專利名稱：用于頁巖氣儲集層中的低硫區標識的系統和方法
技術領域：
本發明總體上涉及用于標識頁巖氣儲集層中的低硫區的方法和系統，并且更具體地說，涉及組合測井信息的類型來標識低硫區。
背景技術：
快速標識井中的富油母質低硫區、映射低硫區區域，以及在低硫區內設置水平孔是頁巖氣勘探和開發方面的最重要任務之一。隨著頁巖氣在石油和天然氣工業中已經變得越來越重要，標識富油母質區的方法在重要性方面已經增強。在許多情況下，現有方法僅可應用于已經應用了它們的特定地層，而對新區域的勘探和開發來說沒有一般相關性。
發明內容
根據本發明的一個實現，提供了一種用于自動標識井筒中的富油氣(如油母質、天然氣、石油)區的計算機實現的方法，該方法包括:獲取包括表示井筒周圍地層的物理特性的中子數據、密度數據、放射性數據，以及電阻率數據的測井數據，并且基于中子數據和密度數據來計算視中子孔隙度和視密度孔隙度。基于所計算的視中子孔隙度和所計算的視密度孔隙度來計算標準化中子一密度分隔，并且針對每一個數據類型來確定常態頁巖的基線。利用所計算的標準化中子一密度分隔、放射性數據、電阻率數據、以及所確定的基線，來確定存在或不存在富油氣區。質量指標還可以根據該數據導出。計算存在或不存在富油氣區和質量指標按井中記錄的每一個深度級別來進行。在一實施例中，提供了一種用于自動標識井筒中的富油氣區的計算機系統，該系統包括:計算機可讀介質，該計算機可讀介質具有存儲在其上的計算機可讀測井數據，該測井數據包括表示井筒周圍的地層的物理特性的中子數據、密度數據、放射性數據、以及電阻率數據。該計算機系統的處理器被構造并布置成基于中子數據和密度數據來計算視中子孔隙度和視密度孔隙度，以基于所計算的視中子孔隙度和所計算的視密度孔隙度來計算標準化中子一密度分隔，針對中子數據、密度數據、放射性數據以及電阻率數據來計算常態頁巖的基線，以及基于所計算的標準化中子一密度分隔、放射性數據、電阻率數據、以及所確定的基線來計算存在或不存在富油氣區。上述計算按井中記錄的每一個深度級別來進行。提供上述摘要部分，以按簡化形式介紹選擇的概念，其在下面詳細描述部分中進一步描述。該摘要不是旨在標識所要求保護的主旨的關鍵特征或基本特征，也不是旨在被用于限制所要求保護的主旨的范圍。而且，要求保護的主旨不限于解決在本公開的任何部分中提到的任何或所有缺點的實現。
參照下列描述、未決權利要求書以及附圖，本發明的這些和其它特征將變得更明白，其中:圖1是例示根據本發明一實施例的方法的流程圖2是示出根據本發明一實施例的確定的低硫區指示符和低硫區質量指標的一組測井的示例；以及圖3示意性地例示了根據本發明一實施例的用于執行一方法的系統。
具體實施例方式有用的是，評估地下巖層以確定它們是否可能包含大量的有機物，并由此，充當油氣資源的良好來源。特征化地層的一種方法是，在鉆孔操作(即，測井)期間或之后，沿著穿透地層的鉆孔進行特性測量。測井包括許多技術，例如，包括電阻率/電導率測量、超聲、NMR、中子、密度、鈾濃度以及輻射擴散。這種類型的鉆孔數據通常被用于取代或補充用于直接檢查的巖心的收集。常規地講，所記錄的鉆孔數據通過人類解釋程序來分析，以便特征化地下地質地層，以允許進行有關井的潛能的判定，或者確定與周圍地質區域的性質有關的信息。本發明人已經通過組合來自各種測井的信息確定可以繼續量化方法，以在不需要人為解釋的情況下標識很可能在有機物方面富集并由此很可能在油氣生成方面提供潛能的地層或地層的部分。在這點上，圖1的流程圖中例示了根據本發明的方法。在步驟10，獲取測井數據。在一實施例中，該測井數據包括中子、密度、鈾濃度以及電阻率數據。在另一實施例中，鈾濃度用伽馬射線數據替代，其皆為放射性數據類型。如將清楚，測井數據可以通過各種測井技術中的任一種來獲取，或者可以是本地或遠程地從執行該方法的計算機系統存儲的現有測井數據。在一特定例中，非限制地，測井數據可以來自頁巖地層。根據密度測井數據，在步驟14，計算視密度孔隙度(PHIT_D)。在這點上，方程I開始計算PHIT_D:PHIT_D=min (max ((( p M- p B) / ( P M- P F)), 0.0), 1.0) 方程 I參照方程1，Pm是巖石基質的密度(其中，根據頁巖地層的地況，將該基質選擇為方解石基質或其它恰當基質)，Pb是巖石的體積密度，而Pf是巖石中流體的密度(其中，該流體可以被選擇成水)。如將清楚的，這個方程在比率(pm-pb)/(pm-pf)為負的情況下生成值0.0，在該比率大于一時生成值1.0，而在該比率處于零與一之間的情況下，為該比率的值。即，其計算被零與一限制的孔隙度值。在步驟12，根據方程2計算視中子孔隙度(PHIT_N):PHIT_N = min (max (((TNPH-TNPM)/(TNPF-TNPM)), 0.0) , 1.0)方程2在方程2中，TMPH是巖石的中子孔隙度讀數，TNPM是基質的中子孔隙度而TNPF是流體的中子孔隙度。與方程I類似，該方程針對處于零與一之間的值生成等于比率(TNPH-TNPM) / (TNPF-TNPM)的值，而針對該比率的所有其它值被零與一限制。利用方程I和2的結果，可以根據方程3計算(步驟16)針對標準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是針對常態頁巖的中子一密度分隔，而(PHIT_N-PHIT_D)min表示中子一密度分隔的最小值。在一實施例中，(PHIT_N_PHIT_D)min被取為零，并且消除分子和分母部分。該方程生成處于負一與一之間的值，盡管在多數情況下，該值處于零與一之間。在步驟18，確定針對每一個量的基線值。對于利用中子、密度、鈾濃度以及電阻率數據的實施例來說，針對這些中的每一個來確定基線。對于其中伽馬射線數據取代鈾濃度數據的實施例來說，確定針對伽馬射線日志讀數的基線。在步驟20a，根據方程4中的如果(if )語句，使用在先前步驟中確定的值來生成低硫區指不符(RNR) ο如果(VWSH_NDS〈VWSH_NDS_NSBSL.FVBSL 并且 URAN>URAN_NSBSL.FUBSL 并且RD>RD_NSBSL.FRBSL)，則 RNR=I，否則 RNR=O 方程4在方程4中，通過示例而非限制的方式，VWSH_NDS_NSBSL是針對常態頁巖的標準化中子一密度分隔基線，URAN是鈾濃度，URAN_NSBSL是針對常態頁巖的基線鈾濃度，RD是日志數據的電阻率值，RD_NSBSL是針對常態頁巖的基線電阻率，而FVBSL、FUBSL以及FRBSL是針對相應基線的調節因子。由此，如果中子一密度分隔小于調節基線，并且鈾和電阻率超過它們各自的調節基線，則指示符取值一，否則其取值零。如將清楚的，針對每一類型測井的基線可以是恒量，或者可以根據地質或鉆孔條件而隨著深度改變，并由此用曲線或趨勢線來表示。典型地講，選擇頁巖間隔以確定基線值或曲線。選擇相應調節因子FVBSL、FUBSL以及FRBSL，以縮減測量噪聲，并且還縮減實際地質結構中的高頻變化，由此改進指示符的可靠性。在一實施例中，這些通過Monte Carlo實驗來確定。該調節因子還可以基于本地地質條件、類似物、以及數據質量和/或數據出處而根據用戶的經驗來調節。在另選步驟20b中，對于其中鈾測井被伽馬射線測井取代的情況來說，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)，則 RNR=I，否則 RNR=O 方程 5方程5中的最近引入量是:指示伽馬射線數據的GR、作為針對常態頁巖的伽馬射線基線GR_NSBSL、和針對伽馬射線基線的調節因子FGBSL。即，針對方程5，伽馬射線數據取代方程4的鈾數據，但除此以外該方程根據常見原理來操作。一般來說，該調節因子被選擇為接近一，而在一實施例中被限制成0.5與1.5之間的范圍。在一特定實施例中，(VSBSL, FUBSL, FRBSL, FGBSL) = (0.6，0.99，0.99，0.99)。如將清楚，步驟12和14可以按任何次序來執行。同樣地，在步驟18中執行的針對每一類型測井的基線確定原則上可以在任何其它計算之前執行，和在除了步驟20的計算以外的所有計算之后執行，其取決于步驟18的結果。方程4或者5的評估將返回值一或零，分別指示存在或不存在低硫區。接著，可以將該指示符用作用于確定用于起動水平鉆孔操作的深度的基礎，或者以其它方式引導生產鉆孔判定。圖2例示了根據本發明一實施例的許多測井和衍生產品。第一列示出了根據伽馬射線測量導出的輻射數據。該測井的中央部分的兩條曲線之間的空間指示鈾，并且表示頻譜伽瑪輻射(右手側曲線)與所計算伽瑪輻射(左手側曲線)之間的差異。沿著該跡線左手側的一些附加曲線與在此描述的方法不相關。第二列示出了鉆井的深度。第三列示出了針對許多不同深度調查的電阻率數據。第四列示出了中子和密度數據，而第五列示出了鈾數據。在一實施例中，該指示符可以用量化所標識低硫區的質量的質量指標來補充。這在圖2中進行了例示，在第六列中，30指示其中低硫區指示符為一的區域，而32是指示區域30內的質量指標的曲線。如將清楚，根據上述方程4，區域30對應于列5中的、標準化中子一密度分隔小于其基線的陰影區，和該陰影區域與列6中的、鈾濃度超過其相應基線的陰影區的相交部分。在所示示例中，大致遍布其中標準化中子一密度分隔小于其基線的區域，電阻率超過其基線。在一實施例中，低硫區質量指標可以基于被用于確定低硫區指示符的數據來計算。具體來說，質量指標針對每一個數據類型來計算，因而，所計算的那些質量指標被用于計算考慮到各種地層之間或之中的比較的總質量指標。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如將清楚，在方程10與11之間的選擇將取決于鈾數據的可用性。在鈾數據不可用的情況下，伽馬射線數據根據方程11來使用。否則，方程10通常為優選的。在方程10和11中，W量是相應加權因子，并且默認值為I。相應加權因子在引用中子一密度分隔數據時具有下標nds，在引用鈾數據時具有下標uran，在引用伽馬射線數據時具有下標gr，而在引用電阻率數據時具有下標rd。操作員可以基于所觀察的地質條件、數據質量和/或出處，或其它因子，選擇不同地加權所述量。在方程6到11中最近引入的量是基于各個測井和標準化恒量對低硫區質量指標的各種測量。在方程6中，SQI_NDS指根據中子一密度分隔數據的低硫區質量指標，而VWSH_NDSmin是VWSH_NDS_NSBSL的最小值(并且默認為零)。在方程7中，SWI_URAN指根據鈾濃度數據的低硫區質量指標，而URANmax指鈾濃度數據的最大值(默認值為lOppm)。在方程8中，SQI_GR指根據伽馬射線數據的低硫區質量指標，而GRmax指伽馬射線數據的最大值(默認值為200API單位)。在方程9中，SQI_RD指根據電阻率數據的低硫區質量指標，而RDmax指電阻率數據的最大值(默認值為100歐姆-米單位)。在方程10和11中，SQI指作為來自方程6和9和方程7或者方程8的先前確定參數的組合的低硫氣質量指標，取決于鈾濃度數據是否可用。在一實施例中，前述方法可以在計算機系統中實現，并且用于執行該方法的計算機可執行指令可以存儲在有形計算機可讀介質上。圖3示意性地例示了用于執行該方法的系統200。該系統包括數據存儲裝置或存儲器202。可以使所存儲數據可用于處理器204，如可編程通用計算機。處理器204可以包括接口組件，如顯示器206和圖形用戶接口 208，并且被用于實現根據本發明實施例的上述變換。該圖形用戶接口可以被用于顯示數據和處理數據產物兩者，并且允許用戶在用于實現本方法多個方面的選項中選擇。數據可以直接從數據獲取裝置或者從中間存儲或處理設施(未示出)經由總線210向系統200傳遞。雖然在前述說明書中，針對本發明的特定優選實施例對本發明進行了描述，并且出于例示的目的對許多細節進行了闡述，但本領域技術人員應當明白，本發明易于改變，并且在不脫離本發明的基本原理的情況下，可以顯著改變在此描述的某些其它細節。另外，應當清楚，這里在任一個實施例中示出或描述的結構性特征或方法步驟同樣可以在其它實施例中使用。
權利要求
1.一種自動標識井筒中的富油氣區的計算機實現方法，該方法包括: 獲取表示井筒周圍地層的物理特性的測井數據，包括中子數據、密度數據、放射性數據、以及電阻率數據； 基于中子數據和密度數據來計算視中子孔隙度和視密度孔隙度； 基于所計算的視中子孔隙度和所計算的視密度孔隙度來計算標準化中子一密度分隔; 針對中子數據、密度數據、放射性數據以及電阻率數據中的每一個來確定地層的基 線.利用所計算的標準化中子一密度分隔、放射性數據、電阻率數據、以及所確定的基線來確定存在或不存在富油氣區。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，該放射性數據從由鈾測井數據和伽馬射線數據組成的組中選擇。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，如果鈾測井數據可用，則其與伽馬射線數據相比被優先選擇作為放射性數據，而如果鈾測井數據不可用，則將伽馬射線數據用作放射性數據。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，使用所計算的標準化中子一密度分隔、放射性數據、以及電阻率數據來確定存在或不存在富油氣區包括:將每一個與相應基線相比較，并且基于該比較來確定存在或不存在富油氣區。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述比較包括:確定標準化中子一密度分隔是否小于其相應基線，放射性數據是否大于其相應基線，以及電阻率數據是否大于其相應基線，以使得在全部三個條件為真時，確定存在富油氣區。
6.根據權利要求4所述的方法，其中，在所述比較之前，將相應基線中的每一個與相應調節因子相乘。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，相應修正因子中的每一個都處于0.5與1.5之間。
8.根據權利要求1所述的方法，還包括:可視地顯示存在或不存在富油氣區的指示符。
9.根據權利要求1所述的方法，還包括:通過以下步驟來確定低硫區質量指標: 確定針對標準化中子一密度分隔、放射性數據以及電阻率數據中的每一個的相應質量指標；并且 通過執行對相應質量指標的加權平均化來確定低硫區質量指標。
10.根據權利要求1所述的方法，其中，該地層包括頁巖氣儲集層。
11.一種被構造并布置成自動標識井筒中的富油氣區的系統，該系統包括: 計算機可讀介質，該計算機可讀介質具有存儲在其上的計算機可讀測井數據，該測井數據包括表示井筒周圍地層的物理特性的中子數據、密度數據、放射性數據、以及電阻率數據； 處理器，該處理器被配置并布置成， 基于中子數據和密度數據來計算視中子孔隙度和視密度孔隙度； 基于所計算的視中子孔隙度和所計算的視密度孔隙度來計算標準化中子一密度分隔;針對中子、密度、放射性以及電阻率來計算地層的基線；以及 基于所計算的標準化中子一密度分隔、放射性數據、電阻率數據、以及所確定的基線，來計算存在或不存在富油氣區。
12.根據權利要求11所述的系統，所述系統還包括顯示器，該顯示器被構造并布置成生成對所計算的存在或不存在富油氣區的指示符的可視顯示。
13.根據權利要求11所述的系統，其中，該處理器還被構造并布置成，在鈾測井數據可用時選擇鈾測井數據作為放射性數據， 或者在鈾測井數據不可用時，選擇伽馬射線數據作為放射性數據。
全文摘要
提供了一種用于自動標識井筒中的富油氣(如油母質、天然氣、石油)區的計算機系統和計算機實現方法，該方法包括獲取包括表示井筒周圍地層的物理特性的中子數據、密度數據、放射性數據以及電阻率數據的測井數據，并且基于中子數據和密度數據來計算視中子孔隙度和視密度孔隙度。基于所計算的視中子孔隙度和所計算的視密度孔隙度來計算標準化中子－密度分隔，并且針對每一個數據類型來確定地層的基線。利用所計算的標準化中子－密度分隔、放射性數據、電阻率數據、以及所確定的基線，來確定存在或不存在富油氣區。質量指標還可以根據該數據導出。
文檔編號G06F19/00GK103098062SQ201180043907
公開日2013年5月8日 申請日期2011年7月15日 優先權日2010年9月13日
發明者劉呈冰 申請人:雪佛龍美國公司