СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМНОЙ ПЛОТНОСТИ, ПОРИСТОСТИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРА ПОР ПОДПОВЕРХНОСТНОЙ ФОРМАЦИИ Российский патент 2020 года по МПК G01N24/08 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Варианты осуществления относятся к оценке коллектора. Более конкретно, примерные варианты осуществления относятся к способам и системам для определения объемной плотности, пористости и распределения размера пор подповерхностной формации. Эти способы и системы используют сочетание NMR (ядерный магнитный резонанс) и гравиметрических методов.

Уровень техники

[0002] Объемная плотность является одним из наиболее важных параметров в оценке коллектора. Она широко используется для оценки запасов углеводородов в коллекторах. Традиционно, каротажные диаграммы и измерения образцов породы из скважин являются двумя подходами, чтобы получать ключевые геофизические параметры для оценки и описания коллектора. Эти измерения являются дорогостоящими и многократными, они требуют лишнего времени бурения, которое также является дорогостоящим.

[0003] Например, объемная плотность может быть измерена в реальном времени с помощью геофизического исследования скважин во время плотностного каротажа в процессе бурения (LWD) или может быть измерена с помощью тросового (WL) плотностного каротажа. Оба способа используют источник гамма-излучения и измерение затухающего гамма-луча, приходящего к детектору после взаимодействия с породой. Вообще говоря, LWD-измерение плотности представляет объемную плотность горной породы с пластовыми флюидами в пористом пространстве, тогда как WL-плотность измеряет объемную плотность горной породы с вытесняющими флюидами; для слабо проницаемых нетиповых горных пород различие должно быть минимальным. Объемная плотность может быть точно измерена с помощью образцов керна, когда они являются доступными.

[0004] Получение точных геофизических параметров из буровых шламов является полезным и желательным, по меньшей мере, по двум причинам. Первое, буровые шламы являются легко доступными из любой буровой скважины и, таким образом, не добавляют лишнего времени бурения или лишних затрат к эксплуатации. Второе, измерение может быть выполнено на буровой площадке и предлагает данные для рабочих решений в реальном времени, таких как бурение и последующий гидроразрыв пласта.

[0005] Однако, точное измерение объема бурового шлама является проблемой, поскольку трудно устранять флюид на поверхности бурового шлама. Традиционный способ подготовки образца использует влажную бумажную салфетку, чтобы устранять избыточный флюид с поверхности, и вследствие неправильной формы особенностей поверхности, действенность тотального удаления поверхностного флюида всегда является сомнительной. Кроме того, если бумажная салфетка является слишком сухой, флюид в образце бурового шлама может быть потерян вследствие капиллярной силы.

Сущность изобретения

[0006] Примерные варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к улучшенным способам и системам для определения объемной плотности, пористости и распределения размера пор подповерхностной формации.

[0007] Один примерный вариант осуществления является способом для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации. Способ включает в себя измерение массы в воздухе флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе включает в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе для насыщенного флюидом образца, m_s, может быть задана формулой

[0008] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец. Способ также включает в себя отдельно определение объема флюида внутри образца, V_ɸ, и объема флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Способ может дополнительно включать в себя размещение образца в предварительно определенном объеме взвешивающего флюида, и измерение массы флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде. Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[0009] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. Способ может дополнительно включать в себя определение объема образца, V_c, с помощью формулы

.

[00010] Способ может также включать в себя определение объемной плотности образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00011] Способ может дополнительно включать в себя определение объема материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00012] Способ может также включать в себя определение плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

[00013] Другой примерный вариант осуществления относится к компьютерным программам, сохраненным на компьютерно-читаемых носителях. Энергонезависимые компьютерно-читаемые носители могут иметь, например, исполняемые компьютером инструкции, которые инструктируют компьютеру выполнять операцию приема массы в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе включает в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе флюидонасыщенного образца, m_s, может быть задана формулой

[00014] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру определять объем флюида внутри образца, V_ɸ, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, из NMR-измерений. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру принимать массу флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде. Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[00015] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру вычислять объем образца, V_c, с помощью формулы

.

[00016] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять объемную плотность образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00017] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять объем материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00018] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять плотность материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

[00019] Другой примерный вариант осуществления является системой для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации. Система может включать в себя флюидонасыщенный образец подповерхностной формации и взвешивающие весы, которые могут быть сконфигурированы, чтобы принимать флюидонасыщенный образец и выводить массу в воздухе и массу во флюиде для образца. Система может также включать в себя компьютер, имеющий один или более процессоров и энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель, который может включать в себя исполняемые компьютером инструкции, которые, когда исполняются посредством одного или более процессоров, инструктируют компьютеру извлекать массу в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации из взвешивающих весов. Масса в воздухе может включать в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, может быть задана формулой

[00020] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец. Система может также включать в себя устройство NMR, которое может быть функционально соединено с компьютером и сконфигурировано, чтобы определять объем флюида внутри образца, V_ɸ, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью NMR. Компьютер может быть сконфигурирован, чтобы принимать объем флюида внутри образца, V_ɸ, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, от NMR, и массу флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде от взвешивающих весов. Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[00021] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру определять объем образца, V_c, с помощью формулы

.

[00022] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять объемную плотность образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00023] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру определять объем материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00024] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру определять плотность материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

Краткое описание чертежей

[00025] Фиг. 1 иллюстрирует примерный образец или буровой шлам подповерхностной формации согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00026] Фиг. 2 иллюстрирует примерное оборудование для определения массы в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00027] Фиг. 3 иллюстрирует примерный NMR-спектр образца из подповерхностной формации с различными количествами добавленного флюида, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00028] Фиг. 4 иллюстрирует примерный график, показывающий NMR-результаты для образца подповерхностной формации, согласно некоторым примерным вариантам осуществления изобретения.

[00029] Фиг. 5 иллюстрирует примерный NMR-спектр (один спектр в приращениях, а другой по нарастающей) для образца из подповерхностной формации без какого-либо лишнего добавленного флюида, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00030] Фиг. 6 иллюстрирует примерный график, показывающий NMR-результаты образца подповерхностной формации, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00031] Фиг. 7 иллюстрирует пример NMR-результатов из образца подповерхностной формации с лишним добавленным флюидом (1,5 мл для этого примера), согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00032] Фиг. 8 иллюстрирует примерный график, показывающий NMR-результаты от образца подповерхностной формации, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения.

[00033] Фиг. 9 иллюстрирует примерное оборудование для определения массы во флюиде для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, согласно некоторым примерным вариантам осуществления изобретения.

[00034] Фиг. 10 иллюстрирует примерные этапы в способе для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, согласно некоторым примерным вариантам осуществления изобретения.

[00035] Фиг. 11 - это примерный компьютер, настроенный для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации согласно некоторым примерным вариантам осуществления изобретения.

[00036] Фиг. 12 - это примерная система для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации согласно некоторым примерным вариантам осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

[00037] Примерные описанные варианты осуществления предлагают способ измерения и анализа буровых шламов с помощью сочетания измерений ядерного магнитного резонанса (NMR) и измерений массы в воздухе и во флюиде, чтобы получать множество ключевых геофизических параметров точно с небольшой подготовкой образца. Примерные варианты осуществления представляют новый и точный способ измерения объемной плотности с помощью насыщенных буровых шламов, которые являются легко доступными для любой буровой углеводородной скважины. Способ сочетает NMR и гравиметрические методы, и результаты включают в себя объемную плотность, плотность зерен, пористость и распределение размера пор буровых шламов.

[00038] Обращаясь теперь к чертежам, фиг. 1 иллюстрирует образец 10, такой как буровой шлам подповерхностной формации, например, из углеводородного коллектора. В примерном способе первым этапом является сбор буровых шламов 10, которые являются характерными для подповерхностной формации. Следующим этапом является сортировка по размеру с тем, чтобы устранять частицы большого размера, которые обычно существуют от обвала породы, и устранять частицы слишком малого размера, которые могут циркулировать множество раз посредством циклов восстающей скважины и нисходящей скважины с буровым раствором. В некоторых вариантах осуществления, по меньшей мере, один размер флюидонасыщенного образца может быть около 0,5-3 мм. Эти пределы, однако, могут быть отрегулированы согласно конкретной породе и бурам, используемым для бурения.

[00039] Дополнительно, собранные шламы могут быть промыты с помощью достаточного количества жидкости, так что это минимизирует влияние мелких частиц из бурового раствора, которые вонзаются в поверхность шлама или в окружающий флюид, что может влиять и на измерения массы, и на NMR-измерения. Промывка может также помогать другим последующим измерениям, таким как измерение с помощью гамма-лучей, на буровых шламах, поскольку воздействие мелких частиц на измерения с помощью гамма-лучей может быть значительным.

[00040] Фиг. 1 слева на фиг. 1, обозначенный A, иллюстрирует обломок 10 бурового шлама с флюидом 30 на поверхности, с объемом V_sur. Объем шлама внутри флюидной оболочки может быть дан как V_c. Чертеж справа на фиг. 1, обозначенный B, является увеличенным фрагментом внутренности обломка 10 шлама, состоящего из зерен 20 материнской породы (могут быть в виде сфер или других геометрических формах) с объемом V_m и плотностью ρ_m, и пористого пространства 15, с объемом V_ɸ и заполненного флюидом с плотностью ρ_l.

[00041] Следующим этапом способа является измерение массы в воздушной среде для собранного бурового шлама 10. Фиг. 2, например, иллюстрирует оборудование, такое как взвешивающие весы 25 с поддерживающим устройством 12, которое может быть использовано для измерения массы в воздухе для образца 10 шлама. Масса в воздухе включает в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, может быть задана формулой

[00042] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец.

[00043] Следующим этапом является отдельное определение объема флюида внутри образца, V_ɸ, и объема флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Чтобы четко отделять NMR-сигналы для жидкости внутри и вокруг шламов, достаточное количество окружающего флюида может быть использовано однократно или пошаговым образом. Вследствие проблем чувствительности глины, множество скважин на нетрадиционных месторождениях бурятся с помощью бурового раствора на нефтяной основе (OBM). Примерные описанные варианты осуществления предлагают новый способ, чтобы отделять NMR-сигнал флюида на поверхностях шламов и флюидов из внутренних пор образцов шлама на основе двух предположений:(1) флюиды внутри глинистых шламов имеют короткое время релаксации, и (2) флюиды из OBM имеет более длительное T₂, даже в присутствии шламов.

[00044] Фиг. 3 иллюстрирует примерный график 35, показывающий NMR-показания (спектр) образца подповерхностной формации с изменяющимся содержанием флюида, добавленного в образец, согласно одному примерному варианту осуществления изобретения. Последовательность NMR-экспериментов может быть выполнена на образце шлама, и спектр инкрементного распределения T₂ может быть получен, как показано на фиг. 3, например. Известное количество буровой жидкости, дизельного топлива, например, может постепенно добавляться к образцу шлама, и измерение может быть выполнено, например, "1,5 мл дизельное топливо, инкр." обозначает кривую инкрементного T₂-распределения, после того как 1,5 мл дизельного топлива было добавлено к исходному образцу шлама. Два режима T₂-распределения могут быть отмечены, например, больший режим около 25 мс, представляющий свободный флюид, и меньший пик ниже 1 мс, представляющий флюид внутри образцов бурового шлама.

[00045] Последовательность NMR-экспериментов с буровыми шламами продемонстрировала, что позиция режима для T₂-сигнала для OBM вне буровых шламов перемещается к более длительным временам релаксации, когда больше флюида постепенно добавляется (фиг. 3), и прекращает перемещаться, когда объем добавленного флюида является относительно большим по сравнению с первоначальным количеством флюида на поверхности. Следует также отметить, что отделение и количественная оценка жидкости внутри буровых шламов, когда большое количество бурового раствора присутствует, является достижимым, когда существуют два режима T₂-распределения (фиг. 3). Больший пик около 25 мс представляет свободный флюид вне буровых шламов, а меньший пик ниже 1 мс представляет флюид внутри образцов бурового шлама. На верхней кривой (1,5 мл дизельное топливо, инкр., где слово "инкр." ставится для инкрементного T₂-распределения), два режима являются более четко разделенными по сравнению с нижней кривой (непосредственно после получения, т. е. без добавленного лишнего дизельного топлива).

[00046] Фиг. 4 иллюстрирует примерный график 40 для общего количества флюида, измеренного посредством NMR (вертикальная ось) в зависимости от лишнего флюида, добавленного к образцу бурового шлама в мл (горизонтальная ось). Может быть видно из графика, что линия 45 пересекается с вертикальной осью непосредственно над 1, и это является суммарным количеством флюида на поверхности и внутри образца бурового шлама перед добавлением дизельного топлива. Фиг. 5 показывает график 50 без добавленного лишнего флюида; одноточечный способ разделения V_sur и V_ɸ. Здесь может быть видно, что суммарный объем 52 T₂-распределения флюида из NMR-измерения (шкала справа) и инкрементный объем 53 флюида (шкала слева) из NMR-измерения нанесены на график.

[00047] Дополнительный флюид не добавляется в этой разновидности способа. Отсечка 51 выбирается от линии инкрементного T₂-распределения (вертикальная пунктирная линия, начерченная во впадине на инкрементной кривой на фиг. 5, объем влево от которой представляет объем флюида внутри буровых шламов, и вправо от которой представляет объем на поверхности, или суммарный подвижный объем (BVM), когда больше флюида добавляется). Суммарный объем флюида внутри буровых шламов (54, штриховая линия) может быть считан из кумулятивной кривой 52, а объем на поверхности буровых шламов является различием между суммарным и объемом внутри буровых шламов (V_sur на фиг. 5, или BVM по экспериментам, когда известное количество лишнего флюида добавляется).

[00048] В случае, когда лишний флюид присутствует, график может быть начерчен, как видно на фиг. 6. Аналогично линии 45, показанной на фиг. 4, линия 65 на графике 60, показанная на фиг. 6, иллюстрирует, что показатель BVM-объема из NMR увеличивается, когда лишний флюид добавляется к образцу бурового шлама. График 60 показывает многоточечное измерение из BVM, чтобы разделять V_sur и V_ɸ, т. е. BVM в зависимости от количества флюидов, добавленных к образцу бурового шлама. Пересечение линии 65 регрессии показывает объем флюида на поверхности буровых шламов (V_sur является точкой пересечения линии регрессии, т. е. 1,0073 мл для этого примера).

[00049] Фиг. 7 иллюстрирует другой примерный график 70, где 1,5 мл флюида добавлено к образцу. Опять, и суммарный объем 75 T₂-распределения (шкала справа) флюида из NMR-измерения, и инкрементный объем 72 (шкала слева) T₂-распределения флюида из NMR-измерения нанесены на график. Из инкрементного объема 72 (шкала слева) кривой T₂-распределения может быть найдено среднее значение суммарного подвижного объема, обозначенный как "T_2BVM". Когда различные количества флюида добавляются к образцу, последовательность значений "T_2BVM" может быть получена в способе, кратко изложенном здесь, или других способах, аналогичных способу, кратко изложенному здесь, и использование "T_2BVM" показано на фиг. 8. График 80, показанный на фиг. 8, иллюстрирует третий способ получить количество флюида на поверхности буровых шламов, V_sur, с помощью значения T_2BVM. Обратная величина для точки пересечения линии 85 регрессии является объемом флюида на поверхности образцов (V_sur является обратной величиной точки пересечения линии регрессии, т. е. 1,00222 мл для этого примера, где T_2bulkmud является временем релаксации T₂ для флюида (может быть бурового раствора или других) для промывки образца.

[00050] Следующим этапом является измерение массы образца во взвешивающем флюиде. Фиг. 9 иллюстрирует примерную установку 90, включающую в себя оборудование 25 для измерения массы образца во флюиде, согласно одному примерному варианту осуществления. В этом примере флюидонасыщенный образец 10 может быть помещен во взвешивающий флюид 94, и взвешивающие весы 25 могут быть использованы для измерения массы образца 10 во флюиде. Взвешивающий флюид может быть буровым раствором, или флюидом с гравиметрическими свойствами, аналогичными буровому раствору. В одном примерном варианте осуществления взвешивающий флюид является дизельным топливом.

[00051] Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[00052] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. Из объединения двух измерений масс и NMR-измерения множество ключевых параметров может быть получено, как кратко изложено в последующих разделах для характеризования коллектора. Эти параметры включают в себя пористость, общий объем бурового шлама, объемную плотность и плотность материнской породы/зерен. Например, способ может дополнительно включать в себя определение объема образца, V_c, с помощью формулы

.

[00053] На следующем этапе способ может также включать в себя определение объемной плотности образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00054] На следующем этапе способ может дополнительно включать в себя определение объема материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00055] В качестве последнего этапа способ может включать в себя определение плотности материнской породы или зерен подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

[00056] Эти измерения могут быть выполнены на образцах бурового шлама по всей буровой скважине, и, таким образом, данные могут быть получены для оценки неоднородности вертикальных или горизонтальных скважин. Это может потенциально быть использовано в реальном времени, чтобы оптимизировать число и размещение стадий гидроразрыва пластов для нетрадиционных залежей.

[00057] Здесь, содействие устройства для поддержки образца (12 на фиг. 1) не учитывается, поскольку устройство для поддержки образца выбирается так, что объем является минимальным по сравнению с объемом буровых шламов. Существуют три типа флюидов, подразумеваемых в анализе буровых шламов: флюид внутри образцов бурового шлама, буровой раствор и взвешивающий флюид. На буровой площадке, в зависимости от проницаемости горной породы, флюид внутри может быть заменен буровым раствором до различной степени. Например, для буровых шламов нетиповых горных пород является вероятным, что флюид на поверхности буровых шламов отличается от флюида внутри, тогда как для буровых шламов очень проницаемых горных пород исходный флюид внутри буровых шламов заменяется буровым раствором вместо этого быстро. Если мы выбираем буровой раствор в качестве взвешивающего флюида, наиболее сложная ситуация подразумевает два типа флюидов: исходный флюид внутри пор и буровой раствор. В случае, когда все три флюида являются одинаковыми для высокопроницаемых горных пород, следующие вычисления могут быть упрощены даже более. Следующее вычисление использует два типа флюидов в качестве примера.

[00058] Фиг. 10 иллюстрирует примерный способ 100 для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации. Способ включает в себя измерение массы в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации на этапе 102, при этом масса в воздухе включает в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, может быть задана формулой

[00059] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец. Способ также включает в себя отдельно определение объема флюида внутри образца, V_ɸ, и объема флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR), на этапе 104. Способ может дополнительно включать в себя размещение образца в предварительно определенном объеме взвешивающего флюида на этапе 106, и измерение массы флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде, на этапе 108. Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[00060] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. На этапе 110 способ может дополнительно включать в себя определение объема образца, V_c, с помощью формулы

.

[00061] Способ может также включать в себя определение объемной плотности образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00062] На этапе 112 способ может дополнительно включать в себя определение объема материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00063] Наконец, на этапе 114, способ может включать в себя определение плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

[00064] Компьютерно-читаемый носитель

[00065] Другой примерный вариант осуществления относится к компьютерным программам, сохраненным на компьютерно-читаемых носителях. Обращаясь к фиг. 11, вышеупомянутый процесс, который объяснен со ссылкой на фиг. 1-10, может быть осуществлен в компьютерно-читаемом коде. Код может быть сохранен, например, на энергонезависимом, компьютерно-читаемом носителе, таком как гибкий диск 164, CD-ROM 162, который может быть считан посредством дисковых накопителей 156, 158, или магнитный (или другого типа) накопитель 160 на жестком диске, формирующий часть программируемого компьютера общего назначения. Компьютер, как известно в области техники, включает в себя центральный процессор 150, устройство пользовательского ввода, такое как клавиатура 154, и пользовательский дисплей 152, такой как плоскопанельный LCD-дисплей или дисплей на катодно-лучевой трубке. Согласно этому варианту осуществления, компьютерно-читаемый носитель 160, 162, 164 включает в себя логику, работающую, чтобы инструктировать компьютеру выполнять действия, которые изложены выше и объяснены относительно предыдущих чертежей. Энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель 160, 162, 164 может иметь, например, исполняемые компьютером инструкции, которые инструктируют компьютеру выполнять операции приема массы в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе включает в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, может быть задана формулой

[00066] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру определять объем флюида внутри образца, V_ɸ, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру принимать массу флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде. Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[00067] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру определять объем образца, V_c, с помощью формулы

.

[00068] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять объемную плотность образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00069] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять объем материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00070] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру определять плотность материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

[00071] Примерная система

[00072] Другой примерный вариант осуществления является системой 1200 для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации. Система 1200 может включать в себя флюидонасыщенный образец 10 подповерхностной формации, как иллюстрировано на фиг. 1, 2 и 9. Система 1200 может также включать в себя взвешивающие весы 25, как иллюстрировано на фиг. 2 и 9, которые могут быть сконфигурированы, чтобы принимать флюидонасыщенный образец 10 и выводить массу в воздухе и массу во флюиде для образца 10. Система 1200 может также включать в себя компьютер 200, имеющий один или более процессоров 150 и энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель 160, который может включать в себя исполняемые компьютером инструкции, которые, когда исполняются посредством одного или более процессоров 150, инструктируют компьютеру 200 получать массу в воздухе для флюидонасыщенного образца 10 подповерхностной формации от взвешивающих весов 25. Масса в воздухе может включать в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, может быть задана формулой

[00073] где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ф - это объем флюида внутри образца и, V_sur - это объем флюида, окружающего образец. Система 1200 может также включать в себя NMR-устройство 500, которое может быть функционально соединено с компьютером 200 и сконфигурировано, чтобы определять объем флюида внутри образца, V_ф, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Компьютер 200 может быть сконфигурирован, чтобы принимать объем флюида внутри образца, V_ф, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, от NMR-устройства 500, и массу флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде от взвешивающих весов 25. Масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, может быть задана формулой

[00074] где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида. Исполняемые компьютером инструкции могут также инструктировать компьютеру определять объем образца, V_c, с помощью формулы

.

[00075] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру определять объемную плотность образца, ρ_b, с помощью формулы

.

[00076] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру вычислять объем материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

[00077] Исполняемые компьютером инструкции могут дополнительно инструктировать компьютеру определять плотность материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы

.

[00078] В то время как изобретение было описано относительно ограниченного числа вариантов осуществления, специалисты в области техники, имеющие пользу от этого изобретения, поймут, что другие варианты осуществления могут быть придуманы, которые не отступают от рамок настоящего изобретения, которые описаны в данном документе. Соответственно, рамки изобретения должны быть ограничены только прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение относится к способам и системам для определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации. Они включают в себя измерение массы в воздухе флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе включает в себя массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца. Объем флюида внутри образца, V_ф, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, определяются с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR). Образец может затем быть погружен в предварительно определенный объем взвешивающего флюида, и масса флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде, m_f, измеряется. С помощью измеренных и определенных значений можно определять объем образца, V_c, объемную плотность образца, ρ_b, объем материнской породы, V_m и плотность материнской породы и зерен породы подповерхностной формации, ρ_m. 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Способ для характеризования подповерхностной формации, способ содержит этапы, на которых:

измеряют массу в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе содержит массу материнской породы или зерен образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца, масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, задана формулой:

,

где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца, и V_sur - это объем флюида, окружающего образец;

определяют объем флюида внутри образца, V_ɸ, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR);

помещают образец в предварительно определенном объеме взвешивающего флюида;

измеряют массу флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде, масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, задана формулой:

,

где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида; и

определяют объем флюидонасыщенного образца без окружающего флюида, V_c, с помощью формулы:

.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором:

определяют объемную плотность флюидонасыщенного образца без окружающего флюида, ρ_b, с помощью формулы:

.

3. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этап, на котором:

определяют объем материнской породы, V_m, с помощью формулы:

.

4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором:

определяют плотность материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы:

.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий этап, на котором:

промывают образец с помощью промывочного раствора перед измерением, при этом промывочный раствор является таким же, что и буровой раствор.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, при этом, по меньшей мере, один размер флюидонасыщенного образца равен приблизительно 0,5-3 мм.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, при этом промывочный раствор является буровым раствором, или флюидом с гравиметрическими свойствами, аналогичными буровому раствору.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, при этом взвешивающий флюид является дизельным топливом.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, при этом флюидонасыщенный образец не требует физического устранения окружающего флюида.

10. Энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель, имеющий исполняемые компьютером инструкции, чтобы инструктировать компьютеру выполнять операции:

приема массы в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе содержит массу материнской породы или зерен образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца, масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, задана формулой:

,

где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца, и V_sur - это объем флюида, окружающего образец;

определения объема флюида внутри образца, V_ɸ, и объема флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR);

получения массы флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде, масса образца во взвешивающем флюиде, m_f, задана формулой:

,

где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида; и

определения объема флюидонасыщенного образца без окружающего флюида, V_c, с помощью формулы:

.

11. Энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель по п. 10, при этом компьютерно-читаемые инструкции дополнительно инструктируют компьютеру выполнять операцию:

определения объемной плотности флюидонасыщенного образца без окружающего флюида, ρ_b, с помощью формулы:

.

12. Энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель по п. 11, при этом компьютерно-читаемые инструкции дополнительно инструктируют компьютеру выполнять операцию:

определения объема материнской породы, V_m, с помощью формулы:

.

13. Энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель по п. 12, при этом компьютерно-читаемые инструкции дополнительно инструктируют компьютеру выполнять операцию определения плотности материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы:

.

14. Система для характеризования подповерхностной формации, система содержит:

флюидонасыщенный образец подповерхностной формации;

весы, сконфигурированные, чтобы принимать флюидонасыщенный образец и выводить массу в воздухе для флюидонасыщенного образца;

компьютер, содержащий один или более процессоров и энергонезависимый компьютерно-читаемый носитель, содержащий исполняемые компьютером инструкции, которые, когда исполняются посредством одного или более процессоров, инструктируют компьютеру:

получать массу в воздухе для флюидонасыщенного образца подповерхностной формации, при этом масса в воздухе содержит массу образца, массу флюида, окружающего образец, и массу флюида внутри образца, масса в воздухе для флюидонасыщенного образца, m_s, задана формулой:

,

где ρ_m - это плотность материнской породы подповерхностной формации, ρ_l - плотность флюида внутри и вокруг образца, V_m - это объем материнской породы, V_ɸ - это объем флюида внутри образца, и V_sur - это объем флюида, окружающего образец;

определять объем флюида внутри образца, V_ɸ, и объем флюида, окружающего образец, V_sur, с помощью ядерного магнитного резонанса (NMR);

получать массу флюидонасыщенного образца во взвешивающем флюиде,

определять массу флюидонасыщенного образца без окружающего флюида во взвешивающем флюиде, m_f, задана формулой:

где ρ_f - это плотность взвешивающего флюида; и

определять объем флюидонасыщенного образца без окружающего флюида, V_c, с помощью формулы

.

15. Система по п. 14, при этом исполняемые компьютером инструкции дополнительно инструктируют компьютеру:

определять объемную плотность флюидонасыщенного образца без окружающего флюида, ρ_b, с помощью формулы

.

16. Система по п. 15, при этом исполняемые компьютером инструкции дополнительно инструктируют компьютеру:

определять объем материнской породы, V_m, с помощью формулы

.

17. Система по п. 16, при этом исполняемые компьютером инструкции дополнительно инструктируют компьютеру:

определять плотность материнской породы или зерен породы подповерхностной формации, ρ_m, с помощью формулы:

.