專利名稱：：自致密氣田的氣體產(chǎn)出的地球化學(xué)監(jiān)視的制作方法自致密氣田的氣體產(chǎn)出的地球化學(xué)監(jiān)視本發(fā)明涉及一種監(jiān)視技術(shù)，其通過分析所采收的氣體的同位素組成，并且使該同位素組成與采收率(recoveryfactor)關(guān)聯(lián)來提供由致密氣儲集層(tightgasreservoirs)，致密頁巖氣儲集層(tightshalegasreservoirs)或者煤層甲烷儲集層(coalbedmethanereservoirs)所產(chǎn)出的天然氣的分?jǐn)?shù)(稱作“采收率”)的評估。本發(fā)明還提供了由穿透致密氣儲集層，致密頁巖氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的氣井排出的體積的評估。在常規(guī)的氣田中(在這里氣體在體積上保持在儲集層的孔內(nèi)，并且在這里氣體能夠相對容易地流動到產(chǎn)出井中)，可以使用壓力-體積關(guān)系來監(jiān)控產(chǎn)出(production)。當(dāng)產(chǎn)出氣體時，壓力伴隨著剩余氣體體積的減少而降低，并且流速伴隨著壓力的降低而降低。P/Z相對于累積氣體產(chǎn)出的典型的圖(這里P是儲集層壓力，Z是氣體壓縮因子)能夠允許根據(jù)以下解釋產(chǎn)出數(shù)據(jù)與產(chǎn)出井接觸的氣體的量(即，由產(chǎn)出井排出的氣體的量)，迄今已經(jīng)產(chǎn)出多少氣體，和(假定壓力截止(pressurecut-offs))，評估最終將產(chǎn)出多少氣體。鉆探加密氣井(infillgaswell)的任何決定可能通常是基于由該加密井獲得(access)的可能剩余的氣體體積的合理預(yù)測。在煤層甲烷(CBM)儲集層中連帶煤可發(fā)現(xiàn)天然氣。在這樣的CBM儲集層中，氣體不是存儲在孔空間中，而是吸附在煤的結(jié)構(gòu)上。產(chǎn)出是通過降低壓力來開始的(最初從CBM儲集層中用泵抽水)，以使得天然氣(主要是甲烷)開始從煤上解吸，并且最初穿過煤中的微孔朝著產(chǎn)氣井移動。自CBM儲集層的產(chǎn)氣井的壓力-體積-速率關(guān)系因此明顯不同于自常規(guī)氣井的那些。具體地，自CBM儲集層的產(chǎn)氣井的氣體流速會隨著壓力降低而增加，并且會以穩(wěn)定的速率或者甚至以逐漸增加的速率持續(xù)數(shù)年，直到最終下降。類似的情形發(fā)生在致密氣儲集層中，例如致密砂巖氣(tightgassands)和致密頁巖氣(tightshalegas)儲集層中，在其中術(shù)語“致密”表示天然氣被包含在非常低穿透率的儲集層巖石中，從中天然氣產(chǎn)出是困難的。典型的，致密氣儲集層的巖石的有效穿透率小于1毫達(dá)西(millidarcy)。該巖石越致密(即，它的穿透率越低)，巖石基質(zhì)(rockmatrix)保持氣體的效果越強(qiáng)，氣體在它能夠產(chǎn)出之前必須流過的細(xì)孔網(wǎng)絡(luò)越曲折。因此，難以使用來自致密氣儲集層的氣體產(chǎn)出數(shù)據(jù)來評估接觸體積(即，通過氣井排出的該儲集層的體積)和采收率。對致密氣儲集層(其具有處于不同間隔的產(chǎn)氣井)的研究表明更靠近的加密間隔產(chǎn)生了逐漸較小遞增的氣體采收。這是因?yàn)橛捎谧袁F(xiàn)有的井的產(chǎn)出，加密位置已經(jīng)部分被耗盡。這樣的基于類似數(shù)據(jù)的研究(該數(shù)據(jù)獲自具有類似的巖石基質(zhì)、儲集層壓力等的類似的致密氣儲集層)能夠，平均來說，評估致密氣儲集層的加密井的價值，但是評估具體加密井位置的可采收體積以及因此加密井位置的價值要困難得多。本發(fā)明所解決的問題是在CBM和致密氣儲集層中，難以按照排出體積和采收率解釋氣體產(chǎn)出數(shù)據(jù)。產(chǎn)氣井的“排出體積”被定義為通過該井排出的儲集層體積(面積和厚度)。當(dāng)幾個井排出相同的致密氣儲集層或者CBM儲集層時，每個井排出它自己的排出體積，該體積是儲集層體積的子集?！安墒章省倍x為由產(chǎn)氣井排出體積所產(chǎn)出的氣體相對于在該排出體積中初始?xì)怏w地質(zhì)儲量的量(theamountofgasoriginallyinplacewithinthedrainagevolume)的分?jǐn)?shù)。當(dāng)評價(assess)加密井的價值時，需要評估每個周圍的現(xiàn)有產(chǎn)出井的排出體積和該排出體積的采收率，以便確定加密位置上的儲集層體積是否已經(jīng)被現(xiàn)有的產(chǎn)出井中的一個或多個排出。但是，使用致密氣儲集層時，通常不可能確定是否已經(jīng)由現(xiàn)有的井產(chǎn)出給定體積的氣體，這代表了在大的排出面積上低的采收率，或者在較小的排出面積上更高的采收率。這種區(qū)別對于優(yōu)選(prioritizing)加密井位置是極其重要的。已知的是由致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層所產(chǎn)出的天然氣包含了各種同位素形式的甲烷(CH4)和各種同位素形式的天然氣的其他烴成分例如乙烷(C2H6),丙烷(C3H8)，丁烷(C4Hltl)和戊烷(C5H12)15因此，碳具有兩個主要的穩(wěn)定的同位素(1和1)，而氫具有兩個穩(wěn)定的同位素CH和2Η(也稱作氘，D))。因此，甲烷是以各種同位素形式存在的12CH4,12CH3D,12CH2D2,12CHD3,12CD4,13CH4,13CH3D,13CH2D2，13CHD3和13CD4)。還已知的是天然氣積聚物可以包含除了烴氣體之外的其他氣體例如二氧化碳(CO2)，氮?dú)夂拖∮袣怏w例如氦、氖和氬氣。還已知的是全部這些另外的氣體是以不同的同位素形式存在的。因此，這里有兩種穩(wěn)定的同位素形式的氮(15Ν/14Ν)，兩種穩(wěn)定的同位素形式的氦(3He/4He)，三種穩(wěn)定的同位素形式的氖(2(lNe/21Ne/22Ne)和三種穩(wěn)定的同位素形式的氬(36Ar/38Ar/4°Ar)。1V同位素在自然界中的自然變異(naturalvariation)通常是在0.98853-0.99037(摩爾分?jǐn)?shù))范圍內(nèi)，而1V同位素在自然界中的自然變異通常是在0.00963-0.01147(摩爾分?jǐn)?shù))范圍內(nèi)。通常1H(氫)在自然界中的豐度大于99.98%，而2H(氘，D)占地球上的氫樣品的0.0(^6-0.0184%摩爾分?jǐn)?shù)。13Cz^C和2HAl(D/H)的同位素比通常表示為δ符號(S13C,δ2H(或δD))，表示相對于國際標(biāo)準(zhǔn)組成的每千份的份數(shù)(%。)變化。該國際標(biāo)準(zhǔn)組成通常是用于碳的PeeDeeBelemnite(PDB)標(biāo)準(zhǔn)組成和用于氫的StandardMeanOceanWater(SMOff)組成。已知的是不同的同位素形式的甲烷可以在各種自然和誘導(dǎo)過程中分餾。因此，已經(jīng)報道了不同的同位素形式的甲烷能夠在蒸發(fā)過程中分餾，或者在由油母巖熟化產(chǎn)生氣體的過程中分餾(Whiticar,M.J.(1996)"Stableisotopegeochemistryofcoals,humickerogensandrelatednaturalgases",InternationalJournalofCoalGeology32，191-215)。還已經(jīng)報道了在SanJuan盆地中的煤層中所產(chǎn)出的甲烷的S13C是-42到-48%。，而δD是-200到-250%。(Zhou,Ζ,Ballentine,C.J.，Kipfer,R,Schoel1，M&Thibodeaux,S.(2005)"Noblegastracingofgroundwater/coalbedmethaneinteractionintheSanJuanBasin,USA，，，GeochimicaetCosmochimicaActa69，5413-5428)0已經(jīng)報道了分析精度對于δ13C來說處于0.1%。的區(qū)域，對于δD來說處以1%。的區(qū)域。已經(jīng)報道了由煤層產(chǎn)出氣體可以被認(rèn)為是一種三級方法(1)從煤基質(zhì)上解吸；(2)穿過該煤基質(zhì)中的微孔遷移；和(3)穿過該煤基質(zhì)中的大孔和裂縫朝著產(chǎn)出井遷移(Alexeev,A.D.,Feldman,Ε.P.&Vasilenko,Τ.Α.(2007)，，"Methanedesorptionfromacoal-bed”，F(xiàn)uel86，2574-2580)。天然氣的各種同位素形式的烴成分(例如甲烷的同位素形式)或者同位素形式的二氧化碳或者同位素形式的天然氣的其他氣態(tài)成分(例如氮?dú)饣蛘吆?容易在前兩個步驟中分餾。通常來說，含有較輕同位素的分子將比含有較重同位素的分子(這里分子是不同的同位素形式的相同氣體成分)更快的從煤基質(zhì)上解吸。同樣的，含有較重的同位素的分子將比含有較輕的同位素的分子減慢到更大的程度，這歸因于在氣體穿過煤基質(zhì)微孔的移動過程中，氣相色譜效應(yīng)。這兩種機(jī)理的相對重要性是爭論的主題(Strapoc,D.，Schimmelmann,A.&Mastalerz,M.(2006)"CarbonisotopicfractionationofCH4andCO2duringcanisterdesorptionofcoal",OrganicGeochemistry37，152-164)。無論確切機(jī)理如何，已知的是在例如解吸，蒸發(fā)或者氣相色譜過程中，由煤基質(zhì)所產(chǎn)生的初始的氣體是同位素較輕的，隨著解吸過程的進(jìn)行逐漸變重。類似的分餾過程將發(fā)生在“非煤”致密氣儲集層中，例如，當(dāng)氣體在穿過相對不能滲透的儲集層巖石的細(xì)孔的曲折路徑上朝著產(chǎn)氣井移動時，由于氣相色譜效應(yīng)，會發(fā)生同位素形式的甲烷的分餾。因此，由致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層所產(chǎn)出的氣體的一種或多種成分的同位素分餾程度可以用作例如氣體采收等方法的方法指標(biāo)?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)出的天然氣的一種或多種成分的同位素分餾程度可以按照在通過穿透致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的氣井排出的體積的采收率來校準(zhǔn)，以使得所產(chǎn)出的氣體的成分的同位素組成能夠用于獲得產(chǎn)氣井目前采收率的評估。因此，本發(fā)明的目標(biāo)是獲得一種改進(jìn)的采收率的評估，其依賴于所產(chǎn)出的氣體的一種或多種成分的同位素組成的變化與該產(chǎn)氣井所排出的體積的采收率之間校準(zhǔn)的關(guān)系。在所產(chǎn)出的氣體體積和采收率已知的情況下，該井所排出的體積能夠更精確地進(jìn)行評估，由此使得加密井的價值能夠更精確地被評估。還預(yù)計(jì)了儲集層模擬技術(shù)可以用于歷史匹配同位素?cái)?shù)據(jù)，由此提供對于排出體積的形狀和尺寸的評估。本發(fā)明另外的目標(biāo)是通過優(yōu)化每個加密井的放置，來獲得來自致密氣儲集層或者CBM儲集層所用的每個加密井的最大價值。本發(fā)明仍然另外的目標(biāo)是通過避免在已經(jīng)排出氣體的位置上鉆井的浪費(fèi)來使得加密鉆探方案的整體價值最大化。因此，本發(fā)明涉及一種評估由至少一個穿透致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的產(chǎn)氣井排出的體積的采收率的方法，該方法包括(a)校準(zhǔn)由該氣井所產(chǎn)出的氣體的至少一種成分的同位素組成隨著采收率升高的變化；(b)從該產(chǎn)氣井中獲得所產(chǎn)出的氣體的樣品，并且分析該樣品來獲得所產(chǎn)出的氣體的該成分的同位素組成；(c)使用步驟(a)中所獲得的校準(zhǔn)值和步驟(b)中所確定的同位素組成來評估由該氣井排出的體積的采收率；(d)使用步驟(c)中所確定的采收率的評估值和由該氣井所產(chǎn)出的氣體的累積體積來確定由該氣井排出的體積；和(e)任選地，定期地重復(fù)步驟(b)-(d)來確定由該氣井排出的體積的采收率隨著時間的任何增加和由該氣井排出的體積隨著時間的任何增加。本發(fā)明可適用于致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層。優(yōu)選該致密氣儲集層的有效穿透率小于0.001達(dá)西(darcies)。合適的，該致密氣儲集層是砂巖氣或頁巖氣儲集層(gassandorshalegasreservoir)0優(yōu)選地，將本發(fā)明的方法用于評估穿透致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的多個產(chǎn)氣井的每一個所排出的體積的采收率。本發(fā)明的方法還能夠評估多個產(chǎn)氣井中每一個的排出體積。通過評估每個現(xiàn)有的氣井的排出體積(和任選地，通過將該數(shù)據(jù)與該儲集層的地質(zhì)數(shù)據(jù)相結(jié)合)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠評價(assess)是否在現(xiàn)有的氣井之間的位置上存在著任何未排出的體積以及這樣的未排出體積的尺寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠確定這里是否存在著任何未完全排出的(poorlydrained)體積(具有低采收率的體積)。因此，獲得(accessing)這樣的未排出的體積和/或未完全排出的體積所用的加密井的最佳位置能夠被確定。本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠決定不在其中確定了位于現(xiàn)有的氣井之間的體積已經(jīng)被現(xiàn)有的氣井排出的地方鉆探加密井。本發(fā)明方法另外的優(yōu)點(diǎn)是由致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層產(chǎn)出氣體可以通過這樣的知識來優(yōu)化，即，每個氣井所排出的體積的變化和每個氣井的排出體積的采收率變化。例如，可以評價(assess)靠近未排出的體積(或者未完全排出的體積)的現(xiàn)有氣井的效力。如果發(fā)現(xiàn)至少一個現(xiàn)有的氣井正在非常有效地產(chǎn)出氣體(高采收率和高累積氣體產(chǎn)出)，并且推斷出這個有效的氣井能夠排出所述的未排出的體積，則可以提高該有效氣井的氣體產(chǎn)出，同時可以降低一個或多個效率較低的氣井的氣體產(chǎn)出。如上所述，由致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層所產(chǎn)出的天然氣是烴氣體的天然存在的混合物，通常包含作為主要成分的甲烷(CH4),以及較少量的乙烷(C2H6),丙烷(C3H8)，丁烷(C4Hltl),戊烷(C5H12)和其他烴。該天然氣可以包含除了烴氣體之外的其他氣體，包括二氧化碳，氮?dú)?，硫化氫和稀有氣體例如氦、氖和氬氣。全部這些氣體可以以不同的同位素形式存在。不希望受限于任何理論，據(jù)信天然氣的不同的同位素形式的氣態(tài)成分在由致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的氣體生產(chǎn)過程中分餾，以使得隨著采收率的提高產(chǎn)出數(shù)量增加的更重的同位素形式。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所產(chǎn)出的氣體的烴成分的同位素組成(δ1^*/或SD)隨著采收率的提高而系統(tǒng)地變化。類似地，所產(chǎn)出的氣體的非烴成分的同位素組成(例如，二氧化碳δ13c，氮?dú)猞?N或者氦S3He)將隨著采收率的提高而系統(tǒng)地變化。已知的是由穿透致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的氣井所產(chǎn)出的氣體的分子成分的濃度也隨著采收率的提高而系統(tǒng)的變化。因此，隨著采收率的升高產(chǎn)出增加數(shù)量的更高分子量成分。本發(fā)明因此預(yù)計(jì)了確定所產(chǎn)出的氣體的各種分子成分的濃度隨著時間的變化以及這樣的分子成分的濃度比隨著時間的變化(例如，CO2=CH4的比例隨著時間的增加)。因此，可以將與所產(chǎn)出的氣體的一種或多種成分的分子組成的變化有關(guān)的數(shù)據(jù)和與所產(chǎn)出的氣體的一種或多種成分的不同的同位素形式的變化有關(guān)的數(shù)據(jù)相結(jié)合，來提供當(dāng)預(yù)測采收率時另外的信息或者提高的精度。步驟(a)的校準(zhǔn)可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定，例如，將曲線或者直線擬合到所產(chǎn)出的氣體的至少一種成分的同位素組成相抵于采收率升高的變化的圖。具體地，曲線或者直線可以擬合到所產(chǎn)出的氣體的烴成分(例如甲烷)的S13或者SD的圖。但是，還預(yù)計(jì)了一種或多種建模方法可以用于校準(zhǔn)所產(chǎn)出的氣體的成分的同位素組成隨著采收率升高的變化。建模方法的優(yōu)點(diǎn)是其使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定待擬合到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線(或者直線)的理論形狀。這在這樣的情況中是重要的，即，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中存在著散布(scatter)，以使得大于一個曲線(和/或直線)能夠擬合到該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣體同位素組成的分餾能夠建模成Rayleigh蒸餾過程(參見RayleighJ.W.S.(1896)，“Theoreticalconsiderationsrespectingtheseparationofgasesbydiffusionandsimilarprocesses”，Philos.Mag.42，493-593;Ray,禾口J.S.&RameshjR(2000)，“Rayleighfractionationofstableisotopesfromamulticomponentsource，，，GeochimicaetCosmochimicaActa64,299—306)。@]ft，^(體同位素組成的分餾可以使用下面的等式建模成Rayleigh蒸餾過程δi-δΓ=1000(α-l)ln/(等式1)這里Si是氣體成分的初始同位素組成，δr是當(dāng)剩余初始量的/比例時(即，當(dāng)已經(jīng)除去了1-/時)，剩余氣體的氣體成分的同位素組成，和α是氣體成分的同位素分餾系數(shù)。這個等式建立了采收率(1-/)和剩余氣體組成(Sr)之間的關(guān)系。使用材料平衡等式(公認(rèn)的是剩余氣體加上所產(chǎn)出的氣體=初始?xì)怏w)，可以獲得采收率(ι-/)和所產(chǎn)出的氣體組成(Sp)之間的關(guān)系δρ=(δ-/δΓ)/(1-/)(等式2)但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解當(dāng)建模氣體同位素組成分餾時，可以使用其他方法，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于使用上面的Rayleigh蒸餾模型。Rayleigh蒸餾模型可以使用下面的分餾數(shù)據(jù)來導(dǎo)出為具有不同的碳同位素(1和13C)的分子所獲得的分餾數(shù)據(jù)和/或?yàn)榫哂胁煌臍渫凰?^和咕①))的分子所獲得的分餾數(shù)據(jù)和/或?yàn)椴煌耐凰匦问降牡獨(dú)猓?，氖氣或者氬氣所獲得的分餾數(shù)據(jù)。例如，隨著逐漸增加的氣體產(chǎn)出，將在以下方面看出變化甲烷的碳和氫同位素組成，天然氣的其他烴成分(例如乙烷，丙烷，丁烷和戊烷)的碳和氫同位素組成，和二氧化碳的碳同位素組成。所觀察到的甲烷的氫同位素組成的變化會大于或者小于所觀察到的甲烷的碳同位素組成的變化，這取決于碳和氫同位素分餾因子(α)的值。如果將含有不同的氫同位素的甲烷分子與含有不同的碳同位素的甲烷分子不同地分餾，則所產(chǎn)出的甲烷的碳同位素分析和氫同位素分析的結(jié)合能夠給出另外的信息或者提供更大的精度來評估采收率。對于Rayleigh蒸餾模型來說主要未知的是分餾因子α，其可以使用上述的等式1來經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出。但是，如果α值對于類似類型的致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層來說已經(jīng)是已知的，則這里可不需要確定所考慮的儲集層的α值。備選地，同位素分餾因子α(其已經(jīng)為類似的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)確定)可以用于所考慮的儲集層。一個合適的類似物是在煤的熱熟化產(chǎn)生氣體的過程中，甲烷的碳同位素的分餾(Whiticar，M.J.(1996)，"Stableisotopegeochemistryofcoals,humickerogensandrelatednaturalgases",InternationalJournalofCoalGeology32，191—215；和Berner，U.,Faber,E.&Stahl，W(1992)，"MathematicalsimulationofthecarbonisotopicfractionationbetweenhuminiticcoalsandrelatedmethaneChemicalGeology，，，IsotopeGeoscience,Section94,315-319)。在這種類似物中，甲烷的碳同位素的同位素分餾因子α實(shí)驗(yàn)確定為1.003。校準(zhǔn)步驟(a)可以如下來實(shí)現(xiàn)使用在儲集層巖石樣品(或者來自于煤層甲烷儲集層的煤樣品)上進(jìn)行的罐解吸(canisterdesorption)實(shí)驗(yàn)來確定逐步從該儲集層巖石(或者煤)樣品上解吸的氣體的一種或多種烴成分的同位素組成(31義和/或50)的變化。典型地，儲集層巖石的樣品是在儲集層壓力和在任何的氣體已經(jīng)從該井中產(chǎn)出之前，通過對中心樣品(coresample)進(jìn)行取樣來獲得的(所述井處于中心或者側(cè)壁中心)。該中心樣品然后放入罐中，并且立即運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室來對該中心樣品中所含氣體進(jìn)行同位素分析。但是，還預(yù)計(jì)了該罐解吸實(shí)驗(yàn)可以在生產(chǎn)場所的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。氣體的一種或多種成分的同位素組成隨著氣體從樣品中解吸增加的變化可以使用在線分析來確定。氣體的一種或多種成分的分子組成變化還可以使用在線分析來確定。典型地，進(jìn)行在線氣體分析來確定甲烷含量，甲烷δ13C,甲烷δD，CO2含量和(X)2δ13C0該同位素組成數(shù)據(jù)然后可以使用上述簡單的理論模型，用氣體采收率來建立相互關(guān)系或者校準(zhǔn)。任選地，分子組成數(shù)據(jù)(例如CO2=CH4比例)也可以用氣體采收率來建立相互關(guān)系或者校準(zhǔn)。備選地，校準(zhǔn)步驟(a)可以如下來實(shí)現(xiàn)確定在獲自產(chǎn)出井的氣體的至少一種成分的氣體同位素組成在一定時間內(nèi)的變化。因此，監(jiān)控該產(chǎn)氣井的累積產(chǎn)出體積，并且在規(guī)律的時間間隔對氣體樣品進(jìn)行取樣。例如，甲烷S1V和/或甲烷SD的變化可以在一定時間內(nèi)確定，然后可以如下來獲得初始的甲烷31和/或甲烷SD:將所產(chǎn)出的氣體甲烷S1V或者甲烷SD相對于采收率的圖外推到零采收率，由此提供甲烷δ義和/或甲烷SD在零采收率時的評估值(即，在任何氣體從該儲集層中產(chǎn)出之前，δi的評估值)。因此，使用罐解吸實(shí)驗(yàn)的校準(zhǔn)可能是不需要的。在校準(zhǔn)步驟(a)之后，氣體樣品可以取樣自一個或多個產(chǎn)氣井，并且可以分析該樣品來確定氣體樣品的至少一種成分的同位素組成，例如甲烷的31和/或3D。典型地，低壓氣體樣品是在井口或者接近井口之處，使用合適的收集容器來取樣的，其然后運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行氣體同位素分析。備選地，氣體樣品的同位素分析可以在產(chǎn)出位置進(jìn)行。氣體樣品的至少一種成分例如甲烷的同位素組成然后用于使用步驟(a)中所獲得的校準(zhǔn)值來評估產(chǎn)氣井的采收率。當(dāng)采收率與累積產(chǎn)出的氣體體積相組合時，這將允許評估產(chǎn)氣井的排出體積。對一個或多個的，優(yōu)選全部的現(xiàn)有的產(chǎn)氣井的排出體積的評估將允許評估在產(chǎn)氣井之間已經(jīng)排出的體積的程度，例如，這里可以有未排出的體積或者未完全排出的體積。這又允許評價(assess)潛在的加密井位置的價值，特別是這里所提出的加密井位置接近于現(xiàn)有的氣井的情況。當(dāng)將該排出體積和與儲集層厚度有關(guān)的地質(zhì)信息相結(jié)合時，這能夠評估排出面積。排出面積的形狀可以如下來預(yù)測將排出面積的評估與另外的地質(zhì)儲集層信息例如儲集層巖石不同方向上的穿透率相結(jié)合。因此，將排出體積的評估與地質(zhì)信息相結(jié)合來預(yù)測一個或多個現(xiàn)有的氣井的排出面積，和任選地，排出面積形狀能夠更精確的評價潛在的加密井的價值。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是它能夠提高致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的儲集層管理，具體地，能夠提高確定加密產(chǎn)氣井的最佳位置和間隔，由此提高從致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的氣體的采收的能力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解對于致密氣儲集層和煤層甲烷儲集層來說，通常隨著時間的推移，在逐漸更接近的井間隔下，存在著與鉆探加密井相關(guān)的高成本。通過優(yōu)化這樣的加密井的位置和間隔或者通過采取不鉆探加密井這樣的決定，這樣的井的數(shù)目會降低。這會導(dǎo)致在否則浪費(fèi)的鉆井成本方面相當(dāng)大的節(jié)約。已知的是氣體同位素組成會在致密氣田(tightgasfields)或者煤層氣田(coalbedmethanefields)中隨著空間而變化。如果在致密氣田或者煤層氣田中氣體同位素組成的變化極小(minimal)，則本發(fā)明的方法將僅僅需要單個的校準(zhǔn)。因此，可以在單個位置上從該致密氣田或者煤層氣田的中心取樣(通過鉆探探測井或者通過從現(xiàn)有的井的側(cè)壁中心取樣，然后進(jìn)行罐解吸實(shí)驗(yàn)，并且在線同位素分析隨時間解吸的氣體)。但是，如果氣體同位素組成是隨空間變化的，則該氣田(field)可以繪制成圖(mapped)來確定各組產(chǎn)出井的氣體同位素組成。因此，需要校準(zhǔn)每組產(chǎn)出井。在氣體同位素組成隨著井與井的不同而變化的情況下，需要對每個單獨(dú)的井進(jìn)行校準(zhǔn)。但是，如上所述，通過從產(chǎn)氣井獲得時間順序的氣體分析，完全能夠避免對于實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)的需要。這將產(chǎn)生數(shù)據(jù)組，這里所產(chǎn)出的氣體成分(特別是甲烷)的初始的同位素組成可以通過曲線擬合而非直接測量來確定。還已知的是從致密氣儲集層或者CBM儲集層的氣井的排出體積(或者面積)所采收的氣體的比例將隨著相對于所述井的距離而變化?？拷鼍捏w積(或者面積)將產(chǎn)生比那些距離較遠(yuǎn)的體積(或者面積)(其接近于壓力瞬變峰(pressuretransientfront))大得多比例的其初始?xì)怏w地質(zhì)儲量(initialgas-in-place)0因此，儲集層壓力隨著相對于所述的產(chǎn)氣井的距離的增加而增大，直到該壓力達(dá)到初始的儲集層壓力。還已知的是在兩個產(chǎn)氣井具有類似的排出體積和類似的采收率的情況下，壓力隨著相對于產(chǎn)出井的距離的變化(經(jīng)常稱作“波及效率(sweepefficiency)")可以是非常不同的。例如，氣體可以已經(jīng)從所述排出體積相對均勻地采收，或者這里從排出體積的邊緣可以具有明顯較少的氣體采收。典型地，可以繪制產(chǎn)氣井的排出體積(或者面積)的等壓線(相等壓力的輪廓線)圖，由此提供儲集層壓力相對于排出體積(或者面積)可見的變化。還已知的是在氣井從大于一個的致密氣儲集層或者大于一個的煤層(位于不同的深度)產(chǎn)出的情況中，在每個儲集層或者煤層中采收可以是不同的。所產(chǎn)出的氣體的同位素組成提供了來自于氣井的總獲得體積(排出的體積)的總體積平均采收率。但是，預(yù)計(jì)了本發(fā)明可以與先進(jìn)的儲集層描述和建模技術(shù)結(jié)合使用，來推斷出在產(chǎn)氣井(包括來自不同的儲集層或者煤層的產(chǎn)氣井)周圍氣體采收的空間分布。這可以如下來實(shí)現(xiàn)將不同的測量結(jié)果(例如，甲烷的S"C或者SD，二氧化碳的δ13C,或者氣體分子組成方面)相結(jié)合或者隨著時間重復(fù)測量這樣的參數(shù)，由此產(chǎn)生總響應(yīng)曲線，該曲線能夠模擬和匹配于各種可能的情形。例如，據(jù)信所產(chǎn)出的氣體的至少一種成分的氣體同位素組成(例如甲烷S"C或者甲烷SD)隨時間(即，隨著采收提高)的曲線形狀可以用來預(yù)測產(chǎn)氣井的排出體積(或者面積)的波及效率的變化。使用本發(fā)明的方法所獲得的性能信息包括但不限于每個氣井的采收率，排出和波及效率，排出體積，排出面積和排出面積的形狀，和該排出的儲集層體積的空間分布。本發(fā)明現(xiàn)在將參考下面的附圖和實(shí)施例來說明。圖1表示了所產(chǎn)出的氣體(δρ)的甲烷31相對于使用本發(fā)明的Rayleigh蒸餾模型的等式1和2所獲得的采收率的圖，α值為1.003，初始δ13C為-54.8%。。給定δ13C可以例行測量到大約0.1%。的精度，這個圖表明同位素氣體組成是采收率的敏感指標(biāo)。實(shí)施例1事先已經(jīng)使用下面文獻(xiàn)中所述的氣體解吸實(shí)驗(yàn)來研究了產(chǎn)自伊利諾斯州盆地(IllinoisBasin):Strapoc,D.,Schimmelmann,Α.&Mastalerz，Μ.(2006)“CarbonisotopicfractionationofCH4andCO2duringcanisterdesorptionofcoal",OrganicGeochemistry37,152-164。Strapoc等人改進(jìn)了罐解吸裝置(通常用于測量包含在煤中的氣體的量的設(shè)備，其中將煤樣品放在密封的罐中，并且使其在數(shù)周到數(shù)月的時間內(nèi)釋放出氣體)來取樣進(jìn)行氣體同位素組成分析。分析該氣體樣品的甲烷S13C,并且發(fā)現(xiàn)隨著逐漸的氣體產(chǎn)出，甲烷變成同位素更重的。下表1表示了Strapoc等人所報告的從煤核V-3/1上解吸的氣體的離線同位素分析的數(shù)據(jù)。權(quán)利要求1.一種評估由至少一個穿透致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的產(chǎn)氣井排出的體積的采收率的方法，該方法包括(a)校準(zhǔn)由該氣井所產(chǎn)出的氣體的至少一種成分的同位素組成隨著采收率升高的變化；(b)從該產(chǎn)氣井中獲得所產(chǎn)出的氣體的樣品，并且分析該樣品來獲得所產(chǎn)出的氣體的該成分的同位素組成；(c)使用步驟(a)中所獲得的校準(zhǔn)值和步驟(b)中所確定的同位素組成來評估由該氣井排出的體積的采收率；(d)使用步驟(c)中所確定的采收率的評估值和由該氣井所產(chǎn)出的氣體的累積體積來確定由該氣井排出的體積；和(e)任選地，定期地重復(fù)步驟(b)-(d)來確定由該氣井排出的體積的采收率隨著時間的任何增加和由該氣井排出的體積隨著時間的任何增加。2.權(quán)利要求1的方法，其中該儲集層是被多個現(xiàn)有的氣井穿透的，并且其中使用由每個現(xiàn)有的氣井排出的體積的采收率的評估值和由每個現(xiàn)有的氣井排出的體積的評估值來確定排出的儲集層體積的空間分布和/或采收率相對于排出的儲集層體積的任何變化，由此識別該儲集層的未排出的和/或未完全排出的體積。3.權(quán)利要求2的方法，其中選擇勿密#的位置，以使得該勿密#穿透該儲集層的未排出的或者未完全排出的體積。4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中該致密氣儲集層具有小于0.001達(dá)西的有效穿透率。5.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中由該氣井所產(chǎn)出的氣體包括甲烷。6.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中校準(zhǔn)是如下來實(shí)現(xiàn)的在儲集層條件下和在已從該儲集層產(chǎn)出氣體之前獲得儲集層巖石或煤的樣品；使得該巖石或煤的樣品進(jìn)行氣體解吸，并且確定該解吸氣體的多種成分之一的同位素組成隨著氣體逐步從樣品解吸的變化；和使用Rayleigh蒸餾模型，用氣體采收率來校準(zhǔn)該解吸氣體的一種或多種成分的同位素組成的變化。7.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中校準(zhǔn)是如下來實(shí)現(xiàn)的確定在一定的時間內(nèi)，由該氣井所產(chǎn)出的氣體的至少一種成分的同位素組成；將所產(chǎn)出的氣體的該成分的同位素組成相對于氣井的排出體積的采收率的圖外推到零采收率，由此提供所產(chǎn)出的氣體的該成分的同位素組成在零采收率時的評估值；和使用Rayleigh蒸餾模型，用氣體采收率來校準(zhǔn)所產(chǎn)出的氣體的該成分的同位素組成的變化。8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中步驟(a)包括校準(zhǔn)甲烷的δ1^*/或SD隨著從儲集層的采收升高的變化。9.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中由該氣井所產(chǎn)出的氣體的兩種或更多種成分的分子組成的變化是在一定的時間內(nèi)確定的，并且使用該兩種或更多種成分的濃度比隨著時間的變化來提供關(guān)于由該氣井排出的體積的采收率的評估值的另外的信息，或者來提高由該氣井排出的體積的采收率的評估值的精度。全文摘要一種評估由至少一個穿透致密氣儲集層或者煤層甲烷儲集層的產(chǎn)氣井排出的體積的采收率的方法，該方法包括(a)校準(zhǔn)由該氣井所產(chǎn)出的氣體的至少一種成分的同位素組成隨著采收率升高的變化；(b)從該產(chǎn)氣井中獲得所產(chǎn)出的氣體的樣品，并且分析該樣品來獲得所產(chǎn)出的氣體的該成分的同位素組成；(c)使用步驟(a)中所獲得的校準(zhǔn)值和步驟(b)中所確定的同位素組成來評估由該氣井排出的體積的采收率；(d)使用步驟(c)中所確定的采收率的評估值和由該氣井所產(chǎn)出的氣體的累積體積來確定由該氣井排出的體積；和(e)任選地，定期地重復(fù)步驟(b)-(d)來確定由該氣井排出的體積的采收率隨著時間的任何增加和由該氣井排出的體積隨著時間的任何增加。文檔編號E21B49/02GK102057133SQ200980121556公開日2011年5月11日申請日期2009年3月13日優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日發(fā)明者P·C·斯馬利申請人:英國石油勘探運(yùn)作有限公司