用于確定沉積物中的孔隙大小的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于確定沉積物中的孔隙大小的方法和系統(tǒng)
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年11月16日提出的美國臨時專利申請N0.61/727，567以及2012年11月16日提出的美國臨時專利申請N0.61/727，569的優(yōu)先權，其每一者的公開內(nèi)容通過引用全部并入于此。
技術領域
[0003]本申請一般地涉及確定具有大小不同的微粒的介質(zhì)中的孔隙大小。具體而言，本申請涉及使用沉積物樣本的物理測量或建模，確定沉積物中的孔隙大小。
【背景技術】
[0004]“籠形包合物”一般是指非化學計量的亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)，其中，由第一分子成分(宿主分子)組成的晶格結(jié)構(gòu)以類似于晶體狀的結(jié)構(gòu)誘捕或籠住一個或多個其他分子成分(客分子)?；\形包合物有時被稱為包藏復合物，水化合物、氣體水合物、甲烷水合物、天然氣水合物、C02水合物等等。
[0005]在烴類勘探和開發(fā)領域，籠形包合物特別重要。例如，存在其中水宿主分子晶格籠住一種或多種類型的烴類客分子的籠形包合物。這樣的烴類籠形包合物天然地在相對低溫度和高壓的存在水和烴分子的環(huán)境中產(chǎn)生，諸如在深海以及永凍土沉積物中。較低溫度下的籠形包合物在較低的壓力下保持穩(wěn)定，相反，較高溫度下的籠形包合物要求較高的壓力以保持穩(wěn)定。
[0006]在理論上以及用實驗方法表明，籠形包合物優(yōu)先地在帶有較大的孔隙的沉積物中形成。對于大小均勻的球體的常規(guī)填充，可以通過考慮系統(tǒng)幾何形狀，分析地確定孔隙大小。能夠?qū)С鲱w粒大小、孔隙度以及孔隙大小之間所產(chǎn)生的關聯(lián)，但是，它們有限地適用于天然沉積物，因為天然沉積物通常包含帶有大小的分布的微粒。其他現(xiàn)有模型通過考慮在帶有由四個近鄰微粒的中心定義的頂點的四面體內(nèi)的內(nèi)切球體的大小，來解決此問題。盡管從計算角度來看簡單，但是，此方法可能不會捕捉天然材料中的真正的孔隙系統(tǒng)復雜性。
[0007]如此，將期望對用于檢測沉積物樣本的孔隙度的方法和系統(tǒng)的改善，特別是用于幫助確定是否存在用于形成籠形包合物的條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)以下公開內(nèi)容，通過下列各項來解決上述以及其他問題:
[0009]在第一方面，公開了用于確定大小不同的球狀顆粒的分布中的最大孔隙大小的方法。該方法包括在體積內(nèi)分布多個顆粒，在未被顆粒占據(jù)的每一點處內(nèi)切球體并確定球體的大小。該方法還包括確定在每一未被占據(jù)的點處內(nèi)切的球體中的球體的最大大小，由此定位所述體積內(nèi)的最大孔隙大小的位置。
[0010]在第二方面，公開了包括計算機可執(zhí)行指令的計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可執(zhí)行指令在被執(zhí)行時，使計算系統(tǒng)執(zhí)行檢測大小不同的球狀顆粒的分布中的最大孔隙大小的方法。該方法包括在體積內(nèi)分布多個顆粒，在未被顆粒占據(jù)的每一點處內(nèi)切球體并確定球體的大小。該方法還包括確定在每一未被占據(jù)的點處內(nèi)切的球體中的球體的最大大小，由此定位所述體積內(nèi)的最大孔隙大小的位置。
[0011]在第三方面，公開了計算系統(tǒng)，包括被配置成在該計算系統(tǒng)上執(zhí)行的籠形包合物飽和度概率應用，所述籠形包合物飽和度概率應用包括被配置成在模型體積內(nèi)分布建模的顆粒的建模組件。該計算系統(tǒng)還包括孔隙大小分析組件，該孔隙大小分析組件被配置成在未被建模的顆粒占據(jù)的每一點處內(nèi)切球體并確定該球體的大小，以及確定在每一未被占據(jù)的點處內(nèi)切的球體中的球體的最大大小，由此定位所述體積內(nèi)的最大孔隙大小的位置。
【附圖說明】
[0012]圖1是包括從一個或多個籠形包合物儲層接收并處理烴類的生產(chǎn)設施的離岸烴類生產(chǎn)系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖2是包括從一個或多個籠形包合物儲層接收并處理烴類的生產(chǎn)設施的陸上烴類生產(chǎn)系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖3是其中可以計算預定濃度的籠形包合物的存在的概率的計算系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖4是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例實施例的用于確定大小不同的球狀顆粒的分布中的最大孔隙大小的示例方法的流程圖；
[0016]圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的示例實施例的用于確定大小不同的球狀顆粒的分布中的最大孔隙大小的第二方法的流程圖；
[0017]圖6是根據(jù)示例實施例的包括具有基于沉積物樣本的觀察到的物理特性的分布的球狀顆粒的體積的示意視圖；
[0018]圖7是圖6的體積的示意視圖，示出了根據(jù)示例實施例的計算體積中的最大孔隙大小的方法；
[0019]圖8是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例實施例的用于確定大小不同的球狀顆粒的分布中的最大孔隙大小的示例方法的流程圖；
[0020]圖9是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的示例實施例的用于確定大小不同的球狀顆粒的分布中的最大孔隙大小以及對應的籠形包合物飽和度的方法的流程圖；
[0021]圖10是根據(jù)示例實施例的包括通過隨機或用戶選擇的過程被定位在體積內(nèi)的頂點并表示用于表示沉積物顆粒的球狀顆粒的中心點的該體積的示意視圖；
[0022]圖1lA是根據(jù)示例實施例的包括表示沉積物顆粒的球狀顆粒并具有從頂點增長直到與近鄰微粒點接觸的微粒的分布的示意視圖；
[0023]圖1lB是根據(jù)示例實施例的包括表示沉積物顆粒的球狀顆粒并具有從頂點增長直到與近鄰微粒有預定距離的微粒的分布的示意視圖；
[0024]圖12A是圖1lA的體積的示意視圖，示出了根據(jù)示例實施例的計算體積中的最大孔隙大小的方法；
[0025]圖12B是圖1lB的體積的示意視圖，示出了根據(jù)示例實施例的計算體積中的最大孔隙大小的方法；以及
[0026]圖13是根據(jù)示例實施例的基于大小不同的沉積物顆粒的特定布置的粒度中值的孔隙度的圖。
【具體實施方式】
[0027]如上文簡要描述的，本發(fā)明的各實施例涉及用于確定具有可變顆粒大小的沉積物樣本中的最大孔隙大小的方法和系統(tǒng)。具體而言，此處所討論的一些實施例使用沉積物樣本特性的物理觀察，諸如通過圖像捕捉和分析或通過一些其他類型的對顆粒大小的分布的分析。此信息又可以用于確定存在足夠飽和度的籠形包合物的概率。在這樣的實施例中，如X射線計算層析成像之類的成像技術可以被用來創(chuàng)建天然沉積物樣本的數(shù)字圖像。這些數(shù)字圖像可以接著用于確定孔隙大小和微粒的分布，無需不得不作出關于孔隙或微粒形狀的假設。在另選的實施例中，可以使用分別具有不同的顆粒大小和濃度的沉積物和籠形包合物形成物的三維模型來執(zhí)行數(shù)值分析。
[0028]為本公開內(nèi)容的目的，術語“籠形包合物”將包括所有可能的組合的任何以及所有類型的晶格(宿主)分子和任何以及所有類型的被籠住的(客)分子?；\形包合物可包括，例如，各種籠形包合物晶格結(jié)構(gòu)類型之間的轉(zhuǎn)換；形成、穩(wěn)態(tài)和離解，以及一種或多種類型的分子被一種或多種其他類型的分子替換。
[0029]1.籠形包合物收獲和建模結(jié)構(gòu)
[0030]圖1是離岸或深海烴類生產(chǎn)系統(tǒng)100的示例實施例的示意圖。系統(tǒng)100包括位于海水104和海底106下面的籠形包合物儲層102。籠形包合物儲層102產(chǎn)生水和烴類，主要是天然氣。在所示出的實施例中，海上鉆臺108支持用于至少部分地將液體、水和/或油與天然氣分離的生產(chǎn)設施110。
[0031]在此示例實施例中，籠形包合物儲層102被示為與水下油井112流體連通，水下油井112又通過回接部114連接到生產(chǎn)設施110?；\形包合物儲層102主要生產(chǎn)天然氣和水的混合物，該混合物被輸送到生產(chǎn)設施110，用于分離天然氣與水以及油(如果在混合物內(nèi)包含大量的油的話)。
[0032]值得注意的是，在圖1所示出的實施例中，在安裝整體烴類生產(chǎn)系統(tǒng)100之前可以使用波生成和檢測系統(tǒng)116，可以使用它來將系統(tǒng)100定位在沿著海底106的特定位置。波生成和檢測系統(tǒng)116可以是例如地震波或其他聲波生成系統(tǒng)，或者能夠生成能夠穿透海水104和海底106的波并捕捉反射波、并且由此基于傳播速度來檢測波傳播所通過的介質(zhì)的差異的其他系統(tǒng)。
[0033]值得注意的是，圖1所示出的生產(chǎn)系統(tǒng)100只是一個示例性實施例。所屬領域的技術人員將理解，提供組合多個這樣的籠形包合物儲層以及相關聯(lián)的井的烴類生產(chǎn)系統(tǒng)、或這樣的籠形包合物儲層以及相關聯(lián)的井與常規(guī)烴類儲層以及井系統(tǒng)的組合在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在2008年8月25日提出的美國專利N0.8，232，428中示出了這樣的系統(tǒng)的示例，其公開內(nèi)容通過引用全部并入于此。
[0034]圖2是烴類生產(chǎn)系統(tǒng)200的另一示例性實施例的示意圖，在此情況下，烴類生產(chǎn)系統(tǒng)200位于陸地而并非海上。生產(chǎn)系統(tǒng)200包括籠形包合物儲層202。北極平臺206位于永凍層204。一般類似于生產(chǎn)系統(tǒng)110的生產(chǎn)設施208位于北極平臺206頂上。生產(chǎn)設施208用于分離和處理從籠形包合物儲層202接收到的天然氣、油和水。使用生產(chǎn)油管210流動地將來自籠形包合物儲層202的籠形包合物和水的混合物輸送到北極平臺206和生產(chǎn)設施208。在一些情況下，該混合物可包括小部分的油。
[0035]與圖1的烴類生產(chǎn)系統(tǒng)100相同，值得注意的是，在圖2的陸上布置的上下文中，類似于圖1的系統(tǒng)116的波生成和檢測系統(tǒng)216可以在安裝整體烴類生產(chǎn)系統(tǒng)200之前被使用，并可用于將系統(tǒng)200定位在特定位置處。波生成和檢測系統(tǒng)216可包括多種多樣的類型的地震、聲音系統(tǒng)或能夠生成能夠穿透永凍層204波并捕捉反射波、并且由此基于傳播速度來檢測波傳播所通過的介質(zhì)的差異的其他系統(tǒng)中的任何一種。值得注意的是，在圖2的示例中，基于與在陸上地下沉積物中發(fā)現(xiàn)的變化相比的海水的比較均勻性，