[发明专利]用于为沉积物中出现的包合物确定最小孔隙率的方法和系统

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月16日提交的美国临时专利申请No.61/727,555，以及2012年11月16日提交的美国临时专利申请No.61/727,560的优先权，每个申请的公开都通过引用它们的全部被结合于此。

技术领域

本申请一般涉及为介质中出现的包合物(clathrate)确定最小孔隙率。具体地，本申请涉及例如使用孔隙率和可观测的特性之间的经验性关系为沉积物中出现的包合物确定最小孔隙率。

背景技术

“包合物”一般指非化学计量的亚稳态物质，其中第一分子成分(主分子)组成的晶格结构在类似于类晶体结构中陷住或笼住一个或多个其他分子成分(客分子)。包合物有时被称为包含化合物、水合物、气体水合物、甲烷水合物、天然气水合物、二氧化碳水合物等。

在油气勘探和开采领域，对包合物是特别感兴趣的。例如，包合物存在于水主分子晶格笼住一种或多种类型的油气客分子的情形。在出现水分子和油气分子的诸如在深水和永冻层沉积物中的相对低温和高压的环境中，自然地出现此油气包合物。较低温处的包合物在较低压力下保持稳定，并且相反地，较高温处的包合物需要较高压力以保持稳定。

理论和实验都已经表明，包合物优先在具有较大孔的沉积物中形成。此现象已被归因于吉布斯汤姆逊效应，所述效应抑制在类似细粒度沉积物的孔空间的受限空间内的固体成核。吉布斯汤姆逊效应可用以解释观测的海洋沉积物中不同颗粒尺寸的包合物分布。但是，现有研究吉布斯汤姆逊效应的工作只关注按照孔尺寸解释已知出现的包合物的原因。按照孔隙率会是对地球物理探测的更有用的描述。但是，孔隙率与孔尺寸之间的关系是复杂的并且依赖于颗粒形状和填料(packing)。

因此，对检测是否存在形成包合物的条件的方法和系统的改进会是期望的，尤其是在油气勘探领域。

发明内容

根据以下公开内容，通过以下内容解决以上或其他问题：

在第一方面，公开了一种确定是否存在出现包合物的条件的方法。所述方法包括至少部分基于温度达到包合物的三相平衡温度的深度来确定包合物稳定区的厚度。所述方法还包括针对所述包合物稳定区的深度范围计算温度和三相平衡温度，以及确定所述深度范围中的每个深度处的最小孔尺寸，所述最小孔尺寸允许包合物的预定饱和度水平并且至少部分基于所述温度和三相平衡温度。所述方法还包括将每个深度处的最小孔尺寸转换成最小孔隙率。

在第二方面，公开了一种用于确定是否存在出现包合物的条件的计算机化的系统。所述系统包括孔隙率确定组件，所述孔隙率确定组件被配置成建立包合物稳定区的深度范围中的多个深度处的孔隙率，其中要针对所述包合物稳定区确定可能出现包合物。所述系统还包括被配置成确定是否存在出现包合物的条件的计算系统。所述计算系统被配置成执行程序指令，当所述程序指令执行时，使得所述计算系统至少部分基于温度达到包合物的三相平衡温度的深度来确定包合物稳定区的厚度，以及针对所述包合物稳定区的所述多个深度计算温度和三相平衡温度。所述计算系统还被配置成确定所述深度范围中所述多个深度的每个深度处的最小孔尺寸，所述最小孔尺寸允许包合物的预定饱和度水平并且至少部分基于所述温度和三相平衡温度，以及将所述多个深度的每个深度处的最小孔尺寸转换成最小孔隙率。

在第三方面，公开了一种包括计算机可执行指令的计算机可读存储介质，当所述指令执行时，使得计算系统执行确定是否存在出现包合物的条件的方法。所述方法包括至少部分基于温度达到包合物的三相平衡温度的深度来确定包合物稳定区的厚度，以及针对所述包合物稳定区的深度范围计算温度和三相平衡温度。所述方法还包括确定所述深度范围中每个深度处的最小孔尺寸，所述最小孔尺寸允许包合物的预定饱和度水平并且至少部分基于所述温度和三相平衡温度。所述方法还包括将每个深度处的最小孔尺寸转换成最小孔隙率。

附图说明

图1是海上油气生产系统的示意说明，所述海上油气生产系统包括从一个或多个包合物储层接收和处理油气的生产设施；

图2是陆上油气生产系统的示意说明，所述陆上油气生产系统包括从一个或多个包合物储层接收和处理油气的生产设施；

图3是计算系统的示意说明，其中可以计算出现预定浓度的包合物的概率；

图4是根据本公开的示例实施例说明确定是否存在出现包合物的条件的示例方法的流程图；

图5是说明沉积物颗粒的相对尺寸和模拟形成包合物的内切球，以及介质的孔隙率之间的关系的图表；