[發明專利]用于井下流體特性的光譜成像

有效

• 申請號: 200680038015.0
• 申請日: 2006-07-18
• 公開（公告）號: CN101287890A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 斯蒂法尼·瓦努費倫;阿梅德·哈馬米;寺林徹;山手勉;特里·索普科;約翰·拉圖洛夫斯基;約翰·A·克爾;弗朗索伊斯·奧澤雷斯;羅伯特·J·施羅德;杰弗里·A·塔文;安德魯·L·庫克吉安;勞倫特·普勞沃斯特
• 申請（專利權）人: 石油研究和發展公司
• 主分類號: E21B49/10
• 分類號: E21B49/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 肖鸝

技術領域

本發明一般涉及用于勘測地層流體的系統和方法。更特別地，本發明關注于用于光譜成像以測定井下流體特性的系統和方法。

背景技術

流體特性對于評估含烴儲層的經濟可行性非常重要。諸如斯倫貝謝的MDT(模塊化動態檢測器)的一些線纜式工具用于取樣地層流體，將其儲存在一組容器中，然后保持流體受壓的同時將其取回到地面。這種樣品就是原狀流體。然后這些原狀流體送到合適的實驗室以測定其特性。流體的特性可包括組成分析、流動特性和相特性(phase?behavior)。

了解儲層流體相特性是各區域合適地規劃和開發以及設計生產系統的關鍵。了解儲層流體相特性涉及對實際儲層和生產狀況下的流體進行許多非常重要的測量。在大多數情況下，地層流體的溫度(T)和壓力(P)的改變導致相的改變，包括相分離(例如：液-氣、液-固、液-液、氣-固等)和相再結合。例如，雖然大多數烴在初始儲存狀況(即組成、壓力和溫度)下以單一相存在，但是由于在生產和流到地面設備期間的壓力、組成和/或溫度降低，它們經常經受可逆的(可能還有一些不可逆的)多相改變。圖1示出了對于生產期間傾向于沉淀瀝青烯、蠟和水合物的未飽和原油(live?oil)測量的典型的相圖。

液-固-氣相邊界一般在實驗室使用現有技術測量，例如結合到斯倫貝謝的基于激光的固體檢測系統(SDS)和斯倫貝謝的高壓顯微鏡(HPM)的斯倫貝謝的壓力-體積-溫度(PVT)單元。這些現有技術的詳細描述和它們的用于石油流體的相特性和確保石油流體的流動的研究的應用已經公開，并為本領域技術人員所公知。

HPM當前用于實驗室環境中以測定地層流體的特性。圖2a-2b示出了具有相變點之前和之后流體快照的HPM研究的例子：

圖2a示出了在儲層溫度(T_res)下瀝青烯初始壓力的測量的例子。

圖2b示出了在溫度T_res下儲層流體的飽和壓力之上液-液分離的形成。

HPM(一般裝備有交叉偏光鏡)使得可以量化微粒或氣泡(bubble)尺寸。此外，在如圖2-c和2-d中所示多種成分共存時，還可清楚地區分蠟、瀝青烯、油相、水滴和含水晶體。

然而，在線纜產業中當前的趨勢是越來越多地地層流體特性的分析直接在井下執行，以避免升高到井上時與樣品保存有關的困難和與樣品運輸以及在遙遠的實驗室內進行分析相關的延遲。例如類似于斯倫貝謝的MDT的工具可用諸如原流體(live?fluid)分析儀或氣體冷凝物分析儀這樣的光譜儀模塊進行改進，以提供流體組成(氣油比(GOR))、水含量的基本信息和烴分餾(C₁，C₂-C₅，C₆+)的基本裂化。這些測量都通過紅外(IR)吸收光譜學進行。圖3示出了典型的石油和存在于石油中的諸如水的其它物類(species)的典型的吸收光譜。因而可測量出特征吸收峰值，特別是在近紅外(NIR)范圍內。

然而，當前諸如相特性這樣的一些井下特性的測量不能夠在實驗室外得到。如上所述，視頻成像流體特性當前僅在實驗室環境中可得到，因而期望可以現場分析地層流體。

在線纜式工具中已經使用了一些井下視頻成像，但是當前技術局限于與生產測井相關的應用。當前井下成像致力于井眼壁面成像，并且具有較低的空間分辨率。例如DHV國際為石油和天然氣工業提供井下視頻服務用于診斷井眼的問題，例如撈出丟失的工具、機械檢查和流體入口勘查。當前沒有方法或系統用于完全地測定井下地層流體的特性。

除了在油井評估階段測定地層流體的特性之外，相特性的了解在油井操作的生產期間也是非常重要的。如上所述，在生產期間，地層流體在它們從儲層行進到地面時變涼并且降壓。流體可經歷多種相變，目前對此并沒有充分的理解。這些相變可導致嚴重的問題，特別是如果固相沉淀(例如蠟或瀝青烯)形成。在一定條件下，這些固體可粘到壁面套管，形成固體沉淀，并最終由于流動阻力增加(減小了管道的水力直徑)或形成了阻塞使井生產效率降低。特別地，類似的問題可在海底環境中沿用于從生產井到岸上環境輸送石油的管道發生。

因此，在生產期間井下相特性監控的引入將是重大的突破，以優化生產條件并減少/控制固相析出和沉淀的風險。

本發明致力于克服或至少減少上述的一個或多個問題的影響。

發明內容