NO335250B1 - Fremgangsmåte ved frakturering av en underjordisk formasjon - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for frakturering av en formasjon som omfatter pumping av fraktureringsfluid i løpet av minst deler av en tidsperiode for en fraktureringsjobb, inn i en brønn, for å initiere eller utvide en fraktur i formasjonen som brønnen er i forbindelse med. Bestemt av minst en dimensjon hos frakturen genereres signaler; og den videre pumpingen av fraktureringsfluid i tidsperioden for fraktureringsjobben inkluderer styring av pumpehastigheten til den videre pumpingen og/eller av viskositeten til det videre pumpede fraktureringsfluidet som svar på de genererte signalene. Videre pumping kan omfatte styring av pumpehastigheten hos den videre pumpingen og viskositeten (enten fluidviskositet eller partikkelkonsentrasjon) hos det videre pumpede fraktureringsfluidet. Styringen kan omfatte sammenlikning av en målt størrelse av minst en dimensjon av frakturen representert av de genererte signalene med en forhåndsbestemt modellert størrelse av samme dimensjon. Tiltmålere kan for eksempel anvendes til å måle frakturens høyde og bredde.

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår generelt fremgangsmåter for frakturering av en formasjon som er i forbindelse med en brønn, slik som en hydrokarbon-inneholdende formasjon koblet til en olje- eller gassproduserende brønn.

Det er ulike anvendelser av frakturer dannet i undersjøiske formasjoner. I olje- og gassindustrien kan for eksempel frakturer dannes i en hydrokarbon-inneholdende formasjon til å gjøre det lettere å hente opp olje eller gass gjennom en brønn som er i forbindelse med formasjonen.

Frakturer kan dannes ved å pumpe et fraktureringsfluid ned i en brønn og mot en valgt overflate hos en formasjon koblet til brønnen. Pumping skjer slik at et tilstrekkelig hydraulisk trykk påføres mot formasjonen for å knuse eller separere jord materialet for slik å initiere en sprekk i formasjonen.

En sprekk har typisk en smal åpning som strekker seg sideveis fra brønnen. For å hindre en slik åpning fra å lukke seg for mye når fraktureringsfluid-trykket lettes, inneholder fraktureringsfluidet vanligvis et kornete eller partikkelformet materiale, henvist til som "proppemiddel", ned mot åpningen hos sprekken. Dette proppemidlet forblir i sprekken etter at fraktureringsprosessen er slutt. Ideelt sett holder proppemidlet i sprekken de separerte jordveggene hos formasjonen vekk fra hverandre, for å holde sprekken åpen og fremskaffer strømningsbaner gjennom hvilke hydrokarbonene fra formasjonen kan strømme ved økt hastighet i forhold til strømningshastighet gjennom ufrakturerte formasjoner.

En slik fraktureringsprosess er ment å stimulere (det vil si øke) hydrokarbon-produksjonen fra den frakturerte formasjonen. Uheldigvis skjer ikke dette alltid fordi fraktureringsprosessen kan skade heller enn hjelpe formasjonen.

En type slik skade kalles screen-out eller sand-out. Under disse forholdene tetter

proppemidlet sprekken slik at hydrokarbonene som strømmer fra formasjonen forsvinner heller enn øker. Et annet eksempel er at frakturering kan oppstå på en uønsket måte, slik som med en sprekk som strekker seg vertikalt inn i nærliggende vannfylte soner. På grunn av dette er det et behov for en fremgangsmåte for frakturering av en formasjon som fremskaffer sanntids styring av fraktureringsprosessen.

US patent nr. 5 441110 beskriver et radioaktivt tracer-system for sanntids overvåkning av sprekkutbredelse.

WO publikasjon 01/81 724 omhandler et tiltmålersystem for å kartlegge hydraulisk sprekkvekst.

Vi har nå frembrakt en måte for å redusere, eller vesentlig overkomme de ovenfor nevnte problemene.

I samsvar med den foreliggende oppfinnelsen er det fremskaffet en fremgangsmåte for frakturering av en formasjon som omfatter pumping av et fraktureringsfluid inn i en brønn, i minst deler av tidsperioden for fraktureringsjobben, for å initiere eller utvide en sprekk i en formasjon i forbindelse med brønnen, hvor det genereres signaler i løpet av tidsperioden for fraktureringsjobben, bestemt av minst en dimensjon av sprekken, og videre pumping av fraktureringsfluid i løpet av tidsperioden for fraktureringsjobben, inn i brønnen som svar på de genererte signalene, inkludert styring som svar på de genererte signalene ved minst en av en pumpehastighet hos den ytterligere pumpingen og en viskositet hos det ytterligere pumpede fraktureringsfluidet.

Den foreliggende oppfinnelsen møter det tidligere nevnte behovet for å fremskaffe en fremgangsmåte for frakturering av en formasjon på en måte som demper risikoen for at hydrogenkarbonproduktiviteten oppstår hos sprekken. Denne fremgangsmåten omfatter pumping av fraktureringsfluid, i løpet av minst deler av en tidsperiode for fraktureringsjobben inn i en brønn for å initiere eller utvide en sprekk i en formasjon i forbindelse med brønnen; generering av signaler i en tidsperiode for fraktureringsjobben bestemt av minst en dimensjon av sprekken; og videre pumping av fraktureringsfluid i tidsperioden for fraktureringsjobben, inn i brønnen som svar på de genererte signalene, inkludert styring som svar på de genererte signalene med minst en av en pumpehastighet hos den videre pumpingen og en viskositet hos det videre pumpede fraktureringsfluidet.

Generering av signalene omfatter fortrinnsvis måling av høyde eller bredde, eller begge, av sprekken. Dette kan oppnås ved for eksempel å anvende tiltmålere anbrakt i brønnen.

Viskositeten kan styres ved å endre viskositeten hos en fluidfase hos fraktureringsfluidet; det kan også eller alternativt styres ved å endre konsentrasjonen av en spesiell fase i fraktureringsfluidet.

Styring som svar på genererte signaler kan omfatte sammenlikning av en målt størrelse hos en respektiv dimensjon hos sprekken representert av de genererte signalene med en forhåndsbestemt modellert størrelse av samme dimensjon.

For at oppfinnelsen skal forstås vil foretrukne utførelsesformer av denne nå bli beskrevet med henvisning til de vedlagte tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjematisk blokkdiagram av en brønn som utsettes for fraktureringsbehandling i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen. Fig. 2 er et utsnitt av borehullet og foringsrøret i brønnen i fig. 1, hvor begge vingene av sprekken og en breddedimensjon av denne er representert. Fig. 3 er en grafisk representasjon av som viser tiltmålerresultater hos en undersjøisk sprekk. Fig. 4 er en grafisk representasjon av et forhold mellom hydraulisk (sprekk) -bredde og tid eller volummengde av pumpet fraktureringsfluid.

Det henvises til fig. 1 hvor en foret eller uforet brønn 2 dannet i jorda 4 (enten undersjøisk eller på jordoverflaten) på passende måte er i forbindelse med en undersjøisk formasjon 6. Spesielt i fig. 1 krysser brønnen 2 formasjonen 6 slik at minst deler av brønnhullet defineres av en del av formasjonen 6. Et fraktureringsfluid fra et frakture ringssystem 8 kan påføres mot slike deler av formasjonen 6 for å frakturere den. En vanlig måte å gjøre dette på er å anbringe et fluid-ledende rør eller en rørstreng 10 på passende måte i brønnen 2; og en tetnings-sammenstilling 12 og en bunnhullstetning 14 eller andre passende midler, anbringes for å velge å isolere den spesielle overflaten til formasjonen 6 som fraktureringsfluidet skal påføres mot, gjennom en eller flere åpninger i røret eller rørstrengen 10 eller foring eller sement ettersom slike ellers hindrer strømmer inn i den valgte delen av formasjonen 6 (for eksempel gjennom perforeringer 15 dannet av en kjent perforeringsprosess). Denne overflaten kan inkludere hele høyden til formasjonen 6 eller en del eller sone av denne.

Frakture ringssystemet 8 er i forbindelse med røret eller rørstrengen 10 på kjent måte slik at et fraktureringsfluid kan pumpes ned røret eller rørstrengen 10 og mot den valgte delen av formasjonen 6 som representert av den strømningsindikerende linja 16 i fig. 1. Frakture ringssystemet 8 omfatter et fluid-subsystem 18, et proppemiddel-subsystem 20, et pumpe-subsystem 22 og en kontroller 24.

Fluid-subsystemet 18 av en vanlig type omfatter vanligvis en blander og kilder av kjente substanser som tilføres på kjent måte i blanderen under operasjon av kontrolleren 24 eller styring i fluid-subsystemet 18 for å oppnå en væske eller tyknet fraktureringsfluid-base med ønskede fluidegenskaper (for eksempel viskositet, fluidkvalitet).

Proppemiddel-subsystemet 20 av en vanlig type omfatter proppemiddel i en eller flere lagringsanordninger for proppemidler, overføringsapparater for å transportere proppemiddel fra lagringsanordningen(e) til fraktureringsfluid fra fluid-subsystemet 18 og et tilsvarende styringsapparat som svar på kontrolleren 24 for å drive overføringsapparatet ved ønsket hastighet som vil tilføre en ønsket mengde proppemiddel til fluidet for å oppnå en ønsket eller spesiell konsentrasjon av proppemiddel i fraktureringsfluidet.

Pumpe-subsystemet 22 av en vanlig type omfatter en serie positive forskyvningspumper som mottar basefluidet/proppemiddel-blandingen eller -slammet og injiserer dette inn i brønnhodet hos brønnen 2 som fraktureringsfluid undertrykk. Operasjonen til pumpene hos pumpe-subsystemet 22 i fig. 1, omfattende pumpehastighet, styres av kontrolleren 24.

Kontrolleren 24 omfatter maskinvare og programvare (for eksempel en programmert personlig datamaskin) som tillater fagpersoner å styre fluidet, proppemidlet og pumpe-subsystemene 18, 20, 22. Data fra fraktureringsprosessen, inkludert sanntids data fra brønnen og de tidligere nevnte subsystemene, mottas og prosesseres av kontrolleren 24 for å fremskaffe overvåkning og annen informasjonsfremvisning til operatøren og å fremskaffe styringssignaler til subsystemene, enten manuelt (slik som via input fra operatøren) eller automatisk (slik som via programmering i kontrolleren 24 slik at den automatisk drives som svar på sanntids data). Maskinvaren kan være ordinær, likesom programvaren, foruten den delen av maskinvaren eller programvaren som er tilpasset til å implementere prosessen som er beskrevet her med tanke på den foreliggende oppfinnelsen. Spesielle tilpasninger kan gjøres av en fagmann på området gitt denne spesifikasjonen.

Det er i fig. 1 også vist en trykksensor 28 (en er vist, men et flertall kan anvendes). Trykket i bunnhullet kan måles enten direkte ved hjelp av trykksensoren 28 eller gjennom en prosess med å bestemme den fra lesing av overflatebehandlingsdata. Forholdet mellom trykket i bunnhullet og overflatetrykket er kjent, og er som følger: BHTP = STP + Hydrostatisk HEAD - P Friction, hvor BHTP ) behandlingstrykket i bunnhullet; STP = overflatebehandlingstrykket; Hydrostatisk HEAD er trykket hos slammet/fluidkolonna; og P Friction er hele trykkfallet langs strømningsbanen på grunn av friksjon. Siden P Friction kan være vanskelig å bestemme for ulike fraktureringsfluid, er det for eksempel foretrukket å måle trykket i bunnhullet direkte, slik som med en trykkmåler som løper langs strengen (for eksempel i bunnhullsammenstillingen) slik at beregningen av effektene av friksjonstrykket unngås. Trykksensoren 28 representerer en slik trykkmåler nede i brønnhullet.

Komponenter som nevnt ovenfor kan være vanlig utstyr satt sammen og drevet på kjent måte foruten å være modifisert i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen slik det er beskrevet nedenfor. Generelt er slikt utstyr imidlertid drevet for å pumpe et viskøst fraktureringsfluid, som inneholder proppemiddel, i minst deler av fraktureringsprosessen, ned røret eller rørstrengen 10 og mot den valgte delen av formasjonen 6. Når tilstrekkelig trykk er påført initierer eller utvider fraktureringsfluidet en sprekk 26 som typisk dannes i motsatt retning fra hullet i brønnen 2 som vist i fig. 2 (kun én retning eller vinge av det som er vist i fig. 1). Utvidelsen av sprekken 26 over tid er indikert i fig. 1 av etterfølgende frakturkanter 26a - 26e som strekker seg radialt utover fra brønnen 2.

På denne måten, som en del av oppfinnelsen, pumpes fraktureringsfluid i løpet av minst deler av tidsperioden for fraktureringsjobben inn i brønnen 2 for å initiere eller utvide sprekken 26 i formasjonen 6 som er i forbindelse med brønnen 2.1 minst deler av tidsperioden for fraktureringsjobben, og om pumping skjer samtidig eller ikke, genereres signaler bestemt av minst en dimensjon av sprekken 26. Fortrinnsvis detekteres frakturhøyden og/eller frakturbredden (også henvist til som hydraulisk høyde og hydraulisk bredde). Frakturhøyden er typisk dimensjonen i retningen markert med "H" i fig. 1, og frakturbredden er dimensjonen vinkelrett på høydedimensjonen og inn i eller ut av arket i fig. 1 (det vil si dimensjonen i retningen til en tangent hos en bue hos omkretsen av brønnen; i motsetning til lengde eller dybde, som er den dimensjonen målt i radiell utoverretningfra brønnen 2; se fig. 2 for en illustrasjon av bredde "W"). Signaler genereres som svar på den påviste dimensjonen eller dimensjonene, og slike signaler sendes til kontrolleren 24 ved enhver passende signaloverføringsteknikk (for eksempel elektrisk, akustisk, trykkbasert, elektromagnetisk). Dette utføres fortrinnsvis i sanntid ettersom ytterligere pumping av fraktureringsfluid skjer, eller minst i løpet av tidsperioden for fraktureringsjobben selv om pumping ikke skjer (det vil si i løpet av en samlet frakturingeringsjobb, kan det skje flere ganger at pumping stoppes, men fortrinnsvis kan samling av data fortsatt skje). Ved bruk av en slik sprekk-kartlegging i sanntid kan frakturforplantnings-prosessen endres for å minske risiko. Derfor anvendes en eller flere sanntids deteksjonsanordninger og telemetri-systemer fortrinnsvis for å samle og sende informasjon om frakturgeometrien i sanntid og fremskaffe styringssignaler til kontrolleren 24 som svar på en slik påvist geometri. I fig. 1 er dette illustrert oppnådd ved bruk av et flertall tiltmålere 30 (fem er vist, men ethvert passende antall kan brukes) hvorfra sanntids data overføres til kontrolleren 24 via ethvert passende telemetrimiddel 32 (for eksempel elektrisk, akustisk, trykkbasert, elektromagnetisk, som beskrevet ovenfor).

Frakturering i samsvar med det foregående forårsaker at omgivende stein hos formasjonen 6 beveger seg eller deformeres lite, men tilstrekkelig til å tillate at oppstillingen av de ultra-følsomme tiltmålerene 30 detekterer den lille tiltingen. Tiltings-eller deformasjonsmønstret som observeres ved jordoverflaten avslører den primære retningen til oppsprekkingen som kan være opptil flere tusen fot under, som hjelper borere i å bestemme seg for hvor ekstra brønner skal settes. Ved å plassere tiltmålere nede i brønnhullet i etterborede brønnhull, kan frakturdimensjonene (høyde, lengde og bredde) også måles. Frakturdimensjonene er viktige for å bestemme arealet til leggingen som er i kontakt med den hydraulisk dannede sprekken. Dersom frakturhøyden for eksempel er tjuefem prosent mindre en forventet, kan en brønn produsere kun opp til syttifem prosent av dens potensielle utvinningen. Dersom en fraktur er mye mindre enn forventet, så vil lengden hos sprekken sannsynligvis være kortere enn ønsket og optimal utvinning vil lide som et resultat. Ved å være i stand til å måle disse dimensjonene direkte kan brønnoperatører bestemme hvorvidt de oppnår ønskede hydrauliske frakturdimensjoner.

Fig. 3 representerer hvordan tiltmålere, så som tiltmålere 30, kan reagere for å måle orienteringen eller retningen til en hydraulisk indusert vertikal sprekk (slik som sprekk 26, for eksempel). En sammenstilling av tiltmålere plassert ved overflaten kan føle deformasjonsmønstret hos en resultant gjennom 34 som er i samme retning (orientering) som sprekken 26, som for eksempel kan være en engelsk mil eller mer under jordoverflaten. I tillegg kan deformasjonsmønstret som målt av tiltmålerne plassert nede i brønnhullet (i et skrått brønnhull, eller i en behandlingsbrønn, slik som der tiltmålerne er) anvendes til å måle frakturhøyden, bredden og enkelte ganger lengde. Et slikt svar er vist i den delen av representasjonen som er markert av henvisningstall 36 i fig. 3.

En type tiltmålere som anvendes som tiltmålere 30 har et glassrør fylt med flytende elektrolytt som inneholder en gassboble. Slike tiltmålere har elektroder i seg slik at kretsen kan påvise posisjonen eller tiltingen til bobla. Det er en "felles-" eller eksiterings-elektrode, og en "utgangs-" eller oppsamlings-elektrode på hver ende. Et tidsvarierende signal påføres felles-elektroden og hver utgangs-elektrode kobles via en resistor til jord. Dette fremskaffer en resistiv brokopling, hvor de andre to motstandene er variable som definert av de respektive resistanser hos elektrolyttene mellom felles-elektroden og hver av de to utgangselektrodene. Signalene ved de to utgangs-elektrodene går til innganger hos en differensialforsterker, hvis utgang likerettes og forsterkes ytterligere. Dette forsterkede analoge signalet lavpass-filtreres og digitaliseres av en analog-til-digital-omformer. I en spesiell implementasjon overføres datasignalene fra analog-til-digital-omformeren til overflaten i sanntid gjennom en vanlig tilgjengelig enkeltleders elektrisk kabel til en opptaksenhet for fremvisning og prosessering (spesielt for kontrolleren 24 i fig. 1); imidlertid kan andre passende signaloverføringsteknikker brukes.

Et par av disse sensorene som er plassert rettvinklet i forhold til hverandre, anvendes i hver tiltmåler 30 og en sammenstilling av for eksempel tre til tjue av disse tiltmålerne 30 er plassert på tvers av intervallet som skal fraktureres, slik som vist i fig. 1 - 3 (fortrinnsvis over og under det isolerte området i brønnen hvor fraktureringsfluidet påføres mot formasjonen, hvilket område er mellom pakningene 12,14 i fig. 1 og fortrinnsvis for å dekke området til frakturhøyde-veksten). I en spesiell implementering er tiltmålerne 30 montert til foringen 38 (anbrakt på kjent måte i brønnen 2) av permanentmagneter, og foringen 38 er i sin tur koblet til formasjonen av en ekstern sementkappe (ikke vist separat i tegningene, men dette er kjent teknikk) slik at foringen 38 vil bøyes eller deformeres på samme måte som formasjonen 6 på grunn av nærværet av den hydrauliske sprekken 26. Tiltmålerne 30 er fortrinnsvis festet til foringen 38 ut av den mest turbulente delen av enhver nærliggende fluidstrøm (de i fig. 1 er utenfor den tilsiktede banen til strømmen 16). I en uforet brønn behøves enkelte koblinger mellom tiltmålerne og brønnveggen (for eksempel en mekanisk kobling som kan fremskaffes av sentreringsverktøy eller desentreringsverktøy).

Når data er oppnådd fra tiltmålerne 30 kan de konverteres i kontrolleren 24 i formasjonen med en eller flere dimensjoner hos sprekken 26. Frakturbredden og/eller frakturhøyden kan bestemmes på kjent måte. Frakturbredden kan bestemmes for eksempel ved å integrere den induserte tiltingen fra et punkt som er overveiende upåvirket av sprekken (over eller under en vertikal sprekk, et punkt langs lengden av en sprekk men under dennes utstrekning, eller et analogt punkt hos en ikke-vertikal sprekk) til et punkt i midten av sprekken. Integreringen av tiltingen langs en lengde fremskaffer en total deformasjon langs denne lengden. Dersom signalene opptas i umiddelbar nærhet av sprekken, så vil den totale deformasjonen bli lik halvparten av frakturbredden. Dersom det ikke er noe medium mellom sprekken og signalene, modifiseres deformasjonsmønstret av mediet. Modifiseringen kan estimeres pålitelig gjennom bruken av en vanlig modell, slik som den fremskaffet av Green og Sneddon (1950) ("The Distribution of Stress in the Neighborhood of a Flat Elliptival Crack in an Elastic Solid", Proe. Camb. Phil. Soc, 46,159-163).

Frakturhøyden kan for eksempel bestemmes ved å observere den induserte tiltingen fra et punkt som er overveiende upåvirket av sprekken til et punkt som er vesentlig påvirket av frakturveksten. Dersom signalene opptas i umiddelbar nærhet av sprekken, vil en stor topp i tiltingen oppstå ved kantene av sprekken. Sporingen av disse toppene over tid fremskaffer en måling av veksten av kantene hos sprekken. Dersom det er et medium mellom sprekken og signalene modifiseres deformasjonsmønstret av mediet. Modifiseringen kan estimeres pålitelig gjennom bruken av en vanlig modell, slik som den fremskaffet av Green og Sneddon (1950) ("The Distribution of Stress in the Neighborhood of a Flat Elliptical Crack in an Elastic Solid", Proe. Camb. Phil. Soc, 46,159-163).

Den ovenfor nevnte omformingen av datasignaler fra tiltmåleren som måler frakturdimensjonen kan implementeres ved programmering av kontrolleren 24 som kjent, gitt denne forklaringen av oppfinnelsen. For eksempel kan omregningstabellen eller likningsberegningene implementeres ved bruk av kontrolleren 24.

For å minske risikoen for at hydrokarbonaktivitet oppstår fra den samlede fraktureringsprosessen, for slik å unngå screen-out eller sand-out eller utilsiktet frakturvekst, styres ytterligere pumping av fraktureringsfluid ned i brønnen 2 som svar på de genererte signalene fra sensorene. Dette omfatter styring som svar på de genererte signalene fra tiltmålerne 30 fra eksemplet i fig. 1 med minst en pumpehastighet for den ytterligere pumpingen og en viskositet hos det ytterligere pumpede fraktureringsfluidet. Når viskositeten styres, så kan dette gjøres enten ved endring av viskositeten hos fluidfasen (for eksempel base-gelen) hos fraktureringsfluidet og/eller ved endring av konsentrasjonen av den spesielle fasen (for eksempel proppemidlet) i fraktureringsfluidet. Slike endringer kan gjøres av kontrolleren 24 eller av operatøren som styrer hastigheten til pumpene i pumpe-subsystemet 22, strømmen av materialer inn i blanderen hos fluid-subsystemet 18 og/eller overføringshastigheten hos proppemidlet fra proppemiddel-subsystemet 20.

For å forenkle den videre forklaringen henvises det nå til bredden som er blitt bestemt av signalene fra tiltmålerene 20. Når denne bredden er kjent kan denne sammenliknes med en modell dannet for den respektive brønnen. Slike modeller lages på vanlig måte i løpet av fluidutformings-fasen når en fagmann på området utformer fraktureringsfluid som skal bli brukt i den spesielle brønnen som gjennomgår behandling. Selv om det spesielle forholdet mellom frakturbredde og tid eller volum hos fluidet som pumpes kan variere fra brønn til brønn vil det generelle forholdet være som vist av kurven eller grafen 40 i fig. 4. Dersom den aktuelle bredden bestemt fra tiltmålersignalene og det tidligere nevnte modellerte forholdet er utenfor en forhåndsbestemt tolererbar varians 42 hos den modellerte kurven 40 (slik som bestemt ved bruk av kontrolleren 24 og/eller personlig observasjon) kan korrigerende tiltak gjøres. Variansen 42 kan være null; eller den kan være større enn eller mindre enn den ønskede størrelsen (det vil si en tillatt varians i en retning, men null varians i den andre retningen relativt grafen 40). Dersom en varians velges for både større enn og mindre enn den ønskede frakturbredden representert av forholdet hos grafen 40 (slik som en varians indikert med henvisningstall 42), vil en målt bredde plottet ved punktet 44 ikke utløse en korrigerende styringshandling siden den målte bredden er innenfor tillatt område. En for stor målt bredde representert ved punktet 46 i fig. 4, eller en for liten målt bredde representert ved punktet 48 i fig. 4, vil utløse korrigerende handling. På denne måten omfatter styring som svar på de genererte signalene i denne illustrasjonen sammenlikning av en målt størrelse med minst en dimensjon hos sprekken representert ved de genererte signalene med en forhåndsbestemt modellert størrelse av den samme minst ene dimensjonen.

Det følgende er illustrative, men ikke begrensende eksempler på påviste problemer og korrigerende handlinger.

Ved hendelsen at den målte bredden er økende ved en hastighet raskere enn modellen indikerer at den skal (for eksempel som indikert ved det målte datapunktet 46 i fig. 4), og en hurtig økning oppstår i behandlingstrykket i bunnhullet samtidig som påvist av for eksempel trykksensoren 28, og passende overført til kontrolleren 24, vil en fagmann på området (eller kontrolleren 24, dersom den er passende programmert) vite at en bro i sprekken har oppstått, trolig forårsaket av proppemiddel som har truffet en hindring. En eller flere av følgende korrigerende trinn kan da tas: øke injeksjonshastighet, øke fluidviskositeten, endre proppemiddelkonsentrasjonen. Disse valgene fremkommer fordi hydraulisk bredde er en funksjon av injeksjons (slamstrømnings) -hastighet, frakturlengde, viskositeten til fraktureringsfluidet og Youngs Modulus hos formasjonssteinen ved injeksjonspunktet. En form for modellering av bredde er likningen:

Dette er kjent som Perkins og Kerns breddelikning. Det finnes flere andre likninger, slik som Geertsma og DeKlerk, som også relaterer hydraulisk bredde med injeksjonshastighet, viskositet hos fraktureringsfluidet og frakturgeometri.

Dersom korrigerende handlinger skal utføres, kan operatøren velge å styre strømningshastigheten og/eller viskositeten som indikert av forholdene ovenfor. Slamstrømningshastigheten er styrbar via pumpehastigheten hos pumpene hos pumpe-subsystemet 22. Viskositetsfaktoren er styrbar gjennom enten fluidviskositeten eller proppemiddel-konsentrasjonen i slammet som forklart nedenfor. Hastighet er en av de første faktorene som brukes for korrigerende handling dersom hastigheten til korreksjonen er ønsket på grunn av at en endring i strømningshastighet hos fraktureringsfluidet eller slammet, som påvirket av kontrolleren 24 eller operatøren som styrer pumpene hos pumpe-subsystemet 22, har en øyeblikkelig effekt nede i brønnhullet. Viskositetsendringer på den andre siden har ikke en effekt nede i brønnhullet før etter fortrenging av det eksisterende volumet med slam mellom brønnhullet og overflatepunket hvor viskositetsendringen oppstår.

Når det gjelder fluidviskositets-endringen (det vil si endringen i viskositet hos base-gelen eller annen flytende fase hos fraktureringsfluidet eller slammet), er dette hurtigere effektivt hos løpende fluidblande-konfigurasjoner enn hos porsjonsblande-konfigurasjoner siden det ikke er noe stort volum med forhåndsblandet fluid som skal brukes opp eller gjen-blandes i en løpende konfigurasjon.

Viskositetsfaktoren hos den tidligere nevnte breddelikningen kan også påvirkes av endring av mengden av den spesielle fasen i fraktureringsfluidet, hvorved konsentrasjonen av partikkelmateriale (for eksempel proppemiddel) i fluidet er endret. For et newtonsk fluid, hvor konsentrasjonen av partikkelmateriale og viskositet er relatert er beskrevet i "Effects of particle properties on the rheology of concentrated non-colloidal suspensions", Tsai, Botts, og Plouff, J. Rheol. 36 (7) (Oktober 1992), innlemmet her ved henvisning, som viser følgende forhold:

hvor x = vesentlig relativ viskositet hos suspensjon x maksimal partikkelpakkings-friksjon.

For ikke-newtonske fluid viser artikkelen "A New Method for Predicting Friction Pressure and Rheology of Proppant-Laden Fracturing Fluids", Keck, Nehmer og Strumlo, Society of Petroleum Engineers (SPE) paper no 19771 (1989), innlemmet her gjennom en henvisning, følgende forhold mellom viskositet og partikkelkomponenter:

hvor n' er enhetsløs kraftlov-strømningsindeks for umettet fluid, 0 = partikkelvolum-fraksjon hos slammet, og shear = umettet newtonsk skjærhastighet.

Et annet eksempel på tendensen til å reagere på brønnhullsinformasjon er når den faktiske bredden detektert av tiltmålerene 30 indikerer at bredden er vesentlig mindre enn det som ble modellert for tidspunktet eller volumpumpe-punktet i fraktureringsprosessen (slik som indikert ved det målte datapunktet 48 i fig. 4). For liten bredde kan indikere ukontrollert frakturhøyde-vekst. I slike tilfeller forårsaker det trykksatte fraktureringsfluidet at formasjonen slittes hurtig vertikalt med liten breddevekst. Dette kan danne en skadelig situasjon dersom en uønsket vertikalt nærliggende formasjon eller sone, slik som en som inneholder vann, settes i forbindelse gjennom en for stor sprekk med produksjonssone som er ment å være frakturert. Dersom dette ble den utviklede situasjonen indikert av sanntids tiltmåler-data, vil operatøren (eller den passende programmerte kontrolleren 24) respondere ved øyeblikkelig stans av pumpingen i pumpe-subsystemet 22 og på denne måten redusere strømningshastighetsfaktoren i den tidligere nevnte likningen til null.

De tidligere nevnte korrigerende handlingseksemplene kan implementeres manuelt ved styring av en operatør eller ved automatisk styring (for eksempel ved å programmere en kontroller 24 med responsive signaler for å styre en eller flere av subsystemene gitt de automatisk detekterte betingelsene).

På denne måten er den foreliggende oppfinnelsen veltilpasset til å utføre formålene og å oppnå de resultater og fordeler som nevnt ovenfor. Mens foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er beskrevet med formål å vise oppfinnelsen, vil endringer i konstruksjonen og arrangementet av deler og utførelsestrinnene gjøres av fagmenn på området innenfor rammen av oppfinnelsestanken som definert av de vedlagte patentkravene.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for frakturering av en formasjon (6), omfattende pumping av fraktureringsfluid i løpet av minst deler av en tidsperiode for en fraktureringsjobb, inn i en brønn (2) for å initiere eller utvide en sprekk (26) i formasjonen som brønnen er i forbindelse med ved bruk av tiltmålere (30) for å avføle minst én dimensjon av sprekken (26) som; genererer signaler i tidsperioden for fraktureringsjobben, bestemt av den minst ene dimensjon hos sprekken (26); og videre pumpe et fraktureringsfluid i tidsperioden for fraktureringsjobben, inn i brønnen (2) som svar på de genererte signalene, inkludert å styre en pumpehastighet av den videre pumpingen og en viskositet av det videre pumpede fraktureringsfluidet som svar på de genererte signalene,karakterisert vedat å styre som svar på de genererte signaler, omfatter å sammenligne en målt størrelse av den minst ene dimensjon av sprekken (26) representert av de genererte signaler med en forhåndsbestemt, modellert størrelse av den samme minst ene dimensjon, idet fremgangsmåten inkluderer å påvise en bro i sprekken (26), idet å påvise en bro i sprekken (26) omfatter å måle et behandlingstrykk, å benytte tiltmålere (30) inkludert å avføle en bredde av sprekken (26) og sammenligne den målte størrelse av den minst ene dimensjon av sprekken (26) representert av de genererte signaler med en forhåndsbestemt modellert størrelse av den samme minst ene dimensjon, inkludert å sammenligne bredden avfølt med tiltmålere (30) med en forhåndsbestemt bredde.

2. Fremgangsmåte i samsvar med patentkrav 1 eller 2,karakterisert vedat viskositeten styres, omfattende å endre viskositeten til en fluidfase av fraktureringsfluidet.

3. Fremgangsmåte i samsvar med ett av patentkravene 1 - 3,karakterisert vedat viskositeten styres, omfattende å endre konsentrasjonen til en spesiell fase i fraktureringsfluidet.

4. Fremgangsmåte i samsvar med et hvilket som helst av patentkravene ovenfor,karakterisert vedat de genererte signalene omfatter å avføle høyden av sprekken (26).