利用分形图案的烃类开采的方法以及相关设备技术

一种用于预测地下岩层中的烃类开采的方法可以包括：生成与来自地下岩层的样本中的断裂相关联的加热前数据，基于加热前数据确定第一个分形图案，以及利用RF功率来加热样本，以导致样本中的额外的断裂。该方法可以包括利用RF功率加热之后生成与样本中的更多的断裂相关联的加热后数据，基于加热后数据确定第二分形图案，检测第一分形图案和第二分形图案之间的变化，以及基于检测到的变化，预测从地下岩层的烃类开采。

【技术实现步骤摘要】
利用分形图案的烃类开采的方法以及相关设备
本专利技术涉及烃类资源处理领域，并且更具体而言，涉及用于开采烃类的方法以及相关的设备。
技术介绍
世界范围的能源消耗一般而言越来越大，常规的烃类资源正在被消耗。为了满足要求，可能希望开采非常规的资源。例如，诸如重油之类的高粘性的烃类资源可能贮藏在沙子中，其中，它们的粘的本质不允许常规的油井生产。这种烃类资源的类别一般被称为油砂。估计在这样的油砂岩层中可能会发现数兆桶的石油储量。在某些情况下，这些油砂沉积当前通过露天采矿来采掘。用于对于较深的沉积的就地提炼的另一种方法被称为蒸汽辅助重力泄油(SAGD)。重油在储油层温度下是不能移动的，因此，通常将油加热，以降低其粘度，并使油流能流动。在SAGD中，形成许多对注入井和出油井，以横向地在地下延伸。每一对注入/出油井都包括下采油井和上注入井。注入/出油井通常位于下伏岩层和覆盖层之间的地下岩层的产油层中。上注入井通常被用来注入蒸汽，下出油井收集流出岩层的加热的原油或沥青，以及来自注入的蒸汽的凝结的任何水。注入的蒸汽形成在岩层中垂直和水平地延伸的蒸汽室。来自蒸汽的热量降低重质原油或沥青的粘性，这使它向下流到下出油井，在那里，它被收集和开采。蒸汽和气体由于它们的较低的密度而上升。例如，诸如甲烷、二氧化碳，以及氢化硫之类的气体，可以倾向于在蒸汽室中上升，并填充限定了蒸汽上方的绝缘层的由油留下的空隙空间。油和水流被重力驱动排出到下出油井。在大致储油层压力下操作注入和出油井可以解决对高压蒸汽过程产生不利的影响的不稳定性问题。SAGD可以产生平稳、均匀的生产量，在合适的储油层中产量可以高达原油地质储量(OOIP)的70％到80％。SAGD过程可能对页岩条纹及其他垂直壁障相对敏感，因为随着岩石被加热，微分热膨胀导致其中断裂，使蒸汽和液体流过。SAGD的效率可以达到旧的周期注蒸汽吞吐法(CSS)过程的两倍。世界上许多国家具有大量的油砂沉积，包括美国、俄罗斯以及中东各国家。油砂可以占世界的总石油资源的高达三分之二，例如，在加拿大阿萨巴斯卡油砂，至少有1.7兆桶。目前，只有加拿大具有大规模的商业油砂工业，虽然在委内瑞拉也从油砂中生产少量的油。由于增加的油砂生产量，加拿大已经成为美国的油和产品的最大的单一供应商。油砂现在是几乎一半的加拿大采油量的源，而委内瑞拉的生产量近年来已经下降。而在其他国家，还没有在显著水平上由油砂生产油。Banerjee等人的美国公开的专利申请2010/0078163公开了提供了三个井的烃类开采过程：用于注水的最上面的井，用于向储油层中引入微波的中间的井，以及用于生产的最下面的井。微波发生器生成通过一系列导被指引到中间井上方的区域的微波。微波的频率是位于大体上基本相当于水的共振频率的频率，以便水被加热。沿着这些线，DreherJr.等人的美国公开的专利申请2010/0294489公开了使用微波来提供加热。活性剂被注入到地表面以下，并被微波加热，然后，活性剂加热产油井中的重油。Wheeler等人的美国公开的专利申请2010/0294488公开了类似的方法。Kasevich的美国专利7,441,597公开了使用射频发生器来将射频(RF)能量应用到位于产油/气井的水平部分上方的RF井的水平部分。由于RF能量，原油的粘度降低，这使得油由于重力而排放。通过产油/气井开采油。也是授予Kasevich的美国专利7,891,421公开了耦合到井的水平部分中的同轴电缆的外侧导体的油嘴组装件。同轴电缆的内层导体被耦合到接触环。绝缘体位于油嘴组装件和接触环之间。同轴电缆被耦合到RF源以将RF能量施加到井的水平部分。令人遗憾的是，例如由于失败的启动而造成的使用SAGD提取油的长的生产时间可能会导致向相邻的土壤的大量的热损失、过度消耗蒸汽，以及开采成本高。典型地还使用大量的水资源来使用SAGD开采油，这会影响环境。有限的水资源也会限制采油。也可以从其他地下岩层，诸如，例如，油页岩，取出烃类资源。油页岩(油母)是包含烃类，即，页岩油，的沉积岩。页岩油提取的一种典型的方法是加热油页岩，以蒸发页岩油，随后可以收集页岩油。尽管如此，此方法会十分昂贵，特别是当与其他烃类资源提取方法相比时。希望更有效率地开采这些烃类资源。
技术实现思路
因此，根据前述的背景，本专利技术的目标是提供有效率并稳定的用于烃类开采的方法。根据本专利技术的此目标及其他目标、特征，以及优点通过用于预测地下岩层中的烃类开采的方法来提供。该方法可以包括生成与来自地下岩层的样本中的断裂相关联的加热前数据、基于加热前数据确定至少一个第一分形图案，以及利用RF功率加热样本，以导致样本中额外的断裂，该方法还可以包括，在利用RF功率加热之后生成与样本中额外的断裂相关联的加热后数据，基于加热后数据确定至少一个第二分形图案、检测至少一个第一分形数据和至少一个第二分形数据之间的变化，以及，基于检测到的变化预测从地下岩层的烃类开采。有利地，预测的烃类开采是准确的，并可以降低开采成本。更具体地说，对变化的检测可以包括检测断裂中的体积测定变化。加热前数据可以包括三维映射加热前数据，加热后数据可以包括三维映射加热后数据。该至少一个第一分形图案的确定可以基于三维映射加热前数据中体素的至少一个邻近区域，以及至少一个第二分形图案的确定可以基于三维映射加热后数据中体素的至少一个邻近区域。在某些实施例中，加热前数据和加热后数据中的产生可以包括使用计算层析成像(CT)扫描。对该变化的检测可以包括执行互信息计算。每个分形图案可以包括相关联的分辨率和相关联的分形图案类型。另外，该方法可以包括为至少一个第一和至少一个第二分形图案生成包括多个数值的分形图案查询表(LUT)。该方法也可以包括基于至少一个第一和至少一个第二分形图案显示至少一个图像。该方法可以也包括基于预测的烃类开采将RF功率应用于地下岩层，并在对地下岩层应用RF功率之后，从地下岩层开采烃类。另一方面涉及一种用于从地下岩层样本预测地下岩层中的烃类开采的设备。该设备可以包括RF天线、传感器，以及耦合到RF天线和传感器的处理器，该处理器可以被配置成从传感器，生成与样本中的断裂相关联的加热前数据，以及基于加热前数据确定至少一个第一分形图案。该处理器可以还被配置为利用来自RF天线的RF功率来加热样本，以导致样本中额外的断裂，在利用RF功率加热之后，通过传感器，生成与样本中额外的断裂相关联的加热后数据，基于加热后数据确定至少一个第二分形图案，检测至少一个第一分形图案和至少一个第二分形图案之间的变化，以及，基于检测到的变化预测从地下岩层的烃类开采。附图说明图1是根据本专利技术的设备的示意图。图2是示出了图1的设备的实施例的操作的流程图。图3是图2的体积测定处理框的详细流程图。图4-5分别是加热前和加热后，来自样本的体切片的图像。图6A是来自样本的加热前体切片的图像。图6B是进行了Edge3D处理的来自样本的加热前体切片的图像。图7A是进行了Blob3D处理的来自样本的加热前体切片的图像。图7B是来自样本的加热前体积的图像。图8A是来自样本的加热后体切片的图像。图8B是带进行了Edge3D处理的来自样本的加热后体切片的图像。图9A是进行了Blob3D处理的来自样本的加热后体切片的图像。图9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于预测地下岩层中的烃类开采的方法，包括：生成与来自所述地下岩层的样本中的断裂相关联的加热前数据；基于加热前数据确定至少一个第一分形图案；利用射频RF功率加热所述样本，以导致所述样本中的额外的断裂；在利用RF功率加热之后生成与所述样本中的额外的断裂相关联的加热后数据；基于加热后数据确定至少一个第二分形图案；检测至少一个第一分形图案与至少一个第二分形图案之间的变化；以及基于所检测到的变化，预测从所述地下岩层的烃类开采。

【技术特征摘要】
2013.09.26 US 14/037,6501.一种用于预测地下岩层中的烃类开采的方法，包括：生成与来自所述地下岩层的样本中的断裂相关联的加热前数据；基于加热前数据确定至少一个第一分形图案；利用射频RF功率加热所述样本，以导致所述样本中的额外的断裂；在利用RF功率加热之后生成与所述样本中的额外的断裂相关联的加热后数据；基于加热后数据确定至少一个第二分形图案；执行至少一个第一分形图案与至少一个第二分形图案之间的互信息计算和联合熵计算，以检测至少一个第一分形图案与至少一个第二分形图案之间的变化，互信息计算的值随着至少一个第一分形图案和至少一个第二分形图案之间的相似度增大而增大，联合熵计算的值随着至少一个第一分形图案和至少一个第二分形图案之间的统计关系更不相似而增大，互信息计算和联合熵计算包括生成多个直方图，每个直方图包括针对断裂体积测定大小和断裂垂直长度的多个柱；以及基于所检测到的变化，预测从所述地下岩层的烃类开采。2.如权利要求1所述的方法，其中，检测变化包括检测断裂中的体积测定变化。3.如权利要求1所述的方法，其中，加热前数据包括三维映射加热前数据；并且其中加热后数据包括三维映射加热后数据。4.如权利要求3所述的方法，其中，确定至少一个第一分形图案基于三维映射加热前数据中体素的至少一个邻近区域；并且其中确定至少一个第二分形图案基于三维映射加热后数据的体素的至少一个邻近区域。5.如权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉赫姆斯，M·阿克巴里，M·麦克哥安格勒，M·布鲁，
申请(专利权)人：哈里公司，
类型：发明
国别省市：美国;US