法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2022-02-15
专利权的转移 IPC(主分类):E21B49/00 专利号:ZL2008102304097 登记生效日:20220129 变更事项:专利权人 变更前权利人:中石化石油工程技术服务有限公司 变更后权利人:中石化石油工程技术服务有限公司 变更事项:地址 变更前权利人:100029 北京市朝阳区惠新东街甲六号第十二层 变更后权利人:100028 北京市朝阳区惠新东街甲6号第12层 变更事项:专利权人 变更前权利人: 变更后权利人:中石化经纬有限公司 中石化华北石油工程有限公司 中石化经纬有限公司华北测控公司 中石化经纬有限公司华北录井分公司
专利申请权、专利权的转移
2015-03-11
专利权的转移 IPC(主分类):E21B49/00 变更前: 变更后: 登记生效日:20150213 申请日:20081014
专利申请权、专利权的转移
2012-02-01
授权
授权
2009-04-15
实质审查的生效
实质审查的生效
2009-02-18
公开
公开
一、技术领域
本发明涉及一种石油钻井中岩石含油丰度的分析方法，特别涉及一种利用核磁共振技术对细碎钻井岩屑的含油丰度分析方法。
二、背景技术
油气藏是地壳上油气聚集的基本单元，对油气藏形成地质条件的研究主要包括生油层(源岩)、油气生成、油气运移、储集层、盖层、圈闭和保存条件等内容，其中对储集层研究是油气藏研究中的核心内容，而含油丰度是评价储集层性质和石油资源量计算的重要参数。
含油丰度是指单位重量(或体积)岩石中含有原油的重量(或体积)，常用百分数(重量％或体积％)表示含油丰度。在石油钻井地质中获得含油丰度的传统方法有两种：(1)实验室分析法：该方法采集钻井岩心样品分析，可获得较准确的含油丰度参数，但因钻井取心井段少，所以获得的含油丰度参数也是不连续的、有限的；另外，因实验室分析周期长，难以满足生产需要。(2)地球物理测井解释法：该方法是利用地球物理测井(如声波、中子、密度、电阻率等)数据、经验性公式计算获得连续的含油丰度参数，这种方法对系统的解释评价储集层性质很有帮助，但这种方法在解释特殊油气藏时还存在着许多技术难题，并且该方法只能等到完钻(或中途完钻)进行地球物理测井之后才能获得。
近年来，为了适应油田勘探开发形势的需要，各油田或研究机构都在尝试在钻井现场随钻进行含油丰度分析方法的研究，这些方法主要有定量荧光分析、热解色谱分析、核磁共振分析等。由于技术发展的限制，目前这些方法的共同特点是分析岩心或大颗粒岩屑，并且在进行岩屑分析时采样量较少(一般小于1g)。但随着钻井速度加快、新工程工艺(如PDC钻头钻进、空气钻井等)的发展，钻井取心量越来越少，岩屑越来越细，甚至呈粉尘状。因此，建立在石油钻井岩心或大颗粒岩屑分析的定量荧光、热解色谱、核磁共振等含油丰度分析方法逐步失去其意义。传统的钻井地质录井中，岩石的含油丰度是通过人的肉眼观察钻井岩心或岩屑在普通荧光下的发光情况来人工估算的，获得的含油丰度是定性的、描述性的资料，其准确性和可靠性都很低，只起到油气发现的作用，在储集层含油性的评价上作用非常有限。
目前，现有技术中还没有在钻井现场随钻进行系统的、定量的岩石含油丰度的分析方法。专利号为200410083878.2的文件公开了一种名称为“用岩石核磁共振驰豫信号测量地层岩石物性的设备及测量方法”，该申请授权文本的权利要求书中包括“确定岩石样品的含油饱和度时，通过向岩石样品中添加水溶性顺磁离子的方法实现油、水核磁共振信号的分离，并实现含油饱和度的测量”的内容。但该文件涉及的含油饱和度分析方法在当前石油勘探开发形势下存在着某些缺陷，比如：(1)当测量岩心样品时，面对低孔隙度低渗透率岩石，因水溶性顺磁离子浸泡岩石不充分，不能完全实现油、水核磁共振信号的分离，造成岩石含油饱和度测量值偏大；(2)当测量岩屑样品时，面对PDC钻头条件下的细碎岩屑，因孔隙结构已破坏，测量的孔隙度偏大，造成含油饱和度测量值偏小。
专利号为ZL03118719.6的专利公开了一种岩屑描述仪及岩屑岩性和含油丰度的定量分析方法，该方法先通过摄像装置将得到的已知含油丰度的有关标准图片信息和待测岩屑的系列图片，存储于计算机内，通过确定待测岩屑荧光图片的荧光面积占分析区域面积的比例来检测岩屑的含油丰度。该方法检测的岩屑含油丰度参数的含义是荧光面积百分比，并不是真正意义上的重量％或体积％含油丰度参数，并且测量数据不够准确、可靠。
三、发明内容
本发明要解决的技术问题：克服现有技术的缺点，提出了一种在钻井现场随着钻井进度实时采集岩屑样品，实时进行岩石含油丰度的定量分析，并可以实时进行储集层含油性的定量评价方法。
本发明的技术方案：
本发明采用核磁共振岩石物性分析仪器，以核磁共振测量含油量的理论为依据，通过制作目的层位岩石含油丰度工作曲线，以及随钻井深度的岩屑连续采样核磁共振分析，实现石油钻井中岩石含油丰度的定量分析。其技术核心是：核磁共振分析仪器标定、岩石含油丰度工作曲线制作、岩屑样品核磁共振分析及岩石含油丰度求取。
利用核磁共振定量分析岩石含油丰度的方法，包括以下步骤：
1、对核磁共振分析仪器进行调试与标定，保证仪器的稳定性、重复性和准确性；
2、岩石含油丰度工作曲线制作：
(1)利用工区目的层位无油气显示的具有代表性的储集层岩屑及工区该目的层位的原油，按一定比例配置原油、岩屑的混合样品；
(2)对原油、岩屑的混合样品进行水溶性顺磁离子溶液浸泡处理；
(3)对原油、岩屑的混合样品进行核磁共振分析；
(4)以核磁共振信号强度为横坐标、样品原油含量为纵坐标绘制散点图，按照一元线性回归方法求取核磁共振信号强度与岩石含油丰度相关方程、相关系数，制作目的层位岩石含油丰度工作曲线。
3、按照钻井深度系统地采集岩屑样品，并对岩屑样品进行清洗和水溶性顺磁离子溶液浸泡处理，处理后的岩屑样品进行核磁共振测量，根据核磁共振测量信号强度，按照该目的层位的岩石含油丰度工作曲线或相关方程，求取岩石含油丰度数据。
本发明的积极有益效果：
(1)本发明的方法是在钻井过程中利用核磁共振分析仪器，实时对钻井岩屑进行分析，实时获得岩石含油丰度数据，达到对储集层含油性的定量评价，实时为石油勘探开发生产提供技术支持。
(2)本发明跳过常规核磁共振岩石孔隙度和含油饱和度的分析方法，直接对岩屑样品进行核磁共振分析，并通过本层位的岩石含油丰度工作曲线获得系统的岩石含油丰度参数，其方法简单、可操作性强，并且真实反映了岩石的含油性，本发明方法分析流程简单、操作性强，测量数据真实、准确、可靠。
(3)本发明采用的分析仪器是市场上流行的核磁共振岩石物性分析仪，但市场上的核磁共振岩石物性分析仪主要解决岩石的物性，分析样品主要是岩心或大颗粒岩屑；而本发明主要解决岩石的含油性，分析样品是细碎岩屑。样品越细小，水溶性顺磁离子溶液浸泡越充分，很好地解决了目前特殊钻井工艺条件下岩石含油性定量分析的难题，突破了含油性定量录井的技术瓶颈。
(4)本发明的岩屑分析样品量为10-20克，样品的代表性强，并且对样品采用无损分析，分析数据可进行重复性检验，再现性强，有利于对储集层的长期深入细致研究和再认识。
(5)本发明经过鄂尔多斯盆地10余口井随钻核磁共振岩石含油丰度分析，验证了本发明方法的可行性；本发明利用的分析测量设备和辅助设备相对于其他方法较简单，且操作都是在地面进行工作的。因此工程投资少，技术风险小，具有很强的推广应用价值，对促进石油勘探开发技术发展具有重要的意义。
四、附图说明
图1：延长组岩石含油丰度工作曲线。
图1采用工区目的层位三叠系延长组无油气显示的具有代表性的储集层岩屑和该目的层位原油配置原油、岩屑的系列混合样品，对系列样品进行核磁共振分析获得的核磁共振信号强度与岩石含油丰度的相关关系图。
图2：ZJ5-10井综合分析成果图。
图2是鄂尔多斯盆地南部ZJ5-10井常规录井成果、地球物理测井成果、原油测试成果与核磁共振含油丰度分析成果综合分析图，从各项成果的对比分析表明，核磁共振岩石含油丰度分析成果与其他方法分析成果具有一定的相关性，同时证明该发明方法的真实性、准确性和可靠性。
图3：图2中ZJ5-10井2248-2276米井段各项成果的对比放大图。图中更加清楚地显示了目的层段含油丰度的细微变化。
图4：HH24井综合分析成果图。
图4是鄂尔多斯盆地南部HH24井常规录井成果、地球物理测井成果、原油测试成果与核磁共振含油丰度分析成果综合分析图，从各项成果的对比分析表明，核磁共振岩石含油丰度分析成果与其他方法分析成果具有一定的相关性，同时证明该发明方法的真实性、准确性和可靠性。
图5：图4中HH24井1788-1808米井段各项成果的对比放大图，图中更加清楚地显示了目的层段含油丰度的细微变化。
五、具体实施方式：
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细说明。
实例1：鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组的ZJ5-10井随钻核磁共振分析
本发明利用核磁共振技术分析岩石含油丰度的方法，包括核磁共振分析仪器标定、岩石含油丰度工作曲线制作、岩屑样品核磁共振分析及岩石含油丰度参数的求取。具体步骤如下：
(一)核磁共振分析仪器的调试与标定
1、分析仪器选择
采用UNIQ PMR脉冲核磁共振分析仪，3.0版软件。本仪器是国内应用在石油领域内最先进的核磁共振分析仪器之一。仪器稳定，标定线性度高，具备尾峰处理功能。
2、仪器标定
打开仪器运行两小时，搜频偏至稳定。选择大探头，采用孔隙度分别为3％、9％、15％、21％、27％的标准样标定仪器，线性度达到0.99以上，测量标样误差小于2％。
3、稳定性实验
选择大探头，采用孔隙度分别为3％、9％、15％、21％、27％的标准样对仪器的稳定性进行了测量。每24小时测量一次，测量结果与标样的相关性达0.99以上。
4、重复性实验
选择工区样品进行重复性测试。选择大探头、15％标样测量10次，重复性测量相对误差小于5％。
(二)制作目的层位岩石含油丰度工作曲线
1、实验用原油样品采集
选择工区三叠系延长组正在生产的油井取样，新出井口的原油立即装入250ml的盐水瓶中，并立即盖上橡皮胶塞，防止挥发和氧化。
2、实验用岩屑样品制备
选择工区三叠系延长组储集层中不含原油的砂岩岩屑作为分析实验用样品。把岩屑清洗干净，晒干，搅拌均匀；称取11份重量均为15g克的岩屑样品，分别放入11个浸泡瓶中，第1个瓶中滴入原油1滴，样品编号为1#；第2个瓶中滴入原油2滴，编号为2#；……以此类推；第10个瓶中滴入原油10滴，编号为10#；最后一瓶不放油，编号为0#。把滴入原油的10个瓶内的岩屑和原油搅拌均匀，静置3个小时以上。(1滴油大约0.037克，用电子天平称10滴原油重量，取平均值)。
3、水溶性顺磁离子(金属离子Fe2+、Fe3+、Mn2+、Gd3+和Dy3+)溶液制备
本实验用氯化锰溶液，按照1kg蒸馏水加72.1g四水氯化锰晶体的比例制备氯化锰溶液。其他顺磁离子溶液的制备与此类似。
4、实验分析样品制备
向制备好的原油、岩屑混合系列样品中倒入氯化锰溶液至液面淹没样品，搅动样品，使氯化锰溶液充分浸泡岩屑样品，每隔1小时搅动1次，浸泡4小时以上。
5、实验分析样品测量
(1)仪器调试要求
打开仪器运行两小时，搜频偏至稳定；标定仪器，线性度达到0.99以上；测量标样误差小于2％。
(2)氯化锰溶液核磁共振测量
首先取氯化锰溶液进行核磁共振测量，检查实验用氯化锰溶液是否受到油质污染。本次实验测量氯化锰溶液核磁共振信号值为0，说明氯化锰溶液中不含原油。
(3)无原油岩屑核磁共振测量
取编号为0#的样品，将瓶中氯化锰溶液倒掉，剩下的湿岩屑样品倒在滤纸上，并用滤纸吸掉岩屑样品表面的水分，称重16克样品，然后进行核磁共振测量。测得未混原油的岩屑样品核磁共振信号强度是0.29(见表1)。0.29可看作岩石含油量的基值(注：原仪器含义为体积含油丰度，单位为％，此处只作为核磁共振信号值)。
(4)原油、岩屑混合系列样品核磁共振测量
依次进行1-10#样品核磁共振测量。测量前的样品处理方法是：将瓶中氯化锰溶液倒掉，剩下的湿岩屑样品倒在滤纸上，并用滤纸吸掉岩屑样品表面的水分，称重16克样品，然后进行核磁共振测量。测量结果见表1。
6、岩石含油丰度工作曲线制作
(1)按照一元线性回归方法进行核磁共振信号强度与原油含量相关性分析，求取含油丰度计算方程。本次实验获得的目的层位三叠系延长组岩石含油丰度求取方程为：
以“重量％”为分析单位的公式(相关系数R2＝0.990)：
Y＝0.780X-0.152…………………………………(1)
以“kg/t(千克/吨)”为分析单位的公式(相关系数R2＝0.990)：
Y＝7.804X-1.519…………………………………(2)
(2)以核磁共振信号强度为横坐标、样品原油含量为纵坐标，绘制散点图，绘制一元线性回归趋势线，制作含油丰度工作曲线。本次实验获得的目的层位三叠系延长组岩石含油丰度工作曲线见图1。
(三)随钻岩石核磁共振含油丰度分析
按照钻井深度系统采集岩屑样品(若遇取心井段，可按照钻井深度，以岩屑录井间距的1/2加密采样，并对岩心样品粉碎至当前全面钻进时钻头破碎的岩屑粒级)。对岩屑样品进行挑选和清洗，称重15g，氯化锰溶液浸泡处理。处理后的岩屑样品进行核磁共振测量，根据核磁共振测量信号强度，按照该目的层位的岩石含油丰度工作曲线或相关方程，求取岩石含油丰度数据。
表2是鄂尔多斯盆地南部ZJ5-10井随钻核磁共振岩石含油丰度分析数据。表中“样品深度”为钻井施工中随钻井深度采集的岩石(岩屑或岩心)样品井深；“核磁共振信号强度”为UNIQ PMR脉冲核磁共振分析仪器测量数据(与工作曲线制作时相同的分析条件)；“含油丰度(重量％)”为按照上述的公式(1)计算的岩石含油丰度数据。
图2是ZJ5-10井综合分析成果图，图3是该井2248-2276米井段的放大图。图中内容包括：地层——三叠系长6、长7、长8油层组；自然伽马——自然伽马测井成果；测井孔隙度——测井数据解释的孔隙度成果；测井含油丰度——测井数据解释的含油丰度成果，单位为体积％；岩性剖面——常规录井岩性识别成果；核磁含油丰度——核磁共振岩石含油丰度分析成果；气测全烃——气测录井全烃分析成果；采油结论——原油试采成果。
从图2中各项成果对比看出，长6油层组的2063-2097米井段，气测录井具有全烃值异常显示，测井中也解释有多层具有一定的含油丰度值，核磁共振分析获得了定量的岩石含油丰度成果，该成果与常规录井、测井成果具有一定的相关性。长7油层组的2237.8-2248.6米井段，气测录井具有较高的全烃值异常显示，钻井取心验证本段岩性为油页岩，并多处发现岩石裂隙中渗油，核磁共振岩石含油丰度分析平均值为8％，最高达28.591％，但测井未解释有原油显示。长8油层组的2249.37-2274.67米井段(见图3)，气测成果、岩性观察成果、测井成果和核磁共振测井成果都具有一定的相关性；射孔段2257.85-2268.85米，核磁共振分析岩石含油丰度最高2.96％，平均1.64％，试采结果初产油0.14方/天，与核磁共振含油丰度分析结果较匹配。
可见，核磁共振含油丰度分析，弥补了测井在含油解释方面的不足，实现了现场对岩石含油性的定量测量，获得的地层含油性资料更具有真实性、准确性和可靠性，为完井方案的确定和测试选层提供了强有力的技术支持。
实例2：鄂尔多斯盆地南部三叠系延长组的HH24井随钻核磁共振分析
表3是鄂尔多斯盆地南部HH24井随钻核磁共振岩石含油丰度分析数据。表中“样品深度”为钻井施工中，随钻井深度采集的岩石(岩屑或岩心)样品井深；“核磁共振信号强度”为UNIQ PMR脉冲核磁共振分析仪器测量数据(与工作曲线制作时相同的分析条件)；“含油丰度(重量％)”是按照公式(1)计算的岩石含油丰度数据。
图4是HH24井综合分析成果图，图5是该井1788-1808米井段放大图。从图4中各项成果对比看出，长6油层组的1678-1700米井段，气测录井具有全烃值异常显示，测井中也解释有多层具有一定的含油丰度值，核磁共振分析获得了定量的岩石含油丰度成果，该成果与常规录井、测井成果具有一定的相关性。长8油层组的1795-1806米井段(见图5)，气测成果、常规录井成果、测井成果和核磁共振测井成果都具有一定的相关性；射孔段1795-1804米，核磁共振分析岩石含油丰度最高3.99％，平均2.52％，试采结果初产油0.7方/天，与核磁共振含油丰度分析结果较匹配。而该层位的ZJ5-10井，射孔段2257.85-2268.85米，核磁共振分析岩石含油丰度最高2.96％，平均1.64％，试采结果初产油0.14方/天。测试结果对比分析表明，含油丰度与油层产能具有正相关性。
表1 岩屑原油混合样品核磁共振测量结果统计表
表2 ZJ5-10井随钻核磁共振含油丰度分析数据表
续表2 ZJ5-10井随钻核磁共振含油丰度分析数据表
表3 HH24井随钻核磁共振含油丰度分析数据表
机译： 从含油岩石中驱替和/或采收石油方面或与之有关的改进
机译： 从含油岩石中驱替和/或采收石油方面或与之有关的改进
机译： 测量地层岩石的核磁共振特性的方法，确定钻孔中地层岩石的体积的特性，测量地质构造的核磁共振的方法以及增加NMR测井数据的分辨率
