压力下的现场流体粘度（U);二氧化碳（CO 2)、甲烷（CH4)、乙 烷（C2H6)、C3-C5烷烃族、己烷的团块以及更重烷烃组分（C6+)的浓度、以及浙青质含量（例 如，重量百分比）；气/油比率（GOR);以及其它参数（例如，API重力、油地层体积因数（B tl) 等）。
[0033] 流路温度和压力分别由流体分析器208 (和/或探测器202)的温度传感器和压力 传感器测量。在一个实施例中，温度传感器和压力传感器的输出在样品采集之前、之中以及 之后被连续监测，以取得流路207中的流体的温度和压力。地层压力可以由流体分析器208 的压力传感器结合将流路累积到地层压力之后在特殊测量区的井下流体采样和分析测量。
[0034] GOR通过使用近红外吸收峰测量原油的甲烷和液体组分的量确定。在单相现场原 油上的甲烷峰与油峰的比率直接与GOR相关。流体分析模块25'还可以探测和/或测量给 定现场油样品的其它流体性质，包括反结露形成、浙青质沉淀、和/或气体析出。
[0035] 流体分析模块25'还包括工具总线214,其在数据处理系统213与图IA的位于地 表的控制系统18之间传送数据信号和控制信号。工具总线214还可以载送电力供应信号， 其由位于地表的电源产生而用于供应到流体分析模块25'，且模块25'可以包括电源变压 器/调节器215,以用于将通过工具总线214提供的电力供应信号转变成适于由模块25'的 电构件使用的合适水平。
[0036] 尽管图IB的构件在上文中示出和描述为以特殊的配置方式通信地耦合和布置， 但本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开的范围的情况下流体分析模块25'的构件 也可以不同于图IB中描述地通信地耦合和/或布置。此外，本文描述的示例性的方法、器 械、和系统不限于特殊的传送方式，相反也可以结合不同的传送方式执行，包括例如连续油 管、电缆、有线钻杆、和/或在工业中已知的其它传送机构。
[0037] 根据本公开，图IA和IB的系统能够使用图2的流程图300中示出的方法来操作， 以基于储层流体样品的井下流体分析（DFA)以及更特别地如下文详细解释的气体冷凝物 来评估连通性。本领域技术人员将理解，位于地表的电控制系统18和井眼工具10的流体 分析模块25均包括数据处理功能（例如，一个或多个微处理器、相关的存储器、以及其它硬 件和/或软件），它们配合以实施本文描述的方法。电控制系统18还可以由分布式数据处 理系统或者工作站或者其它合适的数据处理系统（例如，计算机集群或计算网格）来实现。
[0038] 现提供用于对气体冷凝物储层评估储层连通性的方法的更多细节。首先描述浙青 质结构和分析方法的简短说明，以便当将FHZ EOS应用到重质馏分气体冷凝物时，更好理解 所描述的过程。
[0039] 浙青质是原油的溶解性类，其可溶解于芳香族溶剂但是不可溶解于正烷烃。浙青 质是固体，当将过量的正庚烷或戊烷添加到原油时，其将会沉淀。浙青质分子是极性的，具 有相对较高的分子量（大约700到大约lOOOg/mol)和大约I. 2g/cc的密度且能够从目前 的原油开采中沉淀。在油开采期间，由于温度、压力和/或原油的化学组分改变，浙青质经 常会不稳定且沉淀。
[0040] 储层流体可以使用纳米科学分类以在油柱中测量组分梯度。隔离、连通性、流体梯 度以及粘度可能受到小量浙青质的实质性影响。油粘度取决于浙青质含量。流体梯度的幅 度取决于浙青质的团聚体结构，该团聚体结构取决于的浙青质含量以及其他变量。浙青质 梯度的测量结果指示连通性和隔离，但是小量浙青质不会引起储层被隔离。井下流体采样 分析能够精确地测量油柱上的浙青质含量变化。浙青质含量和分布使用传感器的组合来采 集，且测量的梯度和颜色、流体密度、气/油比率（GOR)、油气组分、荧光强度以及粘度就地 测量。流体性质测量在井下执行且作为IFA数据被实时传送到地表，且与浙青质状态方程 (EOS)模型耦合。这样，可确定储层复杂性，例如流动障碍和流体分布以及隔离。由于浙青 质是固体，它们采用胶状的EOS来处理，例如，Flory-Huggin s-Zu0(FHZ)E0S。应用时，井下 流体分析数据用FHZ EOS来处理，且做出浙青质是否在储层上以热力学平衡分布的决定。
[0041] 图2是高级流程图300,示出了评估气体冷凝物储层中的连通性的一种示例 性方法。该方法评估被井眼横穿的油气储层中的相邻部分之间的连通性。气体冷凝物 呈现少量颜色且重质馏分的相对浓度不能通过光谱学确定。用于评估储层连通性的 Flory-Huggins-Zuo状态方程（FHZ E0A)的传统应用依赖于重质馏分的相对浓度的测量结 果。这样，由于所需测量结果不能获得，FHZ EOS还没有被应用于气体冷凝物中。
[0042] 图2中示出的流程图300是评估在被井眼横穿的油气储层中的相邻部分之间的连 通性的方法的高级流程图。开始（框302)之后，在井眼内的相应不同深度处收集多个气体 冷凝物样品（框304)。基于多个气体冷凝物样品，荧光强度用于为相应的不同深度确定气 体冷凝物的多个实际重质馏分浓度（框306)。为相应的不同深度确定气体冷凝物的多个估 计重质馏分浓度（框308)。气体冷凝物的多个实际重质馏分浓度与气体冷凝物的多个估计 重质馏分浓度相比较，以评估油气储层的相邻部分之间的连通性（框310)。方法在框312 处结束。
[0043] 在一个实例中，多个估计重质馏分浓度在井眼的深度上具有表明油气储层的相邻 部分之间的连通性的梯度。如上文所述，FHZ EOS模型用于确定多个估计重质馏分浓度，这 可以基于芳烃和树脂的浓度。
[0044] 如上所述，评估连通性的系统包括收集多个气体冷凝物样品的至少一个工具，且 基于多个气体冷凝物样品对相应的不同深度使用荧光强度来确定气体冷凝物的多个实际 重质馏分浓度。图IA中示出的处理器与工具（例如上文参看图IA和IB描述的工具）协 作，且为相应的不同深度确定气体冷凝物的多个估计重质馏分浓度且进行比较。
[0045] 在一个实例中，非易失性计算机可读媒介对应于电子设备和处理，且可在处理器 上执行以执行步骤用来评估被井眼横穿的油气储层中的相邻部分之间的连通性，在井眼内 的相应的不同深度处从所述储层收集多个气体冷凝物样品。基于多个气体冷凝物样品，荧 光强度用于为相应的不同深度确定气体冷凝物的多个实际重质馏分浓度。通过为相应的不 同深度确定气体冷凝物的多个估计重质馏分浓度且将气体冷凝物的多个实际重质馏分浓 度与气体冷凝物的多个估计重质馏分浓度相比较来评估油气储层的相邻部分之间的连通 性而执行所述不同的步骤。
[0046] 现描述根据一个非限制性实例的方法的进一步的细节。例如，气体冷凝物样品可 以使用MDT?模块地层动态测试器（例如可从美国的德克萨斯州的糖城的斯伦贝谢科技 有限公司获得）在多个深度处收集。此测试器测量储层压力且从多个层中收集代表性的 流体样品，同时通过不同层段压力瞬态测试提供渗透率和各向异性数据。此类型的MDT测 试器可以包括基本构件如下：电子电源模块（MRPC)、液压动力模块（MRHY)、单探测器模块 (MRPS)以及模块样品室（MRSC)。这些样品的荧光使用井下流体分析（DFA)测量，以基于多 个气体冷凝物样品为相应的不同深度确定气体冷凝物的多个实际重质馏分浓度。在一个实 例中，如上文描述的井下流体采样可以使用电缆地层测试和采样工具（WFT)实现，以在具 有良好垂直分辨率的不同深度处获得样品。任何污染可使用油基污染监视器（OCM)来修 正，油基污染监视器也可以从斯伦贝谢科技有限公司获得。
[0047] 在一个实例中，OCM技术使用光学装置监测采样期间颜色的积累且提供样品污染 的实时分析。其处理数据以预测将经历多少时间实现可接受的低的污染水平。例如，在一 个非限制性实例中，在流路中储层流体替换滤出液且甲烷信号的光学密度（OD)与油的甲 烷含量成比例地增加。甲烷探测用于冷凝物且用于轻度着色的原油。在这些流体中，探测 颜色积累是困难的，但是高的甲烷含量使得可靠的基于甲烷的OCM算法可行。甲烷含量还 可以用于确定样品的气/油比率（G0R)。例如，当地层流体样品从用油基泥浆（OBM)钻井的 井中取得时，OBM滤出液造成的样品污染可能影响样品PVT性质的精确测量。井下样品OBM 污染可以由现场流体分析器（LFA)实时预测。
[0048] 在对污染实施修正之后，相对于本领域中的其它冷凝物，荧光强度被解释为与冷 凝物的重质馏分浓度成比例。气体冷凝物主要包括轻质馏分而很少甚至没有浙青质。这些 化合物的大多数是饱和的烃，其不发荧光。冷凝物具有一些化合物，其包括芳香族碳（例如 芳烃）或者SARA分类中的树脂且发荧光。存在导致在黑油中发荧光的类似的化合物，黑油 还包括浙青质，该浙青质主要用于灭光，即防止荧光。在黑油中，浙青质的增加导致更多的 灭光和更少的荧光。气体冷凝物不包括荧光灭失剂，但是在气体冷凝物中，重质馏分（例 如，芳烃和树脂）的增加导致更多的荧光团，因此导致更多的荧光产生。轻质油的荧光被建 模为与重质馏分的浓度成线性比例，由于没有灭失剂破坏线性。
[0049] 原油可以分为四类：饱和烃、芳烃、树脂以及浙青质。饱和烃通常不参与荧光。芳 烃和树脂是荧光团而不是灭光剂，因为它们吸收入射光子且发射荧光光子，但是它们不与 它们自身反应而灭光。浙青质是灭光剂而不是荧光团，因为它们在大多数原油中发现的浓 度下不发荧光，但是它们将来自树脂和芳烃的荧光灭除。
[0050] 图3是对于轻质油比较荧光与颜色的图，该轻质油仍具有可测量的颜色。该图的 垂直轴表示频道1处的荧光强度，水平轴表示在570纳米（nm)下的光学密度。荧光与颜色 之间的线性关系表明了荧光可以被解释为在此油中的重质馏分含量的相对度量。对于更加 轻质的油，通过吸收的颜色测量结果是不可靠的（非常少的入射光被吸收，所以在大的传 输背景噪声上测量小的吸收信号），而荧光是更可靠的（荧光信号可能小，但是其在非常小 的背景噪声下测量）。这使得适于测量重质馏分含量的荧光是气体冷凝物。
[0051] 如上文所述，气体冷凝物储层中的重质馏分的模型组分渐变根据FHZ EOS处理。 下文解释FHZ EOS的一个实例的进一步的细节。在熟悉的黑油中的组分渐变来自于如FHZ EOS所描述的作为浙青质的重质馏分与油的其余部分之间的密度与溶解度的差别。重质馏 分和气体冷凝物（例如，芳烃和树脂）类似地与其余的冷凝物具有密度和溶解度的差别。因 此，重质馏分和气体冷凝物展现如FHZ EOS所描述的组分渐变。重质馏分、黑油以及移动重 油具有浙青质分子、浙青质纳米团聚体和/或浙青质簇。由实验室标准测量且由储层组分 梯度的FHZ EOS分析确认，这些微粒具有至少1.5纳米（nm)的尺寸。重质馈分和气体冷凝 物（例如，芳烃和树脂）是不会形成团聚物的更小分子。期待它们具有大约Inm的粒度。例 如，在一种情况中发现，在特殊的轻质油中的荧光主要来源于称为二萘嵌苯的单种化合物， 其具有大约Inm的尺寸且被期待在气体冷凝物中表示荧光团。应该理解，二萘嵌苯分析是 一个实例，其可以根据一个非限制性实例使用。
[0052] 如上文所描述的，由FHZ EOS预测的具有大约Inm粒度的组分梯度与由DFA测量 的来自不同深度的荧光相比较。预测与测量之间的一致使得FHZ EOS的假设有效，示出了 连通的储层的平衡。
[0053] 图4示出了作为工作流程的一个实例的图，其垂直轴是深度（米），其水平轴是荧 光强度。菱形点是使用DFA在不同深度处测量的荧光数据。实线是来自FHZ EOS的预测。 在此图中示出的良好一致性表示，储层是连通的且处于平衡。
[0054] 在数值模型中，FHZ EOS模拟随时间变化的重质馏分气体冷凝物的平衡浓度，其作 为井眼内的深度或者位置的函数。流体样品从至少一个井眼获得且被分析以测量浓度且量 化重质馏分气体冷凝物。作为位置的函数的此模拟浓度与作为位置的函数的测量浓度相比 较，可分析储层传导率，其用于确定井眼应在何处钻井且储层应以何种方式管理。在一个 实例中，当作为井眼内的位置的函数的模拟平衡浓度与测量浓度（例如重质馏分气体冷凝 物）之间的差别低于阈值时，井眼内的流体储层被确定为连通且在平衡状态，当高于上述 阈值时，被确定为隔离。
[0055] 石油的化学组分在连通储层的不同部分中变化。储层中这种组分随位置（例如， 深度）的变化称为组分渐变。此组分渐变的幅度（即，从不同深度收集的两种流体的组分 的差别）可以使用井下流体分析（DFA)测量且使用数学状态方程（EOS)模型预测。EOS模 型基于假设：储层是连通的且处于热力学平衡下。如果测量的组分渐变的幅度匹配于预测 的组分渐变，则EOS模型的所述假设被确认。在测量的组分渐变的幅度不匹配EOS模型的 预测的情形下，可以假设存在储层隔离或者储层流体不处于平衡下。很多不同的力可导致 缺少热力学平衡，例如焦油席、水洗、生物降解以及实时加料。所描述的方法帮助确定储层 是否被隔离或者处于热力学非平衡状态下，用以帮助开发决定。
[0056] 状态方程（EOS)模型描述了流体的热力学特性且提供储层内的不同位置处的储 层流体的表征。当储层流体关于其热力学特性被表征时，可以计算流体开采参数、传输性质 以及其它有商业价值的储层指标。
[0057] 上文描述的建模步骤使用Flory-Huggins-Zuo (FHZ)EOS模型，其推导组分梯度和 其它性质梯度（例如，压力和温度梯度）且描述储层流体中作为感兴趣的储层中的深度的 函数的油和气（以及可能的水）混合物的体积特性。由FHZ EOS模型推导的组分梯度包 括质量分数、摩尔分数、分子量、以及一组地层流体的赝组分的比重。这种赝组分包括表示 地层流体中的浙青质的重赝组分、表示地层流体的非浙青质液体分数的第二馏分赝组分、 以及表示地层流体中的气体的第三轻赝组分。从FHZ EOS模型推导的赝组分还可以表示单 个碳数目（SCAN)组分以及所需要的地层流体的其它分数或者团块（例如，水分数）。FHZ EOS模型可以预测关于深度的组分梯度，其考虑了重力、化学力、热扩散等的影响，如在国 际专利申请公开W02011/007268中所教导的那样。FHZ EOS的其它应用已经在美国专利 US7, 822, 554和US7, 920, 970、美国专利申请公开US2009/0248310和US2009/0312997、国际 专利申请公开W02009/138911和W02011/030243、美国专利申请US12/752, 967、以及国际专 利申请PCT/IB2011/051740中描述。
[0058] 连通性可通过关于深度适度减小的GOR值、作为深度的函数的连续增加的浙青质 含量、和/或作为深度的函数的连续增加的流体密度和/或流体粘度来表明。另一方面，隔 离和/或非平衡可通过不连续的GOR(或者如果较低的GOR在柱中发现为较高）、不连续的 浙青质含量（或者如果较高的浙青质含量在柱中发现为较高）、和/或不连续的流体密度和 /或流体粘度（或者如果较高的流体密度和/或流体粘度在柱中发现为较高）来表明。
[0059] EOS的流体性质预测基于假设：井眼内的储层流体是连通的且在热力学平衡状态 下。因此，可以评估由井下流体分析测量的流体性质以确认它们符合此期望的假设。更具 体地讲，储层是连通的且在平衡状态下的可能性可以通过关于深度适度减小的GOR值、作 为深度的函数的连续增加的浙青质含量、和/或作为深度的函数的连续增加的流体密度和 /或流体粘度来表明。而且，储层是连通的且在平衡状态下的可能性可以通过EOS模型的流 体性质预测（特别是G0R、浙青质含量、流体密度以及流体粘度）和相应的井下流体分析测 量结果之间的一致性（S卩，小的差别）来表明。
[0060] 另一方面，储层是隔离的和/或在非平衡状态下的可能性可以通过不连续的 GOR(或者如果较低的GOR在柱中发现为较高）、不连续的浙青质含量（或者如果较高的浙 青质含量在柱中发现为较高）、和/或不连续的流体密度和/或流体粘度（或者如果较高的 流体密度和/或流体粘度在柱中发现为较高）来表明。储层是隔离的和/或在非平衡状态 下的可能性可以通过EOS的流体性质预测（特别是G0R、浙青质含量、流体密度以及流体粘 度）和相应的井下流体分析测量结果之间的不一致性（即，大的差别）来表明。
[0061] 流体样品的油气组分的测量结果通过流体分析器的数据输出的转换得到。在优选 的实施例中，上述转换使用将荧光与储层流体的高分子量分数的浓度的测量结果相联系的 经验关系式，具有如下形式：
[0062] If = C1*(K+C2， （1)其中，If是地层流体的测量的荧光；
[0063] a是高分子量分数的对应体积分数；以及
[0064] C1和C2是从经验数据取得的常数。
[0065] GOR通过使用近红外吸收峰测量原油的甲烷和液体组分的量确定。在单相现场原 油上的甲烷峰与油峰的比率直接与GOR相关。
[0066] 在优选实施例中，溶解度模型将储层流体看作两个部分的混合物：溶解部分（高 分子量分数）和油混合物（或者大部分储层流体，其包括较低分子量分数以及高分子量分 数）。油混合物的性质可以通过井下流体分析测量和/或通过EOS模型估计。假设储层流 体是连通的（即，没有隔离）且在热力学平衡下。这种方式中，作为深度的函数的溶解部分 的相对浓度（体积分数）由下式给出：

【权利要求】
1. 一种评估油气储层中的多个部分之间的连通性的方法，包括： 在油气储层内的相应的不同深度处收集多个油气样品； 基于多个油气样品，使用荧光强度确定相应的不同深度的油气的多个实际重质馏分浓 度； 确定相应的不同深度的油气的多个估计重质馏分浓度；以及 将油气的多个实际重质馏分浓度与油气的多个估计重质馏分浓度相比较，以评估油气 储层的多个部分之间的连通性。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括气体冷凝物。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括湿气。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括挥发性油。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括包含〈lwt%的浙青质的流体。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括在可见或者近红外光谱区域中具 有〈0. 1光学密度（0D)吸收的流体。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括具有作为孤立分子存在的重质馏 分的流体。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述油气包括具有与重质馏分含量成比例的荧 光的流体。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，油气的多个估计重质馏分浓度在井眼的深度上 具有表明油气储层的多个部分之间的连通性的梯度。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中，确定多个估计重质馏分浓度的步骤包括使用 Flory-Huggins-Zuo 状态方程（FHZ EOS)模型。
11. 一种评估被至少一个井眼横穿的油气储层中的多个部分之间的连通性的系统，所 述系统包括： 至少一个工具，其用于 在所述至少一个井眼内的相应的不同深度处收集多个油气样品，以及 基于所述多个油气样品，使用荧光强度确定相应的不同深度的油气的多个实际重质馏 分浓度；以及 与所述至少一个工具协作的处理器，其用于 确定相应的不同深度的油气的多个估计重质馏分浓度，以及 将油气的多个实际重质馏分浓度与油气的多个估计重质馏分浓度相比较，以评估油气 储层的多个部分之间的连通性。
12. 根据权利要求11所述的系统，其中，多个估计重质馏分浓度在井眼的深度上具有 表明油气储层的多个部分之间的连通性的梯度。
13. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器使用Flory-Huggins-Zuo状态方程 (FHZ EOS)模型确定多个估计重质馏分浓度。
14. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述重质馏分浓度基于芳烃和树脂的浓度。
15. -种非易失性计算机可读媒介，其可在处理器上执行，以便执行用于评估被至少一 个井眼横穿的油气储层中的多个部分之间的连通性的步骤，已经在所述井眼内的相应的不 同深度处从所述油气储层收集多个油气样品，已经基于所述多个油气样品，使用荧光强度 确定相应的不同深度的油气的多个实际重质馏分浓度，所述步骤包括： 确定相应的不同深度的油气的多个估计重质馏分浓度；以及 将油气的多个实际重质馏分浓度与油气的多个估计重质馏分浓度相比较，以评估油气 储层的多个部分之间的连通性。
16. 根据权利要求15所述的非易失性计算机可读媒介，其中，多个估计重质馏分浓度 在井眼的深度上具有表明油气储层的多个部分之间的连通性的梯度。
17. 根据权利要求15所述的非易失性计算机可读媒介，其中，确定多个估计重质馏分 浓度的步骤包括使用Flory-Huggins-Zuo状态方程（FHZ EOS)模型。
18. 根据权利要求15所述的非易失性计算机可读媒介，其中，所述重质馏分浓度基于 芳烃和树脂的浓度。
【文档编号】E21B49/00GK104285034SQ201380024844
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】A·E·波梅兰茨, Y·祖奥, O·C·马林斯 申请人:普拉德研究及开发股份有限公司