How to measure the amount of oil in the sponge core

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地層から石油を探査及び産出すること、特に地層中に存在する油の量を測定する方法に関する。

〔従来の技術〕

石油工業において、地表面よりも充分下に位置する地層の特性並びに地層が含有し得る流体の性質を測定するための最も価値がありかつ有益な技法の１つは、分析のために地層の一部を除去して地表面まで持つてくることである。 これは最も普通には、地層をコア掘りすることによりなされる。 無論、地層の物理的状態は、地表面の物理的状態とは実質的に異なつている。 即ち、圧力及び温度は、地表面の状態よりも通常非常に高くなつている。
それ故、多孔質の岩石サンプルが地層から採取されるとき、該サンプル中に存在する液体及びガスが非常にしばしば該サンプルから発出する。 かかる液体及びガスが失われる程度に従い、地層の産出ポテンシヤルの評価の精度はそこなわれる。

この問題を制御するために、“加圧コア掘り”と呼ばれる技法がしばしば用いられる。 加圧コア掘りが用いられる場合、妥当な分析がなされ得るまで、コアはその元の地層圧に実質的等しい圧力にて収容される。 加圧コア掘りは、かかる流体損失問題を大いに解決するが全く費用がかかる（例えば、一回のコア掘り操作でUS$100,000
〜$200,000）。

最近、“スポンジコア掘り”と呼ばれる技法が開発された。 スポンジコア掘りは、加圧コア掘りよりも実質的に費用が少なくてすむ。 スポンジコア掘りにおいては、コアは、慣用のコアバレルの内方バレルに設けられたポリウレタン製のスポンジライニングにより取り囲まれる。
コアが地表面に持つてこられるとき、コアから滲出する油（この油は、元のコア流体の50％位の量であり得る。）は、スポンジライニングにより捕えられかつ保持される。 次いで、スポンジに捕獲された流体（油及び水）の分析がなされ、コアの分析が従つて調整される。

石油層の二次及び三次回収が増す増す多くなされるにつれて、石油の産出の際のコア掘りの重要性は最近増しつつある。 一次産出を受けている地層において、その元々の油層流体は、ここ数千年間それらの状態はほとんど変わつていない。 該流体は油が産出されるとき移行し得るが、それらの性質はほとんど変化しない。 しかしながら、油の産出を促すために流体及び／又は他の化合物が地層中に注入される場合、生来の流体（即ち、元々の油層流体）の性質はそれに従つて変化する（時々、大きく変化する。）。 これが起こる場合、比較的伝統的な検層具は、更なる有用な情報を与えることができなくなり得る。 全く多くの場合において、油がどのくらい残存しているか並びにかくして油が経済的に産出され得るかどうかについて測定する唯一の方法は、その場所まで掘り進みそしてコアサンプルを採取することである。

それ故、コアサンプルの油含有率の分析が非常に重要であり得る、ということが理解されよう。 地層の最終的な真の残留油飽和率は、何千万ドルもかかる高回収計画を実行するか断念するかどうかの決定事項となり得る。 従つて、該油飽和率は、加圧コア掘りの20〜30％しかコストがかからないスポンジコア掘りにおいてかなり有益なものとなる。

現在、スポンジコア掘りの場合の主要な問題は、奇妙なことに、有意的な油層分析に必要な精度にてスポンジ中の油量を堅実に信頼的に測定することが可能でなかつたということである。 多くの石油供給会社は、スポンジ中の油を溶媒で抽出することにより、あるいはその代わりにスポンジを絞ることにより、あるいはそれらの両者を行うことにより、スポンジ中の油を測定しようと試みており、また試み続けている。 しかしながら、試みられたものは通常、油の全部は除去されない一方、しばしばスポンジのいくらかがその代わりに溶解される。 かくして、未抽出油は計算に入れられない一方、抽出されたスポンジは油として誤まつて計算に入れられる。 このことは例えば第２図、第３図及び第４図において実証されており、しかして第２図、第３図及び第４図は、数社の異なる石油供給会社に送られた目隠し試験の現存の（先行技術の）結果である。 これらの試験において、スポンジサンプルは、最初に脱イオン水で飽和させそして次いで既知容量の鉱油でスパイクすることにより作成された。
石油供給会社によつて報告された結果のグラフは、現在の技術についての問題点を示している。

第２図、第３図及び第４図からわかるように、先行技術のいずれも、注入された油容量の正確な測定をもたらさない。 従つて、スポンジコア掘り操作のスポンジから油を抽出する方法には、スポンジによつて捕獲された油の実際の量を正確に反映してスポンジそれ自体には実質的に影響を及ぼさない方法に対する実質的な必要性が依然残つている。 好ましくは、ポリウレタン製スポンジに対して温和であり、それを膨潤も溶解せず、かつ重質樹脂、ワツクス及びアスフアルテンを含めて原油の成分のすべてにとつて良溶媒である溶媒が見出されるべきである。 好ましくは、溶媒は、簡単に蒸発又は沸とう除去されてスポンジ中に含まれている原油の容量のみを残し得るように低沸点を有すべきである。 その代わり、スポンジによつて捕獲された油の容量が容易にかつ迅速に測定され得るように、溶媒と油の溶液に対する迅速かつ簡単な分析技法が提供されるべきである。

〔発明の解決点〕

簡単にいえば、本発明は、スポンジコア掘りによる地層の油飽和率を測定するための上述した迅速で、複雑でなくかつ経済的な方法に対する必要性及び目的を満たし、
しかしてスポンジに実質的に影響を及ぼすことなく油がスポンジから抽出される。

〔解決手段及び作用〕

本発明による方法は、シクロアルカン、エーテル及びフレオンからなる群から選択された溶媒中に油を溶解させることによりスポンジから油を抽出し、そして該溶媒中に溶解された油の量を測定することからなる。 特に、上記に述べたように、現在当業技術者によつて用いられている溶媒は満足的でない、ということがわかつた。 予期に反して、シクロアルカン、エーテル及びフレオンは上記の要件を満たす、ということがわかつた。 即ち、これらの溶媒は、スポンジそれ自体に影響を及ぼすことなく、油をスポンジから容易に抽出する。 かくして、油の実質的にすべてが除去される一方、スポンジ材料は全く除去されない。 次いで、溶媒中に溶解された油の生じた溶液が分析される。 油を抽出するための好ましい方法はソツクスレー抽出器中でスポンジを処理することであるけれども、選択された溶媒の溶液中でスポンジを絞りそして緩和することを行う方法等の如き他の方法も無論考えられ得る。

油の抽出に続いて、溶媒中に溶解された油の量が次いで測定される。 上記に述べたように、これは単に溶媒を蒸発又は沸とう除去することによりなされ得る。 本発明により教示されかつ極めて迅速な分析結果をもたらす別の方法は、溶媒溶液を同様な標準的な溶液（好ましくは、
選択された溶媒及び地層の油又は地層の油と同様な油からなる溶液）と直接比較することである。 この方法では、試験コアのスポンジの油が、予め決められた既知量の溶媒でスポンジから除去され、従つて、予め決められた既知量の溶媒中の油の測定濃度は、除去された油の全量を有意的に示すことになる。 スポンジから除去された油の試験溶液は次いで、近赤外スペクトロスコピー又は超臨界流体クロマトグラフイーの如き公知の分析技法を用いて、標準的な溶液と比較される。 前者（近赤外スペクトロスコピー）が魅力的であり、何故なら、ＣＨ結合の数を定量するのに用いられ得るからである。 例えば、
フレオン溶媒の場合、ＣＨ結合は存在せず、そのため油の濃度は容易に測定され得る。 同様に、超臨界流体クロマトグラフイーでは、本発明において教示された溶媒中に存在しない芳香族のみが考察される。

本発明のこれらの目的及び利点並びに他の目的及び利点は、次の記載及び添付図面から明らかになろう。

第１図はスポンジコア掘り具を示すいく分図解的な説明図であり、第２Ａ図及び第２Ｂ図はスポンジ中の油の量を測定するために用いられる現在の（先行技術の）測定法の結果を示すグラフ的な説明図であり、第３Ａ図及び第３Ｂ図はスポンジ中の油の量を測定するために用いられる別の現在の（先行技術の）測定法の結果を示すグラフ的な説明図であり、第４Ａ図及び第４Ｂ図はスポンジ中の油の量を測定するために用いられる更に別の現在の測定法の結果を示すグラフ的な説明図であり、第５Ａ図及び第５Ｂ図は本発明により行われた測定の予備的結果を示す同様なグラフ的な説明図である。

上記に指摘したように、スポンジコア掘りの場合の主要な問題は、奇妙なことに、有意的な油層分析に必要な精度にてスポンジ中の油量を堅実に信頼的に測定することが今日まで可能でなかつたということである。 多くの石油供給会社は、スポンジ中の油を溶媒で抽出することにより、あるいはその代わりにスポンジを絞ることにより、あるいはそれらの両者を行うことにより、スポンジ中の油を測定しようと試みており、また試み続けている。 しかしながら、試みられたものは通常、油の全部は除去されない一方、しばしばスポンジのいくらかがその代わりに溶解される。 かくして、未抽出油は計算に入れられない一方、抽出されたスポンジは油として誤まつて計算に入れられる。 第２図、第３図及び第４図は、数社の異なる石油供給会社に送られた目隠し試験の現存の（先行技術の）結果である。 これらの試験において、スポンジサンプルは、最初に脱イオン水で飽和させそして次いで既知容量の鉱油でスパイクすることにより作成された。 石油供給会社によつて報告された結果のグラフは、現在の技術についての問題点を示している。 第２Ａ
図、第３Ａ図及び第４Ａ図において、注入された鉱油の容量（ｍ単位）が縦軸にプロツトされ、測定された油の容量（ｍ単位）が横軸にプロットされ、理想的な応答は線IRによつて示されている。

例えば、第２図では、３工程の機械的溶媒抽出技法が用いられた。 加熱が第１工程で用いられ、その後ジクロロメタン溶媒が投与され、次いで水圧プレスでの絞り及び水切りが繰り返された。 次いで、溶媒が押し流された。

第３図では、２つの異なる先行技術の方法が用いられ、
即ち１つの方法はスポンジの機械的溶媒抽出及び抽出された流体の蒸留を含む二工程法であり、他の方法はスポンジの機械的抽出及びその後のスポンジのレトルトでの蒸留を含む二工程法である。 体系的な見掛け上の相違は認められなかつたので、これらの両方法のデータは第３
図に一緒にされてある。

第４図は、スポンジが最初に鋼製の容器中にジクロロメタン溶媒と一緒に置かれ、次いで、水切りされた溶媒が清澄になるまで更に溶媒を添加して繰り返し圧縮される先行技術の方法の結果を示す。 その際、溶媒は油とともに水から分離され、そして引き続き溶媒が除去される。
次いで、この時点での結果が、この方法を既知重量の油でスパイクされたスポンジを用いて繰り返しそしてその結果を比較することにより補正される。

図面からわかるように、これらの技法のいずれも、注入された油の容量の正確な測定をもたらさない。

〔具体例〕

図面の第１図、第５Ａ図及び第５Ｂ図を参照して、スポンジコア中の油の量を測定するための新規でかつ改良された方法を説明する。 第１図には、地層のコアサンプル
15を有するコア掘り具10が示されている。 コアサンプル
15はポリウレタン製スポンジ20によつて公知の態様で取り囲まれていて、コアサンプルが地表面に持つてこられるときコアサンプルから滲出し得る地層の流体を捕獲しそして保持する。 次いで、地層のサンプルを正しく分析するために、コアサンプル15中の流体の量とスポンジ20
によつて捕獲された流体の量とを合計する。

本発明によれば、スポンジ20中の油25は、最初にスポンジを適当な抽出器中に置いてスポンジから除去される。
好ましい具体例ではソツクスレー抽出器が用いられるけれども、他の適当な抽出器及び／又はスポンジを溶媒で洗浄するための機械的方法が適切に用いられ得る。 本発明に従い用いられるべき溶媒は、シクロアルカン、エーテル及びフレオンからなる群から選択される。 これらの溶媒は、原油の成分すべてを溶解する一方、ポリウレタン製スポンジに実質的に影響を及ぼさない。

本発明によれば、次いで、かくして溶媒中に溶解された油の量が測定される。 これらの溶媒は容易に蒸発又は沸とう除去され、あるいはその代わりに、測定された量の溶媒が最初に用いられそして次いで溶媒中の油の濃度が容易にかつ迅速に測定され得る。 本発明によれば、かかる測定は、油の量即ち溶媒中の油の濃度を別の量の同じ溶媒中の油の標準的な溶液と比較することによりなされ得る。 この比較は事情に応じて、近赤外スペクトロスコピー（例えば、溶媒がフレオンである場合）又は超臨界流体クロマトグラフイー（例えば、溶媒がＣＨ結合を含んでいる場合）を用いて行われ得る。 好ましい溶媒には、シクロヘキサン、シクロペンタン、ジエチルエーテル及びフレオン−11がある。 とりわけ、フレオン−11
4、フルオン−Ｃ318及びシクロブタンもまた、本技術によれば特に魅力的である、と信じられる。

第５Ａ図及び第５Ｂ図に言及すると、フレオン−11溶媒中でワツソン(wasson)原油を含有する試験スポンジを機械的に絞りそして緩和することを行うことによりなされた簡単な試験の結果が示されている。 溶媒を蒸発させた後、それらの結果は第２〜４図に示された結果よりもはるかに優れている、ということがわかる。

〔本発明の効果〕

それ故、本発明は数多くの利点を有するということがわかる。 本発明の方法は、極めて迅速に、正確にかつ容易に実施される。 スポンジに影響を及ぼすことなく原油の実質的にすべてがスポンジから除去され得ることにより、本発明は当該技術における実質的かつ緊急な問題を解決する。 かくして油のすべてかつ油のみが測定される。 かくして、本発明は、正確で、融通性があり、信頼性があり、油含有地層中の石油層の分析における最も広範な利用に適している。

本明細書に記載した方法は本発明の好ましい具体例をなすが、本発明はこれらの精密な方法に限定されないこと、並びに本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更がなされ得ること、が理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図はスポンジコア掘り具を示すいく分図解的な説明図であり、第２Ａ図及び第２Ｂ図はスポンジ中の油の量を測定するために用いられる現在の（先行技術の）測定法の結果を示すグラフ的な説明図であり、第３Ａ図及び第３Ｂ図はスポンジ中の油の量を測定するために用いられる別の現在の（先行技術の）測定法の結果を示すグラフ的な説明図であり、第４Ａ図及び第４Ｂ図はスポンジ中の油の量を測定するために用いられる更に別の現在の測定法の結果を示すグラフ的な説明図であり、第５Ａ図及び第５Ｂ図は本発明により行われた測定の予備的結果を示す同様なグラフ的な説明図である。 10…コア掘り具、15…コアサンプル 20…スポンジ、25…油

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カイラツシユ・チヤンドラ・バンウアリラ ル・ダンガヤチ アメリカ合衆国テキサス州 77083 ヒユ ーストン、ドリツピング・スプリングス・ ドライヴ 13427