Способ определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва

 

Изобретение касается проведения гидравлического разрыва пласта при нефтедобыче Цель - повышение точности и достоверности определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва. На поверхности вдоль линии поляризации возбуждаемой волны, размещают приемники для измерения ( амплитуды волнового поля. Измерение повторяют п раз, изменяя при каждом измерении поляризацию на угол рЈ. до момента nO( 180°. Проводят гидроразрыв и воспроизводят все операции Определяют разность амплитуд волнового поля, измеренных при одинаковой поляризации волны, возбуждаемой до и после проведения гидроразрыва. Находят максимальный и минимальный уровни разности, которые соответствуют поля-: ризации волны в направлениях, соответственно перпендикулярных и параллельных плоскости трещины. Способ позволяет определить положение вертикальной трещины гидроразрыва на больших глубинах, а также направление действия главных напряжений в массиве горных пород. 3. ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО(4ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (51)5 Е 21 В 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4495484/03 (22) 19. 10.88 (46) 23 02 91. Бюп, В 7 (71) Центральная геофизическая экспе( диция Миннефтепрома и Институт Министерства нефтяной промышпенности СССР проблем механики АН СССР (72) Г.Н. Гогоненков, P.Ë. Салганик и А.В. Эйдинов (53) 622. 241 (088.8) (56) Патент США У 4524434, кл. G 01 V 1/24, опублик. 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ТРЕПЯНИ ГИДРОРАЗРЫВА (57) Изобретение касается проведения гидравлического разрыва пласта при нефтедобыче. Цель — повышение точности и достоверности определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва. На поверхности вдоль

Изобретение относится к проведению гидравлического разрыва пласта, исследованию гидродинамических свойств и оценке напряженного состояния массива горных пород, в котором про-. изведен гидрораэрыв, и может быть применено в нефтепромысловой, угледобывающей и инч енерно-геологической практике для определения ориентации трещины, полученной в результате гидроразрива.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва.

2 линии поляризации возбуждаемой волны, размещают приемники для измерения амплитуды волнового поля. Измерение повторяют и раз, изменяя при каждом измерении поляризацию на угол ()(, до момента пК 180 . Проводят гидроразрыв и воспроизводят все операции

Определяют разность амплитуд ваянового поля, измеренных при одинаковой поляризации волны, возбуждаемой до и после проведения гидроразрыва. Находят максимальный и минимальный уровни разности, которые соответствуют поля-: ризации волны в направлениях, соответственно перпендикулярных и параллельных плоскости трещины. Способ позволяет определить положение вертикальной трещины гидроразрыва на больших глубинах, а также направление действия главных напряжений в массиве горных пород. 3 ил., 1 табл.

На фиг.1 представлена схема измерений; на фиг.2 — система координат, выбор которой связан с плоскостью трещины гидроразрыва; на фиг.3 — величина разности амплитуд при различных направлениях поляризации падающей волны

На схеме и змер ений (фиг . 1) и зоб; ражены поверхность 1 земли; устье 2; скважины, плоскость 3 трещины гидроразрыва с нормалью п; приемники 4, направления 5 и 6 поляризации возбуж- даемой волны соответственно перпендикулярное и параллельное плоскости

1629521 трещины, дополнительный приемник 7, размещаемый в скважине.

Способ осуществляют следующим образом.

На поверхности 1 земли, . вблизи

5 устья 2 скважины до и после проведения г««дроразрыва осуществляются адекватные измерения, включающие возбуждение поперечной волны и измерение 10 волнового поля приемниками 4, ориентированными вдоль линии поляризации возбуждаемой волны. Производится оценка разности амплитуд замеренных при данном направлении поляризации возбуждаемой волны до и после проведения гидрораэрыва. Эта разность представляет собой поле рассеянной на . трещине волны. Цикл операций повторяется при различных направлениях поляризации возбуждаемой волны. ВеличиЕ«а регистрируемой разности амплитуд изменяется от максимального значения, соответствующего случаю возбуждения волны 5, до нуля при возбуждении вол- 25 ны 6. Дополнительно измерения могут проводиться приемником 7, помещенным в скважину вблизи зоны проведения гидроразрыва.

Величина разности амплитуд ренных при одинаковой поляризации возбуждаемой волны до и после гидроразрыва, соответствует амплитуде рассеянной на трещине волны, определяемой в случае возбуждения гармони-! ческои поперечной волны и вертикаль-< ной тРещины по следующим формулам (система по фиг. 2,где — плоскость трещины): (r,t) = — — - — — (pH ) LP cos 29 х ,5 — U (1- 4 ) а е

e (ßr -63t) х cos g — - — — sin(P (2)

U (r t) = — — — — — (ISH) LP cos8 х

Бо(1 - ) - а з е ($r - (Qt) х sin — — — — — — sing (3)

I где P

К

, (4) (к + 4 к )к(х)-Qк к(„

4С Н а 41 т

К =- ; К =1-К, (5) Б 6г ) = - - — — — — (0(Н) LP sin 2gх 40

e U (1-4) О<

l 3 ° Р

4 е е (gr —

6>

5° --U><,r,t) - компоненты вектора амплиту ды смещения в поле рассеянной волны в сферической сисл

:еме координат с ортами к, л л

8, g в точке с радиусом-вектором r, длиной r широтой и долготой Q и (, в момент

1— времени t; — коэффициент Пуассона среды;

" амплитудная часть возбуждае" мой волны; ((и >

Н,L— волновые числа для продольной и поперечной волн; половина высоты и полудлина трещины гидроразрь«ва; круговая частота возбуждаемой волны; отношение высоты и длины трещины гидроразрыва; к I к,„,, — полные эллиптические инт ег(к1 ралы Х и II рода.

Пример. В случае трещины гидроразрыва длиной 400 м и высотой 60 м на глубине 2500 м при возбуждении гармонической волны с частотой 24 Гц в среде с коэффициентом Пуассона — 1/3 и скоростью распространения поперечной волны 2500 м/с при mare изменения направления поляризации возбуждаемой волны = 15 приемниками, расположенными на поверхности в плоскости луча, определены следующие разности амплитуд, представленные в таблице.

Картина измерений, полученная в случае, когда начальное направление поляризации составляет с плоскостью трещины угол 30, представлена на

О фиг.3. По оси ординат отложена величина

<5 а по оси абсцисс — порядковый ноUî мер замера (каждый последующий замер, . соответствует изменению направления поляризации на 15 ) ..

Ло результатам измерений видно, что азимут трещины гидрораэрыва совпадает с направлением поляризации падающей волны в замере 11 и перпендикулярен направлению поляризации в замере 5.

Применение способа позволяет сущЕственнр повысить точность и досто5 16 верность определения ориентации вертикальной трещины гидроразрыва на больших глубинах, а также определить направление действий главных напряже= ний в массиве горных пород и преимущественно направление роста искусственных трещин в массиве, 3а- 1 2 3 4 5 6 7. 8 0 11

11, град 30 45 60 75 90 105 120 . 135 150 165 1SO 195 210

1,42 2,01 2,46 2,76. 2,33 2,76 2,46 2,01 t,42 0,74 0,74 1,42

e s

П р и м е ч а н и е. U. ц . Ц,созЯа (из выражений (1) - (3) при 9 90, о О, что соответствует предлагаемой схеме измерений) гце f - коэффициент.

Формула и з обрат ения

Способ определения пространственной ориентации тревожны гидроразрыва, включающий возбуждение вблизи устья скважины поперечной сейсмической волны, после проведения гидроразрыва измерение расположенными на поверхности земли приемниками амплитуд волнового поня, по которы определяют пространственную ориентацию

29521

6 трещины гидроразрыва, о т л и ч и юшийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности определения, дополнительно возбуждают поперечную волну до проведения гидроразрыва, ориентируют приемники вдоль линии поляризации возбуждаемой волны и измеряют амплитуду волнового поля, изменяют направление полярн" зации на угол {X, повторяют возбуждение волны и измерение амплитуды .волнового поля и раз до момента

ngh180 0 а пространственную ориентацию трещнны гИдроразрыва определяют по величине разности амплитуд, измеренных при одинаковом направлении поляризации волны, возбужденной до и после гидроразрыва.

1629521 х

002

Ф 56 7 8 Ю 1071lgQ

4U8 Р

Составитель Н. Рыбаков

P акто И б ед р, Дер ак Техред Л.Сердюкова . Корректор С.Шекмар

Заказ 420 Тираж 366 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытияМ при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101