DE112018008064T5

DE112018008064T5 - Instrumentiertes Aufbrechziel für Datenerfassung von simuliertem Bohrloch

Info

Publication number: DE112018008064T5
Application number: DE112018008064.1T
Authority: DE
Inventors: James Marshall Barker; Daniel Joshua Stark; Hazim Hussein Abass
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US11598899B2; US20210181372A1; WO2020139386A1

Abstract

Diese Offenbarung beschreibt die Konstruktion und die Verwendung einer Instrumententestvorrichtung zum Erfassen von Leistungsdaten für Stimulations- oder Bruchbehandlungen. Die Testvorrichtung enthält ein Zielmaterial wie Beton, das eingebettete Sensoren enthält, die ein Bohrrohr umgeben. Eine energetische Stimulationsbehandlung, wie beispielsweise eine dynamische Pulsbruchtechnik, wird durch das Bohrrohr auf das Zielmaterial angewendet, um eine Behandlung zu simulieren, die in einem Bohrloch durchgeführt werden würde. Während der Anwendung der Behandlung erfassen die Sensoren Messungen, die zur Analyse durch ein Datenerfassungssystem aufgezeichnet werden. Die Sensoren ermöglichen die Messung der wichtigsten Leistungsindikatoren, einschließlich des statischen und dynamischen Drucks, der erzeugten Temperatur und der daraus resultierenden Verformungsenergie. Die erfassten Daten können analysiert und verwendet werden, um Stimulationsbehandlungen für Feldanwendungen zu entwerfen und zu optimieren.

Description

Technisches Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Erd- oder Gesteinsbohrungen (Bergbau) und insbesondere auf das Testen und Analysieren von Bohrlochstimulationsbehandlungen, wie z.B. Aufbrechen.
Hintergrundtechnik
Das Aufbrechen wird verwendet, um die Produktion von Kohlenwasserstoffen aus unterirdischen Formationen zu stimulieren, die von Bohrlöchern durchdrungen sind. Wenn beispielsweise Hydrofracking-Behandlungen durchgeführt werden, wird ein Teil einer zu brechenden Formation unter Verwendung herkömmlicher Packer oder dergleichen isoliert, und eine Bruchflüssigkeit wird durch das Bohrloch in den isolierten Teil der Formation gepumpt, um mit einer Geschwindigkeit und einem Druck stimuliert zu werden, so dass sich in der Formation Brüche bilden und ausdehnen. Die Brüche stellen leitende Kanäle in der Formation bereit, durch die erzeugte Flüssigkeiten leicht zum Bohrloch fließen können. Um den Bruchvorgang zu erleichtern, kann ein im Bohrloch befindliches Bohrrohr mit einer Sprengladung perforiert werden. Die verwendeten Perforations- und Bruchtechniken können in Abhängigkeit von Merkmalen und Eigenschaften der Formation variieren.
Figurenliste
Ausführungsformen der Offenbarung können besser verstanden werden, indem auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Testvorrichtung zur Verwendung beim Simulieren und Erfassen von Daten für Bohrlochstimulationsbehandlungen.
2 zeigt schematische Diagramme beispielhafter Ausführungsformen von Testvorrichtungen zur Verwendung beim Simulieren und Erfassen von Daten für Bohrlochstimulationsbehandlungen.
3 zeigt beispielhafte Vorgänge zum Testen von Bruchtechniken unter Verwendung einer instrumentierten Testvorrichtung.
4 zeigt ein beispielhaftes Computersystem mit einem Stimulationsbehandlungsdatensammler.

Beschreibung der Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung enthält beispielhafte Systeme, Verfahren, Techniken und Programmabläufe, die Ausführungsformen der Offenbarung verkörpern. Es versteht sich jedoch, dass diese Offenbarung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden kann. Beispielsweise bezieht sich diese Offenbarung in veranschaulichenden Beispielen auf dynamisches Impulsbrechen. Ausführungsformen dieser Offenbarung können auch auf Experimente mit anderen Bruchtechniken angewendet werden, einschließlich hydraulischer, explosiver und Gaspistolen-Techniken. In anderen Fällen wurden bekannte Anweisungsinstanzen, Protokolle, Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt, um die Beschreibung nicht zu verschleiern.
Überblick
Diese Offenbarung beschreibt die Konstruktion und die Verwendung einer Instrumententestvorrichtung zum Erfassen von Leistungsdaten für Stimulations- oder Bruchbehandlungen. Die Testvorrichtung enthält ein Zielmaterial wie Beton, das eingebettete Sensoren enthält, die ein Bohrrohr umgeben. Eine energetische Stimulationsbehandlung, wie beispielsweise eine dynamische Pulsbruchtechnik, wird durch das Bohrrohr auf das Zielmaterial angewendet, um eine Behandlung zu simulieren, die in einem Bohrloch durchgeführt werden würde. Während der Anwendung der Behandlung erfassen die Sensoren Messungen, die zur Analyse durch ein Datenerfassungssystem aufgezeichnet werden. Die Sensoren ermöglichen die Messung der wichtigsten Leistungsindikatoren, einschließlich des statischen und dynamischen Drucks, der erzeugten Temperatur und der daraus resultierenden Verformungsenergie. Die erfassten Daten können analysiert und verwendet werden, um Stimulationsbehandlungen für Feldanwendungen zu entwerfen und zu optimieren.
Beispielabbildungen
1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Testvorrichtung zur Verwendung beim Simulieren und Erfassen von Daten für Bohrlochstimulationsbehandlungen. 1 zeigt eine instrumentierte Testvorrichtung 100, die ein Zielmaterial 101, ein Bohrrohr 102, eine erste Glasfaserschleife 103, eine zweite Glasfaserschleife 104, eine äußere Form 105 und eine Kappe 107 umfasst. Die erste Glasfaserschleife 103 und die zweite Glasfaserschleife 104 sind kommunikativ mit einem Datensammler („Sammler 108“) gekoppelt. Ein Stimulationsbehandlungsapplikator 109 arbeitet an der Testvorrichtung 100, um Stimulationsbehandlungen anzuwenden, wie beispielsweise dynamische Pulsbruchbehandlungen, einschließlich gaserzeugender Treibmittel, exothermer chemischer Reaktionen und Pulsleistungsplasmaentladung. 1 enthält eine Draufsicht auf die mit dem Buchstaben A gekennzeichnete Testvorrichtung 100 und eine obere Querschnittsansicht der mit dem Buchstaben B gekennzeichneten Testvorrichtung 100.
Das Zielmaterial 101 kann Beton sein, der in die äußere Form 105 gegossen wird (die zur Veranschaulichung in 1 weggeschnitten wurde). Das Zielmaterial 101 ist jedoch nicht auf Beton beschränkt und kann andere Materialien wie Zement, aus einer Formation extrahierte Kernproben, Metall, Kunststoff, Verbundmaterial, Gestein, epoxidgehärtete Harze oder eine beliebige Kombination der vorstehenden umfassen. Das Zielmaterial 101 kann zugeschnitten sein, um Bohrlochformationen darzustellen. Beispielsweise kann eine Dichte oder Form des Zielmaterials 101 oder eines Teils des Zielmaterials 101 nach einer Bohrlochbildung modelliert werden. Das Zielmaterial 101 kann ausgelegt sein, um bestimmte Umwelteigenschaften wie mechanische Festigkeit, Dichte, Mineralogie, Rheologie und Potential des Wasserstoffniveaus (pH) zu erfüllen. Diese Eigenschaften und andere Attribute des Zielmaterials 101, wie Additive, Aushärtezeit, Volumen usw., können vom Sammler 108 aufgezeichnet werden. Die äußere Form 105 und das Zielmaterial 101 als Ergebnis können in Form und Größe variieren. Die äußere Form 105 kann beispielsweise eine zylindrische Hülle sein, wie beispielsweise eine 55-Gallonen-Trommel. Zusätzlich kann die äußere Form 105 ein Würfel, eine Kugel oder eine andere Form sein und ein Volumen des Zielmaterials 101 von 50 Kubikfuß, 100 Kubikmeter usw. enthalten.
Das Bohrrohr 102 ist ein Metallrohr oder ein Rohrkern, der in der Mitte des Zielmaterials 101 angeordnet ist. Das Bohrrohr 102 kann ein Teilstück des Bohrrohrs sein, wie es abwärts in einem Bohrloch verwendet werden würde. Das Bohrrohr 102 kann vor dem Gießen des Zielmaterials 101 in die äußere Form 105 gebracht werden oder das Zielmaterial 101 kann nach dem Gießen gebohrt werden, um das Einsetzen des Bohrrohrs 102 zu ermöglichen. Das Bohrrohr 102 kann vor dem Einsetzen in das Zielmaterial 101 perforiert sein oder kann nach dem Einsetzen unter Verwendung einer Ladung oder einer Ladungskette perforiert sein. Die Ladungen oder Ladungsketten können von beliebiger Bauart sein, die zur Bohrlochstimulation und allgemeinen Bohrrohrperforation verwendet werden. Beispiele hierfür sind tief eindringende Ladungen, Ladungen mit großen Löchern und Ladungen, die auf hydraulische Bruchvorgänge zugeschnitten sind, beispielsweise solche, deren Zweck darin besteht, Löcher mit gleichbleibender Größe um den Umfang des Bohrrohrs herum zu erzeugen.
Die Kappe 107 ist dazu ausgelegt, einen offenen Abschnitt des Bohrrohrs 102 (wie ein Rohrende) während der Stimulationsbehandlungen abzudichten. Obwohl nur eine einzige Kappe dargestellt ist, kann die Testvorrichtung 100 zwei Kappen enthalten, eine für jedes Ende des Bohrrohrs 102. In einigen Implementierungen kann der untere Abschnitt des Bohrrohrs 102 durch das Zielmaterial 101 selbst oder vor dem Einsetzen in das Zielmaterial 101 versiegelt werden. Die Kappe 107 kann eine Gewindekappe, ein Stopfen oder ein anderes Mittel sein, um den Druck aufzunehmen, der während Perforations- und dynamischen Impulsbruchereignissen erzeugt wird. Der dynamische Druck und die Temperatur von Interesse können abhängig von der zu testenden dynamischen Impulsbruchtechnik bis zu 100.000 psi und mehrere tausend Grad Fahrenheit betragen. Die Kappe 107 kann ein oder mehrere Löcher oder Armaturen (nicht dargestellt) enthalten, die das Einführen von Geräten, Chemikalien oder anderen Materialien in das Bohrrohr 102 ermöglichen, um eine Stimulationsbehandlung durch den Stimulationsbehandlungsapplikator 109 zu erleichtern.
Die erste Glasfaserschleife 103 und die zweite Glasfaserschleife 104 umfassen einen oder mehrere Sensoren (dargestellt durch die schwarzen Punkte in 1), die Daten während Stimulationsbehandlungen erfassen. Die Sensoren sind in drei Schichten entlang der Längsachse des Zielmaterials 101 mit vier Sensoren in jeder Schicht für jede der Schleifen 103 und 104 angeordnet. Wie in der oberen Querschnittsansicht B gezeigt, sind die Sensoren in jeder Schicht der Schleifen 103 und 104 in konzentrischen Kreisen um das Bohrrohr 102 positioniert, wobei die erste Glasfaserschleife 103 einen kleineren Durchmesser als die zweite Glasfaserschleife 104 aufweist. Die Anzahl und Position der Sensoren in jeder Glasfaserschleife und die Anzahl der Glasfaserschleifen können variieren. Beispielsweise kann jede Schicht mehr oder weniger als 4 Sensoren enthalten, ein anderer konzentrischer Kreis von Sensoren kann außerhalb der zweiten Glasfaserschleife 104 oder innerhalb der ersten Glasfaserschleife 103 usw. angeordnet sein. Jeder Sensor kann auch mit einem einzelnen Glasfaserkabel verbunden werden, das direkt mit dem Sammler 108 verbunden ist. Zusätzlich kann die Form, in der die Sensoren angeordnet sind, variieren. Die Glasfaserschleifen 103 und 104 müssen nicht konzentrisch sein. Beispielsweise können die Sensoren in einem Kreis (wie in 1 gezeigt), einer Ellipse, einem Rechteck, einem Quadrat, einem Würfel, einem Kreuzmuster, einem Spiralmuster, einem Zick-Zack-Muster oder einem anderen geometrischen Muster angeordnet sein. Die Platzierung der Sensoren kann auch zufällig sein. Die Sensoren können neben, auf oder innerhalb des Bohrrohrs 102 oder der Kappe 107 angeordnet sein. Die Sensoren in den Glasfaserschleifen 103 und 104 können vor dem Gießen des Zielmaterials 101 an einem Rahmen oder einer anderen tragenden Struktur befestigt werden. Alternativ kann jede Schicht der Schleifen 103 und 104 angeordnet werden, wenn das Zielmaterial 101 progressiv in die äußere Form 105 gegossen wird.
Jeder Sensor kann mit Instrumenten ausgestattet werden, um Temperatur, dynamischen oder statischen Druck und Dehnung zu messen. Zusätzlich können Sensoren zum Messen von Beschleunigungskräften, akustischen Spektren, dynamischer und statischer Dehnung, statischem Druck, pH-Wert, elektromagnetischen Signalen, spezifischem Widerstand, Vibration, Geschwindigkeit der Strahlausbreitung, Momentgrößen usw. verwendet werden. Obwohl als Sensoren in einer Glasfaserschleife bezeichnet, können die Sensoren eine Kombination aus Glasfaser-, elektrischen oder mechanischen Sensoren sein und können unter Verwendung von Glasfaserkabeln, Kupferkabeln usw. verbunden sein. Die Sensoren können Punktsensoren wie Geophone; Beschleunigungsmesser; Dehnungsmessstreifen; Manometer; elektromagnetische Sensoren; MEMS-Sensoren; Voltmeter; Amperemeter; Ladungssensoren; Elektrometer; Coulomb-Meter; und elektrochemische Potentiometer, wie beispielsweise ein pH-Meter sein. Die Sensoren können auch verteilte Sensoren, wie beispielsweise ein verteiltes optisches Fasersystem mit akustischer Erfassung; verteiltes optisches Fasersystem mit Temperaturerfassung; verteiltes optisches Fasersystem mit Dehnungserfassung; Sagnac-Interferometrie; und Michelson-Interferometrie sein. Die Sensoren können auch quasi verteilte Sensoren sein, bei denen eine Reihe von Punktsensoren angeschlossen sind und dieselbe Kommunikationsleitung, wie beispielsweise Faser-Bragg-Gitter in einem optischen Fasersystem verwenden. Bei der Installation von Sensoren, wie z.B. Punktsensoren, kann das Zielmaterial 101 nach dem Aushärten oder teilweisen Aushärten gebohrt werden, um das Einsetzen der Sensoren an verschiedenen Stellen im gesamten Zielmaterial 101 zu ermöglichen. Mehrere Sensoren und Sensoren unterschiedlicher Typen, wie die oben beschriebenen, können in derselben Form verwendet oder implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung von Glasfaserleitungen und Beschleunigungsmessern. Zumindest für Glasfaserleitungen kann dieselbe Faser mehrere Erfassungssysteme gleichzeitig verarbeiten. Beispielsweise könnten sich DTS (verteilte Temperaturerfassung), DAS (verteilte akustische Erfassung) und Faser-Bragg-Gitter alle auf derselben Faser befinden und können getrennt verarbeitet werden (z.B. unter Verwendung von Wellenlängenmultiplex oder Zeitbereichsmultiplex).
Während der Anwendung einer Stimulationsbehandlung oder Perforation empfängt und speichert der Sammler 108 Messdaten, die von den Sensoren der ersten Glasfaserschleife 103 und der zweiten Glasfaserschleife 104 erfasst werden. Der Sammler 108 kann eine Stimulationsbehandlung durch Kommunizieren mit dem Stimulationsbehandlungsapplikator 109 initiieren. Zum Beispiel sendet der Sammler 108 eine Nachricht an eine Steuerung des Stimulationsbehandlungsapplikators 109, die die Steuerung anweist, Chemikalien in das Bohrrohr 102 freizusetzen. Der Sammler 108 kann die von den Sensoren der ersten Glasfaserschleife 103 und der zweiten Glasfaserschleife 104 erfassten Daten während der Anwendung der Stimulationsbehandlung als Zeitreihendaten in einer Datenbank speichern. Die Sensoren können mit unterschiedlichen Telemetriekennungen ausgestattet sein, wie beispielsweise einem eindeutigen Tag, Header oder einer TCP / IP-Adresse, die vom Sammler 108 verwendet werden können, um jeden Sensor zu identifizieren und mit ihm zu kommunizieren. Der Sammler 108 ordnet die Messungen von jedem Sensor ihrer entsprechenden Kennung zu. Der Sammler 108 kann die Daten analysieren und wichtige Leistungsmetriken wie den höchsten während der Behandlung erzeugten Druck, die höchste Temperatur, die höchste dynamische Dehnung, die höchste statische Dehnung usw. bereitstellen. Der Sammler 108 kann auch maschinelles Lernen und statistische Analysen der Daten durchführen, um Modelle zur Optimierung zukünftiger Stimulationsbehandlungen zu erzeugen und zu trainieren. Zusätzliche Stimulationsbehandlungen können nacheinander mehrmals in derselben Testvorrichtung 100 angewendet werden, so dass die Ausbreitung und Ausdehnung von Brüchen während jeder Anwendung der Behandlungen gemessen werden kann.
In einigen Fällen kann ein Experimentierprozess für Stimulationsbehandlungen mehrere Testvorrichtungen 100 umfassen. Um eine gleichmäßige Platzierung der Sensoren in den Glasfaserschleifen 103 und 104 über die mehreren Testvorrichtungen 100 sicherzustellen, kann während der Platzierung der Sensoren in dem Zielmaterial 101 ein Abdruck oder Form verwendet werden. Alternativ können Abmessungen für die Position jedes Sensors gemessen und während der Platzierung von Sensoren für jede der Testvorrichtungen 100 verwendet werden.
Zusätzlich zu dem Bohrrohr 102 und den Schleifen 103 und 104 können andere Komponenten in das Zielmaterial 101 eingebettet sein, um Stimulationsbehandlungen zu erleichtern.
Beispielsweise können Wärmerohre in das Zielmaterial 101 eingebettet werden, um die Temperatur des Bohrrohrs 102 und des Zielmaterials 101 zu erhöhen. Die Wärmerohre können durch den Sammler 108 oder den Stimulationsbehandlungsapplikator 109 gesteuert werden.
2 zeigt schematische Diagramme beispielhafter Ausführungsformen von Testvorrichtungen zur Verwendung beim Simulieren und Erfassen von Daten für Bohrlochstimulationsbehandlungen. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Testvorrichtung 200 und eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform einer Testvorrichtung 210 von oben.
Ähnlich der Testvorrichtung 100 umfasst die Testvorrichtung 200 das Zielmaterial 201, ein Bohrrohr 202, eine erste Glasfaserschleife 203 und eine zweite Glasfaserschleife 204. Die Testvorrichtung 200 enthält auch Formationsproben 206, die in das Zielmaterial 201 eingebettet wurden. Die Formationsproben 206 können Gesteins- oder Kernproben aus einer Formation sein, für die eine Perforations- oder Stimulationsbehandlung entworfen wird. Die Formationsproben 206 können nach Anwendung einer Behandlung extrahiert und analysiert werden, um die mechanischen Eigenschaften der Formationsproben 206 und die Wirkung der Behandlung zu bestimmen. Die bestimmten mechanischen Eigenschaften der Formationsproben 206 können verwendet werden, um Stimulationsbehandlungen für die Formation zu modellieren, aus der die Formationsproben 206 extrahiert wurden. Die Formationsproben 206 können eine oder mehrere Kernproben enthalten, die in das Zielmaterial 201 eingebettet und positioniert sein können, um das Bohrrohr 202 zu umgeben. Ähnlich wie bei den mechanischen Eigenschaften können andere Messungen wie Druck, Temperatur und Dehnung von Sensoren neben oder innerhalb der Kernproben erhalten und zur Verbesserung von Modellen oder Simulationen von Behandlungen für eine Bohrlochbildung verwendet werden.
Die Testvorrichtung 200 enthält auch Perforationen 205 in dem Bohrrohr 202. Die Perforationen 205 können vor dem Einbau des Bohrrohrs 202 in das Zielmaterial 201 erzeugt worden sein. Das Bohrrohr 202 kann so installiert werden, dass eine oder mehrere der Perforationen 205 auf Sensoren in den Glasfaserschleifen 203 und 204 gerichtet sind. Umgekehrt können die Schleifen 203 und 204 so installiert sein, dass die Sensoren mit einer oder mehreren der Perforationen 205 übereinstimmen. Die Größe, Form und Menge der Perforationen 205 kann variieren.
Die Testvorrichtung 210 umfasst das Zielmaterial 211, ein Bohrrohr 212, eine erste Glasfaserschleife 213 und eine zweite Glasfaserschleife 214. Wie durch die schwarzen Punkte dargestellt, die Sensoren in den Schleifen 213 und 214 darstellen, wurden die Sensoren in der zweiten Glasfaserschleife 214 von den Sensoren der ersten Glasfaserschleife 213 versetzt. Bei einigen Sensortypen, wie z.B. Beschleunigungsmessern, kann die vom Sensor erhaltene Messung durch ein Hindernis wie einen anderen Sensor oder ein anderes Kabel zwischen dem Sensor und dem Bohrrohr 212 beeinflusst werden. Schleifen oder Sensoren können zusätzlich zu den in 2 dargestellten ähnlich versetzt sein, so dass Sensoren eine klare Sichtlinie zum Bohrrohr 202 haben, mit Ausnahme des dazwischenliegenden Zielmaterials 201. Zusätzlich kann die Anordnung von Kabeln zum Verbinden von Sensoren in dem Zielmaterial 211 optimiert werden, um eine Störung der Sensormessungen zu vermeiden. Beispielsweise kann ein Kabel für einen einzelnen Sensor im Gegensatz zu mehreren Sensoren in einer Schleife radial vom Sensor zum Außenumfang des Zielmaterials 211 verlegt werden. Als zusätzliches Beispiel können das Glasfaserkabel und die Sensoren in einer Schleife, wie beispielsweise der ersten Glasfaserschleife 213, in einer Spirale angeordnet sein, die sich entlang der Längsachse der Testvorrichtung 210 erstreckt. Andere Anordnungen von Sensoren sind möglich, wie Schraffurmuster, Kreuzungen, Korbgeflechte, Zickzackmuster oder Kombinationen aus gekrümmt und linear (in x, y, z, radial oder eine diagonale Richtung). Auch die Anordnung der Sensoren kann je nach Sensortyp variieren. Beispielsweise können in derselben Testvorrichtung Glasfasersensoren in einem kreisförmigen Muster, Beschleunigungsmesser in einem anderen Muster (z.B. eine Kugel, ein hexagonales geschlossenes Packungsdesign, ein Feuerwerk oder ein Muster in Form eines Starbursts) und Geophone in einem weiteren Muster angeordnet sein.
3 zeigt beispielhafte Vorgänge zum Testen von Bruchtechniken unter Verwendung einer instrumentierten Testvorrichtung. 3 bezieht sich auf einen Datensammler, der einige Vorgänge ausführt. Der Begriff „Datensammler“ wird für die Benennungskonsistenz mit 1 verwendet, obwohl die Benennung des Programmcodes zwischen den Implementierungen variieren kann. Einige Vorgänge von 3 können von einem Bediener ausgeführt werden, wie beispielsweise einem Testingenieur, der Komponenten der Testvorrichtung oder Stimulationsbehandlungen physisch manipuliert oder steuert. Solche Aktionen können mithilfe einer Kombination aus Maschinen, Hardware und Software wie dem Datensammler automatisiert werden.
Sensoren und ein Bohrrohr sind zur Platzierung innerhalb einer Testvorrichtung (302) angeordnet. Die Sensoren können an einem Drahtrahmen befestigt, in eine Form gelegt oder auf andere Weise durch eine Stützstruktur im Raum befestigt werden. Einige Sensoren können mit Schutzmaterial beschichtet oder in Bohrrohm angeordnet sein, um die Sensoren vor einem Zielmaterial, Perforationen oder anzuwendenden Behandlungen zu schützen. Zusätzlich sind die Sensoren für die Kommunikation mit einem Datensammler („Sammler“) konfiguriert. Die Sensoren können in einer Schleife, die zum Sammler zurückgeführt wird, miteinander verbunden oder miteinander verbunden sein oder einzeln entweder physisch oder drahtlos mit dem Sammler verbunden sein. Die Position und Ausrichtung jedes Sensors kann relativ zu einem Punkt innerhalb der Testvorrichtung (z.B. einer Mitte des Bohrrohrs, einem anderen Sensor, einer bestimmten Ebene) und der Position und Ausrichtung gemessen werden, die vom Datensammler gespeichert werden. Beispielsweise kann der radiale Abstand zwischen jedem Sensor und dem Bohrrohr sowie ein Winkel oder eine Ausrichtung des Sensors relativ zum Bohrrohr oder einer bestimmten Ebene aufgezeichnet werden. Zusätzlich kann der Abstand zwischen einem inneren Sensor und einem äußeren Sensor gemessen und gespeichert werden. Darüber hinaus können auch andere Parameter der Sensoren wie Drift, Empfindlichkeit und Vorspannungen aufgezeichnet und verwendet werden, um die Optimierung der Sensoren über Experimente hinweg zu verbessern. Beispielsweise kann die Empfindlichkeit eines Sensors erhöht werden, um die von einem Sensor erfassten Messungen zu verbessern. Das Bohrrohr kann an einer äußeren Form befestigt sein oder auf andere Weise so angeordnet sein, dass es sich in der Mitte der Testvorrichtung befindet. In einigen Implementierungen kann das Bohrrohr an einer anderen Stelle als der Mitte der Testvorrichtung platziert werden. Wenn beispielsweise eine unidirektionale Perforationsladung getestet wird, kann das Bohrrohr nahe dem Außenumfang der Testvorrichtung platziert werden, so dass mehr Zielmaterial zur Verfügung steht, um eine Detonation der Perforationsladung zu erhalten.
Die Testvorrichtung wird vervollständigt, indem Zielmaterial gegossen wird, um die Sensoren und das Bohrrohr (304) einzuschließen. Das Zielmaterial kann Beton, Zement, Kunststoff, Metall, Verbundmaterial oder Harz sein, das in eine äußere Form gegossen wird, damit die Testvorrichtung die Sensoren und mindestens einen Teil des Bohrrohrs umhüllt. Ein Teil des Bohrrohrs kann aus dem Zielmaterial herausragen. Kern- oder Gesteinsproben können platziert werden, während das Zielmaterial gegossen wird. In ähnlicher Weise können die Sensoren oder das Bohrrohr platziert oder eingestellt werden, während das Zielmaterial gegossen wird.
Eine Perforationsladung wird in das Bohrrohr (306) eingebracht. In Fällen, in denen das Bohrrohr vor dem Einsetzen in die Testvorrichtung nicht perforiert ist, kann eine Perforationsladung verwendet werden, um das Bohrrohr zu perforieren und das Bohrrohr und das Zielmaterial für eine Stimulationsbehandlung vorzubereiten.
Das Bohrrohr wird abgedichtet und ein Innendruck und eine Innentemperatur zur Simulation einer Bohrlochumgebung (308) eingestellt. Eine Kappe kann nach Bedarf an einem oder beiden Enden des Bohrrohrs angeschraubt oder anderweitig angebracht werden, um eine abgedichtete Umgebung zu schaffen. Der Innendruck und die Innentemperatur des Bohrrohrs können angehoben oder abgesenkt werden, um die Bedingungen einer Bohrlochumgebung zu simulieren, in der Stimulationsbehandlungen angewendet werden können. Zusätzlich kann die Temperatur des Zielmaterials erhöht oder gesenkt werden, um die Bohrlochbedingungen zu simulieren. In einigen Implementierungen kann die gesamte Testvorrichtung versiegelt sein, so dass auch der Druck des Zielmaterials erhöht werden kann.
Die Perforationsladung wird detoniert (310). Wenn eine Perforationsladung in das Bohrrohr eingebracht wurde, kann die Perforationsladung detoniert werden, um Perforationen im Bohrrohr zu erzeugen. Der Sammler kann die Perforationsladung auslösen und Daten aufzeichnen, die von den Sensoren während der Detonation erfasst wurden.
Der Sammler zeichnet Sensordaten während der Detonation der Perforationsladung (312) auf. Während der Detonation der Perforationsladung empfängt der Sammler Messungen von den Sensoren und zeichnet die Daten in einer Datenbank oder einem anderen Speichergerät auf. Die Messungen für jeden Sensor werden aufgezeichnet und mit einer Kennung für den Sensor versehen. Die Messungen können Akustik, Temperatur, elektrische Ladung, pH-Wert, Druck usw. umfassen. Anhand der Position und Ausrichtung der Sensoren in Verbindung mit den aufgezeichneten Daten kann der Sammler die Abmessungen des Perforationsvolumens, die Energieübertragungseffizienz, die Ladungsrichtung und die Eindringtiefe sowie andere ähnliche Messungen bestimmen, ohne die Testvorrichtung aufbrechen oder inspizieren zu müssen. In einigen Implementierungen können der Testvorrichtung nach der Perforation und vor Beginn einer Stimulationsbehandlung zusätzliche Sensoren hinzugefügt werden. Wenn beispielsweise ein Sensor durch die Perforationsladung beschädigt werden kann, kann der Sensor nach der Detonation der Perforationsladung durch Bohren eines Lochs in die Seite des Testmaterials zum Einsetzen des Sensors zur Testvorrichtung hinzugefügt werden.
Eine Stimulationsbehandlung wird eingeleitet (314). Materialien, die zur Erzeugung einer Stimulationsbehandlung erforderlich sind, wie gaserzeugende Treibmittel, Chemikalien für exotherme chemische Reaktionen und Plasma, werden in das Bohrrohr eingeführt. In einigen Fällen werden mehrere Stimulationsbehandlungen nacheinander angewendet. Die Menge und Art der Materialien, die für die Stimulationsbehandlung(en) verwendet werden, können vom Sammler aufgezeichnet und einer Experimentkennung zugeordnet werden.
Der Sammler zeichnet Sensordaten während der Anwendung der Stimulationsbehandlung auf (316). Während der Stimulationsbehandlung empfängt der Sammler Messungen von den Sensoren und zeichnet die Daten in einer Datenbank oder einem anderen Speichergerät auf. Die Messungen für jeden Sensor werden aufgezeichnet und mit einer Kennung für den Sensor versehen. Die Kennung für jeden Sensor kann Attributen des Sensors zugeordnet werden, wie z.B. seiner Position und Ausrichtung innerhalb der Testvorrichtung. Der Sammler kann den Ort verwenden, um zusätzliche Metriken wie eine Ausbreitungsgeschwindigkeit der Behandlung zu bestimmen. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit kann basierend auf einem Zeitpunkt bestimmt werden, zu dem jeder Sensor das Eintreffen einer Behandlung erfasst, z.B. eine erhöhte Temperatur oder Dehnung, und der relativen Position von mindestens zwei Sensoren. Die aufgezeichneten Daten und ermittelten Metriken können der Experimentkennung zugeordnet werden, die zum Verfolgen von Attributen und Daten jedes Experiments verwendet wird, wie z.B. eine Art der angewendeten Behandlung, ein verwendetes Zielmaterial, eine verwendete Perforationsladung usw. Mithilfe der Experimentkennung kann der Sammler aufgezeichnete Messungen über die verschiedenen Experimente hinweg analysieren. Basierend auf dieser Analyse kann der Sammler relative Eigenschaften der Experimente bestimmen, wie beispielsweise die Auswirkung verschiedener chemischer Kombinationen auf den Druck im Zielmaterial.
Der Sammler zeichnet Beobachtungen im Zusammenhang mit der Analyse von Bohrrohr- und Zielmaterialproben auf (318). Die Testvorrichtung kann geschnitten oder aufgebrochen werden, um das Bohrrohr und Teile des Zielmaterials zur Analyse zu extrahieren. Die Analyse von extrahierten Bohrrohr-, Beton- oder eingebetteten Befestigungsproben kann die Geometrie des Perforationsvolumens, die Geometrie des Sprenglochs in dem Bohrrohr, die Eindringtiefe der Perforation oder der Brüche, die Ausbreitung und das Ausmaß der Brüche sowie die Mineralogie des transformierten Perforationsvolumens identifizieren. Die Analyse kann unter Verwendung von Techniken wie Computertomographie (CT), Kernspinresonanz, elektromagnetischer und akustischer Abtastung und optischer Bewertung durchgeführt werden, wobei das Volumen durch Standardbildverarbeitungstechniken extrahiert wird. Alle Beobachtungen oder Daten, die als Ergebnis dieser Analyse gesammelt wurden, können vom Sammler aufgezeichnet und mit der Experimentkennung versehen werden. Der Sammler kann diese Daten mit den Sensordaten korrelieren, um zusätzliche Beobachtungen zu bestimmen, beispielsweise eine Beziehung zwischen Temperatur und Bruchausbreitung.
Der Sammler optimiert eine Perforations- und Stimulationsbehandlung für eine Formation basierend auf den aufgezeichneten Daten (320). Der Sammler kann Analysen, wie maschinelles Lernen oder Methoden, die aus der Versuchsplanung verwendet werden, an den Versuchsdaten durchführen, um ein kalibriertes Modell zum Entwerfen und Optimieren von Behandlungen für eine Formation zu generieren, in der die Behandlung angewendet wird. Das Modell kann die Gesteinsart und andere Merkmale der Formation als Eingabe verwenden, eine gewünschte Temperatur, einen gewünschten Druck oder eine gewünschte Dehnung, die durch die Behandlung erzeugt werden soll; eine Zeit für die Behandlung; usw. Der Sammler kann auch dynamische Stimulationsbehandlungsmodelle und dynamische Schockmodelle kalibrieren. Darüber hinaus kann der Sammler nach einer Reihe von Experimenten eine Bruchreaktion (z.B. Temperatur, Zeit und Druck) für verschiedene Stimulationsbehandlungen bestimmen und charakterisieren. Anhand der ermittelten Antworten kann der Sammler ideale Behandlungen für bestimmte Szenarien vorschlagen oder bestimmen. Beispielsweise kann der Sammler basierend auf bereitgestellten Formationseigenschaften (z. B. Gesteinstyp, Gesteinsmechanik usw.) Stimulationsbehandlungen identifizieren, die geeignet sein können, basierend auf den Behandlungen, die in der Lage sind, einen Druck über einen Mindestschwellenwert über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten. Als zusätzliches Beispiel kann der Sammler, wenn die Formation besonders dichtes oder hartes Gestein aufweist, eine Stimulationsbehandlung identifizieren, die eine hohe maximale Temperatur und einen hohen maximalen Druck aufweist.
Variationen
Die Flussdiagramme dienen dem besseren Verständnis der Abbildungen und dürfen nicht zur Einschränkung des Umfangs der Ansprüche verwendet werden. Die Flussdiagramme zeigen Beispielsvorgänge, die im Rahmen der Ansprüche variieren können. Zusätzliche Vorgänge können durchgeführt werden; es können weniger Vorgänge ausgeführt werden; die Vorgänge können parallel ausgeführt werden; und die Vorgänge können in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden. Beispielsweise können die in den Blöcken 302 und 304 dargestellten Vorgänge parallel oder gleichzeitig ausgeführt werden. Zusätzlich ist eine Perforationsladung und daher die Blöcke 306 und 310 möglicherweise nicht erforderlich. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagrammabbildungen und/oder Blockdiagramme und Kombinationen von Blöcken in den Flussdiagrammabbildungen und/oder Blockdiagrammen durch Programmcode implementiert werden können. Der Programmcode kann einem Prozessor eines Allzweckcomputers, eines Spezialcomputers oder einer anderen programmierbaren Maschine oder Vorrichtung bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass Aspekte der Offenbarung als ein System-, Verfahrens- oder Programmcode/-befehl ausgeführt sein können, der in einem oder mehreren maschinenlesbaren Medien gespeichert ist. Dementsprechend können Aspekte die Form von Hardware, Software (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Kombination von Software- und Hardwareaspekten annehmen, die hier allgemein als „Schaltung“, „Modul“ oder „System“ bezeichnet werden können. Die in den Beispielabbildungen als einzelne Module/Einheiten dargestellten Funktionen können je nach Plattform (Betriebssystem und/oder Hardware), Anwendungsökosystem, Schnittstellen, Programmierereinstellungen, Programmiersprache, Administratoreinstellungen usw. unterschiedlich organisiert sein.
Jede Kombination von einem oder mehreren maschinenlesbaren Medien kann verwendet werden. Das maschinenlesbare Medium kann ein maschinenlesbares Signalmedium oder ein maschinenlesbares Speichermedium sein. Ein maschinenlesbares Speichermedium kann beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein System, eine Vorrichtung oder ein Gerät sein, was irgendeine oder eine Kombination von elektronischer, magnetischer, optischer, elektromagnetischer, infraroter oder Halbleitertechnologie zum Speichern von Programmcode verwendet. Spezifischere Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) des maschinenlesbaren Speichermediums umfassen Folgendes: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, ein Arbeitsspeicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher), ein tragbarer Nur-Lese-Speicher (CD-ROM), eine optische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung oder eine beliebige geeignete Kombination der vorstehenden. Im Kontext dieses Dokuments kann ein maschinenlesbares Speichermedium ein beliebiges materielles Medium sein, das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehlsausführungssystem, einer Vorrichtung oder einem Gerät enthalten oder speichern kann. Ein maschinenlesbares Speichermedium ist kein maschinenlesbares Signalmedium.
Ein maschinenlesbares Signalmedium kann ein propagiertes Datensignal mit maschinenlesbarem Programmcode enthalten, der darin beispielsweise im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle enthalten ist. Ein solches propagiertes Signal kann eine Vielzahl von Formen annehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf elektromagnetische, optische oder jede geeignete Kombination davon. Ein maschinenlesbares Signalmedium kann jedes maschinenlesbare Medium sein, das kein maschinenlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Befehlsausführungssystem, einer Vorrichtung oder einem Gerät kommunizieren, verbreiten oder transportieren kann.
Der auf einem maschinenlesbaren Medium verkörperte Programmcode kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Mediums übertragen werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf drahtlos, drahtgebunden, Glasfaserkabel, HF, Terahertz usw. oder eine geeignete Kombination des Vorstehenden.
Computerprogrammcode zum Ausführen von Vorgängen für Aspekte der Offenbarung kann in einer beliebigen Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben werden, umfassend eine objektorientierte Programmiersprache wie die Java®-Programmiersprache, C ++ oder ähnliche; eine dynamische Programmiersprache wie Python; eine Skriptsprache wie die Programmiersprache Perl oder die PowerShell-Skriptsprache; und herkömmliche prozedurale Programmiersprachen, wie die Programmiersprache „C“ oder ähnliche Programmiersprachen. Der Programmcode kann vollständig auf einem eigenständigen Computer ausgeführt werden, kann auf mehrere Computer verteilt ausgeführt werden und kann auf einem Computer ausgeführt werden, während Ergebnisse bereitgestellt und Eingaben auf einem anderen Computer akzeptiert werden.
Der Programmcode/die Programmanweisungen können auch in einem maschinenlesbaren Medium gespeichert sein, das eine Maschine anweisen kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, so dass die in dem maschinenlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsgegenstand erzeugen, der Anweisungen enthält, die die in dem Flussdiagramm und/oder dem Blockdiagrammblock oder den Blockblöcken angegebene Funktion/Handlung implementieren.
4 zeigt ein beispielhaftes Computersystem mit einem Stimulationsbehandlungsdatensammler. Das Computersystem umfasst eine Prozessoreinheit 401 (möglicherweise mit mehreren Prozessoren, mehreren Kernen, mehreren Knoten und/oder der Implementierung von Multithreading usw.). Das Computersystem enthält einen Speicher 407. Der Speicher 407 kann ein Systemspeicher (z.B. eine oder mehrere von Cache, SRAM, DRAM, Nullkondensator-RAM, Doppeltransistor-RAM, eDRAM, EDO-RAM, DDR-RAM, EEPROM, NRAM, RRAM, SONOS , PRAM usw.) oder eine oder mehrere der oben bereits beschriebenen möglichen Realisierungen von maschinenlesbaren Medien sein. Das Computersystem umfasst auch einen Bus 403 (z.B. PCI, ISA, PCI-Express, HyperTransport®-Bus, InfiniBand®-Bus, NuBus usw.) und eine Netzwerkschnittstelle 405 (z.B. eine Fibre-Channel-Schnittstelle, eine Ethernet-Schnittstelle, eine Internet-Schnittstelle für kleine Computersysteme, SONET-Schnittstelle, drahtlose Schnittstelle usw.). Das System umfasst auch einen Stimulationsbehandlungsdatensammler 411. Der Stimulationsbehandlungsdatensammler 411 kann Frakturstimulationsbehandlungen für eine Testvorrichtung steuern und Daten von in die Testvorrichtung eingebetteten Sensoren aufzeichnen. Der Stimulationsbehandlungsdatensammler 411 kann die Daten auch analysieren, um Perforations- und Stimulationsbehandlungen für eine vorgeschlagene Formation anzupassen. Jede der zuvor beschriebenen Funktionen kann teilweise (oder vollständig) in Hardware und/oder auf der Prozessoreinheit 401 implementiert sein. Beispielsweise kann die Funktionalität mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung in einer in der Prozessoreinheit 401 implementierten Logik, in einem Co-Prozessor auf einem Peripheriegerät oder einer Peripheriekarte usw. implementiert werden. Ferner können Realisierungen weniger oder zusätzliche Komponenten enthalten, die in 4 nicht dargestellt sind (z.B. Grafikkarten, Audiokarten, zusätzliche Netzwerkschnittstellen, Peripheriegeräte usw.). Die Prozessoreinheit 401 und die Netzwerkschnittstelle 405 sind mit dem Bus 403 verbunden. Obwohl dargestellt, dass sie mit dem Bus 403 verbunden sind, kann der Speicher 407 mit der Prozessoreinheit 401 verbunden sein.
Während die Aspekte der Offenbarung unter Bezugnahme auf verschiedene Implementierungen und Verwertungen beschrieben werden, versteht es sich, dass diese Aspekte veranschaulichend sind und dass der Umfang der Ansprüche nicht auf sie beschränkt ist. Im Allgemeinen können Techniken zum Aufbau und zur Verwendung einer Stimulationsbehandlungstestvorrichtung, wie hierin beschrieben, mit Einrichtungen implementiert werden, die mit jedem Hardwaresystem oder Hardwaresystemen konsistent sind. Viele Variationen, Modifikationen, Ergänzungen und Verbesserungen sind möglich.
Beispielausführungsformen

A. Eine Vorrichtung, die ein Zielmaterial; ein Bohrrohr, die sich innerhalb des Zielmaterials befindet; und einen in das Zielmaterial eingebetteten ersten Satz von Sensoren enthält.
B. Eine Vorrichtung, die eine Betonvorrichtung; ein Bohrrohr innerhalb der Betonvorrichtung; einen Satz von Sensoren, die in die Betonvorrichtung eingebettet sind; einen Prozessor; und ein maschinenlesbares Medium mit Programmcode enthält, der vom Prozessor ausgeführt werden kann, um zu bewirken, dass die Vorrichtung während der Anwendung einer Stimulationsbehandlung erste Messungen von dem Satz von Sensoren erfasst.
C. Ein Verfahren, das Konstruieren einer Testvorrichtung, die ein Zielmaterial, ein innerhalb des Zielmaterials positioniertes Bohrrohr und einen Satz von Sensoren umfasst; Anwenden einer Stimulationsbehandlung auf die Testvorrichtung; und während der Anwendung der Stimulationsbehandlung Erfassen Daten von dem Satz von Sensoren umfasst.

Jede der Ausführungsformen A, B und C kann eines oder mehrere der folgenden zusätzlichen Elemente in einer beliebigen Kombination aufweisen.
Element 1: wobei das Bohrrohr vor dem Einsetzen in das Zielmaterial perforiert wird.
Element 2: ferner umfassend eine Perforationsladung, die innerhalb des Bohrrohrs positioniert ist, wobei die Perforationsladung detoniert wird, um das Bohrrohr nach dem Einsetzen des Bohrrohrs in das Zielmaterial zu perforieren.
Element 3: ferner umfassend eine Kappe zum Verschließen eines offenen Abschnitts des Bohrrohrs.
Element 4: wobei der erste Satz von Sensoren mindestens eines von einem Kreis, einer Kugel, einer Spirale, einem Quadrat, einem Diamanten, einem Schraffurmuster, einem Rechteck und einer Ellipse um das Bohrrohr bildet.
Element 5: ferner umfassend einen zweiten Satz von Sensoren, wobei der zweite Satz von Sensoren weiter vom Bohrrohr entfernt ist als der erste Satz von Sensoren und relativ zu dem ersten Satz von Sensoren relativ zum Bohrrohr versetzt ist.
Element 6: wobei der erste Satz von Sensoren mindestens eines von einem Temperatursensor, einem Manometer, einem Dehnungsmessstreifen, einem Beschleunigungsmesser und einem elektromagnetischen Sensor umfasst.
Element 7: ferner umfassend Proben, die in das Zielmaterial eingebettet sind, wobei die Proben aus einer Formation extrahiert wurden.
Element 8: wobei das Zielmaterial mindestens eines aus Beton, Zement, Harz, Metall, Kunststoff, Verbundmaterial, Gestein und einer aus einer Formation extrahierten Kernprobe umfasst.
Element 9: ferner umfassend eine Perforationsladung, die in dem Bohrrohr positioniert ist, wobei die Perforationsladung detoniert wird, um das Bohrrohr zu perforieren; und ferner umfassend Programmcode zum Erfassen von zweiten Messungen von dem Satz von Sensoren während der Detonation der Perforationsladung.
Element 10: wobei die Betonvorrichtung ferner mindestens eines von einer neben dem Bohrrohr eingebetteten Kernprobe, Harz, dem Kunststoff, Metall, Verbundmaterial, Zement und Gestein umfasst.
Element 11: wobei der Programmcode zum Erfassen der ersten Messungen von dem Satz von Sensoren einen Programmcode zum Erfassen von mindestens einer von Temperatur, Dehnung, Druck, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, akustischem Spektrum, Ankunftszeit oder Kräften umfasst.
Element 12: Einbringen einer Perforationsladung in das Bohrrohr; Detonieren der Perforationsladung; und während des Detonierens der Perforationsladung Erfassen von zweiten Daten aus dem Satz von Sensoren.
Element 13: wobei das Konstruieren der Testvorrichtung das Positionieren des Satzes von Sensoren, um mindestens eines von einem Kreis, einer Kugel, einer Spirale, einem Quadrat, einem Diamanten, einem Kreuzschraffurmuster, einem Rechteck und einer Ellipse um das Bohrrohr herum zu bilden; und Einbetten des Bohrrohrs und des Satzes von Sensoren in das Zielmaterial umfasst.
Element 14: wobei das Positionieren des Satzes von Sensoren das Anbringen mindestens eines Sensors des Satzes von Sensoren an einer tragenden Struktur umfasst.
Element 15: wobei das Einbetten des Bohrrohrs und des Satzes von Sensoren in das Zielmaterial das Gießen von mindestens einem aus Beton, Zement, Metall, Kunststoff, Verbundmaterial und Harz umfasst, um den Satz von Sensoren und mindestens einen Teil des Bohrrohrs zu umhüllen.
Element 16: wobei die Testvorrichtung ferner mindestens eine von Kernproben und Gesteinen umfasst, die in das Zielmaterial eingebettet sind.
Element 17: wobei das Anwenden der Stimulationsbehandlung auf die Testvorrichtung das Anwenden einer dynamischen Impulsbruchbehandlung umfasst, die mindestens eines von gaserzeugenden Treibmitteln, exothermen chemischen Reaktionen und einer Plasmaentladung mit Impulsleistung umfasst.
Als nicht einschränkendes Beispiel umfassen beispielhafte Kombinationen, die für A, B und C anwendbar sind, die Elemente 14 und 15 mit Element 13.
Für Komponenten, Vorgänge oder Strukturen, die hier als eine einzelne Instanz beschrieben werden, können mehrere Instanzen bereitgestellt werden. Schließlich sind die Grenzen zwischen verschiedenen Komponenten, Vorgängen und Datenspeichern etwas willkürlich, und bestimmte Vorgänge werden im Kontext spezifischer veranschaulichender Konfigurationen dargestellt. Andere Zuweisungen von Funktionen sind vorgesehen und können in den Geltungsbereich der Offenbarung fallen. Im Allgemeinen können Strukturen und Funktionen, die in den Beispielkonfigurationen als separate Komponenten dargestellt werden, als kombinierte Struktur oder Komponente implementiert werden. In ähnlicher Weise können Strukturen und Funktionen, die als einzelne Komponente dargestellt werden, als separate Komponenten implementiert werden. Diese und andere Variationen, Modifikationen, Ergänzungen und Verbesserungen können in den Geltungsbereich der Offenbarung fallen.
Die Verwendung des Ausdrucks „mindestens eines von“ vor einer Liste mit der Konjunktion „und“ sollte nicht als exklusive Liste behandelt und nicht als Liste von Kategorien mit einem Element aus jeder Kategorie ausgelegt werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Eine Klausel, in der „mindestens eines von A, B und C“ aufgeführt ist, kann nur mit einem der aufgelisteten Elemente, mehreren der aufgelisteten Elemente und einem oder mehreren der in der Liste aufgeführten Elemente und einem anderen nicht aufgeführten Element verletzt werden.

Claims

Vorrichtung umfassend: ein Zielmaterial; ein Bohrrohr, das sich innerhalb des Zielmaterials befindet; und einen ersten Satz von Sensoren, der in das Zielmaterial eingebettet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Bohrrohr vor dem Einsetzen in das Zielmaterial perforiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Perforationsladung, die innerhalb des Bohrrohrs positioniert ist, wobei die Perforationsladung detoniert wird, um das Bohrrohr nach dem Einsetzen des Bohrrohrs in das Zielmaterial zu perforieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Kappe zum Abdichten eines offenen Abschnitts des Bohrrohrs.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Sensoren mindestens eines von einem Kreis, einer Kugel, einer Spirale, einem Quadrat, einem Diamanten, einem Schraffurmuster, einem Rechteck und einer Ellipse um das Bohrrohr bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend einen zweiten Satz von Sensoren, wobei der zweite Satz von Sensoren weiter vom Bohrrohr entfernt ist als der erste Satz von Sensoren und relativ zu dem ersten Satz von Sensoren relativ zum Bohrrohr versetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste Satz von Sensoren mindestens eines von einem Temperatursensor, einem Manometer, einem Dehnungsmessstreifen, einem Beschleunigungsmesser und einem elektromagnetischen Sensor umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend Proben, die in das Zielmaterial eingebettet sind, wobei die Proben aus einer Formation extrahiert wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Zielmaterial mindestens eines aus Beton, Zement, Harz, Metall, Kunststoff, Verbundmaterial, Gestein und einer aus einer Formation extrahierten Kernprobe umfasst.
Vorrichtung umfassend: eine Betonvorrichtung; ein Bohrrohr, das innerhalb der Betonvorrichtung positioniert ist; einen Satz von Sensoren, der in die Betonvorrichtung eingebettet ist; einen Prozessor; und ein maschinenlesbares Medium mit Programmcode, der vom Prozessor ausgeführt werden kann, um zu bewirken, dass die Vorrichtung während der Anwendung einer Stimulationsbehandlung erste Messungen von dem Satz von Sensoren erfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10: ferner umfassend eine Perforationsladung, die in dem Bohrrohr positioniert ist, wobei die Perforationsladung detoniert wird, um das Bohrrohr zu perforieren; und ferner umfassend Programmcode zum Erfassen von zweiten Messungen von dem Satz von Sensoren während der Detonation der Perforationsladung.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Betonvorrichtung ferner mindestens eines von einer neben dem Bohrrohr eingebetteten Kernprobe, Harz, dem Kunststoff, Metall, Verbundmaterial, Zement und Gestein umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Programmcode zum Erfassen der ersten Messungen von dem Satz von Sensoren einen Programmcode zum Erfassen von mindestens einer von Temperatur, Dehnung, Druck, Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung, akustischem Spektrum, Ankunftszeit oder Kräften umfasst.
Verfahren, umfassend: Konstruieren einer Testvorrichtung, umfassend ein Zielmaterial, ein im Zielmaterial positioniertes Bohrrohr und einen Satz von Sensoren; Anwenden einer Stimulationsbehandlung auf die Testvorrichtung; und Erfassen von Daten aus dem Satz von Sensoren während der Anwendung der Stimulationsbehandlung.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Einsetzen einer Perforationsladung in das Bohrrohr; Detonieren der Perforationsladung; und Erfassen von zweiten Daten aus dem Satz von Sensoren während des Detonierens der Perforationsladung.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Konstruieren der Testvorrichtung Folgendes umfasst: Positionieren des Satzes von Sensoren, um mindestens eines von einem Kreis, einer Kugel, einer Spirale, einem Quadrat, einem Diamanten, einem Schraffurmuster, einem Rechteck und einer Ellipse um das Bohrrohr herum zu bilden; und Einbetten des Bohrrohrs und des Satzes von Sensoren in das Zielmaterial.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Positionieren des Satzes von Sensoren das Anbringen mindestens eines Sensors des Satzes von Sensoren an einer tragenden Struktur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Einbetten des Bohrrohrs und des Satzes von Sensoren in das Zielmaterial das Gießen von mindestens einem von Beton, Zement, Metall, Kunststoff, Verbundmaterial und Harz umfasst, um den Satz von Sensoren und mindestens einen Teil des Bohrrohrs zu umhüllen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Testvorrichtung ferner mindestens eine von Kernproben und Gesteinen umfasst, die in das Zielmaterial eingebettet sind.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Anwenden der Stimulationsbehandlung auf die Testvorrichtung das Anwenden einer dynamischen Pulsbruchbehandlung umfasst, die mindestens eines von gaserzeugenden Treibmitteln, exothermen chemischen Reaktionen und Pulsleistungsplasmaentladung umfasst.