Способ проверки геометрии трещины для микросейсмических событий

Предложен способ выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сложную сеть трещин. Сложная сеть трещин включает в себя естественные трещины. Буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сложную сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Способ включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и спрогнозированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента. Технический результат заключается в повышении эффективности операции разрыва на буровой площадке. 11 з.п. ф-лы, 7 табл., 85 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке США № 61/842257, поданной 2 июля 2013 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0002] Настоящая заявка также является частичным продолжением заявки на патент США № 14/133687, поданной 19 декабря 2013 г., которая притязает на приоритет согласно предварительной заявке США № 61/746183, поданной 27 декабря 2012 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме, и которая является частичным продолжением заявки на патент США № 61/628690, поданной 4 ноября 2011 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0003] Настоящая заявка также связана с предварительной заявкой США № 61/451843, поданной 11 марта 2011 г., под названием «Способ, система, устройство и машиночитаемый носитель для нетрадиционной газовой геомеханической интенсификации»; и настоящая заявка связана с международной заявкой № WO2012125558, поданной 20 сентября 2012г., под названием «Система и способ выполнения операций микросейсмического разрыва»; и настоящая заявка связана с предварительной заявкой США № 61/684588, поданной 17 августа 2012 г., под названием «Система и способ выполнения операций интенсификации пласта» описание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0004] Настоящее изобретение относится, главным образом, к способам и системам для выполнения операций на буровой площадке. Более конкретно, данное изобретение направлено на способы и системы для выполнения операций разрыва, такие как изучение подземной формации и получение характеристик сетей гидравлических разрывов в подземной формации.

[0005] Чтобы способствовать извлечению углеводородов из нефтяных и газовых скважин, подземные формации, окружающие такие скважины, могут быть подвергнуты гидравлическому разрыву. Гидравлический разрыв может быть использован для создания трещин в подземных формациях, чтобы обеспечить движение нефти или газа к скважине. Формация подвергается разрыву путем введения специально разработанной текучей среды (называемой здесь «жидкость для гидроразрыва» или «буровой раствор для гидроразрыва») при высоком давлении и высоких расходах в формацию через один или больше стволов скважины. Гидравлические разрывы могут отходить от скважины на сотни футов в двух противоположных направлениях в соответствии с естественными напряжениями в формации. В определенных обстоятельствах они могут образовывать сложную сеть трещин. Сложные сети трещин могут включать в себя искусственно созданные гидравлические разрывы и естественные трещины, которые могут пересекаться или не пересекаться вдоль множества азимутов, во многих плоскостях и направлениях, и во многих регионах.

[0006] Схемы гидравлических разрывов, созданные путем интенсификации разрыва, могут быть сложными, и могут образовывать сеть трещин, как показано путем распределения связанных микросейсмических событий. Чтобы представлять созданные гидравлические разрывы, были разработаны сложные сети гидравлических разрывов. Примеры способов выполнения разрыва представлены в патентах/заявках США №№ 6101447, 7363162, 7788074, 20080133186, 20100138196, и 20100250215.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] По меньшей мере в одном аспекте настоящее изобретение относится к способам выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин имеет естественные трещины. Буровая площадка может быть интенсифицирована путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя получение данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин, и получение механической модели геологической среды подземной формации, и создание схемы роста гидравлического разрыва для сети гидравлических разрывов со временем. Создание включает в себя распространение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, определение параметров гидравлического разрыва для гидравлических разрывов после распространения, определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение размеров трещин гидравлических разрывов по определенным параметрам гидравлического разрыва, определение параметров переноса и механической модели геологической среды. Способ также включает в себя выполнение затенения напряжения на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами и повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений.

[0008] Если гидравлический разрыв встречается с естественной трещиной, способ может также включать в себя определение поведения при пересечении между гидравлическими разрывами и встреченной трещиной на основе определенного взаимодействия напряжений, и повторение может включать в себя повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений и поведения при пересечении. Способ также может включать в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин.

[0009] Если гидравлический разрыв встречается с естественной трещиной, способ также может включать в себя определение поведения при пересечении при встреченной естественной трещине, и повторение включает в себя повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений и поведения при пересечении. Схема роста трещины может быть изменена или не изменена в соответствии с поведением при пересечении. Давление разрыва сети гидравлических разрывов может быть больше, чем напряжение, действующее на встреченную трещину, и схема роста разрыва может распространяться вдоль встреченной трещины. Схема роста разрыва может продолжать распространение вдоль встреченной трещины, до тех пор, пока не будет достигнут конец естественной трещины. Схема роста разрыва может изменить направление в конце естественной трещины, и схема роста разрыва может проходить в направлении, перпендикулярном к минимальному напряжению в конце естественной трещины. Схема роста разрыва может распространяться перпендикулярно к локальному основному напряжению в соответствии с затенением напряжения.

[0010] Затенение напряжения может включать в себя выполнение разрыва смещений для каждого из гидравлических разрывов. Затенение напряжения может включать в себя выполнение затенения напряжения вокруг множества скважин на буровой площадке и повторение создания, используя затенение напряжения, выполненное на множестве скважин. Затенение напряжения может включать в себя выполнение затенения напряжения на множестве ступеней интенсификации в скважине.

[0011] Способ также может включать в себя подтверждение достоверности схемы роста трещины. Подтверждение достоверности может включать в себя сравнение схемы роста трещины по меньшей мере с одной моделью из моделей интенсификации сети трещин.

[0012] Распространение может включать в себя распространение гидравлических разрывов вдоль схемы роста разрыва на основе параметров естественной трещины и минимального напряжения, и максимального напряжения в подземной формации. Определение размеров трещины может включать в себя один из элементов: оценочные сейсмические измерения, алгоритм ant tracking, акустические измерения, геологические измерения и их сочетание. Данные буровой площадки могут включать в себя по меньшей мере одни из геологических, петрофизических, геомеханических, каротажных измерений, заканчиваний, ретроспективных данных и их сочетание. Параметры естественной трещины могу быть созданы с помощью одного из наблюдательных исследований скважинным сканером, оценочных размеров трещины из скважинных измерений, получения микросейсмических изображений и их сочетаний.

[0013] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин, с сетью трещин, включающей в себя естественные трещины, и с буровой площадки, интенсифицированной путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя получение данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин и получение механической модели геологической среды подземной формации, создание схемы роста гидравлического разрыва для сети разрывов со временем, выполнение интерпретации микросейсмичности на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами, и повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений. Создание включает в себя распространение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, определение параметров гидравлического разрыва для гидравлических разрывов после распространения, определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение размеров трещин гидравлических разрывов по определенным параметрам гидравлических разрывов, определение параметров переноса и механической модели геологической среды.

[0014] В другом аспекте представлен способ выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин и получение измерений микросейсмических событий подземной формации, моделирование гидравлических разрывов сети трещин на основе данных буровой площадки и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, создание поля напряжений гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель, основанную на данных буровой площадки, определение параметров разрушения при сдвиге, включающих в себя кривую разрушения и напряженное состояние вокруг сети трещин, определение местоположения разрушения при сдвиге сети трещин по кривой разрушения и напряженному состоянию и проверку геометрии гидравлического разрыва путем сравнения смоделированного гидравлического разрыва и местоположений разрушения при сдвиге с измеренными микросейсмическими событиями. Способ также может включать в себя измерение данных буровой площадки и микросейсмических событий на буровой площадке, операцию корректировки параметров естественной трещины на основе проверки, выполнение операции интенсификации, включающей в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида в сеть трещин и/или корректировку операции интенсификации на основе проверки.

[0015] Данный раздел описания приведен для представления выбора принципов, которые дополнительно раскрыты в представленном ниже подробном описании. Данное краткое изложение не предназначено для идентификации основных или существенных отличий заявленного изобретения, а также не предназначено для использования в качестве средства, ограничивающего объем заявленного изобретения.

[0016] По меньшей мере в одном аспекте изобретение относится к способу выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию со сложной сетью трещин в ней. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и спрогнозированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента.

[0017] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сложную сеть трещин. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки, определение спрогнозированной плотности момента с помощью определения компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и преобразования компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента.

[0018] Наконец, в другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин, и сеть трещин, включающую в себя естественные трещины. Способ включает с себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин, создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки, и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и смоделированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента. Способ также включает в себя корректировку операции интенсификации на основе проверки.

[0019] В другом аспекте изобретение связано со способом выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию с сетью трещин в ней, включающим в себя описание связи между микросейсмическими событиями сложной сети трещин подземной формации, создание дискретной сети трещин, включающей в себя дискретные трещины из сложной сети трещин, определение параметров трещины дискретных трещин, и определение приближенного дебита на основе параметров трещины.

[0020] Наконец, в другом аспекте изобретение относится к системе для выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию со сложной сетью трещин в ней.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Варианты осуществления системы и способа получения характеристик напряжений скважины и/или способов микросейсмического разрыва описаны со ссылками на следующие чертежи. Одинаковые ссылочные номера использованы на всех чертежах для обозначения одинаковых деталей и компонентов. Осуществление различных способов будет описано далее со ссылками на прилагаемые чертежи. Однако должно быть понятно, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только различные воплощения, описанные в настоящем документе, и не означают ограничения объема различных способов, описанных в настоящем документе.

[0022] На фиг. 1.1 приведена схематическая иллюстрация места гидравлического разрыва, изображающая операцию разрыва;

[0023] На фиг. 1.2 приведена схематическая иллюстрация места гидравлического разрыва с изображением микросейсмических событий;

[0024] На фиг. 2 приведена схематическая иллюстрация двумерной трещины;

[0025] На фиг. 3 приведена схематическая иллюстрация эффекта затенения напряжения;

[0026] На фиг. 4 приведена схематическая иллюстрация сравнения двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, DDM) и метода Flac3D для двух параллельных прямолинейных трещин;

[0027] На фиг. 5.1-5.3 приведены графики, иллюстрирующие методы 2D DDM и Flac3D протяженных трещин для напряжений в различных положениях;

[0028] На фиг. 6.1-6.2 приведены графики, изображающие пути распространения для двух вначале параллельных трещин в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно;

[0029] На фиг. 7.1-7.2 приведены графики, изображающие пути распространения для двух вначале смещенных трещин в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно;

[0030] На фиг. 8 приведена схематическая иллюстрация поперечно-параллельных трещин вдоль горизонтальной скважины;

[0031] На фиг. 9 приведен график, изображающий протяженности для пяти параллельных трещин;

[0032] На фиг. 10 изображена схематическая диаграмма. изображающая геометрию трещины UFM и ширину для параллельных трещин по фиг. 9;

[0033] На фиг. 11.1-11.2 приведены схематические диаграммы, изображающие геометрию трещины для случая высокого трения перфорации и случая широкого расположения трещин соответственно;

[0034] На фиг. 12 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку;

[0035] На фиг. 13.1-13.4 приведены схематические диаграммы, иллюстрирующие смоделированную сеть трещин по сравнению с микросейсмическими измерениями для этапов 1-4 соответственно;

[0036] На фиг. 14.1-14.4 приведены схематические диаграммы, изображающие распределенную сеть трещин на различных этапах;

[0037] На фиг. 15 приведена структурная схема, изображающая способ выполнения операции разрыва;

[0038] На фиг. 16.1-16.4 приведены схематические иллюстрации, изображающие рост трещины вблизи скважины во время операции разрыва;

[0039] На фиг. 17 приведена схематическая диаграмма, изображающая напряжения, приложенные к гидравлическому разрыву;

[0040] На фиг. 18 приведен график, изображающий предельную прямую Мора-Кулона и круг Мора для горной породы;

[0041] На фиг. 19.1 и 19.2 приведены схематические диаграммы, изображающие виды поперечного разреза и карты соответственно, напряжений, прилагаемых к гидравлическому разрыву;

[0042] На фиг. 20 приведена схематическая временная шкала, иллюстрирующая взаимодействие гидравлического разрыва и естественной трещины при сейсмических событиях;

[0043] На фиг. 21 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая развитие взаимодействия гидравлического разрыва и естественной трещины;

[0044] На фиг. 22.1 и 22.2 приведены схематические диаграммы, изображающие дискретную сеть трещин и сеть трещин со смоделированными гидравлическими разрывами соответственно;

[0045] На фиг. 23.1 и 23.2 приведены структурные схемы, изображающие способы выполнения операции разрыва;

[0046] На фиг. 24 приведена схематическая диаграмма, изображающая плоскость трещины вокруг оси координат;

[0047] На фиг. 25.1-25.5 проиллюстрированы упрощенные, схематические виды нефтяного месторождения, имеющего подземные формации, содержащие пласты в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;

[0048] На фиг. 26 проиллюстрирован схематический вид, частично в поперечном разрезе, нефтяного месторождения, имеющего множество средств сбора данных, расположенных в различных местоположениях вдоль нефтяного месторождения для сбора данных из подземных формаций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;

[0049] На фиг. 27 проиллюстрирована система добычи для выполнения одной или больше нефтепромысловых операций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;

[0050] На фиг. 28 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая напряжения сдвига и растяжения на трещине;

[0051] На фиг. 29.1-35.1 приведены графики, изображающие рост трещины при различных напряжениях сдвига, приложенных к ней, на фиг. 29.2-35.2 приведены графики, изображающие рост трещины при различных напряжениях растяжения, приложенных к ней;

[0052] На фиг. 36 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку вблизи сети трещин;

[0053] На фиг. 37 приведен график, иллюстрирующий смоделированную сеть гидравлических разрывов;

[0054] На фиг. 38.1 и 38.2 приведены графики, иллюстрирующие напряжения и деформации соответственно, смоделированной сети гидравлических разрывов по фиг. 37;

[0055] На фиг. 39.1 и 39.2 приведены графики, иллюстрирующие смоделированные деформации по фиг. 38.1 и 38.2 соответственно:

[0056] На фиг. 40 приведен график, иллюстрирующий суммарную плотность сейсмического момента;

[0057] На фиг. 41.1 приведен график части 41.1 смоделированного гидравлического разрыва по фиг. 38.1, изображающий напряжение сдвига, и на фиг. 41.2 приведен график смоделированного гидравлического разрыва по фиг. 41.1, модифицированного на основе DFN;

[0058] На фиг. 42 приведена схематическая диаграмма, изображающая спрогнозированное размещение расклинивающего наполнителя;

[0059] На фиг. 43 приведен график, изображающий спрогнозированную суммарную добычу скважины;

[0060] На фиг. 44 приведен график, изображающий спрогнозированное давление пласта скважины;

[0061] На фиг. 45.1-45.2 приведены структурные схемы, изображающие различные способы выполнения операции разрыва, включающие в себя сейсмический момент;

[0062] На фиг. 46.1-46.4 приведены графики, изображающие различные этапы проверки дискретной сети трещин, и

[0063] На фиг. 47 приведена структурная схема, изображающая способ проверки дискретной сети трещин;

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0064] Следующее описание включает в себя устройства, методы, способы, и последовательности команд, которые воплощают способы выполнения объекта изобретения. Однако должно быть понятно, что описанные варианты осуществления могут быть выполнены без данных конкретных деталей.

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕЩИНЫ

[0065] Были разработаны модели для изучения подповерхностных сетей трещин. Модели могут учитывать различные факторы и/или данные, но не могут быть ограничены путем учета либо количества закачанного флюида, либо механических взаимодействий между трещинами и закачанными флюидами, и между трещинами. Может быть предусмотрено ограничение моделей, чтобы обеспечить глубокое изучение задействованных механизмов, и может быть сложным при математическом описании и/или привлечении ресурсов и времени компьютерной обработки обеспечить точное моделирование распространения гидравлического разрыва. Ограниченная модель может быть конфигурирована для выполнения моделирования, чтобы учесть факторы, такие как взаимодействие между трещинами, со временем и в желательных условиях.

[0066] Оригинальная модель разрушения (unconventional fracture model, UFM) (или сложная модель) может быть использована для моделирования распространения сложной сети трещин в формации с ранее существующими естественными трещинами. Множество ветвей трещины может распространяться одновременно и пересекаться друг с другом. Каждая открытая трещина может оказывать дополнительное давление на окружающую горную породу и соседние трещины, что можно назвать эффектом «затенения напряжения». Затенение напряжения может приводить к ограничению параметров трещины (например, ширины), что может вести, например, к увеличению вероятности выпадения расклинивающего наполнителя. Затенение напряжения может также изменять путь распространения трещины и влиять на схему сети трещин. Затенение напряжения может влиять на моделирование взаимодействия трещины в сложной модели трещины.

[0067] Представлен способ вычисления затенения напряжения в сложной сети гидравлических разрывов. Способ может быть выполнен на основе расширенного двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, 2D DDM) с корректировкой конечной высоты трещины или трехмерного метода разрыва смещений (3D Displacement Discontinuity Method, 3D DDM). Спрогнозированное поле напряжения по 2D DDM может сравниваться с трехмерным численным моделированием (3D numerical simulation, 3D DDM или flac3D) для определения аппроксимации для проблемы трехмерной трещины. Данное вычисление затенения напряжения может быть объединено в UFM. Результаты для простых случаев двух трещин показывают трещины, которые могут либо притягивать, либо отталкивать друг друга, в зависимости, например, от их исходных относительных положений, и могут сравниваться с независимой двумерной моделью неплоского гидравлического разрыва.

[0068] Представлены дополнительные примеры распространения как плоской, так и сложной трещин от множества кластеров перфораций, показывающие, что взаимодействие трещины может регулировать размеры и схему распространения трещины. В формации с малой анизотропией напряжения, взаимодействие трещин может вести к значительному отклонению трещин, так как они могут стремиться к отталкиванию друг друга. Однако даже когда анизотропия напряжения большая, и поворот трещины вследствие взаимодействия трещины ограничен, затенение напряжения может оказывать сильное влияние на ширину трещины, что может влиять на распределение расхода при закачивании во множество кластеров перфорации, и, следовательно, общую геометрию сети трещин и размещение расклинивающего наполнителя.

[0069] На фиг. 1.1 и 1.2 изображено распространение трещины по буровой площадке 100. Буровая площадка имеет скважину 104, проходящую от устья скважины 108 в поверхностном местоположении и через подземную формацию 102 вниз. Сеть 106 трещин проходит вблизи скважины 104. Система 129 насосов расположена вблизи устья скважины 108 для пропускания текучей среды через колонну 142.

[0070] Изображена система 129 насосов, работающая под управлением оператора 127 месторождения для сохранения записей и рабочих данных и/или выполнения действий в соответствии с установленным графиком закачивания. Система 129 насосов закачивает текучую среду с поверхности в скважину 104 во время операции разрыва.

[0071] Система 129 насосов может включать в себя источник воды, такой как множество цистерн 131 с водой, которые питают водой блок 133 гидратирования геля. Для образования геля в блоке 133 гидратирования геля вода из цистерн 131 соединяется с гелеобразующим веществом. Затем гель направляют в блендер 135, где его смешивают с расклинивающим наполнителем из транспортного средства 137 расклинивающего наполнителя для образования жидкости для гидроразрыва. Гелеобразующий агент может быть использован для увеличения вязкости жидкости для гидроразрыва, и чтобы обеспечить взвешенное состояние расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва. Он может также действовать как вещество, понижающее трение, чтобы обеспечить повышенный расход при меньшем давлении трения.

[0072] Жидкость для гидроразрыва затем закачивается из блендера 135 в автоцистерны 120 для подготовки с плунжерными насосами, как показано сплошными линиями 143. Каждая автоцистерна 120 для подготовки получает жидкость для гидроразрыва при низком давлении и выпускает ее в общий коллектор 139 (иногда называемый метательным трейлером или снарядом) при высоком давлении, как показано пунктирными линиями 141. Затем снаряд 139 направляет жидкость для гидроразрыва из автоцистерн 120 для подготовки в скважину 104, как показано сплошной линией 115. Для подачи жидкости для гидроразрыва с необходимым расходом может быть использована одна или больше автоцистерн 120 для подготовки.

[0073] Каждая автоцистерна 120 для подготовки обычно может работать при каком-либо расходе, а также при максимальной рабочей производительности. Работа автоцистерн 120 для подготовки при рабочей производительности может обеспечить при выходе из строя одной из них работу остальных при повышенной скорости, чтобы компенсировать отсутствие вышедшего из строя насоса. Для управления всей системой 129 насосов во время операции разрыва может использоваться компьютеризованная система управления.

[0074] Для создания разрывов могут использоваться различные текучие среды, такие как традиционные жидкости для интенсификации пласта с расклинивающими наполнителями. Для гидравлического разрыва скважин сланцевого газа также можно использовать другие текучие среды, такие как «реагент на водной основе» (который может содержать вещество, понижающее трение (полимер) и воду). Такой «реагент на водной основе» может находиться в виде легкоподвижной жидкости (например, почти с такой же вязкостью, как вода), и может быть использован для создания более сложных разрывов, таких как множественные микросейсмические разрывы, обнаруживаемые путем мониторинга.

[0075] Также, как показано на фиг. 1.1 и 1.2, сеть трещин включает в себя трещины, расположенные в различных позициях вблизи скважины 104. Различные трещины могут быть естественными трещинами 144, имеющимися до закачивания текучих сред, или гидравлическими разрывами 146, созданными вблизи формации 102 в ходе закачивания. На фиг. 1.2 показано изображение сети 106 трещин на основе микросейсмических событий 148, собранных с использованием традиционных средств.

[0076] Многоступенчатая интенсификация может быть нормой для разработки нетрадиционного пласта. Однако препятствия для оптимизации заканчивания в сланцевых пластах могут включать в себя отсутствие моделей гидравлического разрыва, которые могут соответствующим образом моделировать распространение сложной трещины, часто наблюдаемой в таких формациях. Была разработана сложная модель сети трещин (или UFM), (см., например, Weng, X., Kresse, O., Wu, R., and Gu, H., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured. Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (далее «Венг 2011»); Kresse, O., Cohen, C, Weng, X., Wu, R., and Gu, H. 2011 (далее «Крессе 2011»). Numerical Modeling of Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Formations. 45th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, San Francisco, CA, June 26-29, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).

[0077] Существующие модели могут быть использованы для интенсификации распространения разлома, деформации горной породы и потока текучей среды в сложной сети трещин, созданной в ходе обработки. Модель также может быть использована для решения полностью связанной проблемы потока текучей среды в сети трещин и упругой деформации трещин, которая может иметь допущения и основные уравнения, аналогичные моделям псевдотрехмерной трещины. Уравнение переноса может быть решено для каждого компонента закачивания текучих сред и расклинивающих наполнителей.

[0078] Традиционные модели плоской трещины могут моделировать различные аспекты сети трещин. Представленная UFM может также включать в себя возможность имитировать взаимодействие гидравлических разрывов с ранее существующими естественными трещинами, т.е. определять, будет ли гидравлический разрыв распространяться через естественную трещину, или останавливаться ею, когда они пересекаются, и впоследствии распространяться вдоль естественной трещины. Разветвление гидравлического разрыва на пересечении с естественной трещиной может приводить к развитию сложной сети трещин.

[0079] Модель пересечения может быть выведена из документа Реншоу и Полларда (см., например, Renshaw, C. E. and Pollard, D. D. 1995, An Experimentally Verified Criterion for Propagation across Unbounded Frictional Interfaces in Brittle, Linear Elastic Materials. Int.J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 32: 237-249 (1995) содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) относительно критериев пересечения поверхности раздела, для применения к любому углу пересечения, и может быть разработана (см., например, Gu, H. and Weng, X. Criterion for Fractures Crossing Frictional Interfaces at Non- orlhogonal Angles. 44th US Rock symposium, Salt Lake City, Utah, June 27-30, 2010 (далее «Гу и Венг 2010»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) и подтверждено экспериментальными данными (см., например, Gu, H., Weng, X., Lund, J., Mack, M., Ganguly, U. and Suarez-Rivera R. 2011. Hydraulic Fracture Crossing Natural Fracture at Non- Orthogonal Angles, A Criterion, Its Validation and Applications. Paper SPE 139984 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26 (2011) (далее «Гу и др. 2011»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки), и интегрировано в UFM.

[0080] Для соответствующей интенсификации распространения множества сложных трещин модель трещины может учитывать взаимодействие между соседними ветвями гидравлического разрыва, что часто называют эффектом «затенения напряжения». Когда под воздействием конечного эффективного давления текучей среды открывается одинарный плоский гидравлический разрыв, он может прилагать к окружающей горной породе поле напряжения, которое пропорционально эффективному давлению.

[0081] В предельном случае бесконечно длинной вертикальной трещины постоянной конечной высоты может быть представлено аналитическое выражение поля напряжения, прилагаемого открытой трещиной. См., например, Warpinski, N.F. and Teufel, L.W., Influence of Geologic Discontinuities on Hydraulic Fracture Propagation, JPT, Feb., 209-220 (1987) (далее «Варпински и Тойфель») и Warpinski, N.R., and, Branagan, P.T., Altered-Stress Fracturing. SPE JPT, September, 1989, 990-997 (1989), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Эффективное давление (или точнее, давление, которое создает данное открывание трещины) может оказывать сжимающее напряжение в направлении, перпендикулярном трещине в верхней части минимального давления на месте, которое может быть равно эффективному давлению на поверхности трещины, но быстро падает с расстоянием от трещины.

[0082] На расстоянии сверх одной высоты трещины искусственно вызванное напряжение может быть только малой долей эффективного давления. Таким образом, термин «затенение напряжения» может быть использован для описания такого увеличения напряжения в области, окружающей трещину.

Если второй гидравлический разрыв создается параллельно существующей открытой трещине, и если он попадает в область «затенения напряжения» (т.е. расстояние до существующей трещины меньше, чем высота трещины), вторая трещина может, в действительности, испытывать напряжение закрывания, большее, чем исходное напряжение на месте. В результате для распространения трещины может быть использовано большее давление, и/или трещина может иметь меньшую ширину по сравнению с соответствующей единичной трещиной.

[0083] Одно из применений исследования затенения напряжения может включать в себя создание и оптимизацию расположения трещин между трещинами, распространяющимися одновременно от горизонтального ствола скважины. В сланцевой формации с чрезвычайно низкой проницаемостью трещины может быть тесно расположены для эффективного дренирования пласта. Однако эффект затенения напряжения может предотвращать распространение трещины в тесной близости к другим трещинам (см., например, Fisher, M.K., J.R. Heinze, C.D. Harris, B.M. Davidson, C.A. Wright, and K.P. Dunn, Optimizing horizontal completion techniques in the Barnett Shale using microseismic fracture mapping. SPE 90051 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, 26-29 September 2004, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).

[0084] Взаимодействие между параллельными трещинами исследовалось в прошлом (см., например, Warpinski and Teufel; Britt, L.K. and Smith, M.B., Horizontal Well Completion, Stimulation Optimization, and Risk Mitigation. Paper SPE 125526 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Cheng, Y. 2009. Boundary Element Analysis of the Stress Distribution around Multiple Fractures: Implications for the Spacing of Perforation Clusters of Hydraulically Fractured Horizontal Wells. Paper SPE 125769 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Meyer, B.R. and Bazan, L.W., A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically Induced Fractures: Theory, Parametric and Case Studies. Paper SPE 140514 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26, 2011; Roussel, N.P. and Sharma, M.M, Optimizing Fracture Spacing and Sequencing in Horizontal-Well Fracturing, SPEPE, May, 2011, pp. 173-184, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Исследование может включать в себя параллельные трещины в статических условиях.

[0085] Эффект затенения напряжения может быть таким, что трещины в средней области множества параллельных трещин могут иметь меньшую ширину вследствие увеличенных сжимающих напряжений от соседних трещин (см., например, Germanovich, L.N., and Astakhov D., Fracture Closure in Extension and Mechanical Interaction of Parallel Joints. J. Geophys. Res., 109, B02208, doi: 10.1029/2002 JB002131 (2004); Olson, J.E., Multi-Eracture Propagation Modeling: Applications to Hydraulic Eracturing in Shales and Tight Sands. 42nd US Rock Mechanics Symposium and 2nd US-Canada Rock Mechanics Symposium, San Francisco, CA, June 29 July 2, 2008, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Когда множество трещин распространяется одновременно, распределение расхода в трещинах может быть динамическим процессом и может зависеть от эффективного давления в трещинах. Эффективное давление может быть сильно зависящим от ширины трещины и, следовательно, влияние затенения напряжения на распределение расхода и размеры трещины требует дальнейших исследований.

[0086] Динамика одновременного распространения множества трещин может также зависеть от относительных позиций исходных трещин. Если трещины параллельны, например, в случае множества трещин, которые перпендикулярны горизонтальной скважине, трещины могут отталкивать друг друга, что приводит к искривлению трещин наружу. Однако если множество трещин расположено в шахматном порядке, например, для трещин, начинающихся от горизонтальной скважины, которая не перпендикулярна в плоскости трещины, взаимодействие между соседними трещинами может быть таким, что их вершины притягиваются друг к другу и даже соединяются (см., например, Olson, J. E. Fracture Mechanics Analysis of Joints and Veins. PhD dissertation, Stanford University, San Francisco, California (1990); Yew, C.H., Mear, M.E., Chang, C.C., and Zhang, X.C. On Perforating and Fracturing of Deviated Cased Wellbores. Paper SPE 26514 presented at SPE 68lh Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, Oct. 3-6 (1993); Weng, X., Fracture Initiation and. Propagation from Deviated Wellbores. Paper SPE 26597 presented at SPE 68th Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, Oct. 3-6 (1993), содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).

[0087] Когда гидравлический разрыв пересекает вторую трещину, ориентированную в другом направлении, он может прилагать ко второй трещине дополнительное напряжение закрывания, которое пропорционально эффективному напряжению. Данное напряжение может быть выведено и учтено при вычислении давления открывания извилины в анализе утечки, зависящей от давления, при образовании извилины (см., например, Nolte, K., Fracturing Pressure Analysis for nonideal behavior. JPT, Feb. 1991, 210-218 (SPF 20704) (1991) (далее «Ноулт 1991"), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[0088] Для более сложных трещин могут иметься различные виды взаимодействия трещин, как указано выше. Чтобы правильно учесть эти взаимодействия и оставаться вычислительно эффективным, так чтобы можно его было включить в комплексную модель сети трещин, может быть построена соответствующая базовая структура моделирования. Способ, основанный на расширенном двумерном методе разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, 2D DDM), может быть использован при вычислении искусственно вызванных напряжений на данной трещине и горной породе от остальной сложной сети трещин (см., например, Olson, J.E., Predicting Fracture Swarms - The Influence of Sub critical Crack Growth and the Crack-Tip Process Zone on Joints Spacing in Rock. In The Initiation, Propagation and Arrest of Joints and Other Fractures, ed. J.W.Cosgrove and T.Engelder, Geological Soc. Special Publications, London, 231, 73-87 (2004) (далее «Ольсон 2004»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Поворот трещины также может быть смоделирован на основе измененного локального направления напряжения впереди распространяющейся вершины трещины вследствие эффекта затенения напряжения. Представлены результаты моделирования по модели UFM, которые включают в себя моделирование взаимодействия трещины.

Описание модели UFM

[0089] Для имитации распространения сложной сети трещин, которая включает в себя множество пересекающихся трещин, могут быть использованы основные уравнения, лежащие в основе физики процесса разрыва. Основные уравнения могут включать в себя, например, уравнения, определяющие поток текучей среды в сети трещин, уравнение, определяющее деформацию разрыва и критерии распространения/пересечения трещины.

[0090] Уравнение непрерывности предполагает, что поток текучей среды распространяется вдоль сети трещин со следующим сохранением массы:

где q – локальный расход внутри гидравлического разрыва по длине, w – средняя ширина или раскрытие в поперечном сечении трещины в положении s=s(x,y), Hƒl – высота текучей среды в трещине, и qL, – объемная скорость утечки через стенку гидравлического разрыва в скелет породы на единицу высоты (скорость, при которой жидкость для гидроразрыва проникает в окружающую проницаемую среду), которая выражена с помощью модели утечки Картера. Вершины трещины распространяются в виде резкого фронта, и длина гидравлического разрыва в любое данное время t определяется как l(t).

[0091] Свойства рабочей жидкости могут быть определены степенным показателем n' (показатель поведения текучей среды) и показателем консистенции K'. Поток текучей среды может быть ламинарным, турбулентным или потоком Дарси через набивку расклинивающего наполнителя, и может быть описан соответствующим образом с помощью разных законов. Для общего случая 1D ламинарный поток внутреннего размера жидкости, подчиняющейся степенному закону, в любой данной ветви трещины может быть использован закон Пуазейля (см., например, Ноулт, 1991):

где

Здесь w(z) представляет ширину трещины в зависимости от глубины в текущем положении s, α – коэффициент, n'' – показатель степени (показатель консистенции текучей среды), ϕ– функция формы и dz – инкремент интеграции по высоте трещины в формуле.

[0092] Ширина трещины может быть связана с давлением текучей среды посредством уравнения упругости. Упругие свойства горной породы (которая может рассматриваться как, в основном, однородный, изотропный, линейный, упругий материал) могут быть определены с помощью модуля упругости E и коэффициента Пуассона v. Для вертикальной трещины в слоистой среде с переменным минимальным горизонтальным напряжением σh(x, y, z) и давлением текучей среды p ширина профиля (w) может быть определена из аналитического решения в виде:

где W – ширина трещины в точке с пространственными координатами x, y, z (координаты центра элемента трещины); p(x, y) – давление текучей среды, H – высота элемента трещины, и z – вертикальная координата вдоль элемента трещины в точке (x, y).

[0093] Поскольку высота трещин может изменяться, система основных уравнений может также включать в себя расчет роста высоты, как описано, например, в документе Kresse 2011.

[0094] В дополнение к приведенным выше уравнениям может быть выполнено условие общего баланса объема:

где gL – скорость утечки текучей среды, Q(t) – время, зависящее от скорости закачивания, H(s,t) – высота трещины в пространственной точке s(x,y) и во время t, ds – инкремент длины для интеграции по длине трещины, dt – временной инкремент, dhl – инкремент высоты утечки, HL – высота утечки и s0 – коэффициент мгновенной водоотдачи. Уравнение (5) предусматривает, что общий объем текучей среды, закачиваемой в течение времени t, равен объему текучей среды в сети трещин и объему утечки из трещины до момента времени t. Здесь L(t) представляет общую длину HFN в момент времени t и s0 – коэффициент мгновенной водоотдачи. Граничные условия могут использовать расход, эффективное давление и ширину трещины, равные нулю во всех вершинах трещин.

[0095] Система уравнений 1-5 вместе с исходными и граничными условиями может быть использована для представления системы основных уравнений. Сочетание этих уравнений и дискретизация сети трещин на малые элементы может привести к нелинейной системе уравнений относительно давления текучей среды p в каждом элементе, упрощенного как , которое может быть решено, используя метод затухания Ньютона-Рафсона.

[0096] Взаимодействие трещины может быть учтено для моделирования распространения гидравлического разрыва в пластах с естественными трещинами. Сюда входит, например, взаимодействие между гидравлическими разрывами и естественными трещинами, а также взаимодействие между гидравлическими разрывами. Для взаимодействия между гидравлическим разрывом и естественными трещинами могут быть применены полуаналитические критерии пересечения в UFM, используя, например, подход, описанный в документе Гу и Венга, 2010, и Гу и др., 2011.

Моделирование затенения напряжения

[0097] Для параллельных разрывов затенение напряжения может быть представлено с помощью наложения смещений от соседних трещин. На фиг. 2 приведено схематическое изображение двумерной трещины 200 в координатной системе, имеющей ось x и ось y. Различные точки вдоль двумерных трещин, такие как первый конец на h/2, второй конец на -h/2 и средняя проходят до точки наблюдения (x, y). Каждая линия L проходит под углами θ1, θ2 из точек вдоль двумерной трещины до точки наблюдения.

[0098] Поле напряжения вокруг двумерной трещины с внутренним давлением p может быть рассчитано, используя, например, способы, описанные в документе Варпински и Тойфель. Напряжение, которое влияет на ширину трещины, равно σx, и может быть вычислено из уравнения:

где

и где σx – напряжение в направлении x, p – внутреннее давление и – координаты и расстояния на фиг. 2, приведенные по половине высоты h/2 трещины. Поскольку σx изменяется в направлении y, а также в направлении x, среднее напряжение на высоте трещины может быть использовано в вычислении затенения напряжения.

[0099] Аналитическое уравнение, приведенное выше, может быть использовано для вычисления среднего эффективного напряжения одной трещины на соседней параллельной трещине, и может быть включено в эффективное напряжение закрытия на этой трещине.

[00100] Для более сложных сетей трещин трещины могут ориентироваться в различных направлениях и пересекать друг друга. На фиг. 3 изображена сложная сеть 300 трещин, изображающая эффекты затенения напряжения. Сеть 300 трещин включает в себя гидравлический разрыв 303, проходящий от скважины 304 и взаимодействующий с другими трещинами 305 в сети 300 трещин.

[00101] Более общий подход может быть использован для вычисления эффективного напряжения на любой взятой ветви трещины от остальной сети трещин. В UFM механическое взаимодействие между трещинами может быть смоделировано на основе расширенного двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, DDM) (Ольсон 2004) для вычисления искусственно вызванных напряжений (см., например, фиг. 3).

[00102] При двумерной плоской деформации решение разрыва смещений, (см., например, Crouch, S.L. and Starfield, A.M., Boundary Element Methods in Solid Mechanics, George Allen & Unwin Ltd, London. Fisher, M.K. (1983) (далее Крауч и Старфилд 1983), содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) может быть использовано для описания нормальных напряжений и напряжений сдвига (σn и σs), действующих на элемент трещины, вызванных открывающими и сдвигающими разрывами смещений (Dn и Ds) от всех элементов трещины. Чтобы учесть трехмерный эффект вследствие конечной высоты трещины, документ Ольсон 2004 может быть использован для создания трехмерного коэффициента коррекции для коэффициентов влияния в сочетании с преобразованными уравнениями упругости 2D DDM следующим образом:

(8.1)

(8.2)

где A – матрица коэффициентов влияния, описанных в уравнении (9), N – полное число элементов в сети, взаимодействие которой учитывается, i – рассматриваемый элемент и j=1, N – другие элементы в сети, влияние которых на напряжения на элементе i рассчитывается; и где Cij – коэффициенты влияния двумерной плоской упругой деформации. Данные выражения можно найти в документе Крауч и Старфилд 1983.

[00103] Элементы i и j по фиг. 3 схематически изображают переменные i и j в уравнениях (8.1, 8.2). Разрывности Ds и Dn, применяемые к элементу j, также изображены на фиг. 3. Dn может быть таким же, как ширина трещины, а напряжение s сдвига может быть равным 0, как изображено. Разрыв смещений от элемента j создает напряжение на элементе i, как обозначено σs и σn.

[00104] Трехмерный коэффициент коррекции, предложенный в документе Ольсон 2004, может быть представлен следующим выражением:

где h – высота трещины, dij – расстояние между элементами i и j, α и β – параметры подгонки. Уравнение 9 показывает, что трехмерный коэффициент коррекции может вести к ослаблению взаимодействия между какими-либо двумя элементами трещины при увеличении расстояния.

[00105] В модели UFM на каждом временном шаге могут быть вычислены дополнительные искусственно созданные напряжения, вследствие эффектов затенения напряжений. Можно предположить, что в любой момент времени ширина трещины равна нормальным разрывам смещений (Dn), а напряжение сдвига на поверхности трещины равно нулю, т.е. Dj. При подстановке этих двух условий в уравнения 8.1 и 8.2, могут быть найдены разрывы смещений при сдвиге (Ds) и нормальные напряжения, искусственно создаваемые на каждом элементе (σn) трещины.

[00106] Эффекты напряжений, вызванных затенением напряжения, на схеме распространения сети трещин могут быть описаны в двух группах. Во-первых, во время повторения давления и ширины исходные напряжения на месте на каждом элементе трещины могут быть изменены путем добавления дополнительного нормального напряжения вследствие эффекта затенения напряжения. Это может непосредственно влиять на распределение давления и ширины трещины, которое может привести к изменению в росте трещины. Во-вторых, при включении искусственно вызванных напряжений (нормальных напряжений и напряжений сдвига), локальные поля напряжений перед распространяющимися вершинами также могут быть изменены, что может вызывать отклонение локального направления основного напряжения от исходного направления напряжения на месте. Такое измененное локальное направление основного напряжения может приводить к повороту трещины от исходной плоскости распространения, и может дополнительно влиять на схему распространения сети трещин.

Подтверждение достоверности модели затенения напряжения

[00107] Подтверждение достоверности модели UFM для случаев двусторонних трещин может быть выполнено, используя, например, документ Венга 2011 или Крессе 2011. Подтверждение достоверности также может быть выполнено, используя подход моделирования затенения напряжения. В качестве примера, результаты можно сравнить, используя сравнение 2D DDM с Flac 3D, как представлено в документе Itasca Consulting Group Inc, 2002, FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions), Version 2.1, Minneapolis: ICG (2002) (далее «Итаска, 2002»).

Сравнение методов расширенного 2D DDM с Flac3D

[00108] Трехмерные коэффициенты коррекции, предложенные в документе Ольсон 2004, содержат две эмпирические константы, α и β. Значения α и β могут быть проверены путем сравнения напряжений, полученных из численных решений (расширенного 2D DDM), с аналитическим решением для плоскодеформированной трещины с бесконечной длиной и конечной высотой. Модель может быть дополнительно проверена на достоверность путем сравнения результатов 2D DDM с полными трехмерными численными решениями с использованием, например, FLAC3D, для двух параллельных прямолинейных трещин с конечными длинами и высотами.

[00109] Проблема подтверждения достоверности показана на фиг. 4. На фиг. 4 приведена схематическая диаграмма 400 сравнения расширенного 2D DDM с Flac3D для двух параллельных прямолинейных трещин. Как показано на фиг. 400, две параллельные трещины 407.1, 407.2 подвергаются воздействию напряжений σx, σy вдоль осей координат x, y. Трещины имеют длину 2Lxf, и давление трещины p1, p2 соответственно. Трещины находятся на расстоянии s друг от друга.

[00110] Трещина в Flac3D может быть смоделирована в виде двух поверхностей в одном местоположении, но с непривязанными узловыми точками сетки. Постоянное внутреннее давление текучей среды может быть приложено как нормальное напряжение к сеткам. Трещины также могут быть подвержены воздействию напряжений на бесконечности, σx и σy. Две трещины могут иметь одинаковую длину и высоту с отношением высота/половина длины=0,3.

[00111] Можно сравнить напряжения вдоль оси x (y=0) и оси y (x=0). Две близко расположенные трещины (s/h=0,5) могут быть смоделированы, как показано в сравнении фиг. 5.1-5.3. Эти чертежи представляют сравнение расширенного 2D DDM с Flac3D: Напряжения вдоль оси x (y=0) и оси y (x=0).

[00112] Эти чертежи содержат графики 500.1, 500.2, 500.3 соответственно, иллюстрирующие 2D DDM и Flac3D протяженных трещин для σy вдоль оси y, σx вдоль оси y, и σy вдоль оси x соответственно. На фиг. 5.1 показаны кривые σy/p (ось y) в сравнении с нормализованным расстоянием от трещины (ось x), используя 2D DDM и Flac3D. На фиг. 5.2 показаны кривые σx/p (ось y) в сравнении с нормализованным расстоянием от трещины (ось x), используя 2D DDM и Flac3D. На фиг. 5.3 показаны кривые σy/p (ось y) в сравнении с нормализованным расстоянием от трещины (ось x), используя 2D DDM и Flac3D. Местоположение Lf вершины трещины изображено вдоль линии x/h.

[00113] Как показано на фиг. 5.1-5.3, напряжения, смоделированные из подхода расширенного 2D DDM с трехмерным коэффициентом коррекции, достаточно хорошо совпадают с результатами полной трехмерной имитационной модели, а это показывает, что коэффициент коррекции позволяет улавливать трехмерный эффект по высоте трещины на поле напряжения.

Сравнение с моделью CSIRO

[00114] Модель UFM, которая объединяет подход расширенного 2DDM, может быть проверена на достоверность в сравнении с полной имитационной моделью 2D DDM с помощью CSIRO (см., например, Zhang, X., Jeffrey, R.G., and Thiercelin, M. 2007, Deflection and Propagation of Fluid-Driven Fractures at Frictional Bedding Interfaces: A Numerical Investigation. Journal of Structural Geology, 29: 396-410, (далее «Чжан 2007»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Данный подход может быть использован, например, в ограниченном случае очень большой высоты трещины, где подходы 2D DDM не учитывают трехмерные эффекты от высоты трещин.

[00115] Может быть выполнено сравнение влияния двух вплотную распространяющихся трещин на пути распространения друг друга. Распространение двух гидравлических разрывов, начинающихся параллельно друг другу (распространение вдоль локального направления максимального напряжения) может быть имитировано для конфигураций, таких как: 1) точки начала на вершине друг друга и смещение друг от друга для изотропных, и 2) анизотропных напряжений дальнего поля. Путь распространения трещины и давление внутри каждой трещины может сравниваться для кода UFM и CSIRO для входных данных, приведенных в таблице 1.

Таблица 1

Входные данные для подтверждения достоверности в сравнении с моделью CSIRO

Скорость закачивания 0,106 м3 40 баррелей/мин
Анизотропия напряжения 0,9 МПа 130 фунт/кв. дюйм
Модуль упругости 3×1010 Па 4,35e+6 фунт/кв. дюйм
Коэффициент Пуассона 0,35 0,35
Вязкость текучей среды 0,001 Па⋅с 1 сантипуаз
Удельный вес текучей среды 1,0 1,0
Мин. горизонтальное напряжение 46,7 МПа 6773 фунт/кв. дюйм
Макс. горизонтальное напряжение 47,6 МПа 6903 фунт/кв. дюйм
Вязкость разрушения 1 МПа⋅м0,5 1000 фунт/кв. дюйм/дюйм0.5
Высота трещины 120 м 394 фут

[00116] Когда две трещины начинаются параллельно друг другу в исходных точках, разделенных на dx=0, dy=33 фут (10,1 м) (макс. поле горизонтального напряжения ориентировано в направлении x), они могут поворачиваться друг от друга вследствие эффекта затенения напряжения.

[00117] Пути распространения для изотропных и анизотропных полей напряжений показаны на фиг. 6.1 и 6.2. На этих чертежах приведены графики 600.1, 600.2, изображающие пути распространения для двух вначале параллельных трещин 609.1, 609.2 в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно. Трещины 609.1 и 609.2 вначале являются параллельными вблизи точек 615.1, 615.2 закачивания, но отклоняются по мере продолжения от них. По сравнению с изотропным случаем, кривизна трещин в случае анизотропии напряжения изображена как являющаяся меньшей. Это может происходить вследствие конкуренции между эффектом затенения напряжения, который стремится повернуть трещины друг от друга, и напряжениями дальнего поля, которые вынуждают трещины распространяться в направлении максимального горизонтального напряжения (направление x). Влияние напряжения дальнего поля становится преобладающим, когда расстояние между трещинами увеличивается, в данном случае трещины могут стремиться к распространению параллельно направлению максимального горизонтального напряжения.

[00118] На фиг. 7.1 и 7.2 изображены графики 700.1, 700.2, отображающие пару трещин, начинающихся от двух различных точек 711.1, 711.2 закачивания соответственно. На данных чертежах показано сравнение для случая, когда трещины начинаются от точек, разделенных расстоянием dx=dy=(10,1 м) для изотропного и анизотропного поля напряжения соответственно. На данных чертежах трещины 709.1, 709.2 стремятся распространяться друг другу навстречу. Примеры похожего типа поведения наблюдались в лабораторных экспериментах (см., например, Чжан 2007).

[00119] Как показано выше, подход расширенного 2D DDM, осуществленный в модели UFM, может быть способен улавливать трехмерные эффекты конечной высоты трещины на схему взаимодействия и распространения трещины, в то же время, будучи эффективными при вычислении. Может быть представлена удовлетворительная оценка поля напряжения для сети вертикальных гидравлических разрывов и направления (схемы) распространения трещины.

Случаи примеров

Случай № 1 – Параллельные трещины в горизонтальных скважинах

[00120] На фиг. 8 приведен схематический график 800 параллельных поперечных трещин 811.1, 811.2, 811.3, распространяющихся одновременно от множества кластеров 815.1, 815.2, 815.3 перфораций соответственно вокруг горизонтальной скважины 804. Каждая из трещин 811.1, 811.2, 811.3 обеспечивает различные расходы q1, q2, q3, которые являются частью полного потока qt при давлении p0.

[00121] Когда условия формации и перфорации являются одинаковыми для всех трещин, трещины могут иметь примерно одинаковые размеры, если давление трения в скважине между кластерами перфораций является пропорционально малым. Это можно предположить, когда трещины отделены на достаточно большое расстояние, и эффекты затенения напряжения являются пренебрежимо малыми. Когда промежутки между трещинами находятся в области влияния затенения напряжения, трещины могут быть зависимыми не только по ширине, но также и по другому размеру трещины. Для иллюстрации этого можно рассмотреть простой пример пяти параллельных трещин.

[00122] В данном примере предполагается, что трещины имеют постоянную высоту 100 фут (30,5 м). Промежуток между трещинами равен 65 футов (19,8 м). Другие входные параметры приведены в таблице 2:

Таблица 2

Входные параметры для случая № 1

Модуль упругости 6,6×l06 фунт на кв. дюйм=4,55e+10 Па
Коэффициент Пуассона 0,35
Скорость закачивания 12,2 баррель/мин=0,032 м3
Вязкость 300 сантипуаз=0,3 Па⋅с
Высота 100 фут=30,5 м
Коэффициент утечки 3,9×10-2 м/с1/2
Анизотропия напряжения 200 фунт на кв. дюйм=1,4 МПа
Промежуток между трещинами 65 фут=19,8 м
Число перфораций на трещину 100

Для данного простого случая традиционная модель Перкинса-Керна-Нордгрена (Perkins-Kern-Nordgren, PKN) (см, например, Mack, M.G. and Warpinski, N.R., Mechanics of Hydraulic Fracturing. Chapter 6, Reservoir Stimulation, 3rd Ed., eds. Economides, M.J. and Nolte, K.G. John Wiley & Sons (2000)) для множества трещин может быть модифицирована путем объединения вычисления затенения напряжения, как приведено в уравнении 6. Увеличение напряжения закрытия может быть аппроксимировано путем усреднения вычисленного напряжения из уравнения 6 по всей трещине. Следует заметить, что упрощенная модель PKN может не имитировать поворот трещины вследствие эффекта затенения напряжения. Результаты такой простой модели можно сравнить с результатами по модели UFM, которая объединяет вычисление затенения напряжения по точкам вдоль всех путей трещины, а также поворота трещины.

[00123] На фиг. 9 отображены результаты моделирования длин трещин для пяти трещин, вычисленных по обеим моделям. На фиг. 9 приведен график 900, изображающий длину (ось y) в зависимости от времени (t) пяти параллельных трещин в ходе закачивания. Линии 917.1-917.5 созданы по модели UFM. Линии 919.1-919.5 созданы по упрощенной модели PKN.

[00124] Геометрия трещины и контур ширины по модели UFM для пяти трещин по фиг. 9 показаны на фиг. 10. На фиг. 10 приведена схематическая диаграмма 1000, изображающая трещины 1021.1-1021.5 вокруг скважины 1004.

[00125] Трещина 1021.3 является средней из пяти трещин, а трещины 1021.1 и 1021.5 являются крайними трещинами. Поскольку трещины 1021.2, 1021.3 и 1021.4 имеют меньшую ширину, чем наружные трещины, вследствие эффекта затенения напряжения, они могут иметь большее гидравлическое сопротивление, получать меньший расход и иметь меньшую длину. Поэтому эффекты затенения напряжения могут сказываться не только на ширине трещины, но и на длине трещины в динамических условиях.

[00126] Эффект затенения напряжения для геометрии трещины может зависеть от многих параметров. Чтобы проиллюстрировать эффект от некоторых из этих параметров, вычисленные длины трещин для случаев с изменяющимися промежутками между трещинами, трением перфорации и анизотропией напряжения показаны в таблице 3.

[00127] На фиг. 11.1 и 11.2 показана геометрия трещины, рассчитанная с помощью UFM для случая большого трения перфорации и случая большого промежутка между трещинами (например, около 120 фут (36,6 м)). На фиг. 11.1 и 11.2 приведены схематические диаграммы 1100.1 и 1100.2, изображающие пять трещин 1123.1-1 123.5 вокруг скважины 1104. Когда трение перфорации велико, может быть создано большое усилие отклонения, которое равномерно распределяет расход по всем кластерам перфорации. Следовательно, затенение напряжения может быть преодолено, и полученные длины трещин могут становиться примерно равными, как показано на фиг. 11.1. Когда промежутки между трещинами большие, эффект затенения напряжения может рассеиваться, и трещины могут иметь примерно одинаковые размеры, как показано на фиг. 11.2.

Таблица 3

Влияние различных параметров на геометрию трещины

Трещина Базовый случай Промежуток 120 фут (36,6 м) Число перфораций=2 Анизотропия=50 фунт на кв. дюйм (345000 Па)
1 133 113 105 111
2 93 104 104 95
3 83 96 104 99
4 93 104 100 95
5 123 113 109 102

Случай № 2 – Сложные трещины

[00128] В примере по фиг. 12, модель UFM может быть использована для моделирования 4-ступенчатого гидравлического разрыва в горизонтальной скважине в сланцевой формации. См, например, Cipolla, C., Weng, X., Mack, M., Ganguly, U., Kresse, O., Gu, H., Cohen, C. and Wu, R., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Fracture Complexity. Paper SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (далее «Циппола 2011»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Скважина может быть обсажена и цементирована, и каждая ступень закачана через три или четыре кластера перфораций. Каждая из четырех ступеней может включать примерно 25,000 баррелей (4000 м3) текучей среды и 440,000 фунтов (2e+6 кг) расклинивающего наполнителя. Пространственные данные могут быть доступны на скважине, включая расширенный акустический каротаж, который обеспечивает оценку минимального и максимального горизонтального напряжения. Данные микросейсмической съемки могут быть доступны на всех ступенях. См., например, Daniels, J., Waters, G., LeCalvez, J., Lassek, J., and Bentley, D., Contacting More of the Barnett Shale Through an Integration of Real-Time Microseismic Monitoring, Petrophysics, and Hydraulic Fracture Design. Paper SPE 110562 presented at the 2007 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Anaheim, California, USA, October 12-14, 2007. Данный пример показан на фиг. 12. На фиг. 12 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку микросейсмических событий 1223 на различных ступенях вокруг скважины 1204.

[00129] Анизотропия напряжения от расширенного акустического каротажа показывает более высокую анизотропию напряжений в призабойной зоне скважины по сравнению с устьем. Расширенная трехмерная сейсмическая интерпретация может показывать, что преобладающая естественная трещина стремится изменяться от NE-SW (направления с северо-востока на юго-запад) в призабойной зоне к NW-SE (направлению с северо-запада на юго-восток) в зоне устья боковой части. См., например, Rich, J.P. and Ammerm-an, M., Unconventional Geophysics for Unconventional Plays. Paper SPE 131779 presented at the Unconventional Gas Conference, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, February 23-25, 2010, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00130] Результаты моделирования могут быть основаны на модели UFM без включения полного вычисления затенения напряжения (см., например, Циппола 2011), включающего напряжение сдвига и поворот трещины (см., например, Венг 2011). Моделирование может быть обновлено с помощью полной модели напряжения, предложенной в настоящем документе. На фиг. 13.1-13.4 отображен вид в плане смоделированной сети 1306 трещин вокруг скважины 1304 для четырех ступеней соответственно, и их сравнение с микросейсмическими измерениями 1323.1-1323.4 соответственно.

[00131] Из результатов моделирования на фиг. 13.1-13.4, можно видеть, что для ступеней 1 и 2 близко расположенные трещины отклонялись незначительно. Это может происходить вследствие высокой анизотропии напряжений в призабойной зоне скважины. Для ступеней 3 и 4, где анизотропия напряжений меньше, можно наблюдать большее отклонение трещины в результате эффекта затенения напряжения.

Случай № 3 – Пример нескольких ступеней

[00132] Случай № 3 является примером, показывающим, как затенение напряжения от предшествующих ступеней может влиять на схему распространения сетей гидравлических разрывов для следующих ступеней обработки, приводя к изменению общей картины созданной сети гидравлических разрывов для случая четырех ступеней обработки.

[00133] Данный случай включает в себя четыре ступени обработки гидравлического разрыва. Скважина обсажена и цементирована. Ступени 1 и 2 закачиваются через три кластера перфорации, а ступени 3 и 4 закачиваются через четыре кластера перфораций. Горная порода является изотропной. Входные параметры приведены в таблице 4. Вид сверху всей сети гидравлических разрывов без учета и с учетом затенения напряжения от предшествующих ступеней показан на фиг. 13.1-13.4.

Таблица 4

Входные параметры для случая № 3

Модуль упругости 4,5×106 фунт на кв. дюйм=3,1e+10 Па
Коэффициент Пуассона 0,35
Скорость закачивания 30.9 баррелей/мин=0,082 м3
Вязкость 0.5 сантипуаз=0,0005 Па⋅с
Высота 330 фут=101 м
Время закачивания 70 мин

[00134] На фиг. 14.1-14.4 приведены схематические диаграммы 1400.1-1400-4, изображающие сеть 1429 трещин на различных ступенях в ходе операции разрыва. На фиг. 14.1 показана дискретная сеть 1429 трещин (DFN) перед обработкой. На фиг. 14.2 изображена смоделированная DFN 1429 после первой ступени обработки. DFN 1429 имеет распространенные гидравлические разрывы (hydraulic fractures, HFN) 1431, проходящие по ней вследствие первой ступени обработки. На фиг. 14.3 показана DFN, изображающая смоделированные HFN 1431.1-1431.4, распространенные в ходе четырех ступеней соответственно, но без учета эффектов предшествующей ступени. На фиг. 14.4 показана DFN, изображающая HFN 1431.1, 1431.2'-1431.4', распространенные в ходе четырех ступеней соответственно, но с учетом разрывов, затенений напряжений и HFN от предшествующих ступеней.

[00135] Когда ступени создают отдельно, они могут не встречаться друг с другом, как показано на фиг. 14.3. Когда учитывают затенения напряжения и HFN от предшествующих ступеней, как показано на фиг. 14.4, схема распространения может измениться. Гидравлические разрывы 1431.1, созданные в ходе первой ступени, являются одинаковыми для случаев обоих сценариев, как показано на фиг. 14.3 и 14.4. Схема распространения второй ступени 1431.2 может находиться под влиянием первой ступени из-за затенения напряжения, а также из-за новой DFN (включающей HFN 1431.1 от ступени 1), что приводит к изменению схемы распространения на HFN 1431.2'. HFN 1431.1' может начинать придерживаться HFN 1431.1, созданной на ступени 1, при взаимном учете ее. Третья ступень 1431.3 может придерживаться гидравлического разрыва, созданного в ходе второй ступени обработки 1431.2, 1431.2', и может не распространяться слишком далеко вследствие эффекта затенения напряжения от ступени 2, как показано 1431.3 в сравнении с 1431.3'. Ступень 4 (1431.4) может стремиться к повороту от ступени три, когда возможно, но может придерживаться HFN 1431.3' от предшествующих ступеней, когда встречается с ней, и изображена как HFN 1431.4' на фиг. 14.4.

[00136] Представлен способ вычисления затенения напряжения в сложной сети гидравлических разрывов. Способ может включать в себя расширенный двумерный или трехмерный метод разрыва смещений с коррекцией для конечной высоты трещины. Способ может быть использован для аппроксимации взаимодействия между различными ветвями трещины в сложной сети трещин для фундаментальной проблемы трехмерной трещины. Данное вычисление затенения напряжения может быть объединено в UFM, сложной модели сети трещин. Результаты для простых случаев двух трещин показывают трещины, которые могут либо притягивать, либо отталкивать друг друга, в зависимости от их исходных относительных положений, и сравниваются предпочтительно с независимой двумерной моделью неплоского гидравлического разрыва.

[00137] Моделирование множества параллельных трещин от горизонтальной скважины может быть использовано для подтверждения поведения двух крайних трещин, которые могут быть более преобладающими, тогда как внутренние трещины имеют уменьшенную длину и ширину трещины вследствие эффекта затенения напряжения. Такое поведение также может зависеть от других параметров, таких как трение перфорации и промежутки между трещинами. Если промежутки между трещинами больше, чем высота трещины, эффект затенения напряжения может уменьшаться, и могут существовать незначительные различия между множеством трещин. Если трение перфорации большое, может быть выполнено достаточное отклонение для распределения потока равномерно между кластерами перфораций, и размеры трещины могут становиться примерно равными несмотря на эффект затенения напряжения.

[00138] Когда создаются сложные трещины, если формация имеет малую анизотропию напряжений, взаимодействие трещины может приводить к значительному отклонению трещин, когда они стремятся к отталкиванию друг друга. С другой стороны, для большой анизотропии напряжений может существовать ограниченное отклонение трещины, если анизотропия напряжений смещает эффект поворота трещины вследствие затенения напряжения, и трещина может быть вынуждена идти в направлении максимального напряжения. Независимо от числа отклонений трещины, затенения напряжения может оказывать влияние на ширину трещины, что может влиять на распределение скорости закачивания во множество кластеров перфораций, и общий отпечаток сети трещин, и размещение расклинивающего наполнителя.

[00139] На фиг. 15 приведена структурная схема, изображающая способ 1500 выполнения операции разрыва на буровой площадке, таком как буровая площадка 100 по фиг. 1.1. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин имеет естественные трещины, как показано на фиг. 1.1 и 1.2. Способ (1500) может включать (1580) выполнение операции интенсификации путем интенсификации буровой площадки посредством закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин для формирования сети гидравлических разрывов. В некоторых случаях интенсификация может быть выполнена на буровой площадке или путем моделирования.

[00140] Способ включает в себя (1582) получение данных буровой площадки и механической модели геологической среды подземной формации. Данные буровой могут включать в себя какие-либо данные относительно буровой площадки, которые могут быть полезны для моделирования, такие как параметры естественной трещины для естественных трещин, изображения сети трещин и т.п. Параметры естественной трещины могут включать в себя, например, ориентацию плотности, распределение и механические свойства (например, коэффициенты трения, когезию, вязкость разрушения, и т.п.). Параметры трещины могут быть получены путем непосредственных наблюдений исследований скважинным сканером, оцениваемых по трехмерным сейсмическим измерениям, алгоритму ant tracking, анизотропии акустических волн, кривизне геологического слоя, микросейсмическим событиям или изображениям и т.п. Примеры способов для получения параметров трещины представлены в документе PCT/US2012/059774, содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00141] Изображения могут быть получены, например, путем наблюдательных исследований скважинным сканером, оценочных размеров трещины исходя из скважинных измерений, получения микросейсмических изображений и/или др. Размеры трещины могут оцениваться путем оценочных сейсмических измерений, алгоритма ant tracking, акустических измерений, геологических измерений и/или др. Другие данные буровой площадки также могут быть созданы исходя из различных источников, таких как измерения буровой площадки, ретроспективные данные, предположения и т.п. Такие данные могут включать в себя, например, измерения заканчивания, геологической структуры, петрофизические, геомеханические, каротажные и другие формы данных. Механическая модель геологической среды может быть получена, используя обычные способы.

[00142] Способ (1500) также включает в себя создание (1584) схемы роста гидравлического разрыва со временем, например, в ходе операции интенсификации. На фиг. 16.1-16.4 изображен пример создания (1584) схемы роста гидравлического разрыва. Как показано на фиг. 16.1, в исходном состоянии сеть 1606.1 трещин с естественными трещинами 1623 расположена по подземной формации 1602 со скважиной 1604 в ней. Расклинивающий наполнитель закачивают в подземную формацию 1602 из скважины 1604, давление от расклинивающего наполнителя создает гидравлические разрывы 1691 вокруг скважины 1604. Гидравлические разрывы 1691 проходят в подземную формацию вдоль L1 и L2 (фиг. 16.2), и со временем встречаются с другими трещинами в сети 1606.1 трещин, как показано на фиг. 16.2-16.3. Точки контакта с другими трещинами являются пересечениями 1625.

[00143] Создание (1584) может включать в себя (1586) удлинение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, как показано на фиг. 16.2. Схема роста трещины основана на параметрах естественной трещины и минимальном напряжении, и максимальном напряжении на подземной формации. Создание может включать в себя определение (1588) параметров гидравлического разрыва (например, давления p, ширины w, расхода q, и т.п.) гидравлических разрывов, (1590) определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение (1592) размеров трещины (например, высоты) гидравлических разрывов, например исходя из определенных параметров гидравлического разрыва, определенных параметров переноса и механической модели геологической среды. Параметры гидравлического разрыва могут быть определены после прохождения. Определение (1592) может также быть выполнено исходя из параметров переноса расклинивающего наполнителя, параметров буровой площадки и других элементов.

[00144] Создание (1584) может включать в себя моделирование свойств горной породы на основе механической модели геологической среды, как описано, например, в документе Koutsabeloulis and Zhang, 3D Reservoir Geomechanics Modeling in Oil/Gas Field Production, SPE Paper 126095, 2009 SPE Saudi Arabia Section Technical Symposium and Exhibition held in Al Khobar, Saudi Arabia, 9-11 May, 2009 («Коутсабелоулис», 2009»), содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Создание может также включать в себя моделирование операции разрыва путем использования данных буровой площадки и/или изображений в качестве программного обеспечения моделирования, такого как UFM™ и PETREL™, выпускаемого компанией SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORPORATION™ (см.: www.slb.com), для создания успешных изображений индуцированных гидравлических разрывов в сети трещин.

[00145] Способ (1500) также включает выполнение (1594) затенения напряжений на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами (или с другими трещинами), и повторение (1598) создания (1584) на основе затенения напряжения и/или определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами. Повторение может быть выполнено, чтобы учесть взаимодействие трещины, которое может влиять на рост трещины. Затенение напряжения может включать в себя, например, 2D или 3D DDM для каждого из гидравлических разрывов и обновление схемы роста трещины со временем. Схема роста трещины может распространяться перпендикулярно к локальному направлению основного напряжения в соответствии с затенением напряжения. Схема роста трещины может включать в себя влияния естественных трещин и гидравлических разрывов на сеть трещин (см. фиг. 16.3).

[00146] Затенение напряжения может быть выполнено для множества скважин буровой площадки. Затенение напряжения от различных скважин может быть объединено, чтобы определить взаимодействие трещин, которое определено от каждой из скважин. Создание может быть повторено для каждого из затенений напряжений для одной или больше из множества скважин. Создание также может быть повторено для затенения напряжения, выполняемого при выполнении интенсификации от множества скважин. Ряд имитаций также может быть выполнен на одной скважине с различными сочетаниями данных и сравниваться, при необходимости. Ретроспективные или другие данные также могут быть введены в создание, чтобы представить множество источников информации для рассмотрения в окончательных результатах.

[00147] Способ также включает определение (1596) поведения при пересечении между гидравлическими разрывами и встреченной трещиной, если гидравлический разрыв встречается с другой трещиной, и повторение (1598) создания (1584) на основе поведения при пересечении, если гидравлический разрыв встречается с трещиной (см., например, фиг. 16.3). Поведение при пересечении может быть определено, используя, например, способы по документу PCT/US2012/059774, содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00148] Определение поведения при пересечении может включать выполнение затенения напряжения. В зависимости от внутрискважинных условий схема роста трещины может быть неизменной или изменяемой, когда гидравлический разрыв встречается с трещиной. Когда давление трещины больше, чем напряжение, действующее на встреченную трещину, схема роста трещины может распространяться вдоль встреченной трещины. Схема роста трещины может продолжать распространение вдоль встреченной трещины, до тех пор, пока не будет достигнут конец естественной трещины. Схема роста трещины может изменить направление в конце естественной трещины, со схемой роста трещины, проходящей в направлении, перпендикулярном к минимальному напряжению в конце естественной трещины, как показано на фиг. 16.4. Как показано на фиг. 16.4, гидравлический разрыв проходит по новому пути 1627, в соответствии с местными напряжениями σ1 и σ2.

[00149] При необходимости способ (1500) также может включать (1599) подтверждение достоверности схемы роста трещины. Подтверждение достоверности может быть выполнено путем сравнения результирующей схемы роста с другими данными, такими как микросейсмические изображения, как показано, например, на фиг. 7.1 и 7.2.

[00150] Способ может быть выполнен в любом порядке и, при необходимости, повторен. Например, создание (1584)-(1599) может быть повторено со временем, например, путем повторения по мере изменений сети разрывов. Создание (1584) может быть выполнено для обновления повторенного моделирования, выполненного в ходе создания, для учета взаимодействия и эффектов множества трещин, когда сеть трещин интенсифицируется со временем.

II. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МИКРОСЕЙСМИЧНОСТИ

[00151] В одном аспекте настоящего изобретения, по меньшей мере один вариант осуществления относится к способам выполнения нефтепромысловых операций, таких как операции разрыва и/или интенсификации. Более конкретно, по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу интерпретации микросейсмических данных, используя геомеханическую модель для вычисления поля напряжений, окружающего сеть трещин, и потенциального разрушения при сдвиге в естественных трещинах. Это может приводить к значениям для проверки и более точному определению геометрии сети разрывов.

[00152] Изобретение также относится к интерпретации гидравлического разрыва на основе анализа микросейсмичности и напряжений. Представлен способ для рассмотрения микросейсмичности, инициируемой в результате взаимодействия между гидравлическими разрывами и естественными трещинами. Геомеханические модели могут быть использованы для определения полей напряжений, окружающих сеть трещин, и потенциальных разрушений при сдвиге в естественных трещинах сети трещин. Геометрия гидравлического разрыва может быть определена на основе геомеханических моделей.

[00153] Интерпретация гидравлического разрыва может быть выполнена, используя методы 2D и 3D DDM для описания искусственно созданного напряжения на данной трещине, вызванного другими трещинами, как описано выше. Интерпретация гидравлического разрыва также может быть выполнена, используя методы поля напряжения 2D DDM и 3D DDM, чтобы вычислять поле напряжения для скопления трещин с известными граничными смещениями. В способах поля напряжения при расчете микросейсмичности используют DDM для вычисления напряжений в горной породе и/или на закрытых естественных трещинах, расположенных вдали от гидравлических разрывов. DDM может быть использован для создания искусственно вызванных напряжений на трещине другими трещинами, используя 2D, 3D DDM, и/или для создания напряжений на дальних трещинах, используя расширенный DDM.

[00154] В современных способах и системах мониторинга гидравлического разрыва может составляться карта мест, где возникают разрывы, и прохождения разрывов. В некоторых способах и системах микросейсмического мониторинга местоположения сейсмических событий могут обрабатываться путем составления карты информации о моментах вступления и поляризации сейсмической волны в трехмерном (3D) пространстве с помощью использования смоделированных моментов перемещения и/или траекторий луча. Данные способы и системы могут быть использованы, чтобы выводить распространение гидравлического разрыва со временем.

[00155] Изучение природы и степени сложности гидравлического разрыва может быть полезным для экономического развития нетрадиционных источников. Примеры способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Mayerhofer et al., Integrating of Microseismic Fracture Mapping Results with Numerical Fracture Network Production Modeling in the Barnett Shale, Society of Petroleum Engineers (SPE) 102103. presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas. 24-24 September 2006; Mayerhofer et al., What is Stimulated Reservoir Volume (SRV)?, SPE 119890 presented at the SPE Shale Gas Production Conference, Fort Worth, Texas, 16-18 November 2008; Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February 2008; and Cipolla et al., The Relationship between Fracture Complexity, Reser\'oir Properties, and Fracture Treatment Design, SPE 115769 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 21-24 September 2008, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00156] Сложное распространение гидравлического разрыва может быть интерпретировано исходя из микросейсмических измерений, например, из нетрадиционных пластов и низкопроницаемых пластов. Примеры комплексных способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Maxwell et al., Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimize Stimulations in the Barnett Shale, 77411 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Cipolla et al.. Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, 95337 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, 9-12 October 2005; and Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February 2008, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00157] Дополнительные способы, относящиеся к разрыву, представлены в документах Zhao, X.P. and Young, R.P. 2009, Numerical Simulation of Seismicity Induced by Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Reservoirs, Paper SPE 124690 presented at the Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, USA, October 4-7; Meyer, B.R. and Bazan, L.W. (2011) “A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically-Induced Fractures: Theory, Parametric and Case Studies,” Paper SPE 140514 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26; Jeffery, R.G.. Zhang. X.. and Thiercelin, M. 2009, Hydraulic Fracture Offsetting in Naturally Fractured Reservoirs: Quantifying a Pong-Recognized Process, Paper SPE 119351 presented at 2009 SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, Woodlands, TX, 19-21 January; and Wu, R., Kresse, O., Weng, X., Cohen, C., and Gu, H. 2012, Modeling of Interaction of Hydraulic Fractures in Complex Fracture Networks, Paper SPE 152052 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference and Exhibition held in The Woodlands, Texas, USA, 6-8 February (“Wu 2012”), содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00158] На фиг. 17-19.2 изображены напряжения, приложенные к гидравлическим разрывам и естественным трещинам горной породы, таким как формация вокруг скважины, как показано, например, на фиг. 1.1 и 1.2. Как показано на этих чертежах, микросейсмические события могут быть инициированы вследствие взаимодействия между геометрией трещины и свойствами напряжений, связанных с трещинами. Микросейсмические события, записанные в ходе операций гидравлического разрыва, могут быть использованы для интерпретации геометрии искусственно образованной трещины. Каждое микросейсмическое событие может быть результатом внезапного высвобождения локальной упругой энергии, запасенной в горной породе, связанной с распространением трещины, например, под воздействием деформации сдвига.

[00159] Примеры способов микросейсмического события представлены в документах Warpinski, N.R., Branagan, P.T., Peterson, R.E., Wolhart, S.L., and Uhl, J.E. 1998, Mapping Hydraulic Fracture Growth and Geometry Using Microseismic Events Detected by a Wireline Retrievable Accelerometer Array, Paper SPE 40014 presented at the 1998 Gas Technology Symposium, Calgary, Alberta, Canada, March 15-18; Cipolla, C.L., Peterman, F., Creegan, T., McCarley, D. and Nevels, H. 2005, Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, Paper SPE 95337 presented at the 2005 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, October 9-12; Maxwell, S.C., Urbancic, T.I., Steinsberger, N.P., and Zinno, R. 2002, Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, Paper SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-October 2; and Fisher, M.K., Davidson, B.M., Goodwin, A.K., Fielder, E.O., Buckler, W.S., and Steinberger, N.P. 2002, Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimiz.e Stimulations in the Barnett Shale, Paper SPE 77411 presented at the 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, September 29-October 2, которые включены в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00160] На фиг. 17 приведена схематическая диаграмма 1700, изображающая простой плоский гидравлический разрыв 1701, распространяющийся в горной породе 1704, содержащей ранее существующие естественные трещины 1702. Изображенный гидравлический разрыв 1701 может быть разрывом, созданным, например, в формации 102 по фиг. 1.1. Зона 1706, окружающая гидравлический разрыв 1701, показывает проникновение текучей среды в скелет горной породы 1704.

[00161] Однородный скелет горной породы 1704 может быть вначале подвержен напряжениям на месте (например, минимальному горизонтальному напряжению σmin, максимальному горизонтальному напряжению σmax) в геологической среде. Поверхности естественных трещин 1702 могут находиться в контакте друг с другом, поскольку горная порода 1704 подвержена сжимающим напряжениям на месте σmin, σmax, как показано стрелками. Если естественные трещины 1702 не совпадают с направлениями основных напряжений σmin, σmax, поверхности природных трещин 1702 могут быть подвержены усилиям сдвига, в дополнение к сжимающим нормальным усилиям. Если напряжение сдвига на поверхности раздела превышает предельное значение, которое может быть определено как сумма когезии и нормального напряжения, умноженная на коэффициент кулоновского трения (Coulomb friction coefficient, COF), поверхность раздела горной породы может скользить, инициируя распространение трещины и микросейсмическое событие, которое может быть обнаружено с помощью геофона (не показано) на некотором расстоянии.

[00162] Разрушение при сдвиге может быть интерпретировано на основе параметров разрушения, таких как кривая разрушения (например, кривая разрушения Мора-Кулона) и напряженное состояние (например, круг Мора). На фиг. 18 приведен график 1800, изображающий кривую 1808 разрушения Мора-Кулона и круг 1810 Мора. Кривая 1808 разрушения Мора-Кулона может быть применена к поверхности раздела естественной трещины для горной породы 1704 по фиг. 17. Кривая 1808 разрушения может быть использована в качестве модели, описывающей реакцию горной породы на напряжения сдвига. Кривая 1808 разрушения Мора-Кулона представляет собой график сопротивления сдвигу горной породы (ось y) в зависимости от приложенного нормального напряжения (ось x). Ось y обозначает σshear.

[00163] Горизонтальная ось (ось x) графика 1800 изображает эффективное напряжение, определенное как суммарное напряжение σtotal в горной породе, за вычетом порового давления Pp. Кривая 1808 разрушения проходит от точки вдоль отрицательного направления оси x до σnormal в положительном направлении оси x на расстоянии над ней. Линия 1812 растяжения на кривой 1808 разрушения, проходящая от оси x до оси y, представляет разрушение при растяжении горной породы. Линия 1814 сдвига от оси y вдоль верхней стороны кривой 1808 разрушения может обозначать разрушение при сдвиге. Линия 1816 уплотнения, проходящая от разрушения при сдвиге до оси x, может обозначать уплотнение.

[00164] Круг Мора 1810 естественной трещины может быть использован для обозначения исходного напряженного состояния в горной породе 1704. Круг 1810 Мора проходит между σ’min и σ’max на расстоянии над осью x. Круг 1810 Мора представляет нормальные напряжения и напряжения сдвига на поверхности горной породы при любой ориентации θ. Круг 1810 Мора может быть использован для графического определения компонента напряжения, действующего на вращающуюся систему координат. Иначе говоря, круг 1810 Мора может быть использован для определения компонентов напряжения, действующих на иначе ориентированную плоскость, проходящую через определенную материальную точку. Когда поровое давление возрастает, круг 1810 Мора может сдвигаться влево, и может приводить к скольжению естественной трещины 1701, когда суммарное напряжение остается постоянным.

[00165] Кривая 1808 разрушения может отличаться от кривой разрушения для скелета горной породы 1704, которая может иметь другую когезию 1811 (когезия является пересечением кривой разрушения при сдвиге с осью y), и другую кривую. Если исходное напряженное состояние в горной породе 1704 является таким, что соответствующий круг 1810 Мора касается кривой 1808 разрушения при сдвиге, естественная трещина ориентирована под углом θ, что соответствует точке касания, в которой кривая разрушения может спадать при сдвиге. Хотя изображена кривая разрушения Мора-Кулона и круг Мора, для анализа разрушения могут быть использованы другие кривые разрушения или напряженные состояния.

[00166] Как показано на фиг. 17 и 18, в ходе обработки гидравлическим разрывом (например, как показано на фиг. 1.1), текучая среда может проникать в скелет породы, окружающей гидравлический разрыв 1701. В результате поровое давление в скелете породы может возрастать, и принуждать круг 1810 Мора смещаться влево, как указано выше. Такое смещение может быть первичным механизмом сейсмичности в ходе гидравлического разрыва в проницаемой породе. Другой механизм, который может быть преобладающим механизмом для скелетов породы с чрезвычайно низкой проницаемостью, может быть нарушением напряжений, окружающим гидравлический разрыв 1701, как схематически изображено на фиг. 19.

[00167] На фиг. 19.1 и 19.2 схематически изображено нарушение 1900 напряжения для напряжений σmin, σvertical, приложенных к гидравлическому разрыву 1701. Данные нарушения напряжений могут инициировать скольжение существующей естественной трещины 1702, если ее свойства и исходное напряженное состояние таковы, что естественная трещина 1702 близка к условиям разрушения при сдвиге. Небольшое нарушение напряжения, как то, которое искусственно образовано в горной породе, окружающей гидравлический разрыв 1701, может продвинуть круг 1810 Мора к достижению разрушения при сдвиге, и создает микросейсмическое событие.

[00168] Как показано на виде поперечного разреза на фиг. 19.1, может быть создана зона 1918 распределенного напряжения, пропорциональная высоте трещины для трещины 1701. Деформация 1920 сдвига может быть создана возле зоны распределенного напряжения, как показано двойными стрелками. Как показано на виде карты по фиг. 19.1, деформация T растяжения может быть приложена к гидравлическому разрыву, как показано противоположными стрелками.

[00169] Подобно естественным трещинам 1702, если напряженное состояние таково, что достигнута кривая 1808 сдвига скелета породы, в скелете породы может быть создана сдвиговая трещина, которая также может инициировать микросейсмическое событие. Может быть легче достичь состояния разрушения по меньшей мере для некоторых из существующих естественных трещин 1702, чем для скелета породы.

[00170] Гидравлический разрыв может быть использован для извлечения углеводородов, например, в нетрадиционных пластах со сверхнизкой проницаемостью, таких как сланцевый газ. Как в традиционных пластах, микросейсмический мониторинг может быть использован дополнительно при определении созданной геометрии трещины. Микросейсмический мониторинг может показывать широко распространенное облако событий, которое может обозначать сложные схемы трещин или сети, созданные в ходе гидравлического разрыва. Когда создается сложная схема трещин, возможность использования микросейсмического облака, чтобы намечать подробную структуру сети трещин, может быть затруднена, например, вследствие того, что микросейсмические события могут не быть расположены в плоскостях гидравлического разрыва и/или могут находиться на естественных трещинах, окружающих гидравлические разрывы, и/или вследствие неопределенности, связанной с местоположениями микросейсмических событий.

[00171] Примеры неопределенности микросейсмического местоположения представлены в документах Maxwell, S.C. 2009, Microseismic Location Uncertainty, CSEG RECORDER, April 2009, pp. 41-46; and Maxwell, S.C., Underhill, B., Bennett, L., Woerpel, C. and Martinez, A. 2010, Key Criteria for a Successful Microseismic Project, Paper SPE 134695 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Florence, Italy, 19-22 September, 2010, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00172] На фиг. 20 приведена схематическая диаграмма 2000, иллюстрирующая, как микросейсмичность может быть инициирована в результате взаимодействия между гидравлическим разрывом 2001 и естественной трещиной 2002. Представлена временная шкала 2022, изображающая микросейсмические события 2028, возникающие вдоль гидравлического разрыва 2001 и естественной трещины 2002. Примеры микросейсмичности представлены в документе Maxwell, S.C. and Cipolla, C. 2011. What Does Microseismicity Tell Us About Hydraulic fracturing. Paper SPE 146932 presented at the 2011 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, CO, October 30 - November 2, содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00173] В момент времени t1 гидравлический разрыв 2001 находится достаточно далеко от естественной трещины 2002, так что нарушения напряжений, окружающие гидравлический разрыв 2001, недостаточны для инициации скольжения поверхностей раздела естественной трещины 2002. В данном случае микросейсмичность не может выделяться из естественной трещины. В момент времени t2 гидравлический разрыв 2001 находится достаточно близко к естественной трещине 2002, так что нарушение напряжения вызывает возникновение скольжения сдвига в естественной трещине 2002, приводящего к микросейсмическому событию 2028.

[00174] В момент времени t3 гидравлический разрыв 2001 пересекает естественную трещину 2002 и может распространяться вдоль естественной трещины 2002 или ответвления от естественной трещины 2002. В некоторых случаях естественная трещина 2002, которая уже сообщается с гидравлическим разрывом 2001, может еще иметь поверхности раздела, «слипшиеся» опять в результате деформации горной породы или флуктуации давления. В последний момент времени t4, поверхность раздела может снова слипаться и выделять новое микросейсмическое событие 2028.

[00175] Плоскости/поверхности гидравлического разрыва могут быть непосредственно извлечены из микросейсмических данных. Примеры способов извлечения микросейсмических данных представлены в документах Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimiz.e Stimulations in the Barnett Shale, Paper SPE 77411 presented at the 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, September 29-October 2, 2002; Craig, D.P. and Burkhart, R., Using Maps of Microseismic Events to Define Reservoir Discontinuities, Paper SPE 135290 presented at SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Florence, Italy, 19-22 September, 2010; Williams et al.. Quantitative Interpretation of Major Planes from Microseismic Event locations With Application in Production Prediction, submitted to SEG Annual Meeting (2010), and US Patent Application No. 2011/0029291, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00176] По меньшей мере в некоторых случаях поверхности трещины, извлекаемые непосредственно из микросейсмического облака событий, используя определенные способы, могут иметь большую неопределенность, например, поскольку события могут не находиться на действительных поверхностях гидравлического разрыва, как указано выше. Эти способы могут не использовать другую информацию, такую как свойства формации и объем закачанной текучей среды. Интерпретация микросейсмических звуковых сигналов может давать информацию, такую как тензор момента микросейсмического источника, уменьшение напряжения и эффективная зона, соответствующая скольжению. Такая информация не может быть полностью использована для корреляции с геометрией гидравлического разрыва.

[00177] Для включения характеристик формации и информации закачивания были разработаны модели гидравлического разрыва для имитации распространения сложной трещины в формациях с естественными трещинами. Примеры моделей гидравлического разрыва представлены в документах Weng et al., Modeling of Hydraulic Fracture Network Propagation in a Naturally Fractured Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference and Exhibition held in The Woodlands, Texas, USA, 24-26 January 2011 (“Weng 2011”); Cipolla et al., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Hydraulic Fracture Complexity, Paper SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26, 2011; and Gu et al., “Hydraulic Fracture Crossing Natural Fracture at Non-Orthogonal Angles, A Criterion, Its Validation and Applications,” Paper SPE 139984 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26, 2011, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

[00178] Модели могут рассматривать взаимодействие гидравлического разрыва с естественными трещинами и/или извилинами, и рассчитывать детализованную структуру созданных сетей трещин. Модели могут использовать имитационную модель, такую как UFM™, которая может включать в себя, априори, заранее определенную совокупность природных трещин в формации. Естественные трещины могут быть созданы на основе информации, полученной из трехмерных сейсмических данных, исследований скважинным сканером, и/или характеристик керна. Созданные естественные трещины могут иметь большие неопределенности, что может вести к неточному расчету для комплексных имитационных моделей трещины. Микросейсмические данные могут представлять значения для подтверждения и/или проверки результатов моделирования.

[00179] Поскольку микросейсмические данные могут не представлять точную плоскость трещины, как указано выше, спрогнозированный «отпечаток» модели трещины общей сети трещин может сравниваться с общим микросейсмическим облаком. Параметры модели могут быть откорректированы, пока результаты модели примерно согласуются с наблюдаемым микросейсмическим облаком. Такой подход проверки может иметь некоторую неотъемлемую неопределенность, например, когда отпечаток сети трещин может не быть таким же, как зона, намеченная микросейсмическим облаком. Это может происходить, например, когда события разрушения при сдвиге могут быть инициированы на некотором расстоянии от действительных трещин.

[00180] На фиг. 21 приведена схематическая диаграмма 2100, изображающая пример поступательного распространения гидравлических разрывов 2101 a-f и естественных трещин 2102a-f. Детализованные модели сложного гидравлического разрыва могут быть использованы для расчета поступательного распространения множества ветвей трещин в сложной сети трещин. Формация вначале может включать много естественных трещин 2102a-f.

[00181] Как показано на фиг. 21, различные взаимосвязи 2130a-f могут возникать между гидравлическими разрывами 2101 a-f и естественными трещинами 2102a-f. Взаимосвязь 2130a не показывает пересечений между гидравлическим разрывом 2101a и естественной трещиной 2102a. Взаимосвязь 2130b показывает приостановку и/или скольжение между гидравлическим разрывом 2101a и естественной трещиной 2102a. Взаимосвязь 2130c показывает гидравлический разрыв 2101c, распространяющийся вдоль естественной трещины 2102c и растяжение естественной трещины 2102c. Взаимосвязь 2130d показывает гидравлический разрыв 2101d, пересекающий естественную трещину 2102c. Взаимосвязь 2130e показывает пересечение между гидравлическим разрывом 2101e и естественной трещиной 2102e, при естественной трещине 2102e, остающейся закрытой. Взаимосвязь 2130f показывает пересечение между гидравлическим разрывом 2101f и естественной трещиной 2102f, при естественной трещине 2102e, имеющей отверстие 2103 извилины, развивающееся после пересечения между гидравлическим разрывом 2101f и естественной трещиной 2102f.

[00182] В некоторых случаях, таких как взаимосвязь 2130b-2130f, гидравлические разрывы 2101 a-f и естественные трещины 2102a-f могут пересекаться. Взаимосвязь гидравлических разрывов 2101 a-f и естественной трещины 2102a-f может приводить к ветвлению трещины там, где гидравлические разрывы 2101a-f и естественная трещина 2102a-f пересекаются. Пересечения 2130a-f могут приводить к открыванию гидравлических разрывов 2101a-f и их распространению вдоль естественных трещин 2102a-f, и приводит к ветвлению и сложности трещины.

[00183] В некоторых случаях получение характеристик естественных трещин под землей может быть трудным, если не невозможным. Исходная совокупность естественных трещин дискретной сети трещин (discrete fracture network, DFN) может быть создана стохастически. Стохастическая совокупность DFN может быть ограничена информацией, полученной из сейсмических данных и исследований скважинным сканером, и/или с использованием геологических и геостатистических моделей.

[00184] На фиг. 22.1 приведена схематическая диаграмма 2200.1, изображающая DFN 2232 вокруг скважины 2236. Следы статистически созданной DFN изображены возле скважины 2236, со статистически созданными следами DFN, равномерно распределенными в формации 2234. Следы изображают естественные трещины 2202, расположенные по формации 2234.

[00185] На фиг. 22.2 приведена схематическая диаграмма 2200.2, отображающая спрогнозированную сеть гидравлических разрывов (hydraulic fracture network, HFN) 2236, смоделированную из равномерно распределенной DFN 2232. Гидравлические разрывы 2201 созданы из сложной модели трещины для соответствующей DFN 2232. На фиг. 22.2 также показаны микросейсмические события 2238 (показаны как шарики на графике 2200.2), собранные во время обработки разрыва.

[00186] В случае, изображенном на фиг. 22.2, спрогнозированный отпечаток HFN 2236 не соответствует микросейсмическому облаку 2240 микросейсмических событий 2238. Попытки обеспечить совпадение могут быть выполнены путем изменения свойств горной породы и/или исходного распределения естественных трещин, чтобы постараться согласовать микросейсмические события 2238. Нет уверенности, что микросейсмические события 2238 представляют собой действительные плоскости гидравлического разрыва, так как они могут быть сдвигом, вызванным скольжением естественных трещин 2202 от гидравлических разрывов 2203, как уже указано выше.

[00187] Принудительное совмещение сложной модели трещины с микросейсмическим облаком 2240 может привести к ошибке. Другой подход может заключаться в расчете искусственно созданного поля напряжения, окружающего созданную HFN 2236, и определении условий разрушения при сдвиге в естественных трещинах и скелете породы, так чтобы «отпечаток» напряжения примерно соответствовал микросейсмическим условиям. Кроме того, из расчетного поля напряжения могут быть определены естественные трещины, которые подвергнуты скольжению, и их ориентация, которую можно сравнивать с ориентацией скольжения, определенной из тензора микросейсмического момента для получения более надежной интерпретации.

[00188] На фиг. 23.1 и 23.2 изображены способы 2300.1, 2300.2 выполнения операции разрыва на буровой площадке. По меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего изобретения способы 2300.1, 2300.2 представлены для интерпретации микросейсмичности и ее использования для проверки моделирования сложной трещины путем объединения анализа напряжения и разрушения горной породы. Каждый из способов 2300.1, 2300.2 может включать в себя выполнение 2350 операции интенсификации буровой площадки, заключающейся в интенсификации буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин и/или создание 2352 данных буровой площадки (например, параметров естественной трещины для естественных трещин, данных закачивания и микросейсмических измерений). Способы 2300.1, 2300.2 могут быть выполнены с помощью всего или части способа 1500 по фиг. 15.

[00189] Способ 2300.1 включает в себя прогноз 2354 геометрии трещины, определение 2356 трехмерного (3D) поля напряжения и выполнение 2358 оценки разрушения и проверки по сравнению с микросейсмическими событиями.

Прогнозирование геометрии трещины

[00190] Прогнозирование 2354 геометрии трещины может быть выполнено, например, путем моделирования 2360 трещин, таких как естественные, гидравлические и/или сложные трещины на основе данных буровой площадки, и создания 2362 дискретной сети трещин по данным буровой площадки. Геометрия гидравлического разрыва вначале может быть рассчитаны, используя модель гидравлического разрыва, основанную на знании геологических, геомеханических данных и данных обработки трещины. В случае сложных трещин в формации с естественными трещинами модель может быть использована для прогнозирования плоскостей сложной трещины, а также ширины трещины, давления текучей среды и других параметров, связанных с системой трещин. Примеры моделирования представлены в заявке на патент США № 2008/0183451. Прогнозирование может быть выполнено путем использования моделирования, например, UFM, как указано выше.

Вычисление трехмерного (3D) поля напряжения

[00191] Трехмерное (3D) поле напряжения может быть определено 2356 с помощью моделирования. Для какой-либо данной геометрии гидравлического разрыва, вычисленной с помощью модели трещины, трехмерное поле (или область) напряжения, окружающее гидравлические разрывы (см., например, фиг. 19) может быть вычислено путем использования моделирования 2364, например, численной геомеханической модели. Например, может быть использован численный геомеханический код конечного элемента и/или код конечной разности. Такое численное моделирование может быть трудоемким, поскольку включает в себя построение комплексных трехмерных мелких спрогнозированных сеток, окружающих каждую из трещин, и может быть с большим объемом вычислений. Примеры моделирования приведены в документах Коутсабелоулис 2009 и Чжан 2007, и могут использовать Itasca 2002 и/или FLAC3D™, выпускаемую ITASCA™ (см.: http://vvwvv.itascacg.com/).).

[00192] Трехмерное поле напряжения может также быть определено 2356, используя методы с эффективным объемом вычислений на основе метода разрыва смещений (Displacement Discontinuity Method, DDM). DDM может быть выполнен с использованием, например, расширенного двумерного (2D) DDM и/или 3D DDM. Примеры

1. Расширенный 2D DDM

[00193] Способ может быть основан на расширенном 2D DDM 2366, таком как описан здесь. Метод 2D DDM был использован в комплексном моделировании трещины для вычисления взаимодействия между сложными гидравлическими разрывами (также называемым эффект «затенения напряжения»), и описан в настоящем документе и в PCT/US2012/063340. Примеры 2D DDM приведены в документе Ольсон, 2004, а модели сложной трещины представлены в документах Венг, 2011 и Ву, 2012.

[00194] На фиг. 3 приведена схематическая диаграмма 300, отображающая вид в плане сложной сети 300 трещин. Сеть 300 трещин дискретизирована на множество связанных малых элементов ELEM i, j. В каждом элементе ELEM i, j, давление текучей среды и ширина могут быть определены путем решения системы связанных уравнений упругости и потока текучей среды. Примеры потока текучей среды в трещинах приведены в документе Венг, 2011. Для учета взаимодействия между соседними трещинами может быть использован метод 2D DDM. Примеры методов 2D приведены в документе Крауч и Старфилд, 1983.

[00195] Уравнения 2D DDM связывают нормальные напряжения и напряжения сдвига (σn и σs), действующие на элемент трещины Elem i с вкладами открывающих и сдвигающих разрывов смещений (Dn and Ds) от всех элементов трещины Elem i, j, как показано в уравнениях ниже. Чтобы учесть трехмерный эффект вследствие конечной высоты трещины, вводится трехмерный коэффициент коррекции 2368 к коэффициентам влияния Cij и преобразованные уравнения упругости (8.1) и (8.2) 2D DDM, как указано здесь. Способы, включающие трехмерные эффекты, приведены в документе Ольсон, 2004.

[00196] Трехмерный коэффициент коррекции может быть представлен как установленный в уравнении (12). Введенный трехмерный коэффициент коррекции может вести к ослаблению взаимодействия между двумя элементами трещины при увеличении расстояния, правильно отображая трехмерный эффект конечной высоты трещины. Расширенный метод 2D DDM может быть проверен 2370 в сравнении с трехмерными решениями конечной разности в простых случаях для подтверждения хорошей аппроксимации. Способы коррекции описаны в документе Ву, 2012.

[00197] В указанном способе для вычисления затенения напряжения, напряжения могут быть вычислены 2372 в центре каждого элемента сети гидравлических разрывов. Аналогичные уравнения могут быть применены для вычисления поля напряжения в горной породе от элементов гидравлического разрыва. Путем вычисления нормальных напряжений и напряжений сдвига, действующих на часть дискретной сети трещин, таких как ранее существующие естественные трещины и/или точки в скелете породы, могут быть оценено условия разрушения при сдвиге.

2. 3D DDM

[00198] В некоторых случаях метод 2D DDM может быть ограничен для оценивания средних напряжений в горизонтальной плоскости (предполагая, что трещины являются вертикальными). Способ также может быть основан на 3D DDM 2374.

[00199] Для данной сети гидравлических разрывов сеть может быть дискретизирована на связанные малые прямоугольные (или многоугольные) элементы. Для любого заданного прямоугольного элемента, подвергаемого разрыву смещений между его двумя поверхностями, представленными Dx, Dy, и Dz, индуцированными напряжениями в горной породе в любой точке (x, y, z), могут быть вычислены, используя решение 3D DDM.

[00200] На фиг. 24 показана диаграмма 2400 локальной системы координат x, y, z для одного из прямоугольных элементов 2470, расположенных вдоль плоскости x-y. Искусственно созданное поле смещений и напряжений может быть выражено в виде:

где a и b – половина длин ребер прямоугольника, и

Для любой данной точки наблюдения P (x, y, z) в трехмерном пространстве может быть вычислено 2376 искусственно вызванное напряжение в точке P путем наложения напряжений от всех элементов трещины и путем применения соответствующего преобразования координат. Способы, включающие 3D DDM, представлены в документе Crouch, S.L. and Starfield, A.M. (1990), Boundary Element Methods in Solid Mechanics, Unwin Hyman, London, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.

Оценивание и проверка разрушения в сравнении с микросейсмическими событиями

[00201] Оценивание и проверка разрушения может быть выполнена 2358 в сравнении с микросейсмическими событиями. Напряжения могут быть вычислены в различных местоположениях в трехмерном пространстве для различных целей анализа. Напряжения могут быть созданы путем приложения напряжения к фиксированным точкам в трехмерном пространстве для создания графиков 2378 компонентов напряжения и/или для создания напряжений 2380 вдоль наблюдаемых микросейсмических местоположений. Далее приведены списки таких применений, но способ не ограничен данными применениями.

1. Трехмерный контур напряжения

[00202] Вычисление напряжения может быть применено к фиксированным точкам в трехмерном пространстве для создания графиков 2378 контуров различных компонентов напряжения или графиков производных из напряжений параметров разрушения. Трехмерные графики контура дают указание того, где существуют концентрации напряжений или где горная порода наиболее вероятно вызывает разрушение при сдвиге, которое может быть скоррелировано с местоположениями микросейсмического события или плотностью события.

2. Напряжения в данных естественных трещинах

[00203] Напряжения могут быть вычислены 2380 на естественных трещинах или вдоль естественных трещин. Может быть вычислено напряжение при сдвиге или другие соответствующие показатели, относящиеся к условиям разрушения. Кроме того, их можно сравнивать 2382 с микросейсмическими местоположениями и атрибутами тензора момента для определения того, согласуются ли предполагаемые параметры естественной трещины с микросейсмическими наблюдениями, и выполняется ли какая-либо корректировка параметров трещины.

3. Напряжения в местоположениях микросейсмического события

[00204] Напряжения могут быть вычислены 2384 в наблюдаемых местоположениях микросейсмического события. На основе вычисленных напряжений может быть оценена вероятность скольжения сдвига или состояние границы. Поскольку скольжение сдвига имеет место в местоположении микросейсмического события, согласование или рассогласование модели прогнозирования с реальностью может обеспечить меру корректности результатов модели.

[00205] Независимо от того, где в пространстве вычисляют напряжения, может быть выполнено сравнение 2386 спрогнозированой предрасположенности к скольжению при сдвиге или разрушению с наблюдениями микросейсмичности. Если спрогнозированная модель недостаточно согласуется с наблюдениями микросейсмичности, могут быть использованы модификации в системе естественных трещин или других параметрах горной породы и возврат к моделированию, пока не будет получено адекватное согласование. После корректировки 2388, данные буровой площадки могут быть модифицированы в 2352, и способ повторяют. После выполнения проверки параметры трещины могут быть откорректированы 2388 на основе сравнения. Операция интенсификации 2390 также может быть скорректирована на основе параметров трещины.

[00206] Способ обеспечивает прямую связь наблюдаемой микросейсмичности и поля напряжения, ожидаемого от искусственно образованных гидравлических разрывов. При выполнении этого может быть учтено исходное однородное распределение напряжений в горной формации, изменения естественных трещин и их атрибутов, и их распределения в пласте, основные сдвиги с различными свойствами и т.п. Это может уменьшить неопределенности в анализе и интерпретации микросейсмических событий, и может обеспечить более детерминированное подтверждение/проверку геометрии трещины по модели трещины.

[00207] Процесс проверки может также обеспечить лучшее изучение механизмов и параметров микросейсмического источника, которое создает базис для улучшенного рассмотрения установки или схемы микросейсмических измерения при последующих обработках той же скважины, или при будущих обработках соседних скважин.

[00208] На фиг. 23.2 представлен другой способ 2300.2 выполнения операции разрыва. В этом варианте способ включает в себя выполнение 2350 операции интенсификации, включающей в себя интенсификацию участка скважины путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин и создание 2352 данных буровой площадки (например, параметров естественной трещины для естественных трещин, данных закачивания и микросейсмических измерений), как на фиг. 23.1. Способ 2300.2 также включает моделирование 2375 гидравлических разрывов на основе данных буровой площадки и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, создание 2377 поля напряжения гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель (например, 2D или 3D DDM), определение 2379 параметров разрушения при сдвиге, содержащих кривую разрушения и напряженное состояние возле сети разрывов (например, вдоль естественных трещин, гидравлических разрывов, и/или горной породы), определение 2381 местоположения разрушения при сдвиге сети трещин из кривой разрушения и напряженного состояния, проверку 2383 геометрии гидравлического разрыва путем сравнения микросейсмических измерений со смоделированной сетью гидравлических разрывов и/или активированной дискретной сетью трещин, корректировку 2385 дискретной сети трещин на основе сравнения, и корректировку 2387 операции интенсификации на основе сравнения.

[00209] Способ полностью или частично может быть выполнен в любом порядке и, при необходимости, повторен.

III. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МИКРОСЕЙСМИЧНОСТИ С ПОМОЩЬЮ СЕЙСМИЧЕСКОГО МОМЕНТА

[00210] Данное изобретение также связано со способами выполнения операций разрыва, включающими в себя моделирование гидравлических разрывов и дискретных сетей трещин, определение компонентов сдвига и растяжения сети гидравлических разрывов, и определение моделированной плотности момента из компонентов сдвига и растяжения. Дискретная сеть трещин может быть проверена путем сравнения смоделированной плотности момента с действительной плотностью момента, определенной из данных буровой площадки. Данная информация может быть использована для прогноза размещения расклинивающего наполнителя, добычи и давления пласта.

[00211] Описанные здесь способы могут быть использованы, например, для извлечения и оценки атрибутов или свойств сети гидравлических (искусственно образованных) разрывов из микросейсмической активности, созданной во время обработок интенсификации в нетрадиционных пластах. Способы могут не быть ограничены конкретной формацией, типом скважины и/или типом группы, используемой для сбора микросейсмических сигналов.

[00212] Очевидность микросейсмичности сложности трещины привела к недавней разработке средств моделирования для имитации роста сети трещин. Такие сложные модели трещины могут опираться на проверку информации о микросейсмическом местоположении, хотя механика микросейсмического источника также может обеспечивать дополнительное подтверждение модели. Смоделированная геомеханическая деформация, связанная с интенсификацией гидравлического разрыва для сложного гидравлического разрыва, содержит информацию, которая может сравниваться с наблюдаемой микросейсмической деформацией. Разбиение смоделированных напряжений на компоненты сдвига и продольной деформации могут обеспечить относительное сравнение соответствующего режима смещения с наблюдаемыми суммарными микросейсмическими моментами.

[00213] Ряд трещин с простой геометрией исследовали, чтобы проиллюстрировать режимы деформации моделируемых смещений трещины. Описана также последовательность действий, где входные параметры моделирования изменяют для соответствия как отпечатка, так и деформации микросейсмичности, что затем приводит к оценке всего объема сети трещин и размещения расклинивающего наполнителя. Таким образом, эффективно интенсифицированный объем может быть оценен и использован в качестве входных данных для моделирования пласта для исследования производительности скважины и дренирования пласта. Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя один или больше способов, вычислительных устройств, энергонезависимых компьютерочитаемых носителей и систем для моделирования микросейсмической сети трещины (microseismic fracture network, MFN).

[00214] Изучение природы и степени сложности гидравлического разрыва может быть полезным для экономического развития нетрадиционных источников. Во время обработок гидравлического разрыва геомеханическое взаимодействие между гидравлическими разрывами и естественными трещинами может оказывать влияние на степень сложности полученной сети трещин. Примеры способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Mayerhofer et al., Integrating of Microseismic Fracture Mapping Results with Numerical Fracture Network Production Modeling in the Barnett Shale, Society of Petroleum Engineers (SPE) 102103, presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, 24-24 September 2006; Mayerhofer et al., What is Stimulated Reservoir Volume (SRV)?, SPE 119890 presented at the SPE Shale Gas Production Conference, Fort Worth, Texas, 16-18 November 2008; Warpinski et al.. Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity. SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February 2008; and Cipolla et al.. The Relationship between Fracture Complexity, Reservoir Properties, and Fracture Treatment Design, SPE 115769 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 21-24 September 2008.

[00215] Сложное распространение гидравлического разрыва может быть интерпретировано исходя из микросейсмических измерений, например, из нетрадиционных пластов и низкопроницаемых пластов. Примеры комплексных способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Maxwell et al., Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimize Stimulations in the Barnett Shale, 77411 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Cipolla et al., Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, 95337 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, 9-12 October 2005; and Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February, 2008.

[00216] Проектные решения интенсификации и заканчивания могут быть выполнены на основе ожидаемой сложности трещин, которая может быть показателем для конечной производительности скважины. Средства геомеханического анализа могут быть использованы для моделирования сети трещин, полученной из интенсификации гидравлического разрыва ранее существующей дискретной сети трещин (discrete fracture network, DFN). В некоторых случаях могут существовать проблемы в отличиях между малой степенью сложности трещины и простым планарным ростом трещины. Показателем, который может влиять на создание сложных систем трещин, является наличие и распределение естественных трещин. Пример сложных трещин показан в документе Cipolla et al., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Fracture Complexity, SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas, 24-26 February, 2011. Модели DFN были использованы для моделирования добычи в пластах с естественными трещинами, как показано, например, в следующих документах: Dershowitz et al., A Workflow for Integrated Barnett Shale Reservoir Modeling and Simulation, SPE 122934 presented at the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference. Cartagena, Columbia. 31 May-3 June 2009; Quiet al., Applying Curvature and Fracture Analysis to the Placement of Horizontal Wells: Example from the Mabee (San Adres) Reservoir, Texas, SPE 70010 presented at the SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas 15-17 May, 2001; and Will et al., Integration of Seismic Anisotropy and Reservoir-Performance Data for Characterization of Naturally Fractured Reservoirs Using Discrete-Feature-Network Models, SPE 84412 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 5-8 October 2003. Данные способы, вместе с подходами на основе каротажа (см., например, Bratton et al., Rock Strength Parameters from Annular Pressure While Drilling and Dipole Sonic Dispersion Analysis, Presented at the SPWLA 45th Annual Logging Symposium, Noordwijk, The Netherlands, 6-9 June 2004) могут быть описательными. Некоторые такие способы могут быть использованы для получения характеристик структуры естественной сети трещин для продолжения наблюдений в скважине по пласту.

[00217] Также были разработаны некоторые модели для количественного определения распространения сложной сети гидравлических разрывов, например, в формации, с залегающими в ней ранее определенными, детерминистическими или стохастическими естественными трещинами. Примеры моделей сложных трещин описаны в следующих документах: Sahimi, M., New Models For Natural And Hydraulic Fracturing On Heterogeneous Rock, SPE 29648 presented at the SPE Western Regional Meeting, Bakersfield, California (1995); Fomin et al., Advances In Mathematical Modeling Of Hydraulic Stimulation Of A Subterranean Fractured Reservoir, Proc. SPIE 5831: 148-154 (2005); Napier et al., Comparison Of Numerical And Physical Models For Understanding Shear Fracture Process, Pure Appl. Geophys, 163; 1153-1174 (2006); Tezuka et al., Fractured Reservoir Characterization Incorporating Microseismic Monitoring And Pressure Analysis During Massive Hydraulic Injection, IPTC. 12391 presented at the International Petroleum Technology Conference, Kuala Lumpur-, Malaysia (2008); Olsen et al., Modeling Simultaneous Growth Of Multiple Hydraulic Fractures And Their Interaction With Natural Fractures, SPE 119739 presented at the Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas (2009); and Xu et al.. Characterization of Hydraulically Induced Shale Fracture Network Using an Analytical/Semi- Analytical Model, SPE 124697 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, 4-7 October 2009; and Weng et al., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured Formation, SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, Woodlands, Texas, USA, 24-26 January, 2011. В некоторых моделях микросейсмическая активность может быть использована для сдерживания процесса трещинообразования.

Введение

[00218] На фиг. 25.1-25.4 проиллюстрированы упрощенные, схематические виды нефтяного месторождения 2500, имеющего подземные формации 2502, содержащие пласт 2504 в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе. На фиг. 25.1 проиллюстрирована операция разведки, выполняемая с помощью прибора для измерения искривления скважины, такого как сейсмическая станция 2506.1, для измерения свойств подземной формации. Операция разведки представляет собой сейсморазведочную операцию для выполнения звуковых колебаний. На фиг. 25.1, одни такие звуковые колебания, звуковые колебания 2512, созданные источником 2510, отражаются горизонтами 2514 в толще породы 2516. Ряд звуковых колебаний принимается датчиками, такими как геофон-приемник 2518, расположенный на земной поверхности. Полученные данные 2520 представляются в качестве входных данных в компьютере 2522.1 сейсмической станции 2506.1, и, реагируя на входные данные, компьютер 2522.1 создает выходные сейсмические данные 2524. Выходные сейсмические данные могут сохраняться, передаваться или дополнительно обрабатываться, по необходимости, например, с помощью предварительной обработки данных. Установка 2534 на поверхности также изображена как имеющая систему 2550 операции микросейсмического разрыва, как будет описано далее.

[00219] На фиг. 25.2 проиллюстрирована операция бурения, выполняемая с помощью бурильного инструмента 2506.2, подвешенного на установке 2528 и продвигаемого в подземную формацию 2502, чтобы формировать скважину 2536. Резервуар 2530 для бурового раствора используют для перемещения бурового раствора к бурильному инструменту по напорной линии 2532 для циркуляции бурового раствора через бурильный инструмент, а затем вверх по скважине 2536 и обратно на поверхность. Буровой раствор может затем фильтроваться и возвращаться в резервуар для бурового раствора. Система циркуляции может быть использована для хранения, регулирования или фильтрации протекающего бурового раствора. Бурильный инструмент продвигается в подземную формацию 2502 для достижения пласта 2504. Каждая скважина может быть нацелена на один или больше пластов. Бурильный инструмент выполнен с возможностью измерения свойств в скважинных условиях с использованием каротажа наряду с бурильным инструментом. Каротаж наряду с бурильным инструментом также может быть выполнен с возможностью отбора образцов 2533 керна, как показано.

[00220] Компьютерное оборудование может быть расположено в различных местах на нефтяном месторождении 2500 (например, установка 2534 на поверхности) и/или удаленных местоположениях. Установка 2534 на поверхности может быть использована для связи с бурильным инструментом и/или внеплощадочными операциями, а также с другими датчиками на поверхности или в скважине. Установка 2534 на поверхности имеет возможность связи с бурильным инструментом для отправки команд к бурильному инструменту и для приема данных от него. Установка 2534 на поверхности также может собирать данные, создаваемые во время операции бурения, и создает выходные данные 2535, которые затем могут быть сохранены или переданы.

[00221] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут быть размещены вокруг месторождения 2500 нефти для сбора данных, касающихся различных операций, упомянутых в представленном выше описании. Как показано, датчик (S) установлен в одном или больше местоположений в бурильном инструменте и/или установке 2528 для измерения параметров бурения, таких как вес на долоте, крутящий момент на долоте, давления, температуры, расходы, составы, скорость вращения и/или другие параметры промысловых операций. Датчики (S) также могут быть установлены в одном или больше местоположений в системе циркуляции.

[00222] Бурильный инструмент 2506.2 может содержать оборудование низа бурильной колонны (bottom hole assembly, BHA) (не показано) возле бурового долота (например, в нескольких длинах бурильных труб от бурового долота). Оборудование низа бурильной колонны включает возможность измерения, обработки и сохранения информации, а также связи с установкой 2534 на поверхности. Оборудование низа бурильной колонны дополнительно включает бурильные трубы для выполнения различных других функций измерения.

[00223] Оборудование низа бурильной колонны может содержать блок связи, который поддерживает связь с установкой 2534 на поверхности. Блок связи выполнен с возможностью отправки и приема сигналов с поверхности, используя канал связи, такой как телеметрия пульсации бурового раствора, электромагнитная телеметрия, или проводная связь бурильной колонны. Блок связи может включать в себя, например, передатчик, который создает сигнал, такой как звуковой или электромагнитный сигнал, который представляет параметры бурения. Специалисту должно быть понятно, что могут быть использованы разнообразные телеметрические системы, такие как проводная система бурильной колонны, электромагнитные или другие известные телеметрические системы.

[00224] Скважина может быть пробурена в соответствии с планом бурения, который утверждают перед бурением. В плане бурения может быть установлено оборудование, давления, траектории и/или другие параметры, определяющие процесс бурения для буровой площадки. Затем может быть выполнена операция бурения в соответствии с планом бурения. Однако по мере сбора информации, операция бурения может отклоняться от плана бурения. Кроме того, когда выполняют операцию бурения или другие операции, условия на поверхности могут изменяться. Модель геологической среды также может обеспечивать корректировку по мере сбора новой информации.

[00225] Данные, собранные датчиками (S), могут быть собраны с помощью установки 2534 на поверхности и/или других источников сбора данных для анализа или другой обработки. Данные, собранные датчиками (S), могут быть использованы отдельно или в сочетании с другими данными. Данные могут быть собраны в одной или больше баз данных и/или переданы на площадку или за ее пределы. Данные могут быть ретроспективными данными, данными в режиме реального времени или их сочетанием. Данные в режиме реального времени могут быть использованы в реальном времени или сохранены для использования впоследствии. Данные также могут быть объединены с ретроспективными данными или другими входными данными для дальнейшего анализа. Данные могут сохраняться в отдельных базах данных, или объединяться в одной базе данных.

[00226] Установка 2534 на поверхности может содержать приемопередатчик 2537 для обеспечения связи между установкой 2534 на поверхности и различными участками нефтяного месторождения 2500 или другими местоположениями. Установка 2534 на поверхности также может быть обеспечена или функционально связана с одним или больше управляющих устройств (не показано) для приведения в действие механизмов на нефтяном месторождении 2500. Установка 2534 на поверхности затем может отправлять управляющие сигналы к нефтяному месторождению 2500 в ответ на полученные данные. Установка 2534 на поверхности может принимать команды через приемопередатчик 2537 или может сама выполнять команды к управляющему устройству. Может быть предусмотрен процессор для анализа данных (локально или удаленно), выполнения решения и/или приведения в действие управляющего устройства. Таким образом, нефтяное месторождение 2500 может быть выборочно откорректировано на основе собранных данных. Данный способ может быть использован для оптимизации части промысловых операций, таких как управление бурением, вес на долоте, скорости закачивания или другие параметры. Данные корректировки могут быть выполнены автоматически на основе компьютерного протокола, и/или вручную, оператором. В некоторых случаях планы скважины могут быть откорректированы, чтобы выбрать оптимальные условия эксплуатации, или чтобы избежать проблем. Установка 2534 на поверхности также изображена как имеющая систему 2550 операции микросейсмического разрыва, как будет описано далее.

[00227] На фиг. 25.3 показаны канатные работы в скважине, выполняемые с помощью инструмента 2506.3, спускаемого в скважину на тросе, подвешенного на установке 2528, и в стволе скважины 2536 по фиг. 25.2. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, выполнен с возможностью ввода в действие в стволе скважины 2536 для создания каротажных диаграмм, выполнения внутрискважинных испытаний и/или сбора образцов. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может быть использован для создания другого способа и аппаратуры для выполнения сейсморазведочной операции. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может, например, иметь источник 2544 радиоактивной, электрической или звуковой энергии, который отправляет и/или принимает электрические сигналы в окружающие толщи пород 2502 и текучие среды в них.

[00228] Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может быть функционально связан, например, с геофонами 2518 и компьютером 2522.1 сейсмической станции 2506.1 по фиг. 25.1. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может также подавать данные к установке 2534 на поверхности. Установка 2534 на поверхности также может собирать данные, создаваемые во время канатных работ в скважине, и может создавать выходные данные 2535, которые затем могут быть сохранены или переданы. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может быть установлен на различных глубинах в стволе скважины 2536 для обеспечения геодезиста другой информацией, связанной с подземной формацией 2502.

[00229] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут быть размещены вокруг месторождения 2500 нефти для сбора данных, касающихся различных промысловых операций, упомянутых в представленном выше описании. Как показано, датчик S установлен в инструменте 2506.3, спускаемом в скважину на тросе, для измерения внутрискважинных параметров, которые связаны, например, с пористостью, проницаемостью, составом текучей среды и/или другими параметрами промысловых операций.

[00230] На фиг. 25.4 показана операция добычи, выполняемая с помощью технологической оснастки 2506.3, приводимой в действие с промышленной установки или фонтанной арматуры 2529 и в законченной скважине 2536 для извлечения текучей среды из скважинных пластов в оборудование 2542 на поверхности. Текучая среда течет из пласта 2504 через перфорации в обсадной трубе (не показано) и в технологическую оснастку 2506.4 в скважину 2536 и в оборудование 2542 на поверхности через сеть 2546 сбора.

[00231] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут быть размещены вокруг месторождения 2500 нефти для сбора данных, касающихся различных промысловых операций, упомянутых в представленном выше описании. Как показано, датчик (S) может быть установлен в технологической оснастке 2506.4 или связанном оборудовании, таком как фонтанная арматура 2529, сеть 2546 сбора, оборудование 2542 на поверхности, и/или производственное оборудование, для измерения параметров текучей среды, таких как состав текучей среды, расходы, давления, температуры и/или другие параметры промысловых операций.

[00232] Добыча также может включать в себя нагнетательные скважины для дополнительного извлечения. Одна или больше систем сбора может быть функционально связана с одной или больше буровых площадок для избирательного сбора скважинного флюида из буровой площадки (буровых площадок).

[00233] Хотя на фиг. 25.2-25.4 показаны средства, используемые для измерения свойств месторождения нефти, должно быть понятно, что средства могут быть использованы в связи с операциями не на нефтяном месторождении, например, месторождениях газа, шахтах, водоносных горизонтах, хранилище или другом подземном оборудовании. Кроме того, хоты изображены определенные средства сбора данных, должно быть понятно, что могут быть использованы разнообразные измерительные инструменты, способные воспринимать параметры, такие как сейсмическое полное время пробега, плотность, удельное сопротивление, дебит и т.п., подземной формации и/или ее геологических формаций. Разнообразные датчики (S) могут быть расположены в различных позициях вдоль ствола скважины и/или средств контроля для сбора и/или мониторинга необходимых данных. Также могут быть предусмотрены другие источник данных из местоположений за пределами площадки.

[00234] Конфигурации поля по фиг. 25.1-25.4 предназначены для обеспечения краткого описания примера поля, используемого с каркасами приложений месторождения нефти. Часть или все месторождение 2500 нефти может находиться на суше, воде и/или море. Кроме того, хотя изображено одно поле, измеряемое в одном местоположении, приложения для нефтяных залежей могут быть использованы с любым сочетанием одного или больше нефтяных месторождений, одного или больше объектов обработки и одной или больше буровых площадок.

[00235] На фиг. 25.5 изображена система 2550 операции микросейсмического разрыва. Как показано, система 2550 операции микросейсмической трещины включает в себя микросейсмический инструмент 2552, инструмент 2554 разрыва, скважинный инструмент 2556, оптимизатор 2558 и нефтепромысловый инструмент 2560. Микросейсмический инструмент 2552 может быть использован для выполнения Ant-tracking. Инструмент 2554 разрыва может быть использован для выполнения извлечения разрыва. Скважинный инструмент 2556 может быть использован для создания атрибутов разрыва, например, проницаемости. Оптимизатор 2558 может быть использован для выполнения динамического моделирования и корректировки атрибутов разрыва на основе динамического моделирования. Нефтепромысловый инструмент 2560 может быть использован для получения данных буровой площадки, например, от датчика S по фиг. 25.1-25.4 и манипулирования данными для использования другими инструментами системы 2550 операции микросейсмического разрыва. Каждая из этих функций описана в дальнейшем изложении.

[00236] На фиг. 26 изображен схематический вид, частично в поперечном разрезе месторождений 2600 нефти, имеющего средства 2602.1, 2602.2, 2602.3 и 2602.4 сбора данных, расположенные в различных местоположениях вдоль нефтяного 2600 месторождения для сбора данных подземной формации 2604 в соответствии с вариантами осуществления различных технологий и способов, описанных в настоящем документе. Средства 2602.1-2602.4 сбора данных могут быть такими же, как средства 2506.1-2506.4 сбора данных по фиг. 25.1-25.4 соответственно, или другими, неизображенными. Как показано, средства 2602.1-2602.4 сбора данных создают графики данных или измерений 2608.1-2608.4 соответственно. Графики данных изображены вдоль месторождения 2600 нефти, чтобы демонстрировать данные, созданные посредством различных операций.

[00237] Графики 2608.1-2608.3 данных представляют собой примеры графиков статических данных, которые могут быть созданы с помощью средств 2602.1-2602.3 сбора данных соответственно, однако должно быть понятно, что графики 2608.1-2608.3 данных также могут быть графиками данных, обновляемых в реальном времени. Эти измерения могут быть проанализированы для лучшего определения свойств формации (формаций) и/или определения точности измерений и/или для проверки на наличие ошибок. Графики каждого из соответствующих измерений могут быть выстроены и масштабированы для сравнения и подтверждения свойств.

[00238] График статических данных 2608.1 представляет собой сейсмическую двухстороннюю реакцию за период времени. Статический график 2608.2 представляет данные образца керна, измеренные по образцу керна формации 2604. Образец керна может быть использован для получения данных, таких как график плотности, пористости, проницаемости или некоторого другого физического свойства образца керна по длине керна. Испытания на плотность и вязкость могут быть выполнены на текучих средах в керне при различных давлениях и температурах. График 2608.3 статических данных представляет собой каротажную кривую, которая может представлять удельное сопротивление или другие измерения формации на различных глубинах.

[00239] Кривая или график 2608.4 падения производительности представляет собой график динамических данных расхода текучей среды во времени. Кривая падения производительности может представлять дебит как функцию времени. Когда текучая среда течет через ствол скважины, выполняют измерения свойств текучей среды, таких как расходы, давления, состав и т.п.

[00240] Также могут быть собраны другие данные, такие как ретроспективные данные, пользовательские вводы, экономическая информация, и/или другие данные измерений или другие представляющие интерес параметры. Как указано выше, статические и динамические измерения могут быть проанализированы и использованы для создания моделей подземной формации для определения ее характеристик. Аналогичные измерения также могут быть использованы для измерения изменений в аспектах формации со временем.

[00241] Подземная структура 2604 имеет множество геологических формаций 2606.1-2606.4. Как показано, данная структура имеет несколько формаций или пластов, включая пласт 2606.1 сланца, карбонатный пласт 2606.2, пласт 2606.3 сланца и песчаный пласт 2606.4. Дислокация 2607 проходит через пласт 2606.1 сланца и карбонатный пласт 2606.2. Средства сбора статических данных выполнены с возможностью выполнять измерения и обнаруживать характеристики формации.

[00242] Хотя изображена конкретная подземная формация с конкретными геологическими структурами, должно быть понятно, что месторождение 2600 нефти может содержать разнообразные геологические структуры и/или формации, иногда обладающие крайней сложностью. В некоторых местоположениях, например ниже контура водоносности, текучая среда может занимать поровые пространства формации. Каждый из измерительных приборов может быть использован для измерения свойств формации и/или геологических особенностей. Хотя каждое средство сбора данных показано как находящееся в конкретном местоположении в месторождении 2600 нефти, должно быть понятно, что один или больше типов измерений может быть выполнен в одном или больше местоположений в одной или больше залежей или других местоположений для сравнений и/или анализа.

[00243] Данные, собранные из различных источников, таких как средства сбора данных по фиг. 26, затем могут быть обработаны и/или оценены. Сейсмические данные, отображаемые в графике 2608.1 статических данных, от средства 2602.1 сбора данных используются геофизиком для определения характеристик подземной формации и особенностей. Данные керна, показанные на статической кривой 2608.2, и/или каротажные данные из каротажной диаграммы 2608.3 могут быть использованы геологом для определения различных характеристик подземной формации. Данные производительности из графика 2608.4 могут быть использованы инженером-промысловиком для определения характеристик потока текучей среды в пласте. Данные, анализируемые геологом, геофизиком и инженером-промысловиком, могут анализироваться, используя метод моделирования.

[00244] На фиг. 27 проиллюстрировано месторождение 2700 нефти выполнения нефтепромысловых операций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе. Как показано, месторождение нефти имеет ряд буровых площадок 2702, функционально связанных с центральным обрабатывающим устройством 2754. Конфигурация месторождения нефти по фиг. 27 не ограничивает объем системы приложения месторождения нефти. Часть или все месторождение нефти может находиться на суше и/или море. Кроме того, хотя изображено одно месторождений нефти с одним обрабатывающим устройством и множеством буровых площадок, могут существовать любые сочетания одного или больше месторождений нефти, одного или больше обрабатывающих устройств и одной или больше буровых площадок.

[00245] Каждая буровая площадка 2702 имеет оборудование, которое образует ствол 2736 скважины в геологической среде. Стволы скважин проходят через подземные формации 2706, содержащие пласты 2704. Эти пласты 2704 содержат текучие среды, такие как углеводороды. Буровые площадки извлекают текучую среду из пластов и пропускают ее в обрабатывающие устройства по сетям 2744 на поверхности. Сети 2744 на поверхности имеют трубопроводы и механизмы управления для управления потоком текучих сред из буровой площадки в обрабатывающие устройства 2754.

Определение характеристик микросейсмического источника

[00246] За пределами гипоцентрального местоположения и временной связи с программой закачивания, существует два аспекта деформации микросейсмического источника, которые могут иметь отношение к представлению понимания геомеханической деформации сети гидравлических разрывов. Первый является скалярным сейсмическим моментом (Mo), который связывает мощность микросейсмического источника с мерой косейсмического напряжения через произведение зоны скольжения (A) и смещения (d):

где μ – модуль сдвига.

[00247] Мера величины мощности микросейсмического источника может быть оценена с помощью величины момента (Mw) (см., например, Hanks and Kanamori, A Moment Magnitude Scale, Journal of Geophysical Research, Vol. 84. Issue B5, pp. 2348-50, 1979 (здесь называется как «Ханкс и Канамори»)):

Смещение или напряжение скольжения является атрибутом, который может быть непосредственно оценен с помощью численного геомеханического моделирования, так что эквивалентные моменты или величина момента может быть оценена из моделирования.

[00248] Вторым аспектом микросейсмического источника является механизм очага источника. Механизм очага относится к ориентации плоскости дислокации, которая скользит, и может быть выведен из решения тензора момента, который может быть оценен путем анализа наблюдаемых форм сейсмического сигнала. Механизмы очага могут быть использованы для оценки ориентации трещины микросейсмического источника, используя разнообразные способы. В частности, методы инверсии тензора момента также могут быть использованы для оценки режима скольжения микросейсмического источника и того, происходит ли сдвиг, открытие при растяжении или их сочетании (см., например, Ханкс и Канамори, 1979). Для данной ориентации сегмента трещины в DFN, геомеханическое моделирование также может рассчитывать сопоставимый режим скольжения.

[00249] Определение характеристик микросейсмического источника может, таким образом, представлять характеристики деформации, совместимые с аспектами геомеханического моделирования напряжений сети разрыва. Записанная микросейсмичность представляет компонент полной деформации сети разрыва, хотя также может происходить асейсмическая деформация, и может представлять компонент напряжений разрыва. После того как определен режим микросейсмичности, соответствующий геомеханический режим разрушения может количественно сравниваться с численным моделированием.

Режимы деформации сети разрыва

[00250] На фиг. 28 и 29.1-35.2 показаны различные случаи геометрии трещины, изображающие деформацию сдвига и растяжения гидравлического разрыва. На каждом чертеже разрыв 2923, 2923’ изображен светло-серым, а напряжения сдвига и растяжения, приложенные к нему, изображены более темным тоном. Чтобы иллюстрировать режимы относительной деформации, которые происходят из-за обработки гидравлического разрыва, может быть смоделирован ряд разрывов с простой геометрией. Для каждой из геометрий последующие напряжения разрыва могут быть оценены и спроектированы на компоненты сдвига и растяжения. Напряжения могут быть оценены из модели механики разрыва, которая соблюдает баланс масс закачивания для создания достаточного объема трещины, чтобы содержать объем закачанного флюида путем создания гидравлических разрывов, которые взаимодействуют с ранее существующими трещинами.

[00251] Во время растяжения трещины вычисляют связанные геомеханические напряжения, которые могут включать в себя смещения как при растяжении, так и при сдвиге, в зависимости от характеристик растяжения сети трещин. В ходе остального описания деформация может сосредотачиваться на самой сети гидравлических разрывов. Упругие изменения в горной породе вокруг растягивающейся сети разрыва и какие-либо связанные искусственно созданные смещения ранее существующих трещин, которые могут быть обособлены от гидравлического разрыва, могут быть учтены или не учтены.

[00252] На фиг. 28 изображен концептуализированный рост гидравлического разрыва 2823 со временем. Ступень 1) изображает наиболее ранний срок роста гидравлического разрыва 2823 наружу от точки 2817 закачивания по направлению к ранее существующей трещине 2819. Ступень 2) отображает гидравлический разрыв 2823’ по мере его роста в ранее существующей трещине 2819, заполненный текучей средой и начинающий растягиваться. Ступень 3) показывает гидравлический разрыв 2823” при продолжении его роста, создающий новый разрыв 2823.1 в конце ранее существующего гидравлического разрыва 2823”.

[00253] Режим открывания разрывов 2823, 2823’, 2823”, 2823.1 на различных ступенях приводит к открытию при растяжении 2825, а также вызывает локализованный сдвиг 2827. Данные сегменты разрыва имеют потенциальное сочетание смещений при растяжении и сдвиге, как показано в таблице 5:

Таблица 5

Смещение при растяжении и сдвиге гидравлического разрыва со временем

Ступень σ τ
1) X -
2) X X
3) X X

[00254] На фиг. 29.1-35.2 изображены различные примеры создания гидравлического разрыва для случаев, изложенных в таблице 6:

Таблица 6

Деформация при сдвиге и растяжении для различных случаев

Случай № Полный сдвиг
(м)
Полное растяжение (м) Процент полного сдвига Макс. сдвиг
(м)
Макс. растяжение
(м)
Процент макс. сдвига
1 – Разрывов нет 0 0,5483 0,0% 0 3,11E-03 0,0%
2-Один асимметричный 0,078 0,5342 14,6% 2,13E-03 3,39E-03 62,9%
3-Один симметричный 0,1051 0,4469 23,5% 1,52E-03 3,77E-03 40,4%
4 Множественный симметричный 0,1152 0,4643 24,8% 2,09E-03 3,82E-03 54,7%
5 – Длинный симметричный 0,1286 0,573 22,4% 1,35E-03 3,98E-03 33,9%
6 – Длинный асимметричный 0,1119 0,5412 20,7% 1,61E-03 3,64E-03 44,3%
7 – Короткий симметричный 0,0806 0,5411 14,9% 1,19E-03 3,52E-03 33,8%

В таблице 6 сведены типы полной деформации, а также локализованной максимальной деформации (которую можно рассматривать как локализованный сдвиг).

[00255] Каждый случай 1-7 в таблице 6 изображен на паре чертежей, включающих как чертеж сдвига τ, так и чертеж растяжения σ. На фиг. 29.1-35.1 изображен полный сдвиг τ для разрыва 2923, построенного вдоль X(m) (оси x) в зависимости от Y(m) (ось y). На фиг. 29.2-35.2 изображено полное растяжение σ для разрыва 2923’, построенного вдоль X(m) (оси x) в зависимости от полного Y(m) (ось y). Каждый из случаев 1-7 изображен более подробно ниже:

Случай 1: Ранее существующих разрывов нет

[00256] В данном простейшем сценарии создан плоский гидравлический разрыв 2923 (фиг. 29.1), который деформируется до гидравлического разрыва 2923’ из-за раскрытия при растяжении при отсутствии связанной деформации сдвига (фиг. 29.2). В каждом из данных сценариев в x=0 находится точка закачивания, от которой растет с востока на запад гидравлический разрыв 2923 при растяжении. Хотя разрыв при растяжении создает доли напряжения сдвига в горной породе вблизи вершины разрыва при растяжении, противоположные стороны разрыва испытывают относительные смещения при раскрытии, если разрыв не встречается с ранее существующий трещиной в желаемом направлении скольжения. В данном примере при отсутствии ранее существующих трещин, гидравлический разрыв 2923’ при растяжении создается с открыванием исключительно при растяжении и без деформаций сдвига.

[00257] В следующих случаях 2-4, ранее существующие гидравлические разрывы 2923, 2923’ с востока на запад используют в дополнение к ранее существующим трещинам 2919.1-.4, 2919.1-.4’ с севера на юг для создания конкретной геометрии. В данном случае деформации сдвига созданы вдоль ветви 2923 гидравлического разрыва, и больше локализованы вдоль короткой части «излома» ранее существующей трещины 2919.1-.4, 2919. 1-.4’. Небольшая величина сдвига вызвана вдоль исходного гидравлического разрыва 2923 вследствие асимметрии пересекающейся ранее существующей трещины 2919 и связанного удлинения сегмента, приводящего к разветвлению в виде излома. Как показано выше в таблице 6, деформация сдвига вдоль излома может быть наибольшим локализованным сдвигом, найденном для сценария, а полный сдвиг может быть относительно небольшим.

Случай 2: Одиночная асимметричная ранее существующая трещина

[00258] На фиг. 30.1 изображен смоделированный сдвиг гидравлического разрыва 2923. На фиг. 30.2 изображена смоделированная деформация растяжения, связанная с гидравлическим разрывом 2923’ при растяжении. Горизонтальная часть, образованная исходным гидравлическим разрывом 2923, представляет смоделированную сеть разрыва. Части 2919.1, проходящие за пределами гидравлического разрыва 2923, представлены как смещения при сдвиге на фиг. 30.1, а части 2919.1’, проходящие за пределами гидравлического разрыва 2923’, являются смещениями при растяжении по фиг. 30.2.

[00259] В данном сценарии вначале создан одиночный, плоский гидравлический разрыв 2923 при растяжении по фиг. 29.1, который, в конечном счете, врастает в ранее существующую трещину 2919.1 с севера на юг по фиг. 30.1. Здесь ранее существующий разрыв является асимметричным относительно точки закачивания и гидравлического разрыва, приводя к одной разветвленной сети разрыва (фиг. 30.1 и 30.2).

[00260] На фиг. 30.1 изображено смещение при сдвиге, а на фиг. 30.2 изображено смещение при растяжении, связанное с асимметричным пересекающимся разрывом 2919.1, 2919.1’ вокруг гидравлического разрыва 2923, 2923’. Следует заметить, что ранее существующие гидравлические разрывы 2923, 2923’ преднамеренно расположены так, чтобы создавать симметричный разрыв 2923.2 вокруг точки закачивания x=0.

Случай 3: Одиночная симметричная ранее существующая трещина

[00261] На фиг. 31.1 изображены смещения при сдвиге, а на фиг. 31.2 изображены смещения при растяжении, связанные с симметричным пересекающимся разрывом. Здесь единичный плоский гидравлический разрыв 2923 пересекает симметричный разрыв 2919.2, создавая гидравлический разрыв с двумя ветвями (фиг. 31.1). Сдвиг развивается вдоль пересекающегося разрыва 2923’ и вдоль каждого из ветвящихся разрывов 2919.2’.

[00262] В противоположность асимметричному случаю по фиг. 30.1 сдвиг развивается вдоль всей длины, приводя к более протяженной сдвиговой структуре (см. табл. 6). Другое отличие от асимметричного случая заключается в отсутствии сдвига вдоль начального гидравлического разрыва 2923’.

Случай 4: Множественные симметричные ранее существующие трещины

[00263] На фиг. 32.1 изображены смещения при сдвиге, а на фиг. 32.2 изображены смещения при растяжении, связанные с множественными симметричными пересекающимися разрывами 2923, 2923’. Изменение одиночного симметричного разрыва 2919.2, 2919.2’ с двумя ветвями (случай 3) включает в себя дополнительный ранее существующий разрыв 2919.2.1, 2919.2.1’, параллельный с первым, который создает дополнительное ветвление (фиг. 32.1 и 32.2). Обнаружена схема деформации, аналогичная случаю 2, с дополнительным сдвигом вдоль структуры излома. Увеличенные ветви разрыва сети разрывов приводят к дополнительному увеличению полных сдвигов (таблица 5).

[00264] Для следующих случаев 5-7 дополнительные разрывы с востока на запад не включены в дополнение к разрывам с севера на юг. Деформация сдвига возникает на ранее существующем разрыве с севера на юг.

Случай 5: Длинный симметричный разрыв

[00265] На фиг. 33.1 изображены смещения 2919.3 при сдвиге, а на фиг. 33.2 изображены смещения 2919.3’ при растяжении, связанные с длинным симметричным пересекающимся разрывом 2923, 2923’. В данном сценарии интенсифицируют сравнительно длинный, пересекающийся разрыв (фиг. 33.1 и 33.2).

Случай 6: Длинный асимметричный разрыв

[00266] На фиг. 34.1 изображены смещения 2919.4 при сдвиге, а на фиг. 34.2 изображены смещения 2919.4’ при растяжении, связанные с длинным асимметричным пересекающимся разрывом 2923. При ранее существующем разрыве 2923, асимметричном относительно исходного гидравлического разрыва, дополнительная ветвь 2937 разрыва растет от ближнего конца разрыва (фиг. 34.1).

[00267] Сдвиг создан как на пересекающемся 2923, так и на ветвящемся разрыве 2919.4. Небольшая величина сдвига создана на центральном гидравлическом разрыве 2923’, аналогично случаю 2. Следует заметить, что ветвящийся разрыв 2919.4’, 2937’ вокруг гидравлического разрыва 2923’ находится под углом, вследствие затенения напряжения, связанного со сдвигом вдоль пересекающегося разрыва.

Случай 7: Короткий симметричный разрыв

[00268] На фиг. 35.1 изображены смещения 2919.5, 2937.1 при сдвиге, а на фиг. 35.2 изображены смещения 2919.5’, 2937.1’ при растяжении, связанные с коротким симметричным пересекающимся разрывом 2923, 2923’. В данном сценарии интенсифицируют короткий симметричный разрыв 2923 (фиг. 35.1 и 35.2). Снова два ветвящихся разрыва 2923.5, 2937.1 созданы от ортогонального пересекающегося разрыва 2923, и два ветвящихся разрыва 2923.5’, 2937.1’ созданы от ортогонального пересекающегося разрыва 2923’, с компонентами сдвига вдоль обоих. Как показано в таблице 6, создан меньший полный сдвиг по сравнению со сценарием (№ 5) более длинного разрыва, аналогично сравнению между случаями 2 и 3.

[00269] На основе указанных случаев, можно установить, что: (1) чем более сложная сеть разрыва и увеличенная плотность ранее существующих разрывов, тем больше может быть деформация сдвига; (2) более длинные пересекающиеся разрывы могут давать больший сдвиг; (3) асимметричные разрывы могут давать меньший полный сдвиг, и больший локализованный сдвиг; (4) асимметричные разрывы могут давать небольшую величину сдвига на исходном гидравлическом разрыве при растяжении; и (5) сама деформация сдвига может не быть удовлетворительной заменой величине деформации растяжения. Ввиду этих и других соображений, могут быть созданы способы выполнения операций разрыва, которые учитывают геометрию разрыва и деформацию сдвига и растяжения сети разрывов.

Подтверждение микросейсмичности

[00270] Смоделированная геомеханическая деформация, связанная с интенсификацией гидравлического разрыва сложного гидравлического разрыва, создает контекст для интерпретации микросейсмической деформации. Разбиение смоделированных напряжений на компоненты сдвига и растяжения (продольного) обеспечивает относительное сравнение соответствующего режима смещения с наблюдаемыми суммарными микросейсмическими моментами. Входные параметры моделирования могут быть изменены для соответствия как отпечатка, так и деформации микросейсмичности, что затем приводит к оценке всего объема сети трещин и расположения расклинивающего наполнителя. Таким образом, эффективно интенсифицированный объем может быть оценен и использован в качестве входных данных для моделирования пласта для исследования производительности скважины и дренирования пласта.

[00271] Мониторинг микросейсмичности может быть использован для изображения интенсификации гидравлического разрыва нетрадиционных пластов. Выбор времени и местоположения микросейсмичности может быть использован для интерпретации геометрии и роста гидравлического разрыва. Форма микросейсмического сигнала также содержит информацию о неупругой деформации, которая также может быть использована для получения характеристик гидравлического разрыва. Обнаруженная микросейсмическая активность представляет часть геомеханической деформации, связанной с гидравлическим разрывом. См., например, Maxwell, S.C., “What Does Microseismic Tell Us About Hydraulic Fracture Deformation,’’ Recorder, 29-43, October, 2011 (здесь называется «Максвелл 2011»). Обнаруженные перемещения могут быть ограничены до временных масштабов, соответствующих полосе пропускания оборудования для мониторинга. По меньшей мере в некоторых сценариях микросейсмичность соответствует деформации сдвига, и гидравлический разрыв может быть рассмотрен как прослой растяжения горной породы. Таким образом, асейсмическая деформация может включать в себя аспект перемещений разрыва за пределы, которые наблюдались из-за микросейсмичности (см., например, Максвелл, 2011). Данные деформации могут быть приняты во внимание при анализе сети разрывов.

[00272] Местоположения микросейсмичности могут быть использованы для ограничения сети разрывов. Для конкретного напряженного состояния сложные сети гидравлических разрывов могут быть смоделированы для данной дискретной сети трещин (DFN) ранее существующих трещин. DFN может быть скорректирована для совпадения с наблюдаемой протяженностью микросейсмичности. DFN может быть построена с использованием сканирующего каротажа формации и разрывов сейсмического происхождения. В некоторых случаях может существовать неопределенность в различных аспектах DFN, некоторые из которых могут быть ограничены, используя микросейсмические данные.

[00273] Существуют различные способы для использования микросейсмических местоположений относительно дискретных трещин прямого изображения, особенно, если были вычислены местоположения с высоким разрешением (например, удвоенной разности, относительного выделения). В другом примере неопределенность местоположения может быть минимизирована, используя алгоритмы кластеризации или сжатия. Микросейсмические направления также могут быть определены из рядов местоположений, используя различные способы. Микросейсмический способ также может быть использован для статистического определения различных атрибутов DFN. Например, механизмы микросейсмического источника могут быть использованы для определения ориентаций разрывов. Радиус микросейсмического источника скольжения (выведенный из частотного спектра) может помочь отграничить распределения длин.

[00274] Один аспект представляет собой плотность разрыва, которая потенциально может быть определена из плотности микросейсмичности. Хотя потенциально может быть использована плотность подсчета микросейсмических событий, распределение смещения при сдвиге также связано с плотностью разрывов. Действительно, смоделированные смещения разрывов могут быть непосредственно подсчитаны как сейсмическая плотность момента и сравнены с наблюдаемой плотностью сейсмического момента. Плотность сейсмического момента может быть выражена в виде:

где – разрыв смещения в зоне дислокации, vj – нормальное направление дислокации, cijpq – тензор упругости области источника и поддерживается для произвольной анизотропии. Другие сравнивали наблюдаемую микросейсмическую деформацию в контексте всей деформации, которая происходит во время гидравлического разрыва, на основе соображений баланса либо массы, либо энергии.

[00275] Обнаружено, что по меньшей мере часть деформации возникает асейсмически, либо слишком малой амплитуды, чтобы быть измеренной, либо с характеристиками временного масштаба за пределами тех, которые могут быть обнаружены с помощью обычной сейсмической аппаратуры. В частности, может быть ожидаемым, что часть деформации растяжения, связанная с открыванием трещин, является асейсмической. Таким образом, учет асейсмической деформации может быть использован в сравнении между моделируемой и наблюдаемой плотностью сейсмического момента. Относительное сравнение может быть выполнено между смоделированным и наблюдаемым сейсмическими моментами, что может потенциально способствовать ограничению относительной пространственной неоднородности плотности разрывов. При изучении следующего случая будет приведен пример сравнения микросейсмической деформации со смоделированной деформацией сети разрывов.

[00276] Возможность моделировать рост гидравлического разрыва может быть использована в инженерном проектировании разрыва. Интенсификация гидравлического разрыва может быть смоделирована с помощью механических моделей разрыва, которые имитируют удлинение/деформацию разрыва, утечку, гидравлическую проводимость и связанный профиль давления для данного объема закачивания. Существует модель для простых сценариев сравнительно плоских двумерных разрывов. В случаях сложных сетей разрыва возможности моделирования могут быть использованы для решения создания новых гидравлических разрывов и/или активации ранее существующих естественных разрывов, что приводит к объединению геомеханического и гидравлического взаимодействия между отдельными компонентами сети разрыва. См. Weng, X., Kresse, O., Cohen, C., Wu, R. and Gu, H., “Modeling of Hydraulic Fracture Network Propagation in a Naturally Fractured Formation,” SPE140253, (2011).

[00277] Сложность сети гидравлических разрывов может зависеть частично от дифференциального напряжения и прочности различных разрывов в DFN: при плоских разрывах, преимущественных в сценариях большого дифференциального напряжения и сильных разрывов, и сетях разрывов в сценариях низкого дифференциального напряжения и слабых разрывов. Сложность разрыва может быть сложно вычислить априори, из-за неоднородности пласта и взаимодействия обработки и схем заканчивания. Перед обработкой гидравлического разрыва геомеханическое моделирование может обеспечить детерминистический прогноз сетей разрыва для конкретных сценариев. После обработки геомеханический прогноз может быть проверен с помощью соответствующих измерений, в том числе, микросейсмических.

[00278] Микросейсмичность обеспечивает наблюдения для подтверждения таких геомеханически вычисленных сетей либо просто путем сравнения с прохождением наблюдаемой микросейсмически активной области, либо путем количественной оценки наблюдаемой деформации, используя полученные характеристики микросейсмического источника. Наблюдаемая микросейсмическая деформация может представлять только часть полной деформации, такую как сравнительно быстрое перемещение разрыва и/или компоненты сдвига. Таким образом, подтверждение или проверка геомеханической модели может включать с себя разделение напряжений сети разрыва на компоненты, согласующиеся как с микросейсмическими, так и с асейсмическими элементами.

[00279] В одном аспекте, представленном здесь, обсуждается сравнение микросейсмической деформации и смоделированных геомеханических напряжений и последовательность действий для проверки модели сети разрыва. Аспекты получения характеристик микросейсмического источника и то, как он может быть использован для дополнения DFN и механической модели геологической среды будут представлены, количественно оценивая деформацию трещины.

Взаимодействие гидравлических разрывов и упрощенных геометрий разрыва показано здесь частично для иллюстрации определенных показателей, контролирующих режимы деформации. Не имеющие ограничительного характера примеры представлены здесь для описания разделения смоделированных напряжений на компоненты сдвига и удлинения, с последующим сравнением соответствующего режима смещения с наблюдаемыми суммарными микросейсмическими моментами.

[00280] На основе раскрытого здесь примера (примеров) представлена последовательность действий, где входные параметры моделирования могут быть изменены для соответствия как отпечатка, так и деформации микросейсмичности, что затем приводит к оценке всего объема сети трещин и размещения расклинивающего наполнителя. Таким образом, эффективно интенсифицированный объем может быть оценен и использован в качестве входных данных для моделирования пласта для исследования производительности скважины и дренирования коллектора.

Пример – Четыре ступени моделирования гидравлического разрыва

1. Геомеханическое моделирование сети разрывов

[00281] В примере, изображенном на фиг. 36, показана четырехступенчатая интенсификация гидравлического разрыва скважины 1204 по фиг. 12. Фиг. 36 такая же, как фиг. 12, за исключением того, что сеть разрывов 3645 показана возле рабочей скважины 1204 и контрольной скважины 1205. Как показано на фиг. 36, микросейсмические события 1223 нанесены на карту в ступенях 1-4 и изображены в виде микросейсмических кластеров 1223.1-1223.4 соответственно вокруг скважины 1204.

[00282] Предполагается, что изменение напряжений в пласте приводит к изменению в геометрии разрыва от сравнительно узких, плоских разрывов для первых двух ступеней призабойной зоны к более широкой, сложной сети разрывов для конечных ступеней в зоне устья. Моделирование сети разрывов может быть создано и проверено для аппроксимации пространственной протяженности микросейсмичности, как продемонстрировано микросейсмическими событиями 1223, показанными на фиг. 36. Кластеры микросейсмических событий 1223.1-.4 на каждой из ступеней 1-4 изображают сегменты сети разрывов, приближенные к протяженности микросейсмичности.

[00283] Моделирование сети разрывов было создано и проверено для аппроксимации пространственной протяженности микросейсмичности, как показано на фиг. 37. Фиг. 37 представляет собой график 3700, иллюстрирующий смоделированную сеть 3723 гидравлических разрывов, соответствующих микросейсмическим событиям 1223 по фиг. 36. График 3700 изображен вдоль направления Y (север) (м) (ось y) относительно X (восток) (м) (ось x). Моделирование может быть выполнено, используя тот же способ, который установлен на фиг. 14.1-14.4 выше. В данном случае смоделированная сеть 3723 гидравлических разрывов включает четыре сегмента (или части) 3723.1-.4 сети разрывов, соответствующих кластерам 1223.1-.4 микросейсмических событий по фиг. 36. Данные сегменты 3723.1-.4 сети разрывов аппроксимируют протяженность микросейсмичности по фиг. 36. Более близкое совпадение может быть создано путем модификации геометрии входных данных ранее существующих разрывов для сети 3645 разрывов по фиг. 36.

2. Деформации сдвига и растяжения

[00284] На фиг. 38.1-39.2 изображены смоделированные и наблюдаемые деформации сети 3723 разрывов по фиг. 37. Смоделированные и наблюдаемые деформации могут быть сравнены, и смоделированные деформации преобразованы в эффективный сейсмический момент. Скрытое предположение модели сети разрывов может быть использовано для создания достаточного объема разрыва, чтобы вмещать полный закачанный объем, путем удлинения разрыва. Удлинение в сети разрывов также может вызывать перемещения при сдвиге на других разрывах, так что полученные напряжения разрыва могут быть сочетанием удлинения при сдвиге и растяжении. Для модели разрыва, смещения могут быть спроектированы либо как нормальные (т.е. открытие при растяжении или удлинении), либо параллельные (т.е. сдвиг) компоненты относительно ориентации разрыва.

[00285] На фиг. 38.1 и 38.2 проиллюстрированы смоделированные режимы деформации сдвига и растяжения в сети разрывов, показанной на фиг. 37. На фиг. 39.1 и 39.2 показаны соответствующие контуры плотности суммарных напряжений сети 3723 гидравлических разрывов по фиг. 37, разбитые на компоненты сдвига и растяжения соответственно.

[00286] На фиг 38.1 и 38.2 каждый график 3800.1 и 3800.2 изображен вдоль направления Y (север) (м) (ось y) относительно X (восток) (м) (ось x). На фиг. 38.1 показаны смоделированные деформации сдвига, пропорциональные смещению при сдвиге со стрелками, показывающими области с дополнительным сдвигом τ. На фиг. 38.2 показана смоделированная деформация растяжения со стрелками, показывающими области со значительным удлинением σ растяжения. Деформация в некоторых местах имеет преимущественно сегменты 3723.1 растяжения, и другие сегменты 3723.2 сдвига (главным образом, сдвига).

[00287] Сегменты 3723.1, 3723.2 растяжения и сдвига могут быть созданы путем разбиения деформации разрыва горной породы сети 3723 гидравлических разрывов. Изображенные смоделированные деформации сдвига пропорциональны смещению при сдвиге (например, максимум около 0,02 м) и смоделированной деформации растяжения (например, максимум около 0,03 м). Стрелки на фиг. 38.1 показывают две области с существенным сдвигом. Стрелки на фиг. 38.2 показывают две области с существенным удлинением.

[00288] Как показано на фиг. 38.2, сегменты 3723.2, 3723.3 сдвига (одиночные плоские разрывы в середине сети 3723 гидравлических разрывов) удлиняются, как, главным образом, режим деформации растяжения. Обнаружено, что максимальная деформация растяжения в сети 3723 составляет примерно 3 см, тогда как максимальная деформация сдвига составляет примерно 2 см.

[00289] Уравнения (20) и (21) могут быть использованы для преобразования компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов по фиг. 38.1 и 38.2 в смоделированную плотность момента по фиг. 39.1 и 39.2. На фиг. 39.1 и 39.2 показаны соответствующие контуры диаграммы плотности полных смоделированных суммарных деформаций сдвига и растяжения. На фиг. 39.1 представлен график 3900.1, изображающий контуры диаграммы полной смоделированной деформации для сдвига по фиг. 38.1. На фиг. 39.2 представлен график 3900.2, изображающий контуры диаграммы полной смоделированной деформации для растяжения по фиг. 38.2. На фиг 39.1 и 39.2 каждый график 3900.1 и 3900.2 изображен вдоль направления Y (север) (м) (ось y) относительно X (восток) (м) (ось x).

[00290] Фиг. 39.1 и 39.2 могут представлять другой вид графиков 3800.1 и 3800.2 по фиг. 38.1 и 38.2, смоделированных с использованием диаграммы полной смоделированной деформации для сдвига. Напряжения сдвига и напряжения растяжения изображены на фиг. 39.1 и 39.2 стрелками τ напряжения и стрелками σ растяжения соответственно. Стрелка M показывает область с высоким сдвигом.

[00291] Для сравнения с наблюдаемой микросейсмичностью использовали последовательную решетку 25 м для вычисления плотности сейсмического момента как полных смоделированных, так и наблюдаемых деформаций. Шаг решетки был выбран, чтобы соответствовать средней неопределенности местоположения. В данном примере наблюдаемые величины микросейсмичности согласуются с диаграммой направленности сдвига смещений с северо-востока на юго-запад (NE-SW) или с северо-запада на юго-восток (NW-SE) с перемещением по простиранию. Вообще, инверсия тензора сейсмического момента также может быть использована для оценки режима микросейсмической деформации.

[00292] На основе предположения микросейсмического скольжения при сдвиге, контуры суммарных микросейсмических моментов могут быть сравнены с соответствующими смоделированными деформациями сдвига. За пределами наблюдаемых микросейсмических деформаций асейсмические деформации также являются ожидаемыми для вноса в полную ожидаемую деформацию. Сейсмическая эффективность, определяемая как отношение излученной сейсмической энергии к полной высвобожденной энергии, также является показателем, ведущим к ожиданию, что микросейсмичность представляет только часть полных напряжений. Предполагая, что эти показатели являются постоянными в сети разрывов, может быть выполнено относительное сравнение с микросейсмичностью.

[00293] На фиг. 40 представлен график 4000, изображающий суммарный сейсмический момент из наблюдаемой микросейсмичности. График 4000 показывает другой вид микросейсмических событий 1223, изображенных на фиг. 36, вычисленных на основе величины измеренных микросейсмических событий по фиг. 36. График 4000 также показывает контуры области большого сдвига M’ в сегменте 3723.1. Данные контуры могут быть примерно согласованы со смоделированной деформацией сдвига (фиг. 38.1).

[00294] Фиг. 40 может быть использована для создания фактической плотности момента, взятой из микросейсмических событий по фиг. 36. Контуры фиг. 40 примерно согласуются со смоделированной деформацией сдвига по фиг. 39.1. Смоделированная деформация, изображенная графиком 4000, может быть более постоянной в сети разрывов, чем показано на фиг. 38.1, где наблюдаемый микросейсмический момент Mo является наибольшим вблизи рабочей скважины (например, около рабочей скважины 1204 по фиг. 12), а именно, при относительно плоском разрыве в середине графика 4000 (показано стрелками на фиг. 39.1 и 40). Модель, изображенная на фиг. 40, показывает этот сегмент 3723.1 разрыва рядом со стрелкой M, является преимущественно деформацией сдвига, а сегмент 3723.2 относится к открытию при растяжении, которое тогда будет означать более эффективный разрыв в сегменте 3723.1 несмотря на сравнительно слабую микросейсмичность.

3. Сейсмический момент

[00295] Смоделированные деформации также могут быть преобразованы в смоделированный (или действующий) сейсмический момент (Mo’) путем умножения смещений на модуль сдвига и область каждого сегмента разрыва (см., например, уравнение (20)). В таблице 7 сравниваются полные смоделированные моменты (Mo) для компонентов растяжения (σ) и сдвига (τ) и наблюдаемая микросейсмичность для каждой ступени из четырех ступеней по фиг. 36. Как показано ниже, смоделированный компонент растяжения σ больше, чем смоделированный компонент сдвига τ (например, примерно в 50 раз) из модели, и микросейсмичность Mo составляет около 0,1% смоделированного компонента сдвига τ.

ТАБЛИЦА 7
НАБЛЮДАЕМЫЕ СУММАРНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ И ДЕЙСТВУЮЩИЕ СМОДЕЛИРОВАННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Ступень 1 Ступень 2 Ступень 3 Ступень 4
Наблюдаемый момент (Mw) (ГНм) 1,29 0,24 0,16 0,62
Смоделированный сдвиг (τ) (ГНм) 19300 21800 12400 19200
Смоделированное растяжение (σ) (ГНм) 36400 35000 34400 33800

Наблюдаемый момент (Mw) может быть определен из смоделированного сдвига (τ) по фиг. 38.1 и смоделированного растяжения (σ) по фиг. 38.2, вычисляя его, используя уравнение (21).

[00296] В данном примере смоделированные напряжения являются преимущественно растяжением, согласующимся с простыми сценариями геометрии. Смоделированная деформация также больше, чем наблюдаемая, что опять указывает на асейсмическую деформацию. Наблюдаемая деформация Mo является относительно большой на ступени 1 и низкой на ступени 2, по сравнению, например, со ступенью 4. Смоделированный сдвиг является наибольшим для ступени 2, предполагая слишком большую сложность в смоделированной сети разрывов для данной ступени. Обнаружено, что моделирование ступени 1 больше согласуется по деформации с другими ступенями, в отличие от большой наблюдаемой деформации для данной конкретной ступени. Дополнительное изучение наблюдаемых распределений величин показывает локализованную область в северо-восточной части сегмента 3723.1 разрыва, составляющую почти половину сейсмического момента (по стрелкам M, M’ на фиг. 39.1 и 40).

3. Проверка

[00297] Вторая модель была выполнена для ступени 1, включающей скорректированную DFN для моделирования данной области локализованного сдвига в данных наблюдений. На фиг. 41.1 и 41.2 показаны графики 4100.1 и 4100.1’ соответственно, сравнения смещения при сдвиге в исходной модели ступени 1 и обновленной модели, где DFN скорректирована вручную для соответствия локализованной деформации сдвига (стрелки). На фиг. 41.1 изображена часть 41.1 по фиг. 38.1 и представлен более подробный вид части 3723.1 разрыва ступени 1 со сдвигом τ, приложенным к ней, как показано стрелкой. На фиг. 41.1 изображено смоделированное напряжение τ сдвига, связанное со ступенью 1 для исходной модели.

[00298] На фиг. 41.2 изображен модифицированный сегмент 3723.1’ разрыва, скорректированный для DFN. Скорректированная модель модифицированного сегмента 3723.1’ разрыва вытекает из скорректированной DFN. Модифицированный сегмент 3723.1’ разрыва как эффективный момент сдвига увеличивается на 46% сверх исходного сегмента 3723.1 разрыва, с локализованным сдвигом, аналогичным наблюдаемой микросейсмике (например, микросейсмические события по фиг. 37). Модифицированный сегмент 3723.1’ разрыва может быть создан, используя процесс, изображенный на фиг. 46.1-46.4, как более подробно описано здесь.

4. Прогнозы

[00299] Модификации, изображенные на фиг. 41.2, могут быть использованы для создания микросейсмически проверенной модели разрыва, как показано на карте 4200 по фиг. 42. Карту 4200 поворачивают и рассматривают с различных углов, чтобы изобразить гидравлические разрывы более подробно. Микросейсмически проверенная модель разрыва может быть использована для создания прогноза распределения расклинивающего наполнителя в сети 3645 трещин.

[00300] На фиг. 42 показана карта 4200 ширины разрыва/распределения расклинивающего наполнителя для ступени 1 изучаемого случая. На карте 4200 изображена область 4255 заполнения расклинивающим наполнителем и область 4253, не заполненная расклинивающим наполнителем, в сети 3739 гидравлических разрывов, изображенная на основе откорректированной модели сегмента 3723.1’ разрыва по фиг. 41.2.

[00301] На данной карте 4200 также показано, что по прогнозу расклинивающий наполнитель сконцентрирован вблизи скважины 1204, при сравнительно малом общем объеме, заполненном расклинивающим наполнителем. Гидравлическая проводимость затем может быть задана на основе увеличения проницаемости, связанного со смещениями при сдвиге, в дополнение к распределению расклинивающего наполнителя. В данном конкретном примере, хотя сеть 3739 разрывов может быть в большой степени не заполнена расклинивающим наполнителем, проводимость еще может быть увеличена путем сдвига и удлинения от несопряженной топографии поверхности.

[00302] Карта 4200 расклинивающего наполнителя и соответствующей сравнительной проводимости затем может быть встроена в симулятор пласта для прогнозирования производительности скважины и связанного дренирования пласта. Подгонка модели на основе имеющихся данных к понижению давления может быть использована для оценки гидравлической проводимости областей 4255, 4253, заполненных и незаполненных расклинивающим наполнителем. Симулятор пласта затем может быть использован для прогнозирования производительности скважины (например, добычи) и оценки дренирования пласта со временем, как показано на фиг. 43.

[00303] На фиг. 43 представлен график 4300, изображающий прогнозную суммарную добычу из скважины для проверенной проводимости 0,03 миллидарси-фут (0,91 миллидарси-см), а также испытания на чувствительность для сценариев большей и меньшей проводимости. На графике 4400 показан объем (V) добычи газа (млн станд. куб.фут) (ось y) в зависимости от времени (t) (год) (ось x) на уровнях 4359, 4361, 4363 проводимости без расклинивающего наполнителя около 0,0003 миллидарси-фут (0,0091 миллидарси-см), 0,03 миллидарси-фут (0,91 миллидарси-см) и 1,0 миллидарси-фут (30,33 миллидарси-см) соответственно. Изменение уровня проводимости без расклинивающего наполнителя приводит к увеличению 90% от линии 4361 до 4359, и увеличению 40% от линии 4361 до 4363. Спрогнозированное дренирование пласта может быть использовано для исследования потребности в размещении скважин.

[00304] Давление (P) также может быть рассчитано для сети 3723 разрывов по фиг. 38.1 на основе размещения расклинивающего наполнителя по фиг. 42. На фиг. 44 приведен график 4400, изображающий вид карты давления (P) пласта возле сети 3723 разрывов, смоделированный через 20 лет добычи из скважины 1204.

[00305] Удлинение разрыва является одним из показателей эффективности разрыва, обеспечивающим достаточный объем разрыва для размещения расклинивающего наполнителя, таким образом, гарантируя продолжительную проницаемость разрыва после интенсификации. Описываемая здесь модель может быть использована для соблюдения баланса массы закачиваемого флюида, и, таким образом, может быть использована для прогноза размещения расклинивающего наполнителя в сети разрывов, как показано на фиг. 42. Полученная карта расклинивающего наполнителя затем может быть использована для насыщения проницаемости в сети разрывов, чтобы моделировать пласт по производительности скважины и дренированию пласта, как показано на фиг. 43 и 44, что приводит к оптимизации оценки эффективного интенсифицированного объема и отдачи пласта.

Операция разрыва

[00306] В одном аспекте настоящее изобретение описывает методологии для выполнения операции микросейсмического разрыва. Данные способы могут включать в себя использование сложных моделей разрыва, которые могут быть использованы для изучения протяженности и величины деформации для сравнения с наблюдаемой микросейсмичностью (например, микросейсмические события по фиг. 36). Улучшение согласования в соответствующем режиме моделирования разрыва с микросейсмичностью может обеспечить уверенность в общем результате моделирования. В приведенном здесь примере (примерах) подтверждение достоверности деформации сдвига с помощью микросейсмичности предполагает, что деформация удлинения достоверна, независимо от того, представляет ли непосредственно наблюдаемая микросейсмичность режимы открытия при растяжении. Геомеханическое моделирование гидравлического разрыва может быть использовано для различения оцениваемой деформации между режимами напряжений при сдвиге и растяжении.

[00307] На фиг. 45.1 представлен способ 4500.1 выполнения операции разрыва, который может использовать плотности либо сдвига, либо момента для определения сети разрывов. Способ 4500.1 включает в себя выполнение 2350 операции интенсификации, включающий в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин, создание 2352 данных буровой площадки (например, параметров естественной трещины для естественных трещин, данных закачивания и микросейсмических измерений) и моделирование 2375 гидравлических разрывов сети разрывов на основе данных буровой площадки, и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, как описано в отношении фиг. 23.1.

[00308] В данном варианте после моделирования 2375 может быть принято решение 4551 продолжать операцию 4553.1 разрушения при сдвиге и/или выполнять операцию 4553.2 сейсмического момента. На этапе 4551, способ 4500.1 может продолжаться путем выполнения операции 4553.1 анализа разрушения при сдвиге. Операция 4553.1 анализа разрушения при сдвиге включает в себя создание 2377 поля напряжения гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель (например, 2D или 3D DDM), определение 2379 параметров разрушения при сдвиге, включающих в себя кривую разрушения и напряженное состояние вокруг сети разрывов (например, вдоль естественных трещин, гидравлических разрывов и/или горной породы), определение 2381 местоположения разрушения при сдвиге сети разрывов по кривой разрушения и напряженному состоянию, и проверку 2383 геометрии гидравлического разрыва путем сравнения микросейсмических измерений со смоделированной сетью гидравлических разрывов и/или активированной дискретной сетью трещин, как выполнялось в способе 2300.2 по фиг. 23.2.

[00309] Способ 4500.1 может также включать в себя выполнение операции 4553.2 сейсмического момента. Выполнение асейсмической операции 4553.2 может включать в себя 4559 – определение действительных и смоделированных плотностей сейсмического момента и 4561 – проверку DFN сети разрывов путем корректировки DFN на основе сравнения смоделированных и действительных плотностей сейсмического момента.

[00310] Операция 4553.2 сейсмического момента может быть выполнена, чтобы учесть эффекты от деформации на сети разрывов, демонстрируемые, например, на фиг. 28-35.2. Часть 4553.2 сейсмического момента может быть выполнена в дополнение или взамен части 4553.1 разрушения. В случаях, когда выполняют как часть 2351.1 разрушения при сдвиге, так и часть 2351.2 сейсмического момента, результаты каждой части могут быть сравнены и/или проанализированы. Части 4553.1, 4553.2 разрушения при сдвиге и/или сейсмического момента могут быть повторены и/или сравнены.

[00311] Операция 4553.1 разрушения при сдвиге и операция 4553.2 сейсмического момента могут быть выполнены одновременно или последовательно. Результаты операции 4553.1 разрушения при сдвиге и операции 4553.2 сейсмического момента могут сравниваться, анализироваться и/или объединяться. После выполнения сейсмической операции 4553.1 и/или операции 4553.2. сейсмического момента может быть выполнена корректировка 2385 и 2387, как описано ранее в отношении способа 2300.2 по фиг. 23.2. Корректировка 2385 и/или 2387 может быть выполнена на основе отдельной операции 4553.2 разрушения, отдельной операции 4553.2 сейсмического момента, и/или сочетания операции 4553.2 разрушения и операции 4553.2 сейсмического момента.

[00312] На фиг. 46.2 показан способ 4500.2 выполнения операции сейсмического момента, который может быть использован как выполнение 4553.2 по фиг. 45.1. Способ 4500.2 включает в себя 4555 – моделирование сети гидравлических разрывов (см., например, фиг. 37) на основе данных буровой площадки (например, каротажных данных 2352), 4559 – определение действительной и смоделированной плотности сейсмического момента, и 4561 – проверку DFN 2375 на основе сравнения спрогнозированной плотности момента (фиг. 39.1) и действительной плотности момента (фиг. 40). 4559 – определение действительной и смоделированной плотности сейсмического момента может включать в себя 4557 – определение компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов (см., например, фиг. 38.1, 38.2 и уравнения (20), (21)), 4558 – собирание компонентов сдвига и растяжения смоделированного гидравлического разрыва со смоделированной плотностью момента, 4560 – создание действительной плотности момента (см., например, фиг. 40) на основе данных буровой площадки (например, микросейсмических событий, фиг. 37).

[00313] Моделирование 4555 может быть таким же, как моделирование 2375 и/или, как показанное на фиг. 37. Определение 4557, преобразование 4558, создание 4560 и проверка 4561 могут быть повторены для дополнительной детализации DFN. Способ 4500.2 может также включать в себя 4567 – прогноз размещения расклинивающего наполнителя (фиг. 42), 4568 – прогноз добычи (фиг. 43) и/или 4569 – прогноз давления пласта для сети разрывов (фиг. 44).

[00314] Часть или все описанные способы могут быть объединены, выполнены в любом порядке и/или, при необходимости, повторены.

Проверка

[00315] В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу использования микросейсмических данных для проверки исходной дискретной сети естественных трещин (discrete natural fracture network, DFN). Проверенная модель DFN может быть использована в качестве входных данных для модели сложной сети гидравлических разрывов (hydraulic fracture network, HFN) для моделирования распространения трещины в процессе обработки разрыва. Проверенная DFN обеспечивает точное описание пласта и, следовательно, более точное прогнозирование созданной геометрии разрыва с помощью симулятора HFN.

[00316] Подробные модели сложного гидравлического разрыва прогнозируют поступательное распространение множества ветвей разрыва в сети разрывов. Формация вначале может включать много естественных трещин. Взаимодействие гидравлического разрыва и естественной трещины может приводить к ветвлению разрыва там, где они пересекаются.

[00317] Как показано на фиг. 21, изображены различные сценарии того, когда гидравлический разрыв пересекает естественную трещину. Сценарии, которые приводят к открытию гидравлического разрыва и распространению вдоль естественной трещины, приводят к ветвлению и сложности разрыва. На фиг. 21 схематически изображены некоторые из возможных результатов того, когда гидравлический разрыв пересекает естественную трещину. Поскольку идеальное получение характеристик естественной трещины под землей невозможно, начальная совокупность естественных трещин является стохастически созданной, ограниченной информацией, полученной из сейсмических данных и исследований скважинным сканером, используя геологические и геостатистические модели.

[00318] На фиг. 46.1-46.4 изображены графики 4600.1-4600.4 ступеней моделирования сети 4647 разрывов вокруг скважины 1204. На фиг. 46.1 показан вид сверху статистически созданной DFN 4647, имеющей следы, равномерно распределенные в формации. На фиг. 46.2 показана спрогнозированная HFN 4661, созданная из сложной модели трещины для соответствующей DFN, вместе с микросейсмическими событиями 4663, собранными в ходе обработки разрыва. На фиг. 46.1 показаны следы статистически созданной DFN вблизи горизонтальной скважины 1204. На фиг. 46.2 показана смоделированная сеть 4661 гидравлических разрывов, созданная из равномерно распределенной DFN 4647. В данном случае микросейсмические данные показывают отличающееся образование кластеров микросейсмических событий. По сравнению с результатами моделирования имеется большая область между кластерами событий, где созданы многочисленные области поверхности разрыва в соответствии с моделью, и с небольшой микросейсмической активностью.

[00319] Поскольку микросейсмические события соотносятся со скольжением при сдвиге естественных трещин в формации, вызванным деформацией горной породы и потоком текучей среды в формации, окружающей гидравлические разрывы, образование кластеров микросейсмических событий может быть показателем сильного образования кластеров естественных трещин. В данном случае область между кластерами может отсутствовать у многих естественных трещин, и модель прогнозирует неправильную геометрию разрыва вследствие неправильного предположения исходного распределения естественных трещин.

[00320] В одном аспекте настоящего изобретения предполагается, что более репрезентативная DFN может быть создана путем корректировки исходной модели DFN, используя микросейсмические измерения. Данная проверка может быть выполнена путем перераспределения естественных трещин пропорционально пространственному распределению плотности микросейсмических событий, или использования способа плотности момента, описанного на фиг. 45.2.

[00321] На фиг. 46.3 приведен график 4600.3, отображающий проверенную DFN 4647’ и неоднородным распределением естественных трещин на основании микросейсмических измерений. Соответствующее моделирование геометрии гидравлического разрыва 4661’ показано на графике 4600.4 на фиг. 46.4. На фиг. 46.4 показаны смоделированные гидравлические разрывы 4661’ для проверенной DFN. Результаты проверенной DFN должны представлять описание геометрии гидравлического разрыва с повышенной точностью, и конечную динамику изменения добычи скважины 1204.

[00322] На фиг. 47 показан способ 4700 проверки DFN. Способ 4700 может быть использован, например, для оптимизации схемы сложного разрыва, используя микросейсмические измерений для проверки распределения естественных трещин. Способ 4500 включает в себя создание (4571) исходного распределения естественных трещин (модель DFN) с характеристиками, выведенными из данных буровой площадки, таких как сейсмические измерения, геологическая структура, исследования скважинным сканером и исследования керна на основе характеристик и измерений; создание (4573) исходной схемы гидравлического разрыва и выполнение моделирования, используя сложную модель разрыва, которая объединяет взаимодействие гидравлических разрывов и естественных трещин; операцию закачивания (4575) для гидравлического разрыва пласта и сбор микросейсмических данных в режиме реального времени; проверку (4577) исходной DFN и перераспределение естественных трещин в соответствии с наблюдаемым распределением микросейсмических событий; (4579) проверку дополнительных параметров естественных трещин и формации, используя проверенное распределение DFN для согласования спрогнозированной области покрытия сетью гидравлических разрывов с полной микросейсмической областью и смоделированного давления обработки с измеренным давлением; и пересмотр (4581) схемы разрыва на основе проверенной модели для оптимизации следующей ступени обработки в той же скважине или следующей скважине в той же области.

[00323] Способ по фиг. 47 может быть использован в качестве проверки 4561 по фиг. 45.2 путем замены наблюдаемого распределения микросейсмических событий 4577 наблюдаемой плотностью сейсмического момента.

[00324] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примеры вариантов осуществления и их воплощения, настоящее изобретение не ограничено такими вариантами осуществления и их воплощения. Напротив, система и способ, предложенные в настоящем изобретении, допускают различные модификации, изменения и/или улучшения без отступления от сущности или объема настоящего изобретения. Соответственно, настоящее изобретение четко охватывает все такие модификации, изменения и улучшения в пределах его объема.

[00325] Следует заметить, что при усовершенствовании любого такого фактического варианта осуществления должны быть приняты многочисленные решения конкретного воплощения для достижения конкретных целей разработчиков, таких как совместимость с системными и экономическими ограничениями, которые изменяются от одного случая применения к другому. Кроме того, понятно, что попытки такого усовершенствования могут быть сложными и трудоемкими, но, тем не менее, настоящее описание может быть руководством к действию для специалистов, для которых очевидны преимущества настоящего изобретения. Кроме того, варианты осуществления, используемые/раскрытые в настоящем документе, также могут содержать некоторые компоненты, отличающиеся от изложенных.

[00326] В описании каждое численное значение следует рассматривать только как корректируемое термином «около» (если оно уже четко не скорректировано), а затем рассмотрено снова как не так скорректированное, если иное не указано в контексте. Кроме того, в описании следует понимать, что какой-либо диапазон, приведенный или описанный как полезный, подходящий и т.п., предполагает, что все без исключения значения в диапазоне, включая конечные точки, должны рассматриваться заявленные. Например, «диапазон от 1 до 10» следует рассматривать как показывающий все без исключения возможные числа вдоль континуума между примерно 1 и примерно 10. Таким образом, даже если конкретные опорные точки в диапазоне, или даже никакие опорные точки в диапазоне не идентифицированы явно, или ссылаются на несколько конкретных точек, должно быть понятно, что заявители признают и понимают, что должны рассматриваться все без исключения опорные точки в диапазоне как указанные, и что заявители обладают знаниями для всего диапазона и всех точек в диапазоне.

[00327] Заявления, приведенные здесь, всего лишь представляют информацию, относящуюся к настоящему изобретению, и могут не устанавливать предшествующий уровень техники, и могут описывать некоторые варианты осуществления, иллюстрирующие изобретение. Все ссылки, приведенные здесь, включены посредством ссылки в настоящее описание в полном объеме.

[00328] Приведенное здесь описание направлено на определенные конкретные варианты осуществления. Должно быть понятно, что приведенное ниже описание служит для обеспечения возможности специалисту в данной области осуществлять и использовать любой объект, определенный сейчас или позже пунктами формулы, находящимися в любом выданном патенте.

[00329] Должно быть понятно, что различные способы, описанные здесь, могу быть осуществлены в связи с аппаратурой, программным обеспечением или их сочетанием. Таким образом, различные способы или определенные аспекты или их части могут принимать форму управляющей программы (т.е. команд), реализованных на материальном носителе, таком как гибкие диски, компакт-диски, жесткие диски, или любые другие машиночитаемые носители данных, в которых, когда управляющую программу загружают и выполняют на машине, такой как компьютер, машина становится устройством для осуществления различных способов. В случае выполнения управляющей программы на программируемых компьютерах, вычислительное устройство может включать процессор, запоминающее устройство, считываемое процессором (включая энергозависимую и энергонезависимую память и/или запоминающие элементы), по меньшей мере одно устройство ввода и по меньшей мере одно устройство вывода. Одна или больше программ, которые могут осуществлять или использовать различные способы, описанные здесь, могут использовать интерфейс для прикладного программирования (application programming interface, API), многократно используемые органы управления и т.п. Такие программы могут быть реализованы на высоком уровне процедурно или объектно-ориентированного языка программирования для связи с вычислительной системой. Однако программа (программы) может быть реализована на языке ассемблера или машинном языке, по необходимости. В любом случае язык может быть компилируемым или интерпретируемым языком, и объединенным с аппаратными реализациями.

[00330] Хотя вышеизложенное направлено на варианты осуществления различных способов, описанных здесь, другие и дополнительные варианты осуществления могут быть разработаны без отступления от основного объема изобретения, который может быть определен в следующих пунктах формулы. Хотя объект изобретения был описан на языке, характерном для структурных признаком и/или методологических действий, должно быть понятно, что объект изобретения, определенный в прилагаемых пунктах формулы, не может быть ограничен конкретными признаками или действиями, изложенными выше. Наоборот, конкретные признаки и действия, изложенные выше, раскрыты в качестве примерных форм вариантов осуществления пунктов формулы.

[00331] Хотя выше подробно описано лишь несколько примерных вариантов осуществления, специалисту будет понятно, что возможны многие модификации в примерных вариантах осуществления без существенного отклонения от систем и способов выполнения операций интенсификации скважины. Соответственно, все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, как указано в следующих пунктах формулы. В формуле изобретения пункты средство-плюс-функция предназначены для охвата конструкций, раскрытых в настоящем документе как выполняющих указанную функцию, и не только эквивалентов конструкции, но и эквивалентных конструкций. Таким образом, хотя гвоздь и шуруп не могут быть эквивалентами конструкции в том, что гвоздь использует цилиндрическую поверхность для крепления деревянных деталей вместе, тогда как шуруп использует винтовую поверхность в среде крепления деревянных деталей, гвоздь и шуруп могут быть эквивалентными конструкциями. Явным намерением заявителя не является требование применить Раздел 35 Кодекса законов США, § 112, пункт 6, для любых ограничений любых пунктов формулы настоящего документа, кроме тех, в которых в формуле определенно использованы слова «предназначено для» вместе со связанной функцией.

1. Способ выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной возле подземной формации, имеющей проходящую через нее скважину (1204) и сложную сеть трещин, сеть трещин, содержащую естественные трещины, причем буровая площадка интенсифицирована путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин, включающий в себя:

создание данных (2352) буровой площадки, содержащих измерения микросейсмических событий подземной формации;

моделирование (2375) сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин сложной сети трещин на основе данных буровой площадки;

отличающийся тем, что способ дополнительно включает:

выполнение (4553.2) операции сейсмического момента, включающей в себя:

определение (4559) действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и спрогнозированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и

проверку (4561) дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента; и

корректировку (2387) закачивания на основе проверки.

2. Способ по п.1, в котором определение спрогнозированной плотности сейсмического момента включает:

определение (4557) компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и

преобразование (4558) компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов в смоделированную плотность момента.

3. Способ по п.1, дополнительно включающий прогнозирование (4567) размещения расклинивающего наполнителя на основе смоделированной дискретной сети трещин.

4. Способ по п.3, дополнительно включающий прогнозирование (4568) добычи на основе спрогнозированного размещения расклинивающего наполнителя.

5. Способ по п.4, дополнительно включающий прогнозирование (4569) давления пласта на основе спрогнозированного размещения расклинивающего наполнителя.

6. Способ по п.1, в котором моделирование дискретной сети трещин включает в себя создание исходной дискретной сети трещин по меньшей мере по одним из данных буровой площадки, включающих сейсмические измерения, геологическую структуру, исследования скважинным сканером и исследования керна и их сочетание на основе измерений характеристик.

7. Способ по п.1, в котором моделирование сети гидравлических разрывов включает создание исходной схемы гидравлического разрыва и выполнение моделирования, используя сложную модель трещины, которая объединяет взаимодействие гидравлических разрывов и естественных трещин.

8. Способ по п.1, в котором создание данных буровой площадки включает в себя операцию закачки для гидравлического разрыва в скважину буровой площадки и сбор микросейсмических данных в режиме реального времени.

9. Способ по п.1, в котором проверка включает в себя:

проверку (4777) дискретной сети трещин и перераспределение естественных трещин в соответствии с наблюдаемым распределением микросейсмических событий в области событий;

проверку (4779) дополнительных параметров естественных трещин и формации, используя проверенную дискретную сеть трещин для согласования области покрытия смоделированной сети гидравлических разрывов с областью событий и смоделированного давления обработки с измеренным давлением, и

оптимизацию (4781) закачивания на буровой площадке путем пересмотра смоделированного гидравлического разрыва на основе проверенной дискретной сети трещин.

10. Способ по п.1, дополнительно включающий выполнение операции разрушения при сдвиге, включающей в себя:

определение (2377) поля напряжения гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель;

определение (2379) параметров разрушения при сдвиге, включающих в себя кривую разрушения и напряженное состояние вокруг сети трещин;

определение (2381) местоположения разрушения при сдвиге сети трещин по кривой разрушения и напряженному состоянию и

сравнение (2383) смоделированных гидравлических разрывов и местоположений разрушения при сдвиге с измеренными микросейсмическими событиями.

11. Способ по п.1, дополнительно включающий в себя интенсификацию (2350) буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин.

12. Способ по п.11, в котором корректировка включает в себя корректировку (2387) операции интенсификации на основе проверки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к регистрации медицинской информации. Техническим результатом является повышение точности регистрации событий оказания медицинской помощи.

Изобретение относится к области медицинской визуализации. Техническим результатом является обеспечение объединения и координации информации от многочисленных систем слежения, а также обеспечение обмена данными с рядом медицинских систем слежения для медицинских вмешательств.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к системе и способу конфигурирования режимов дыхательной терапии для пользователей устройств дыхательной терапии.

Предлагается способ выполнения нефтепромысловой операции вокруг ствола скважины, проникающего в подземный пласт. Данный способ включает выполнение операции гидроразрыва пласта посредством создания трещин вокруг ствола скважины.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для управления данными об инъекции контрастных веществ. Система содержит а) систему инъекции контрастных веществ, содержащую силовую головку, включающую: корпус, приводной толкатель с электродвигателем, держатель шприца; первый пульт, поддерживающий связь с силовой головкой, при этом указанный первый пульт содержит первый дисплей и может использоваться пользователем для программирования параметров инъекции; модуль управления силовой головкой, содержащий совместимую со стандартом CAN коммуникационную шину инжектора; б) первый модуль преобразования данных, оперативно связанный с совместимой со стандартом CAN коммуникационной шиной инжектора; в) систему формирования изображений, оперативно связанную с системой инъекции контрастных веществ, при этом указанный первый пульт оперативно связан с по меньшей мере одной указанной системой инъекции контрастных веществ и указанной системой формирования изображений; г) устройство хранения и раздачи контрастных веществ, содержащее множество емкостей с контрастными веществами; д) по меньшей мере, один модуль оценки функции почек е) медицинскую информационную систему; ж) модуль управления данными об инъекции, содержащий первый модуль преобразования данных, при этом модуль управления данными об инъекции размещен между совместимой со стандартом CAN коммуникационной шиной инжектора и медицинской информационной системой и оперативно связан с каждой из них; з) хранилище данных, содержащее данные контрастных веществ множества типов и данные множества пороговых функций почек, при этом контрастное вещество каждого типа связано с соответствующей пороговой функцией почек, а указанное хранилище данных оперативно связано с по меньшей мере одной указанной системой инъекции контрастных веществ и указанным устройством хранения и раздачи контрастных веществ.

Группа изобретений относится к медицинской технике и может быть использована для осуществления сканирования во время магнитно-резонансной томографии с использованием МР-сканера.

Изобретение относится к области информационных технологий и может быть использовано для дистанционного проведения конкурсных мероприятий по робототехнике для обучающихся общеобразовательных организаций, профессиональных образовательных организаций и организаций дополнительного образования.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к устройствам мониторирования пациента. Для получения и адаптивного предоставления данных используют устройство, имеющее в своем составе датчик, регистрирующий физиологические данные пациента; элемент регистрации, выявляющий то, присутствует ли медицинский работник в палате пациента; дисплей с возможностью работы в двух режимах, адаптированных для просмотра медицинским работником и непрофессиональным наблюдателем; процессор для генерирования сигнала тревоги в палате пациента, когда уровень серьезности является высоким.

Группа изобретений относится к медицине и может быть использована для непрерывного прогнозирования тяжести заболевания у пациента, летального исхода и длительности госпитализации.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам медицинского мониторинга острого повреждения легких (ALI). Постоянный запоминающий носитель, на котором сохранены инструкции, исполняемые электронным устройством обработки данных, включающим в себя дисплей, включает в себя прием значений множества физиологических параметров для пациента, прием информации о введении лекарственных средств, относящейся к введению одного или более лекарственных средств пациенту, вычисление значения индикатора ALI на основании по меньшей мере принятых значений множества физиологических параметров для пациента и принятой информации о введении лекарственных средств и отображение представления вычисленного значения индикатора ALI на дисплее.

Изобретение относится к флюидам, применяемым при обработке нефтегазоносной формации. Флюид для обработки подземной формации, содержащий водную двухфазную систему, включающую первую водную фазу и вторую водную фазу, где первая фаза содержит нанокристаллическую целлюлозу - NCC, включающую стержнеобразные частицы NCC, имеющие кристаллическую структуру, концентрация частиц NCC в первой фазе выше, чем их концентрация во второй фазе, и флюид способен становиться более вязким, чем либо первая фаза, либо вторая фаза, при переходе водной двухфазной системы в однофазную систему.

Предлагается способ выполнения нефтепромысловой операции вокруг ствола скважины, проникающего в подземный пласт. Данный способ включает выполнение операции гидроразрыва пласта посредством создания трещин вокруг ствола скважины.

Изобретение относится к способам разработки нефтяных и газовых месторождений горизонтальными скважинами и может быть применено для реализации интервального многостадийного гидравлического разрыва пласта (ГРП).

Изобретение относится к разработке залежей высоковязкой нефти с пароциклическим воздействием, содержащих непроницаемые пропластки с применением трещин гидроразрыва пласта (ГРП).

Изобретение относится к разработке залежей высоковязкой нефти или битума, содержащих непроницаемые пропластки трещинами гидроразрыва пласта. Способ включает бурение вертикальной нагнетательной и горизонтальной добывающей скважин в залежи, представленной верхней и нижней частями продуктивного пласта, разделенными непроницаемым пропластком, крепление вертикальной нагнетательной и горизонтальной добывающей скважины обсадными колоннами, перфорацию обсадных колонн, закачку теплоносителя через вертикальную нагнетательную скважину и отбор продукции через горизонтальную добывающую скважину.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для увеличения эффективности вторичного вскрытия пласта. Способ включает перфорацию скважины корпусным перфоратором и последующее выполнение разрыва пласта с использованием термогазокислотного модуля, оснащенного зарядом твердого топлива, осуществление при его горении выделения газа, попадающего через соединительный узел в корпус перфоратора и направленными струями воздействующего на сформированные перфорационные каналы.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и направлено на повышение экономической эффективности добычи углеводородов и вовлечение в разработку новых категорий запасов путем стимуляции скважин.

Предложены способ и устройство для гидроразрыва пласта. Устройство содержит источник текучей среды для гидроразрыва, сообщающийся по текучей среде со стволом скважины, проходящим в подземную формацию; причем источник текучей среды для гидроразрыва содержит текучую среду для гидроразрыва и воду; источник природного газа; компрессор, имеющий вход, сообщающийся по текучей среде с источником природного газа, имеющий выход, сообщающийся по текучей среде со стволом скважины, и выполненный с возможностью сжатия природного газа, получаемого на входе, для подачи к выходу, систему рекуперации тепла для приема тепловой энергии от компрессора, причем тепловая энергия изменяет температуру текучей среды для гидроразрыва, воду или сжатый природный газ; и источник сжиженного газа, сообщающийся по текучей среде со стволом скважины.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при совместной эксплуатации продуктивного и водоносного пластов с применением гидравлического разрыва пласта.

Настоящее изобретение относится к способу разрыва пласта, окружающего скважину, и содержит этапы, на которых: (i) обеспечивают трубу, включающую по меньшей мере два участка, причем каждый участок содержит средства изоляции кольцевого пространства, выборочный путь потока между внутренней областью и внешней областью трубы и средства изоляции сквозного ствола для выборочного закупоривания сквозного ствола трубы; (ii) перемещают трубу в скважину; (iii) изолируют кольцевое пространство между внешней областью трубы и скважиной, чтобы тем самым создавать по меньшей мере две изолированные зоны; (iv) выбирают любую зону для разрыва; (v) удаленно открывают путь потока в участке трубы, соответствующем выбранной зоне так, чтобы обеспечить протекание текучей среды между внутренней областью и внешней областью трубы; (vi) удаленно изолируют сквозной ствол трубы так, чтобы закупорить сквозной ствол закрытием средств изоляции сквозного ствола на участке трубы, соответствующем выбранной зоне так, чтобы предотвратить протекание текучей среды вдоль сквозного ствола; и (vii) разрывают по меньшей мере часть пласта, окружающего скважину.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способу формирования трещины или разрывов. Способ формирования трещин или разрывов включает определение направлений региональных максимальных напряжений продуктивных пород, направлений движения основных объемов закачиваемой воды и фильтрационных потоков, определение участков с высокой остаточной нефтенасыщенностью, проведение двухстадийного гидроразрыва пласта с изменением направления трещин разрыва на скважинах, находящихся в зонах с высокой остаточной нефтенасыщенностью или непосредственной близости. Технический результат заключается в повышении эффективности способа формирования трещин и разрывов. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Предложен способ выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сложную сеть трещин. Сложная сеть трещин включает в себя естественные трещины. Буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сложную сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Способ включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и спрогнозированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента. Технический результат заключается в повышении эффективности операции разрыва на буровой площадке. 11 з.п. ф-лы, 7 табл., 85 ил.

Наверх