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

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 ¡

Unconventional Resources Classification by Composition ¡ Boak et al., 2010 Clay minerals

UnconvenIonal ¡Resources ¡ Oil ¡shale, ¡gas ¡shale, ¡oily ¡shale ¡ • Two ¡dominant ¡ features: ¡ – Significant ¡organic ¡ maAer ¡content ¡ – Low ¡permeability ¡ Objective: Quantify organic matter

Geochemical ¡log ¡data ¡from ¡Green ¡River ¡ Si ¡ Ca ¡ Mg ¡ Fe ¡ Al ¡ Na ¡ K ¡ C ¡ ConvenIonal ¡logs ¡(Si, ¡Ca, ¡ • Fe) ¡provide ¡sedimentary ¡ lithology ¡ Na ¡and ¡Al ¡logs ¡can ¡idenIfy ¡ • exoIc ¡minerals ¡such ¡as ¡ 1200 ¡\ ¡depth ¡interval ¡ Dawsonite ¡NaAl(CO 3 )(OH) 2 ¡ Nahcolite ¡NaHCO 3 ¡ Analcime ¡NaAlSi 2 O 6 ·√(H 2 O) ¡ ¡ ¡ Carbon ¡log ¡will ¡be ¡used ¡for ¡ • TOC ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡50 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡40 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡15 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡20 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡5 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ 0 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡10 ¡ Nahcolite

Gamma ¡Rays ¡from ¡Neutron-­‑Nucleus ¡ InteracIons ¡ Neutron Source Capture Milliseconds < 0.025 MeV Inelastic Microseconds > 8 MeV

Elemental ¡Capture ¡Spectroscopy ¡(ECS*) ¡Tool ¡ Capture ¡Elements ¡ Ca Fe Logging Speed: 1800 ft/hr Si 16 Ci 241 16 241 AmB mBe � Counts S Sou Source � Sampling Interval 0.5 ft Vertical Resolution: 1.5 ft Ti BGO Crystal BGO Crystal � and PMT � and PMT Borehole Fluid: All Energy Bor oron on Sl Sleeve � Tool Diameter: 5.0 in 6.6 ft Electron onics � Length: 6.6 ft Heat Si Sink � Maximum Temp: 350 o F Internal Inte rnal � Maximum Pressure: 20k psi Dew Dewar Fla lask � Min Hole Size: 6.00 in *Mark of Schlumberger

1-­‑11/16 ¡in ¡ ¡ 2-­‑1/2 ¡in ¡ RST-­‑A ¡ RST-­‑B ¡ Reservoir ¡ ¡ SaturaIon ¡ Tool ¡(RST*) ¡ Far ¡ Detector ¡ InelasIc ¡Elements ¡ Near ¡ Detector ¡ Ca Si Counts C Shielding ¡ * ¡ Neutron ¡ Energy * ¡ Generator ¡

ConvenIonal ¡Reservoir ¡Element ¡Logs ¡ 200 300 400 Depth, ft 500 600 700 800 900 20 0 10 20 0 2 4 0 20 40 0 50 0 20 40 0 10 Iron wt% Sulfur wt% Titanium wt% Gadolinium ppm Silicon wt% Calcium wt%

Kerogen: ¡ ¡Rock ¡or ¡Porosity? ¡ 1-Ø Ø Conventional log Rock Only interpretation Rock ¡ Kerogen ¡ Gas ¡ Oil ¡ Water ¡ Conventional core 1-Ø rk Ø rk With Kerogen analysis When comparing core and log, data need to be on the same basis: Rock Only or With Kerogen

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 ¡ ¡

ECS ¡Silicon ¡Log ¡– ¡correct ¡for ¡kerogen ¡ x000 x200 With Kerogen weight percent Rock Only weight percent x400 x600 Depth, ft x800 x000 x200 x400 0 10 20 30 Si, wt%

ECS ¡Silicon ¡Log ¡Matches ¡Core ¡Data ¡ x000 x200 With Kerogen weight percent Rock Only weight percent Core, with kerogen x400 x600 Depth, ft x800 x000 x200 x400 0 10 20 30 0 10 20 30 Si, wt% Si, wt%

ConcentraIon ¡Logs ¡With ¡Kerogen ¡ ¡ As ¡Part ¡of ¡the ¡Total ¡Rock ¡Weight ¡ x000 x200 x400 x600 Depth, ft x800 x000 x200 x400 0 10 20 30 0 10 20 0 5 0 5 0 5 10 0 0.5 0 5 Si Ca Fe S Al Ti Na

Total ¡Carbon, ¡Inorganic ¡Carbon, ¡and ¡ Total ¡Organic ¡Carbon ¡ x000 x200 x400 x600 Depth, ft x800 x000 x200 x200 0 20 40 0 10 20 0 20 40 Total Carbon Inorganic Carbon Organic Carbon

Total ¡Organic ¡Carbon ¡Log ¡ x000 x200 x400 150 foot depth interval x600 Depth, ft x800 x000 x200 x400 x600 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 TOC, wt% TOC, wt%

TOC ¡Converted ¡to ¡Oil ¡Yield ¡ x00 x200 TOC to Fischer Yield Core Fischer Assay x400 x600 Depth, ft x800 x000 Independently derived AMSO correlation Between TOC and Grade x200 x400 0 20 40 60 Yield, gal/ton

Total ¡Organic ¡Carbon ¡Log ¡ Capture ¡spectroscopy ¡logs ¡produce ¡accurate ¡ • elemental ¡concentraIons ¡ Merging ¡inelasIc ¡C ¡produces ¡accurate ¡carbon ¡log ¡ • Geochemical ¡interpretaIon ¡for ¡mineralogy ¡and ¡ • inorganic ¡carbon ¡ 150 foot depth interval TOC ¡log ¡based ¡on ¡geochemical ¡measurements, ¡ • not ¡correlaIon ¡ Yield ¡(gallon/ton) ¡from ¡TOC ¡ • Capture ¡Elements ¡ InelasIc ¡Elements ¡ Ca Fe Ca Si Si Counts Counts S C 0 10 20 30 40 50 Ti TOC, wt% Energy Energy