專利名稱：用流體分析儀確定流體特性的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
人們通常將井鉆到地下以獲得碳?xì)浠衔锏淖匀怀恋砦锖推渌癫卦诘貧さ牡刭|(zhì)層里的有用物質(zhì)，他們從地面的鉆探設(shè)備直接鉆一個井到地下的目標(biāo)地質(zhì)位置。
在鉆井鉆到一個感興趣的地層時，鉆井者經(jīng)常通過從地層中提取用于分析的流體樣本來對地質(zhì)層流體進(jìn)行研究。對流體樣本的分析可以提供關(guān)于流體體積、密度、粘性、沸點(diǎn)和其他重要特性的信息。這些重要信息可用于油田計(jì)劃的確定，和上游、下游生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化。
一個特別重要的流體特性是氣—油—比率(“GOR”)。GOR是在標(biāo)準(zhǔn)條件下(標(biāo)準(zhǔn)條件是60oF和1atm)天然地質(zhì)層流體中氣相的體積與液體碳?xì)浠衔锏捏w積之比。GOR的標(biāo)準(zhǔn)單位是在標(biāo)準(zhǔn)條件下(scf/bbl)每桶油所含氣體的標(biāo)準(zhǔn)立方尺，即標(biāo)準(zhǔn)條件下每桶油的氣體立方尺。在設(shè)計(jì)上游和下游的生產(chǎn)設(shè)備時GOR是很重要的。例如，如果GOR高，地面設(shè)備必須被設(shè)計(jì)成能處理來自井內(nèi)的大量氣體。
通常地，一個流體樣本是通過將流體取樣工具放入到井里并從一個地層提取流體樣本而獲得的。有一種取樣工具是Modular Formation DynamicsTester(MDT)(標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)層動力學(xué)試驗(yàn)儀)，它是Schlumberger TechnologyCorporation(技術(shù)公司)注冊的商標(biāo)，這個公司是本發(fā)明的受讓人。地質(zhì)層試驗(yàn)工具已在Zimmerman等人的美國專利Nos.4860581和4936139中公開，這些專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
圖1示出了一種設(shè)計(jì)用來從地質(zhì)層114提取流體樣本的地質(zhì)層試驗(yàn)工具101。工具101懸掛在鉆孔110里的運(yùn)輸器具115，例如繞在地面卷軸上的電線或多心電纜上。在地面，電線115通常與監(jiān)測和控制工具101的電控制系統(tǒng)118連接。
一旦到達(dá)預(yù)定深度，工具101用來獲得地質(zhì)層的流體樣本。工具101具有一個探頭120，或一個從工具101選擇性伸展的流體容納裝置，和一個位于工具101相反側(cè)上的、同樣也選擇性伸展的固定部件121。探頭120從工具101上伸展并與鉆孔壁112密封接觸，這樣探頭120就可以與地質(zhì)層114之間進(jìn)行流體傳送。典型的工具101還包括一個泵(未示出)。泵用于從地質(zhì)層把地質(zhì)層流體泵入工具101。泵還可用于從工具101把地質(zhì)層流體泵入鉆孔110。
這樣就有一個與流體取樣有關(guān)的問題，就是地質(zhì)層流體通常會被泥漿濾液污染。泥漿濾液是鉆井過程中滲漏到地質(zhì)層里的鉆探泥漿的流體成分。泥漿濾液侵入地質(zhì)層并污染天然地質(zhì)層流體。當(dāng)流體樣本從地質(zhì)層取出時，樣本從一開始就包括泥漿濾液。
為解決這一問題，流體樣本通常從地質(zhì)層中取出并且泵入鉆孔或者泵入工具里一個大的、沒用的腔室，直至取出的流體已被“凈化”?！皟艋睒颖臼沁@樣一種物質(zhì)，即在樣品流體中泥漿濾液的百分比低至這種流體可以代表天然地質(zhì)層流體的容許程度為止。此刻，可收集樣本用作隨后的分析。
再參照圖1，用探頭120從地質(zhì)層114中把地質(zhì)層流體取出，并且在用泵裝置(未示出)將流體泵出工具101注入鉆孔之前，流體流經(jīng)一個流體分析儀125。流體分析儀125分析樣本流體并確定泥漿濾液污染的程度。一旦由探頭抽取的地質(zhì)層流體是干凈的，樣本就可以通過將流體樣本泵入樣本腔室122、123中的一個來獲得。
一種用于地質(zhì)層試驗(yàn)工具的流體分析儀是光學(xué)傳感器，它可以在幾個不同波長上測量樣本流體的光密度(“OD”)。用于油基泥漿(“OBM”)的油通常是淺顏色的，這樣，隨著樣本流體的凈化，色通道上的OD會逐漸增加到較深色的天然地質(zhì)層流體的OD。
兩種吸收機(jī)構(gòu)用于測量流體樣本的OD電子激勵和分子振動模式激勵。當(dāng)傳送入射光的能量把移位pi電子激勵至反束縛狀態(tài)時，將產(chǎn)生電子激勵吸收。這個能量等級通常相當(dāng)于可視的近紅外線范圍，結(jié)果會產(chǎn)生一個顏色陰影。此后，我們在本文中簡單地稱這種吸收方式為顏色。石油可以呈現(xiàn)出不同的顏色，因?yàn)樗鼈兙哂胁煌瑪?shù)量的芳香族環(huán)烴、樹脂和瀝青烯，其中每一種物質(zhì)吸收可見光和近紅外光(NIR)范圍內(nèi)的光。重油具有比較高的芳香族環(huán)烴、樹脂和瀝青烯含量百分比，這使它們呈現(xiàn)為黑色。另一方面，輕油和凝聚物具有比較淺的淡黃色，這是因?yàn)樗鼈兙哂斜容^低的芳香族環(huán)烴、樹脂和瀝青烯含量百分比。
由于分子的化學(xué)鍵共振，分子振動吸收是對特定頻率光的吸收。當(dāng)顏色吸收覆蓋可見光和NIR范圍時，只有對特定物質(zhì)的特定波長才會產(chǎn)生分子振動吸收。對于任何給定分子，產(chǎn)生分子振動吸收的波長與化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)的種類有關(guān)。例如，油的分子振動吸收峰值在波長1200nm、1400nm、和1700nm附近。分子振動吸收是某種特定物質(zhì)百分含量的函數(shù)，并且不必受這種物質(zhì)所處物態(tài)的影響。例如，不管甲烷是氣態(tài)或是溶解在油里，甲烷的吸收共振峰值(大約1670nm)都是相同的。
一種光學(xué)傳感器是光學(xué)流體分析儀(OFA)(Optical Fluid Analyzer)，商標(biāo)為Schlumberger。OFA在近紅外光(NRI)和可見光范圍內(nèi)以10個不同的波長測量樣本流體的OD。當(dāng)流體第一次從地質(zhì)層中取出時，樣本流體主要包括淺顏色的OBM濾液。隨著樣本流體的凈化，樣本流體將包含更多的較深顏色的天然地質(zhì)層流體。隨著流體的凈化，色通道上的流體樣本的OD將變化。例如，由于地質(zhì)層流體的顏色比OBM濾液的顏色深，隨著流體樣本的提取，在色通道上的流體樣本的OD將增加，色通道上的OD將逐漸接近地質(zhì)層流體的OD。
通過多次獲得OD數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)方法計(jì)算所測OD的趨近值確定天然地質(zhì)層流體的OD，稱為“無污染”O(jiān)D。這里所說的“無污染”表示天然地質(zhì)層流體特性，基本上沒有泥漿濾液的的污染。這樣，“無污染GOR”表示沒有或幾乎沒有泥漿濾液污染的地質(zhì)層流體的GOR。盡管實(shí)際上獲得沒有泥漿濾液污染的流體樣本是困難的，但是目的是確定地質(zhì)層流體的特性。“視在”這個詞用來指樣本處理過程中所取得的測量值。那么，“視在GOR”是從地質(zhì)層中提取的流體樣本的GOR測量值。視在GOR可以受到泥漿濾液或其他污染物的影響。
一旦無污染OD預(yù)先確定，就可以基于所測的OD和無污染的OD確定樣本流體中的OBM濾液污染量。確定流體樣本中OBM污染的方法已經(jīng)公開，例如Mullins的美國專利No.5266800，該專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人。
另一種光學(xué)傳感器叫現(xiàn)場流體分析儀(LFA)(Live Fluid Analyzer)，商標(biāo)為Schlumberger。LEA不同于OFA，因?yàn)長FA包括一個“甲烷峰值”波長的甲烷通道和一個“油峰值”波長的油通道，“甲烷峰值”是甲烷的分子振動吸收峰值，其波長相當(dāng)于甲烷分子C-H鍵的共振波長。一種甲烷分子振動吸收峰值的波長大約為1670nm。分子振動吸收的發(fā)生不受流體顏色的影響，也不管甲烷是處在氣態(tài)還是溶解在地質(zhì)層流體里。相似地，“油峰值”是油的分子振動吸收峰值，它的波長相當(dāng)于油分子中的-CH2-和-CH3基化合物的共振波長。一種油峰值波長大約為1720nm。
通常，OBM不含甲烷，因此隨著從地質(zhì)層中提取流體樣本，甲烷峰值上的OD將增加。甲烷峰值的OD將逐漸接近地質(zhì)層流體的甲烷峰值上的OD。根據(jù)地質(zhì)層流體的組成不同，在油通道上的流體樣本的OD可能增加或減小。不管怎樣，它將逐漸接近地質(zhì)層流體油通道上的OD。
另一種傳感器叫凝聚物和氣體分析儀(CGA)，其商標(biāo)為Schlumberger。CGA利用特定頻率上的光通道得到對存在于流體樣本中的氣體范圍的更好評價。例如，典型的CGA具有一個與二氧化碳的分子振動吸收共振峰值相對應(yīng)的通道。典型的CGA能確定甲烷、非甲烷氣體碳?xì)浠衔?、二氧化碳和液體碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比。
然而這些分析儀提供的都是用來監(jiān)測地質(zhì)層流體中的各種成分以及地質(zhì)層流體中泥漿濾液污染度的傳統(tǒng)方法，所以，希望為這種監(jiān)測提供更加靈敏并且受泵速影響更小的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，其包括多次獲得流體樣本的與甲烷峰值上的光密度和油峰值上的光密度相關(guān)的數(shù)據(jù)，和每一次由多次獲得的流體樣本的甲烷峰值上的光密度和油峰值上的光密度計(jì)算視在氣—油—比率。這種方法還包括選擇氣—油—比率成長的取樣參數(shù)的冪函數(shù)，根據(jù)所測的數(shù)據(jù)計(jì)算冪函數(shù)的指數(shù)常量，和確定從包含無污染氣—油—比率和污染度的一組數(shù)據(jù)中選擇的至少一個。在某些實(shí)施例中，取樣參數(shù)可以從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積中選擇。
在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，其包括多次獲得流體樣本的與甲烷峰值上的光密度和油峰值上的光密度相關(guān)的數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)多次計(jì)算樣本流體的視在氣—油—比率，和選擇能使視在氣—油—比率增加的取樣參數(shù)的指數(shù)函數(shù)。本方法還包括線性外推氣—油—比曲線至一個點(diǎn)，在這個點(diǎn)指數(shù)函數(shù)對于取樣參數(shù)的導(dǎo)數(shù)為零。在某些實(shí)施例中，取樣參數(shù)可以從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積中選擇。
在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種確定流體樣本的氣—油—比率的方法，其包括多次獲得與甲烷質(zhì)量成分、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分和二氧化碳質(zhì)量成分有關(guān)的數(shù)據(jù)。這種方法還包括用甲烷質(zhì)量成分、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分和二氧化碳質(zhì)量成分與液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分的比率來確定氣—油—比率。在某些實(shí)施例中，利用甲烷質(zhì)量成分、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分和二氧化碳質(zhì)量成分的函數(shù)確定氣—油—比率。在至少一個實(shí)施例中，該函數(shù)是基于對地質(zhì)層流體組成成分的假設(shè)。
在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，其包括多次獲得流體樣本的與甲烷質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比相關(guān)的數(shù)據(jù)；和每一次由多次獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算流體樣本的視在甲烷質(zhì)量百分比和視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比。這種方法還包括選擇一個能使視在甲烷質(zhì)量百分比增加的取樣參數(shù)的甲烷冪函數(shù)，選擇一個能使視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比增加或降低的取樣參數(shù)的液體冪函數(shù)，基于數(shù)據(jù)確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量，基于數(shù)據(jù)確定液體冪函數(shù)的指數(shù)常量，和確定污染物體積百分比。在某些實(shí)施例中，取樣參數(shù)可以從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積中選擇。
在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，其包括多次獲得流體樣本的與甲烷質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比相關(guān)的數(shù)據(jù)，和每一次由多次獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算流體樣本的視在甲烷質(zhì)量百分比和視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比。這種方法還包括選擇一個能使視在甲烷質(zhì)量百分比增加的取樣參數(shù)的甲烷指數(shù)函數(shù)，選擇一個能使視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比增加或降低的取樣參數(shù)的液體指數(shù)函數(shù)，和用數(shù)據(jù)確定污染物百分比。在某些實(shí)施例中，取樣參數(shù)可以從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積中選擇。


圖1所示的是先前技術(shù)的地質(zhì)層試驗(yàn)工具的截面圖。
圖2A所示的是流體樣本的色通道的數(shù)據(jù)曲線圖。
圖2B所示的是流體樣本的甲烷通道的數(shù)據(jù)曲線圖。
圖2C所示的是流體樣本的GOR曲線圖。
圖2D所示的是流體樣本的色通道的數(shù)據(jù)曲線圖。
圖2E所示的是流體樣本的甲烷通道的數(shù)據(jù)曲線圖。
圖2F所示的是流體樣本的GOR曲線圖。
圖2G所示的是流體樣本的色通道的數(shù)據(jù)曲線圖。
圖2H所示的是流體樣本的甲烷通道的數(shù)據(jù)曲線圖。
圖2I所示的是流體樣本的GOR曲線圖。
圖3所示的是GOR對于取樣參數(shù)自然對數(shù)的自然對數(shù)與經(jīng)過一合適間隔的取樣參數(shù)的自然對數(shù)的關(guān)系曲線。
圖4所示的是GOR與取樣參數(shù)的指數(shù)常量冪的關(guān)系曲線圖和分析。
圖5所示的是GOR對于取樣參數(shù)的導(dǎo)數(shù)與經(jīng)過一合適間隔的GOR的關(guān)系曲線圖。
圖6A所示的是甲烷的質(zhì)量百分比與取樣參數(shù)的關(guān)系曲線圖。
圖6B所示的是液態(tài)碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比與取樣參數(shù)的關(guān)系曲線圖。
圖7A所示的是甲烷的質(zhì)量百分比對于取樣參數(shù)自然對數(shù)的自然對數(shù)與經(jīng)過一合適間隔的取樣參數(shù)的自然對數(shù)的關(guān)系曲線圖。
圖7B所示的是液態(tài)碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比對于取樣參數(shù)自然對數(shù)的自然對數(shù)與經(jīng)過一合適間隔的取樣參數(shù)的自然對數(shù)的關(guān)系曲線圖。
圖8A所示的是甲烷的質(zhì)量百分比與取樣參數(shù)的指數(shù)常量冪的關(guān)系曲線圖。
圖8B所示的是液態(tài)碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比與取樣參數(shù)的指數(shù)常量冪的關(guān)系曲線圖。
圖9A所示的是甲烷的質(zhì)量百分比對于取樣參數(shù)的導(dǎo)數(shù)與甲烷的質(zhì)量百分比的關(guān)系曲線圖。
圖9B所示的是液態(tài)碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比對于取樣參數(shù)的導(dǎo)數(shù)與液態(tài)碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比的關(guān)系曲線圖。
圖10A所示的是本發(fā)明的一個方法實(shí)施例。
圖10B所示的是本發(fā)明的另一個方法實(shí)施例。
圖10C所示的是本發(fā)明的另一個方法實(shí)施例。
圖10D所示的是本發(fā)明的另一個方法實(shí)施例。
圖10E所示的是本發(fā)明的另一個方法實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在某些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及確定無污染流體樣本特性以及監(jiān)測流體樣本的污染程度的方法。視在流體樣本的氣—油—比率(GOR)可用于確定地質(zhì)層流體的無污染GOR并可監(jiān)測流體樣本的污染。另外，在某些實(shí)施例中，本發(fā)明涉及用凝聚物和氣體分析儀(CGA)來確定視在流體樣本的GOR的方法。CGA也可用于監(jiān)測流體樣本的污染。
本發(fā)明不但對在此所述的由注入油基泥漿(OBM)的井中提取的流體樣本特別有用，而且具有本領(lǐng)域普通技術(shù)的人員還可以意識到本發(fā)明的實(shí)施例能夠應(yīng)用于由注入其他種類泥漿例如水基泥漿(WBM)的井中提取的流體樣本。本發(fā)明也可用于鉆孔勘探測井和生產(chǎn)測井。為簡明啟見，說明書直接對使用OBM鉆探的鉆孔勘探測井進(jìn)行說明。但將本發(fā)明應(yīng)用到其他情況中也是可以理解的。
無污染GOR本發(fā)明的一些實(shí)施例可用來確定流體樣本的無污染GOR。在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明涉及利用視在GOR和無污染的GOR來監(jiān)測流體樣本的污染。
通常，OBM中的油實(shí)際上不包含甲烷或其他溶解氣體。因此，OBM的GOR基本為零。另一方面，地質(zhì)層油可具有的GOR范圍是小于20scf/bbl，對深黑油來說，大于30000scf/bbl，對凝聚物來說。在取樣過程剛開始時，第一次從地質(zhì)層中提取的流體樣本主要包括泥漿濾液，所測的GOR基本上為零。隨著取樣過程的繼續(xù)，視在GOR逐漸增加至地質(zhì)層流體的GOR。
圖2A-B所示的是在LFA工具的幾個通道的OD與取樣處理過程的泵出時間的關(guān)系曲線圖。可以理解的是，當(dāng)監(jiān)測流體樣本的OD是不同通道時，泵出時間是惟一可使用的變量。
圖2A所示的是色通道的曲線圖205。色通道曲線圖205示出了隨著流體樣本從地質(zhì)層中取出，由于流體樣本顏色的原因OD會增加。相似地，圖2B所示的是甲烷通道的曲線圖207。曲線圖207示出了隨著流體樣本從地質(zhì)層中取出，由于甲烷分子振動吸收的原因OD也會增加。色通道和甲烷通道曲線205、207都逐步增加到它們的無污染值。幾種先前技術(shù)的方法都對從顏色和甲烷通道來確定污染水平進(jìn)行了改進(jìn)。
用具有甲烷通道和油通道的流體分析儀可以確定GOR。用甲烷峰值與油峰值的比值來計(jì)算GOR。一種方法是用公式GOR＝8930[mm/(m0-0.193mm)]來確定GOR；其中mm是甲烷的質(zhì)量分率，m0是油的質(zhì)量分率，單位是scf/bbl。確定GOR的方法在SPE77899“In-Situ Contamination Monitoring and GORMeasurement of Formation Fluid Samples”中公開，由Dong等人發(fā)表在2002年10月8-10日于澳大利亞Melbourne召開的SPE技術(shù)討論會上。
視在或所測的GOR在圖2C的GOR曲線209中示出。視在GOR由甲烷通道(圖2B的曲線207)和油通道(未示出)計(jì)算出。所以，視在GOR的增加要比顏色通道或甲烷通道快很多，正如圖2C中的曲線209所示。
視在GOR的增加速度能使GOR測量對污染的微小變化更加敏感。圖2D-2F所示的是采集的LFA數(shù)據(jù)(相對于，例如泵出時間)，其中流體樣本的污染很小。圖2D所示的顏色通道曲線214幾乎沒有增加，圖2E中的甲烷通道曲線216對于低污染度甚至還呈現(xiàn)了微小的下降。然而，視在GOR(在圖2F的GOR曲線218中示出)比顏色通道和甲烷通道中的任何一個都要更敏感，視在GOR曲線218示出了隨著流體樣本的取出而不斷增加。
流體樣本的泵速在樣本處理過程中會發(fā)生變化。例如，如果壓力接近流體樣本的沸點(diǎn)，泵速會降低以使流體樣本壓力保持在其沸點(diǎn)以上。圖2G-2I所示的是當(dāng)流體泵速變化時所采集的LFA數(shù)據(jù)曲線圖(相對于，例如泵出時間)。圖2G中的顏色通道曲線224和圖2H中的甲烷通道曲線226都示出了在泵速低到大約4000時的水平或值的下降。然而，圖2I中的視在GOR曲線228示出了在整個泵送過程中的不斷增加。
GOR的增加能作為取樣過程參數(shù)的函數(shù)模型。一個這樣的取樣參數(shù)是泵出時間。泵出時間是泵打開并從地質(zhì)層中泵出流體的總時間。這樣，如果泵因?yàn)槟撤N原因停止，那么泵停止時間將不計(jì)算在泵出時間內(nèi)。這樣的函數(shù)公式可以具有如下形式GOR＝f(t)，其中t是取樣參數(shù)。在一個或更多個的實(shí)施例中，GOR時間函數(shù)模型化為冪函數(shù)，如公式1所示
GOR＝X-Yt-aEqn.1其中X是無污染GOR，Y是與GOR增加有關(guān)的常量，t是泵出時間，α是指數(shù)常量。
要注意的是，在所公開的實(shí)施例中，t被用來表示泵出時間，但是其他取樣參數(shù)也可代替它的位置。例如，當(dāng)泵一直以基本相同的速度運(yùn)轉(zhuǎn)時，t可以用來表示所經(jīng)過的時間。在另一實(shí)施例中，t可用來表示泵出體積。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以意識到在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以將其他取樣參數(shù)用作t。例如，取樣參數(shù)可以是歷經(jīng)時間、泵出時間、泵出體積或其他能代表取樣過程的任何取樣參數(shù)。
對公式1做對于t域的微分，得到d(GOR)dt=aYt-α-1---Eqn.2]]>在公式2兩邊同時乘以t，并令t/dt＝1/dln(t)重新設(shè)置公式為d(GOR)dln(t)=aYt-α---Eqn.3]]>最后，在兩邊取自然對數(shù)ln(d(GOR)dln(t))=ln(α)+ln(Y)-αln(t)---Eqn.4]]>公式4示出ln(d(GOR)/dln(t))與ln(t)呈線性關(guān)系。指數(shù)常量α可以用這個關(guān)系來確定。圖3示出了隨著流體樣本的提取，利用所選擇的視在GOR數(shù)據(jù)，公式4左邊ln(d(GOR)/dln(t))相對于ln(t)的曲線圖。指數(shù)常量α可以用圖3中的曲線302在所選擇的一合適間隔內(nèi)的斜率來確定。公式4中，除了自然對數(shù)之外，其他類型的對數(shù)如logn(n可以是任意正數(shù))也可用于確定指數(shù)常量α。
合適間隔306可以自動地選擇，以使合適間隔內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)趨近一條直線。例如，合適間隔306可以是一自動測出的合適間隔，在這個間隔內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)基本在一條直線上，Y軸上的截距可以由圖4推出。可替換地，合適間隔306可以人工選擇，例如，在曲線上選擇一段基本上為直線的區(qū)域。一個本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解的是，可以使用不同的數(shù)學(xué)算法來選擇合適間隔。
一旦指數(shù)常量α被確定，無污染GOR可以由圖4所示的、在圖3中所使用的相同間隔306內(nèi)視在GOR與t-a的關(guān)系曲線來確定。線性曲線匹配分析404可用來導(dǎo)出曲線402以確定公式1中的X和Y值。隨著歷經(jīng)時間t的無窮增大，項(xiàng)Yt-a趨近于零，這樣X就是無污染GOR。在圖4所示的特定實(shí)施例中，無污染GOR的計(jì)算值為803scf/bbl。
圖10A示出了本發(fā)明的一種方法實(shí)施例。這種方法包括在流體樣本的甲烷峰值和油峰值點(diǎn)多次獲得與光密度有關(guān)的數(shù)據(jù)(步驟1011所示)。隨著流體的取出，數(shù)據(jù)可以通過測量流體樣本的OD來獲得。下一步，這種方法包括多次用獲得的數(shù)據(jù)來計(jì)算流體樣本的視在GOR(步驟1013所示)，或者也可以通過分析這些數(shù)據(jù)來獲得視在GOR。方法還包括選擇一個取樣參數(shù)的冪函數(shù)來增加視在氣—油—比率(步驟1015所示)。這個不必按所示的順序執(zhí)行。取樣參數(shù)可以是歷經(jīng)時間、泵出時間、泵出體積、或其他能代表取樣過程的取樣參數(shù)。
該方法還包括基于數(shù)據(jù)計(jì)算冪函數(shù)的指數(shù)常量(步驟1018所示)。在一些實(shí)施例中，這里可以首先選擇一合適間隔(步驟1017所示)，繪制公式4左邊與ln(t)的關(guān)系曲線，確定在選擇的合適間隔內(nèi)的曲線的斜率。
最后，該方法包括確定無污染GOR和/或流體樣本的污染度(步驟1019所示)。在一些實(shí)施例中，冪函數(shù)可以用來計(jì)算無污染GOR。在至少一個實(shí)施例中，無污染GOR用于確定流體樣本的污染度。在其它實(shí)施例中，污染度可以直接被確定，而不需要特意確定無污染GOR。視在GOR可以被提供用于其他測量儀器例如NMR(核磁共振)的分析。
本發(fā)明并不局限于公式1中所示用于GOR的冪函數(shù)。例如，也可為GOR采用一個指數(shù)函數(shù)GOR＝A-Be-ntEqn.5其中A是無污染GOR，B是與視在GOR增加有關(guān)的常量，t是泵出時間，n是一個常量。此外，t可以是歷經(jīng)時間、泵出體積或其他有用的取樣參數(shù)。對公式5進(jìn)行時間微分d(GOR)dt=nBe-nt---Eqn.6]]>
對公式6右邊重新設(shè)置得出d(GOR)dt=n(A-Be-nt)+nA---Eqn.7]]>將公式5代入公式7得出d(GOR)dt=nGOR+nA---Eqn.8]]>公式6示出在歷經(jīng)時間無窮大，視在GOR為無污染GOR時，GOR的時間微分等于零。公式8示出視在GOR對時間的微分與視在GOR具有線性關(guān)系。這樣，通過繪制視在GOR的時間微分與視在GOR的關(guān)系曲線，外推出線性部分至微分為零的地方，可以獲得無污染GOR。
圖5示出了d(GOR)/dt與GOR的關(guān)系曲線。曲線502是根據(jù)取出流體樣本時所記錄的視在GOR數(shù)據(jù)繪制的。所示的合適間隔508是從曲線502中選擇的一部分，這部分曲線基本上為線性。參照圖3，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以利用不同的方法來選擇一合適間隔。曲線502在合適間隔508內(nèi)的這一部分可以外推至點(diǎn)506，這點(diǎn)的微分值為零。點(diǎn)506的值即是無污染GOR。
流體樣本中的重油污染物的體積百分比可以用視在GOR和無污染GOR來確定。在取樣過程中，污染可以被監(jiān)測，以確定何時流體樣本具有可以接受的低污染量。當(dāng)污染程度處于可接受的低水平時，流體樣品可直接進(jìn)入樣本腔室用于以后的分析。污染物的體積百分比可以用公式9來確定Vol%Cont.=GOR0-GORGOR0×100---Eqn.9]]>這里GOR0是無污染GOR，GOR為視在GOR。需要注意的是，一旦無污染GOR利用時間的冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)或其他用來確定無污染GOR的函數(shù)確定后，污染物就可以被確定。
圖10B示出了本發(fā)明的一種方法實(shí)施例。這種方法包括在流體樣本的甲烷峰值和油峰值點(diǎn)多次獲得與光密度有關(guān)的數(shù)據(jù)(步驟1021所示)。隨著流體的取出，數(shù)據(jù)可以通過測量流體樣本的OD來獲得。下一步，這種方法包括多次用獲得的數(shù)據(jù)來計(jì)算流體樣品的視在GOR(步驟1023所示)，或者也可以通過分析這些數(shù)據(jù)來獲得視在GOR。該方法還包括選擇一個取樣參數(shù)的指數(shù)函數(shù)來增加氣—油—比(步驟1025所示)。這個不必按所示的順序執(zhí)行。取樣參數(shù)可以是歷經(jīng)時間、泵出時間、泵出體積、或其他能代表取樣過程的取樣參數(shù)。
最后，方法包括確定無污染GOR和/或流體樣本的污染度(步驟1027所示)。在一些實(shí)施例中，指數(shù)函數(shù)可以用來計(jì)算無污染GOR。在至少一個實(shí)施例中，無污染GOR用于確定流體樣本的污染度。在其它實(shí)施例中，污染度可以直接被確定，而不需要特意確定無污染GOR。
用CGA確定GOR本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例涉及利用凝聚物和氣體分析儀(CGA)(Condensate and Gas Analyzer)來確定原油的GOR。工具CGA利用電磁輻射的特定波長，最好是能使待分析要素的分子振動吸收產(chǎn)生特定共振峰值的特定波長，來確定流體樣本成分的質(zhì)量百分比。通常，CGA被用來分析甲烷(“C1”)、非—甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔?即乙烷、丁烷、丙烷和戊烷)(“C2-5”)、液態(tài)碳?xì)浠衔?正乙烷和較重碳?xì)浠衔锓肿?(“C6+”)、和二氧化碳(“CO2”)的量。
本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例利用流體樣本成分C1、C2-5、C6+和CO2的質(zhì)量百分比，來預(yù)測在標(biāo)準(zhǔn)條件下氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)所占的體積。氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)所占的體積能確定流體樣本的GOR。
GOR是甲烷(“m1”)、非—甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔?“m2-5”)、液態(tài)碳?xì)浠衔?m6+)、和二氧化碳(“mCO2”)的質(zhì)量百分比的函數(shù)。利用成分百分比來估算GOR通?？捎觅|(zhì)量百分比函數(shù)來表示GOR＝f(m1，m2-5，m6+，mCO2)。實(shí)際公式可以有無限多種形式，這要根據(jù)對流體的一組假設(shè)和用于計(jì)算的特定公式狀態(tài)來確定。
在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，GOR函數(shù)用下列假設(shè)來確定1.儲藏流體大致是由下列4組分子組成的C1、C2-5、C6+和CO2。
2.4組分子的成分質(zhì)量百分比用CGA測量。
3.標(biāo)準(zhǔn)條件下C1、C2-5和CO2分子全部處于氣態(tài)。
4.標(biāo)準(zhǔn)條件下C6+分子全部處于液態(tài)。
5.C2-5分子組內(nèi)的質(zhì)量分布為m2∶m3∶m4∶m5＝4∶3∶2∶1(摩爾量比為133∶68∶34∶14)6.液相的密度為0.75g/cm3。
7.氣相遵守真實(shí)氣體定律PV＝znRT。
通過用1代替常量z，真實(shí)氣體定律可以轉(zhuǎn)變?yōu)槔硐霘怏w定律。可替換地，常量z也可以是確定的任何值，以能提供更好的氣體估計(jì)。在下面的實(shí)施例中，z為1，盡管在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以意識到z可以采用其它值。
利用假設(shè)7，真實(shí)氣體定律可應(yīng)用于氣相的組成成分上以得到公式10-15，其中摩爾數(shù)n等于成分質(zhì)量除以分子量P1Vg＝(m2/16)RTP2Vg＝(m2/30)RTP3Vg＝(m3/44)RTP4Vg＝(m4/58)RTEqn.10P5Vg＝(m5/72)RTPco2Vg＝(mco2/44)RT其中P1，P2，P3，P4，P5，和PCO2是氣相各組成成分的部分壓力，Vg是標(biāo)準(zhǔn)條件下氣相的體積。氣相的部分壓力的和等于一個大氣壓(即標(biāo)準(zhǔn)條件下的壓力)P1+P2+P3+P4+P5+Pco2＝1[atm] Eqn.11假設(shè)5提供了氣相各組成成分的質(zhì)量比m2＝0.4m2-5；m3＝0.3m2-5；m4＝0.2m2-5；m5＝0.1m2-5Eqn.12GOR可以作為氣體體積(Vg)與液體體積(Vl)之比計(jì)算。氣體體積(Vg)可以通過求解公式10和11(7個未知數(shù)和7個等式)來求得Vg。液體體積(Vl)等于其質(zhì)量(m6+)除以密度。Vg/Vl的比為GOR_CGA=k(0.625m1+0.250m2-5+0.227mco2m6+)---Eqn.q13]]>
其中κ是基于上述假設(shè)的一個常量。用英制單位[scf/bbl]時，κ＝9971；用公制單位[m3(gas)/m3(liquid)]，κ＝1776。CGA測量提供m1，m2-5，m6+，mCO2。這些值可以在公式13中使用以提供一個GOR估計(jì)值。
這些假設(shè)用來形成上面的多個公式。需要注意的是，如果這些假設(shè)中的一個或多個被修改，那么導(dǎo)出的公式也會不同。例如，如果假設(shè)5中的比率被改變(如m2∶m3∶m4∶m5＝2.5∶1.7∶1.5∶1.0)，公式12將表現(xiàn)新的假設(shè)m2＝0.37m2-5；m3＝0.25m2-5；m4＝0.23m2-5；m5＝0.15m2-5Eqn.q12a利用公式12a，公式13將變成GOR_CGA=k(0.625m1+0.241m2-5+0.277mco2m6+)---Eqn.q13a]]>其中常量κ對于單位scf/bbl為9972。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解的是，假設(shè)可以改變，對GOR的導(dǎo)出公式將會相應(yīng)不同。
在一個或多個實(shí)施例中，本發(fā)明能夠通過計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)條件下氣化的己烷(C6)、庚烷(C7)、辛烷(C8)、和任烷(C9)部分來確定GOR。當(dāng)這些組成部分處于氣態(tài)時，液體的體積將會減少，GOR將會增加。
當(dāng)C6至C9部分處于氣態(tài)時，GOR的表達(dá)公式作為CGA測量函數(shù)可以從一些假設(shè)中推導(dǎo)出，除上面的那些假設(shè)外還有1.標(biāo)準(zhǔn)條件下流體閃蒸后，C1、C2-5、和CO2完全處于氣態(tài)。
2.流體閃蒸后，液體包含4mol％C6，5mol％C7，7mol％C8，和8mol％C9。
3.在氣態(tài)時，C6，C7，C8，和C9的蒸氣與液相平衡。
4.液相的密度為0.8g/cm3。
5.氣相遵守真實(shí)氣體定律(PV＝znRT)。
利用這些假設(shè)，可推導(dǎo)出GOR的表達(dá)公式作為CGA的測量函數(shù)GOR_CGA=k(m1/16.0+m2-5/40.1+mco2/44.0m6+-0.782(m1/16.0+m2-5/40.1+mco2/44.0))---Equ.14]]>其中κ是基于特定假設(shè)和期望單位的常量。當(dāng)用上面的假設(shè)1-5和單位scf/bbl時，κ＝107285。用公制單位m3(gas)/m3(liquid)，κ＝19107。CGA測量提供m1，m2-5，m6+，mCO2。在某些實(shí)施例中，這些值可以用于公式14以提供流體樣本的一個GOR估計(jì)值。
應(yīng)當(dāng)理解的是，應(yīng)用除公式14所示的函數(shù)以外的函數(shù)也是不脫離本發(fā)明范圍的。具體的函數(shù)形式根據(jù)設(shè)定的特定假設(shè)得出。例如，除了假設(shè)2中的摩爾分量以外，其他摩爾分量也可用來推導(dǎo)出與公式14相似或相同的公式。另外，比C9重的成分可以氣化或氣態(tài)存在。例如，C11和C12可以被氣化，包括在假設(shè)2中。還有，密度的估計(jì)值可能不同于0.8g/cm3。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，作出其他假設(shè)和其他函數(shù)。
用CGA確定GOR的方法可以與確定無污染GOR的方法和用GOR監(jiān)測流體樣本污染的方法相結(jié)合。然而，可以發(fā)現(xiàn)確定無污染GOR的方法和用GOR監(jiān)測流體樣本污染的方法可以與任何確定GOR的方法一起使用，并且不局限于用CGA確定GOR的方法。視在GOR可用于來自任意設(shè)備的分析，例如NMR工具。
圖10C示出了本發(fā)明方法的一個實(shí)施例。這種方法首先包括多次獲得與流體樣本的甲烷質(zhì)量成分、非—甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、和二氧化碳質(zhì)量成分有關(guān)的數(shù)據(jù)(步驟1031所示)。
在一些實(shí)施例中，這種方法下一步包括做出關(guān)于地質(zhì)層流體組成成分的假設(shè)(步驟1033所示)，和確定一個計(jì)算GOR的公式，這個公式是甲烷質(zhì)量成分、非—甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、和二氧化碳質(zhì)量成分的函數(shù)(步驟1035所示)。需要注意的是，做出假設(shè)和確定計(jì)算GOR的公式可以在獲得數(shù)據(jù)之前或之后執(zhí)行。
最后，這種方法包括基于甲烷質(zhì)量成分、非—甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、和二氧化碳質(zhì)量成分與液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分的比來計(jì)算GOR(步驟1037所示)。
用CGA監(jiān)測污染在本發(fā)明的一個或多個實(shí)施例中，CGA測量可以用于對OBM井中氣體凝聚物取樣污染的監(jiān)測。井下氣體的主要成分是甲烷，幾乎沒有井下氣體包含大量的液體成分。另一方面，OBM通常不包含甲烷，并且完全由液態(tài)碳?xì)浠衔锝M成。這樣，取樣過程中的傾向是C1逐漸增加而C6+逐漸減小。CGA測量甲烷m1的質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔飉6+的質(zhì)量百分比。
圖6A示出了在取樣過程中m1(m1曲線602所示)隨著歷經(jīng)時間的增加而增加。m1逐漸接近無污染m1(如虛線604所示)。相似地，圖6B示出了m6+(m6+曲線612所示)在取樣過程中隨著歷經(jīng)時間的增加而減小。m6+逐漸接近無污染m6+(如虛線614所示)。
在一些實(shí)施例中，m1的增加和m6+的減小可以作為冪函數(shù)的模型。例如公式15和16，類似于上述GOR的公式1m1＝A-Bt-αEqn.15m6+＝X+Yt-βEqn.16對于公式15，m1是測得的甲烷百分比，A是無污染m1，B是與m1的增加有關(guān)的常量，α是指數(shù)常量。對于公式16，m6+是測得的液體的百分比，X是無污染液體，Y是與m6+的減小有關(guān)的常量，β是指數(shù)常量。如上所述，需要指出的是，t是取樣參數(shù)，并且它可以代表歷經(jīng)時間、泵出時間、泵出體積、或其他能代表泵出過程的任意取樣參數(shù)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，設(shè)定其它取樣參數(shù)。
在一些實(shí)施例中，指數(shù)常量α、β的選擇是基于對泥漿濾液侵入深度的估計(jì)。在一此實(shí)施例中，指數(shù)常量α、β可以在0.1和2.0之間。在至少一個實(shí)施例中，指數(shù)常量α、β中的一個或者兩個大約為0.5。對于淺的侵入，希望是較低的指數(shù)常量，如α＝1/3或β＝1/3。對于深的侵入，希望是較高的指數(shù)常量，如α＝2/3或β＝2/3。一旦選擇好指數(shù)常量，公式15和16中的常量值可以由樣本數(shù)據(jù)計(jì)算出。
一種確定無污染m1和無污染m6+值的方法在圖8A和圖8B中示出。圖8A示出了m1與t-α的關(guān)系曲線。從公式15和圖8A可以看出，這種關(guān)系為線性關(guān)系。m1數(shù)據(jù)曲線812可以用m1和t-α的數(shù)據(jù)點(diǎn)的連線來產(chǎn)生。m1數(shù)據(jù)曲線812可以線性外推至t-α＝0，這里t為無限大。隨著t接近無限大，m1接近無污染m1(如點(diǎn)814所示)。相似地，如圖8B中的曲線所示，m6+數(shù)據(jù)曲線822可以用m6+和t-β的數(shù)據(jù)點(diǎn)的連線來產(chǎn)生。m6+數(shù)據(jù)曲線822可線性外推至t-β＝0，這里t為無限大。隨著t接近無限大，m6+接近無污染m6+(如點(diǎn)824所示)。
在可替換的實(shí)施例中，可以測量指數(shù)常量α、β中的一個或兩個。與公式1變換成公式4的操作一樣，公式15和16可以變換成公式17和18ln(d(m1)dln(t))=ln(α)+ln(B)-αln(t)---Eqn.17]]>ln(-d(m6+)dln(t))=ln(β)+ln(Y)-βln(t)---Eqn.18]]>公式17示出了ln(d(m1)/dln(t))與ln(t)之間的線性關(guān)系。圖7A示出了ln(d(m1)/dln(t))與ln(t)之間的關(guān)系曲線。數(shù)據(jù)曲線712在曲線的某一段內(nèi)具有線性關(guān)系，并且把這一段線性曲線的斜率作為指數(shù)常量α。曲線712的斜率可以在一合適間隔內(nèi)確定，如714所示。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠設(shè)定選擇合適間隔的方法。一旦指數(shù)常量α被確定，無污染m1可以通過繪制相同合適間隔714內(nèi)的m1與t-α的關(guān)系曲線(圖8A中的812)確定。
相似地，公式18示出了ln(-d(m6+)/dln(t))與ln(t)之間的線性關(guān)系。圖7B示出了ln(-d(m6+)/dln(t))與ln(t)之間的關(guān)系曲線。數(shù)據(jù)曲線722在曲線的某一段內(nèi)具有線性關(guān)系，并且把曲線722的這一段線性曲線的斜率作為指數(shù)常量β。曲線722的斜率可以在一合適間隔724內(nèi)確定。一旦指數(shù)常量β被確定，無污染m6+可以通過繪制相同合適間隔724內(nèi)的m6+與t-β的關(guān)系曲線(圖8B中的822)確定。
圖10D示出了本發(fā)明方法的一個實(shí)施例。這種方法包括多次獲得與流體樣本甲烷的質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比有關(guān)的數(shù)據(jù)(步驟1041所示)。在流體取出時，可以通過監(jiān)測流體樣本來獲得數(shù)據(jù)，或者通過分析這些數(shù)據(jù)獲得。下一步，這種方法包括為甲烷質(zhì)量百分比選擇樣本參數(shù)的甲烷冪函數(shù)(步驟1042所示)和為液體碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比選擇樣本參數(shù)的液體冪函數(shù)(步驟1043所示)。這些不需按所示順序進(jìn)行。取樣參數(shù)可以是歷經(jīng)時間、泵出時間、泵出體積、或其他代表取樣過程的取樣參數(shù)。
這種方法下一步包括確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量(步驟1045所示)和確定液體冪函數(shù)的指數(shù)常量(步驟1046所示)。在一些實(shí)施例中，這里可以首先選擇一個合適間隔(步驟1044所示)，繪出公式17和18左邊與ln(t)的關(guān)系曲線，并確定所選擇合適間隔內(nèi)的曲線的斜率。
最后，這種方法包括確定流體樣本的污染度(步驟1047所示)。
在一個或多個實(shí)施例中，m1和m6+的百分比可以作為指數(shù)函數(shù)的模型，如公式19和20所示m1＝A-Be-αtEqn.19m6+＝X+Ye-βtEqn.20與公式5變換成公式8的操作一樣，公式19和20可以變換成公式21和22d(m1)dt=-α(m1)+αA---Eqn.21]]>d(m6+)dt=-β(m6+)+βX---Eqn.22]]>公式21示出了m1關(guān)于t的微分(dm1/dt)與m1之間的線性關(guān)系。圖9A示出了dm1/dt與m1的關(guān)系曲線。m1數(shù)據(jù)曲線912在曲線的一部分上是線性的。合適間隔915是從曲線912中選擇的，這一段曲線基本上是線性的。m1時間微分為零時的m1值是可以通過線性延伸916來確定。這就是914所示的無污染m1。
公式22示出了m6+關(guān)于t的微分(即dm6+/dt)與m6+之間的線性關(guān)系。圖9B示出了dm6+/dt與m6+的關(guān)系曲線。合適間隔925是從m6+數(shù)據(jù)曲線922中選擇的，這一段曲線基本上是線性的。m6+時間微分為零時的m6+值是可以通過從合適間隔925的曲線線性延伸926來確定。這就是924所示的無污染m6+。
流體樣本的污染可以利用m1和m6+數(shù)據(jù)來監(jiān)測。在一些實(shí)施例中，加權(quán)污染程度可以表示為一個C1或C6+和無污染值的函數(shù)%Cont.=ml0-mlml0×100---Eqn.23]]>
其中m10是無污染m1，m1是視在m1。
%Cont.=m6-m6+01-m6+0×100---Eqn.24]]>其中m6+0是無污染m6+，m6+是視在m6+。
在公式15和16中，m1和m6+可以用下式確定的顏色比率Rcolor代替，Rcolor=ODcolor1-ODbaseODcolor2-ODbase---Eqn.25]]>其中ODcolor1和ODcolor2是兩個不同的顏色通道，ODbase是顏色基道。用顏色比率Rcolor代替m1，污染可表示為%Cont.=Rcolor_0-RcolorRcolor_0×100---Eqn.26]]>其中Rcolor_0是無污染顏色比率，其與m1的推導(dǎo)方式是相同的。
圖10E示出了本發(fā)明方法的一個實(shí)施例。這種方法包括多次獲得與流體樣本甲烷的質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比有關(guān)的數(shù)據(jù)(步驟1051所示)。在流體取出時，可以通過監(jiān)測流體樣本來獲得數(shù)據(jù)，或者通過分析這些數(shù)據(jù)獲得。下一步，這種方法包括為甲烷質(zhì)量百分比選擇樣本參數(shù)的甲烷指數(shù)函數(shù)(步驟1053所示)和為液體碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比選擇樣本參數(shù)的液體指數(shù)函數(shù)(步驟1055所示)。這些不需按所示順序進(jìn)行。取樣參數(shù)可以是歷經(jīng)時間、泵出時間、泵出體積、或其他代表取樣過程的取樣參數(shù)。
最后，這種方法包括確定流體樣本的污染度(步驟1057所示)。
本發(fā)明的某些實(shí)施例具有下述優(yōu)點(diǎn)中的一個或幾個。一些實(shí)施例能確定無污染GOR。無污染GOR是地質(zhì)層流體的一個特性，并且可以不用在樣本腔室內(nèi)收集樣本就能被確定。通過這樣做，可以儲存地質(zhì)層試驗(yàn)工具里收集到的有限的樣品量，從而可以增加在一次工具操作中的數(shù)據(jù)量。
有利的是，本發(fā)明的某些實(shí)施例能利用視在GOR監(jiān)測污染。GOR比顏色或甲烷分析更加敏感。視在GOR會在低污染流體中不斷增加，這樣可以得出更精確的污染水平。還有，視在GOR對流體樣本泵出速度的變化不敏感。即使泵出速度降低，GOR也可以持續(xù)增加。
有利的是，本發(fā)明的某些實(shí)施例能確定一個接近GOR的時間函數(shù)。在這些實(shí)施例中，這些函數(shù)可以用來確定將流體樣本凈化到可以接受的污染水平所需要的時間。
有利的是，本發(fā)明的某些實(shí)施例能用組成成分的質(zhì)量百分比來確定視在GOR。視在GOR的函數(shù)可以基于關(guān)于地質(zhì)層流體組成成分的假設(shè)。利用通常獲得的地質(zhì)層流體數(shù)據(jù)，GOR函數(shù)能很快確定GOR。
有利的是，本發(fā)明的某些實(shí)施例能用甲烷和液態(tài)碳?xì)浠衔锏馁|(zhì)量百分比來監(jiān)測污染。在不需要收集額外數(shù)據(jù)的情況下，就能達(dá)到監(jiān)測流體樣本污染的目的。
然而本發(fā)明只能描述有限的實(shí)施例，在本發(fā)明所公開的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以意識到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以設(shè)定其他實(shí)施例。所以，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅限定在附加的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，包括多次獲得流體樣本的與甲烷峰值光密度和油峰值光密度相關(guān)的數(shù)據(jù)；多于一次地用多次獲得的流體樣本的甲烷峰值光密度和油峰值光密度計(jì)算視在氣—油—比率；選擇能使氣—油—比率增加的取樣參數(shù)的冪函數(shù)；根據(jù)所測的數(shù)據(jù)計(jì)算冪函數(shù)的指數(shù)常量；和確定從無污染氣—油—比率和污染百分比的組中選擇的至少一個。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述取樣參數(shù)是從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積這一組中選擇出的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述確定指數(shù)常量包括為一曲線圖選擇一合適間隔，所述曲線圖是氣—油—比率對取樣參數(shù)自然對數(shù)的微分的對數(shù)與取樣參數(shù)的自然對數(shù)的關(guān)系曲線，并確定這一合適間隔內(nèi)的曲線斜率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述合適間隔是自動選擇的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述取樣參數(shù)是從泵出時間和歷經(jīng)時間這一組中所選擇一個，并且還包括確定流體樣本具有一個可接受的低污染物體積百分比時的時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述取樣參數(shù)是泵出體積，并且還包括確定流體樣本具有一個可接受的低污染物體積百分比時的泵出體積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述確定從無污染氣—油—比率和污染百分比的組中選擇的至少一個，包括確定無污染氣—油—比率，還包括外推氣—油—比率比對取樣參數(shù)至一點(diǎn)處的指數(shù)常量的冪，在該點(diǎn)處，取樣參數(shù)的指數(shù)常量的冪等于零。
8.一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，包括對于一流體樣本，多次獲取與甲烷峰值光密度和油峰值光密度相關(guān)的數(shù)據(jù)；基于所述數(shù)據(jù)多次計(jì)算樣本流體的視在氣—油—比率；選擇視在氣—油—比率成長的取樣參數(shù)的指數(shù)函數(shù)；以及線性外推氣—油—比率至一個點(diǎn)，在這個點(diǎn)處，指數(shù)函數(shù)對取樣參數(shù)的微分為零。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積這一組中選出的一個。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括確定流體樣本的污染物百分比。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是從泵出時間、歷經(jīng)時間組中選出的一個，還包括確定流體樣本具有一個可接受的低污染物體積百分比時的時間。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是泵出體積，并且還包括確定流體樣本具有一個可接受的低污染物體積百分比的泵出體積。
13.一種確定流體樣本氣—油—比率的方法，包括多次獲得與甲烷質(zhì)量成分、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分和二氧化碳質(zhì)量成分有關(guān)的數(shù)據(jù)；和利用甲烷質(zhì)量成分、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠_物質(zhì)量成分和二氧化碳質(zhì)量成分對液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分的比值確定氣—油—比率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述確定氣—油—比率包括利用甲烷質(zhì)量成分、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分、液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量成分和二氧化碳質(zhì)量成分的函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述函數(shù)是基于地質(zhì)層流體成分的假設(shè)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述假設(shè)包括流體樣本大致為一種甲烷分子組、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M、液態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M和二氧化碳分子組的組合物；甲烷分子組、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M、和二氧化碳分子組在標(biāo)準(zhǔn)條件下為氣態(tài)；液態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M在標(biāo)準(zhǔn)條件下完全為液態(tài)；乙烷、丁烷、丙烷和戊烷分子的質(zhì)量比大約分別為4∶3∶2∶1；液態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M的密度大約為0.75g/cm3；和甲烷分子組、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M、和二氧化碳分子組遵守真實(shí)氣體定律。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于假設(shè)包括標(biāo)準(zhǔn)條件下流體閃蒸后甲烷分子組、非甲烷氣態(tài)碳?xì)浠衔锓肿咏M、和二氧化碳分子組完全處于氣態(tài)；流體閃蒸后，液態(tài)包含4mol％的己烷、5mol％的庚烷、7mol％的辛烷、和8mol％的任烷；在氣態(tài)時，己烷、庚烷、辛烷、和任烷的氣體能與液態(tài)建立平衡；和液態(tài)的密度為0.8g/cm3。
18.一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，包括多次獲得流體樣本的與甲烷質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比相關(guān)的數(shù)據(jù)；每一次利用多次獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算流體樣本的視在甲烷質(zhì)量百分比和視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比；選擇一個視在甲烷質(zhì)量百分比成長的取樣參數(shù)的甲烷冪函數(shù)；選擇一個視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比成長的取樣參數(shù)的液態(tài)冪函數(shù)；基于數(shù)據(jù)確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量；基于數(shù)據(jù)確定液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量；和確定污染物百分比。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于基于數(shù)據(jù)確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量包括在大約0.1至2.0之間選擇甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量，和基于數(shù)據(jù)確定液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量包括在大約0.1至2.0之間選擇液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于基于數(shù)據(jù)確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量包括選擇甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量大約為0.5，和基于數(shù)據(jù)確定液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量包括選擇液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量大約為0.5。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于基于數(shù)據(jù)確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量包括，當(dāng)?shù)刭|(zhì)層受侵入淺時，選擇甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量大約為1/3，當(dāng)?shù)刭|(zhì)層受侵入深時為2/3；基于數(shù)據(jù)確定液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量包括，當(dāng)?shù)刭|(zhì)層受侵入淺時，選擇液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量大約為1/3，當(dāng)?shù)刭|(zhì)層受侵入深時為2/3。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是從歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積這一組中選出的一個。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于確定甲烷冪函數(shù)的指數(shù)常量包括，在甲烷質(zhì)量百分比對取樣參數(shù)自然對數(shù)的微分的自然對數(shù)與取樣參數(shù)的自然對數(shù)的甲烷關(guān)系曲線中選擇一合適間隔，并確定這一合適間隔內(nèi)的甲烷曲線斜率；和確定液態(tài)冪函數(shù)的指數(shù)常量包括，在液態(tài)碳?xì)饣衔镔|(zhì)量百分比對取樣參數(shù)自然對數(shù)的微分的自然對數(shù)與取樣參數(shù)的自然對數(shù)的液態(tài)關(guān)系曲線中選擇一合適間隔，并確定這一合適間隔內(nèi)的液態(tài)曲線斜率。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于甲烷曲線的合適間隔是自動選擇的，和液態(tài)曲線的合適間隔是自動選擇的。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是從包括泵出時間和歷經(jīng)時間這一組數(shù)據(jù)中所選擇的一個，并且還包括確定流體樣本低于一個預(yù)定污染水平時的時間。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是泵出體積，并且還包括確定流體樣本具有一個可接受的低污染物體積百分比時的泵出體積。
27.一種確定地質(zhì)層流體特性的方法，包括多次獲得流體樣本的與甲烷質(zhì)量百分比和液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比相關(guān)的數(shù)據(jù)；每一次利用多次獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算流體樣本的視在甲烷質(zhì)量百分比和視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比；選擇一個能使視在甲烷質(zhì)量百分比增加的取樣參數(shù)的甲烷指數(shù)函數(shù)；選擇一個能使視在液態(tài)碳?xì)浠衔镔|(zhì)量百分比增加的取樣參數(shù)的液態(tài)指數(shù)函數(shù)；和用數(shù)據(jù)確定污染物百分比。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是從包括歷經(jīng)時間、泵出時間和泵出體積的這一組數(shù)據(jù)中所選擇的一個。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是從包括泵出時間和歷經(jīng)時間的這一組數(shù)據(jù)中所選擇的一個，并且還包括確定何時流體樣本低于一個預(yù)定污染水平時的時間。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于取樣參數(shù)是泵出體積，并且還包括確定流體樣本低于一個預(yù)定污染水平時的泵出體積。
全文摘要
一種確定地質(zhì)層流體特性的方法包括多次獲得流體樣本的與甲烷峰值光密度和油峰值光密度相關(guān)的數(shù)據(jù)，基于數(shù)據(jù)每一次用多次獲得的流體樣本的甲烷峰值光密度對油峰值光密度計(jì)算流體樣本的視在氣—油—比率，選擇能使氣—油—比率增加的取樣參數(shù)的冪函數(shù)，基于數(shù)據(jù)計(jì)算冪函數(shù)的指數(shù)常量，和確定從包含無污染氣—油—比率和污染度的一組數(shù)據(jù)中選擇的至少一個。
文檔編號E21B47/10GK1540317SQ200410035260
公開日2004年10月27日 申請日期2004年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者C·董, P·S·赫格曼, O·C·穆林斯, G·福吉薩瓦, S·S·貝坦庫特, J·J·波普, A·L·庫爾克簡, T·特拉巴亞施, H·M·埃爾沙哈維, , C 董, 埃爾沙哈維, 庫爾克簡, 波普, 穆林斯, 脫鞘, 貝坦庫特, 赫格曼 申請人:施盧默格海外有限公司