FR3040509A1 - - Google Patents
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Abstract
On présente des procédés et des systèmes dans cette description pour une étude de faisabilité de processus de réinjection de déblais (CRI) en fonction d'une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D). On peut d'abord déterminer l'emplacement d'un puits d'injection pour la CRI ainsi qu'un intervalle de véritable profondeur verticale (TVD) d'une section d'injection le long d'une trajectoire du puits d'injection. Puis on peut calculer une fenêtre de valeurs pour une pression d'injection pour une fracturation hydraulique effectuée en lien avec le puits d'injection. On peut procéder à l'analyse de la réactivation de failles due à la fracturation hydraulique, et on peut calculer un volume de fracture produite par la fracturation hydraulique. On peut effectuer la CRI pour le volume de la fracture à l'emplacement déterminé du puits d'injection pour l'intervalle de TVD, en prenant en compte la fenêtre de pression d'injection et l'analyse de la réactivation de failles.
Description
FLUX DE TRAVAIL INTÉGRÉ POUR UNE ÉTUDE DE FAISABILITÉ DE RÉINJECTIONS DE DÉBLAIS EN FONCTION D’UNE ANALYSE DE GÉOMÉCANIQUE EN TROIS DIMENSIONS
DOMAINE TECHNIQUE
La présente divulgation concerne généralement une pratique de réinjection de déblais et plus particulièrement un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité de réinjection de déblais en fonction d'une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D).
CONTEXTE
Lors du forage de puits, on utilise un trépan pour creuser des milliers de mètres dans la croûte terrestre. Les plateformes pétrolières utilisent typiquement un derrick qui est érigé au-dessus de la plateforme de forage du puits. Le derrick soutient toutes les jonctions du tube de forage raccordé bout-à-bout lors des opérations de forage. Au fur et à mesure que le trépan est enfoncé plus avant dans la terre, d'autres jonctions de tube sont ajoutés au « train » ou « train de forage » qui devient de plus en plus longue. Le train de forage comprend donc une pluralité de jonctions de tube.
De la « boue de forage » fluide est pompée depuis la plateforme de forage, à travers le train de forage, et vers un trépan soutenu à l'extrémité inférieure ou distale du train de forage. La boue du forage lubrifie le trépan en emportant les déblais de puits produits par le trépan alors qu'il s'enfonce. Les déblais sont portés dans un reflux de boue de forage à travers l'espace annulaire de puits et reviennent à la plateforme de forage du puits à la surface terrestre. Quand la boue de forage atteint la plateforme, elle est contaminée par de petits débris de schiste et de roche connus dans la technique, ainsi que par des déblais ou déblais de forage. Une fois que les déblais de forage, la boue de forage et d'autres déchets atteignent la plateforme, on utilise généralement un « agitateur de schistes » pour éliminer la boue de forage des déblais de forage pour que la boue de forage puisse être réutilisée. Les autres déblais de forage, les déchets et la boue résiduelle de forage sont ensuite transférés vers une cuve de conservation pour évacuation. Dans certaines situations, par exemple avec des types spécifiques de boue de forage, la boue de forage peut ne pas être réutilisée et on doit l'éliminer. Typiquement, la boue de forage non recyclée est éliminée séparément des déblais de forage et d’autres déchets par transport de la boue de forage par le biais d’une cuve jusqu'à un site d'élimination. L'élimination des déblais de forage et de la boue de forage (déchets de forage) représente un problème environnemental complexe. Les déblais de forage contiennent non seulement un produit résiduel de boue de forage susceptible de contaminer l'environnement, mais peuvent aussi contenir du pétrole et d'autres déchets particulièrement dangereux pour l'environnement, surtout quand on fore dans un environnement marin.
Un procédé d'élimination de déblais contaminés par du pétrole consiste à réinjecter les déblais dans la formation selon une opération de réinjection des déblais (CRI). Les opérations du processus de CRI comprennent habituellement l'identification d'une strate appropriée de formation pour l'injection ; la préparation d'un puits d'injection approprié ; la formulation de la suspension, qui implique des facteurs tels que le poids, la teneur en matières solides, le pH, les gels, etc. ; la réalisation d'opérations d'injection, qui comprend la détermination et le suivi des débits des pompes tels que le volume par unité de temps et de la pression ; et la couverture du puits. L'état de la technique concernant le processus de CRI concerne typiquement ses aspects opérationnels, tels que la planification de puits, la conception de dispositifs de surface et le contrôle de la pression d'injection. On peut optimiser la géométrie de fracturation en fonction d'une fracture simulée produite pour la réinjection des déblais. La modélisation et l'analyse géomécaniques sont également adoptées pour concevoir le processus de CRI. On peut appliquer l'analyse géomécanique unidimensionnelle (1-D) conjointement avec la méthode de contraste sous contrainte pour choisir une section de profondeur verticale véritable (TVD) d’un point d’injection. De plus, on peut effectuer une analyse de fracture hydraulique selon un modèle de fracture planaire tridimensionnelle (3-D). Aussi, divers aspects opérationnels du processus de CRI peuvent être liés aux propriétés de la suspension. L'analyse géomécamque peut servir a simuler une fracturation hydraulique, et la conception de l’ingénierie d'avant-projet est adoptée pour concevoir le processus de CRI. Comme l’une des principales tâches effectuées dans l'analyse de la CRI, le principe et les techniques utilisés dans l’analyse de la fracturation hydraulique de la CRI sont les mêmes que ceux utilisés dans l'analyse de la simulation du réservoir pour le gaz de schiste et/ pétrole de schiste.
Lors du procédé CRI, une réactivation de failles peut être lancée par raccordement des fractures stimulées à une faille. La réactivation de la faille peut entraîner une pollution environnementale du fait de la migration de fluide, en particulier dans un champ offshore. Un autre risque environnemental de la réactivation de failles liée à l'injection est un scénario de comportement sismique induit. La réactivation de failles liée à la fracturation hydraulique soit par CRI soit par stimulation de réservoir a fait l'objet de recherches dans le passé. On a d'abord utilisé des procédés analytiques, et les méthodes à 3-D et/ou quasi-3-D sont de plus en plus populaires ces dernières années du fait du développement de la technologie informatique.
Les comportements sismiques associés à la réactivation de failles s du fait dune fracturation hydraulique liée à la CRI ou à d’autres objectifs ont fait l’objet de recherches dans le passé. L'analyse du comportement sismique impliquant l’écoulement poreux et le comportement plastique dynamique en 3-D de failles est habituellement très compliqué et chronophage. Par ailleurs, la solution analytique pure de l'analyse sismique liée à la réactivation de failles s est simple, mais ne donne pas de résultats satisfaisants.
Il est donc souhaitable de développer un flux de travail pour une étude complète de faisabilité de la pratique de la CRI.
BRÈVE DESCRIPTION DES ILLUSTRATIONS
Divers modes de réalisation de la présente divulgation seront mieux compris à la lumière de la description détaillée donnée ci-dessous et des illustrations ci-jomtes des divers modes de réalisation de la description. Dans les illustrations, les chiffres de référence identiques peuvent indiquer des éléments identiques ou fonctionnellement semblables.
La figure 1 est un organigramme d’un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité d’un processus de réinjection de déblais (CRI) fondé sur une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D), selon certains modes de réalisation de la présente description.
La figure 2 est un exemple de graphique montrant une défaillance fragile et ductile d une roche de schiste avec variation de la contrainte de cisaillement, selon divers modes de réalisation de la présente invention.
La figure 3 est un exemple de graphique d’un indice de fragilité, selon certains modes de réalisation de la présente description.
La figure 4 est un exemple de graphique de variation de la pression d'injection en fonction du temps pour les fractures horizontales et verticales, selon certains modes de réalisation de la présente description.
La figure 5 est un modèle des éléments finis (FEM) pour une estimation et des résultats numériques de l'intégrité du bouchon, selon divers modes de réalisation de la présente description.
La figure 6 est un exemple de graphique de comparaison des courbes de variation de la pression d'injection en fonction du temps pour un stade de propagation de fracture, selon certains modes de réalisation de la présente description.
La figure 7 est un organigramme d'un procédé de réalisation de 1 étude de faisabilité du processus de CRI, selon certains modes de réalisation de la présente description.
La figure 8 est un digramme à blocs d'un système informatique illustratif dans lequel on peut mettre en œuvre des modes de réalisation de la présente description.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Les modes de réalisation de la présente divulgation concernent un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité de réinjection de déblais (CRI) en fonction d’une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D). Bien que la présente description soit décrite ici en référence à des modes de réalisation illustratifs pour des applications particulières, il doit être entendu que les modes de réalisation ne s'y limitent pas. D'autres modes de réalisation sont possibles, et des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation dans 1 esprit et la portée des présents enseignements et de domaines supplémentaires dans lesquels les modes de réalisation peuvent être d'une utilité significative.
Dans la présente description détaillée, des références à « un mode de réalisation », « un exemple de mode de réalisation » etc. indiquent que le mode de réalisation décrit peut comprendre une caractéristique, une structure ou une propriété particulière, mais que chaque mode de réalisation peut ne pas nécessairement comprendre la caractéristique, la structure ou la propriété particulière. En outre, de telles expressions ne font pas nécessairement référence au même mode de réalisation. En outre, lorsqu’une propriété, structure ou caractéristique particulière est décrite en relation à un mode de réalisation, il est entendu qu'un spécialiste du domaine possède la capacité d'affecter une telle propriété, structure ou caractéristique particulière en lien avec d'autres modes de réalisation, qu'ils soient ou non explicitement décrits. Il doit apparaître à un spécialiste du domaine que les modes de réalisation décrits ici peuvent être mis en œuvre dans de nombreux modes de réalisation différents de logiciel, matériel, micrologiciel et/ou les entités illustrées parmi les figures. Tout code réel de logiciel doté de la commande spéciale de matériel pour mettre en œuvre les modes de réalisation ne limite pas la description détaillée. Ainsi, le comportement opérationnel des modes de réalisation sera décrit avec la compréhension que des modifications et des variantes des modes de réalisation sont possibles, compte tenu du niveau de détail présenté ici.
La description suivante peut répéter des numéros de référence et/ou des lettres dans les divers exemples ou figures. Cette répétition a un objectif de simplification et de clarification et ne dicte pas elle-même une relation entre les divers modes de réalisation et/ou configurations présentées. En outre, les termes à connotation spatiale, tels que en dessous, en bas, plus bas, en haut, au-dessus, en haut du puits, au fond du puits, en amont, en aval, etc., peuvent être utilisés ici pour faciliter la description afin de décrire la relation d'un élément ou d'une caractéristique a un ou plusieurs éléments ou une ou plusieurs caractéristiques illustrées, la direction vers le haut étant vers le haut de la figure correspondante et la direction vers le bas étant vers le bas de la figure correspondante, la direction vers le haut du puits étant vers la surface du puits de forage, la direction vers le bas du puits étant vers le sabot du puits de forage. Sauf en cas d indication contraire, les termes à connotation spatiale sont destinés à englober différentes orientations de l'appareil utilisé ou de l'opération en sus de l'orientation illustrée dans les figures. Par exemple, si l'appareil dans les figures est retourné, des éléments qui sont décrits comme étant « en dessous » ou « en bas » d'autres éléments ou caractéristiques seront alors orientés « au-dessus » des autres éléments ou caractéristiques. Ainsi, l’exemple de terme « en dessous » peut englober a la fois une orientation d'au-dessus et d’en-dessous. L’appareil peut autrement être orienté (pivoté à 90° ou à d'autres orientations) et les descripteurs à connotation spatiale utilisés ici peuvent également être interprétés de la même façon.
De plus, même si une figure peut représenter un puits de forage horizontal ou un puits de forage vertical, sauf en cas d'indication contraire, il doit être compris par les spécialistes du domaine que l’appareil selon la présente invention est également bien approprie pour une utilisation dans les puits de forage ayant d’autres orientations, y compris les puits de forage verticaux, les puits de forage inclinés, les puits de forage multilatéraux ou etc. De même, sauf en cas d’indication contraire, même si une figure peut illustrer une opération offshore, il doit être compris par les spécialistes du domaine que l'appareil selon la présente description est egalement bien approprié dans des opérations à terre et vice versa. En outre, sauf en cas d indication contraire, même si une figure peut illustrer un trou tubé, il doit être compris par les spécialistes du domaine que l’appareil selon la présente divulgation est également bien approprié pour une utilisation dans des opérations dans des trous ouverts.
Des modes de réalisation illustratifs et des procédés afférents de la présente description sont décrits ci-après en référence aux figures 1 à 8 alors qu'on peut les employer pour une étude de faisabilité de processus de CRI en fonction d’une analyse de géomécanique en trois dimensions. Ces modes de réalisation et les procédés liés peuvent être mis en pratique, par exemple, grâce à un système informatique tel que décrit ici. D’autres caractéristiques et avantages des modes de réalisation décrits apparaîtront aux spécialistes après étude des figures et de la description suivantes. On entend que ces caractéristiques et avantages fassent partie de la portée des modes de réalisation particuliers décrits. De plus, les figures illustrées ne sont que des exemples et ne sont pas destinées à impliquer ou à indiquer une quelconque limitation par rapport à l'environnement, à l'architecture, à la conception ou aux procédés dans lesquels divers modes de réalisation peuvent être mis en œuvre.
Les modes de réalisation de la présente description concernent un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité de processus de CRI en fonction d'une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D). Pour certains modes de réalisation, les solutions de l'analyse géomécanique procurent une étude de faisabilité et/ou une conception de processus de CRI. La solution de répartition de géocontrainte 3-D et le rapport de contraintes extrêmes décrit et discuté plus en détail ci-après constituent des facteurs essentiels utilisés dans la sélection dun emplacement préféré d'un puits d'injection. Dans au moins un autre mode de réalisation, la solution d'une analyse géomécanique unidimensionnelle (1-D) peut procurer une base pour choisir un intervalle de profondeur verticale véritable (TVD) pour des sections d'injection.
Lors du procédé CRI, des fractures hydrauliques peuvent être créées au niveau d'une formation cible et des déblais broyés sont injectés avec un fluide dans les fractures. Il est souvent nécessaire de maintenir le processus de CRI conforme aux réglementations environnementales et aux politiques de « zéro rejet ». Du fait de la politique de « zéro rejet », il faut que la migration des fluides soit analysée en termes d'étude de faisabilité et/ou pendant la conception de la CRI. En conséquence, l'intégrité du bouchon et la réactivation de failles constituent deux tâches essentielles à effectuer en CRI en lien avec la fracturation hydraulique. Dans au moins un mode de réalisation, la fracturation hydraulique effectuée dans l’analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D) peut procurer une solution précise pour non seulement une fenêtre de pression d’injection, mais aussi pour l’analyse ou la réactivation de failles liée au processus de CRI et pour l’estimation du comportement sismique.
Les modes de réalisation de la présente description concernent 1 amélioration de certains aspects de la pratique courante de CRI. Par exemple, le choix de l’emplacement du puits d'injection est couramment fait surtout selon les informations relatives à la géologie, un facteur préféré de géocontrainte n'étant pas pris en compte. Toutefois, comme on l’indique plus en détail ci-après, le facteur préféré de géocontrainte peut nettement impacter une qualité d'opération de CRI. De plus, habituellement, l'analyse de la fracturation hydraulique se concentre sur la détermination de valeurs d'une pression de pompage en surface et/ou du taux d injection susceptible d’amorcer la fracture, alors qu'on ne calcule pas une limite supérieure de la pression d'injection. Les modes de réalisation de la présente divulgation sont liés à la détermination de la limite supérieure de la pression d'injection.
Dans la pratique courante de CRI, l'estimation sur le risque de réactivation de failles n est habituellement pas considérée comme une part essentielle d'un flux de travail pour une étude de faisabilité. Cette ignorance n'est pas conforme à la politique environnementale de « zéro déchet ». Des modes de réalisation illustratifs de la présente description donnent une estimation sur le risque de réactivation de failles , comme on le décrit plus en détail ci-après. Enfin les modes de réalisation de la présente description concernent un nouveau flux de travail intégré qui combine de manière synthétique une solution d'analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D) avec les tâches majeures de l'étude de faisabilité de la pratique de CRI.
Dans au moins un mode de réalisation, le flux de travail intégré pour une étude de faisabilité de processus de CRI présenté ici peut comprendre les opérations suivantes : le choix d'un emplacement de plan d'un puits d'injection ; le choix de l'intervalle de TVD pour l'application de l'injection; la conception de la fracturation hydraulique, y compris la détermination d’un bon débit d'injection et/ou d'une bonne pression d'injection ; l'estimation de l'intégrité du bouchon, qui vérifie la sécurité de la pression d'injection et du débit d injection sous la conte de la politique environnementale de « zéro déchet » ; l'analyse de réactivation de failles , qui détermine une longueur de fracture produite sous la contrainte de la politique environnementale de « zéro déchet » ; l'analyse sismique de la réactivation de tailles , et la détermination d'un volume de fluide avec des déblais qui peuvent être injectés à 1 emplacement choisi du puits.
Les modes de réalisation de la présente description établissent un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité de pratique de CRI. Dans au moins un autre mode de réalisation, la solution de diverses variables mécaniques obtenues avec une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D) à divers niveaux d'échelle donne un fondement à cette fin. Les inconvénients susmentionnés de l'état de la technique peuvent être surmonés avec le flux de travail intégré présenté ici. Une procédure systématique de la pratique de CRI peut être établie en fonction des solutions d'analyse géomécanique uni- et tridimensionnelle (1-D et 3-D). Dans au moins un mode de réalisation, les outils d'analyse géomécanique 1-D et 3-D peuvent servir d'outil théorique majeur pour l'étude de faisabilité de processus de CRI présenté ici.
La figure 1 illustre un exemple d'organigramme 100 d'un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité d'un processus de CRI fondé sur une analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D), selon certains modes de réalisation de la présente description. Les blocs 102 à 110 du flux de travail intégré 100 représente des étapes de processus de CRI présenté, alors que les blocs 112 à 124 du flux de travail intégré 100 représentent les tâches 3-D de l'analyse géomécanique tridimensionnelle (3-D). Dans au moins un mode de réalisation, les solutions d'analyse géomécanique 3-D peuvent servir à prendre des décisions à divers stades du processus de CRI. L'application d'une analyse géomécanique 3-D constitue l'une des caractéristiques majeures du flux de travail intégré 100 présenté ici. De plus, comme l’illustre la figure 1, 1 analyse géomécanique classique 1-D classique constitue aussi une part intégrale du flux de travail 100 pour l'étude de faisabilité du processus de CRI.
Au bloc 102 du flux de travail intégré 100 de la figure 1, on peut déterminer l'emplacement du puits d’injection selon un calcul des éléments finis en 3-D. Au bloc 112 couplé au bloc 102, on peut calculer la répartition des contraintes en 3-D dans la formation du champ. Puis au même bloc 112, on peut calculer un solution en 3-D du rapport principal de contrainte utilisé comme un indice de contrainte préférée à partir de la solution de répartition de contrainte en 3-D. Dans au moins un mode de réalisation, le rapport principal de contrainte peut servir à déterminer l'emplacement du puits d'injection, au bloc 102.
Au bloc 104 du flux de travail intégré 100, on peut déterminer l'intervalle de TVD de la section d'injection. Au bloc 114 couplé au bloc 104, on peut calculer la solution 1-D de 1 indice de fragilité en fonction des donnée de connexion, telles que les données soniques et les données de rayons gamma. Comme on l'examine plus en détail ci-après, l’indice de fragilité calculé au bloc 114 peut servir à déterminer l'intervalle de TVD de la section d injection, au bloc 104.
Au bloc 106 du flux de travail intégré 100, on peut calculer la fenêtre de pression d'injection (IPW). Pour certains modes de réalisation, le calcul de l'IPW peut comprendre deux parties : calcul d'une limite inférieure et calcul d’une limite supérieure. Dans au moins un mode de réalisation, une valeur de la limite inférieure pour l'IPW peut être dérivée, au bloc 116 couplé au bloc 106, à partir de la solution d'analyse géomécanique en 3-D de la fracturation hydraulique qui se concentre sur le départ et sur la propagation de la fracturation. La valeur dérivée de la limite inférieure pour l'IPW peut représenter une valeur de pression d'injection au stade de le propagation stable de fracture. Selon au moins un mode de réalisation, une valeur de la limite supérieure pour l'IPW représente une valeur maximale de pression d’injection avec un bon débit d'injection. En général, la valeur de la limite supérieure d'IPW peut aussi être contrainte par l'intégrité du bouchon. Au bloc 118, l'analyse géomécanique 3-D sur l'mtégrité de la bouchon peut être effectuée dans le but d'analyser la migration de fluide. En conséquence, l'analyse géomécanique 3-D constitue sur l'intégrité de bouchon constitue une part essentielle de la vérification de l'intégrité de bouchon effectuée au bloc 118 du flux de travail intégré 100.
Au bloc 108 du flux de travail intégré 100, on peut effectuer l’analyse de la réactivation de failles. On peut utiliser un modèle des éléments finis quasi 3-D (par ex. une déformation plane bidimensionnelle (2-D)) à des fins de précision et d'efficacité dans l'analyse de la réactivation de failles. Au bloc 120 couplé au bloc 108 du flux de travail intégré 100 d'abord, on peut effectuer l'analyse de la réactivation de failles dans le but de la migration de fluide. Au bloc 122 en deuxième lieu, on peut analyser le comportement sismique résultant de la réactivation de failles. Dans au moins un mode de réalisation, on peut estimer l'amplitude de l'activité sismique liée à la réactivation de failles au bloc 122. Par exemple, l'amplitude de l'activité sismique peut se calculer de manière analytique. De plus, pour certains modes de réalisation, on peut aussi calculer une solution numérique de différence de déplacement à travers la faille à l’aide d'un modèle des éléments finis, au bloc 122.
Au bloc 110 du flux de travail intégré 100, on peut calculer un certain volume de fracture produite. Le volume de fracture produite calculé au bloc 110 peut correspondre à un volume de fluide avec des déblais logés et injectés dans la fracture. Selon au moins un mode de réalisation, le volume de fracture produite calculé au bloc 110 peut dépendre de la largeur, de la longueur et/ou de la hauteur pour de la fracture. Au bloc 124 couplé au bloc 110, on peut déterminer des données d'entrée pour le calcul du volume de fracture produite. Dans au moins un mode de réalisation, les données d'entrée peuvent comprendre : une valeur d'ouverture/largeur de fracture ; une valeur de hauteur de fracture qui est contrainte par l'intégrité du bouchon ; et une valeur de longueur de fracture qui est contrainte par la réactivation de failles .
Pour certains modes de réalisation, le choix d'un emplacement de plan dun puits d'injection peut s'appuyer sur la valeur préférée du rapport des contraintes extrêmes. Le principal rapport de contrainte (PSR) utilisé ici représente un rapport entre une contrainte efficace principale minimale Smin et une contrainte efficace principale maximale Smax. La convention de signe de la mécanique de roche est adoptée dans la présente description, c.-à-d. que la contrainte compressive est positive et que la contrainte de tension est négative. La définition de la contrainte efficace suit la définition issue de la théorie de Terzaki de l'élasticité poreuse. Selon au moins un mode de réalisation, le PSR représente la différence entre deux composants principaux de contrainte, c.-à-d. la contrainte principale minimale Smin et la contrainte principale maximale Smax- Le PSR γ utilisé ici s'exprime sous la forme suivante :
(1)
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, l'adoption du PSR peut se fonder sur les phénomènes expérimentaux. La figure 2 est un exemple de graphique 200 montrant une défaillance fragile et ductile d'une roche de schiste avec variation d’une contrainte de cisaillement, selon certains modes de réalisation de la présente description. On peut le voir d’après la figure 2 que la défaillance ductile d'une roche de schiste peut avoir lieu au point 202 quand la contrainte normale efficace devient élevée, et la défaillance fragile peut avoir lieu au point 204 quand une contrainte normale efficace devient faible. Comme on le sait d après la mécanique des solides, la contrainte normale efficace est le 3e invariant de contrainte 13, et la contrainte de cisaillement est une fonction du deuxième invariant J2 du tenseur de contrainte de déviation.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, plus la valeur de PSR définie par 1 équation (1) est petite, plus la valeur de contrainte de cisaillement existante doit être dans le domaine de géocontrainte initiale, et en conséquence, plus la fracturation de la formation de roche est facile. Le puits d'injection doit donc être sélectionné au niveau de la région présentant la valeur minimale de PSR définie par l'équation (1).
On notera que la raison pour laquelle on ne choisit pas un facteur de contrainte de cisaillement pour déterminer l'emplacement d'un puits d'injection est que le calcul du rapport des contraintes extrêmes dans l'équation (1) est bien plus simple que celui d'un facteur de contrainte de cisaillement représenté par l'invariant de contrainte J2, alors que les résultats finaux pour le choix de l'emplacement du puits d’injection sont proches les uns des autres. Dans au moins un mode de réalisation, en fonction de critères de rapport qualité/prix, on adopte dans la présente description la version du rapport des contraintes extrêmes défini par l’équation (1) comme l'indice pour choisir l'emplacement du puits d'injection. Dans au moins un mode de réalisation, l'analyse de contrainte élastoplastique en 3-D peut être effectuée pour obtenir une répartition de contrainte en 3-D sur les nœuds d'un champ en 3-D. Un sous-programme d'utilisateur peut aussi contribuer à calculer le rapport des contraintes extrêmes à partir de la solution de la répartition des contraintes pour le champ donné.
Pour certains modes de réalisation, le choix de l'intervalle de TVD d'une section de perforation le long d'une trajectoire du puits d'injection peut s'appuyer sur un indice de fragilité. On peut exprimer l'indice de fragilité (ΒΓ) sous la forme suivante .
,(2) où E représente le module de Young et où v représente le nombre de Poisson. Ainsi, l'indice de fragilité défini par l'équation (2) est proportionnel à la valeur du module de Young et inversement proportionnel à la valeur du nombre de Poisson. L'indice de fragilité defini par l'équation (2) exprime les phénomènes expérimentaux illustrés par le graphe 300 à la figure 3 qui montre l'indice de fragilité en fonction du module de Young (YM) et du nombre de Poisson (PR).
Pour certains modes de réalisation, on peut procéder à la détermination finale de l'intervalle de TVD de la section de perforation de réinjection de déblais conjointement avec l'intervalle de TVD du bouchon. Le CRI nécessite l'intervalle de bouchon là ou la valeur de l’indice de fragilité défini par l’équation (2) est plus élevé, ce qui est plus facile à fissurer. Par ailleurs, l'indice du bouchon nécessite l'emplacement où la valeur d'mdice de fragilité defini par l’équation (2) est moindre, ce qui est plus difficile à fissurer. Pour répondre à ces exigences opposées, on peut utiliser une analyse à 1-D pour dériver la valeur du module de Young et le nombre de Poisson à partir de données de diagraphie sonique, par exemple.
Pour certains modes de réalisation, une fois qu’on a déterminé l'emplacement de plan du puits et l'intervalle de TVD de la section d’injection, la nouvelle tâche du flux de travail 100 illustré à la figure 1 consiste à effectuer l'analyse sur la fracturation hydraulique. Dans au moins un mode de réalisation, l'analyse de fracturation hydraulique peut comprendre deux parties : (î) détermination de la valeur du débit d’injection ainsi que la valeur de la pression d'injection en bas du trou, et (ii) la réalisation de l'analyse d'intégrité du bouchon.
Pour accomplir la tâche de détermination de la valeur du taux d'injection et de la valeur de la pression d’injection avec efficacité et avec précision, on peut adopter des techniques de sous-modélisation dans le cadre de la présente description. Du fait de l’exigence de précision pour capter la concentration de contrainte autour de la fracture dans un plan en 3-D, un maillage plus fin peut s'avérer nécessaire pour la discrétisation du modèle. Dans au moins un mode de réalisation, le concept de la technique de sous-modélisation comprend l'utilisation d'un modèle a grande échelle pour produire des conditions de limites pour un sous-modele de plus petite échelle. Ainsi, les niveaux hiérarchiques du sous-modèle ne sont pas limités. Selon cette démarche, une analyse d'échelle de champ hautement inclusive peut être liée à une analyse très détaillée de contrainte à une échelle de puits de forage nettement plus petite. Les bénéfices sont bidirectionnels, alors que les simulations d’échelle plus grande et plus petite bénéficient de la liaison.
Dans au moins un mode de réalisation, le sous-modèle 1 peut être conçu pour une analyse de fracturation dans la direction horizontale, et le sous-modèle 2 peut être conçu pour une analyse de fracturation dans la direction verticale. On peut obtenir deux ensembles de résultats de la variation de pression d'injection avec le sous-modèle 1 et avec le sous-modèle 2. Pour un ensemble donné de valeurs de taux d’injection, on peut obtenir la courbe de pression d’injection selon le taux d'injection. Les ensembles obtenus de courbes peuvent indiquer la limite inférieure de l'IPW nécessaire pour amorcer une fracture et la valeur de pression d'injection necessaire pour maintenir la propagation de la fracture. On peut aussi obtenir une valeur d’ouverture/largeur de fracture pour une valeur donnée de pression d’injection et de débit d'injection. Enfin, on peut déterminer une limite supérieure d'IPW en fonction de résultats numériques de la fracturation hydraulique. On peut comparer les valeurs maximales d'injection pour le sous-modèle 1 et pour le sous-modèle 2.
Dans au moins un mode de réalisation, pendant l'injection, les fractures horizontales (H) et verticales (V) peuvent croître simultanément, mais à des vitesses différentes. La figure 4 est un exemple de graphique 400 de variation de la pression d'injection en fonction du temps pour les fractures H (graphe 402) et V (graphe 404). Comme une fracture se développe dans un sens de pression moindre, on peut observer d'après la figure 4 que la fracture peut initialement se développer dans la direction verticale (c.-à-d., la fracture V se forme en premier), puis que la fracture peut se développer dans la direction horizontale (c.-à-d., la fracture H se développe suivant la fracture V). L'exemple de graphique 400 de la figure 4 peut servir à déterminer la limite inférieure pour l'IPW comme valeur d'une pression d'injection au stade de le propagation stable de fracture.
Pour certains modes de réalisation, l'analyse d’intégrité du bouchon peut se faire selon le sous-modèle 2 susmentionné, qui est conçu pour une simulation de fracturation dans la direction verticale. L'ensemble des résultats de l'analyse d'intégrité de bouchon peut prédire le comportement de migration de fluide, et vérifier la limite supérieure de 1IPW.
Dans au moins un mode de réalisation, on peut adopter le sous-modèle 2 (par ex. un modèle d'éléments finis (FEM) pour une analyse de fracture verticale) dans l’objectif d'une estimation sur la formation du bouchon, avec l'ajout d'une formation de bouchon au niveau de la partie supérieure du modèle. Comme le montre la figure 5 illustrant un modèle de FEM pour l'estimation d’intégrité du bouchon caractérisé par la dégradation de la rigidité (SDEG), la formation de bouchon 500 peut être directement positionnée au-dessus de la formation d'injection. Avec les variations des valeurs des paramètres G (énergie de fracture), Prd (nombre de Poisson) et C (résistance de cohésion) au niveau de la formation du bouchon, on illustre les courbes de variation de la pression d'injection en fonction du temps pour un stade de propagation stable de fracture, comme le montre l’exemple du graphe 600 de la figure 6. Dans les diagrammes de la figure 6 pour différents paramètres, les résultats numériques de propagation de fracture sont vérifiés. On détermine que la propagation de fracture s'arrête à une partie inférieure de la formation du bouchon, ce qui indique que l'intégrité du bouchon est garantie.
Selon certains modes de réalisation, les objectifs de l'analyse de réactivation de failles sont doubles. Le premier objectif est lié à l'estimation de la migration de fluide. Le deuxième risque est lié à l'estimation du niveau maximal d'intensité du comportement sismique. Par la suite, on décrit ces deux aspects séparément.
Dans au moins un mode de réalisation, comme on l'a vu, la limitation du fluide peut être due à la réactivation de failles. Les hypothèses et les simplifications suivantes sont adoptées dans la présente description pour la modélisation géomécanique de la limitation du fluide due à la réactivation de failles. On peut d'abord utiliser le modèle à contrainte plane par souci de simplification. Le processus de propagation de fractures produites par injection dans la formation autre que la faille peut être négligé. De plus, la fracture produite par injection est liée à la faille au niveau d'un côté, mais ne doit pas traverser la faille. Pour garantir la précision et l'efficacité du modèle, les formations situées en dehors de la zone de la faille sont prises comme de la matière poroélastique, et la matière de la faille est modélisée comme une matière plastique poroélastique. On peut adopter la perméabilité plastique dépendant de la contrainte pour le matériau de faille. Ainsi, la perméabilité de la matière de faille peut croître avec le développement de la contrainte plastique. Ainsi, la migration de fluide peut être modélisée conjointement avec le développement de la région de la déformation plastique. Pour la précision et l'efficacité de l'analyse, le processus de migration de fluide peut être modélisé en tant que processus transitoire de 1 écoulement poreux.
Dans au moins un mode de réalisation, les résultats numériques des variables mécaniques peuvent être visualisés de sorte que : la répartition de la région plastique qui montre la portée de faille en cours de réactivation, le contour de la pression de pore dans la faille et le contour de la contrainte équivalente de von-Mises et le champ de déplacement du modèle entier. Selon certains modes de réalisation de la présente description, avec la modélisation et les résultats numériques décrits précédemment, on peut simuler et prédire des scénarios de migration de fluide liés à la pression d’injection.
Pour certains modes de réalisation, on peut estimer un niveau maximal d'intensité de comportement sismique de la faille. On utilise les techniques suivantes dans le modèle de la présente description pour déterminer le niveau maximal d'intensité du comportement sismique. Dans au moins un mode de réalisation, on peut calculer analytiquement dans une équation empirique le niveau d'amplitude de l'activité sismique dû à la réactivation de failles. Les données d'entrée pour le calcul de l'amplitude de l'activité sismique peuvent comprendre la solution numérique du différentiel de déplacement. Dans un mode de réalisation, on peut obtenir la solution de différentiel de déplacement numériquement par le calcul des éléments finis d'un modèle simplifié. Dans ce modèle, les valeurs du module de Young peuvent être attribuées à chaque partie du modèle d'une manière telle que le différentiel de déplacement obtenu se trouve dans la région de faille modélisé dans l'analyse. Dans au moins un mode de réalisation, on modélise la formation constituée du côté supérieur de la faille comme « cinématique admissible». Ainsi, le modèle peut simuler le comportement cinématique d'une activité sismique. Pour la précision et l'efficacité de l'analyse sismique, on peut considérer 1 écoulement poreux se produisant dans la faille comme un processus d'écoulement poreux statique. L'analyse présentée ici peut prédire le niveau maximal d'amplitude de l'activité sismique éventuelle.
On va maintenir proposer une discussion d'un procédé illustratif de la présente description en référence à la figure 7, qui est un organigramme 700 d'un procédé de réalisation de l’étude de faisabilité de la CRI, selon certains modes de réalisation de la présente description. Le procédé commence en 702 par la détermination d'un emplacement d’un puits d'injection pour la CRI. En 704, on peut déterminer un intervalle de TVD d'une section d'injection le long dune trajectoire du puits d’injection. En 706, on peut calculer une fenêtre de valeurs pour une pression d'injection pour une fracturation hydraulique effectuée en lien avec le puits d'injection. En 708, l'analyse de la réactivation de failles due à la fracturation hydraulique peut être effectuée. En 710, on peut calculer un volume de fracture produite par la fracturation hydraulique. En 712, ou le volume de la fracture selon la fenêtre de pression d'injection et l’analyse de la réactivation de failles, la CRI peut être amorcée à l'emplacement déterminé pour 1 intervalle de TVD.
La figure 8 est un digramme à blocs d'un système informatique illustratif 800 dans lequel on peut mettre en œuvre des modes de réalisation de la présente description adaptés pour effectuer une étude de faisabilité de CRI. On peut par exemple mettre en œuvre les opérations de la structure 100 d'après la figure 1 et les opérations du procédé 700 de la figure 7, comme décrit précédemment, peuvent être mises en œuvre à l'aide du système informatique 800. Le système informatique 800 peut être un ordinateur, un téléphone, un assistant numérique personnel (PDA) ou tout autre dispositif de dispositif électronique. Ce dispositif électronique comprend différents types de supports lisibles par ordinateur et des interfaces pour divers autres types de supports lisibles par ordinateur. Comme le montre la figure 8, le système informatique 800 contient un dispositif d'enregistrement permanent 802, une mémoire de système 804, une interface de dispositif de sortie 806, un bus de communication de système 808, une mémoire morte (ROM) 810, une ou plusieurs unité(s) de traitement 812, une interface de dispositif d entrée 814 et une interface de réseau 816.
Le bus 808 représente collectivement tout le système, le périphérique et les bus de jeu de puces qui raccorde de manière communicative les nombreux dispositifs internes du système informatique 800. Par exemple, le bus 808 raccorde à communication la ou les unité(s) de traitement 812 à la ROM 810, à la mémoire du système 804 et au dispositif d'enregistrement permanent 802. D'après ces diverses unités de mémoire, la ou les unité(s) de traitement 812 récupère des instructions à exécuter et des données à traiter pour exécuter les processus de la présente description. La ou les unité(s) de traitement peut ou peuvent être un simple processeur ou un processeur à cœurs multiples dans différentes implémentations.
La ROM 810 enregistre des données statiques et des instructions requises par la ou les unité(s) de traitement 812 et par les autres modules du système informatique 800. Le dispositif d'enregistrement permanent 802 est par ailleurs un dispositif de mémoire à lecture-écriture. Ce dispositif est une unité à mémoire non volatile qui enregistre des instructions et des données même quand le système informatique 800 est à l'arrêt. Certaines mises en œuvre de 1 objet de la description utilisent un dispositif d’enregistrement auxiliaire (tel qu'un disque magnétique ou optique et son lecteur de disque correspondant) en tant que dispositif d'enregistrement permanent 802. D'autres mises en œuvre utilisant un dispositif de stockage amovible (tel qu une disquette, un disque à mémoire flash, et son lecteur de disque correspondant) en tant que dispositif d'enregistrement permanent 802. Comme le dispositif d'enregistrement permanent 802, la mémoire de système 804 est un dispositif de mémoire à lecture-écriture. Toutefois, à la différence du dispositif d'enregistrement 802, la mémoire du système 804 est une mémoire à lecture-écriture, telle qu'une mémoire vive. La mémoire du système 804 enregistre une partie des instructions et des données dont le processeur a besoin lors de son fonctionnement. Dans certaines mises en œuvre, les processus de la présente description sont enregistrés dans la mémoire du système 804, dans le dispositif d'enregistrement permanent 802 et/ou dans la mémoire morte 810. Par exemple, les diverses unités de mémoire comprennent des instructions pour une conception de train de tiges fondée sur des conceptions existantes de trains conformes à certaines mises en œuvre. D’après ces diverses unités de mémoire, la ou les unité(s) de traitement 812 récupère des instructions à exécuter et des données à traiter pour exécuter les processus de certaines mises en œuvre.
Le bus 808 se raccorde aussi aux interfaces de dispositif d'entrée et de sortie 814 et 806. L'interface du dispositif d'entrée 814 permet à l'utilisateur de communiquer des informations et de sélectionner les commandes destinées au système informatique 800. Les dispositifs d entrée utilisés avec l'interface du dispositif d'entrée 814 comprennent par exemple des claviers alphanumériques, AZERTY ou T9, des microphones et des dispositifs de pointage (qu'on appelle aussi « dispositifs de commande de curseur »). Les interfaces de dispositif de sortie 806 permettent par exemple l'affichage d’images produites par le système informatique 800. Les dispositifs de sortie utilisés avec l'interface de dispositif de sortie 806 comprennent par exemple des imprimantes et des dispositifs d'affichage, tels que des écrans à tube cathodique (CRT) ou à cristaux liquides (LCD). Certaines mises en œuvre comprennent des dispositifs tels qu'un écran tactile qui fonctionne comme dispositif d'entrée et de sortie. On appréciera de pouvoir mettre en œuvre des modes de réalisation de la présente description à l'aide d'un ordinateur comprenant l'un quelconque parmi divers types de dispositifs d'entrée et de sortie, afin de permettre l'interaction avec un utilisateur. Cette interaction peut comprendre le retour à l'utilisateur ou depuis celui-ci sous différentes formes de retour sensoriel comprenant, sans s’y limiter, un retour visuel, un retour sonore ou un retour tactile. De plus, l’entrée provenant de l'utilisateur peut être reçue sous n'importe quelle forme comprenant, sans limitation, l’entrée acoustique, sous forme de paroles ou tactile. De plus, l'interaction avec l'utilisateur peut comprendre la transmission et la réception de différents types d'informations, par exemple sous la forme de documents destinés à 1 utilisateur et provenant de celui-ci, par le biais des interfaces décrites ci-dessus.
De plus, comme le montre la figure 8, le bus 808 couple aussi le système informatique 800 à un réseau public ou privé (non représenté) ou à une combinaison de réseaux par le biais d'une interface de réseau 816. Ce réseau peut par exemple comprendre un réseau local (« LAN ») tel qu’un Intranet, ou un réseau étendu (« WAN ») tel qu’internet. Tout composant ou tous les composants du système informatique 800 peuvent être utilisés en lien avec la présente description.
Les fonctions décrites ci-dessus peuvent être mises en œuvre dans un circuit électronique numérique, dans un logiciel, un micrologiciel ou un matériel informatique. Les techniques peuvent être mises en œuvre à l’aide d’au moins un produit de type programme informatique. Des processeurs et des ordinateurs programmables peuvent être inclus ou conditionnés sous forme d'appareils mobiles. Les processus et les flux logiques peuvent être réalisés par au moins un processeur programmable et par au moins un circuit de logique programmable. Les dispositifs de calcul à fonction générale et spéciale et les dispositifs d'enregistrement peuvent être interconnectés par des réseaux de télécommunication.
Ces mises en œuvre comprennent des composants électroniques tels que des microprocesseurs, une mémoire qui enregistre des instructions de programme informatique dans un support lisible par une machine ou lisible par un ordinateur (qu'on appelle sinon support d'enregistrement lisible par un ordinateur, support lisible par une machine ou support d'enregistrement lisible par une machine). Des exemples de supports lisibles par un ordinateur comprennent des mémoires vives (RAM), des mémoires mortes (ROM), des disques compacts à mémoire morte (CD-ROM), des disques compacts inscriptibles (CD-R), des disques compacts réinscriptibles (CD-RW), des disques versatiles numériques à mémoire morte (par ex. DVD- ROM, DVD-ROM double couche), un certain nombre de DVD mscriptibles/reinscriptibles (par ex. DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW, etc.), mémoire Flash (par ex. cartes SD, cartes mim-SD, cartes micro-SD, etc.), des disques durs magnétiques et/ou à semi-conducteurs, des disques Blu-Ray® à mémoire morte et inscriptibles, des disques optiques à ultra densité et d'autres supports optiques ou magnétiques et des disquettes. Les supports lisibles par ordinateur peuvent contenir un programme informatique qui est exécutable par au moins une unité de traitement et qui comprend des ensembles d'instructions destinées à la réalisation de diverses operations. Les exemples de programmes informatiques ou de code d'ordinateur comprenant un code de machine, tel que celui produit par un compilateur, et des fichiers contenant un code de niveau supérieur qui est exécuté par un ordinateur, un composant électronique ou un microprocesseur utilisant un interprète.
Alors que la discussion qui précède correspond surtout à un microprocesseur ou a des processeurs à cœurs multiples qui exécutent un logiciel, certaines mises en œuvre sont réalisées par au moins un circuit intégré, telles que des circuits intégrés spécifiques d'application (ASIC) ou des réseaux prédiffusés programmables par l'utilisateur (FPGA). Dans certaines mises en œuvre, ces circuits intégrés exécutent des instructions qui sont enregistrées sur le circuit lui-même. En conséquence, les opérations de la structure 100 d'après la figure 1 et les operations du procédé 700 de la figure 7, telles que décrites précédemment, peuvent etre mises en œuvre grâce au système informatique 800 ou grâce à tout système informatique comportant un circuit de traitement ou un produit de type programme informatique contenant des instructions qui y sont enregistrées qui, quand il est exécuté par au moins un processeur, amène le processeur a réaliser des fonctions inhérentes à ces procédés.
Dans le contexte de cette description et selon toute revendication de cette demande, les termes «ordinateur», «serveur», «processeur» et «mémoire» correspondent tous a des dispositifs électroniques ou technologiques autres. Ces termes excluent des personnes ou des groupes de personnes. Dans ce contexte, les expressions « support lisible par un ordinateur » et « supports lisibles par un ordinateur » correspondent globalement à des supports d'enregistrement électronique tangibles, physiques et non transitoires qui enregistrent les informations sous une forme qui est lisible par un ordinateur.
Les modes de réalisation du présent objet décrit dans cette description peuvent être mis en œuvre dans un système informatique qui contient un composant de finalisation, par ex. un serveur de données, ou qui contient un composant d'intergiciel, par ex. un serveur d'application, ou qui contient un composant frontal, par ex. un ordinateur client comportant une interface graphique d'utilisateur ou un navigateur Web à travers lequel un utilisateur peut interagir avec une mise en œuvre du présent objet décrit dans cette description, ou toute combinaison d'au moins un composant de finalisation, intergiciel ou frontal. Les composants du système peuvent être interconnectés par toute forme ou tout support de communication de données numériques, par ex. un réseau de télécommunication. Des exemples de réseaux de télécommunication comprennent un réseau local (« LAN ») et un réseau étendu (« WAN »), un inter-réseau (par ex., l'Internet) et des réseaux par les pairs (par ex., des réseaux poste à poste ad hoc).
Le système informatique peut comprendre des clients et des serveurs. Un client et un serveur sont généralement éloignés mutuellement et communiquent généralement à travers un réseau de télécommunication. La relation de client et de serveur peut se faire par des programmes informatiques mis en œuvre sur les ordinateurs respectifs et qui possèdent une relation client/serveur l’un vers l'autre. Dans certains modes de réalisation, un serveur transmet des données (par ex. une page web) à un dispositif client (par ex. afin d'afficher des données vers l'utilisateur et de recevoir une entrée d’utilisateur à partir d'un utilisateur interagissant avec le dispositif client). Les données produites au niveau du dispositif du client (par ex. un résultat de l'interaction de l'utilisateur) peuvent être reçues depuis le dispositif client au niveau du serveur.
On notera que tout ordre spécifique ou hiérarchie des opérations dans les procédés décrits est une illustration de démarches exemplaires. Selon les préférences en matière de conception, on comprendra que l'ordre ou hiérarchie spécifique des opérations dans les procédés peut être réarrangée, ou que toutes les opérations illustrées sont effectuées. Certaines des opérations peuvent être exécutées simultanément. Dans certaines circonstances par exemple, un traitement multi-tâches et parallèle peut s'avérer avantageux. De plus, alors la séparation de divers composants du système dans les modes de réalisation décrits précédemment, ne doit pas être interprétée comme nécessitant cette séparation dans tous les modes de réalisation, et on comprendra que les composantes de programme et les systèmes décrits peuvent généralement être intégrés ensemble en un seul produit logiciel ou conditionnés en de multiples produits logiciels.
De plus, les procédés illustratifs décrits ici peuvent être mis en œuvre par un système contenant un circuit de traitement ou un produit de type programme informatique contenant des instructions qui, quand il est exécuté par au moins un processeur, amène le processeur à réaliser l'un quelconque des procédés décrits ici.
Un procédé mis en œuvre par un ordinateur servant à effectuer l'étude de faisabilité de la CRI a été décrit dans la présente description et peut généralement comprendre : la détermination d'un emplacement d'un puits d'injection pour la CRI ; la détermination d'un intervalle de TVD d'une section d'injection le long d'une trajectoire du puits d'injection ; le calcul d'une fenêtre de valeurs pour une pression d'injection pour la fracturation hydraulique effectuée en lien avec le puits d'injection ; la réalisation d'une analyse de réactivation de failles due à la fracturation hydraulique ; le calcul d’un volume d'une fracture produite par la fracturation hydraulique ; et l’amorçage, pour le volume de la fracture en fonction de la fenêtre de pression d’injection et de l’analyse de la réactivation de failles, de la CRI en un emplacement déterminé pour l'intervalle de TVD. De plus, on a décrit un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui y sont enregistrées, instructions qui quand elles sont exécutées par un ordinateur, amènent l'ordinateur à effectuer une pluralité de fonctions, y compris les fonctions suivantes . déterminer un emplacement d'un puits d’injection pour la CRI ; déterminer un intervalle de TVD d'une section d'injection le long d'une trajectoire du puits d'injection ; calculer une fenêtre de valeurs pour une pression d'injection pour la fracturation hydraulique effectuée en association avec le puits d'injection ; effectuer une analyse des réactivations de failles dues à la fracturation hydraulique ; calculer un volume de fracture produit par la fracturation hydraulique , et produire un ordre pour amorcer, pour le volume de la fracture en fonction de la fenêtre de pression d'injection et de l'analyse de la réactivation de failles, la CRI à l'emplacement déterminé pour l'intervalle de TVD.
Pour les modes de réalisation qui précèdent, le procédé ou les fonctions peuvent comprendre l'une quelconque des opérations suivantes, seules ou en combinaison mutuelle : dérivation du module de Young et du nombre de Poisson à partir des données de diagraphie liées au puits d'injection ; calcul de la fenêtre de valeurs pour la pression d'injection comprenant la dérivation d'une limite inférieure de la fenêtre d'après l'analyse de l'amorçage et de la propagation de la fracturation hydraulique, et dérivation d'une limite supérieure de la fenêtre au-delà de la limite inférieure en fonction de l'estimation de l'intégrité du bouchon associée à la migration du fluide pendant la fracturation hydraulique ; dérivation de la limite inférieure et de la limite supérieure en fonction d'un premier sous-modèle conçu pour l'analyse de la fracturation hydraulique dans une première direction et d'un deuxième sous-modèle conçu pour 1 analyse de la fracturation hydraulique dans une deuxième direction orthogonale à la première direction ; réalisation de l'analyse de la réactivation de failles associée à la fracturation hydraulique comprenant la réalisation de l'analyse de réactivation de failles par estimation de la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique, et estimation d'une amplitude d'une activité sismique associée à la réactivation de failles ; estimation de l'amplitude de l'activité sismique comprenant la détermination d'une solution numérique d’un différentiel de déplacement à travers la faille en fonction d'un modèle des éléments finis de la fracture, et calcul analytique de l'amplitude de l'activité sismique ; calcul du volume de la fracture comprenant le calcul d'un volume d'un fluide injecté avec la réinjection des déblais ; calcul du volume de la fracture comprenant la détermination d'une longueur de la fracture en fonction de l'intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique, et détermination d'une largeur de la fracture en fonction de l'analyse de la réactivation de failles. L'emplacement du puits d'injection se détermine par l'emploi d’une valeur d'un rapport des contraintes extrêmes sur une répartition de contraintes dans une formation associée au puits d'injection ; le rapport des contraintes extrêmes est un rapport entre une contrainte efficace principale minimale et une contrainte efficace principale maximale , la détermination de l'intervalle de TYD est fondé sur un indice de fragilité proportionnel au module de Young et inversement proportionnel au rapport de Poisson ; les données de diagraphie comprennent au moins soit des données sonores soit des données de rayon gamma.
De plus, un système de réalisation de l'étude de faisabilité de la CRI a été décrit et comprend au moins un processeur et une mémoire couplée au processeur où se trouvent des instructions, qui quand elles sont exécutées par le processeur, amènent le processeur à effectuer des fonctions, y compris les fonctions suivantes : déterminer un emplacement d un puits d'injection pour la CRI ; déterminer un intervalle de TVD d'une section d’injection le long d’une trajectoire du puits d'injection ; calculer une fenêtre de valeurs pour une pression d injection pour la fracturation hydraulique effectuée en association avec le puits d injection, effectuer une analyse des réactivations de failles dues à la fracturation hydraulique ; calculer un volume de fracture produit par la fracturation hydraulique ; et produire un ordre pour amorcer, pour le volume de la fracture en fonction de la fenêtre de pression d'injection et de 1 analyse de la réactivation de failles, la CRI à l'emplacement déterminé pour l'intervalle de TVD.
Pour chacun des modes de réalisation précédents, le système peut comporter au moins un des éléments suivants, seul ou selon une combinaison quelconque : les fonctions assurées par le processeur comprennent des fonctions servant à déterminer 1 emplacement du puits d injection grâce à une valeur d'un rapport de contraintes extrêmes fondé sur une répartition de contraintes dans une formation associée au puits d'injection ; les fonctions effectuées par le processeur comprennent les fonctions servant à déterminer l'intervalle de TVD en fonction d’un indice de fragilité proportionnel au module de Young et inversement proportionnel au nombre de Poisson , les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions servant à dériver le module de Young et le nombre de Poisson à partir de données de diagraphie liées au puits d’injection ; les fonctions assurées par le processeur comprennent les fonctions servant à dériver une limite inférieure de la fenêtre en fonction de l'analyse de l'amorçage et de la propagation de la fracturation hydraulique, et à dériver une limite supérieure de la fenêtre supérieure à la limite inférieure en fonction de l'estimation de l'intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique ; les fonctions assurées par le processeur comprennent les fonctions servant à dériver la limite inférieure et la limite supérieure en fonction d un premier sous-modèle conçu pour l'analyse de la fracturation hydraulique dans une première direction et d'un deuxième sous-modèle conçu pour l'analyse de la fracturation hydraulique dans une deuxième direction orthogonale à la première direction ; les fonctions assurées par le processeur comprennent des fonctions servant à effectuer l'analyse de la réactivation de failles par estimation de la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique, et à estimer une amplitude d'activité sismique associée à la réactivation de failles ; les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions servant à déterminer une solution numérique de différentiel de déplacement à travers la faille d'après un modèle des éléments finis de la fracture, et à calculer analytiquement l'amplitude de l'activité sismique ; les fonctions effectuées par le processeur pour calculer le volume de la fracture comprennent des fonctions servant à calculer un volume de fluide injecté conjointement avec la réinjection de déblais ; les fonctions assurées par le processeur comprennent des fonctions servant a déterminer une longueur de la fracture en fonction de l'intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique, et à déterminer une largeur de la fracture en fonction de l'analyse de la réactivation de failles.
Les modes de réalisation de la présente description établissent un flux de travail intégré pour une étude de faisabilité du processus de CRI dans la structure de la géomécanique 3-D. De nombreuses solutions numériques telles que la répartition des contraintes, 1 amorçage et la propagation de fracture, l'intégrité du bouchon et la réactivation de failles obtenues par la modélisation des éléments finis en 3-D, la modélisation des éléments finis en 2-D et la modélisation analytique en 1-D, respectivement, sont utilisées lors du processus de prise de décision de la CRI. En comparaison avec le flux de travail classique de CRI qui est surtout fondé sur des procédés empiriques, le flux de travail intégré pour 1 étude de faisabilité de CRI présentée ici présente une précision et une efficacité supérieures.
Un procédé de calcule en 3-D de l'IPW fondé sur l'analyse géomécanique de la fracturation hydraulique est présenté dans cette description en tant que part intégrale du flux de travail pour l'étude de faisabilité du processus de CRI. Des techniques de sous-modélisation à éléments finis sont adoptées ici pour la précision et 1 efficacité de 1 analyse de la fracturation hydraulique. Deux sous-modèles sont présentés dans cette description pour 1 amorçage et la propagation de fracture dans les directions horizontale et verticale, respectivement. Ainsi, la charge de calcul causée par l'analyse de fracturation hydraulique est nettement réduite. L'estimation sur l'intégrité du bouchon est aussi présentée dans cette description en tant que part intégrale du flux de travail pour l'étude de faisabilité du processus de CRI. On utilise le sous-modèle établi pour l'analyse de la fracturation hydraulique dans la direction verticale. L'intégrité du bouchon est validée par : contrôle de la solution numérique pour une propagation de fracture, l'intégrité du bouchon étant assurée avec les phénomènes tels que la fracture induite s'arrête au bas de la formation du bouchon ; et contrôle de la valeur de pression d injection pour amorcer la fracture au niveau de la formation du bouchon par établissement du point d injection en bas de la formation du bouchon. Dans au moins un mode de réalisation, 1 intégrité du bouchon peut être garantie tant que la pression d'injection nécessaire pour produire une fracture au niveau de la formation du bouchon est nettement plus élevée que la valeur de la pression d'injection pour la propagation de la fracture lors du stade de propagation stable.
Un processus d’analyse de réactivation de failles est en outre présenté dans cette description en tant que part intégrale du flux de travail pour l'étude de faisabilité du processus de CRI. La migration de fluide et l’analyse sismique sont effectuées dans ce processus. On peut utiliser un modèle des éléments finis de contrainte plane en 2-D à des fins de précision et d'efficacité. On utilise ici un procédé semi-analytique pour le calcul de l'amplitude de la sismicité par emploi de la solution numérique du différentiel de déplacement à travers la faille en tant qu'entrée vers les équations analytiques.
Dans ce contexte, le terme « déterminant » englobe une grande variété d’actions. Par exemple, « déterminant » peut comprendre calculant, traitant, dérivant, cherchant, consultant (par ex. consultation d'un tableau, d'une base de données ou d'une autre structure de données), vérifiant et similaires. De plus, « déterminant » peut comprendre la réception (par ex. la réception d'informations), l'accès (par ex. l'accès à des données dans une mémoire) et similaires. De plus, « déterminant » peut comprendre résolvant, sélectionnant, choisissant, établissant et similaires.
Dans ce contexte, une expression correspondant à « au moins l'un de » qui précède une série d'éléments correspond à toute combinaison de ces éléments, y compris les éléments simples. À titre d'exemple, « au moins l'un de : a, b ou c » est destiné à couvrir . a, 6, c, a-b, a-c, b-c et a-b-c.
Les détails spécifiques concernant les modes de réalisation qui précèdent ont été décrits, les descriptions de matériel et de logiciel sont destinées simplement à des exemples de modes de réalisation et ne visent pas à limiter la structure ou la mise en œuvre des modes de réalisation décrits ici. Par exemple, bien que de nombreux autres composants internes du système informatique 800 ne soient pas illustrés, il sera compris des hommes de métier que de tels composants et leur interconnexion sont bien connus.
De plus, certains aspects des modes de réalisation décrits, tels que soulignés ci-dessus, peuvent être mis en œuvre sous forme de logiciel qu on exécute à 1 aide d au moins une unité/composant de traitement. On peut penser certains aspects de programme de la technologie comme des « produits » ou « articles de fabrication » typiquement sous la forme de code exécutable et/ou de données associées qui est exécuté ou mis en œuvre dans un certain type de support lisible par une machine. Les supports tangibles non transitoires de type « enregistrement » comprennent toute mémoire ou toutes les mémoires ou un autre enregistrement pour les ordinateurs, les processeurs ou matériels similaires, ou leurs modules associés, tels que diverses mémoires semi-conductrices, des lecteurs de bande, des lecteurs de disque ou des disques optiques ou magnétiques, et similaires, susceptibles de procurer un enregistrement à tout moment pour la programmation logicielle.
De plus, l'organigramme et le diagramme à blocs des figures illustrent 1 architecture, la fonctionnalité et le fonctionnement de mises en œuvre éventuelles des systèmes, des procédés et des produits de type programmes informatiques selon divers modes de réalisation de la présente description. On notera aussi que dans d'autres mises en œuvre, les fonctions notées dans le bloc peuvent avoir lieu hors de l'ordre noté dans les figures. Par exemple, deux blocs apparaissant successivement peuvent, en fait, être exécutés sensiblement en concomitance, ou les blocs peuvent parfois être exécutés dans l'ordre inverse, en fonction de la fonctionnalité impliquée. On notera aussi que chaque bloc des diagrammes à bloc et/ou de 1 illustration de type organigramme et les combinaisons de blocs dans les diagrammes à blocs et/ou dans 1 illustration de type organigramme peuvent être mis en œuvre par des systèmes spéciaux fondés sur du matériel qui exécutent les fonctions ou les actions spécifiées, ou des combinaisons de matériel spécial et d'instructions informatiques.
Les modes de réalisation de l'exemple spécifique précédent ne sont pas destinés à limiter la portée des revendications. Les exemples de modes de réalisation peuvent être modifiés par inclusion, exclusion ou combinaison d'au moins une caractéristique ou fonction décrite dans la description.
Claims (23)
- REVENDICATIONS1. Procédé mis en œuvre par un ordinateur servant à effectuer l'étude de faisabilité de la réinjection de déblais (CRI), le procédé comprenant : la détermination d'un emplacement d'un puits d'injection pour la CRI ; la détermination d'un intervalle de véritable profondeur verticale (TVD) d'une section d'injection le long d'une trajectoire du puits d'injection ; le calcul d'une fenêtre de valeurs pour une pression d'injection pour une fracturation hydraulique effectuée en lien avec le puits d'injection ; l'analyse de la réactivation de failles due à la fracturation hydraulique ; le calcul d'un volume de fracture produite par la fracturation hydraulique ; et l'amorçage, pour le volume de la fracture selon la fenêtre de pression d'injection et l'analyse de la réactivation de failles, de la CRI à l'emplacement déterminé pour l'intervalle de TVD.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'emplacement du puits d'injection se détermine par l'emploi d'une valeur d'un rapport des contraintes extrêmes fondé sur une répartition de contraintes dans une formation associée au puits d'injection.
- 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel le rapport des contraintes extrêmes est un rapport entre une contrainte efficace principale minimale et une contrainte efficace principale maximale dans la formation.
- 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination de l'intervalle de TVD est fondée sur un indice de fragilité proportionnel au module de Young et inversement proportionnel au nombre de Poisson.
- 5. Procédé selon la revendication 4, comprenant également : la dérivation du module de Young et du nombre de Poisson d'après les données de diagraphie liées au puits d'injection.
- 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les données de diagraphie comprennent soit des données sonores soit des données de rayons gamma.
- 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le calcul de la fenêtre de valeurs pour la pression d'injection comprend : la dérivation d'une limite inférieure de la fenêtre en fonction de l'analyse d'initiation et de propagation de la fracturation hydraulique ; et la dérivation d'une limite supérieure de la fenêtre supérieure à la limite inférieure en fonction de l'estimation de l'intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique.
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel : la limite inférieure est fondée sur une valeur de la pression d'injection à un stade de le propagation stable de la fracturation hydraulique ; et la limite supérieure est fondée sur une valeur maximale de la pression d injection avec un débit d'injection défini.
- 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la dérivation de la limite inférieure et de la limite supérieure sur un premier sous-modèle, conçu pour une analyse de la fracturation dans une première direction, et sur un deuxième sous-modèle, conçu pour une analyse de la fracturation hydraulique dans une deuxième direction, orthogonale à la première direction.
- 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'analyse de la réactivation de failles associée à la fracturation hydraulique comprend : l'analyse de la réactivation de failles par estimation de la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique ; et l'estimation d'une amplitude d'une activité sismique liée à la réactivation de failles.
- 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'estimation de l'amplitude de l'activité sismique comprend : la détermination d'une solution numérique de différence de déplacement à travers la faille à l'aide d'un modèle des éléments finis de la fracture ; et le calcul analytique de l'amplitude de l'activité sismique.
- 12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le calcul du volume de la fracture comprend le calcul d'un volume d'un fluide injecté avec la réinjection de déblais.
- 13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le calcul du volume de la fracture comprend : la détermination d'une longueur de la fracture selon l’intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique ; et la détermination d'une largeur de la fracture selon l'analyse de la réactivation de failles.
- 14. Système de réalisation d'une étude de faisabilité de la réinjection de déblais (CRI), le système comprenant : au moins un processeur ; et une mémoire couplée au processeur où sont enregistrées des instructions, qui quand elles sont exécutées par le processeur, amènent le processeur à effectuer des fonctions, y compris les fonctions suivantes : la détermination d'un emplacement d’un puits d’injection pour la CRI ; la détermination d'un intervalle de véritable profondeur verticale (TVD) d'une section d'injection le long d'une trajectoire du puits d'injection ; le calcul d'une fenêtre de valeurs pour une pression d'injection pour une fracturation hydraulique effectuée en lien avec le puits d'injection ; l'analyse de la réactivation de failles due à la fracturation hydraulique ; le calcul d'un volume de fracture produite par la fracturation hydraulique ; et la production d'un ordre d'amorçage, pour le volume de la fracture selon la fenêtre de pression d'injection et l'analyse de la réactivation de failles, de la CRI à 1 emplacement déterminé pour l'intervalle de TVD.
- 15. Système selon la revendication 14, dans lequel les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions pour : déterminer l’emplacement du puits d'injection grâce à une valeur dun rapport des contraintes extrêmes fondé sur une répartition de contraintes dans une formation associée au puits d'injection.
- 16. Système selon la revendication 14, dans lequel les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions pour : déterminer l'intervalle de TVD selon un indice de fragilité proportionnel au module de Young et inversement proportionnel au nombre de Poisson ; et dériver le module de Young et le nombre de Poisson d'après les données de diagraphie liées au puits d'injection.
- 17. Système selon la revendication 14, dans lequel les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions pour : dériver une limite inférieure de la fenêtre en fonction de l'analyse d initiation et de propagation de la fracturation hydraulique ; et dériver une limite supérieure de la fenêtre supérieure à la limite inférieure en fonction de l'estimation de l'intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique.
- 18. Système selon la revendication 17, dans lequel les fonctions assurées par le processeur comprennent des fonctions servant à dériver la limite inférieure et la limite supérieure selon un premier sous-modèle, conçu pour une analyse de la fracturation dans une première direction, et selon un deuxième sous-modèle, conçu pour une analyse de la fracturation hydraulique dans une deuxième direction, orthogonale à la première direction.
- 19. Système selon la revendication 14, dans lequel les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions pour : l'analyse de la réactivation de failles par estimation de la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique ; et l'estimation d'une amplitude d'une activité sismique liée à la réactivation de failles.
- 20. Système selon la revendication 14, dans lequel les fonctions assurées par le processeur pour le calcul du volume de la fracture comprennent des fonctions de calcul d un volume d'un fluide injecté avec la réinjection de déblais.
- 21. Système selon la revendication 14, dans lequel les fonctions effectuées par le processeur comprennent des fonctions pour : déterminer une longueur de la fracture selon l'intégrité du bouchon associée à la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique ; et déterminer une largeur de la fracture selon l'analyse de la réactivation de failles.
- 22. Support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui y sont enregistrées, qui quand elles sont exécutées par un ordinateur amènent 1 ordinateur à effectuer une pluralité de fonctions, y compris les fonctions suivantes : la détermination d'un emplacement d’un puits d’injection pour la réinjection de déblais (CRI); la détermination d'un intervalle de véritable profondeur verticale (TVD) d'une section d'injection le long d'une trajectoire du puits d'injection ; le calcul d'une fenêtre de valeurs pour une pression d injection pour une fracturation hydraulique effectuée en lien avec le puits d'injection ; l'analyse de la réactivation de failles due à la fracturation hydraulique , le calcul d'un volume de fracture produite par la fracturation hydraulique ; et la production d'un ordre d'amorçage, pour le volume de la fracture selon la fenêtre de pression d'injection et l'analyse de la réactivation de failles, de la CRI à 1 emplacement déterminé pour l'intervalle de TVD.
- 23. Support d'enregistrement lisible par ordinateur selon la revendication 22, dans lequel les instructions assurent en outre des fonctions pour : l'analyse de la réactivation de failles par estimation de la migration de fluide pendant la fracturation hydraulique ; et l'estimation d'une amplitude d'une activité sismique liée à la réactivation de failles.
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| JORG V. HERWANGER ET AL: "Uses and Abuses of the Brittleness Index With Application to Hydraulic Stimulation", PROCEEDINGS OF THE 3RD UNCONVENTIONAL RESOURCES TECHNOLOGY CONFERENCE, 20 July 2015 (2015-07-20), Tulsa, OK, USA, XP055540342, ISBN: 978-0-9912144-2-6, DOI: 10.15530/urtec-2015-2172545 * |
| R. M. HERNANDEZ ET AL: "Drill Cutting Reinjection Feasibility Study in a Critical Environment, Apaika Field, Ecuador", SPE 174101-MS, 7 July 2015 (2015-07-07), pages 7 - 8, XP055538656, ISBN: 978-1-61399-394-1, DOI: 10.2118/174101-MS * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107558992A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种页岩气水平井靶窗选择方法 |
| CN107558992B (zh) * | 2017-10-25 | 2020-06-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种页岩气水平井靶窗选择方法 |
Also Published As
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|---|---|
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| CA2993949A1 (fr) | 2017-03-09 |
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