[发明专利]井下流体分析的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于为了勘探和开发烃生产井而评价和测试地层的地质地层的井下流体分析领域，烃生产井例如为油或气井。更具体地说，本发明针对适于隔离储层流体并且特性鉴定井下隔离流体的方法和装置。

背景技术

井下流体分析是典型地用于评价具有烃储藏的地质地层的特性和性质的重要并有效的研究技术。这样，典型的油田勘探和开发包括用于确定烃矿藏的岩石和流体性质的井下流体分析。流体性质对于精确评价烃矿藏储层的经济可行性是必需的。

一般，在油藏储层中在井下发现流体的综合混合物，例如油、气和水。井下流体，也指的是储层流体(formation fluids)，具有包括压力、温度、体积以及其它流体性质的特性，这些特性确定了流体各种组元的相特性。为了评价围绕井筒的地下储层，通常期望获得井筒中储层流体的样品以特性鉴定包括组分分析在内的流体性质和相特性。有线储层测试工具在例如美国专利3,780,575和3,859,851中被公开，斯伦贝谢的油藏储层测试仪(RFT)和模块储层动力学测试仪(MDT)是用于从井筒中提取储层流体样品用于地面分析的取样工具的例子。

处于井下组分条件下的储层流体的压力和温度典型地不同于地面条件下的流体。例如，一个井的井下温度可以在从300F起的范围内变动。当井下流体的样品被运送到地面，流体温度发生了变化，同时伴随着体积和压力的变化。作为输送到地面结果的流体变化可以导致样品中气相和液相的相分离以及储层流体组分性质的变化。

保持从井中提取的样品的压力和温度以在地面获得代表井下储层流体的技术也已经为公众所知。在常规的系统中，从井下获得的样品存储在储层测试工具的专门的腔室中，样品被运送到地面用于实验室分析。在样品从地面以下运输到地面实验室过程中，样品通常从一个样品瓶或容器转到另一个样品瓶或容器，例如运输箱。这样，样品从一个容器转到另一个容器的过程中可能被损坏。

此外，尽管采用了用于把样品保持在井下条件的技术，样品的压力和温度在把样品从现场运送到遥远的实验室的过程中经常改变。使用中的样品转移和运输过程已经知道由于下面的因素损害或损坏储层流体样品，这些因素有样品中形成气泡、固体沉淀，以及其它与用于井下流体性质的地面分析而进行储层流体的处理有关的其它困难。

此外，在遥远处的实验室分析耗费时间的。样品分析数据的传输对于全面的样品分析而言需要几周到几个月的时间，这防碍了满足用户对实时响应产品的需求。代表性地，与储层流体的地面分析相关的响应产品的时帧是在样品已经被送到遥远的实验室后几个月的时间。

作为储层流体地面分析缺点的结果，井下流体分析目前的发展包括在井筒或井眼内特性鉴定地下储层流体的性质。这样，MDT包括一个或多个流体分析模块，例如斯伦贝谢的组分流体分析仪(CFA)和实时流体分析仪(LFA)，例如当流体仍然在井下时分析由工具取样的井下流体。

在上面特性鉴定类型的井下流体分析模块中，需要在井下分析的储层流体流过与流体分析模块相关的传感器模块，例如分光计模块，例如它通过红外吸收光谱分析流过的流体。这样，可以定位在流体分析模块中的光学流体分析仪(OFA)可以确定流动流中的流体并量化含油量和含水量。美国专利4,994,671(在这里通过参见把其全部内容包括进来)特性鉴定了具有测试室、光源、光谱探测器、数据库和处理器的井筒装置。从储层提取进入测试室的流体通过把光导向流体、探测传输和/或反响散射光的光谱以及处理信息(基于与不同光谱相关的数据库中的信息)被分析以特性鉴定储层流体的性质。

此外，美国专利5,167,149和美国专利5,201,220(在这里全都通过参见把它们全部内容包括进来)特性鉴定了估计出现在流体流中气体量的装置。把一棱镜附加到流体流中的窗口上，光通过棱镜被导向进入到窗口。从窗口/流体流动界面以特定具体角度反射的光被探测和分析以显示气体在流体流中的存在。

正如在美国专利5,266,800(在这里通过参见把其全部内容包括进来)中阐明的，在随着时间过去监测获得的流体样品的光学吸收光谱可以使人确定储层流体而不是泥饼滤出液什么时候流入流体分析模块。此外，正如美国专利5,331,156(在这里通过参见把其全部内容包括进来)中特性鉴定的，通过在特定预先确定的能量上进行流体流的光学密度(OD)测量，两相流体流的油和水比率可以被量化。