EA017421B1 - Способ и система для проектирования и оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах - Google Patents

Abstract

Раскрыт способ для генерации проекта буровой площадки, содержащий проектирование последовательности операций для Модели геологической среды; построение начальной Модели геологической среды на основании последовательности операций, приспособленной для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе; калибровку начальной Модели геологической среды, генерирующую калиброванную Модель геологической среды; и генерацию проекта буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды.

Description

Объект изобретения, раскрытый в этом описании, относится к технологии проектирования скважинных операций. В частности, это описание раскрывает способ, связанную с ним систему, устройство хранения программы и компьютерную программу для разработки моделей геологической среды для проектирования буровых и/или операций заканчивания для скважин, проникающих в подземную формацию.

Многие пласты-коллекторы не имеют достаточной проницаемости для того, чтобы быть коммерчески выгодными, пока не будет осуществлен гидравлический разрыв, который соединит большую часть пласта-коллектора со скважиной. Проницаемость является способностью, или измерением способности породы проводить флюиды, обычно измеряется в дарси или миллидарси (Нефтепромысловый словарь Шлюмберже). Дополнительно, гидравлический разрыв (или другой канал заканчивания, такой как перфорация) также должен иметь достаточную проницаемость для того, чтобы пласт-коллектор был коммерчески выгодным. Термин проводимость часто используется для описания проницаемости разрыва. Поскольку поиск углеводородов продолжается, и цена на углеводороды увеличивается, разрабатываются технологии, которые позволяют коммерческую добычу из пластов-коллекторов с проницаемостью микродарси и ниже. Однако коммерческая разработка часто ограничена недостаточной проницаемостью канала заканчивания. Эта спецификация раскрывает последовательность операций, которая моделирует и оптимизирует операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, где пластыколлекторы могут иметь или могут не иметь естественную трещиноватость. Таким образом, вышеупомянутая последовательность операций, которая оптимизирует операции бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе будет характеризовать или определять набор свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования одной или более операций бурения и заканчивания так, что операции бурения и заканчивания будут минимизировать повреждение углеводородного пласта-коллектора, минимизировать повреждения канала заканчивания, максимизировать скорость добычи, и максимизировать суммарную добычу.

Сущность изобретения

Один аспект настоящего изобретения включает в себя способ генерации проекта буровой площадки, содержащий этапы, на которых проектируют последовательность операций для Модели геологической среды; строят начальную Модель геологической среды на основе последовательности операций, приспособленную для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородном пластеколлекторе; калибруют начальную Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную Модель геологической среды и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает в себя компьютерную программу, приспособленную для выполнения процессором, при этом компьютерная программа, выполняемая процессором, осуществляет процесс для генерации проекта буровой площадки, который содержит этапы, на которых проектируют последовательность операций для Модели геологической среды; строят начальную Модель геологической среды на основе последовательности операций, приспособленную для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе; калибруют начальную Модель геологической среды, генерируя, тем самым, калиброванную Модель геологической среды; и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает в себя устройство хранения программы, читаемое машиной, материально воплощающее набор инструкций, исполняемых машиной для выполнения этапов способа для генерации проекта буровой площадки, способа, который содержит этапы, на которых проектируют последовательность операций для Модели геологической среды; строят начальную Модель геологической среды на основе последовательности операций, приспособленных для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе; калибруют начальную Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную Модель геологической среды; и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает в себя способ генерации проекта буровой площадки, относящегося к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе, содержащий этапы, на которых проектируют последовательность операций для Модели геологической среды; строят начальную Модель геологической среды на основе последовательности операций, при этом начальная Модель геологической среды включает в себя одну или более моделей последовательности операций, при этом модели последовательности операций начальной Модели геологической среды оперативно взаимосвязывают особым образом для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, при этом одна или более моделей последовательности операций начальной Модели геологической среды оптимизируют операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи, и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводородов из пласта-коллектора; калибруют начальную Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную Модель геологической среды, при этом этапы калибровки включают в себя этапы, на которых (а) наблюдают условия буровой площадки, генерируя

- 1 017421 тем самым наблюдения, (Ь) выполняют имитации для генерации прогнозирования, (с) сравнивают наблюдения с прогнозированием, (ά) принимают начальную Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную Модель геологической среды, в условиях, при которых наблюдения согласуются с прогнозированием, (е) корректируют начальную Модель геологической среды в условиях, при которых наблюдения не согласуются с прогнозированием; и (1) повторяют этапы с (Ь) по (е), пока наблюдения не будут согласовываться с прогнозированием; и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды, при этом этап генерации проекта буровой площадки включает в себя этапы, на которых получают калиброванную Модель геологической среды, определяют рабочие ограничения для операции на буровой площадке, и проектируют и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды и рабочих ограничений.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает в себя компьютерную программу, приспособленную для выполнения процессором, при этом компьютерная программа, выполняемая процессором, осуществляет процесс генерации проекта буровой площадки, относящегося к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе, содержащий этапы, на которых: проектируют последовательность операций для Модели геологической среды; строят начальную Модель геологической среды на основе последовательности операций, при этом начальная Модель геологической среды включает в себя одну или более моделей последовательности операций, при этом модели последовательности операций начальной Модели геологической среды оперативно взаимосвязываются особым образом для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, при этом одна или более моделей последовательности операций начальной Модели геологической среды оптимизируют операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи, и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводорода из пластаколлектора, калибруют начальную Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную Модель геологической среды, при этом этапы калибровки включают в себя этапы, на которых (а) наблюдают условия буровой площадки, генерируя тем самым наблюдения, (Ь) выполняют имитации для генерации прогнозирования, (с) сравнивают наблюдения с прогнозированием, (ά) принимают начальную Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную Модель геологической среды, в условиях, при которых наблюдения согласуются с прогнозированием, (е) корректируют начальную Модель геологической среды в условиях, при которых наблюдения не согласуются с прогнозированием; и (ί) повторяют этапы с (Ь) по (е), пока наблюдения не будут согласовываться с прогнозированием; и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды, при этом этап генерации проекта буровой площадки включает в себя этапы, на которых получают калиброванную Модель геологической среды, определяют рабочие ограничения для операции на буровой площадке, и проектируют и генерируют проект буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды и рабочих ограничений.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает в себя систему, выполненную с возможностью генерации проекта буровой площадки, содержащую: устройство, выполненное с возможностью проектирования последовательности операций для Модели геологической среды; устройство, выполненное с возможностью построения начальной Модели геологической среды на основе последовательности операций, при этом упомянутая начальная Модель геологической среды предназначена для моделирования операций бурения и заканчивания углеводородного пласта-коллектора; устройство, выполненное с возможностью калибровки начальной Модели геологической среды, генерирующей калиброванную Модель геологической среды; и устройство, выполненное с возможностью генерации проекта буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает в себя систему, выполненную с возможностью генерации проекта буровой площадки, относящегося к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе, содержащую: устройство, выполненное с возможностью проектирования последовательности операций для Модели геологической среды; устройство, выполненное с возможностью построения начальной Модели геологической среды на основе последовательности операций, при этом начальная Модель геологической среды включает в себя одну или более моделей последовательности операций, при этом модели последовательности операций начальной Модели геологической среды оперативно взаимосвязывают особым образом для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, при этом одна или более моделей последовательности операций начальной Модели геологической среды оптимизируют операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи, и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводорода из пласта-коллектора; калибрующее устройство, выполненное с возможностью калибровки начальной Модели геологической среды, генерирующее тем самым калиброванную Модель геологической среды, калибрующее устройство, включающее в себя (а) устройство, выполненное с возможностью наблюдения условий буровой площадки, генерирующее тем самым наблюдения, (Ь) устройство, выполненное с возможностью выполнения имитаций для генерации прогно

- 2 017421 зирования, (с) устройство, приспособленное для сравнения наблюдений с прогнозированием, (ά) устройство, выполненное с возможностью принятия начальной Модели геологической среды, генерирующее тем самым калиброванную Модель геологической среды, в условиях, при которых наблюдения согласуются с прогнозированием, (е) устройство, выполненное с возможностью корректировки начальной Модели геологической среды в условиях, при которых наблюдения не согласуются с прогнозированием; и (1) устройство, выполненное с возможностью повторения этапов с (Ь) по (е), пока наблюдения не будут согласовываться с прогнозированием; и генерирующее устройство, выполненное с возможностью генерации проекта буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды, при этом генерирующее устройство включает в себя устройства, выполненные с возможностью получения калиброванной Модели геологической среды, устройство, выполненное с возможностью определения рабочих ограничений для операции на буровой площадке, и устройство, выполненное с возможностью проектирования и генерации проекта буровой площадки с использованием калиброванной Модели геологической среды и рабочих ограничений.

Дополнительный объем применимости станет понятным из описания и подробного описания, представленного ниже. Однако следует понимать, что описание и подробное описание, и конкретные примеры, приведенные ниже, даны только для иллюстрации, так как различные изменения и модификации в пределах сущности и объема последовательности операций, которая оптимизирует операции бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе, как описано и заявлено в этом описании, станет понятным специалисту в данной области техники после прочтения следующего описания и подробного описания.

Краткое описание чертежей

Полное понимание может быть получено из детального описания, представленного ниже, и прилагающихся чертежей, которые даны только для иллюстрации и не предназначены для ограничения объема, и на которых фиг. 1 иллюстрирует компьютерную систему, приспособленную для хранения программного обеспечения, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах;

фиг. 2 иллюстрирует блок-схему программного обеспечения, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60, которое хранится в компьютерной системе на фиг. 1 и приспособлено для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи, и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводородов в пластеколлекторе и генерирует проект буровой площадки на основе калиброванной Модели геологической среды (МС) перед выполнением этапа контроля данных буровой площадки;

фиг. 3 является схематической диаграммой, иллюстрирующей проект последовательности операций Начальной Модели геологической среды (МС), основанной на проекте последовательности операций на фиг. 2, при этом Начальная Модель геологической среды (МС) приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, и, во время моделирования, МС будет оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластахколлекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пластаколлектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе;

фиг. 4 является блок-схемой, изображающей способ калибровки Начальной Модели геологической среды (МС), представляющей операции бурения и заканчивания на фиг. 3;

фиг. 5 является блок-схемой, изображающей способ генерации рабочего проекта бурения и заканчивания для буровой площадки, который использует Начальную Модель геологической среды (МС) на фиг. 3, которая калибруется с использованием способа калибровки на фиг. 4;

фиг. 6А является блок-схемой, изображающей более подробно состав способа генерации рабочего проекта бурения и заканчивания для буровой площадки на фиг. 5;

фиг. 6В иллюстрирует научный способ или процесс, в котором модель или теория предлагается и уточняется до тех пор, пока модель или теория не будут точно прогнозировать результаты эксперимента или процесса;

фиг. 7А и 7В иллюстрируют, как научный способ или процесс на фиг. 6 применяется к нефтепромысловым операциям;

фиг. 8 иллюстрирует Модель геологической среды (МС), включающую в себя Механическую Модель геологической среды (ММС), приспособленную для геомеханической имитации;

фиг. 9 иллюстрирует пример поврежденной естественной трещиноватости в скважине, которая имеет 19 стадий гидравлического разрыва;

фиг. 10 и 11 иллюстрируют конечную цель упомянутого выше программного обеспечения, храня

- 3 017421 щегося в памяти компьютерной системы на фиг. 1, которое приспособлено для применения способа оптимизации операций бурения и разрыва в углеводородных пластах-коллекторах; тем самым, для извлечения нефти и/или газа из земной формации, фиг. 10 иллюстрирует характеристики земной формации, и фиг. 11 иллюстрирует буровую вышку, которая используется для извлечения нефти и/или газа из земной формации на фиг. 10;

фиг. 12 и 13 иллюстрируют способ генерации выходной записи каротажной диаграммы скважины;

фиг. 14, 15 и 16 иллюстрируют способ для генерации обработанной выходной записи данных сейсморазведки; и фиг. 17 иллюстрирует, как выходная запись каротажной диаграммы скважины и обработанная выходная запись данных сейсморазведки совместно представляют входные данные, которые являются входными данными для компьютерной системы на фиг. 1.

Описание

Настоящие предпочтительные варианты осуществления изобретения показаны на выше обозначенных чертежах и описаны в подробностях ниже. При описании предпочтительных вариантов осуществления подобные или одинаковые ссылочные номера использованы для обозначения общих или подобных элементов. Чертежи не обязательно выполнены в масштабе, и определенные признаки, и определенные виды предметов могут быть показаны в искаженном масштабе или схематически в интересах ясности и краткости.

Скважины бурятся для обнаружения и добычи углеводородов. Скважинный буровой инструмент с долотом на конце углубляется в землю для формирования скважины. Как только скважина пробурена, буровой инструмент извлекается, и скважина заканчивается цементированием стальной обсадной трубы внутри скважины. Флюиды затем извлекаются из формации и транспортируются через скважину на поверхность.

Операции бурения и заканчивания часто выполняются в соответствии с различными рабочими параметрами, такими как скважинные давления, скорости бурения и так далее. Рабочие параметры, используемые для бурения и заканчивания, могут управляться для оптимизации скважинных операций. Другие параметры, такие как параметры буровой площадки, могут также влиять на операции бурения и/или заканчивания, так же как и на возможность добывать флюиды из скважины. Такие параметры буровой площадки могут включать в себя, например, параметры формации, такие как проницаемость и прочность породы, и/или параметры на поверхности, такие как давление бурового раствора. Параметры буровой площадки могут также управляться для оптимизации операции на буровой площадке, например, путем увеличения скважинного давления для создания гидравлических разрывов для облегчения вытекания флюида.

В целях определения желаемых параметров для генерации оптимальной производительности буровой площадки, часто является желательным прогнозировать скважинные операции. Такое прогнозирование может быть сделано, например, с использованием различных методик имитации и/или моделирования. Такие имитации могут быть выполнены для получения оценки производительности скважины или для определения скважинных условий.

Различные методики моделирования были разработаны для прогнозирования определенных скважинных операций, таких как добыча углеводородов. Одна такая методика включает в себя научный способ, где теория или модель предлагается и уточняется до тех пор, пока модель не будет точно предсказывать результаты эксперимента или процесса. Этот способ включает в себя последовательность операций проектирования, выполнения и оценки. Другая методика включает в себя интегрированную модель геологической среды (МС), которая используется в соединении с нефтепромысловыми имитаторами и также основана на процессе. Другая методика включает в себя механическую модель геологической среды (ММС) для использования с геофизическими приложениями. Примеры методик моделирования описаны в Айуапсетейь ίη Асоикйс Тсс11пк|ис5 £ог Еуа1иа1юп Ореп Ыа1ига1 ЕгасФгек, 8Р^ЪА 47¹¹' Аппиа1 Ьоддшд 8ушро8шш, 1ипе 4-7, 2006; №аг-\ге11Ьоге А11ега1юп апй Еогтайоп 81ге§8 Рагате1ег8 иыпд Воге1ю1е 8ошс Эа1а, 8РЕ94841, Ос1оЬег 2005; ^а1сЫпд Коскк С1апде-Мес1ашса1 Еаг111 Мойе1шд, Ьу А11 е1 а1., О11йе1й Ре\зе\\·. 8иштег 2003, р.22-39; ЕодДпд-\У1и1е ЭпШпд 1таде5 £ог Сеотес1ашса1, Сео1оДса1 апй Ре1гор11У5юа1 1п1егрге1а1юп8, Рарег Н1, 8Р^ЪА 4011 Аппиа1 Еоддшд Зутроыит, ОДо, Ыогоау, 1999; и иДпд АсоиШс Ашкойору, 415' 8Р^ЪА Зутроыит, 1ипе 2000.

Несмотря на то что были разработаны различные методики моделирования, остается необходимость в методиках моделирования, способных точно прогнозировать результаты операции на буровой площадке. Существующие методики моделирования обычно обеспечивают ограниченный набор прогнозирования, который может оптимизировать скважинные операции. Такие методики моделирования часто оказываются не в состоянии учитывать параметры, которые влияют на качество модели. Желательно иметь систему моделирования, способную учитывать широкое разнообразие параметров, которые могут влиять на операцию на буровой площадке.

Трещины и напряжение являются примерами параметров формации, которые влияют на операции на буровой площадке. Трещины, простирающиеся от скважины в формации, окружающие скважину, могут часто использоваться для увеличения проницаемости для облегчения течения флюида и формации.

- 4 017421

Эти трещины могут быть естественного происхождения или искусственные. Естественные трещины являются ранее существующими разрушениями в формации. Искусственные трещины часто создаются гидравлически для того, чтобы простираться от скважины в формации, окружающие скважину.

В некоторых случаях искусственные трещины создаются специально путем повышения скважинного давления. Такие скважинные операции могут быть выполнены для увеличения добычи.

В других случаях, таких как наличие низкого градиента разрыва, процесс цементирования, выполняемый во время заканчивания, часто вызывает искусственные трещины путем вдавливания цемента в окружающую формацию. Там где присутствуют естественные трещины, процесс цементирования также может вдавливать цемент в окружающую формацию, вызывая тем самым расширение естественных трещин. Заканчивание скважины включает в себя действия, выполняемые после того, как скважина пробурена на полную глубину, оценена посредством каротажа по потенциалу добычи и подготавливается к эксплуатации. Действия по заканчиванию могут включать в себя, но не ограничены ими, цементирование (такое как цементирование обсадной колонны по месту для зональной изоляции и целостности скважины), перфорирование скважины, стимуляцию (включающую в себя, но не ограниченную ими, окисление породы, окисление разрыва, гидравлический разрыв), горизонтальные скважины, многоствольные скважины, перфорирование, струйное перфорирование, и установку добывающего оборудования в скважину, а также контролирование песка и воды. Искусственно образованные трещины, вызванные операциями по заканчиванию и/или цементированию, могут нарушить проницаемость, обеспечиваемую естественными трещинами.

Естественные трещины могут также быть повреждены непосредственным нагнетанием цемента с поверхности вследствие гидростатического давления цемента, большего, чем давление пластаколлектора, присущее разрыву. Такие искусственно образованные трещины часто проводят цемент, например, в формацию так, что пласт-коллектор становится коммерчески непривлекательным. Следовательно, может быть желательно учитывать трещины во время проектирования операции на буровой площадке.

Были обнаружены трудности при разработке моделей геологической среды (МС) для последующих приложений, таких как операции заканчивания. Много скважинных параметров может быть не учтено при проектировании операций заканчивания. Часто бывает трудно получить нужные параметры, которые могут повлиять на модель, такие как апертура трещин, проницаемость, расстояние между трещинами и напряжения (например, магнитуда местных напряжений, магнитуда максимальных горизонтальных напряжений и так далее). Например, может быть трудно провести различие между акустической анизотропией разрывов и этими местными напряжениями или скважинной складчатостью. Также различные трещины, такие как вызванные бурением, естественные открытые и естественные закрытые трещины, являются трудно обнаруживаемыми и/или различимыми. Даже если эти параметры могут быть определены, часто бывает трудно сгенерировать точные модели и/или спроектировать операции на буровой площадке с такими параметрами.

Были предприняты попытки описать методики для оценки трещин, например, в 1и1егрге1а1юи οί Егас1игшд Ргеккигек, 8РЕ 8297, 8ер1етЬет 1981 аий Месйашса1 Эатаде Эс1се1юп аий Ашкойору Еуа1иаΐίοη иктд Э|ро1е 8ошс Экрегкюи Аиа1укк, 43гй 8Р^ЪА 8утрокшт, 1иие 2002. Некоторые основные методики моделирования также были разработаны с использованием информации о трещинах. Примеры такой имитации гидравлического разрыва и/или техник моделирования описаны в И820050236125, И820060015310, И820050115711, и И86876959. Несмотря на то что эти методики учитывают трещины и обеспечивают различные возможности моделирования, они обычно не могут обеспечить аналитический процесс для использования параметров трещины и/или для обеспечения проектов для операции на буровой площадке.

Несмотря на улучшения, сделанные в моделировании и анализе трещин, остается необходимость в более точном определении параметров буровой площадки. Также остается необходимость в обеспечении моделей, которые могут быть использованы для проектирования операций на буровой площадке. Таким образом, желательно разработать модели, способные учитывать параметры, такие как естественные трещины, апертуры трещин, плотность трещин, природу трещин, ориентацию трещин, ориентацию напряжений, остаточные силы и другие признаки трещин, которые могут оказать влияние на операцию на буровой площадке. Предпочтительно обеспечены процессы, способные описывать свойства пластаколлектора, достаточные для проектирования операций бурения и заканчивания. Скважинные операции предпочтительно спроектированы для минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора и канала заканчивания, максимизации скорости добычи и/или максимизации извлечения углеводорода.

Дополнительно желательно, чтобы методики были разработаны для проектирования скважинных операций с использованием методик моделирования, которые учитывают дополнительные ключевые параметры, такие как параметры, относящиеся к естественным трещинам. Требующиеся методики моделирования и проектирования предпочтительно включают в себя один или более следующих признаков, среди прочих: модель, имеющая широкое разнообразие скважинных параметров (таких как, но не ограниченных ими, напряжение, модуль Юнга, коэффициент Пуассона), расширенная модель для проектирования операций бурения и/или заканчивания, модель, которая может включать в себя дополнительные

- 5 017421 или уточненные компоненты, модель, которая может быть при необходимости пересмотрена, модель, приспосабливаемая к условиям буровой площадки, модель, которая может включать в себя изменяющиеся условия, и способ, который обеспечивает обратную связь с оператором относительно модели и/или проекта.

Ссылаясь на фиг. 1, показана компьютерная система, которая приспособлена для хранения программного обеспечения, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах.

На фиг. 1 показана рабочая станция, персональный компьютер или другая компьютерная система 10, которая приспособлена для хранения программного обеспечения, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах. Компьютерная система 10 на фиг. 1 включает в себя процессор 20, оперативно подсоединенный к системной шине 30, память или другое устройство 40 хранения программы, оперативно подсоединенное к системной шине 30, и записывающее устройство или устройство 50 отображения, оперативно подсоединенное к системной шине 30. Компьютерная система 10 на фиг. 1 принимает набор входных данных 80. Входные данные 80 будут обсуждаться более подробно в этой спецификации позднее. Память или другое устройство 40 хранения программы хранит программное обеспечение, предназначенное для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60. Когда программное обеспечение 60, сохраненное в памяти 40, выполняется процессором 20 на фиг. 1 в ответ на входные данные 80, программное обеспечение 60 (в соединении с процессором 20) будет осуществлять способ или методику, приспособленную для описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу. Программное обеспечение 60 на фиг. 1, которое хранится в памяти 40 на фиг. 1, может изначально храниться на жестком диске или компакт-диске 70, где жесткий диск или компактдиск 70 являются также устройством хранения программы. Компакт-диск 70 может быть вставлен в компьютерную систему 10, и программное обеспечение 60 может быть загружено с компакт-диска 70 в память/устройство 40 хранения программы компьютерной системы 10 на фиг. 1. Процессор 20 будет исполнять программное обеспечение, предназначенное для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60, которое хранится в памяти 40 на фиг. 1; и в соответствии с этим, процессор 20 будет генерировать выходное изображение, которое записывается или отображается на записывающем устройстве или устройстве 50 отображения на фиг. 1. Выходное изображение, которое записывается или отображается на записывающем устройстве или устройстве 50 отображения на фиг. 1, будет записью или изображением проекта(ов) буровой площадки, основанного на калиброванной Модели геологической среды (МС), как обсуждается в этой спецификации. Компьютерная система 10 на фиг. 1 может быть персональным компьютером (ПК), рабочей станцией, микропроцессором или универсальной вычислительной машиной. Примеры возможных рабочих станций включают в себя рабочую станцию 8Шсои ОгарЫск Ιηάίβο 2 или рабочую станцию 8ии 8РАК.С, или рабочую станцию 8ии иЬТКЛ, или рабочую станцию 8ии ВЬАБЕ. Память или устройство 40 хранения программы (включающее в себя упомянутый выше жесткий диск или компакт-диск 70) является считываемым компьютером носителем или устройством хранения программы, которое может быть прочитано машиной, такой как процессор 20. Процессор 20 может быть, например, микропроцессором, микроконтроллером, универсальной вычислительной машиной или процессором рабочей станции. Память или устройство 40 хранения программы, которое хранит программное обеспечение, предназначенное для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60, может быть, например, жестким диском, ПЗУ, компакт-диском, динамическим ОЗУ, или другим ОЗУ, флэш-памятью, магнитным хранилищем, оптическим хранилищем, регистрами или другой энергозависимой и/или энергонезависимой памятью.

Ссылаясь на фиг. 2, показан способ проектирования операции на буровой площадке 100. На фиг. 2 показана блок-схема, которая представляет программное обеспечение, предназначенное для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60 на фиг. 1. На фиг. 2, способ проектирования операции на буровой площадке 100 включает в себя: (1) блок-схему 60 Программного обеспечения, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60 на фиг. 1, которое хранится в памяти 40 компьютерной системы 10 и приспособлено для генерации проекта буровой площадки на основе калиброванной Модели геологической среды (МС), и (2) этап 110 мониторинг данных буровой площадки.

На фиг. 2 способ проектирования операции на буровой площадке 100 включает в себя: (1) блоксхему Программного обеспечения 60 на фиг. 1, включающую в себя этапы 102, 104, 106 и 108, и (2) этап 110 контроль данных буровой площадки.

На фиг. 2 блок-схема Программного обеспечения 60 на фиг. 1 включает в себя четыре этапа 102, 104, 106 и 108, а именно: (1) этап 102 проектирование процесса для Модели геологической среды (МС), в котором блок-схема определяет Модель геологической среды, которая приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, (2) этап 104 построение

- 6 017421

Начальной Модели геологической среды (МС), в котором МС приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, и во время моделирования МС будет оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводородов в пласте-коллекторе, (3) этап 106 калибровка Начальной Модели геологической среды (МС), на котором генерируется калиброванная Модель геологической среды, который является приспособленным для калибровки Начальной Модели геологической среды этапа 104, и (4) этап 108 генерация проекта буровой площадки, основанного на калиброванной Модели геологической среды, при этом сгенерированный проект буровой площадки приспособлен для выполнения операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах на основе калиброванной/уточненной Модели геологической среды (МС) этапа 106. На этапе 110 сгенерированный проект буровой площадки будет дополнительно производить или генерировать данные буровой площадки (такие как отклик формации), которые затем могут контролироваться. Если необходимо, следуя этапу 110 контроль данных буровой площадки, калиброванная Модель геологической среды (МС) может затем калиброваться повторно, и операция на буровой площадке может затем проектироваться повторно. Процесс может быть повторен по желанию.

На фиг. 2, этап 102 включает в себя проектирование последовательности операций для Модели геологической среды (приспособленной для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах) с использованием критических параметров буровой площадки. Это обычно делается путем определения, какие параметры формации влияют на результаты операции. Эти параметры формации группируются на основе их подобия и формируют модели последовательностей операций. Эти модели последовательностей операций описывают критические параметры формации, которые оказывают влияние на определенные аспекты операции на буровой площадке. Эти модели последовательностей операций также определяют собираемые данные и способ их сбора. Таким образом, создается Модель геологической среды (МС), которая обеспечивает структуру с основной информацией, необходимой для получения результатов имитации, которые представляют реальную буровую площадку или поведение формации. Модели процессов и связанные данные, обрабатываемые в моделях последовательностей операций, могут быть выбраны на основе актуальности для требуемой операции на буровой площадке. Например, определенные модели трещин могут быть выбраны на основе их влияния на операции заканчивания.

Ссылаясь на фиг. 3, показан более подробный состав этапа 102 Проектирование процесса для МС на фиг. 2 и этап 104 Построение Начальной МС на основе проекта последовательности операций на фиг. 2. Фиг. 3 фактически представляет пример способа проектирования последовательности операций. На фиг. 3 проект последовательности операций 112 представляет Начальную Модель геологической среды (МС) 112, которая приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, и, во время моделирования, МС будет оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводородов в пласте-коллекторе. На фиг. 3, проект последовательности операций 112 (который приспособлен для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах) определяет последовательность операций для моделирования различных условий буровой площадки (таких как, например, операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах) и обеспечивает базовую структуру для Модели геологической среды (МС), приспособленной для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах. Фиг. 3 схематически изображает пример проекта последовательности операций, включающего в себя множество отдельных моделей последовательностей операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128, которые используются для определения Начальной Модели геологической среды (МС) 112, которая приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, относящихся к операциям заканчивания на буровой площадке. Напомним, что Начальная Модель геологической среды 112, которая моделирует операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, приспособлена для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластахколлекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пластаколлектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводородов в пласте-коллекторе.

На фиг. 3 в зависимости от конкретного применения отдельные модели последовательности операций проекта последовательности операций 112 могут быть выбраны так, что определенные факторы, влияющие на операции на буровой площадке, могут быть приняты во внимание. В примере, показан

- 7 017421 ном на фиг. 3, отдельные модели последовательности операций включают в себя различные модели, которые могут влиять на операцию по заканчиванию скважины. На фиг. 3 проект последовательности операций 112 включает в себя множество отдельных моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128, которые выбираются и приспосабливаются для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах для конечной цели проектирования операции заканчивания. Отдельные модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 проекта последовательности операций 112 на фиг. 3 включают в себя: Структурную модель 114, Петрофизическую модель 116, Механическую стратиграфическую модель 118, Модель прочности породы 120, Покрывающую модель 122, Модель порового давления 124, Модель направления напряжения 126 и Модель магнитуды напряжения, или Модель горизонтальных напряжений 128, соответственно (здесь и далее называемые отдельные модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128, или просто отдельные модели последовательности операций).

В примере, показанном на фиг. 3, создается Начальная Модель геологической среды (МС), приспособленная для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластахколлекторах, которая включает в себя отдельные модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128. Одной такой моделью последовательности операций является модель 118 механической стратиграфии, которая имеет данные буровой площадки, которые описывают натуральные трещины. Данные могут быть основаны на текущих измерениях, заранее определенной информации и/или на других источниках. Могут быть проведены дополнительные измерения для сбора требуемых данных для моделей последовательности операций.

Данные могут быть скомпилированы, упорядочены и проанализированы для обработки в отдельных моделях последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 на фиг. 3. Обычно отдельная модель последовательности операций выбирается в соответствии с желаемыми параметрами формации, которые требует проект операции. Например, данные относящиеся к размерам трещин, могут быть введены в модель 118 Механическая стратиграфия и применены к МС на фиг. 3 для определения потенциального влияния на операции заканчивания.

Типы данных, которые могут быть использованы, охватывают широкую область и могут включать в себя, например, данные сейсморазведки, данные бурения, каротажные данные, геологические и другие данные. Данные могут управляться для улучшения выполнения проекта операции и/или для облегчения обработки. Предпочтительно данные являются быстро и легко доступными. В некоторых многоскважинных случаях, данные могут быть сгенерированы из и/или многопроходных наборов данных. Некоторые такие наборы могут иметь образы, которые требуют обработки данных и редактирования для представления данных в пригодной для использования форме.

Предпочтительно доступ к оригинальным данным и обработка поддерживаются в режиме реального времени или почти реального времени для проверки и/или дополнительной интерпретации, которые могут потребоваться. В дополнение, данные из геомеханического аудита могут быть синтезированы в упорядоченные по ключу наборы данных для более быстрого доступа к базе данных и последующей обработки. Поскольку эти проекты часто включают в себя большие наборы данных, время и производительность становятся проблемой. В некоторых случаях, может потребоваться переместить ключевые отредактированные данные во второй проект для предварительных интерпретаций. Данные предпочтительно сконфигурированы для быстрого и простого перемещения между проектами, например, с использованием функции экспорта данных в проекте управления данными. Данные могут поддерживаться во множестве мест. Данные также могут быть сконфигурированы в меньшие наборы данных, чтобы сделать возможным более быстрое перемещение по низкоскоростным сетям передачи данных. Определенные наборы данных могут быть идентифицированы как ключевые данные и расположены для оптимального использования.

При необходимости данные могут быть обработаны для генерации наилучшего результата. Если требуется, данные могут быть проанализированы и реконфигурированы для оптимальной обработки. Основываясь на известных ограничениях и других факторах, данные могут быть приоритезированы, отфильтрованы, упорядочены или другим образом обработаны для достижения желаемого проекта операции. Данные предпочтительно выбираются в соответствии с решаемой проблемой. Данные могут также быть проверены и проанализированы для обеспечения наилучших данных и генерации наилучшего результата.

Потенциально возможна переработка большого количества данных. Может быть полезным обработать определенные данные, такие как данные сейсморазведки, предварительно. Значительное количество данных может быть проанализировано в программном обеспечении по обработке данных. Петрофизические каротажные диаграммы могут быть проанализированы для полной оценки формации. Несмотря на то, что скважинные образы могут быть проанализированы на предмет естественно образованных трещин в нефтеносной наклонной формации, другая обработка данных может быть выполнена для точного поиска вызванных бурением условий, таких как трещины и прорывы. Анализ других данных, такой как анализ кавернометрических данных и звуковых волновых картин, может быть выполнен, например, там, где промысловая обработка данных вызывает сомнения. По мере увеличения геомеханических наблюдений

- 8 017421 на модели процесса могут налагаться ограничения.

Каждая отдельная модель последовательности операций (т.е. одна из моделей последовательности операций, 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 на фиг. 3) может быть одно- или многомерной моделью. Одномерная модель обеспечивает простую и быструю структуру для МС на фиг. 3. Многомерные случаи обеспечивают более полную информацию, но являются более сложными. В некоторых случаях, простая одномерная модель является достаточной. В других случаях, многомерные модели могут быть необходимыми для полного понимания условий буровой площадки.

Различные выбранные отдельные модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 способны прогнозировать условия, которые могут повлиять на скважинную операцию. В показанном примере модели последовательности операций выбраны для обеспечения информации о скважинных условиях, которые могут повлиять на операции бурения и/или заканчивания. Каждая из приведенных в пример отдельных моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 на фиг. 3 описана ниже.

Структурные данные поступают в структурную модель 114 для прогнозирования структуры пластаколлектора, в том числе дефектов, выклиниваний, несогласных напластований, поверхностей кровель основных формаций и других параметров. Для одномерной модели структурная модель является просто описанием стратиграфической колонны или кровель формаций по фактической вертикальной глубине. Простая одномерная модель может быть недостаточной для обеспечения достаточного представления или понимания инженером по геомеханике для построения полной трехмерной модели. Полная трехмерная модель может быть важной для трехмерного моделирования напряжения.

Структурная модель 114 может быть построена из данных сейсморазведки или каротажа. Данные сейсморазведки могут включать в себя соответствующие сейсмические секции и скорости, калиброванные по данным сейсмокаротажа. Обычные петрофизические каротажные диаграммы могут быть использованы для облегчения идентификации главных кровель формаций. Диаграммы наклонометрии могут быть использованы для определения наклона формации и для локализации дефектов и несогласных напластований.

Петрофизические данные поступают в петрофизическую модель 116 для прогнозирования параметров, таких как пористость, литология/минералогия, насыщенность, давление пласта-коллектора и проницаемость не трещиноватого пласта-коллектора.

Петрофизическая модель 116 может быть построена из каротажных диаграмм формации и извлеченного керна. Могут быть подсчитаны пористость, литология/минералогия, насыщенность и проницаемость разных слоев. Петрофизические свойства могут быть также проверены с помощью стандартных петрофизических тестов, проводимых с извлеченным керном.

Данные механической стратиграфии поступают в модель 118 механической стратиграфии для прогнозирования свойств формации между кровлями формаций. Упругие свойства неповрежденной породы и описание системы открытых естественных трещин (ОЕТ) предпочтительно рассчитываются. Эта модель 118 может быть использована для различения слоев с различными механическими свойствами. В дополнение к слоям с различной литологией, могут существовать границы, обусловленные контрастными жесткостями, как модуль Юнга, и границы, обусловленные контрастными механическими опорами. В некоторых фациях, материнская порода может поддерживать покрывающие породы. В других, частицы глины поддерживают покрывающую модель 122.

Естественные трещины обычно изменяют общую жесткость формации, так же как и эффективную проницаемость формации. Трехмерные анизотропные вычисления могут быть использованы, если встречается поперечно изотропная или ромбическая симметрия. Алгоритмы инверсии могут быть использованы для определения тензора напряжений, если встречается анизотропный носитель. См., например, патент США №5,398,215; Айуапеетепй ίη Аеошйе Тсе11пк|ис5 ίοτ Еуа1иайоп Ореп Ναΐιιπιΐ ЕгаеШгсз (рарег РР) и ΕοηηαΙίοη Αηίκοΐτοργ Ратате1ег8 и§тд Воге1ю1е 8оше Эа1а (рарег ТТ), представленные на 8Р^ЪА 47(Н Аппиа1 Ьоддтд 8утро§шт, 4-7 июня 2006 года. Это может быть полезным при рассмотрении трещиноватых глинистых сланцев, где слои глины вносят вклад в анизотропию благодаря естественной природе породы. Такая информация может быть важна при определении подходящего модуля сдвига для использования в МС.

Механическая стратиграфическая модель 118 может быть построена из петрофизической модели 116 с учетом акустических и скважинных изобразительных каротажных диаграмм. Анализ образов скважины и данных акустического сканера может быть использован для облегчения обработки.

Данные о прочности породы вводятся в модель 120 прочности породы для прогнозирования коэффициентов, которые описывают выход и разрушение формации. Несмотря на то что конкретные коэффициенты являются зависимыми от модели, минимальное описание включает в себя модель МораКулона, описанную углом трения и неограниченной прочностью на сжатие и пределом прочности формации. Могут быть использованы другие модели выхода и разрушения.

Модель 120 прочности породы может быть построена из петрофизической модели 116 и механической стратиграфической модели 118. Когда становятся доступными тесты на извлеченном керне, модель 120 прочности породы может быть калибрована по лабораторным измерениям. При недоступности тес

- 9 017421 тов может использоваться корреляция. Корреляции обычно не являются универсальными, и анализ неопределенности может быть необходим при использовании корреляций.

Данные о покрывающих породах вводятся в покрывающую модель 122 для фиксирования вертикального напряжения в толще пород. Вертикальное напряжение является сложением объемного веса многих слоев по вертикальной линии от интересующей точки до поверхности земли. Для наклонных или горизонтальных скважин может быть необходимо использовать двух- или трехмерную модель последовательности операций. Покрывающая модель 122 может быть построена путем интегрирования каротажной диаграммы объемного веса. Отсутствие данных для верхних горизонтов является обычным. Для устранения неопределенностей из-за отсутствующих данных, объемный вес в слоях с отсутствующими данными может быть рассчитан. Диаграммы каротажа бурового раствора могут быть использованы для облегчения оценки отсутствующих данных.

Данные порового давления вводятся в модель 124 порового давления для фиксирования давления флюида в формации. Все формации, которые имеют пористость, обычно имеют давление флюида в порах различных типов формаций, таких как пески, карбонаты и сланцы. Модель 124 порового давления может быть построена с использованием структурной модели 114, петрофизической модели 116, механической стратиграфической модели 118 и перекрывающей модели 122. Обработка данных сейсморазведки, необходимая для прогнозирования порового давления, обычно отличается от той, что требуется для модели процесса. Может также быть полезным отметить примененную обработку (временное преобразование после суммирования, временное преобразование до суммирования, глубинное преобразование после суммирования, глубинное преобразование до суммирования) и способ получения скоростей, а также, кто получал и кто обрабатывал данные.

Данные о направлении напряжения вводятся в модель 126 направления напряжения для фиксирования направления трех взаимно независимых главных напряжений. Формации со значимой структурой требуют сложного моделирования напряжения, такого, которое достигается путем применения метода конечных элементов или конечных разностей. Здесь граничные условия пласта-коллектора могут играть критическую роль в оценке направления местных напряжений, действующих под землей.

Данные о напряжении из калибровочной базы данных поступают в модель 128 горизонтального напряжения для фиксирования магнитуды двух квазигоризонтальных напряжений. Формации со значимой структурой могут требовать более сложного моделирования напряжения. Модель 128 минимального и максимального горизонтального напряжения может быть построена с использованием всех предшествующих моделей 114, 116, 118, 120, 122, 124 и 126. Уход бурового раствора, тесты на утечку и калибровочные тесты перед стимуляцией могут обеспечить точки калибровки.

На фиг. 3 модели последовательностей операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 на фиг. 3 расположены в определенном, по часовой стрелке, порядке по окружности 130. Каждая модель последовательности операций предпочтительно собирается последовательно в порядке, соответствующем их положению по часовой стрелке по окружности 130. В показанном примере модели были выбраны для оптимизации проекта последовательности операций, МС и относящегося к ним проекта заканчивания.

Несмотря на то что конкретные модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 на фиг. 3 изображены в определенном порядке, следует понимать, что другие модели последовательности операций могут быть также расположены в любом желаемом порядке в зависимости от (1) желаемого проекта последовательности операций, (2) Модели геологической среды (МС) и (3) проектируемой операции. Проект последовательности операций может включать в себя использование одной или более моделей последовательности операций в последовательном и/или параллельном порядке. Проект последовательности операций может быть сконфигурирован для других операций на буровой площадке и/или для других Моделей геологической среды (МС).

На фиг. 3 в изображенном примере проект последовательности операций 112 на фиг. 3, включающий в себя отдельные модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128, используется для генерации Начальной Модели геологической среды (МС), как обсуждалось на этапе 104 на фиг. 2 (т.е. Построение начальной (МС) на основе проекта последовательности операций, этап 104 на фиг. 2). Несмотря на то, что описанные здесь методики относятся к Моделям геологической среды (МС), следует понимать, что может быть использовано много других типов моделей. Например, может быть использована механическая модель геологической среды. Методики для построения моделей описаны, например, в \Уа1сктд Коскк Скаиде - Мескашса1 Байк Мойейид, ОйПе1й Κονίαν. §иштег 2003, р. 22-39, раскрытие которых включено по ссылке в описание этой заявки. Упомянутая выше статья \Уа1с1ппд Коскк Скаиде -Мескашса1 Байк Мойекид описывает то, как Модель геологической среды (МС) обеспечивает модель, основанную на петрофизических и геомеханических данных, заданных в унифицированном понимании таких данных.

На фиг. 3 модели, сконфигурированные в соответствии с проектом последовательности операций на фиг. 3, образуют компоненты Модели геологической среды (МС). Описанные здесь методики обеспечивают возможность определения проекта последовательности операций на основании большого количества скважинных параметров. Наиболее доступные программы ограничены по числу моделей последовательности операций, тем самым ограничены в возможности учитывать больше скважинных условий в их

- 10 017421 скважинных моделях. Дополнительные модели процесса обычно обеспечивают дополнительные уровни детализации, которые дополнительно определяют МС и, таким образом, обеспечивают лучшую скважинную модель. В отличие от существующих методик МС проект операции сконфигурирован для приспособления к дополнительным параметрам, таким как апертура трещины, плотность трещин, соединенность трещин, и как трещины изменяются с давлением, ориентацией и так далее, которые могут повлиять на операцию заканчивания.

На фиг. 3 в настоящей заявке проект последовательности операций 112, представляющий Начальную Модель геологической среды (МС) 112, которая приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, может иметь одно или более измерения, в зависимости от требуемой сложности. Модель геологической среды (МС) 112 на фиг. 3 предпочтительно приспособлена к модели и прогнозированию геомеханических процессов, таких как нестабильность скважины, рост гидравлических трещин или разрушение формаций вследствие добычи флюидов. Процессы определены из внутренних свойств формации и действующих на формацию внешних сил, определенных из моделей последовательности операций, определенных в проекте операции. Модель геологической среды (МС) 112 на фиг. 3 также предпочтительно сконфигурирована для обеспечения всех входных данных для запуска имитатора. МС 112 может быть использована для сверки прогнозирования одного или более имитаторов с наблюдениями процесса, такими как стабильность скважины и геометрия наведенных гидравлических трещин.

На фиг. 3, ввиду обсуждавшегося выше со ссылкой на фиг. 3, Начальная Модель геологической среды (МС) этапа 104 на фиг. 3, которая приспособлена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, теперь полностью определена.

На фиг. 2, этап 106, когда Начальная Модель геологической среды (МС) на фиг. 3 является определенной, Начальная Модель геологической среды (МС) на фиг. 3 должна быть теперь калибрована (см. этап 106 на фиг. 2). Калибровка включает в себя проверку и корректировку МС так, чтобы выход из МС удовлетворял соответствующим наблюдениям на буровой площадке, таким как измеренные свойства. В целях калибровки МС 112 на фиг. 3, наблюдения на буровой площадке сравниваются с прогнозированием, сгенерированным имитатором МС. Если наблюдения на буровой площадке совпадают с прогнозированием имитатора МС, то МС считается калиброванной. Если нет, то могут быть сделаны корректировки имитатора МС до тех пор, пока не будет достигнуто совпадение между наблюдениями на буровой площадке и прогнозированием имитатора МС. В этой точке МС может считаться калиброванной.

Ссылаясь на фиг. 4, более подробно проиллюстрирован этап 106 калибровки на фиг. 2. На фиг. 4, проиллюстрирована блок-схема, изображающая этап 106 калибровки на фиг. 2.

На фиг. 4, этап 132, когда Начальная МС 112 на фиг. 3 построена согласно этапу 104 на фиг. 2, Начальная МС 112 считается теперь полученной (этап 132 на фиг. 4). Когда Начальная МС 112 была получена во время этапа 132 на фиг. 4, Начальная МС 112 должна быть калибрована. В качестве альтернативы Начальная МС (такая как Начальная МС 112 на фиг. 3) может быть заранее определена для конкретного приложения. Начальная МС 112 затем калибруется относительно условий буровой площадки.

Этап калибровки включает в себя проверку и корректировку (при необходимости). Калибровка также включает в себя решение инженерной проблемы корректировки хорошего измерения, или измерения, которое является чувствительным к изучаемому свойству, для точного отражения интересующего свойства. Проверка сталкивается с научной проблемой определения, является ли измерение достаточно чувствительным по отношению к изучаемому свойству для гарантирования калибровки.

Этап проверки используется для обеспечения проверки того, что Модель геологической среды (МС) 112 способна предсказывать требуемое свойство буровой площадки. Модели проверки могут быть использованы для гарантии точности МС 112. Проверка завершается, когда прогнозирование буровой площадки достаточно совпадает с наблюдениями на буровой площадке.

На фиг. 4, этап 134, условия буровой площадки могут быть выбраны и/или наблюдаемы, этап 134 на фиг. 4. Условия буровой площадки могут включать в себя измерения или другие наблюдения, произведенные на буровой площадке. Предпочтительно, чтобы выбранные условия буровой площадки включали в себя данные, относящиеся к проекту операции. Примерами некоторых таких данных могут быть те же данные, которые используются в качестве входов для моделей на фиг. 3. Наблюдаемые измерения, такие как местные измерения геомеханических процессов могут быть использованы. Например, анализ скважинного давления в кольцеобразном зазоре и измерения удельного сопротивления, производимые во время события ухода бурового раствора, могут быть использованы как калибровочные точки для модели горизонтального напряжения. Данные бурения также обеспечивают значительное количество калибровочной и проверочной информации. Ежедневные буровые отчеты могут быть прочитаны, и значительные буровые события могут быть отмечены. Главные события могут быть дополнительно подробно проанализированы.

На фиг. 3 и фиг. 4, этап 136, набор прогнозирования буровой площадки генерируется с использованием имитаций, таких как геомеханические имитации (этап 136 на фиг. 4). Имитации могут быть

- 11 017421 выполнены с использованием имитаций или моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128, показанных на фиг. 3. Различные данные и/или соответствующие модели, такие как модель 128 горизонтального напряжения или другие, описанные выше, могут быть использованы для имитаций. Другие модели, такие как модель проверки стабильности скважины, можгут быть проверены, когда спрогнозированные нестабильности скважины подтверждены наблюдениями.

На фиг. 4, этап 138, наблюдаемые условия сравниваются с прогнозированием, которые сгенерированы имитатором на этапе 136 (этап 138 на фиг. 4). Если сравнение находится в пределах определенного диапазона, измерения признаются согласованными. Если измерения не согласованы, то измерения признаются несогласованными или дающими несоответствие. Таким образом, геомеханические процессы могут быть проверены с помощью наблюдений на буровой площадке. Например, картирование звукового излучения обеспечивает трехмерный фильм, показывающий начало и рост стимуляции гидравлического разрыва. Эти данные могут без труда показывать, является ли минимальная магнитуда горизонтального напряжения в песчаном пласте-коллекторе меньше, чем минимальная магнитуда горизонтального напряжения в граничных сланцах.

В примере заканчивания буровой площадки два компонента МС 112 обычно принимаются во внимание во время проверки, а именно, вычисление механической стратиграфии 118 и вычисление главного направления 126 местного напряжения и магнитуд 128 горизонтального напряжения. Вычисление механической стратиграфии 118 может включать в себя диагностику нескольких скважинных параметров, таких как открытые естественные трещины, вызванная напряжением анизотропия, отношение естественных и искусственных трещин, магнитуда напряжений удаленных областей, максимальное горизонтальное напряжение. Вычисление этих параметров описано ниже.

Механическая стратиграфия 118 может быть трудно вычислимой из-за трудностей в диагностике и описании открытых естественных трещин. Открытые естественные трещины могут быть диагностированы и описаны с использованием скважинных образов. Однако в определенном проценте случаев, может быть сложно или невозможно отличить вызванные бурением трещины от открытых естественных трещин, когда естественная трещина рассекает скважину под хорошо различимым наклоном. Существующая обычно апертура трещин основана на электрической модели, которая различает удельное электрическое сопротивление трещин, фоновую проводимость и удельное электрическое сопротивление бурового раствора. Несмотря на то, что слово апертура обычно используется в нефтяной и газовой промышленности в отношении устья трещины, здесь апертура используется для обозначения поверхности трещины, открытой или закрытой, и если открытой, ее ширины (и/или размера). Плохие скважинные условия, неточная информация об удельном электрическом сопротивлении бурового раствора, выстилающий трещину проводящий материал и менее точная методика может ухудшить расчет. Определение проницаемости трещины из скважинных образов может быть основано на традиционных уравнениях щелевых потоков механики флюида с использованием апертуры. Звуковой сканер при спуске в комбинации с устройствами построения образов может быть использован для решения этих проблем.

Наблюдения с использованием технологии построения образов и/или звукового сканирования могут быть использованы для идентификации открытых естественных трещин. Например, наблюдения, такие как затухание, вычисленное из волны Стоунли, разность между минимальной энергией пересечения и максимальной энергией пересечения, анизотропия в различных регионах, минимальное напряжение пересечения и связанная анизотропия, затухание и энергия, могут быть использованы для указания открытых естественных трещин.

Взаимосвязь между направлением быстрой волны сдвига и источником акустической анизотропии может быть использована для дальнейшего анализа наблюдений. Направление анизотропии в естественно трещиноватых интервалах может быть прослежено в различных направлениях. Каждая естественная трещина имеет определенное направление трещины или траекторию. Естественные трещины могут часто обнаруживаться в соединении с наборами сдвигов. Направление быстрой сдвиговой волны обычно соответствует траектории трещины. Образы могут быть использованы для определения направления максимального горизонтального напряжения в интервалах вызванной напряжением анизотропии. Эти наблюдения могут быть подтверждены с использованием дисперсионного анализа.

Прогнозирование для диагностирования вызванных бурением трещин может быть сгенерировано с использованием Начальной МС 112 в соединении с имитатором скважинной стабильности в модель вызванных бурением трещин из измерений пиков давления в кольцеобразном зазоре во время бурения. Прогнозирование может показывать ограничения для выполнения операции на буровой площадке. Например, сгенерированное имитатором прогнозирование может показывать, что формация является подверженной разрушению, обширным прорывам или трещинам с вертикальной протяженностью. Примеры прорывов описаны в Еоддшд-ХУНПе ОгННпд 1таде8 1ог Оеотесйашса1, Сео1ощса1 апб Ре1горйу81са1 1и1егргеШНопз, Рарег Ш, §Р^ЪЛ 401В Аппиа1 Ьоддтд §утро§шт, 0§1о, Ыогоау, 1999, раскрытие которого включено по ссылке в спецификацию этой заявки.

Магнитуда напряжений удаленных областей может быть сгенерирована, например, как описано в патенте США № 6904365, раскрытие которого включено по ссылке в спецификацию этой заявки. Непрерывная модель напряжения может быть сформирована путем определения изменения напряжения отно

- 12 017421 сительно литологии. Например, может быть выполнено сравнение горизонтального напряжения в сланцах по отношению к пескам. В одном примере, вызванные бурением трещины, оканчивающиеся на сланцевой границе, могут служить подтверждением того, что минимальное горизонтальное напряжение в граничных сланцах является большим, чем в пласте-коллекторе.

Методики для определения максимальных горизонтальных напряжений описаны, например, в 1п1егрге(а(1оп о1 РгасФгтд Ргеккигек, 8РЕ 8297, 8ер1етЬег 1981, раскрытие которого включено по ссылке в спецификацию этой заявки. Этот документ описывает методики для вычисления давления расширения естественных трещин. Мониторинг гидравлического разрыва может быть использован для определения, производит ли стимуляция расширения естественных трещин. Если да, то может быть измерено скважинное давление и определено значение максимального горизонтального напряжения. Другие скважинные параметры, такие как апертура трещин, проницаемость трещин, расстояние между трещинами, соединенность трещин со скважиной, пересечения трещин на удалении от скважины, вклады трещины/напряжения, и так далее, могут быть также приняты во внимание.

На фиг. 4, этап 140, для завершения процесса проверки наблюдения могут быть сравнены с прогнозированием, сгенерированным имитатором(ами) для определения, есть ли соответствия, этап 140 на фиг. 4. Наблюдения могут считаться согласующимися или согласующимися с прогнозированием, если они удовлетворяют заранее определенным критериям. Критерии могут быть установлены в определенном диапазоне и скорректированы по необходимости.

На фиг. 4, этапе 144, поскольку процесс проверки завершен, может быть необходимо скорректировать МС, этап 144 на фиг. 4. Если наблюдения не достаточно согласуются с прогнозированием (см. выход Нет из треугольника 140 на фиг. 4), МС может быть отвергнута. Несоответствие между измерениями и наблюдениями может служить индикатором того, что МС не обеспечивает точную модель. МС может быть затем скорректирована и пересчитана на этапе 144. Имитации могут быть затем проведены повторно с использованием скорректированной МС на этапе 136, и процесс может быть повторен.

Этап калибровки может также необязательно включать в себя другие улучшения, такие как фильтрация. Дополнительный анализ может быть выполнен во время калибровки МС. Быстрое изучение интересующего геомеханического процесса может сопровождаться проверкой МС и/или определением чувствительности геомеханического процесса к неопределенностям в МС.

На фиг. 4, этап 142, процесс может быть повторен по желанию обычно до тех пор, пока не будет получена калиброванная МС, этап 142 на фиг. 4. Если наблюдения находятся в достаточной согласованности с прогнозированием, МС 112 на фиг. 3 может быть принята как проверенная и калиброванная, этап 142 на фиг. 4. Если так, то процесс является завершенным, и калиброванная МС 112 может быть использована для генерации проекта буровой площадки, этап 108 на фиг. 2.

Ссылаясь на фиг. 5, более подробно проиллюстрирован состав этапа 108 на фиг. 2. Напомним, что фиг. 2, этап 108 включает в себя использование калиброванной МС для генерации проекта буровой площадки. В одном примере этапа 108 на фиг. 2, калиброванная МС используется для проектирования оптимизированного проекта бурения и заканчивания. Проект заканчивания может включать в себя любое скважинное действие, такое как цементирование, стимуляция, и так далее.

Фиг. 5 является блок-схемой, описывающей этап 108 на фиг. 2 более подробно.

На фиг. 5, этап 146, этап 108 на фиг. 2 начинается с получения калиброванной МС, этап 146 на фиг. 5. Калиброванная МС может быть получена путем приема калиброванной МС в ответ на завершение выполнения этапа 142 на фиг. 4.

На фиг. 5, этап 148, калиброванная МС используется для определения рабочих ограничений для операции на буровой площадке, этап 148 на фиг. 5. Рабочие ограничения определены в зависимости от требуемой операции на буровой площадке.

На фиг. 5, этап 150, операция на буровой площадке может быть затем спроектирована на основании: (1) калиброванной МС, и (2) рабочих ограничений, этап 150 на фиг. 5.

На фиг. 5, этап 152, как только проект операции на буровой площадке завершен, операция на буровой площадке может затем быть применена в соответствии с проектом буровой площадки, этап 152 на фиг. 5.

На фиг. 5, этап 154, условия буровой площадки могут управляться во время операций на буровой площадке, этап 154 на фиг. 5. С помощью мониторинга может быть проверена производительность МС и спроектированная операция на буровой площадке. Дополнительно, производительность предпочтительно оптимизируется в режиме реального времени для учета изменений рабочих условий. Примеры подвергающихся мониторингу параметров в операции заканчивания могут включать в себя скважинное давление обработки и микросейсмическое картирование.

В некоторых случаях оптимизация операции на буровой площадке может оказывать влияние на оптимизацию других операций. Перекрывающиеся данные и ограничения могут быть определены для различных операций. В одном примере модель заканчивания пласта-коллектора может быть определена на основании рассмотрения таких параметров, как проницаемость, азимут трещины, магнитуда и/или азимут анизотропии. Другие такие модели заканчивания относятся к оптимизированной геометрии разрыва, основанной на геометрии разрыва, стоимостях разрыва и чистого текущего значения разрыва. Эти эле

- 13 017421 менты могут быть учтены как ограничения и/или данные, которые являются входными для моделей, сравнены с прогнозированием и/или проконтролированы во время процесса проектирования.

На фиг. 5, этап 156, в некоторых случаях, условия могут изменяться, и может понадобиться дополнительная корректировка МС. Если так, то МС может быть опять калибрована с использованием процесса калибровки на фиг. 4 для определения калиброванной МС, этап 156 на фиг. 5. МС может быть калибрована повторно по желанию и/или на основании заранее определенных критериев.

Примеры проектируемых операций на буровой площадке могут включать в себя оптимизированный проект цементирования, моделирование трещины и уменьшение естественных трещин, так же как оптимизацию флюида. Для оптимизированного проекта цементирования МС может быть оптимизирована для максимального давления цементирования и закупоривания естественных трещин. Подобным образом моделирование трещин может включать в себя оптимизацию расчетов давления обработки и уточнение с помощью МС давления расширения естественных трещин. Уменьшение естественных трещин может включать в себя оптимизацию закупоривающего пакета, имеющего определенные размеры и объемы материала, падение давления для предотвращения расширения естественных трещин и проницаемости закупоривающего материала. В каждом случае, модели и наблюдения могут быть подогнаны для обеспечения наилучшей информации и имитации для определения МС для конкретного проекта буровой площадки.

При проектировании операции цементирования МС дает непрерывный профиль напряжения относительно глубины. Если во время цементирующих операций давление в кольцеобразном зазоре превышает градиент разрыва, то весь цемент обычно закачивается в порожденный гидравлический разрыв. Если градиент разрыва в песках ниже, чем в сланцах, то цемент будет закачан или перемещен под действием силы тяжести в породу пласта-коллектора. Это может снизить или исключить проницаемость канала заканчивания.

Проект цементных операций обычно ограничен тем, что не должен превышать минимального местного напряжения. Вследствие этого может быть полезным учесть измерение и вычисление отхода цемента, поскольку это непосредственно следует за возникновением проникновения цемента в пластколлектор одним из описанных выше механизмов.

Другой параметр, который может быть полезным в проектировании цементирования, включает в себя выведенные из каротажной диаграммы данные, которые описывают плотность и апертуру естественных трещин в условиях давления пласта-коллектора формации. Эти данные могут быть применены для оптимизации размещения цемента в кольцеобразном зазоре между стальной обсадной колонной и формацией. В дополнение к этому критические давления, которые заставляют расширяться эти естественные трещины и начинают забирать жидкости для заканчивания, могут быть учтены в проекте изолирующей обработки, или предотвращением превышения этого критического давления, или обеспечением материалов, прекращающих потерю циркуляции путем перекрывания и остановки чрезмерного ухода цемента в формацию. Это может помочь в эффективной зональной изоляции и/или уменьшить повреждение потенциальных интервалов добычи углеводородов.

Гидравлический разрыв является еще одной техникой заканчивания, которая может быть спроектирована. Гидравлический разрыв обычно применяется в формациях с низкой проницаемостью для стимуляции потенциала добычи до точки, в которой становится возможной добыча углеводородов с экономически выгодной скоростью в формациях с очень низкой проницаемостью. Данные, полученные из каротажных диаграмм, которые описывают плотность, апертуру и критические давления расширения естественных трещин, могут быть критичными для оптимизированного проекта стимулирующего заканчивания. Из этих полученных из каротажных диаграмм данных перекрывающий материал оптимального размера, такой как, но не ограниченный ими, частицы или волокна, предпочтительно имеет размер, больший, чем апертура естественных трещин. Эти флюиды или частицы могут быть использованы для временного блокирования потери жидкости гидроразрыва в этих естественных трещинах для уменьшения объемов утечки и последующих давлений в расширяющихся естественных трещинах. Это может быть использовано для облегчения задержки или предотвращения дальнейшего расширения естественных трещин во время нагнетания жидкости для гидроразрыва. Такая утечка может вызвать нарушение проницаемости естественных трещин из-за неподходящих флюидов и привести к преждевременной остановке стимулирующей обработки. Эти полученные из каротажных диаграмм данные могут также быть использованы для модификации стимулирующей обработки для предотвращения критических давлений, при которых может возникнуть расширение естественных трещин из-за манипулирования объемами жидкости для гидроразрыва, скорости нагнетания или вязкости нагнетаемого флюида. В прошлом жидкости для гидроразрыва низкой вязкости, использующие очень мало или вообще без полимеров, применялись для уменьшения разрушения системы естественных трещин. Однако эти жидкости для гидроразрыва низкой вязкости могли часто иметь большие скорости утечки в пересекаемые системы естественных трещин. Это может вызвать недостаточную стимуляцию гидроразрывом, которая уменьшает объем площади поверхности формации пересекаемых порожденных гидравлических разрывов. Применение перекрывающих материалов оптимизированного размера на основании данных, полученных из каротажных диаграмм, может значительно уменьшить утечку в пересекаемые системы естественных трещин и

- 14 017421 сделать жидкости для гидроразрыва низкой вязкости более эффективными и способными открывать больше площади поверхности породы в порожденную систему гидравлических разрывов.

Полученная из каротажных диаграмм информация может быть полезной в определении природы стимуляции гидроразрыва, которая будет проводиться. Это может обеспечить представление о свойстве эластично связанных планарных трещин или сдвиговых смещений систем трещин. Эта информация может быть важной при определении того, какой тип флюидов нужно применять и какой тип расклинивающего наполнителя должен применяться (если вообще должен).

Ссылаясь на фиг. 6 А, проиллюстрирован конкретный пример способа 160 проектирования операции на буровой площадке (этап 108, фиг. 2), включающей в себя операции по бурению и заканчиванию.

На фиг. 6 А, в первом приложении, Модель геологической среды (МС) 180 создается на основе моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128, показанных на фиг. 3, а именно структурной модели, петрофизической модели, модели механической стратиграфии, модели прочности породы, модели вертикального напряжения, модели порового давления, модели направления напряжения и модели магнитуда напряжения. Данные 182, такие как образы, каротажные диаграммы, звуковые сканеры и другие подходящие данные могут быть введены в модели последовательности операций МС 180 на фиг. 6А в целях генерации Модели геологической среды (МС) 180. Имитации 162 выполняются на основании МС 180 для генерации прогнозирования 166, такой как выходы и разрушения. Имитации 162 могут быть основаны на данных 164, таких как замеры давления бурового раствора во время бурения. Имитации 162 генерируют прогнозирование 166, такое как выходы и разрушения. Наблюдения 168, такие как выходы и разрушения, могут быть также сделаны с использованием измерений из инструментов 170, таких как устройство для получения образов, звуковые сканеры и скважинные каверномеры. Наблюдения 168 и прогнозирование 166 могут быть затем сравнены в треугольнике 172 сравнения. Где сравнение показывает согласованность (см. Да из треугольника 172), прогнозирование считают точным 174. Если нет, то МС 180 может уточняться 176 до тех пор, пока прогнозирование 166 не будет определено как точное 174.

На фиг. 6А, во втором приложении, стимуляции 162А выполняются на основании МС 180 для генерации прогнозирования 166А, такого как выходы и разрушения. Имитации включают в себя различные модели, способные генерировать прогнозирование 166А, такое как геометрия, давление и добыча. Наблюдения 168А, такие, как реакция на изменение давления, сейсмоданные и добыча, могут также быть сделаны с использованием измерений инструментов 170А, таких как каротажные диаграммы. Наблюдения 168А и прогнозирование 166А могут быть затем сравнены в треугольнике 172А сравнения. Где сравнение показывает согласованность (см. Да из треугольника 172А), прогнозирование считают точным 174А. Если нет, то МС 180 может уточняться 176А до тех пор, пока прогнозирование 166А не будет определено как точное 174А.

Функциональное описание работы Программного обеспечения, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60 на фиг. 1, когда Программное обеспечение 60 выполняется процессором 20 компьютерной системы 10 на фиг. 1, будет изложено в следующих параграфах со ссылкой на фиг. 1 по фиг. 6А чертежей.

Программное обеспечение, предназначенное для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60 на фиг. 1, хранимое в памяти 40 компьютерной системы 10 на фиг. 1, будет, при выполнении процессором 20, моделировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах и, во время моделирования, Программное обеспечение 60 будет оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах. Однако Программное обеспечение 60 будет оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем: идентификации последовательности операций, которая описывает свойства пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе. Когда Программное обеспечение 60 оптимизирует операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, Программное обеспечение 60 будет генерировать проект буровой площадки на основании калиброванной Модели геологической среды (МС). Например, проект буровой площадки, сгенерированный Программным обеспечением 60, будет принадлежать или относиться к операциям бурения и заканчивания в углеводородных пластахколлекторах.

На фиг. 2 Программное обеспечение, предназначенное для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах 60 содержит этапы 102, 104, 106 и 108. Этап 102 на фиг. 2 является первым этапом Программного обеспечения 60, предназначенного для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах: Проектирование последовательности операций для Модели геологической среды (МС) (этап 102). Однако последовательность операций этапа 102 должна иметь в качестве своих целей моделировать операции бурения и заканчивания

- 15 017421 в углеводородных пластах-коллекторах и, во время моделирования оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе. Таким образом, на фиг. 3 процесс, упомянутый на этапе 102 на фиг. 2, должен включать в себя следующие модели последовательности операций (которые, будучи скомбинированы вместе, как проиллюстрировано на фиг. 3, будут моделировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах и оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пластеколлекторе):

Структурная модель 114, Петрофизическая модель 116, Модель 118 механической стратиграфии, Модель 120 прочности породы, Перекрывающая модель 122, Модель 124 порового давления, Модель 126 направления напряжения и Модель 128 магнитуды напряжения или горизонтального напряжения (здесь и далее называемые модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128). Следовательно, когда модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 на фиг. 3 комбинируются вместе, как показано на фиг. 3, модели последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 будут, при выполнении процессором 20 компьютерной системы 10 на фиг. 1, выполнять и достигать следующей цели: моделировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах и оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе. Когда последовательность операций спроектирована для Модели геологической среды (этап 102 на фиг. 2), как описано выше, этап 104 на фиг. 2 является вторым этапом Программного обеспечения 60, предназначенного для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах и оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах: Построение Начальной Модели геологической среды (МС) на основании проекта последовательности операций. На фиг. 3, Начальная Модель геологической среды (МС) 112 была построена на основании проекта последовательности операций, и, на фиг. 6А, Начальная Модель геологической среды (МС) 180 была построена на основании проекта последовательности операций. На фиг. 3, необходимо отметить, что Модель геологической среды 112 на фиг. 3 (и, на фиг. 6 А, Модель геологической среды 180) включает в себя все следующие модели последовательности операций, которые совместно спроектированы для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах: Структурная модель 114, Петрофизическая модель 116, Модель 118 механической стратиграфии, Модель 120 прочности породы, Перекрывающая модель 122, Модель 124 порового давления, Модель 126 направления напряжения и Модель 128 магнитуды напряжения или горизонтального напряжения. На фиг. 2, этап 106 на фиг. 2 является третьим этапом Программного обеспечения 60, предназначенного для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных процессах и оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах: Калибровка Начальной Модели геологической среды (МС). Этапы, включенные в калибровку Начальной Модели геологической среды (МС) 106 проиллюстрированы на обеих фиг. 4 и фиг. 6А. На фиг. 4, каждая из моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 должна быть калибрована с использованием этапов, показанных на фиг. 4. То есть, при калибровке каждой из моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 следующие этапы 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144 на фиг. 4 должны быть выполнены в соединении с каждой из моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128: Наблюдают условия на буровой площадке для генерации наблюдений (этап 134 на фиг. 4), выполняют имитацию для генерации прогнозирования из каждой из моделей последовательности операций 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126 и 128 (этап 136 на фиг. 4), и сравнивают наблюдавшиеся условия буровой площадки (т.е. наблюдений) с прогнозированием (этап 138 на фиг. 4). Затем задают следующий вопрос: Согласуются ли наблюдения с прогнозированием (этап 140 на фиг. 4). Если наблюдения согласуются с прогнозированием, то принимают Начальную Модель геологической среды (МС) 112 на фиг. 3 (и 180 на фиг. 6А) (этап 142 на фиг. 4). Если наблюдения не согласуются с прогнозированием, корректируют Начальную Модель геологической среды 112 на фиг. 3 (и 180 на фиг. 6А) на основании актуальных данных и повторяют этапы 136, 138, 140 до тех пор, пока наблюдения не будут согласовываться с прогнозированием (этап 144 на фиг. 4). На фиг. 2, этап 108 на фиг. 2 является четвертым этапом Программного обеспечения 60, предназначенного для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных процессах и оптимизации операций бурения и заканчивания в

- 16 017421 углеводородных пластах-коллекторах: генерируют проект(ы) буровой площадки на основании Калиброванной Модели геологической среды (МС). Напомним из фиг. 4, что, если наблюдения согласуются с прогнозированием, Модель геологической среды (МС) 112 на фиг. 3 принимается. Таким образом, поскольку наблюдения согласуются с прогнозированием, Модель геологической среды (МС) 112 на фиг. 3 принимается. Таким образом, Модель геологической среды (МС) 112 теперь называется Калиброванной Моделью геологической среды (МС) 112. В итоге, в этой точке является необходимым сгенерировать проект буровой площадки на основании Калиброванной Модели геологической среды 112 на фиг. 3 (этап 108 на фиг. 2). На фиг. 5, в целях генерации проекта буровой площадки на основании Калиброванной Модели геологической среды 112, ссылаемся на фиг. 5, иллюстрирующую этапы способа для генерации проекта буровой площадки на основании Калиброванной Модели геологической среды 112. На фиг. 5, в целях генерации проекта буровой площадки на основании Калиброванной Модели геологической среды 112, выполняют следующие этапы на фиг. 5: получают Калиброванную Модель геологической среды 112 на фиг. 3 (этап 146 на фиг. 5), определяют рабочие ограничения для операции на буровой площадке (этап 148 на фиг. 5), проектируют операцию на буровой площадке на основании Калиброванной Модели геологической среды 112 и рабочих ограничений (этап 150 на фиг. 5), выполняют операцию на буровой площадке (этап 152 на фиг. 5), осуществляют мониторинг параметров буровой площадки (этап 154 на фиг. 5), повторно калибруют Модель геологической среды 112 с использованием полученных параметров буровой площадки (этап 15 6 на фиг. 5). Когда этапы 14 6-15 6 на фиг. 5 выполнены процессором 20 и этапы 146-156 на фиг. 6 выполнены, Программное обеспечение 60 на фиг. 1 теперь достигло своей требуемой цели, т.е. моделировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах и оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе.

Подробное описание

Эта спецификация раскрывает несколько технологий и связанную с ними последовательность операций, которая оптимизирует операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, которые могут быть или могут не быть естественно трещиноватыми. Например, в целях того, чтобы пласт-коллектор был коммерчески выгодным, пласт-коллектор и канал заканчивания должны иметь достаточную проницаемость. Много лет назад было открыто, что многие пласты-коллекторы не имели достаточной проницаемости для того, чтобы быть коммерчески выгодными до тех пор, пока не был сделан гидравлический разрыв, который соединил большую часть пласта-коллектора со скважиной. Дополнительно, гидравлический разрыв или другой канал заканчивания, например, перфорация, также должен иметь достаточную проницаемость для того, чтобы пласт-коллектор был коммерчески выгодным. Поскольку поиски углеводородов продолжаются, и цены на углеводороды растут, то разрабатываются технологии, которые позволят осуществлять коммерчески выгодную добычу из пластов-коллекторов с проницаемостью порядка микродарси и ниже. Однако коммерческая разработка часто ограничена недостаточной проницаемостью канала заканчивания. Например, в формациях с низким градиентом разрыва, цементные операции часто приводят к разрыву формации, заставляя цемент поступать в порожденные трещины и легко превращая пласт-коллектор в коммерчески невыгодный. Когда имеются естественные трещины, цементные операции и/или другая жидкость для заканчивания часто нарушает их проницаемость и сильно снижает коммерческий эффект заканчивания. Эта спецификация раскрывает процесс, который описывает свойства пласта-коллектора с достаточной ясностью для проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора и канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и суммарную добычу.

Был принят очень упрощенный взгляд на описание естественной трещиноватости для решений заканчивания. Обычно он состоял в том, что имеются или нет естественные трещины. Незначительное внимание уделялось апертуре или плотности этих трещин для оптимизации решений заканчивания, не принимался в расчет генезис этих естественных трещин или остаточные силы, которые могли еще действовать. Во многих случаях, решения по оптимизации заканчиваний могли получаться эмпирическим путем, при котором определялись критические давления, выше которых обнаруживалась чрезмерная утечка (Νοίβ 1980), но не было определено ни одного аналитического процесса, который бы эффективно идентифицировал такую предрасположенность перед заканчиванием или стимулирующим нагнетанием.

Ссылаясь на фиг. 6В в этой спецификации, проиллюстрирован научный способ или процесс 201. Научный способ или процесс 201 (который требует данных и модели) включает в себя процесс, в котором предлагается модель или теория, и улучшается до тех пор, пока модель не будет точно прогнозировать результаты эксперимента или процесса. На фиг. 6В, проблему заявляет 203, теорию предлагают 205, и тест выполняют 207. Затем, набор данных получают 209, и данные анализируют 211. Задают вопрос: совпадают ли данные с теорией 213. Если ответом на этот вопрос является нет, то спрашивают почему и получают новое видение 215, и повторяют этапы с 205 по 211. Если ответом на этот вопрос является да, то теорию принимают 217. В этом случае, точное прогнозирование является результатом 219.

- 17 017421

Ссылаясь на фиг. 7 А и фиг. 7В, проиллюстрирована Интегрированная Модель геологической среды (МС), основанная на Последовательности операций 221. На фиг. 7А и фиг. 7В научный способ или процесс на фиг. 6В применяется к нефтепромысловым операциям, и полная Модель геологической среды (МС), которая предназначена для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах, поддерживает все типы и формы нефтепромысловых имитаторов. На фиг. 7А и фиг. 7В научный способ или процесс на фиг. 6В, применяемый к Интегрированной Модели геологической среды (МС), основанной на последовательности операций 221 на фиг. 7А и фиг. 7В, включает в себя следующие этапы. Получают локальные знания 223. Строят Модель геологической среды (МС) 225. Выбирают множество отдельных моделей последовательности операций 227, которые содержат модели последовательности операций из МС 225, при этом модели последовательности операций 227 приспособлены моделировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах и оптимизировать операции бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи, и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе. Модели последовательности операций 227 включают в себя петрофизическую модель или имитатор 227а, приспособленный к генерации первого набора прогнозирования, модель бурения или имитатор 227Ь, приспособленный к генерации второго набора прогнозирования, модель разрыва или имитатор 227с, приспособленный к генерации третьего набора прогнозирования, и имитатор 227ά пласта-коллектора, приспособленный к генерации четвертого набора прогнозирования. В настоящее время наилучшим способом применения настоящего изобретения является использование надежной модели разрыва или имитатора 227с, такой как, но не ограниченной этим, имитатор РЬ3Э, который может моделировать отдельные слои и прогнозировать геометрию разрыва и выпадения песка, такой как имитатор Р1апег3Э фирмы Шлюмберже. В дополнение к прогнозированию, генерируется также набор наблюдений, включающий в себя: набор каротажных наблюдений 227е, набор буровых наблюдений 227ί, набор наблюдений 227д заканчивания, и набор наблюдений 22711 пласта-коллектора (здесь и далее наблюдения называются данные наблюдений). Задается вопрос 229, есть ли согласованность между прогнозированием из модели и данными наблюдений? Если нет, улучшаем модель 231. Если да, то принимают решения 233 относительно наилучшего выполнения бурения и заканчивания углеводородного пласта-коллектора, и затем план выполняют 235 на основании решений 233 относительно бурения и заканчивания углеводородного пласта-коллектора.

Ссылаясь на фиг. 8, проиллюстрирован Геомеханический процесс 237. На фиг. 8 Механическая Модель геологической среды (ММС), компонент МС, применяется для любой геомеханической имитации. Эта спецификация вводит множество улучшений во многих местах этой последовательности операций, что улучшает эффективность бурения и заканчивания углеводородных пластов-коллекторов. На фиг. 8 строится Механическая Модель геологической среды (ММС), которая включает в себя множество моделей: Структурную модель 114, Петрофизическую модель 116, Модель 118 механической стратиграфии, Модель 120 прочности породы, Перекрывающую модель 122, Модель 124 порового давления, Модель 126 направления напряжения и Модель 128 магнитуды напряжения или горизонтального напряжения. ММС 239 будет генерировать прогнозирование 241. Углеводородный пласт-коллектор 243 будет генерировать данные, наблюдения и знания (т.е. данные наблюдений). Задается вопрос 247: есть ли согласованность между прогнозированием и данными наблюдений? Если нет, исправляем модель 231. Если да, получают набор оптимальных способов относительно бурения и заканчивания углеводородного пласта-коллектора 243, и затем оптимальные способы (в отношении бурения и заканчивания углеводородного пласта-коллектора 243) применяются к пласту-коллектору.

В индустрии использование полной ММС для проектирования операций бурения и заканчивания не является общепринятым. Также для операций не является общепринятым улучшать различные компоненты ММС на основании всех доступных наблюдений и данных.

Даже если бы была доступна полная ММС, то все равно большинство имитаторов основано на упрощенных моделях, которые не могут использовать полное механическое описание. Например, если имитатор гидравлического разрыва не может смоделировать пласт-коллектор с естественной трещиноватостью, то зачем тратить средства на описание естественных трещин для оптимизированного проекта гидравлического разрыва? Эта спецификация раскрывает способ для интеграции быстро развивающихся способов и последовательностей операций в отдельных дисциплинах в полную ММС. Эта полная ММС содержит гораздо больше информации, чем используется большинством имитаторов, но в действительности она, безусловно, требуется для оптимизации операций и бурения и заканчивания. Легкая доступность этой информации позволяет инженерам-буровикам или инженерам, осуществляющим заканчивание, проектировать за пределами возможностей доступных сейчас имитаторов и, таким образом, улучшать проекты бурения и заканчивания.

Ссылаясь на фиг. 9, текущая ММС стремится уменьшить акцент на описании естественных трещин. Действительно, недавняя статья в ОПйеШ Еег1е\\· \Уа1с1ппд Коскк Сйапде -Месйашса1 Еайй Мобейпд (уже включенная сюда по ссылке) кратко касается естественных трещин только в двух местах. Фиг. 9

- 18 017421 показывает свежий пример поврежденных естественных трещин в скважине, которая имела 19 этапов гидравлического разрыва. Имеется чистая анти-корреляция между числом открытых естественных трещин (ОЕТ) и добычей, посчитанной с использованием эксплуатационного каротажа. Очевидно, что ОЕТ, которые должны быть проницаемыми более чем в 1000 раз по сравнению с формацией, не вносят существенного вклада в общую добычу. Несомненно, что операции бурения, цементирования или заканчивания нарушили проницаемость. Эта спецификация раскрывает процесс, который непосредственно касается как этой проблемы, так и многих других.

Научный способ на фиг. 8 предлагает процесс проектирования, выполнения и оценки (ПВО). Способ, показанный на фиг. 8, отвечает за введение новых и/или обновленных моделирующих кодов, материалов и методик заканчивания, и методик наблюдения, которые могут облегчить диагностирование и оценку того, что происходит во время операций бурения или заканчивания и/или эксперимента.

Обзор построения Механической Модели геологической среды дан в статье \Уа1с1ипд Коекк Сйаиде - Месйашеа1 Еаг111 Мойейид, ΘίΙΓίοΙά Εονίο\ν. которая упоминалась ранее (и которая уже включена сюда по ссылке). Однако две области, о которых в этой статье умалчивается, включают в себя: описание естественных трещин, и построение модели напряжения как компонента полной ММС.

Некоторыми проблемами, связанными с построением полной ММС и использованием ее в последующей обработке, являются:

1) Трудности различения акустической анизотропии, вызванной разрывами, от анизотропии, вызванной местными напряжениями с наземными сейсмическими или обычными проводными инструментами.

2) Трудности разделения порожденных бурением трещин (ПБТ) и открытых естественных трещин (ОЕТ) или ОЕТ и закрытых естественных трещин с помощью только скважинных образов.

3) Трудности определения ОЕТ с помощью только звукового сканера.

4) Трудности определения апертуры трещин и проницаемости с использованием обычной проводной акустики. Это решается в этой спецификации с использованием нового процесса.

5) Трудности определения расположения естественных трещин, когда скважина слабо выстелена естественными трещинами (ЕТ).

6) Трудности определения магнитуды удаленных местных напряжений.

7) Трудности определения магнитуды максимального горизонтального напряжения. Это может быть измерено непосредственно с использованием устройства для измерения скважинного давления, когда стимуляция гидравлическим разрывом заставляет открываться параллельные естественные трещины. Эта ситуация может быть диагностирована с использованием мониторинга гидравлического разрыва.

8) Трудности определения магнитуды удаленных местных напряжений, расположенных перпендикулярно скважине в присутствии открытых естественных трещин.

9) Трудности моделирования гидравлических разрывов в присутствии открытых естественных трещин.

10) Понимание того, что делать, когда направление напряжения отличается от направления открытых естественных трещин.

Полная последовательность операций будет отражена в спецификации, и будут идентифицированы параметры бурения и заканчивания.

Первым этапом в интегрированной последовательности операций является построение 1Ό ММС с использованием существующей информации. ММС содержит необходимые для модели данные и прогнозирует геомеханические процессы, такие как нестабильность скважины, рост гидравлических разрывов или коллапс формаций из-за добычи флюида. Все эти процессы требуют в качестве входа как внутренние свойства формации, так и внешние силы, действующие на формацию. Дополнительные данные требуются для проверки и калибровки ММС. Второй этап состоит в использовании результатов ММС для проектирования и выполнения любых операций бурения и заканчивания. Два проекта заканчивания будут обсуждаться в подробностях: проект цементирования и проект гидравлического разрыва.

Построение ММС

Механическая Модель геологической среды (ММС) имеет восемь компонентов. Эти компоненты строятся в порядке от структурной модели до модели магнитуды горизонтального напряжения. Целью ММС является обеспечение всех необходимых входных данных для запуска геомеханического имитатора. Лучшим испытанием ММС является сверка прогнозирования множества геомеханических имитаторов с наблюдениями геомеханического процесса, такими как стабильность скважины и геометрия наведенного гидравлического разрыва. ММС может быть везде от 1Ό до полной 3Ό модели. Для проверки 3Ό ММС требуется дополнительная имитация. Восемь компонентов ММС составляют следующие (см. фиг.

3).

1) Структурная модель 114

2) Петрофизическая модель 116

3) Модель 118 механической стратиграфии

4) Модель 120 прочности породы

5) Перекрывающая модель 122

- 19 017421

6) Модель 124 порового давления

7) Модель 126 направления напряжения

8) Модель 128 магнитуды горизонтального напряжения.

Структурная модель 114 фиксирует структуру пласта-коллектора, включающую в себя дефекты, выклинивания, несогласные напластования и поверхности кровель основных формаций. Для 1Ό модели это является простым описанием стратиграфической колонны, или кровель формаций по фактической вертикальной глубине. Однако простая 1Ό модель никогда не даст инженеру геомеханики достаточного видения или понимания для построения полной 3Ό модели. Полная 3Ό модель является особенно важной для 3Ό моделирования напряжения.

Петрофизическая модель 116 фиксирует пористость, литологию/минералогию, насыщенность и проницаемость не трещиноватого пласта-коллектора.

Модель 118 механической стратиграфии фиксирует свойства формации между кровлями формаций. Является важным вычислять упругие свойства неповрежденной породы и описывать систему ОЕТ. Это описание различается между слоями с различными механическими свойствами. В дополнение к слоям с различной литологией, есть границы, обусловленные контрастными жесткостями, как модуль Юнга, и границы, обусловленные контрастными механическими опорами. В некоторых фациях, материнская порода может поддерживать покрывающие породы и в других, частицы глины поддерживают покрывающую модель. Естественные трещины изменяют общую жесткость формации, также как и эффективную проницаемость формации. 3Ό анизотропные вычисления требуются, если встречается поперечно изотропная или ромбическая симметрия. Алгоритмы инверсии требуются для определения тензора напряжений, если встречается анизотропный носитель. Это может быть особенно важным при рассмотрении трещиноватых глинистых сланцев, где слои глины вносят вклад в анизотропию благодаря естественной природе породы. Это должно быть идентифицировано при определении подходящего модуля сдвига для использования в ММС.

Модель 120 прочности породы фиксирует коэффициенты, которые описывают выход и разрушение формации. Несмотря на то что конкретные коэффициенты являются зависимыми от модели, минимальное описание включает в себя модель Мора-Кулона, описанную углом трения и неограниченной прочностью на сжатие и пределом прочности формации.

Перекрывающая модель 122 фиксирует вертикальное напряжение в земле. Вертикальное напряжение является простым сложением объемного веса многих слоев по вертикальной линии от интересующей точки до поверхности земли. Наклонные или горизонтальные скважины обычно требуют двух- или трехмерную структурную модель.

Модель 124 порового давления фиксирует давление флюида в формации. Все формации, которые имеют пористость, обычно имеют давление флюида в порах. Они включают в себя все формации, такие как пески, карбонаты и сланцы.

Модель 126 направления главных местных напряжений фиксирует направления трех взаимно независимых главных напряжений. Формации со значимой структурой требуют сложного моделирования напряжения, такого, которое достигается путем применения метода конечных элементов или конечных разностей. Здесь граничные условия пласта-коллектора играют критическую роль в оценке направления местных напряжений, действующих под землей.

Модель 128 горизонтального напряжения фиксирует магнитуды двух квазигоризонтальных напряжений. Опять же формации со значимой структурой требуют сложного моделирования напряжения.

Проверочные модели (геомеханические имитаторы) гарантируют точность ММС. Различные данные используются для проверки и компонентов ММС и геомеханических моделей, прогнозирующих общее геомеханическое поведение. Например, модель 128 горизонтального напряжения проверяется, когда спрогнозированные значения подтверждаются разумным числом измерений местного напряжения. Модель проверки стабильности скважины проверяется, когда спрогнозированные нестабильности скважины подтверждаются измерениями бурения и наблюдениями.

Калибровка связана с инженерной проблемой корректировки хорошего измерения, при этом хорошее определяется как измерение, которое является чувствительным к изучаемому свойству, чтобы точно отражать интересующее свойство. Проверка связана с научной проблемой определения того, является ли измерение достаточно чувствительным к изучаемому свойству для гарантирования калибровки.

Обычно проверка принимается, если доступны калибровочные данные. Например, модели напряжения обычно проверяются степенью попадания между вычисленными напряжениями и измеренными напряжениями. Поскольку проверка необходима и важна, то этого недостаточно. Две модели, основанные на совершенно различной физике, могут точно предсказывать напряжения в вертикальной калибровочной скважине, пробуренной на гребне структуры, но только одна модель предсказывает точные напряжения и на гребне и на крыльях структуры. Проверка подразумевает понимание физики для множества источников напряжения в толще пород, а также влияние этих напряжений на измерения, используемые для их получения. Калибровка важна, но проверка является совершенно критичной и для научной проблемы, и для любых бизнес последствий.

Местные измерения геомеханических процессов обеспечивают и калибровочную и проверочную

- 20 017421 информацию. Например, анализ скважинного давления в кольцеобразном зазоре и измерения удельного сопротивления, полученные во время события ухода бурового раствора, обеспечивают точку калибровки для модели горизонтального напряжения. При увеличении геомеханических наблюдений накладываются ограничения на возможные модели. В итоге модель отвергается из-за ее несоответствия геомеханическим измерениям и наблюдениям. Все геомеханические процессы могут быть проверены с помощью измерений и наблюдений. Картирование звукового излучения обеспечивает трехмерный фильм, показывающий начало и рост стимуляции гидравлического разрыва. Эти данные легко показывают, является ли минимальная магнитуда горизонтального напряжения в песчаном пласте-коллекторе меньше, чем минимальная магнитуда горизонтального напряжения в граничных сланцах.

Выделены данные, которые вносят вклад в калибровку и проверку ММС. Процесс для построения обычной ММС имеет пять главных задач.

1) Понимание решаемых проблем.

2) Проведение аудита геомеханических данных.

3) Анализ доступных геомеханических данных.

4) Построение и калибровка ММС.

5) Проверка ММС.

Каждый из этапов последовательности операций для построения обычной ММС будет обсуждаться ниже.

Понимание решаемой проблемы

Первым этапом в построении ММС является понимание того, какая проблема должна быть решена. В зависимости от проблемы, подмножество ММС может быть всем, что необходимо. Однако когда представлены главная или множество геомеханических проблем, обычно требуются большие усилия для построения, калибровки и проверки ММС.

Проведение аудита геомеханических данных

Второй задачей является выполнение аудита геомеханических данных.

1) Определение того, какие данные необходимы для построения ММС.

2) Сбор данных.

3) Компиляция и структурирование данных.

Типы данных, которые используются в ММС, охватывают широкую область, включающую в себя данные сейсморазведки, данные бурения, каротажные данные и данные обработки кернов. Расширенный список приведен в приложении. Два ключа к успеху геомеханических проектов связаны с управлением данными. Доступ к данным, собранным при аудите данных, должен быть быстрым и простым. Часто проекты могут включать в себя многоскважинные, многопроходные наборы данных с образами, которые требуют обработки и редактирования данных для представления их в пригодной для использования форме. Доступ к оригинальным данным и обработка поддерживаются в режиме реального времени или почти реального времени для проверки и/или дополнительной интерпретации, которые могут потребоваться позже. В дополнение, данные из геомеханического аудита могут быть синтезированы в упорядоченные по ключу наборы данных для более быстрого доступа к базе данных и последующей обработки. Поскольку эти проекты часто включают в себя большие наборы данных, производительность ОеоЕгате и/или Огас1е становятся проблемой. Часто бывает гораздо быстрее переместить ключевые отредактированные данные во второй проект для предварительных интерпретаций. Перемещение данных между проектами происходит очень быстро для любого типа данных с использованием функции экспорта данных в проекте управления данными. В дополнение, поскольку данные поддерживаются во множестве мест, имеющих меньшие наборы ключевых данных, это позволяет осуществлять более быстрое перемещение по низкоскоростным сетям передачи данных.

Анализ доступных геомеханических данных

Третьей задачей является анализ доступных геомеханических данных.

Построение, проверка и калибровка ММС

Четвертой задачей является построение, проверка и калибровка ММС. Потенциально возможна переработка большого количества данных во время построения механической модели геологической среды. Обычно данные сейсморазведки уже обработаны. Модель скорости сравнивается с любыми контрольными взрывами и высококачественными проводными диаграммами каротажа.

Значительное количество данных может быть проанализировано в ОеоЕгате. Стандартные петрофизические каротажные диаграммы также анализируются для полной оценки формации. Несмотря на то, что скважинные образы могут быть проанализированы на предмет наклонов формации, другая обработка данных может обычно требовать точного поиска вызванных бурением трещин и прорывов. Также проводится анализ кавернометрических данных. Звуковые волновые картины анализируются в ситуациях, где промысловая обработка данных вызывает сомнения.

Данные бурения могут обеспечивать значительное количество калибровочной и проверочной информации. Должны читаться ежедневные буровые отчеты и отмечаться значительные буровые события. Главные события должны анализироваться более подробно.

Структурная модель 114 строится из данных сейсморазведки или каротажа. Сейсмические данные

- 21 017421 должны включать в себя соответствующие сейсмические секции и скорости, калиброванные по данным сейсмокаротажа. Обычные петрофизические каротажные диаграммы облегчают идентификацию главных кровель формаций. Диаграммы наклонометрии определяют наклон формации и положение дефектов и несогласных напластований.

Петрофизическая модель 116 построена из каротажных диаграмм формации и извлеченного керна. Важно рассчитать пористость, литология/минералогия, насыщенность и проницаемость разных слоев. Петрофизические свойства должны быть также проверены с помощью стандартных петрофизических тестов, проводимых с извлеченным керном.

Механическая стратиграфическая модель 118 строится из петрофизической модели с учетом акустических и скважинных изобразительных каротажных диаграмм. Анализ образов скважины и данных акустического сканера может решить массу проблем.

Модель 120 прочности породы строится из петрофизической модели и модели механической стратиграфии. Когда становятся доступными тесты на извлеченном керне, модель 120 прочности породы может быть калибрована по лабораторным измерениям. При недоступности механических тестов может использоваться корреляция. Корреляции не являются универсальными, и анализ неопределенности может быть необходим при использовании корреляций.

Покрывающая модель 122 строится путем интегрирования каротажной диаграммы объемного веса. Отсутствие данных для верхних горизонтов является обычным. Это может привести к значительным неопределенностям. Вследствие этого является важным рассчитать объемный вес в слоях с отсутствующими данными. Диаграммы каротажа бурового раствора могут облегчить расчет отсутствующих данных.

Модель 124 порового давления строится с использованием структурной модели, петрофизической модели, механической стратиграфической модели и перекрывающей модели. Обработка данных сейсморазведки, необходимая для прогнозирования порового давления, обычно отличается от той, что требуется для модели процесса. Примененная обработка (временное преобразование после суммирования, временное преобразование до суммирования, глубинное преобразование после суммирования, глубинное преобразование до суммирования) и способ, использованный для получения скоростей, должен быть отмечен, а также кто получал, и кто обрабатывал данные.

Модели 126 и 128 напряжений строятся с использованием всех предыдущих моделей. Уход бурового раствора, тесты на утечку и калибровочные тесты перед стимуляцией могут обеспечить точки калибровки.

Проверка ММС

Требуется дополнительный анализ для проверки ММС. Быстрое изучение интересующего геомеханического процесса может сопровождаться проверкой МС и определением чувствительности геомеханического процесса к неопределенностям в ММС.

Проектирование цементирования

ММС дает непрерывный профиль напряжения относительно глубины. Если во время цементирующих операций давление в кольцеобразном зазоре превышает градиент разрыва, то весь цемент будет закачан в порожденный гидравлический разрыв. Если градиент разрыва в песках ниже, чем в сланцах, то цемент будет закачан или перемещен под действием силы тяжести в породу пласта-коллектора, что, таким образом, снизит или исключит проницаемость канала заканчивания. Проект цементных операций не должен превышать минимального местного напряжения. Концепция измерения и оценки отхода цемента является плохо регистрируемым набором данных в индустрии.

Данные, полученные из каротажных диаграмм, которые описывают плотность и апертуру естественных трещин в условиях давления пласта-коллектора формации, могут быть применены для оптимизации размещения цемента в кольцеобразном зазоре между стальной обсадной колонной и формацией. В дополнение к этому, критические давления, которые заставляют расширяться эти естественные трещины и начинают забирать жидкости для заканчивания, могут быть учтены в проекте изолирующей обработки или предотвращением превышения этого критического давления, или обеспечением материалов прекращающих потерю циркуляции путем перекрывания и остановки чрезмерного ухода цемента в формацию. Это может помочь в эффективной зональной изоляции и уменьшить повреждение ключевых потенциальных интервалов добычи углеводородов.

Проект гидравлического разрыва

Гидравлический разрыв является техникой заканчивания, которая обычно применяется в формациях с низкой проницаемостью для стимуляции потенциала добычи до точки, в которой становится возможной добыча углеводородов с экономически выгодной скоростью в формациях с очень низкой проницаемостью. Данные, полученные из каротажных диаграмм, которые описывают плотность, апертуру и критические давления расширения естественных трещин, могут быть критичными для оптимизированного проекта стимулирующего заканчивания. Из этих полученных из каротажных диаграмм данных перекрывающие материалы оптимального размера могут быть использованы для блокирования чрезмерной утечки в формацию, которая может вызвать нарушение проницаемости естественной трещины, и привести к преждевременной остановке стимулирующей обработки. Или эти полученные из каротажных диаграмм данные могут также быть использованы для модификации стимулирующей обработки для предот

- 22 017421 вращения критических давлений, при которых может возникнуть расширение естественных трещин.

В дополнение, полученная из каротажных диаграмм информация может быть полезной в определении природы разрывающей стимуляции, которая будет проводиться. Это может обеспечить представление о свойстве эластично связанных планарных трещин или сдвиговых смещений систем трещин. Эта информация может быть важной при определении того, какой тип флюидов нужно применять и какой тип расклинивающего наполнителя должен применяться (если вообще должен).

Обратимся теперь к фиг. 10 и фиг. 11. Фиг. 10 и фиг. 11 иллюстрируют конечную цель упомянутого выше Программного обеспечения 60 на фиг. 1, предназначенного для оптимизации операций бурения и заканчивания в углеводородных пластах-коллекторах путем описания свойств пласта-коллектора с достаточной ясностью в целях проектирования операций бурения и заканчивания, которые минимизируют повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизируют повреждения канала заканчивания, максимизируют скорость добычи и максимизируют суммарную добычу подземных залежей углеводорода в пласте-коллекторе; т.е. для извлечения нефти и/или газа из земной формации. Фиг. 10 иллюстрирует характеристики земной формации, и фиг. 11 иллюстрирует буровую вышку, которая может быть использована для извлечения нефти и/или газа из земной формации на фиг. 10.

На фиг. 10 первый горизонт (Н1) 51 и второй горизонт (Н2) 53 пересекаются поверхностью разлома 55. Теперь, когда поверхность разлома 55 была определена, необходимо интерпретировать выходную запись скважинного каротажа и обработанную выходную запись данных сейсморазведки для определения точного положения подземных залежей углеводорода в земной формации. Например, на фиг. 10 поверхность разлома 55 разрезает первый горизонт 51 и второй горизонт 53 в земной формации. Линия 57 представляет раздел между нефтью 59 и водой 61, расположенными с одной стороны поверхности разлома 55. Порода и пористый материал расположены с другой стороны поверхности разлома 55. Поверхность разлома 55 пересекает горизонты (Н1) 51 и (Н2) 53 в двух местах, первом пересечении 63 и втором пересечении 65. Из фиг. 10 видно, что нефть 59 обычно расположена около пересечений 63 и 65 между поверхностью разлома 55 и горизонтами (Н1) 51 и (Н2) 53. В целях извлечения нефти 59 из земной формации необходимо осуществить бурение около первого пересечения 63 в точке 67.

На фиг. 11, вспоминая из фиг. 10, что будет необходимо осуществить бурение около первого пересечения 63 в точке 67 в целях извлечения нефти 59 из земной формации, буровая установка может быть установлена на поверхности земли непосредственно над точкой 67 на фиг. 10 в целях извлечения нефти 59 из земной формации. На фиг. 11 проиллюстрирован пример буровой установки 101. Буровая установка 101 расположена над конкретным местом земной формации (которое находится над точкой 67 земной формации на фиг. 10), где потенциально расположены нефть и/или газ. На фиг. 11 один вариант осуществления буровой установки 101 включает в себя наземную систему 103, скважинную систему 105 и наземный узел 107 управления. В показанном варианте осуществления скважина 109 формируется путем вращательного бурения хорошо известным образом. Специалисты в данной области техники, получившие преимущества этого раскрытия, оценят, однако, что настоящее изобретение также находит применение в буровых приложениях, отличных от обычного вращательного бурения (например, непосредственное бурение с помощью забойного мотора), и не ограничено наземными буровыми установками. Скважинная система 105 включает в себя буровую колонну 111, опущенную в скважину 109 с буровым долотом 113 на ее нижнем конце. Наземная система 103 включает в себя наземную платформу и буровую вышку 115, расположенную над скважиной 109, проникающей в подземную формацию 17. Вышка 115 включает в себя ротационный стол 117, ведущую трубу 119, крюк 121, и вертлюг 123. Буровая колонна 111 вращается с помощью ротационного стола 117, приводимого в движение не показанным средством, который соединяется с ведущей трубой 119 на верхнем конце буровой колонны. Буровая колонна 111 опускается на крюке 121, прикрепленном к талевому блоку (также не показан), через ведущую трубу 119 и вертлюг 123, который позволяет вращаться буровой колонне относительно крюка. Наземная система дополнительно включает в себя буровой флюид или буровой раствор 125 в бассейне 127, устроенном на буровой площадке. Насос 129 доставляет буровой раствор 125 внутрь буровой колонны 111 через канал в вертлюге 123, заставляя буровой раствор течь вниз через буровую колонну 111, как показано направленной стрелкой 131. Буровой раствор покидает буровую колонну 111 через каналы в буровом долоте 113 и затем идет вверх через область между внешней стороной буровой колонны и стенкой скважины, называемую кольцеобразным зазором, как показано направленной стрелкой 133. Таким образом, буровой раствор смазывает буровое долото 113 и выносит обломки формации на поверхность, где он возвращается в емкость 127 для повторного использования. Буровая колонна 111 дополнительно включает в себя компоновку низа бурильной колонны (КНБК), в общем отмеченную как 135 около бурового долота 113 (другими словами, в пределах нескольких длин утяжеленной буровой трубы от бурового долота). КНБК включает в себя устройства для измерения, обработки и хранения информации, а также для коммуникации с поверхностью. КНБК 135 дополнительно включает в себя утяжеленные буровые трубы 137, 139, 141 для выполнения других различных измерительных функций. Утяжеленная буровая труба 137 КНБК 135 включает в себя устройство 143 для определения и передачи одного или более свойств формации 17 окружающей скважины 109, таких как удельное сопротивление формации (или проводимость), естест

- 23 017421 венная радиация, плотность (гамма-излучение или нейтронное излучение) и поровое давление. Утяжеленная буровая труба 139 заключает в себе инструмент для измерения во время бурения (М\УБ). Инструмент ΜνΟ дополнительно включает в себя устройство для генерации электрического тока для скважинной системы. Несмотря на то что система пульсации бурового раствора изображена с генератором, приводимым в действие потоком бурового раствора 125, который течет через буровую колонну 111 и утяжеленную буровую трубу 141 М\УБ. могут быть использованы другие источники энергии и/или системы батарей. Датчики расположены вокруг буровой площадки для сбора данных, предпочтительно в режиме реального времени, касающихся операции на буровой площадке, а также условий на буровой площадке. Например, мониторы, такие как камеры 147, могут быть обеспечены для получения изображений операции. Наземные датчики или измерительные устройства 149 расположены вокруг наземных систем для получения информации о наземном узле, такой как, среди прочего, гидростатическое давление, нагрузка на крюк, глубина, наземный крутящий момент, скорость вращения. Скважинные датчики или измерительные устройства 151 расположены вокруг бурового инструмента и/или скважины для получения информации о скважинных условиях, таких как, среди прочего, скважинное давление, нагрузка на буровое долото, крутящий момент на буровом долоте, направление, наклон, скорость вращения труб, температура инструмента, температура в кольцеобразном зазоре. Информация, собранная с помощью датчиков и камер, направляется в наземную систему, скважинную систему и/или наземный узел управления. Инструмент 141 ΜνΟ включает в себя коммуникационный подузел 145 для коммуникации с наземной системой. Коммуникационный подузел 145 приспособлен для отправки сигналов на и получения сигналов с поверхности с использованием телеметрической системы пульсации бурового раствора. Коммуникационный подузел включает в себя, например, передатчик, который генерирует сигнал, такой как акустический или электрический сигнал, который представляет информацию об измеренных буровых параметрах. Сгенерированный сигнал принимается на поверхности преобразователями, отмеченными числом 151, которые преобразовывают принятые акустические сигналы в электрические сигналы для дальнейшей обработки, хранения, кодирования и использования в соответствии с обычными способами и системами. Коммуникация между скважинными и наземными системами изображена как телеметрическая система пульсации бурового раствора, такая как раскрытая в патенте США №5,517,464, принадлежащем заявителю настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники должны оценить, что может быть использовано множество телеметрических систем, таких как проводные буровые трубы, электромагнитные или другие известные телеметрические системы.

Обращаемся теперь к фиг. 12 по фиг. 17. Вспомним из фиг. 1, что входные данные 80 введены в компьютерную систему 10 и что процессор 20 выполняет программное обеспечение 60, хранящееся в памяти 40, в ответ на эти входные данные 80. Подробности входных данных 80 на фиг. 1, которые вводятся в компьютерную систему 10, будут обсуждаться ниже со ссылкой на фиг. 12 по фиг. 17 прилагающихся чертежей. Фиг. 12 и фиг. 13 иллюстрируют способ для генерации выходной записи скважинного каротажа. Фиг. 14 по фиг. 16 иллюстрируют способ для генерации обработанной выходной записи данных сейсморазведки. Фиг. 17 иллюстрирует, как выходная запись скважинного каротажа и обработанная выходная запись данных сейсморазведки совместно представляют входные данные 80.

На фиг. 12, передвижная каротажная станция 200 опускает каротажный инструмент 202 в скважину 204, и каротажный инструмент 202 стимулирует и активирует земную формацию 206. В ответ датчики в каротажном инструменте 202 принимают сигналы от формации 206, и в ответ на это другие сигналы, представляющие данные 208 каротажа скважины 208, распространяются вверх от каротажного инструмента 202 к компьютеру 210 передвижной каротажной станции. Выходная запись 212 скважинного каротажа генерируется компьютером 210 передвижной каротажной станции, который отображает данные 208 скважинного каротажа.

На фиг. 13 проиллюстрировано более детальное устройство компьютера 210 передвижной каротажной станции. Шина 210а принимает данные 208 скважинного каротажа и в ответ на это процессором 210Ь генерируется выходная запись 212 скважинного каротажа, выходная запись 212 скважинного каротажа, отображающая и/или записывающая данные 208 скважинного каротажа. Выходная запись 212 скважинного каротажа вводится в интерпретирующую станцию на фиг. 17.

На фиг. 14 проиллюстрировано устройство и связанный с ним способ для выполнения трехмерной (3Ό) сейсмической операции в точке земной поверхности около скважины на фиг. 12.

На фиг. 14, источник 214 взрывной или акустической энергии, установленный под поверхностью земли 216, детонирует и генерирует множество звуковых или акустических вибраций 218, которые распространяются вниз и отражаются от слоя 220 горизонта земной формации 206. Слой 220 горизонта может быть верхним слоем породы или песка или сланцем. Когда звуковые вибрации отражаются от слоя 220 горизонта, звуковые вибрации 218 будут распространяться вверх и будут приняты множеством приемников 222, называемых геофонами 222, расположенными на поверхности земли. Каждый из множества геофонов 222 будет генерировать электрический сигнал в ответ на получение звуковой вибрации, и множество электрических сигналов будут генерироваться геофонами 222, множество сигналов (отмеченных как принятые данные 226 сейсморазведки) будут приниматься на передвижной записывающей станции 224. Множество электрических сигналов от геофонов 222 (которые являются принятыми дан

- 24 017421 ными сейсморазведки 226) представляют набор характеристик земной формации, включающей в себя горизонты 220, расположенные в земле ниже геофонов 222. Передвижная записывающая станция 224 содержит компьютер 225, который принимает и хранит множество сигналов, принятых от геофонов 222. Сейсмическая выходная запись 232 будет генерироваться из компьютера 225 на передвижной записывающей станции 224, которая будет включать в себя, и/или отображать, и/или хранить множество электрических сигналов, которые представляют характеристи земной формации, включающие в себя горизонты 220, расположенные в земле ниже геофонов 222.

На фиг. 15 проиллюстрировано более детальное устройство компьютера 225 передвижной записывающей станции. Компьютер 225 передвижной записывающей станции на фиг. 15 включает в себя процессор 228 и память 230, подсоединенные к системной шине. Электрические сигналы, принятые от геофонов 222 во время 3Ό сейсмической операции и обозначенные как принятые данные сейсморазведки 226, должны быть приняты компьютером 225 передвижной записывающей станции через блок 226 принятых данных сейсморазведки на фиг. 15 и должны быть сохранены в памяти 230 компьютера 225 передвижной записывающей станции. При необходимости, сейсмическая выходная запись 232 генерируется компьютером 225 передвижной записывающей станции, сейсмическая выходная запись 232 приспосабливается для записи и отображения множества сейсмических данных, представляющих кривые принятых данных сейсморазведки или наборы электрических сигналов, принятых компьютером 225 передвижной записывающей станции от геофонов 222.

На фиг. 16 проиллюстрирована упрощенная схема универсальной вычислительной машины 234, которая используется для хранения программного обеспечения для обработки данных для выполнения операций обработки данных на множестве данных сейсморазведки, включающих в себя сейсмическую выходную запись 232 на фиг. 15. Универсальная вычислительная машина 234 производит обработанную выходную запись сейсмических данных 240 на фиг. 16, которая приспособлена для записи и отображения информации, представляющей обработанные версии множества сейсмических данных, включающих в себя сейсмическую выходную запись 232 на фиг. 16. Универсальная вычислительная машина 234 на фиг. 16 включает в себя процессор 236 универсальной вычислительной машины, подсоединенный к системной шине, и память 238, также подсоединенную к системной шине, которая хранит в себе программное обеспечение для обработки данных. Сейсмическая выходная запись 232 на фиг. 15, которая включает в себя множество сейсмических данных, подсоединена к системной шине универсальной вычислительной машины 234 на фиг. 16. В итоге, множество сейсмических данных, включающих в себя сейсмическую выходную запись 232 на фиг. 16, теперь вводится в процессор 236 универсальной вычислительной машины на фиг. 16. Процессор 236 универсальной вычислительной машины 234 на фиг. 16 выполняет программное обеспечение для обработки данных, хранящееся в памяти 238 универсальной вычислительной машины 234. Программное обеспечение для обработки данных, хранящееся в памяти 238 универсальной вычислительной машины 234 на фиг. 16, может быть найдено в книге 8е18Ш1с Уе1оеНу АпаБъй апй 1Пс Сопуо1ийопа1 Мойе1, автор Епйега А. ВоЬшкоп, раскрытие которой включено по ссылке в эту спецификацию. Когда программное обеспечение для обработки данных в памяти 238 выполняется, процессор 23 6 универсальной вычислительной машины будет выполнять операцию обработки данных над множеством сейсмических данных, которые включают в себя сейсмическую выходную запись 232 на фиг. 16. Когда операция обработки данных завершена, процессор 236 универсальной вычислительной машины сгенерирует обработанную выходную запись сейсмических данных 240, которая будет записывать и приспособлена для отображения информации, представляющей обработанную версию множества сейсмических данных, включавших в себя сейсмическую выходную запись 232 на фиг. 16, и включающую в себя набор характеристик, относящихся к земной формации, расположенной около скважины на фиг. 12, характеристик, включающих в себя расположение и строение горизонтов 220 на фиг. 14.

На фиг. 17, выходная запись 212 скважинного каротажа на фиг. 12 и обработанная выходная запись 240 сейсмических данных на фиг. 16 совместно и в комбинации представляют входные данные 80 на фиг. 1, которые вводятся в компьютерную систему 10 на фиг. 1.

Из предшествующего описания следует понимать, что множество модификаций и изменений могут быть сделаны в предпочтительных и альтернативных вариантах осуществления без выхода за пределы их истинной сущности. Например, могут рассматриваться другие модели, параметры, измерения и/или проекты. Это описание предназначено только для целей иллюстрации и не должно восприниматься в ограничивающем смысле. Объем этого изобретения должен быть определен только в формулировке прилагающейся формулы изобретения.

Claims (16)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ генерации проекта буровой площадки, содержащий этапы, на которых проектируют последовательность операций, которая задает процесс для моделирования различных условий буровой площадки в механической Модели геологической среды;

   строят с использованием процессора компьютера начальную механическую Модель геологической

   - 25 017421 среды на основе упомянутой последовательности операций, приспособленную для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе, причем первоначальная механическая Модель геологической среды включает в себя модели последовательности операций, представляющие собой структурную модель, петрофизическую модель, модель механической стратиграфии, модель прочности породы, перекрывающую модель, модель порового давления, модель направления напряжения и модель магнитуды горизонтального напряжения;

   калибруют каждую из упомянутых моделей последовательности операций, генерируя тем самым калиброванную механическую Модель геологической среды посредством выполнения следующих этапов, на которых:

   (a) наблюдают условия буровой площадки, генерируя тем самым наблюдения для каждой из указанных моделей последовательности операций;

   (b) выполняют имитации для генерации прогнозирования для каждой из указанных моделей последовательности операций;

   (c) сравнивают упомянутые наблюдения с упомянутым прогнозированием;

   (ά) принимают упомянутую начальную механическую Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную механическую Модель геологической среды, в условиях, при которых упомянутые наблюдения согласуются с упомянутым прогнозированием;

   (е) корректируют каждую из упомянутых моделей последовательности операций в условиях, при которых упомянутые наблюдения не согласуются с упомянутым прогнозированием; и (1) повторяют этапы с (Ь) по (е), пока упомянутые наблюдения не будут согласовываться с упомянутым прогнозированием; и генерируют упомянутый проект буровой площадки с использованием упомянутой калиброванной механической Модели геологической среды.
2. 2. Способ по п.1, в котором упомянутый проект буровой площадки относится к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе.
3. 3. Способ по п.2, в котором модели последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оперативно взаимосвязывают особым образом для оптимизации упомянутых операций бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах.
4. 4. Способ по п.3, в котором модели последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оптимизируют упомянутые операции бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводорода из пласта-коллектора.
5. 5. Способ по п.1, в котором этап генерации упомянутого дизайна буровой площадки с использованием упомянутой калиброванной механической Модели геологической среды содержит этапы, на которых получают упомянутую калиброванную механическую Модель геологической среды;

   задают рабочие ограничения для операции на буровой площадке и проектируют и генерируют упомянутый проект буровой площадки с использованием упомянутой калиброванной механической Модели геологической среды и упомянутых рабочих ограничений.
6. 6. Способ по п.5, в котором упомянутый проект буровой площадки относится к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе.
7. 7. Способ по п.6, в котором модели последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оперативно взаимосвязывают особым образом для оптимизации упомянутых операций бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах.
8. 8. Способ по п.7, в котором одна или более моделей последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оптимизируют упомянутые операции бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводорода из пластаколлектора.
9. 9. Устройство хранения программы, читаемое машиной, материально воплощающее набор инструкций, исполняемых машиной, для выполнения этапов способа для генерации проекта буровой площадки, содержащего этапы, на которых проектируют последовательность операций, которая задает процесс для моделирования различных условий буровой площадки в механической Модели геологической среды;

   строят начальную механическую Модель геологической среды на основе упомянутой последовательности операций, приспособленной для моделирования операций бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе, причем первоначальная механическая Модель геологической среды включает в себя модели последовательности операций, представляющие собой структурную модель, петрофизическую модель, модель механической стратиграфии, модель прочности породы, перекрывающую модель, модель порового давления, модель направления напряжения и модель магнитуды горизонтального на

   - 26 017421 пряжения;

   калибруют каждую из упомянутых моделей последовательности операций, генерируя тем самым калиброванную механическую Модель геологической среды посредством выполнения этапов, на которых:

   (a) наблюдают условия буровой площадки, генерируя тем самым наблюдения для каждой из указанных моделей последовательности операций;

   (b) выполняют имитации для генерации прогнозирования для каждой из указанных моделей последовательности операций;

   (c) сравнивают упомянутые наблюдения с упомянутым прогнозированием;

   (й) принимают упомянутую начальную механическую Модель геологической среды, генерируя тем самым калиброванную механическую Модель геологической среды, в условиях, при которых упомянутые наблюдения согласуются с упомянутым прогнозированием;

   (е) корректируют каждую из упомянутых моделей последовательности операций в условиях, при которых упомянутые наблюдения не согласуются с упомянутым прогнозированием; и (Γ) повторяют этапы с (Ь) по (е), пока упомянутые наблюдения не будут согласовываться с упомянутым прогнозированием; и генерируют упомянутый проект буровой площадки с использованием упомянутой калиброванной механической Модели геологической среды.
10. 10. Устройство хранения программы по п.9, в котором упомянутый проект буровой площадки относится к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе.
11. 11. Устройство хранения программы по п.10, в котором модели последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оперативно взаимосвязывают особым образом для оптимизации упомянутых операций бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах.
12. 12. Устройство хранения программы по п.11, в котором одна или более моделей последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оптимизируют упомянутые операции бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводорода из пласта-коллектора.
13. 13. Устройство хранения программы по п.9, в котором этап генерации упомянутого дизайна буровой площадки с использованием упомянутой калиброванной механической Модели геологической среды содержит этапы, на которых получают упомянутую калиброванную механическую Модель геологической среды;

    задают рабочие ограничения для операции на буровой площадке; и проектируют и генерируют упомянутый проект буровой площадки с использованием упомянутой калиброванной механической Модели геологической среды и упомянутых рабочих ограничений.
14. 14. Устройство хранения программы по п.13, в котором упомянутый проект буровой площадки относится к операциям бурения и заканчивания в углеводородном пласте-коллекторе.
15. 15. Устройство хранения программы по п.14, в котором модели последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оперативно взаимосвязывают особым образом для оптимизации упомянутых операций бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах.
16. 16. Устройство хранения программы по п.15, в котором одна или более моделей последовательности операций упомянутой начальной механической Модели геологической среды оптимизируют упомянутые операции бурения и заканчивания в упомянутых углеводородных пластах-коллекторах путем минимизации повреждения углеводородного пласта-коллектора, минимизации повреждения канала заканчивания, максимизации скорости добычи и максимизации суммарной добычи подземных залежей углеводорода из пласта-коллектора.