CA1239547A - Methode pour determiner au moins une grandeur caracteristique d'une formation geologique notamment la tenacite de cette formation - Google Patents
Methode pour determiner au moins une grandeur caracteristique d'une formation geologique notamment la tenacite de cette formationInfo
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Abstract
La présente invention concerne une méthode permettant de déterminer au moins une grandeur caractéristique d'une formation géologique parmi un ensemble dit caractéristique constitué de trois grandeurs respectivement désignées par K1C, C3 et HF qui sont la ténacité de la formation, la contrainte principale en place et la hauteur de fracture connaissant au moins l'une de ces grandeurs. Selon cette méthode, on soumet la formation géologique à une fracturation durant laquelle on détermine la pression minimum atteinte lors de la fracturation et le volume Vm de la fracture au moment où la pression est minimum. On détermine ensuite la caractéristique recherchée à partir de relations mathématiques.
Description
~L2~5~t7 La presente invenlion concerne une methode permettant de dëterminer au moins une grandeur caracteristique d'une formation géologique choisie parmi un ensemble, dit caracteristique, constitue de trois grandeurs respectivement designees par KlC, C 3 et HF qui sont la tenacite de la formation, la contrainte principale minimale en place et la hauteur de fracturation, connaissant au moins l'une de ces grandeurs.
Il est bien evident que la derniere grandeur HF depend non seulement ~ de la formation geologique mais egalement des conditions de fractura-; 1~ tion.
La bonne connaissance d'une formation geologique, notamment en vue de realiser une fracturation de celle-ci, necessite d'acceder aux valeurs de K et de G
La methode selon l'invention permet de connaltre la valeur de tenacite d'une formation geologique avec une precision meilleure que celle fournie par les methodes selon l'art anterieur.
La determination de C 3 par la methode selon la presente invention permet d'acceder a cette grandeur par une voie differente de celles de l'art anterieur ec permet donc de verifier par recoupement la valeur de cette grandeur.
' 0:
, .. .
~2~5~7 En outre, la methode selon l'invention peut permettre, lors d'une ope-ration de fracturation de determiner la hauteur de la fracture. Ceci permei de contrôler l'operation de fracturation et d'eviter de frac-turer les épontes.
L'art anterieur peut être illustre par les brevets americains US-A-4.393.933 et US-A-4.372.380.
Ainsi, la presente invention concerne une methode pour determiner au 0 moins une grandeur caracteristique d'une formation geologique choisie parmi un ensemble di~ caracteristique, constitue des grandeurs suivan-tes : la tenacite de la formation, la contrainte principale minimale en place et la hauteur de fracturation, respectivement designees par KlC~ G3 et HF, la dernière grandeur dependant en outre, de la conduite d'une operation de fracturation, connaissant au moins l'une de ces grandeurs.
Selon la presente methode, on soumet la formation geologique à une fracturation et on determine lors de cette fracturation au moins une des deux grandeurs qui sont la pression minimum Pm atteinte sens;ble-ment au niveau de la fracturation et le volume Vm de la fracturation à
partir de l'instant de debut de la fracturation jusqu'au moment où
ladiie pression minimum est atteinte et l'on determine ladite grandeur : caracterisiique recherchee a partir de l'une au moins des deux relations suivantes :
HF _ l 3Vm E ~2
Il est bien evident que la derniere grandeur HF depend non seulement ~ de la formation geologique mais egalement des conditions de fractura-; 1~ tion.
La bonne connaissance d'une formation geologique, notamment en vue de realiser une fracturation de celle-ci, necessite d'acceder aux valeurs de K et de G
La methode selon l'invention permet de connaltre la valeur de tenacite d'une formation geologique avec une precision meilleure que celle fournie par les methodes selon l'art anterieur.
La determination de C 3 par la methode selon la presente invention permet d'acceder a cette grandeur par une voie differente de celles de l'art anterieur ec permet donc de verifier par recoupement la valeur de cette grandeur.
' 0:
, .. .
~2~5~7 En outre, la methode selon l'invention peut permettre, lors d'une ope-ration de fracturation de determiner la hauteur de la fracture. Ceci permei de contrôler l'operation de fracturation et d'eviter de frac-turer les épontes.
L'art anterieur peut être illustre par les brevets americains US-A-4.393.933 et US-A-4.372.380.
Ainsi, la presente invention concerne une methode pour determiner au 0 moins une grandeur caracteristique d'une formation geologique choisie parmi un ensemble di~ caracteristique, constitue des grandeurs suivan-tes : la tenacite de la formation, la contrainte principale minimale en place et la hauteur de fracturation, respectivement designees par KlC~ G3 et HF, la dernière grandeur dependant en outre, de la conduite d'une operation de fracturation, connaissant au moins l'une de ces grandeurs.
Selon la presente methode, on soumet la formation geologique à une fracturation et on determine lors de cette fracturation au moins une des deux grandeurs qui sont la pression minimum Pm atteinte sens;ble-ment au niveau de la fracturation et le volume Vm de la fracturation à
partir de l'instant de debut de la fracturation jusqu'au moment où
ladiie pression minimum est atteinte et l'on determine ladite grandeur : caracterisiique recherchee a partir de l'une au moins des deux relations suivantes :
HF _ l 3Vm E ~2
2 ~8 ~ 2 k~C
C3 Pm KIC ( dans lesquelles Pm est ladite pression minimum, Vm est ledit volume de ~L23~7 la fracturation E et ~ etant des caracteristiques de la roche respec-tivement le module d'Young et le coefficient de Poisson et, Klc, G 3 et HF etant les trois grandeurs dudit ensemble caracteristique.
Selon une variante de la methode, la fracturation de la formation géo-logique est effectuee en injectant à debit volumique sensiblement constant Qm un fluide de fracturation sensiblement incompressible et en mesurant le laps de temps tm separant l'instant de debut de la fracture de l'instant où ladite pression minimum Pm est atteinte pour determiner le volume injecte dans la fraclure. Le volume injecte dans la fracture est alors egal au produil de tm par le debit volumique Qm.
Ainsi que cela apparait clairement, il est necessaire de realiser une fracturation de la formation pour la mise en oeuvre de la methode selon l'invention.
Si la methode selon l'invention est utilisee pour determiner l'une au moins des deux grandeurs caracteristiques KlC ou G3, l'operation de fracturation pourra etre interrompue dès que le minimum de pression P
est atteint.
Si la methode selon l'invention est appliquee au contrôle de la hauteur de fractura-tion HF en vue de realiser une veritable operation de fracturation de la formation, il sera preferable d'effectuer une premiere fracturation en effectuant les mesures necessaires, notamment celle permettanc de determiner la pression au niveau de la formation, en iniroduisant: une ou plusieurs sondes de mesure dans la formation puis d'interrompre cette premiere fracturation pour retirer les sondes de mesure. Puis d'effectuer ensui-te une deuxieme fracturation qui pourra etre suivie elle-meme de l'introduction d'agenls de soutenement dans la formation sans prejudice pour les sondes de mesure.
Il est bien evident que l'on ne sortira pas du cadre de la presente invention en n'effectuant qu'une seule operation de fracturation.
;
~2~3~S47 La possiblite d'effectuer des mesures lors de la fracturation veritable permet de suivre l'evolution d'une grandeur caracteristique pendant toute l'operation de fracturation.
La presente invention sera mieux comprise et ses avantages apparal-tront plus clairement à la description d'un exemple particulier nullement limitatif.
Selon cet exemple, on cherche a determiner la grandeur caracteristique KlC d'une formation geologique.
Pour ce faire, on injecte a det~it constant un fluide de fracturation dans la formation geologique et on enregistre la courbe de la pression regnant dans cette formation en fonction du ternps.
Cette courbe est representee sur la figure ci-jointe.
L'axe des ordonnêes 1 represente l'axe des pressions e~ l'axe des abs-cisses 2 represente l'axe des temps.
La courbe 3 represenie l'evolution de la pression regnant au niveau de la formation en fonction du temps au cours de l'operation de fractura-tion.
Generalement, lors de l'injection d'un fluide de fracturalion dans une formation geologique, on constaie que la pression augmente. Ceci cor-respond a la partie 6 de la courbe. La pression atteint un maximum en 4 puis decrolt. Sur la figure, on a designe par tl l'instant ou la pression a atteint son maximum. C'est à partir de cet instant tl que la fracture peut être consideree comme etant commencee. La pression continue de decroltre pour atteindre un minimum Pm au point designe par la reference 5, ce point correspondant à l'instant t2. Si l'on continuait d'injecter du fluide, on s'apercevrait que la pression crolt a nouveau.
Cependant, comme dans le cadre du presente exemple on ne cherche qu'a determiner Klc, il est inutile de poursuivre l'injection du fluide de fracturation.
A partir des deux relations suivantes, il est possible de determiner Klc.
Relation 1 HF ~ 3Vm E ~2 = _ _ _ _ 2 8 ~ 2)K
Relation 2 C3 Pm KlC ( dans lesquelles :
Pm designe la pression minimum atteinte lors de l'operation de fracturation decrite precedemment, Vm designe le volume de la fracturation et correspond sensiblement au volume de fluide introduit dans la fracture, du moins si celui-ci a ete incompressible, depuis le debut de celle-ci jusqu'a l'instant ou la pression a atteint un minimum Pm~
Klc, G 3 et HF designent les trois grandeurs caracteris~iques de la formation, ~ .
~, ... .
~2~
E et ~ designent le module d'Young et le coefficient de Poisson de la formation. Ces deux valeurs peuvent être determinees en laboratoire à partir d'un echantillon de ladite formation.
Ainsi, les valeurs de E, ~ sont connues, et les valeurs de Pm et Vm sont obtenues à partir de la courbe 3 puisque Vm est egal au produit du debit du fluide de fracturation (puisqu'il est constant et que l'on considere que l'on utilise un fluide de fracturation sensiblement in-compressible) par le temps tln = t2 ~ tl.
Il suffit donc de connaitre soit C3, soit HF pour determiner KlC et la valeur de la grandeur non connue respectivement HF ou C3.
Il est possible de determiner C3 par une methode decrite par exemple dans la communication SPE 8341 de "Shut-in pressure". On peut alors de~erminer KlC et eventuellement HF en resolvant le systeme des deux relations, ou bien, si l'on connait la hauteur de fracturat;on HF avec suffisamment de precision, on peut d~terminer KlC a l'aide uniquement de la mesure du volume Vm introduit dans la fracture entre le debut de la fracture et l'instant ou la pression dans la formation atteint un minimum en cours d'injection du fluide de fracturation. Connaissant la valeur de Pm on peut determiner C3.
`
C3 Pm KIC ( dans lesquelles Pm est ladite pression minimum, Vm est ledit volume de ~L23~7 la fracturation E et ~ etant des caracteristiques de la roche respec-tivement le module d'Young et le coefficient de Poisson et, Klc, G 3 et HF etant les trois grandeurs dudit ensemble caracteristique.
Selon une variante de la methode, la fracturation de la formation géo-logique est effectuee en injectant à debit volumique sensiblement constant Qm un fluide de fracturation sensiblement incompressible et en mesurant le laps de temps tm separant l'instant de debut de la fracture de l'instant où ladite pression minimum Pm est atteinte pour determiner le volume injecte dans la fraclure. Le volume injecte dans la fracture est alors egal au produil de tm par le debit volumique Qm.
Ainsi que cela apparait clairement, il est necessaire de realiser une fracturation de la formation pour la mise en oeuvre de la methode selon l'invention.
Si la methode selon l'invention est utilisee pour determiner l'une au moins des deux grandeurs caracteristiques KlC ou G3, l'operation de fracturation pourra etre interrompue dès que le minimum de pression P
est atteint.
Si la methode selon l'invention est appliquee au contrôle de la hauteur de fractura-tion HF en vue de realiser une veritable operation de fracturation de la formation, il sera preferable d'effectuer une premiere fracturation en effectuant les mesures necessaires, notamment celle permettanc de determiner la pression au niveau de la formation, en iniroduisant: une ou plusieurs sondes de mesure dans la formation puis d'interrompre cette premiere fracturation pour retirer les sondes de mesure. Puis d'effectuer ensui-te une deuxieme fracturation qui pourra etre suivie elle-meme de l'introduction d'agenls de soutenement dans la formation sans prejudice pour les sondes de mesure.
Il est bien evident que l'on ne sortira pas du cadre de la presente invention en n'effectuant qu'une seule operation de fracturation.
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~2~3~S47 La possiblite d'effectuer des mesures lors de la fracturation veritable permet de suivre l'evolution d'une grandeur caracteristique pendant toute l'operation de fracturation.
La presente invention sera mieux comprise et ses avantages apparal-tront plus clairement à la description d'un exemple particulier nullement limitatif.
Selon cet exemple, on cherche a determiner la grandeur caracteristique KlC d'une formation geologique.
Pour ce faire, on injecte a det~it constant un fluide de fracturation dans la formation geologique et on enregistre la courbe de la pression regnant dans cette formation en fonction du ternps.
Cette courbe est representee sur la figure ci-jointe.
L'axe des ordonnêes 1 represente l'axe des pressions e~ l'axe des abs-cisses 2 represente l'axe des temps.
La courbe 3 represenie l'evolution de la pression regnant au niveau de la formation en fonction du temps au cours de l'operation de fractura-tion.
Generalement, lors de l'injection d'un fluide de fracturalion dans une formation geologique, on constaie que la pression augmente. Ceci cor-respond a la partie 6 de la courbe. La pression atteint un maximum en 4 puis decrolt. Sur la figure, on a designe par tl l'instant ou la pression a atteint son maximum. C'est à partir de cet instant tl que la fracture peut être consideree comme etant commencee. La pression continue de decroltre pour atteindre un minimum Pm au point designe par la reference 5, ce point correspondant à l'instant t2. Si l'on continuait d'injecter du fluide, on s'apercevrait que la pression crolt a nouveau.
Cependant, comme dans le cadre du presente exemple on ne cherche qu'a determiner Klc, il est inutile de poursuivre l'injection du fluide de fracturation.
A partir des deux relations suivantes, il est possible de determiner Klc.
Relation 1 HF ~ 3Vm E ~2 = _ _ _ _ 2 8 ~ 2)K
Relation 2 C3 Pm KlC ( dans lesquelles :
Pm designe la pression minimum atteinte lors de l'operation de fracturation decrite precedemment, Vm designe le volume de la fracturation et correspond sensiblement au volume de fluide introduit dans la fracture, du moins si celui-ci a ete incompressible, depuis le debut de celle-ci jusqu'a l'instant ou la pression a atteint un minimum Pm~
Klc, G 3 et HF designent les trois grandeurs caracteris~iques de la formation, ~ .
~, ... .
~2~
E et ~ designent le module d'Young et le coefficient de Poisson de la formation. Ces deux valeurs peuvent être determinees en laboratoire à partir d'un echantillon de ladite formation.
Ainsi, les valeurs de E, ~ sont connues, et les valeurs de Pm et Vm sont obtenues à partir de la courbe 3 puisque Vm est egal au produit du debit du fluide de fracturation (puisqu'il est constant et que l'on considere que l'on utilise un fluide de fracturation sensiblement in-compressible) par le temps tln = t2 ~ tl.
Il suffit donc de connaitre soit C3, soit HF pour determiner KlC et la valeur de la grandeur non connue respectivement HF ou C3.
Il est possible de determiner C3 par une methode decrite par exemple dans la communication SPE 8341 de "Shut-in pressure". On peut alors de~erminer KlC et eventuellement HF en resolvant le systeme des deux relations, ou bien, si l'on connait la hauteur de fracturat;on HF avec suffisamment de precision, on peut d~terminer KlC a l'aide uniquement de la mesure du volume Vm introduit dans la fracture entre le debut de la fracture et l'instant ou la pression dans la formation atteint un minimum en cours d'injection du fluide de fracturation. Connaissant la valeur de Pm on peut determiner C3.
`
Claims (2)
1. - Méthode pour déterminer au moins une grandeur caractéristique d'une formation géologique choisie parmi un ensemble dit caractéris-tique, constitue des grandeurs caractéristiques suivantes, connais-sant au moins l'une de ces grandeurs, la tenacité de la formation, la contrainte principale minimale en place et la hauteur de fracturation respectivement désignées par K1C, ?3 et HF, la dernière grandeur de-pendant, en outre, de la conduite d'une operation de fracturation, caractérisée en ce que ladite formation est soumise a une fracturation et en ce que l'on détermine lors de ladite fracturation l'une au moins des deux grandeurs qui sont la pression minimum Pm atteinte sensiblement au niveau de la fracturation et le volume Vm de la fracturation à partir de l'instant de début de la fracture jusqu'au moment où ladite pression minimum est atteinte et en ce que l'on détermine ladite grandeur caractéristique recherchée à partir d'au moins l'une des deux relations suivantes :
dans lesquelles Pm est ladite pression minimum, Vm est ledit volume de la fracturation, E et? étant des caractéristiques de la roche respec-tivement le module d'Young et le coefficient de Poisson, K1C, ?3 et HF étant les trois grandeurs dudit ensemble caractéristique.
dans lesquelles Pm est ladite pression minimum, Vm est ledit volume de la fracturation, E et? étant des caractéristiques de la roche respec-tivement le module d'Young et le coefficient de Poisson, K1C, ?3 et HF étant les trois grandeurs dudit ensemble caractéristique.
2. - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la frac-turation se fait en injectant à débit volumique sensiblement constant un fluide de fracturation sensiblement incompressible et en ce que l'on mesure le laps de temps tm séparant l'instant de début de la fracture de l'instant où ladite pression minimum Pm est atteinte pour déterminer le volume Vm de la fracturation.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8410305A FR2566834B1 (fr) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | Methode pour determiner au moins une grandeur caracteristique d'une formation geologique, notamment la tenacite de cette formation |
| FR84/10.305 | 1984-06-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1239547A true CA1239547A (fr) | 1988-07-26 |
Family
ID=9305597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4660415A (fr) |
| CA (1) | CA1239547A (fr) |
| FR (1) | FR2566834B1 (fr) |
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| US5050674A (en) * | 1990-05-07 | 1991-09-24 | Halliburton Company | Method for determining fracture closure pressure and fracture volume of a subsurface formation |
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| GB9114972D0 (en) * | 1991-07-11 | 1991-08-28 | Schlumberger Ltd | Fracturing method and apparatus |
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| US5743334A (en) * | 1996-04-04 | 1998-04-28 | Chevron U.S.A. Inc. | Evaluating a hydraulic fracture treatment in a wellbore |
| CN106405678B (zh) * | 2016-11-22 | 2018-10-12 | 临沂大学 | 一种基于应力监测的采动覆岩导水裂隙带高度探测方法 |
| CN113279723B (zh) * | 2021-07-09 | 2022-07-01 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种页岩油压裂人工裂缝缝内暂堵方法 |
Family Cites Families (6)
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| US4434848A (en) * | 1980-07-10 | 1984-03-06 | Standard Oil Company | Maximizing fracture extension in massive hydraulic fracturing |
| US4372380A (en) * | 1981-02-27 | 1983-02-08 | Standard Oil Company (Indiana) | Method for determination of fracture closure pressure |
| US4389896A (en) * | 1981-05-27 | 1983-06-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Borehole gauge for in-situ measurement of stress and other physical properties |
| US4515214A (en) * | 1983-09-09 | 1985-05-07 | Mobil Oil Corporation | Method for controlling the vertical growth of hydraulic fractures |
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1984
- 1984-06-29 FR FR8410305A patent/FR2566834B1/fr not_active Expired
-
1985
- 1985-06-28 CA CA000485862A patent/CA1239547A/fr not_active Expired
- 1985-07-01 US US06/750,785 patent/US4660415A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2566834A1 (fr) | 1986-01-03 |
| US4660415A (en) | 1987-04-28 |
| FR2566834B1 (fr) | 1986-11-14 |
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