[发明专利]基于流体注射的地下储层分析

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2009年9月11日提交的名称为“A Process for the Characterization of Geologic Formations for Carbon Dioxide Sequestration by Combining an Air Injection with Geodetic Measurements and Seismic Imagery”（用于通过将空气注射与大地测量和地震成像结合特征化用于二氧化碳封存的地质地层的方法）的美国临时申请序列号No.61/241,504的优先权，该申请全文以引用方式并入本文中。

背景技术

本公开涉及对流体（例如，液体、气体、超临界流体）封存的地下储层分析。已经提出将诸如石油和天然气储层、煤层和含盐储层（saline reservoir）的地质地层作为用于中期储存和长期封存二氧化碳、天然气和其它类型流体的储存介质。例如，在一些情况下，二氧化碳被捕集并通过井孔注入地下地层中的多孔储层。多孔储层可能位于不可渗透盖层下面的地下地层中，盖层防止二氧化碳逸出储层。地层有效储存二氧化碳气体的能力取决于许多因素，包括储层的尺寸、储层岩石的渗透性和传导性、地层中断裂和渗漏通道的存在、以及可能的其它因素。盖层中断层、断裂或漏洞的存在可能危及储层作为封存地点的可行性。由注射引发的孔隙压力增加可以打开现有断裂，激活现有断层或产生新的断层或断裂。这样的注射引发的断层作用或压裂可能产生地震活动并潜在地生成新的渗漏通道。

发明内容

在一个总的方面，可以基于流体注射分析地下储层。识别断层、断裂、渗漏通道和储层薄弱处的存在对于确定储层对流体储存或封存的适宜性具有重要价值。在一些实施方式中，这样的性质可以基于向储层中注射空气和/或其它流体来识别和/或分析。在一些实施方式中，这样的性质可以基于三维大地测量数据和/或其它类型数据进行识别和/或分析。

在一些情况下，注射的流体包括二氧化碳。例如，在储层被用于二氧化碳封存的情况中，可以使用在注射二氧化碳之前、期间和/或之后收集的数据来监测封存过程。在一些实施方式中，注射的流体为替代流体。例如，在储层为用于二氧化碳封存的候选地点的情况中，可以使用在注射替代流体之前、期间和/或之后收集的数据来确定储层作为二氧化碳封存地点的可行性。除了表征和/或监测二氧化碳封存地点之外，可以以类似的方式使用公开的技术来表征和/或监测用于其它类型流体的封存地点。

在一些实施方式中，这里描述的技术可以用来表征与储层作为流体封存和/或储存地点的有效性和可行性相关的地下储层属性。所描述的技术可以使用相对便宜的压缩空气、烟气和/或用于表征储层的其它类型流体。可以由卫星和/或机载成像、地面GPS数据、地震数据和/或其它类型的数据收集系统来收集数据。

在一个方面，将测试流体注射地下区域的储层中。测试流体密度低于二氧化碳、或者粘度低于二氧化碳，或者密度和粘度两者都低于二氧化碳。收集与储层中的测试流体相关的响应数据，并且基于响应数据确定储层对二氧化碳封存的适宜性。

实施方式可以包括下列一个或多个特征。测试流体包括空气、烟气和/或另一种气体。响应数据包括地震数据、大地测量数据或两者。地震数据包括在地下区域上方的传感器处收集的二维和/或三维地震数据。地震数据包括在地下区域内的传感器处收集的垂直地震剖面数据。地震数据可以用来监测注射引发的地震活动、用来表征引发的断层作用或压裂，和/或用来生成在储层中测试流体的地震图像。使用地下区域上方的GPS接收机、卫星InSAR、空中InSAR、倾斜仪、水平仪和/或激光测距仪来收集大地测量数据。大地测量数据可以用来确定地下区域上方的地面上的点的位置和/或点的位置变化。

在另一方面，将替代流体注射地下区域的储层中。收集与储层中替代流体相关的响应数据。基于响应数据确定储层的一个或多个特性。基于该（一个或多个）特性确定储层对于封存储存用流体（fluid for storage）的适宜性。