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專利名稱：用于使用鍶測量勘探地質(zhì)地層的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣泛地涉及地球物理學(xué)。更具體地，本發(fā)明涉及通過使用鍶測量對地下地層的勘探。
背景技術(shù)：
在地球地層勘探中，理想的是獲得盡量多的與地層相關(guān)的信息。獲得地層信息的一個方法是往地層中鉆井，并利用諸如中子測井儀、自然伽馬測井儀、電阻率測井儀、成像測井儀等井下測井儀以提供所述信息。這些工具對于獲取與井眼直接相鄰的地層相關(guān)的信息非常有用，并且得到在井眼深度(或距離)上的信息記錄。然而，測井曲線通常不能提供較廣的水平地層分析。
為了獲得較廣的水平地層分析，常常使用地震震源和探測器。雖然地震測井提供較大距離和深度的地層信息，但是與鉆孔測井相比，地震測井具有低分辨率。與具體地層(巖性地層)的信息相反，地震測井的輸出通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供恒定時間的表層或地層(即，年代地層)的指示。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了用于使地層深度與地層年代信息做相關(guān)的方法和設(shè)備。
5根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，提供了用于使地層地震信息與井眼深度信 息做相關(guān)的方法和設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了用于使用地層年代確定使來自地層 內(nèi)不同井眼的信息做相關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，使用井下測井儀進行的元素測量以提供地 層年代信息。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，室井眼或地層深度與地質(zhì)年代做相關(guān)的信 息用于分析地震剖面，所述地震剖面顯示恒定時間的地震地層，但是相對 于這種層位的深度卻具有不確定性。
根據(jù)本發(fā)明在以下詳細說明的這些方面，使用一個或多個井下測井儀 在井眼中進行鍶的測量。在一個實施例中，使用X射線熒光測井儀進行鍶 的測量。在另一個實施例中，使用俘獲伽馬射線能譜測井儀進行鍶的測量。
在又一個實施例中，使用緩發(fā)中子活化測井儀(delayedneutron activation tool)進行鍶的測量。在又一個實施例中，使用上述測井儀器的結(jié)合。根 據(jù)本發(fā)明的另一個方面，使沿著井眼的深度進行的鍶的測量與地層年代做 相關(guān)，以提供深度與絕對時間的相關(guān)性。在一個實施例中，使用諸如相對 于時間的海平面曲線的信息進行這種相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，井 眼中的鍶的測量被用于與通過由井眼穿過的地層的地震勘探獲得的信息 做相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，使多個井眼中的鍶的測量做相關(guān)。
當(dāng)參照結(jié)合所給出的附圖的詳細說明時，本發(fā)明的優(yōu)勢對本領(lǐng)域的技 術(shù)人員變得清楚可見。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的位于穿過地層的井眼的的井下測井儀的示意圖； 圖2是作為井沿深度的函數(shù)的指示鍶水平的測井曲線； 圖3由顯示海拔高度與時間變化的第一幅圖和顯示被分析地層中鍶讀 數(shù)與地層深度的第二幅圖組成；以及
圖4由三幅圖組成，第一幅圖顯示地震數(shù)據(jù)，第二幅圖顯示使用地震 數(shù)據(jù)獲得的與海平面下降相對應(yīng)的層序地層界面以及第三幅圖顯示被分 析的地層中通過第二幅圖識別的水平中的鍶濃度與深度。
具體實施例方式
參照附圖之前，說明被認為有助于理解本發(fā)明的一些資料是有用的。
在過去的20年里，使用井眼所穿地層的原位元素分析已經(jīng)完成了關(guān)于礦物成分的定量確定的許多工作。具體地，已經(jīng)從多個井眼中獲得巖心樣品，并對所述巖心樣品詳細地分析有關(guān)所述巖心樣品的礦物成分和元素構(gòu)成。然后，利用俘獲能譜和非彈性能譜的優(yōu)勢的各種能譜測井儀已經(jīng)用于獲取關(guān)于地層中不同深度處發(fā)現(xiàn)的各種元素總量的大量信息。例如，俘獲譜測井儀已經(jīng)有規(guī)律地獲取關(guān)于Si、 Ca、 Fe、 S、 Ti、 Gd、 H、 Cl，甚至A1、 Na、 Mg、 Mn及Ni的量的信息，而非彈性能譜測井儀有規(guī)律地獲取關(guān)于C、 O、 Si、 Ca和Fe的量的信息。結(jié)合從巖心樣品獲得的礦物知識使用能譜信息，已經(jīng)可以做出相對精確的地層礦物成分的原位確定。
已經(jīng)被發(fā)明人(一個或多個)認為尤其有用的一條信息是各種元素在地球地層在一定數(shù)量范圍內(nèi)變化。例如，在某些地層(例如，碳酸鹽地層)中，鈣的重量百分比在20%-40%之間變化。其它元素具有相當(dāng)大的范圍。然而，鍶在碳酸鹽地層中在從100ppm以下到超過20%的地層重量百分比的極大范圍外的變化似乎是唯一的，20°/。的地層重量百分比表示超過5百萬的因子。
鍶(Sr)是天然地存在于礦物天青石(SrS04)和碳鍶石(SrC03)中的堿土金屬。在晶格中鍶通常替代鈣，使得高鎂方解石(即，高鎂碳酸鈣)和文石(所述文石是碳酸鈣的同質(zhì)多象遍體)都富含有鍶。碳鍶石常常由大約40%的文石構(gòu)成。發(fā)明人(一個或多個)認為的是鍶提供地層年代信息。更具體地，在碳酸鹽地層碳酸鹽巖臺沉降中，鍶濃度可以反映海平面的變化。通常，當(dāng)沉積(在地層處)時，淺海臺地上的鍶水平可能約為1000-2000ppm。當(dāng)海平面上升時(例如，由于冰帽融化)，文石和高鎂方解石鍶的全球質(zhì)量增加，從而從海洋析出鍶，并降低海水中的鍶的濃度。當(dāng)海平面下降時(例如，由于冰期)，文石和高鎂方解石被露出，從而允許雨水溶解這些礦石，由此析出鍶。 一些鍶在海洋分界面(新的海平面)處被沉淀為天青石，而有些鍶被析出到海水中。由于所述沉淀，在與此海平面下降相對應(yīng)淺海臺地中形成極高的鍶水平，并且現(xiàn)在可以被檢測。在遠離淺海臺地的盆地中，具有大約300ppm的鍶水平的低鎂方解石 占主要部分。隨著海平面的上升，鍶由于增長的淺海平臺從海洋中被移積， 因此所述盆地的鍶濃度名義上降到了 250ppm。當(dāng)海平面下降并且通過溶 解淺海平臺處的文石，鍶被析出，此盆地的鍶名義上增加到350ppm。海 水中鍶濃度的這些變化可以反映在盆地鍶濃度剖面中。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識的是成巖作用和礦物成分影響鍶含量。成巖 作用是指沉積物在初始沉積后以及在其巖化作用(不包括風(fēng)化作用)期間 及之后，所述沉積物經(jīng)歷的化學(xué)、物理或生物變化。在成巖作用期間，暴 露于大氣降水被認為是己經(jīng)溶解了文石和高鎂碳酸鹽并析出鍶。析出的鍶 中的一些在海岸線處沉積為天青石，而剩余的被認為已經(jīng)析出進入到海水 中。同樣，在成巖作用期間文石和高鎂碳酸鹽到低鎂碳酸鹽或白云巖這樣 的深層轉(zhuǎn)變認為己經(jīng)將鍶析出系統(tǒng)內(nèi)。然而，初始鍶濃度的一些信息可能 已經(jīng)保留。因此，觀察表明礦物成分對鍶濃度有影響。其它礦物成分也同 樣地影響所觀察的鍶濃度。例如，無水石膏往往具有約1000-1100ppm的 鍶，所以無水石膏整體上可能是地層的鍶濃度的主要貢獻者。石英基本上 不含有鍶，所以石英對總濃度影響較低。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，以測井儀串IO的形式顯示了實施本發(fā)明的總體方法的 設(shè)備的示意性實施例，所述測井儀串由鎧裝電纜12懸掛在井眼14中。井 眼中通常填充有鉆井泥漿16并且被地球地層18包圍。在鉆井期間，鉆井
泥衆(zhòng)以泥餅15的形成將一層物質(zhì)沉積在井壁上。開始應(yīng)該理解的是，不 管一個具體的功能由單個裝置來或多個裝置來執(zhí)行，也不管這些裝置包括
串聯(lián)下入井眼14中單個測井儀或多個測井儀中，此處所涉及的測井儀、 探測器、測井系統(tǒng)和類似設(shè)備不被解釋為限制性的。為了方便起見，此處 采用的術(shù)語"測井系統(tǒng)"應(yīng)該指從地層或井眼獲取并處理用于在確定感興 趣的特性或數(shù)量中使用的數(shù)據(jù)的一個或多個獨立裝置。測井系統(tǒng)應(yīng)該被泛 泛地解釋為與數(shù)據(jù)的獲取、傳輸及處理的方式有關(guān)。因此，測井系統(tǒng)可以 包括測量或隨鉆測井儀，可以通過井中井眼泥漿中的壓力脈沖，或通過有 線或無線方式發(fā)送信息，和可以處理井下或井口的信息。類似地，應(yīng)該理 解的是術(shù)語"井眼"也并不局限于被解釋為穿過地層的孔，只要當(dāng)測井系 統(tǒng)橫穿井眼時，所述測井系統(tǒng)能獲獲取期望的信息。因此，"井眼"被廣泛地理解為包括未下套管井和套管井，鉆完的井和未鉆完的井等。
再回到圖1并如僅通過示例的方式所示，測井儀串io總體包括細長 殼體11，所述殼體在頂部包括通信盒22和被設(shè)計成獲取與地層18相關(guān)的 數(shù)據(jù)的一個或多個測井系統(tǒng)18。當(dāng)測井串10移動通過井眼14時，由總體 由附圖標(biāo)記41表示的深度或距離確定設(shè)備指示所述測井串在井眼中的深 度或距離，當(dāng)電纜12通過絞車(未示出)放出和繞進時，所述深度和距 離確定設(shè)備響應(yīng)于電纜12的運動。深度確定設(shè)備4通過傳統(tǒng)公認的電纜 隨動裝置44連接到繪圖儀/記錄儀42。
由測井儀串10中不同的測井系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)在通信盒22中被初始處 理，然后由通信線46通過電纜12被傳輸?shù)较到y(tǒng)處理器48中。系統(tǒng)處理 器48通常位于地面以上并實時運轉(zhuǎn)。出于本發(fā)明的目的，系統(tǒng)處理器48 的功能是確定地層中的鍶濃度并存儲作為地層深度的函數(shù)的所述鍶濃度 值。可以使用一個或多個計算機、專用硬件、數(shù)據(jù)儲存元件、軟件或其它 公知的元件來執(zhí)行系統(tǒng)處理器48。井眼中內(nèi)不同深度處的鍶濃度的測繪或 記錄可以在42處進行。在圖2中可以看到這種測繪圖(曲線)的示例(盡 管生成圖2的數(shù)據(jù)是來自巖心樣品而不是井下測井儀)。
測井儀串IO可以包括沿著串IO布置的一個或多個測井系統(tǒng)。雖然可 以使用多個不同測井系統(tǒng)，但是根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的測井儀串10包括 能夠測量與井眼相鄰的地球地層的鍶濃度的至少一個測井系統(tǒng)65。在本發(fā) 明的一個實施例中，能夠測量鍶的測井系統(tǒng)包括諸如Boyce等人的美國專 利#4,510,573中所述的X射線熒光能譜測井儀，'該申請的內(nèi)容通過引用在 此全文并入，所述測井系統(tǒng)被修改以識別鍶?？蛇x地，X射線熒光能譜測 井儀可以是合適地適于在井眼中使用的當(dāng)前可獲得的手持式X射線熒光 能譜測井儀。在任一情況下，諸如在14.2keV處的k-a X射線譜峰特征的 一個或多個特征譜峰被優(yōu)選地用于識別和提供地層中鍶的量。也可以使用 其它鍶的X射線峰特征。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，能夠測量鍶的測井 體系包括被修改以通過俘獲熱中子和緩放特征伽馬射線來檢測鍶的諸如 GLT (斯倫貝謝的商標(biāo))的緩發(fā)中子活化測井儀。根據(jù)本發(fā)明的又一個實 施例，能夠測量鍶的測井體系包括被修改成檢測鍶的諸如ECS (斯倫貝謝 的商標(biāo))的俘獲伽馬射線能譜測井儀。在這種情況下，伽馬射線譜表征由鍶釋放的瞬變伽馬射線。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，能夠測量鍶的測井 系統(tǒng)包括上述測井儀中的兩個或所有三個。 '
根據(jù)本發(fā)明的一方面，對沿井眼深度的地層中的鍶進行的測量可以與 地層年代做相關(guān)，以提供深度與絕對時間的相關(guān)性。如圖3中的左圖所示，
與經(jīng)過了幾百萬年的海洋水位相關(guān)的數(shù)據(jù)通常是己知的。參見Haq等人， Science, v235, 4793, pp,l 156-1167。通過對比諸如其深度基本上與年代相關(guān) (例如，每一百萬年大約215英尺)的巴哈馬地層的地層，并且如右圖中 所示，通過得到地層中的鍶水平，可以看出并得出相關(guān)性以提供增強的深 度-年代關(guān)系。更具體地，應(yīng)該認識到是，兩幅圖相關(guān)地很好，因為無論何 時，當(dāng)海平面相對較高時，鍶值就低，并且反之亦然。此外，在大約570 萬年前，海平面開始明顯下降。此過程持續(xù)了大約20，0000-30，0000年，直 到所述海平面再次開始上升。在大約海平面到達其最低點持續(xù)所述時間周 期的時間，根據(jù)上述分析，由于文石暴露到了大氣因此很有可能形成天青 石。因此，在約1180英尺處的天青石中的尖峰可以與約540萬年前的時 間相對應(yīng)。在海平面上升時，由于文石正在形成，鍶水平相對穩(wěn)定較長時 期。在約800英尺深度處的第二個鍶峰表明發(fā)生類似的暴露，所述暴露沒 有清楚地記錄在海平面曲線中。然后，隨著海平面的下降，更多鍶被析出 到海洋中，鍶濃度被觀察到穩(wěn)定增加。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，井眼中的鍶測量用于與從井眼所橫穿的地 層的地震勘探獲得的信息做相關(guān)。如圖4中上左側(cè)的圖所示，用于地層的 地震數(shù)據(jù)可以利用地震震源和探測器(未示出)來獲得。此數(shù)據(jù)可以如本 技術(shù)領(lǐng)域所公知的被處理以生成諸如在圖4中底部左手側(cè)所示的圖表，所 述圖表顯示與海平面下降相對應(yīng)的層序地層邊界。因此，許多地層位于超 過70公里的范圍內(nèi)，并用a-q標(biāo)明，第三幅圖表顯示在被分析的地層中由 第二幅圖表識別鍶濃度水平與深度。從同一地層(從海底斜坡位置)中取 來的巖心樣品，地層的鍶水平被繪制在圖4中右手側(cè)的圖表內(nèi)?？梢钥闯?， 在地層d (D)(在大約300米到400米深之間)處的鍶水平相對較大，這 表明是天青石層，從而反映也反映在地震層中的海平面低潮(sealevel low-stand)。因此，使地震和巖心數(shù)據(jù)(所述巖心數(shù)據(jù)可以使用一個或多 個上述測井儀通過測井來獲地)很好地相互關(guān)聯(lián)。
10根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，對多個井眼中的鍶測量與恒定時間層做相 關(guān)，而不是如通常實施的所公知的與固定巖性做相關(guān)。具體地，如圖4左 手側(cè)的圖表所示，并如本領(lǐng)域所公知的，地層假定是傾斜結(jié)構(gòu)，且不同的 時間層在不同位置具有不同的深度。利用鍶水平，并且具體地在鍶水平非
常大的地方，在第一深度處的第一井眼中(例如，圖4中1003位置)識 別的時間層可以與在深度處的第二井眼(例如，圖4中海底斜坡)中識別 的相同的時間層做相關(guān)。因為鍶水平只在非常具體的深度處很大，因此， 與使用地震分析實施的時間層的相關(guān)相比，使用鍶測量可以以更好的粒度 (granularity)實施時間層的相關(guān)。
在此己經(jīng)說明并圖示了用于利用鍶測量勘探地質(zhì)地層的方法和設(shè)備 的實施例。雖然已經(jīng)說明了本發(fā)明的具體實施例，但是目的是不將本發(fā)明 限于此，而是旨在允許本發(fā)明盡可能寬地落入本領(lǐng)域的保護范圍內(nèi)，并且 同樣獲悉說明書。因此，雖然已經(jīng)公開了用于測量井下鍶的具體設(shè)備和方 法，但是要認識的是也可以使用其它設(shè)備和方法。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員要認識的是在不背離如權(quán)利要求限定的精神和保護范圍的情況下可以 對本發(fā)明做其它修改。
權(quán)利要求
1.一種研究被第一井眼穿過的地質(zhì)地層的方法，包括以下步驟將測井儀放置在所述第一井眼中，所述第一井眼能夠獲得與所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；移動所述第一井眼內(nèi)的所述測井儀，并獲得與鄰近所述第一井眼的所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；以及提供作為所述第一井眼內(nèi)的地層深度或距離的函數(shù)的所述地層內(nèi)的鍶濃度的測井曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述測井儀包括X射線熒光測 井儀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述X射線熒光測井儀包括 用于至少使用14.2keV的k-a峰檢測X射線譜的裝置；和 用于從所述X射線能譜提供鍶的量的指示的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述測井儀包括俘獲伽馬射線 能譜測井儀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述測井儀包括緩發(fā)中子活化 測井儀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟對所述地層內(nèi)的至少一個深度處的所述鍶濃度與地層年代做相關(guān)，以 提供與所述至少一個深度的絕對時間的相關(guān)性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述做相關(guān)的步驟包括使用相 對于時間的海平面曲線的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括以下步驟 生成所述地層的地震研究；以及使來自所述地震研究的信息與來自所述鍶濃度的所述測井曲線的信 息做相關(guān)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中所述地層被第二井眼穿過，所述 方法還包括以下步驟-將測井儀放置在所述第二井眼中，所述第二井眼能夠獲得與所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；移動所述第二井眼內(nèi)的所述測井儀，并獲得與鄰近所述第二井眼的所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；以及使與鄰近所述第一井眼的地層內(nèi)的鍶有關(guān)的所述信息與鄰近所述第 二井眼的地層內(nèi)的鍶有關(guān)的所述信息做相關(guān)。
10. —種研究被井眼穿過的地質(zhì)地層的方法，包括以下步驟-將測井儀放置在所述井眼中，所述井眼能夠獲得與所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；移動所述井眼內(nèi)的所述測井儀，并獲得與鄰近所述井眼的所述地層內(nèi) 的鍶有關(guān)的作為深度的函數(shù)的信息；以及對所述地層內(nèi)的至少一個深度處的鍶濃度與地層年代做相關(guān)，以提供 與所述至少一個深度的絕對時間的相關(guān)性。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述測井儀包括X射線熒光測井儀。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述X射線熒光測井儀包括 用于至少使用14.2keV的k-a峰檢測X射線譜的裝置；禾口 用于從所述X射線能譜提供鍶的量的指示的裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述測井儀包括俘獲伽馬射線能譜測井儀和緩發(fā)中子活化測井儀中的一個。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述做相關(guān)的步驟包括使用相對于時間的海平面曲線的步驟。
15. —種研究被井眼穿過的地質(zhì)地層的方法，包括以下步驟將測井儀放置在所述井眼中，所述井眼能夠獲得與所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；移動所述井眼內(nèi)的所述測井儀，并獲得與鄰近所述井眼的所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；以及獲得所述地層的地震研究；以及使來自所述地震研究的信息與來自所述鍶濃度的所述測井曲線的信 息做相關(guān)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述測井儀包括X射線熒光測井儀。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述X射線熒光測井儀包括:用于至少使用14.2keV的k-a峰檢測X射線譜的裝置；和 用于從所述X射線能譜提供鍶的量的指示的裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述測井儀包括俘獲伽馬射線能譜測井儀和緩發(fā)中子活化測井儀中的一個。
19. 一種研究被至少兩個井眼穿過的地質(zhì)地層的方法，包括以下步驟:將測井儀放置在所述兩個井眼內(nèi)的第一井眼內(nèi)，所述第一井眼能夠獲得與所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；移動所述第一井眼內(nèi)的所述測井儀，并獲得與鄰近所述第一井眼的所述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；將測井儀放置在第二井眼內(nèi)，所述第二井眼能夠獲得與所述地層內(nèi)的 鍶有關(guān)的信息；移動所述第二井眼內(nèi)的所述測井儀，并獲得與鄰近所述第二井眼的所 述地層內(nèi)的鍶有關(guān)的信息；以及使與鄰近所述第一井眼的地層內(nèi)的鍶有關(guān)的所述信息與鄰近所述第 二井眼的地層內(nèi)的鍶有關(guān)的所述信息做相關(guān)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中放置在所述第一井眼內(nèi)的所 述測井儀是X射線熒光測井儀，并且放置在所述第二井眼內(nèi)的所述測井儀 是X射線熒光測井儀。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于使用鍶測量勘探地質(zhì)地層的方法和設(shè)備。使用井下測井儀測量地層中的鍶濃度。測井曲線可以被提供為深度或距離的函數(shù)。鍶測量可以與地層年代做相關(guān)，以提供深度與絕對時間的相關(guān)性。在井眼中進行的鍶的測量可以與通過被井眼穿過的地層的地震勘探獲得信息做相關(guān)。可以使單個地層的多個井眼內(nèi)的鍶的測量做相關(guān)。
文檔編號G01V5/12GK101680965SQ200880009330
公開日2010年3月24日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月31日
發(fā)明者邁克爾·赫倫 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司