NO20120445A1 - Apparat og fremgangsmåte for prediktering av vertikale spenningsfelt - Google Patents
Apparat og fremgangsmåte for prediktering av vertikale spenningsfelt Download PDFInfo
- Publication number
- NO20120445A1 NO20120445A1 NO20120445A NO20120445A NO20120445A1 NO 20120445 A1 NO20120445 A1 NO 20120445A1 NO 20120445 A NO20120445 A NO 20120445A NO 20120445 A NO20120445 A NO 20120445A NO 20120445 A1 NO20120445 A1 NO 20120445A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- axis
- cell
- region
- stress
- domain
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 46
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 29
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 24
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 29
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000011499 joint compound Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V11/00—Prospecting or detecting by methods combining techniques covered by two or more of main groups G01V1/00 - G01V9/00
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V5/00—Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity
- G01V5/04—Prospecting or detecting by the use of nuclear radiation, e.g. of natural or induced radioactivity specially adapted for well-logging
Description
Bakgrunn
Bestemmelse av porefluidtrykk er et viktig aspekt i forbindelse med under-grunnsboring, undersøkelser og kompletteringsoperasjoner. Bestemmelse av porefluidtrykk er viktig for å opprettholde riktig fluidtrykk for å maksimalisere effektiviteten av boring, produksjon eller andre operasjoner. Borefluidtrykket som påføres av borevæske som pumpes ned i borehullet gjennom en borestreng, må for eksempel være tilstrekkelig til å regulere det hydrostatiske trykket i et brønnhull for å hindre utblåsninger og opprettholde optimale borehastigheter.
Porefluidtrykket ved en posisjon i en formasjon er vanligvis blitt beregnet ved å betrakte en differanse mellom total vertikal og effektiv vertikal spenning ved det punktet som er av interesse. Total vertikal spenning blir konvensjonelt estimert ved vertikal integrasjon av densitetsdata. På den annen side er det forskjellige løsninger for estimering av effektive vertikale spenninger.
Total vertikal spenningsfordeling i jorda kan påvirkes av mange faktorer innbefattende overflatetopologi og densitetsheterogeniteter. Virkningene av disse faktorene på totale vertikale spenninger avtar med dybden under overflaten eller under heterogeniteten. For eksempel blir de totale vertikale spenningene i betydelig grad påvirket av topologi nær overflaten, men med økende dybde nærmer de seg spenningsfordelingen for en horisontal overflate ved gjennomsnittlig elevasjon.
Brukt konvensjonelt, forutsetter vertikal integrasjon av densitet implisitt at gravitasjonsbelastningen for et infinitesimal bergartselement blir fullstendig overført til det underliggende elementet. Som et resultat av denne forutsetningen avtar ikke innvirkningen av den gravitasjonsmessige belastningen på et element på den vertikale spenningsfordelingen med dybden, men blir overført til elementer under det. Avhengig av overflatetopologien og densitetsfordelingen kan denne antakelsen resultere i overestimering eller underestimering av de totale vertikale spenningene og igjen overestimering eller underestimering av formasjonsporetrykkene som er utledet fra de totale vertikale spenningene.
Kort beskrivelse
Det blir her beskrevet en fremgangsmåte for å estimere i det minste én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon, innbefattende: å diskretisere et domene som innbefatter i det minste en del av formasjonen, i et antall celler der hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele formasjonen i et første område og et annet område hvor det første området innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i det første området; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i det første området og det andre området ved å estimere en punktbelastning basert på den respektive densitetsverdien.
Det blir her også beskrevet et system for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon, innbefattende: et brønnhullsverktøy innrettet for å bli anbrakt i grunnformasjonen; minst én sensor i forbindelse med brønnhullsverktøyet innrettet for å generere data relatert til densiteten til grunnformasjonen; en prosessor i operativ kommunikasjon med sensoren for å motta dataene, idet prosessoren utfører: å diskretisere et domene som innbefatter i det minste en del av formasjonen, i et antall celler det hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele formasjonen i et første område og et annet område hvor det første området innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i det første området; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i det første området og det andre området ved å estimere en punktbelastning basert på den respektive densitetsverdien.
Videre blir det her beskrevet et dataprogramprodukt som er lagret på maskinlesbare media for estimering av minst en av stress og porefluidtrykk i en grunnformasjon ved å utføre maskinrealiserte instruksjoner, instruksjonene for: å diskretisere et domene som innbefatter i det minste en del av formasjonen, i et antall celler det hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele formasjonen i et første område og et andre område hvor det første området innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i det første området; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i det første området og det andre området ved å estimere en punktbelastning basert på den respektive densitetsverdien.
Kort beskrivelse av tegningene
Den følgende beskrivelse skal ikke på noen måte betraktes som begrensende. Under henvisning til de vedføyde tegningene er like elementer nummerert likt: Fig. 1 skisserer et eksempel på en utførelsesform av et brønnborings-, produksjons- og/eller loggesystem; Fig. 2 skisserer et flytskjema for å tilveiebringe et eksempel på en fremgangsmåte for å forutsi en kraft slik som vertikal spenning og/eller porefluidtrykk i en grunnformasjon; Fig. 3 skisserer en tverrsnittskisse gjennom et domene som innbefatter en grunnformasjon og en tilhørende densitetsdatamatrise; Fig. 4 skisserer en tverrsnittskisse gjennom et domene og en tverrsnittsrepre-sentasjon av en tilhørende fordelt overflatebelastning; Fig. 5 skisserer densitetsdatamatriser for domenet på figur 4; Fig. 6 skisserer en celle i en todimensjonal densitetsdatamatrise og en til-hørende idealisert punktbelastning; og Fig. 7 representerer en celle i en tredimensjonal densitetsdatamatrise og et tilsvarende idealisert punktbelastning.
Detaljert beskrivelse
En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er presentert her ved hjelp av eksemplifisering og ikke som begrensninger, under henvisning til figurene.
Det vises til figur 1 hvor et eksempel på en utførelsesform av en del av et brønnborings-, produksjons- og/eller loggesystem 10 innbefatter en ledning eller streng 12 slik som en borestreng eller en produksjonsrørstreng. Strengen 12 er innrettet for å bli anbrakt i et borehull 14 for å utføre operasjoner slik som boring av borehullet 14, ta målinger av egenskaper i borehullet 14 og/eller de omgivende formasjonene nede i hullet, og lette hydrokarbonproduksjon. På konvensjonell måte er en dybde i borehullet 14 beskrevet langs en z-akse, mens et tverrsnitt er tilveie-brakt på et plan beskrevet med en x-akse og en y-akse.
I et eksempel innbefatter borestrengen 12 en lengde av borerør eller boreseg-menter 16 som driver en borkrone 18. Borevæske 20 blir pumpet eller strømmer på annen måte gjennom borestrengen 12 mot borkronen 18 og strømmer inn i borehullet 14. Borevæsken 20 (også referert til som «boreslam») innbefatter generelt en blanding av væske slik som vann, borefluid, slam, olje, gasser og formasjonsfluider som kan befinne seg i omgivelsene.
Strengen 12 kan innbefatte utstyr slik som et loggeinstrument eller et logge-verktøy 22 for å utføre forskjellige målinger av borehullet, brønnhullskomponenter og/eller formasjonen. I en utførelsesform er loggeverktøyet 22 utformet som et verktøy for «måling under boring» (MWD) eller «logging under boring» (LWD). I en annen utførelsesform er loggeverktøyet 22 utformet for å bli senket ned i borehullet 14 etter boring, slik som ved hjelp av en kabel eller vaier. Eksempler på verktøy 22 innbefatter sensorer for å generere data slik som resistivitets-, densitets-, gamma-stråle-, trykk-, deformasjons- og spenningsdata. I en utførelsesform er verktøyet 22 utformet for å samle inn og/eller prosessere data for å forutsi eller estimere et vertikalt spenningsfelt og/eller porefluidtrykk i formasjonen.
Loggeverktøyet 22 innbefatter minst én sensor 24 for avføling av forskjellige karakteristikker for borehullet 14, formasjonen og/eller brønnhullskomponentene. I en utførelsesform er den minst ene sensoren 24 i kommunikasjon med brønnhulls-elektronikken 26 som kan motta innmating fra sensoren 24 og sørge for minst én av driftsmessig styring og dataanalyse. Brønnhullselektronikken 26 kan innbefatte, uten noen begrensning, en kraftforsyning, en transformator, et batteri, en prosessor, et arbeidslager, et lager, minst ett kommunikasjonsgrensesnitt og lignende.
I en utførelsesform er loggeverktøyet 22, sensoren 24 og/eller elektronikken 26 operativt koblet i kommunikasjon med overflateutstyr 28. Overflateutstyret 28 kan levere kraft til verktøyet 22 og/eller andre brønnhullskomponenter, så vel som å skaffe tilveie datakommunikasjons- og databehandlingskapasiteter for i det minste styring av operasjoner og/eller analyse av data. En kommunikasjonskanal er inn-befattet for kommunikasjon med overflateutstyret 28 og kan operere via pulset slam, kablede rør og andre teknologier som er kjent på området.
I en utførelsesform er systemet 10 operativt forbundet med en brønnhulls-eller overflatebehandlingsenhet slik som overflateutstyret 28 som kan virke til å regulere forskjellige komponenter i systemet 10, slik som borings-, logge- og produk-sjonskomponenter eller moduler. Andre komponenter innbefatter maskineri for å heve eller senke segmenter og for operativt å koble sammen segmenter og over-føringsanordninger. Brønnhulls- eller overflatebehandlingsenheten kan også samle inn og behandle data generert av systemet 10 under boring, produksjon eller andre operasjoner.
Figur 2 illustrerer en fremgangsmåte 40 for å forutsi eller estimere en kraft i en grunnformasjon. En slik kraft innbefatter spenning og trykk, slik som det vertikale spenningsfeltet og/eller porefluidtrykkene i en grunnformasjon. Forutsigelse eller prediksjon av det vertikale spenningsfeltet og/eller porefluidtrykkene innbefatter å estimere den totale vertikale spenningen i formasjonen. I denne fremgangsmåten innbefatter estimering av total vertikal spenning en beregningsløsning som benytter Boussinesq's løsning for en punktbelastning på et halvrom.
Fremgangsmåten 40 innbefatter et eller flere trinn 41-49. Fremgangsmåten 40 blir her beskrevet i forbindelse med systemet 10 selv om fremgangsmåten 40 kan ut-føres i forbindelse med et hvilket som helst antall og en hvilken som helst utforming av sensorer, verktøy, prosessorer eller annet maskineri. Fremgangsmåten 40 kan benyttes som en arbeidsflyt eller som en del av en eller flere arbeidsflyter slik som arbeidsforløp for estimering av vertikal spenning, porefluidtrykk og horisontal spenning. I en utførelsesform innbefatter fremgangsmåten 40 utførelse av alle trinn 41-49 i den beskrevne rekkefølgen. Visse trinn kan imidlertid utelates, trinn kan til-føyes eller rekkefølgen av trinn kan endres.
I et første trinn 41 blir densitetsdata beregnet eller målt ved forskjellige dybder (z-akseposisjoner). I en utførelsesform blir data innsamlet ved hver valgt dybde ved et antall x-akse og/eller y-akseposisjoner. Antallet x-akseposisjoner og/eller y-akseposisjoner kan svare til sensorposisjoner i ett eller flere borehull 14 og/eller i en sensorgruppe anordnet i forbindelse med verktøyet 22. I en utførelsesform blir densitetsdata estimert fra data generert av én eller flere gammastråledetektorer.
I det andre trinnet 42, se figur 3, blir en region eller et domene 50 valgt som innbefatter posisjoner der densitetsdata er blitt generert. I en utførelsesform er domenet 50 et todimensjonalt plan. I en annen utførelsesform er domenet 50 et tredimensjonalt område. Domenet 50 har hensiktsmessig en liten z-akse svarende til en dybde for posisjonen, og en x-akse og/eller y-akse som er ortogonal til z-aksen. I en utførelsesform innbefatter domenet 50 et overflateområde 52 som innbefatter en overflatetopologi 54 og et undergrunnsområde 56.
I det tredje trinnet 43 blir domenet 50 diskretisert i et antall celler som utgjør en matrise. I en utførelsesform er domenet todimensjonalt og cellene er rektangulære celler med dimensjoner referert til som «Ax» og «Az». Matrisen innbefatter et antall rader «M» i z-retningen og et antall kolonner «N» i x-retningen.
I en annen utførelsesform er domenet 50 tredimensjonalt og cellene er rektangulære prismeceller med dimensjoner «Ax», «Ay» og «Az». I denne fremgangsmåten innbefatter matrisen et antall rader «M» i z-retningen, et antall kolonner «N» i x-retningen og et antall kolonner «R» i y-retningen.
I det fjerde trinnet 44 blir cellene befolket med densitetsdata. Domenet blir inndelt i to områder 58, 60 atskilt av et «halvrom» 62. For todimensjonale domener er halvrommet 62 en linje som strekker seg langs x-aksen. For tredimensjonale domener er halvrommet 62 et plan som strekker seg langs x- og y-aksene. I en ut-førelsesform er halvrommet 62 posisjonert ved en valgt dybde i forhold til overflatetopologien 54. Halvrommet 62 er for eksempel plassert ved en dybde som svarer til en laveste dybde for overflatetopologien 54.
I en utførelsesform med et todimensjonalt domene innbefatter derfor hver celle en densitetsverdi pijhvor «i» er et radnummer 1 gjennom M og «j» er et kolonnenummer 1 gjennom N. Domenet er inndelt i to områder 58 og 60 som er avgrenset av halvrommet 62. Et første område 58 innbefatter rader over halvrommet 62, vist som rader 1 gjennom p, og et annet område 60 som innbefatter rader under halvrommet 62, vist som rader r gjennom M.
I en annen utførelsesform for det tredimensjonale domenet innbefatter hver celle en densitetsverdi piijikhvor «i» er et radnummer 1 gjennom M, «j» er et nummer for en x-aksekolonne 1 gjennom N og «k» er et y-aksekolonnenummer 1 gjennom R. De to regionene 58, 60 er forbundet ved hjelp av et halvromsplan 62 der den første regionen 58 innbefatter rader 1 gjennom p og den andre regionen 60 innbefatter r gjennom M.
I det femte trinnet 45, se figurene 4 og 5, blir den totale vertikale spenningen (dvs. overdekningsspenningen) i hver kolonne i den første regionen 58 (dvs. over halvrommet 62) estimert eller beregnet, for eksempel ved å bruke vertikal integrasjon av densitetsdataene. De totale vertikale spenningsdataene blir lagret, og den totale vertikale spenningen som svarer til dybden av halvrommet 62, blir påført den andre regionen 60 som en fordelt overflatebelastning 64.
Implementering av dette trinnet er vist på figur 5. Et nytt diskret domene 66 blir skapt, som innbefatter rader p og r gjennom M, og densitetsverdier i det opprinn-elige domenet 50 blir transformert til det nye diskrete domenet 66. Densitetsverdier i raden over dybden til halvrommet (rad p) blir erstattet av ekvivalente densitetsverdier, p<*>.
I en utførelsesform hvor domenet 50, 66 er todimensjonalt, er p<*>representert som «pi<*>», hvor:
«Sp,i» er den vertikale spenningsverdien som er beregnet ved hjelp av vertikal integrasjon for den første regionen i hver celle (p,i) lokalisert i raden p, «Az» er den vertikale dimensjonen til cellen og N er antall elementer «i» i x-retningen.
I en annen utførelsesform hvor domenet 50, 66 er tredimensjonalt, er p<*>representert som «Pi/», hvor:
«Sp,ij» er den totale vertikale spenningsverdien beregnet ved hjelp av vertikal integrasjon for den første regionen 58 i hver celle (p,i,j) og «N» og «R» er antall elementer «i» og «j» i henholdsvis x- og y-retningene.
I det sjette trinnet 46 blir den gravitasjonsmessige belastningen i hver celle idealisert som en punktbelastning som virker ved bunnsenteret til cellen. Posisjonen til punktlasten i hver celle er et eksempel ettersom andre posisjoner slik som et midt-punkt eller et toppsenter også kan brukes.
I en utførelsesform, vist på figur 6, er domenet 66 et todimensjonalt domene med et antall todimensjonale (slik som rektangulære) celler 68. I denne utførelses-formen er cellenumrene «i» og «k» koordinatene til hver celle 68 i henholdsvis x- og z-retningen, og densiteten tilordnet cellen 68 er betegnet som «Pkj»- Den induserte, totale vertikale spenningen, Aov, ved hver celle 68 blir beregnet for en valgt punktlastposisjon 70, betegnet (Xi,zk). I en utførelsesform er den totale vertikale spenningen Aovberegnet for et antall punkter (xm,zi) i forhold til det valgte punktet (Xi,zk), som:
Hvor «AO(V)m,i» er den induserte vertikale spenningen ved et punkt (xm,zi), hvor xmog zi er x- og z-koordinatene for hvert av antallet punkter i forhold til cellen 68, og Xi og zker x- og z-koordinatene til posisjonen av den idealiserte punktlasten 70. 5z er lik differansen mellomZ\og zk, og 6x er lik differansen mellom xmog Xi, Pk,ier en vertikal punktlastverdi ved det idealiserte punktet og kan beregnes som:
hvor Ax er en dimensjon for cellen langs x-aksen, og Az er en dimensjon for cellen langs z-aksen.
I en annen utførelsesform som er vist på figur 7, er domenet 66 et tredimensjonalt domene. I denne utførelsesformen er cellenumrene «i», «j» og «k» numrene i henholdsvis x-retningen, y-retningen og z-retningen, og densiteten tilknyttet cellen 68 er betegnet som «pk,i,j». Den induserte, totale vertikale spenningen, Aav, ved hver celle 68 blir beregnet for en valgt punktlastposisjon 70, betegnet (Xi,yj,zk). I en utførelsesform blir den totale vertikale spenningen Aavberegnet for et antall punkter (xm,yn,zi) i forhold til det valgte punktet (Xi,yj,zk) som:
hvor AO(V)m,n,ier den induserte, vertikale spenningen ved et punkt (xm,yn,zi), xm, ynog z\er de respektive x-, y- og z-koordinatene for hvert av antallet punkter i forhold til cellen 68, ogXj, yjog zker x-, y- og z-koordinatene til posisjonen for den idealiserte punktlasten 70, oz er lik differansen mellom zi og zk, 5x er lik differansen mellom xmog xj, og 5y er lik differansen mellom ynog yj. Pkli,jer en vertikal punktlastverdi ved det idealiserte punktet 70 og kan beregnes som: hvor Ax er en dimensjon for cellen langs x-aksen, Ay er en dimensjon for cellen langs y-aksen og Az er en dimensjon for cellen langs z-aksen. I det sjuende trinnet 47 blir den totale vertikale spenningen av ved hver celle 68 beregnet ved å summere alle de induserte, vertikale spenningene AO(V)m,n,i. Den totale vertikale spenningen ov for hver celle 68 i den første regionen 58 blir smeltet sammen med den totale vertikale spenningen ov for hver celle i den andre regionen 60 for å danne et fullstendig, totalt vertikalt spenningsfelt for domenet 50.
I det åttende trinnet 48 blir den effektive vertikale spenningen estimert eller beregnet basert på en passende metode eller teknikk. Den effektive vertikale spenningen blir for eksempel beregnet for en valgt celle 68 fra intervallhastigheter basert på empiriske relasjoner som er kalibrert mot cellebaserte data.
I det niende trinnet 49 blir porefluidtrykket estimert ved å subtrahere den effektive vertikale spenningen fra den totale vertikale spenningen. I en utførelses-form blir den effektive vertikale spenningen for en valgt celle 68 subtrahert fra den totale vertikale spenningen ov for en valgt celle 68.
I tillegg kan forskjellige andre egenskaper ved formasjonen estimeres ved å bruke de vertikale spenningsberegningene som er beskrevet her. For eksempel kan den estimerte, totale vertikale spenningen og porefluidtrykket brukes til å estimere horisontale spenninger. Totale maksimale og totale minimale horisontale spenninger kan beregnes som:
hvor ESR (min) er det effektive spenningsforholdet for minste horisontale spenning, ESR (max) er det effektive spenningsforholdet for maksimal horisontal spenning, Pp er porefluidtrykk, Shmin er den totale horisontale minimumspenningen, sHmax er den totale horisontale maksimalspenningen og Sv er den totale vertikale spenningen.
Som beskrevet her refererer «borestreng» eller «streng» til en hvilken som helst konstruksjon eller bærer egnet for å senke et verktøy gjennom et borehull eller forbinde en borkrone med overflaten, og er ikke begrenset til den konstruksjonen og utformingen som er beskrevet her. Strengen 12 er for eksempel utformet som en hydrokarbonproduksjonsstreng eller en formasjonsevalueringsstreng. Uttrykket «bærer» slik det brukes her, betyr en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, media og/eller elementer som kan brukes til å transportere, romme, understøtte eller på annen måte lette bruk av en annen anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, media og/eller elementer. Eksempler på ikke-begrensende bærere innbefatter borestrenger av opp-kveilingsrørtypen, av skjøterørtypen og enhver kombinasjon eller del av disse. Andre bærereksempler innbefatter foringsrør, vaiere, kabelsonder, glattkabelsonder, fall-strenger, overgangsrør, bunnhullsanordninger og borestrenger.
For å understøtte den læren som er angitt her, kan forskjellige analyser og/eller analytiske komponenter brukes, innbefattende digitale og/eller analoge systemer. Systemet kan ha komponenter slik som prosessorer, lagringsmedia, minne, innmatingsanordninger, utmatingsanordninger, kommunikasjonsforbindelse (trådførte, trådløse, pulset slam, optiske eller andre), brukergrensesnitt, data- programmer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (slik som resistorer, kondensatorer, induktorer og andre) for å sørge for drift og analyse av anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, på noen av flere måter som er velkjente på området. Det er ment at disse komponentene kan være, men ikke er begrenset til å bli implementert i forbindelse med et sett data-maskinutførbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, innbefattende lager (ROM, RAM), optiske (CD-ROM) eller magnetiske (plater, harddisker), eller en hvilken som helst annen type som når den utføres, får en datamaskin til å implemen-tere fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Disse instruksjonene kan sørge for drift av utstyr, styring, datainnsamling og analyse og andre funksjoner som anses relevante for en systemdesigner, eier, bruker eller annet lignende personell i tillegg til de funksjonene som er beskrevet her.
Anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, tilveiebringer forskjellige fordeler i forhold til eksisterende fremgangsmåter og anordninger ved at anordningene og fremgangsmåtene som beskrevet her frembringer overlegne forutsigelser av poretrykkestimater og forbedrede beregningsmetoder sammenlignet med tidligere kjente teknikker.
Fremgangsmåtene for forutsigelse av poretrykk som er beskrevet her, gir en forbedring av arbeidsforløp vedrørende beregning av formasjonsspenninger, trykk og andre egenskaper. Forbedringen i beregningen av den totale vertikale spenningen, det vil si overlagringsspenningen, gir en forbedring i enhver relatert arbeidsflyt. I tillegg starter flesteparten av de for tiden kjente fremgangsmåter med beregning av total vertikal overlagringsspenning. De fremgangsmåtene som er beskrevet her, for-bedrer derfor ikke bare arbeidsflyten for trykkforutsigelse, men også andre arbeids-forløp slik som estimering av totale horisontale spenninger.
Tidligere kjente fremgangsmåter beregner porefluidtrykk og estimerer generelt totalt vertikalt trykk ved vertikal integrasjon av densitetsdata. En slik integrasjon kan ikke innfange minskningen av effekten av topologi og heterogeniteter som en funksjon av dybde, og disse tidligere kjente fremgangsmåtene kan følgelig føre til urealistiske forutsigelser av porefluidtrykk og urealistisk innmating av forholdsregler for borehullsstabilitet under boring og produksjon. Anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, tilveiebringer derimot resultater som avspeiler minsk ningen med dybde av den totale vertikale spenningen og frembringer mer nøyaktige og realistiske resultater.
En fagkyndig på området vil innse at de forskjellige komponentene eller tekno-logiene kan gi visse nødvendige eller gunstige funksjonaliteter eller egenskaper. Disse funksjonene og trekkene som kan være nødvendige for å understøtte de ved-føyde patentkravene og varianter av disse, er følgelig ment å være iboende innbe-fattet som en del av den her angitte læren og en del av den beskrevne oppfinnelsen.
Selv om oppfinnelsen er blitt beskrevet under henvisning til utførelses-eksempler, vil fagkyndige på området forstå at forskjellige endringer kan gjøres og at ekvivalenter kan erstatte elementer uten å avvike fra oppfinnelsens ramme. I tillegg vil mange modifikasjoner være opplagte for fagkyndige på området for tilpasning til et spesielt instrument, en situasjon eller et materiale til den beskrevne oppfinnelsen uten å avvike fra dennes hovedomfang. Det er derfor ment at oppfinnelsen ikke skal begrenses til den spesielle utførelsesformen som er beskrevet som den for tiden beste måte å realisere oppfinnelsen på, men at oppfinnelsen skal innbefatte alle ut-førelsesformer som faller innenfor rammen til de vedføyde patentkravene.
Claims (20)
1. Fremgangsmåte for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon, omfattende: å diskretisere et domene som innbefatter minst en del av grunnformasjonen i et antall celler, der hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele domenet i en første region og en andre region, der den første regionen innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i den første regionen; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i den første regionen og den andre regionen ved å estimere en punktlast basert på den respektive spenningsverdien.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å estimere de respektive densitetsverdiene, idet hver av de respektive densitetsverdiene er representative for en valgt posisjon i domenet.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor spenningen innbefatter minst én av total vertikal spenning, total minste horisontal spenning og total maksimal horisontal spenning.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor den første regionen og den andre regionen er delt med et halvrom som er plassert ved en valgt dybde i forhold til overflatetopologien.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor punktlasten blir lokalisert ved et bunn-sentrum for hver celle.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor domenet er todimensjonalt og innbefatter en z-akse som svarer til en dybde i grunnformasjonen og en x-akse ortogonal til z-aksen, og at den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:
hvor Aa(v)m,ier en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm, zi) i cellen,Xmog zi er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen og z-aksen, idetXjog zker koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen og z-aksen, pk,ier den respektive densitetsverdien, 5z er lik differansen mellom zi og zk, 5x er lik differansen mellom xmog Xi, Pkli er en vertikal punktlastverdi representert ved:
hvor Ax er en dimensjon for cellen langs x-aksen og Az er en dimensjon for cellen langs z-aksen.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor domenet er tredimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde i grunnformasjonen, en x-akse ortogonal til z-aksen og en y-akse ortogonal til x-aksen og z-aksen, og den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:
hvor Aa(V)m,n,ier en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm,yn,zi) i cellen, xm, ynog zi er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, Xi, yjog zker koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, pk,i,jer den respektive densitetsverdien, 6z er lik differansen mellom z\og zk, 5x er lik differansen mellom xmogXj, 5y er lik differansen mellom ynog yj, Pkli,jer en vertikal punktlastverdi representert ved:
hvor Ax er dimensjonen til cellen langs x-aksen, Ay er dimensjonen til cellen langs y-aksen og Az er dimensjonen til cellen langs z-aksen.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å estimere en effektiv vertikal spenning for hver celle.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, videre omfattende å estimere et porefluidtrykk for hver celle basert på den effektive vertikale spenningen og den totale vertikale spenningen.
10. System for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon, hvor systemet omfatter: et brønnhullsverktøy innrettet for å bli anbrakt i et borehull i grunnformasjonen; minst én sensor forbundet med brønnhullsverktøyet og innrettet for å generere data vedrørende en densitet for grunnformasjonen; en prosessor i operativ kommunikasjon med sensoren for å motta dataene, idet prosessoren utfører: å diskretisere et domene som innbefatter minst en del av grunnformasjonen i et antall celler, der hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele domenet i en første region og en andre region, der den første regionen innbefatter en overflate for grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i den første regionen; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i den første regionen og den andre regionen ved å estimere en punktlast basert på den respektive spenningsverdien.
11. System ifølge krav 10, hvor den første regionen og den andre regionen blir inndelt ved hjelp av et halvrom som er plassert ved en valgt dybde i forhold til en topologi for overflaten.
12. System ifølge krav 10, hvor domenet er todimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde i grunnformasjonen og en x-akse ortogonal til z-aksen, og hvor den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:
hvor Aa(V)m,ier en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm, zi) i cellen,Xmog zi er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen og z-aksen, idet Xi og zker koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen og z-aksen, pk,ier den respektive densitetsverdien, 6z er lik differansen mellom z\og zk, 6x er lik differansen mellom xmogXj, Pklier en vertikal punktlastverdi representert ved:
hvor Ax er en dimensjon for cellen langs x-aksen og Az er en dimensjon for cellen langs z-aksen.
13. System ifølge krav 10, hvor domenet er tredimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til dybden av grunnformasjonen, en x-akse ortogonal til z-aksen og en y-akse ortogonal til x-aksen og z-aksen, og den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:
hvor Aa(V)m,n,ier en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm,yn,zi) i cellen, xm, ynogZ| er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, Xi, yjog zker koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, pk,i,jer den respektive densitetsverdien, 5z er lik differansen mellom zi og zk, 5x er lik differansen mellom xmogXj, 5y er lik differansen mellom ynog yj, Pkli,jer en vertikal punktlastverdi representert ved:
hvor Ax er dimensjonen til cellen langs x-aksen, Ay er dimensjonen til cellen langs y-aksen og Az er dimensjonen til cellen langs z-aksen.
14. System ifølge krav 10, videre omfattende estimering av et vertikalt effektivt stress for hver celle.
15. System ifølge krav 14, videre omfattende estimering av et porefluidtrykk for hver celle basert på den effektive vertikale spenningen og den totale vertikale spenningen.
16. Dataprogramprodukt lagret på maskinlesbare media for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon ved å utføre maskinimplementerte instruksjoner, der instruksjonene omfatter: å diskretisere et domene som innbefatter minst en del av grunnformasjonen i et antall celler, der hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele domenet i en første region og en andre region, der den første regionen innbefatter en overflate for grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i den første regionen; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i den første regionen og den andre regionen ved å estimere en punktlast basert på den respektive spenningsverdien.
17. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor den første regionen og den andre regionen er delt av et halvrom som er posisjonert ved en valgt dybde i forhold til en topologi for overflaten.
18. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor punktlasten er lokalisert ved et bunn-senter for hver celle.
19 Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor domenet er todimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde for grunnformasjonen og en x-akse ortogonal til z-aksen, og den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:
hvor AO(V)m,ier en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm, zi) i cellen,Xmog zi er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen og z-aksen, idetXjog zker koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen og z-aksen, pk,ier den respektive densitetsverdien, 5z er lik differansen mellom zi og zk, 5x er lik differansen mellom xmog Xi, Pk,i er en vertikal punktlastverdi representert ved:
hvor Ax er en dimensjon for cellen langs x-aksen og Az er en dimensjon for cellen langs z-aksen.
20. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor domenet er tredimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde i grunnformasjonen, en x-akse ortogonal til z-aksen og en y-akse ortogonal til x-aksen og z-aksen, og den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:
hvor AO(V)m,n,ier en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm,yn,zi) i cellen, xm, ynog zi er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, Xi, yjog zker koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, pk,i,jer den respektive densitetsverdien, 6z er lik differansen mellomZ\og zk, 6x er lik differansen mellom xmogXj, 6y er lik differansen mellom ynog yj, Pk,i,jer en vertikal punktlastverdi representert ved:
hvor Ax er dimensjonen til cellen langs x-aksen, Ay er dimensjonen til cellen langs y-
aksen og Az er dimensjonen til cellen langs z-aksen.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US12/568,094 US8214152B2 (en) | 2009-09-28 | 2009-09-28 | Apparatus and method for predicting vertical stress fields |
| PCT/US2010/050229 WO2011038250A2 (en) | 2009-09-28 | 2010-09-24 | Apparatus and method for predicting vertical stress fields |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20120445A1 true NO20120445A1 (no) | 2012-06-14 |
| NO344556B1 NO344556B1 (no) | 2020-02-03 |
Family
ID=43781248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20120445A NO344556B1 (no) | 2009-09-28 | 2012-04-17 | Fremgangsmåte, system og dataprogramprodukt for å estimere vertikal spenning i en undergrunnsformasjon |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8214152B2 (no) |
| GB (1) | GB2486388B (no) |
| NO (1) | NO344556B1 (no) |
| WO (1) | WO2011038250A2 (no) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9051815B2 (en) * | 2009-09-28 | 2015-06-09 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for predicting vertical stress fields |
| CA2850482C (en) * | 2011-10-03 | 2018-10-30 | Landmark Graphics Corporation | Enhanced 1-d method for prediction of mud weight window for subsalt well sections |
| CA2876266C (en) * | 2012-06-11 | 2018-10-23 | Landmark Graphics Corporation | Methods and related systems of building models and predicting operational outcomes of a drilling operation |
| US10488553B2 (en) | 2016-04-01 | 2019-11-26 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Stress tensor computation using Mindlin formulation |
| CN108460477B (zh) * | 2018-01-22 | 2022-06-14 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种井下泥浆比重的预测方法和装置 |
| CN113589371B (zh) * | 2020-04-30 | 2023-03-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 碳酸盐岩内断层的封闭性评价方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4981037A (en) | 1986-05-28 | 1991-01-01 | Baroid Technology, Inc. | Method for determining pore pressure and horizontal effective stress from overburden and effective vertical stresses |
| US5200929A (en) * | 1992-03-31 | 1993-04-06 | Exxon Production Research Company | Method for estimating pore fluid pressure |
| US5282384A (en) * | 1992-10-05 | 1994-02-01 | Baroid Technology, Inc. | Method for calculating sedimentary rock pore pressure |
| US6434487B1 (en) * | 2000-04-19 | 2002-08-13 | Karl V. Thompson | Method for estimating pore fluid pressure in subterranean formations |
| WO2003036044A1 (en) * | 2001-10-24 | 2003-05-01 | Shell Internationale Research Maatschappij B.V. | Use of cutting velocities for real time pore pressure and fracture gradient prediction |
| WO2007061989A1 (en) | 2005-11-22 | 2007-05-31 | Geomechanics International, Inc. | Stress and pore pressure limits using a strength of materials approach |
| US20070118292A1 (en) * | 2005-11-22 | 2007-05-24 | Geomechanics International, Inc. | Stress and pore pressure limits using a strength of materials approach |
-
2009
- 2009-09-28 US US12/568,094 patent/US8214152B2/en active Active
-
2010
- 2010-09-24 GB GB1206856.5A patent/GB2486388B/en active Active
- 2010-09-24 WO PCT/US2010/050229 patent/WO2011038250A2/en active Application Filing
-
2012
- 2012-04-17 NO NO20120445A patent/NO344556B1/no unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011038250A2 (en) | 2011-03-31 |
| US20110077868A1 (en) | 2011-03-31 |
| GB201206856D0 (en) | 2012-05-30 |
| NO344556B1 (no) | 2020-02-03 |
| GB2486388B (en) | 2015-02-25 |
| US8214152B2 (en) | 2012-07-03 |
| GB2486388A8 (en) | 2012-06-27 |
| WO2011038250A3 (en) | 2011-05-19 |
| GB2486388A (en) | 2012-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10428642B2 (en) | Transposition of logs onto horizontal wells | |
| US9696441B2 (en) | Apparatus and method for predicting vertical stress fields | |
| US9341060B2 (en) | Method and system for permeability calculation using production logs for horizontal wells | |
| NO20120445A1 (no) | Apparat og fremgangsmåte for prediktering av vertikale spenningsfelt | |
| CN108713089A (zh) | 基于钻孔流体和钻探录井估计地层性质 | |
| CN103998713A (zh) | 用于自动钻压传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法 | |
| CN105074505B (zh) | 真岩层电阻率的确定 | |
| NO341156B1 (no) | System, fremgangsmåte og datamaskinlesbart medium for å gjennomføre en boreoperasjon for et oljefelt | |
| NO20120091A1 (no) | Apparat og fremgangsmåte for kvalitetsvurdering av data fra et borehull i undergrunnen | |
| CN104747184A (zh) | 隧道掌子面前方岩体三维波速成像的随钻测量方法与装置 | |
| CN106401574B (zh) | 一种钻前高温地热井地层压力的预测方法 | |
| NO344905B1 (no) | Styring av brønnboring basert på spenningsreting i fjell | |
| US20150267527A1 (en) | Method for analysing pore pressure in shale formations | |
| CN103443657A (zh) | 估计岩层参数的方法和系统 | |
| US20110251796A1 (en) | Multi-Well Interference Testing and In-Situ Reservoir Behavior Characterization | |
| US10358919B2 (en) | Reservoir fluid geodynamics system and method | |
| Abbas et al. | Stability analysis of highly deviated boreholes to minimize drilling risks and nonproductive time | |
| NO335379B1 (no) | Fremgangsmåte for å oppnå forbedret geofysisk informasjon om undergrunnen ved bruk av akustiske mottagere i et undersøkelsesborehull | |
| CA2482457A1 (en) | Method, apparatus and system for pore pressure prediction in presence of dipping formations | |
| CN104471185A (zh) | 用于储层压力数据分析的系统和方法 | |
| US20140278318A1 (en) | Natural Resource Reservoir Modeling | |
| CN104153768A (zh) | 一种评价花岗岩储层储集性能的方法 | |
| CN103883320B (zh) | 随钻时间推移测井方法 | |
| US10428641B2 (en) | Draw-down pressure apparatus, systems, and methods | |
| Massiot et al. | Discussion between a reservoir engineer and a geologist: permeability identification from completion test data and borehole image logs integration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: WOUTER VAN DER ZEE, US |