[发明专利]测量非常规储集岩的气体含量

说明书

相关申请

本国际专利申请要求2010年1月13日提出的澳大利亚临时专利申请2010900120的优先权，通过引用而将该澳大利亚临时专利申请的说明书包含于此。

技术领域

本发明主要涉及对诸如可能产生于沉淀岩、火成岩或变质岩中的非常规气藏等非常规储集岩的总气体含量的测量。

更特别地，本发明涉及用于测量非常规气藏、即诸如致密砂岩气藏、页岩气藏、煤层气藏、水合物气藏等气藏的原位总气体含量的方法和设备。虽然以下说明主要涉及该特定的应用，但是，要理解的是，本发明不限于此并且可以例如应用于测量非常规油藏的总气体含量。

背景技术

传统油气藏的产量的下降以及世界性的能源需求的增长，导致主要转向非常规油气资源（在技术和投资上比工业标准水平要求更高的那些资源）的商品化。过去大约二十年来，天然气价格升高以及关键技术的突破促进了这种范式转变。非常规天然气因为它的地理分布量大以及它作为燃料使用比燃烧煤或石油更为环境友好这一事实而相对于非常规石油处于突出地位。事实上，天然气通常被认为是更清洁、可再生的替代品之前的“过渡燃料”。

传统的油气藏是那些能够以有经济价值的产量进行生产并且不需要大的增产措施的辅助或特殊的开采过程就能够产出有经济价值的油气总量的油气藏。对于高渗透率至中等渗透率储集层而言，能够用传统钻机钻出垂直井，对生产层段打孔，而且使矿井以有商业价值的产量产出并且以最低限度的辅助开采有经济价值的油气总量。非常规的油气藏是不能够以有经济价值的产量进行生产并且如果没有大的增产措施的辅助或者诸如注蒸汽等特殊的开采过程和技术就不能够产出有经济价值的总量的油气藏。典型的非常规气藏为致密砂岩气、页岩气、煤层气、水合物气和重油。

用于产生井眼的传统钻机通常包括钻井泥浆循环系统，在该钻井泥浆循环系统中，适当的钻井流体（通常称为“钻井泥浆”）在高压下循环通过空心钻柱（连接金属管）向下到达井眼的前进面或附近的位置，然后通过在钻杆和井壁之间形成的环形空间（通常简称为“环空”）返回地面。钻井泥浆起到冷却钻头以及移除钻井过程中的岩屑的作用，在暂停钻井时还起到悬浮岩屑的作用。以此方式返回地面的钻井泥浆包括钻井过程中的岩屑（岩屑随后会被分离出去，所以钻井泥浆可以被重新使用）以及穿过任何地质构造（包括已知的油气藏和未知的油气藏）进入井眼的任何气体。

在通常的钻井操作过程中，当钻井泥浆到达地面时会通过能够密封并且隔离井眼的大的阀以阻止超过井眼中钻井泥浆的限制静液压力的地层流体（也就是地质流体）在遇到高压地带时进入井眼（存在地面喷溅的潜在的危险）。这个装置通常称为“防喷器”或“BOP”。在防喷器的顶部，钻井泥浆进入分流装置（通常称为“钟形导向短节”）。钻井泥浆从这里进入通过重力将钻井泥浆输送到一系列钻井泥浆储存罐的流出管线。

钟形导向短节是大口径管道部件，装配在防喷器的顶部并且向大气开口，流出管线通过侧出口安装到该钟形导向短节。在到达钻井泥浆储存罐之前，钻井泥浆暴露于诸如去除岩屑的筛网和滤网、去除淤泥和沙子的过滤器以及提取可重新使用的钻井泥浆的净化器等所需要的任何分离、收集和/或处理装置，其中可重新使用的钻井泥浆被提取后能够（如上所述）通过空心钻柱向下循环到达井眼的前进面或附近的位置。另外，允许钻井泥浆中包含的任何气体通过钟形导向短节在终止于钻井泥浆储存罐的、更下游的多个其他位置排向大气。该系统中的钻井泥浆可以被称为“循环钻井泥浆”。

要理解的是，防喷器的主要功能是在钻井前后或者在暂停钻井时能够密封井眼（或者更特别地密封环空），以防止液体和气体意外地逸出。然而，在钻井过程中为了使钻井泥浆循环系统正常地操作，防喷器将保持打开以提供钻井泥浆穿过的通道。

通常存在作为钻井目标的具有利益的地带，引导钻井的目的是使得井眼穿过该具有利益的地带。

对大多数非常规气井资源（gas play resources）进行经济评价的主要挑战之一是用于测量目标地质储层中的具有利益的地带的原位总气体含量的现有技术伴生的高的误差。特别对于较深储层，情况更是这样。

非常规储层的气体含量通常被视为分成三种成分：

总气体=游离气+吸附气+溶解气