Organic Carbon Content of the Green River Oil Shale From Nuclear - - PowerPoint PPT Presentation

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Organic Carbon Content of the Green River Oil Shale From Nuclear Spectroscopy Logs James A. Grau, Michael M. Herron, Susan L. Herron Robert L. Kleinberg, Malka Machlus

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Organic Carbon Content of the Green River Oil Shale ¡ From Nuclear Spectroscopy Logs ¡

¡

James ¡A. ¡Grau, ¡Michael ¡M. ¡Herron, ¡Susan ¡L. ¡Herron ¡ Robert ¡L. ¡Kleinberg, ¡Malka ¡Machlus ¡ Schlumberger-­‑Doll ¡Research ¡ Cambridge, ¡MassachuseAs ¡ Alan ¡Burnham ¡ American ¡Shale ¡Oil ¡ Pierre ¡Allix ¡ Total ¡

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SLIDE 2

Boak et al., 2010

Clay minerals

Unconventional Resources Classification by Composition ¡

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UnconvenIonal ¡Resources ¡ Oil ¡shale, ¡gas ¡shale, ¡oily ¡shale ¡

  • Two ¡dominant ¡

features: ¡

– Significant ¡organic ¡ maAer ¡content ¡ – Low ¡permeability ¡

Objective: Quantify organic matter

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Geochemical ¡log ¡data ¡from ¡Green ¡River ¡

  • ConvenIonal ¡logs ¡(Si, ¡Ca, ¡

Fe) ¡provide ¡sedimentary ¡ lithology ¡

  • Na ¡and ¡Al ¡logs ¡can ¡idenIfy ¡

exoIc ¡minerals ¡such ¡as ¡

Dawsonite ¡NaAl(CO3)(OH)2 ¡ Nahcolite ¡NaHCO3 ¡ Analcime ¡NaAlSi2O6·√(H2O) ¡ ¡

  • Carbon ¡log ¡will ¡be ¡used ¡for ¡

TOC ¡ Nahcolite

Si ¡ Ca ¡ Mg ¡ Fe ¡ Al ¡ Na ¡ K ¡ C ¡

0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡50 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡40 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡15 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡20 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡5 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ 1200 ¡\ ¡depth ¡interval ¡ ¡

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Gamma ¡Rays ¡from ¡Neutron-­‑Nucleus ¡ InteracIons ¡

Neutron Source Capture Milliseconds < 0.025 MeV Inelastic Microseconds > 8 MeV

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Elemental ¡Capture ¡Spectroscopy ¡(ECS*) ¡Tool ¡

6.6 ft

16 16 Ci241

241AmB

mBe Sou Source BGO Crystal BGO Crystal and PMT and PMT Bor

  • ron
  • n Sl

Sleeve Electron

  • nics

Heat Si Sink Inte Internal rnal Dew Dewar Fla lask

Logging Speed: 1800 ft/hr Sampling Interval 0.5 ft Vertical Resolution: 1.5 ft Borehole Fluid: All Tool Diameter: 5.0 in Length: 6.6 ft Maximum Temp: 350oF Maximum Pressure: 20k psi Min Hole Size: 6.00 in

*Mark of Schlumberger

Counts Energy Fe Ca Si S Ti

Capture ¡Elements ¡

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SLIDE 7

Near ¡ Detector ¡ Shielding ¡ Far ¡ Detector ¡ 1-­‑11/16 ¡in ¡ ¡ RST-­‑A ¡ 2-­‑1/2 ¡in ¡ RST-­‑B ¡ Neutron ¡ Generator ¡

* ¡ * ¡

Reservoir ¡ ¡ SaturaIon ¡ Tool ¡(RST*) ¡

Counts Energy Si Ca C

InelasIc ¡Elements ¡

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SLIDE 8

200 300 400 500 600 700 800 900

Depth, ft

50 Silicon wt% 20 40 Calcium wt% 10 20 Iron wt% 10 20 Sulfur wt% 2 4 Titanium wt% 20 40 Gadolinium ppm

ConvenIonal ¡Reservoir ¡Element ¡Logs ¡

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SLIDE 9

Kerogen: ¡ ¡Rock ¡or ¡Porosity? ¡

Rock ¡ Kerogen ¡ Gas ¡ Oil ¡ Water ¡

Ø 1-Ørk 1-Ø Ørk

When comparing core and log, data need to be on the same basis: Rock Only or With Kerogen

Rock Only With Kerogen

Conventional log interpretation Conventional core analysis

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Total ¡Organic ¡Carbon ¡Log ¡

  • Elemental ¡concentraIons ¡from ¡Elemental ¡Capture ¡

Spectroscopy ¡(ECS*) ¡Sonde ¡

– Si, ¡Al, ¡Ca, ¡Fe, ¡S, ¡K, ¡Na, ¡Mg, ¡Ti, ¡Gd ¡

  • Carbon ¡concentraIon ¡from ¡Reservoir ¡SaturaIon ¡Tool ¡

(RST*) ¡

  • Mineralogy ¡computed ¡from ¡concentraIon ¡logs ¡
  • Inorganic ¡carbon ¡computed ¡from ¡mineralogy ¡

– Calcite, ¡Dolomite, ¡Nahcolite, ¡Dawsonite ¡

TOC = Total Carbon – Inorganic Carbon

Herron, ¡1986 ¡SPWLA; ¡Herron ¡& ¡LeTendre, ¡1990; ¡US ¡Patent ¡4686364, ¡1987; ¡US ¡Patent ¡7366615, ¡2008 ¡ ¡

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SLIDE 11

ECS ¡Silicon ¡Log ¡– ¡correct ¡for ¡kerogen ¡

With Kerogen weight percent Rock Only weight percent

10 20 30 x000 x200 x400 x600 x800 x000 x200 x400 Si, wt% Depth, ft

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ECS ¡Silicon ¡Log ¡Matches ¡Core ¡Data ¡

With Kerogen weight percent Rock Only weight percent Core, with kerogen

10 20 30 x000 x200 x400 x600 x800 x000 x200 x400 Si, wt% Depth, ft 10 20 30 Si, wt%

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ConcentraIon ¡Logs ¡With ¡Kerogen ¡ ¡ As ¡Part ¡of ¡the ¡Total ¡Rock ¡Weight ¡

0 10 20 30 Si 0 10 20 Ca 5 Fe 5 S 5 10 Al 0.5 Ti 5 Na x000 x200 x400 x600 x800 x000 x200 x400 Depth, ft

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Total ¡Carbon, ¡Inorganic ¡Carbon, ¡and ¡ Total ¡Organic ¡Carbon ¡

20 40 x000 x200 x400 x600 x800 x000 x200 x200 Total Carbon Depth, ft 10 20 Inorganic Carbon 20 40 Organic Carbon

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Total ¡Organic ¡Carbon ¡Log ¡

10 20 30 40 50 x000 x200 x400 x600 x800 x000 x200 x400 x600 TOC, wt% Depth, ft 10 20 30 40 50 TOC, wt% 150 foot depth interval

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TOC ¡Converted ¡to ¡Oil ¡Yield ¡

20 40 60 x00 x200 x400 x600 x800 x000 x200 x400 Yield, gal/ton Depth, ft

TOC to Fischer Yield Core Fischer Assay Independently derived AMSO correlation Between TOC and Grade

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Counts Energy Fe Ca Si S Ti

Capture ¡Elements ¡

Counts Energy Si Ca C

InelasIc ¡Elements ¡

  • Capture ¡spectroscopy ¡logs ¡produce ¡accurate ¡

elemental ¡concentraIons ¡

  • Merging ¡inelasIc ¡C ¡produces ¡accurate ¡carbon ¡log ¡
  • Geochemical ¡interpretaIon ¡for ¡mineralogy ¡and ¡

inorganic ¡carbon ¡

  • TOC ¡log ¡based ¡on ¡geochemical ¡measurements, ¡

not ¡correlaIon ¡

  • Yield ¡(gallon/ton) ¡from ¡TOC ¡

10 20 30 40 50 TOC, wt% 150 foot depth interval

Total ¡Organic ¡Carbon ¡Log ¡