RU2637255C2 - Method for checking fracture geometry for microseismic events - Google Patents
Method for checking fracture geometry for microseismic events Download PDFInfo
- Publication number
- RU2637255C2 RU2637255C2 RU2016103097A RU2016103097A RU2637255C2 RU 2637255 C2 RU2637255 C2 RU 2637255C2 RU 2016103097 A RU2016103097 A RU 2016103097A RU 2016103097 A RU2016103097 A RU 2016103097A RU 2637255 C2 RU2637255 C2 RU 2637255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fracture
- network
- hydraulic
- fractures
- crack
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/25—Methods for stimulating production
- E21B43/26—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Z—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G16Z99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS RELATIONS TO RELATED APPLICATIONS
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке США № 61/842257, поданной 2 июля 2013 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.[0001] This application claims priority according to provisional application US No. 61/842257, filed July 2, 2013, which is incorporated herein by reference in full.
[0002] Настоящая заявка также является частичным продолжением заявки на патент США № 14/133687, поданной 19 декабря 2013 г., которая притязает на приоритет согласно предварительной заявке США № 61/746183, поданной 27 декабря 2012 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме, и которая является частичным продолжением заявки на патент США № 61/628690, поданной 4 ноября 2011 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.[0002] This application is also a partial continuation of application for US patent No. 14/133687, filed December 19, 2013, which claims priority according to provisional application US No. 61/746183, filed December 27, 2012, which is incorporated herein by reference in its entirety, and which is a partial continuation of US Patent Application No. 61/628690, filed November 4, 2011, which is incorporated herein by reference in its entirety.
[0003] Настоящая заявка также связана с предварительной заявкой США № 61/451843, поданной 11 марта 2011 г., под названием «Способ, система, устройство и машиночитаемый носитель для нетрадиционной газовой геомеханической интенсификации»; и настоящая заявка связана с международной заявкой № WO2012125558, поданной 20 сентября 2012г., под названием «Система и способ выполнения операций микросейсмического разрыва»; и настоящая заявка связана с предварительной заявкой США № 61/684588, поданной 17 августа 2012 г., под названием «Система и способ выполнения операций интенсификации пласта» описание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.[0003] This application is also related to provisional application US No. 61/451843, filed March 11, 2011, entitled "Method, system, device and machine-readable medium for unconventional gas geomechanical intensification"; and this application is related to international application No. WO2012125558, filed September 20, 2012, under the name "System and Method for Performing Microseismic Gap Operations"; and this application is related to provisional application US No. 61/684588, filed August 17, 2012, entitled "System and Method for Performing Intensification Operations", a description of each of which is incorporated herein by reference in full.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
[0004] Настоящее изобретение относится, главным образом, к способам и системам для выполнения операций на буровой площадке. Более конкретно, данное изобретение направлено на способы и системы для выполнения операций разрыва, такие как изучение подземной формации и получение характеристик сетей гидравлических разрывов в подземной формации.[0004] The present invention relates mainly to methods and systems for performing operations at a drilling site. More specifically, this invention is directed to methods and systems for performing fracturing operations, such as studying an underground formation and characterizing hydraulic fracturing networks in an underground formation.
[0005] Чтобы способствовать извлечению углеводородов из нефтяных и газовых скважин, подземные формации, окружающие такие скважины, могут быть подвергнуты гидравлическому разрыву. Гидравлический разрыв может быть использован для создания трещин в подземных формациях, чтобы обеспечить движение нефти или газа к скважине. Формация подвергается разрыву путем введения специально разработанной текучей среды (называемой здесь «жидкость для гидроразрыва» или «буровой раствор для гидроразрыва») при высоком давлении и высоких расходах в формацию через один или больше стволов скважины. Гидравлические разрывы могут отходить от скважины на сотни футов в двух противоположных направлениях в соответствии с естественными напряжениями в формации. В определенных обстоятельствах они могут образовывать сложную сеть трещин. Сложные сети трещин могут включать в себя искусственно созданные гидравлические разрывы и естественные трещины, которые могут пересекаться или не пересекаться вдоль множества азимутов, во многих плоскостях и направлениях, и во многих регионах.[0005] In order to facilitate hydrocarbon recovery from oil and gas wells, subterranean formations surrounding such wells may be subjected to hydraulic fracturing. Hydraulic fracturing can be used to create cracks in subterranean formations to allow oil or gas to move toward the well. The formation is fractured by introducing a specially designed fluid (referred to herein as “fracturing fluid” or “frac drilling fluid”) at high pressure and high flow rates into the formation through one or more wellbores. Hydraulic fractures can move hundreds of feet from the well in two opposite directions in accordance with the natural stresses in the formation. In certain circumstances, they can form a complex network of cracks. Complex fracture networks may include artificially generated hydraulic fractures and natural fractures that may or may not intersect along multiple azimuths, in many planes and directions, and in many regions.
[0006] Схемы гидравлических разрывов, созданные путем интенсификации разрыва, могут быть сложными, и могут образовывать сеть трещин, как показано путем распределения связанных микросейсмических событий. Чтобы представлять созданные гидравлические разрывы, были разработаны сложные сети гидравлических разрывов. Примеры способов выполнения разрыва представлены в патентах/заявках США №№ 6101447, 7363162, 7788074, 20080133186, 20100138196, и 20100250215.[0006] Hydraulic fracture patterns created by fracture intensification can be complex and can form a network of fractures, as shown by the distribution of related microseismic events. In order to represent the created hydraulic fractures, complex hydraulic fracture networks have been developed. Examples of methods for performing the gap are presented in US patents / applications No. 6101447, 7363162, 7788074, 20080133186, 20100138196, and 20100250215.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
[0007] По меньшей мере в одном аспекте настоящее изобретение относится к способам выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин имеет естественные трещины. Буровая площадка может быть интенсифицирована путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя получение данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин, и получение механической модели геологической среды подземной формации, и создание схемы роста гидравлического разрыва для сети гидравлических разрывов со временем. Создание включает в себя распространение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, определение параметров гидравлического разрыва для гидравлических разрывов после распространения, определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение размеров трещин гидравлических разрывов по определенным параметрам гидравлического разрыва, определение параметров переноса и механической модели геологической среды. Способ также включает в себя выполнение затенения напряжения на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами и повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений.[0007] In at least one aspect, the present invention relates to methods for performing a fracturing operation at a drilling site. The drilling site is located near the underground formation, which has a well drilled in it and a network of fractures. The crack network has natural cracks. The drilling site can be intensified by pumping the injected fluid with proppant into the fracture network. The method includes obtaining wellsite data, including natural fracture parameters for natural fractures, and obtaining a mechanical model of the geological environment of the underground formation, and creating a hydraulic fracture growth pattern for the hydraulic fracturing network over time. The creation includes the propagation of hydraulic fractures from the well into a network of fractures of an underground formation to form a hydraulic fracture network including natural fractures and hydraulic fractures, determination of hydraulic fracture parameters for hydraulic fractures after propagation, determination of transfer parameters for proppant passing through the network fractures, and fracture sizing of hydraulic fractures by certain parameters of hydraulic fractures about the gap, determining the parameters of the transfer and the mechanical model of the geological environment. The method also includes performing stress shading on the fractures to determine stress interaction between the fractures and repeating the creation based on the determined stress interaction.
[0008] Если гидравлический разрыв встречается с естественной трещиной, способ может также включать в себя определение поведения при пересечении между гидравлическими разрывами и встреченной трещиной на основе определенного взаимодействия напряжений, и повторение может включать в себя повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений и поведения при пересечении. Способ также может включать в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин.[0008] If the hydraulic fracture meets a natural fracture, the method may also include determining intersection behavior between the hydraulic fractures and the encountered fracture based on a certain stress interaction, and repetition may include creating a repetition based on a specific interaction of stresses and intersection behavior . The method may also include stimulation of the well site by pumping the injected fluid with proppant into the fracture network.
[0009] Если гидравлический разрыв встречается с естественной трещиной, способ также может включать в себя определение поведения при пересечении при встреченной естественной трещине, и повторение включает в себя повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений и поведения при пересечении. Схема роста трещины может быть изменена или не изменена в соответствии с поведением при пересечении. Давление разрыва сети гидравлических разрывов может быть больше, чем напряжение, действующее на встреченную трещину, и схема роста разрыва может распространяться вдоль встреченной трещины. Схема роста разрыва может продолжать распространение вдоль встреченной трещины, до тех пор, пока не будет достигнут конец естественной трещины. Схема роста разрыва может изменить направление в конце естественной трещины, и схема роста разрыва может проходить в направлении, перпендикулярном к минимальному напряжению в конце естественной трещины. Схема роста разрыва может распространяться перпендикулярно к локальному основному напряжению в соответствии с затенением напряжения.[0009] If the hydraulic fracture meets a natural fracture, the method may also include determining intersection behavior when a natural fracture is encountered, and the repetition includes repetition of the creation based on a certain interaction of stresses and intersection behavior. The crack growth pattern may or may not be changed in accordance with the intersection behavior. The fracture pressure of the hydraulic fracture network may be greater than the stress acting on the encountered crack, and the fracture growth pattern may propagate along the encountered crack. The fracture growth pattern can continue to propagate along the encountered crack, until the end of the natural crack is reached. The fracture growth pattern may change direction at the end of the natural crack, and the fracture growth pattern may extend in a direction perpendicular to the minimum stress at the end of the natural crack. The fracture growth pattern may extend perpendicular to the local main stress in accordance with the shading of the stress.
[0010] Затенение напряжения может включать в себя выполнение разрыва смещений для каждого из гидравлических разрывов. Затенение напряжения может включать в себя выполнение затенения напряжения вокруг множества скважин на буровой площадке и повторение создания, используя затенение напряжения, выполненное на множестве скважин. Затенение напряжения может включать в себя выполнение затенения напряжения на множестве ступеней интенсификации в скважине.[0010] The voltage shading may include performing discontinuity displacements for each of the hydraulic discontinuities. Shading stresses may include performing shading stresses around a plurality of wells at a drilling site and repetition using stress shading performed on a plurality of wells. Shading stresses may include performing shading stresses at multiple stages of stimulation in the well.
[0011] Способ также может включать в себя подтверждение достоверности схемы роста трещины. Подтверждение достоверности может включать в себя сравнение схемы роста трещины по меньшей мере с одной моделью из моделей интенсификации сети трещин.[0011] The method may also include validating the crack growth pattern. Validation may include comparing a fracture growth pattern with at least one model of a fracture network stimulation model.
[0012] Распространение может включать в себя распространение гидравлических разрывов вдоль схемы роста разрыва на основе параметров естественной трещины и минимального напряжения, и максимального напряжения в подземной формации. Определение размеров трещины может включать в себя один из элементов: оценочные сейсмические измерения, алгоритм ant tracking, акустические измерения, геологические измерения и их сочетание. Данные буровой площадки могут включать в себя по меньшей мере одни из геологических, петрофизических, геомеханических, каротажных измерений, заканчиваний, ретроспективных данных и их сочетание. Параметры естественной трещины могу быть созданы с помощью одного из наблюдательных исследований скважинным сканером, оценочных размеров трещины из скважинных измерений, получения микросейсмических изображений и их сочетаний.[0012] The propagation may include the propagation of hydraulic fractures along the fracture growth pattern based on the parameters of the natural fracture and the minimum stress and maximum stress in the subterranean formation. Determining the size of a crack can include one of the elements: estimated seismic measurements, ant tracking algorithm, acoustic measurements, geological measurements, and a combination thereof. Drilling site data may include at least one of geological, petrophysical, geomechanical, logging, completion, retrospective data, and a combination thereof. The parameters of a natural crack can be created using one of the observational studies with a downhole scanner, estimated crack sizes from downhole measurements, microseismic imaging, and combinations thereof.
[0013] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин, с сетью трещин, включающей в себя естественные трещины, и с буровой площадки, интенсифицированной путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя получение данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин и получение механической модели геологической среды подземной формации, создание схемы роста гидравлического разрыва для сети разрывов со временем, выполнение интерпретации микросейсмичности на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами, и повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений. Создание включает в себя распространение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, определение параметров гидравлического разрыва для гидравлических разрывов после распространения, определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение размеров трещин гидравлических разрывов по определенным параметрам гидравлических разрывов, определение параметров переноса и механической модели геологической среды.[0013] In another aspect, the invention relates to a method for performing a fracturing operation at a drilling site located near an underground formation having a borehole therein and a network of fractures, with a network of fractures including natural fractures, and from a drilling site stimulated by pumping proppant fluid into a fracture network. The method includes obtaining wellsite data, including the parameters of a natural fracture for natural fractures and obtaining a mechanical model of the geological environment of an underground formation, creating a hydraulic fracture growth pattern for a fracture network over time, and interpreting microseismicity on hydraulic fractures to determine the interaction of stresses between hydraulic fractures breaks, and repetition of the creation based on a certain interaction of stresses. The creation includes the propagation of hydraulic fractures from the well into a network of fractures of an underground formation to form a hydraulic fracture network including natural fractures and hydraulic fractures, determination of hydraulic fracture parameters for hydraulic fractures after propagation, determination of transfer parameters for proppant passing through the network fractures, and fracture sizing of hydraulic fractures by certain hydraulic parameters discontinuities, determination of transport parameters and a mechanical model of the geological environment.
[0014] В другом аспекте представлен способ выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин и получение измерений микросейсмических событий подземной формации, моделирование гидравлических разрывов сети трещин на основе данных буровой площадки и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, создание поля напряжений гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель, основанную на данных буровой площадки, определение параметров разрушения при сдвиге, включающих в себя кривую разрушения и напряженное состояние вокруг сети трещин, определение местоположения разрушения при сдвиге сети трещин по кривой разрушения и напряженному состоянию и проверку геометрии гидравлического разрыва путем сравнения смоделированного гидравлического разрыва и местоположений разрушения при сдвиге с измеренными микросейсмическими событиями. Способ также может включать в себя измерение данных буровой площадки и микросейсмических событий на буровой площадке, операцию корректировки параметров естественной трещины на основе проверки, выполнение операции интенсификации, включающей в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида в сеть трещин и/или корректировку операции интенсификации на основе проверки.[0014] In another aspect, a method of performing a fracturing operation at a drilling site located near an underground formation having a well bore therein and a network of fractures is provided. The fracture network includes natural fractures, and the drilling site is intensified by pumping the injected fluid with proppant into the fracture network. The method includes generating wellsite data, including natural fracture parameters for natural fractures and obtaining measurements of microseismic events of the underground formation, modeling hydraulic fractures of the fracture network based on the drilling site data and determining hydraulic fracture geometry for hydraulic fractures, creating a hydraulic fracture stress field using a geomechanical model based on data from the well site, the determination of the parameters of fracture failure in shear, including guides a fracture curve and the state of stress cracks around the web, positioning shear failure of a network of cracks and fracture stress state curve and by hydraulic fracture geometry by comparing the simulated hydraulic fracturing and fracture locations in shear with the measured microseismic events. The method may also include measuring the well site data and microseismic events at the well site, the operation of adjusting the parameters of a natural fracture based on verification, performing an intensification operation, including intensifying the well site by pumping the injected fluid into the fracture network and / or adjusting the intensification operation to based verification.
[0015] Данный раздел описания приведен для представления выбора принципов, которые дополнительно раскрыты в представленном ниже подробном описании. Данное краткое изложение не предназначено для идентификации основных или существенных отличий заявленного изобретения, а также не предназначено для использования в качестве средства, ограничивающего объем заявленного изобретения.[0015] This description section is provided to represent a selection of principles that are further disclosed in the following detailed description. This summary is not intended to identify the main or significant differences of the claimed invention, nor is it intended to be used as a means of limiting the scope of the claimed invention.
[0016] По меньшей мере в одном аспекте изобретение относится к способу выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию со сложной сетью трещин в ней. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и спрогнозированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента.[0016] In at least one aspect, the invention relates to a method for performing a microseismic fracturing operation of a drilling site having an underground formation with a complex network of cracks in it. The fracture network includes natural fractures, and the drilling site is intensified by pumping the injected fluid with proppant into the fracture network. The method includes generating wellsite data, including measuring microseismic events of an underground formation, modeling a hydraulic fracture network and a discrete fracture network for a complex fracture network based on the wellsite data, and performing seismic moment operation. The implementation includes determining the actual density of the seismic moment based on the data of the drilling site and the predicted density of the seismic moment based on the shear and extension components of the simulated hydraulic fracturing network, and checking the discrete network of cracks based on the comparison of the predicted moment density and the actual moment density.
[0017] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сложную сеть трещин. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки, определение спрогнозированной плотности момента с помощью определения компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и преобразования компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента.[0017] In another aspect, the invention relates to a method for performing a fracturing operation at a drilling site. The drilling site is located near the underground formation, which has a well drilled in it and a complex network of fractures. The fracture network includes natural fractures, and the drilling site is intensified by pumping the injected fluid with proppant into the fracture network. The method includes generating wellsite data, including measuring microseismic events of an underground formation, modeling a hydraulic fracture network and a discrete fracture network for a complex fracture network based on the wellsite data, and performing seismic moment operation. The implementation includes determining the actual density of the seismic moment based on the well site data, determining the predicted moment density by determining the shear and extension components of the simulated hydraulic fracture network and transforming the shear and extension components of the simulated hydraulic fracture network, and verifying the discrete fracture network based on the comparison of the predicted moment density and actual moment density.
[0018] Наконец, в другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин, и сеть трещин, включающую в себя естественные трещины. Способ включает с себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин, создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки, и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и смоделированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента. Способ также включает в себя корректировку операции интенсификации на основе проверки.[0018] Finally, in another aspect, the invention relates to a method for performing a fracturing operation at a drilling site. The drilling site is located near the underground formation, which has a well drilled in it and a network of cracks, and a network of cracks, including natural cracks. The method includes stimulation of the well site by pumping the injected fluid with proppant into the fracture network, creation of the well site data, including measurements of microseismic events of the underground formation, modeling of the fracture network and a discrete fracture network for a complex fracture network based on the wells site data, and performing seismic moment operation. The implementation includes determining the actual density of the seismic moment based on the data of the drilling site and the simulated density of the seismic moment based on the shear and extension components of the simulated hydraulic fracturing network, and checking the discrete network of cracks based on the comparison of the predicted moment density and the actual moment density. The method also includes adjusting the intensification operation based on verification.
[0019] В другом аспекте изобретение связано со способом выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию с сетью трещин в ней, включающим в себя описание связи между микросейсмическими событиями сложной сети трещин подземной формации, создание дискретной сети трещин, включающей в себя дискретные трещины из сложной сети трещин, определение параметров трещины дискретных трещин, и определение приближенного дебита на основе параметров трещины.[0019] In another aspect, the invention relates to a method for performing a microseismic fracture of a drilling site having an underground formation with a network of cracks in it, including a description of the relationship between microseismic events of a complex network of fractures of an underground formation, creating a discrete network of fractures, including discrete fractures from a complex network of cracks, determining the crack parameters of discrete cracks, and determining the approximate flow rate based on the crack parameters.
[0020] Наконец, в другом аспекте изобретение относится к системе для выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию со сложной сетью трещин в ней.[0020] Finally, in another aspect, the invention relates to a system for performing a microseismic fracturing operation of a drilling site having an underground formation with a complex network of cracks in it.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0021] Варианты осуществления системы и способа получения характеристик напряжений скважины и/или способов микросейсмического разрыва описаны со ссылками на следующие чертежи. Одинаковые ссылочные номера использованы на всех чертежах для обозначения одинаковых деталей и компонентов. Осуществление различных способов будет описано далее со ссылками на прилагаемые чертежи. Однако должно быть понятно, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только различные воплощения, описанные в настоящем документе, и не означают ограничения объема различных способов, описанных в настоящем документе.[0021] Embodiments of a system and method for characterizing well stresses and / or microseismic fracture methods are described with reference to the following drawings. The same reference numbers are used throughout the drawings to refer to like parts and components. The implementation of various methods will be described below with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the accompanying drawings illustrate only the various embodiments described herein, and are not meant to limit the scope of the various methods described herein.
[0022] На фиг. 1.1 приведена схематическая иллюстрация места гидравлического разрыва, изображающая операцию разрыва;[0022] FIG. 1.1 is a schematic illustration of a hydraulic fracture site depicting a fracture operation;
[0023] На фиг. 1.2 приведена схематическая иллюстрация места гидравлического разрыва с изображением микросейсмических событий;[0023] FIG. 1.2 is a schematic illustration of a hydraulic fracture with microseismic events;
[0024] На фиг. 2 приведена схематическая иллюстрация двумерной трещины;[0024] FIG. 2 is a schematic illustration of a two-dimensional crack;
[0025] На фиг. 3 приведена схематическая иллюстрация эффекта затенения напряжения;[0025] FIG. 3 is a schematic illustration of the voltage shadowing effect;
[0026] На фиг. 4 приведена схематическая иллюстрация сравнения двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, DDM) и метода Flac3D для двух параллельных прямолинейных трещин;[0026] FIG. Figure 4 is a schematic illustration of a comparison of the 2D Displacement Discontinuity Method (DDM) and the Flac3D method for two parallel straight fractures;
[0027] На фиг. 5.1-5.3 приведены графики, иллюстрирующие методы 2D DDM и Flac3D протяженных трещин для напряжений в различных положениях;[0027] FIG. 5.1-5.3 are graphs illustrating 2D DDM and Flac3D methods of extended cracks for stresses in different positions;
[0028] На фиг. 6.1-6.2 приведены графики, изображающие пути распространения для двух вначале параллельных трещин в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно;[0028] In FIG. Figures 6.1-6.2 are graphs depicting propagation paths for two initially parallel cracks in isotropic and anisotropic stress fields, respectively;
[0029] На фиг. 7.1-7.2 приведены графики, изображающие пути распространения для двух вначале смещенных трещин в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно;[0029] FIG. Figures 7.1–7.2 show graphs depicting propagation paths for two initially displaced cracks in isotropic and anisotropic stress fields, respectively;
[0030] На фиг. 8 приведена схематическая иллюстрация поперечно-параллельных трещин вдоль горизонтальной скважины;[0030] FIG. 8 is a schematic illustration of transversely parallel fractures along a horizontal well;
[0031] На фиг. 9 приведен график, изображающий протяженности для пяти параллельных трещин;[0031] FIG. 9 is a graph depicting the lengths for five parallel cracks;
[0032] На фиг. 10 изображена схематическая диаграмма. изображающая геометрию трещины UFM и ширину для параллельных трещин по фиг. 9;[0032] FIG. 10 is a schematic diagram. depicting the fracture geometry UFM and the width for parallel cracks of FIG. 9;
[0033] На фиг. 11.1-11.2 приведены схематические диаграммы, изображающие геометрию трещины для случая высокого трения перфорации и случая широкого расположения трещин соответственно;[0033] FIG. 11.1-11.2 are schematic diagrams depicting the geometry of the crack for the case of high friction perforation and the case of a wide arrangement of cracks, respectively;
[0034] На фиг. 12 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку;[0034] FIG. 12 is a graph depicting a microseismic survey;
[0035] На фиг. 13.1-13.4 приведены схематические диаграммы, иллюстрирующие смоделированную сеть трещин по сравнению с микросейсмическими измерениями для этапов 1-4 соответственно;[0035] FIG. 13.1-13.4 are schematic diagrams illustrating a simulated crack network as compared to microseismic measurements for steps 1-4, respectively;
[0036] На фиг. 14.1-14.4 приведены схематические диаграммы, изображающие распределенную сеть трещин на различных этапах;[0036] FIG. 14.1-14.4 are schematic diagrams depicting a distributed network of cracks at various stages;
[0037] На фиг. 15 приведена структурная схема, изображающая способ выполнения операции разрыва;[0037] FIG. 15 is a structural diagram depicting a method for performing a tear operation;
[0038] На фиг. 16.1-16.4 приведены схематические иллюстрации, изображающие рост трещины вблизи скважины во время операции разрыва;[0038] FIG. 16.1-16.4 are schematic illustrations depicting crack growth near the well during a fracturing operation;
[0039] На фиг. 17 приведена схематическая диаграмма, изображающая напряжения, приложенные к гидравлическому разрыву;[0039] FIG. 17 is a schematic diagram showing stresses applied to a hydraulic fracture;
[0040] На фиг. 18 приведен график, изображающий предельную прямую Мора-Кулона и круг Мора для горной породы;[0040] FIG. 18 is a graph depicting the Mora-Coulomb limit line and the Mora circle for a rock;
[0041] На фиг. 19.1 и 19.2 приведены схематические диаграммы, изображающие виды поперечного разреза и карты соответственно, напряжений, прилагаемых к гидравлическому разрыву;[0041] FIG. 19.1 and 19.2 are schematic diagrams depicting views of a cross section and a map, respectively, of the stresses applied to a hydraulic fracture;
[0042] На фиг. 20 приведена схематическая временная шкала, иллюстрирующая взаимодействие гидравлического разрыва и естественной трещины при сейсмических событиях;[0042] FIG. 20 is a schematic timeline illustrating the interaction of hydraulic fracture and natural fracture during seismic events;
[0043] На фиг. 21 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая развитие взаимодействия гидравлического разрыва и естественной трещины;[0043] FIG. 21 is a schematic diagram illustrating the development of the interaction of hydraulic fracture and natural fracture;
[0044] На фиг. 22.1 и 22.2 приведены схематические диаграммы, изображающие дискретную сеть трещин и сеть трещин со смоделированными гидравлическими разрывами соответственно;[0044] FIG. 22.1 and 22.2 are schematic diagrams depicting a discrete network of cracks and a network of cracks with simulated hydraulic fractures, respectively;
[0045] На фиг. 23.1 и 23.2 приведены структурные схемы, изображающие способы выполнения операции разрыва;[0045] FIG. 23.1 and 23.2 are structural diagrams depicting methods for performing a burst operation;
[0046] На фиг. 24 приведена схематическая диаграмма, изображающая плоскость трещины вокруг оси координат;[0046] FIG. 24 is a schematic diagram depicting a crack plane about an axis of coordinates;
[0047] На фиг. 25.1-25.5 проиллюстрированы упрощенные, схематические виды нефтяного месторождения, имеющего подземные формации, содержащие пласты в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;[0047] FIG. 25.1-25.5 illustrate simplified, schematic views of an oil field having underground formations containing formations in accordance with embodiments of various technologies and methods described herein;
[0048] На фиг. 26 проиллюстрирован схематический вид, частично в поперечном разрезе, нефтяного месторождения, имеющего множество средств сбора данных, расположенных в различных местоположениях вдоль нефтяного месторождения для сбора данных из подземных формаций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;[0048] FIG. 26 is a schematic view, partially in cross-section, of an oil field having a plurality of data collection means located at various locations along the oil field to collect data from underground formations in accordance with embodiments of various technologies and methods described herein;
[0049] На фиг. 27 проиллюстрирована система добычи для выполнения одной или больше нефтепромысловых операций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;[0049] FIG. 27 illustrates a production system for performing one or more oilfield operations in accordance with embodiments of various technologies and methods described herein;
[0050] На фиг. 28 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая напряжения сдвига и растяжения на трещине;[0050] FIG. 28 is a schematic diagram illustrating shear and tensile stresses on a crack;
[0051] На фиг. 29.1-35.1 приведены графики, изображающие рост трещины при различных напряжениях сдвига, приложенных к ней, на фиг. 29.2-35.2 приведены графики, изображающие рост трещины при различных напряжениях растяжения, приложенных к ней;[0051] FIG. 29.1-35.1 are graphs depicting crack growth at various shear stresses applied to it, in FIG. 29.2-35.2 are graphs depicting crack growth at various tensile stresses applied to it;
[0052] На фиг. 36 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку вблизи сети трещин;[0052] FIG. 36 is a graph depicting microseismic surveys near a network of cracks;
[0053] На фиг. 37 приведен график, иллюстрирующий смоделированную сеть гидравлических разрывов;[0053] FIG. 37 is a graph illustrating a simulated fracture network;
[0054] На фиг. 38.1 и 38.2 приведены графики, иллюстрирующие напряжения и деформации соответственно, смоделированной сети гидравлических разрывов по фиг. 37;[0054] FIG. 38.1 and 38.2 are graphs illustrating stresses and strains, respectively, of the simulated hydraulic fracture network of FIG. 37;
[0055] На фиг. 39.1 и 39.2 приведены графики, иллюстрирующие смоделированные деформации по фиг. 38.1 и 38.2 соответственно:[0055] In FIG. 39.1 and 39.2 are graphs illustrating the simulated strains of FIG. 38.1 and 38.2 respectively:
[0056] На фиг. 40 приведен график, иллюстрирующий суммарную плотность сейсмического момента;[0056] FIG. 40 is a graph illustrating the total density of the seismic moment;
[0057] На фиг. 41.1 приведен график части 41.1 смоделированного гидравлического разрыва по фиг. 38.1, изображающий напряжение сдвига, и на фиг. 41.2 приведен график смоделированного гидравлического разрыва по фиг. 41.1, модифицированного на основе DFN;[0057] FIG. 41.1 is a graph of the simulated hydraulic fracture portion 41.1 of FIG. 38.1 depicting shear stress, and in FIG. 41.2 is a graph of the simulated hydraulic fracture of FIG. 41.1, modified based on DFN;
[0058] На фиг. 42 приведена схематическая диаграмма, изображающая спрогнозированное размещение расклинивающего наполнителя;[0058] FIG. 42 is a schematic diagram depicting the predicted placement of proppant;
[0059] На фиг. 43 приведен график, изображающий спрогнозированную суммарную добычу скважины;[0059] FIG. 43 is a graph depicting the predicted total well production;
[0060] На фиг. 44 приведен график, изображающий спрогнозированное давление пласта скважины;[0060] FIG. 44 is a graph depicting the predicted pressure of the wellbore;
[0061] На фиг. 45.1-45.2 приведены структурные схемы, изображающие различные способы выполнения операции разрыва, включающие в себя сейсмический момент;[0061] FIG. 45.1-45.2 are structural diagrams depicting various methods for performing a fracture operation, including a seismic moment;
[0062] На фиг. 46.1-46.4 приведены графики, изображающие различные этапы проверки дискретной сети трещин, и[0062] FIG. 46.1-46.4 are graphs depicting the various stages of testing a discrete network of cracks, and
[0063] На фиг. 47 приведена структурная схема, изображающая способ проверки дискретной сети трещин;[0063] FIG. 47 is a structural diagram depicting a method for testing a discrete network of cracks;
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0064] Следующее описание включает в себя устройства, методы, способы, и последовательности команд, которые воплощают способы выполнения объекта изобретения. Однако должно быть понятно, что описанные варианты осуществления могут быть выполнены без данных конкретных деталей.[0064] The following description includes devices, methods, methods, and sequences of instructions that embody methods of performing an object of the invention. However, it should be clear that the described embodiments can be performed without these specific details.
1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕЩИНЫ1. MODELING CRACK
[0065] Были разработаны модели для изучения подповерхностных сетей трещин. Модели могут учитывать различные факторы и/или данные, но не могут быть ограничены путем учета либо количества закачанного флюида, либо механических взаимодействий между трещинами и закачанными флюидами, и между трещинами. Может быть предусмотрено ограничение моделей, чтобы обеспечить глубокое изучение задействованных механизмов, и может быть сложным при математическом описании и/или привлечении ресурсов и времени компьютерной обработки обеспечить точное моделирование распространения гидравлического разрыва. Ограниченная модель может быть конфигурирована для выполнения моделирования, чтобы учесть факторы, такие как взаимодействие между трещинами, со временем и в желательных условиях.[0065] Models have been developed to study subsurface fracture networks. Models can take into account various factors and / or data, but cannot be limited by taking into account either the amount of injected fluid, or the mechanical interactions between cracks and injected fluids, and between cracks. Model constraints may be envisaged to provide an in-depth study of the mechanisms involved, and it may be difficult to accurately model the propagation of hydraulic fracturing when describing and / or attracting resources and computer processing time. A limited model can be configured to perform simulations to take into account factors, such as the interaction between cracks, over time and under desired conditions.
[0066] Оригинальная модель разрушения (unconventional fracture model, UFM) (или сложная модель) может быть использована для моделирования распространения сложной сети трещин в формации с ранее существующими естественными трещинами. Множество ветвей трещины может распространяться одновременно и пересекаться друг с другом. Каждая открытая трещина может оказывать дополнительное давление на окружающую горную породу и соседние трещины, что можно назвать эффектом «затенения напряжения». Затенение напряжения может приводить к ограничению параметров трещины (например, ширины), что может вести, например, к увеличению вероятности выпадения расклинивающего наполнителя. Затенение напряжения может также изменять путь распространения трещины и влиять на схему сети трещин. Затенение напряжения может влиять на моделирование взаимодействия трещины в сложной модели трещины.[0066] The original unconventional fracture model (UFM) (or complex model) can be used to model the propagation of a complex network of fractures in a formation with previously existing natural fractures. Many branches of the crack can propagate simultaneously and intersect with each other. Each open crack can exert additional pressure on the surrounding rock and adjacent cracks, which can be called the effect of "shadowing stress". Shading stresses can limit crack parameters (e.g., width), which can lead, for example, to increase the likelihood of proppant falling out. Stress shadowing can also alter the propagation path of a crack and affect the pattern of the crack network. Stress shadowing can influence the modeling of crack interactions in a complex crack model.
[0067] Представлен способ вычисления затенения напряжения в сложной сети гидравлических разрывов. Способ может быть выполнен на основе расширенного двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, 2D DDM) с корректировкой конечной высоты трещины или трехмерного метода разрыва смещений (3D Displacement Discontinuity Method, 3D DDM). Спрогнозированное поле напряжения по 2D DDM может сравниваться с трехмерным численным моделированием (3D numerical simulation, 3D DDM или flac3D) для определения аппроксимации для проблемы трехмерной трещины. Данное вычисление затенения напряжения может быть объединено в UFM. Результаты для простых случаев двух трещин показывают трещины, которые могут либо притягивать, либо отталкивать друг друга, в зависимости, например, от их исходных относительных положений, и могут сравниваться с независимой двумерной моделью неплоского гидравлического разрыва.[0067] A method for calculating voltage shadowing in a complex hydraulic fracturing network is provided. The method can be performed based on the advanced two-dimensional displacement discontinuity method (2D DDM) with adjustment of the final crack height or the three-dimensional displacement discontinuity method (3D DDM). The predicted 2D DDM stress field can be compared with three-dimensional numerical simulation (3D numerical simulation, 3D DDM or flac3D) to determine the approximation for a three-dimensional crack problem. This calculation of voltage shading can be combined into a UFM. The results for simple cases of two cracks show cracks that can either attract or repel each other, depending, for example, on their initial relative positions, and can be compared with an independent two-dimensional non-planar hydraulic fracture model.
[0068] Представлены дополнительные примеры распространения как плоской, так и сложной трещин от множества кластеров перфораций, показывающие, что взаимодействие трещины может регулировать размеры и схему распространения трещины. В формации с малой анизотропией напряжения, взаимодействие трещин может вести к значительному отклонению трещин, так как они могут стремиться к отталкиванию друг друга. Однако даже когда анизотропия напряжения большая, и поворот трещины вследствие взаимодействия трещины ограничен, затенение напряжения может оказывать сильное влияние на ширину трещины, что может влиять на распределение расхода при закачивании во множество кластеров перфорации, и, следовательно, общую геометрию сети трещин и размещение расклинивающего наполнителя.[0068] Additional examples of the propagation of both flat and complex cracks from a plurality of perforation clusters are presented, showing that crack interaction can control the size and pattern of crack propagation. In a formation with low stress anisotropy, the interaction of cracks can lead to a significant deviation of the cracks, since they can tend to repel each other. However, even when the stress anisotropy is large and the rotation of the crack due to the interaction of the crack is limited, stress shadowing can have a strong effect on the crack width, which can affect the flow distribution when pumping into many perforation clusters, and therefore the overall geometry of the crack network and the placement of proppant .
[0069] На фиг. 1.1 и 1.2 изображено распространение трещины по буровой площадке 100. Буровая площадка имеет скважину 104, проходящую от устья скважины 108 в поверхностном местоположении и через подземную формацию 102 вниз. Сеть 106 трещин проходит вблизи скважины 104. Система 129 насосов расположена вблизи устья скважины 108 для пропускания текучей среды через колонну 142.[0069] FIG. Figures 1.1 and 1.2 show the propagation of a fracture along the
[0070] Изображена система 129 насосов, работающая под управлением оператора 127 месторождения для сохранения записей и рабочих данных и/или выполнения действий в соответствии с установленным графиком закачивания. Система 129 насосов закачивает текучую среду с поверхности в скважину 104 во время операции разрыва.[0070] A
[0071] Система 129 насосов может включать в себя источник воды, такой как множество цистерн 131 с водой, которые питают водой блок 133 гидратирования геля. Для образования геля в блоке 133 гидратирования геля вода из цистерн 131 соединяется с гелеобразующим веществом. Затем гель направляют в блендер 135, где его смешивают с расклинивающим наполнителем из транспортного средства 137 расклинивающего наполнителя для образования жидкости для гидроразрыва. Гелеобразующий агент может быть использован для увеличения вязкости жидкости для гидроразрыва, и чтобы обеспечить взвешенное состояние расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва. Он может также действовать как вещество, понижающее трение, чтобы обеспечить повышенный расход при меньшем давлении трения.[0071] The
[0072] Жидкость для гидроразрыва затем закачивается из блендера 135 в автоцистерны 120 для подготовки с плунжерными насосами, как показано сплошными линиями 143. Каждая автоцистерна 120 для подготовки получает жидкость для гидроразрыва при низком давлении и выпускает ее в общий коллектор 139 (иногда называемый метательным трейлером или снарядом) при высоком давлении, как показано пунктирными линиями 141. Затем снаряд 139 направляет жидкость для гидроразрыва из автоцистерн 120 для подготовки в скважину 104, как показано сплошной линией 115. Для подачи жидкости для гидроразрыва с необходимым расходом может быть использована одна или больше автоцистерн 120 для подготовки.[0072] The fracturing fluid is then pumped from
[0073] Каждая автоцистерна 120 для подготовки обычно может работать при каком-либо расходе, а также при максимальной рабочей производительности. Работа автоцистерн 120 для подготовки при рабочей производительности может обеспечить при выходе из строя одной из них работу остальных при повышенной скорости, чтобы компенсировать отсутствие вышедшего из строя насоса. Для управления всей системой 129 насосов во время операции разрыва может использоваться компьютеризованная система управления.[0073] Each
[0074] Для создания разрывов могут использоваться различные текучие среды, такие как традиционные жидкости для интенсификации пласта с расклинивающими наполнителями. Для гидравлического разрыва скважин сланцевого газа также можно использовать другие текучие среды, такие как «реагент на водной основе» (который может содержать вещество, понижающее трение (полимер) и воду). Такой «реагент на водной основе» может находиться в виде легкоподвижной жидкости (например, почти с такой же вязкостью, как вода), и может быть использован для создания более сложных разрывов, таких как множественные микросейсмические разрывы, обнаруживаемые путем мониторинга.[0074] Various fluids can be used to create fractures, such as conventional proppant fluids. Other fluids, such as a “water based reagent” (which may contain a friction reducing agent (polymer) and water), can also be used to fracture shale gas wells. Such a “water-based reagent” can be in the form of an easily moving liquid (for example, with almost the same viscosity as water), and can be used to create more complex fractures, such as multiple microseismic fractures detected by monitoring.
[0075] Также, как показано на фиг. 1.1 и 1.2, сеть трещин включает в себя трещины, расположенные в различных позициях вблизи скважины 104. Различные трещины могут быть естественными трещинами 144, имеющимися до закачивания текучих сред, или гидравлическими разрывами 146, созданными вблизи формации 102 в ходе закачивания. На фиг. 1.2 показано изображение сети 106 трещин на основе микросейсмических событий 148, собранных с использованием традиционных средств.[0075] Also, as shown in FIG. 1.1 and 1.2, the fracture network includes fractures located at different positions near the
[0076] Многоступенчатая интенсификация может быть нормой для разработки нетрадиционного пласта. Однако препятствия для оптимизации заканчивания в сланцевых пластах могут включать в себя отсутствие моделей гидравлического разрыва, которые могут соответствующим образом моделировать распространение сложной трещины, часто наблюдаемой в таких формациях. Была разработана сложная модель сети трещин (или UFM), (см., например, Weng, X., Kresse, O., Wu, R., and Gu, H., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured. Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (далее «Венг 2011»); Kresse, O., Cohen, C, Weng, X., Wu, R., and Gu, H. 2011 (далее «Крессе 2011»). Numerical Modeling of Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Formations. 45th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, San Francisco, CA, June 26-29, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).[0076] Multistage stimulation may be the norm for developing an unconventional reservoir. However, obstacles to optimizing completion in shale formations may include the lack of hydraulic fracturing models that can appropriately model the propagation of a complex fracture, often observed in such formations. A complex model of a fracture network (or UFM) has been developed (see, for example, Weng, X., Kresse, O., Wu, R., and Gu, H., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured. Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (hereinafter “
[0077] Существующие модели могут быть использованы для интенсификации распространения разлома, деформации горной породы и потока текучей среды в сложной сети трещин, созданной в ходе обработки. Модель также может быть использована для решения полностью связанной проблемы потока текучей среды в сети трещин и упругой деформации трещин, которая может иметь допущения и основные уравнения, аналогичные моделям псевдотрехмерной трещины. Уравнение переноса может быть решено для каждого компонента закачивания текучих сред и расклинивающих наполнителей.[0077] Existing models can be used to intensify fracture propagation, rock deformation, and fluid flow in a complex fracture network created during processing. The model can also be used to solve the completely related problem of fluid flow in a network of cracks and elastic deformation of cracks, which can have assumptions and basic equations similar to models of a pseudo-three-dimensional crack. The transport equation can be solved for each component of the injection of fluids and proppants.
[0078] Традиционные модели плоской трещины могут моделировать различные аспекты сети трещин. Представленная UFM может также включать в себя возможность имитировать взаимодействие гидравлических разрывов с ранее существующими естественными трещинами, т.е. определять, будет ли гидравлический разрыв распространяться через естественную трещину, или останавливаться ею, когда они пересекаются, и впоследствии распространяться вдоль естественной трещины. Разветвление гидравлического разрыва на пересечении с естественной трещиной может приводить к развитию сложной сети трещин.[0078] Conventional flat crack models can model various aspects of a crack network. The presented UFM may also include the ability to simulate the interaction of hydraulic fractures with previously existing natural fractures, i.e. determine whether a hydraulic fracture will propagate through a natural fracture, or stop when it intersects, and subsequently propagate along a natural fracture. The branching of the hydraulic fracture at the intersection with a natural crack can lead to the development of a complex network of cracks.
[0079] Модель пересечения может быть выведена из документа Реншоу и Полларда (см., например, Renshaw, C. E. and Pollard, D. D. 1995, An Experimentally Verified Criterion for Propagation across Unbounded Frictional Interfaces in Brittle, Linear Elastic Materials. Int.J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 32: 237-249 (1995) содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) относительно критериев пересечения поверхности раздела, для применения к любому углу пересечения, и может быть разработана (см., например, Gu, H. and Weng, X. Criterion for Fractures Crossing Frictional Interfaces at Non- orlhogonal Angles. 44th US Rock symposium, Salt Lake City, Utah, June 27-30, 2010 (далее «Гу и Венг 2010»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) и подтверждено экспериментальными данными (см., например, Gu, H., Weng, X., Lund, J., Mack, M., Ganguly, U. and Suarez-Rivera R. 2011. Hydraulic Fracture Crossing Natural Fracture at Non- Orthogonal Angles, A Criterion, Its Validation and Applications. Paper SPE 139984 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26 (2011) (далее «Гу и др. 2011»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки), и интегрировано в UFM.[0079] The intersection model can be derived from a Renshaw and Pollard document (see, for example, Renshaw, CE and Pollard, DD 1995, An Experimentally Verified Criterion for Propagation across Unbounded Frictional Interfaces in Brittle, Linear Elastic Materials. Int.J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 32: 237-249 (1995) the entire contents of which are incorporated herein by reference) regarding the criteria for intersecting a section surface, for application to any intersection angle, and can be developed ( see, for example, Gu, H. and Weng, X. Criterion for Fractures Crossing Frictional Interfaces at Non-orlhogonal Angles. 44th US Rock symposium, Salt Lake City, Utah, June 27-30, 2010 (hereinafter “Gu and 2010eng 2010 ’), the entire contents of which are hereby incorporated by reference) and confirmed by experimental data (see, for example, Gu, H., Weng, X., Lund, J., Mack, M., Ganguly, U . and Suarez-Rivera R. 2011. Hydraulic Fracture Crossing Natural Fracture at Non- Orthogonal Angles, A Criterion, Its Validation and Applications. Paper SPE 139984 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26 (2011) (hereinafter “Gu et al. 2011”), the entire contents of which are incorporated herein by reference) and integrated in UFM.
[0080] Для соответствующей интенсификации распространения множества сложных трещин модель трещины может учитывать взаимодействие между соседними ветвями гидравлического разрыва, что часто называют эффектом «затенения напряжения». Когда под воздействием конечного эффективного давления текучей среды открывается одинарный плоский гидравлический разрыв, он может прилагать к окружающей горной породе поле напряжения, которое пропорционально эффективному давлению.[0080] To appropriately enhance the propagation of multiple complex fractures, the fracture model can take into account the interaction between adjacent branches of the hydraulic fracture, which is often called the "stress shadowing" effect. When a single flat hydraulic fracture opens under the influence of the final effective fluid pressure, it can apply a stress field to the surrounding rock that is proportional to the effective pressure.
[0081] В предельном случае бесконечно длинной вертикальной трещины постоянной конечной высоты может быть представлено аналитическое выражение поля напряжения, прилагаемого открытой трещиной. См., например, Warpinski, N.F. and Teufel, L.W., Influence of Geologic Discontinuities on Hydraulic Fracture Propagation, JPT, Feb., 209-220 (1987) (далее «Варпински и Тойфель») и Warpinski, N.R., and, Branagan, P.T., Altered-Stress Fracturing. SPE JPT, September, 1989, 990-997 (1989), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Эффективное давление (или точнее, давление, которое создает данное открывание трещины) может оказывать сжимающее напряжение в направлении, перпендикулярном трещине в верхней части минимального давления на месте, которое может быть равно эффективному давлению на поверхности трещины, но быстро падает с расстоянием от трещины.[0081] In the extreme case of an infinitely long vertical crack of constant finite height, an analytical expression of the stress field applied by the open crack can be represented. See, for example, Warpinski, N.F. and Teufel, L.W., Influence of Geologic Discontinuities on Hydraulic Fracture Propagation, JPT, Feb., 209-220 (1987) (hereinafter “Warpinski and Toyuffel”) and Warpinski, N.R., and, Branagan, P.T., Altered-Stress Fracturing. SPE JPT, September, 1989, 990-997 (1989), the entire contents of which are incorporated herein by reference. The effective pressure (or more precisely, the pressure that this crack opens) can exert compressive stress in the direction perpendicular to the crack at the top of the minimum pressure in place, which can be equal to the effective pressure on the surface of the crack, but quickly drops with distance from the crack.
[0082] На расстоянии сверх одной высоты трещины искусственно вызванное напряжение может быть только малой долей эффективного давления. Таким образом, термин «затенение напряжения» может быть использован для описания такого увеличения напряжения в области, окружающей трещину.[0082] At a distance in excess of one crack height, artificially induced stress can be only a small fraction of the effective pressure. Thus, the term “stress shadowing” can be used to describe such an increase in stress in the region surrounding the crack.
Если второй гидравлический разрыв создается параллельно существующей открытой трещине, и если он попадает в область «затенения напряжения» (т.е. расстояние до существующей трещины меньше, чем высота трещины), вторая трещина может, в действительности, испытывать напряжение закрывания, большее, чем исходное напряжение на месте. В результате для распространения трещины может быть использовано большее давление, и/или трещина может иметь меньшую ширину по сравнению с соответствующей единичной трещиной.If a second hydraulic fracture is created parallel to the existing open crack, and if it falls into the “stress shadowing” area (ie, the distance to the existing crack is less than the height of the crack), the second crack may actually experience a closing stress greater than initial voltage in place. As a result, more pressure can be used to propagate the crack, and / or the crack can have a smaller width than the corresponding single crack.
[0083] Одно из применений исследования затенения напряжения может включать в себя создание и оптимизацию расположения трещин между трещинами, распространяющимися одновременно от горизонтального ствола скважины. В сланцевой формации с чрезвычайно низкой проницаемостью трещины может быть тесно расположены для эффективного дренирования пласта. Однако эффект затенения напряжения может предотвращать распространение трещины в тесной близости к другим трещинам (см., например, Fisher, M.K., J.R. Heinze, C.D. Harris, B.M. Davidson, C.A. Wright, and K.P. Dunn, Optimizing horizontal completion techniques in the Barnett Shale using microseismic fracture mapping. SPE 90051 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, 26-29 September 2004, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).[0083] One application of stress shadowing studies may include creating and optimizing the location of cracks between cracks propagating simultaneously from a horizontal wellbore. In a shale formation with extremely low permeability, fractures can be closely spaced to effectively drain the formation. However, the stress shadowing effect can prevent crack propagation in close proximity to other cracks (see, for example, Fisher, MK, JR Heinze, CD Harris, BM Davidson, CA Wright, and KP Dunn, Optimizing horizontal completion techniques in the Barnett Shale using microseismic fracture mapping. SPE 90051 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, 26-29 September 2004, the entire contents of which are incorporated herein by reference).
[0084] Взаимодействие между параллельными трещинами исследовалось в прошлом (см., например, Warpinski and Teufel; Britt, L.K. and Smith, M.B., Horizontal Well Completion, Stimulation Optimization, and Risk Mitigation. Paper SPE 125526 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Cheng, Y. 2009. Boundary Element Analysis of the Stress Distribution around Multiple Fractures: Implications for the Spacing of Perforation Clusters of Hydraulically Fractured Horizontal Wells. Paper SPE 125769 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Meyer, B.R. and Bazan, L.W., A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically Induced Fractures: Theory, Parametric and Case Studies. Paper SPE 140514 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26, 2011; Roussel, N.P. and Sharma, M.M, Optimizing Fracture Spacing and Sequencing in Horizontal-Well Fracturing, SPEPE, May, 2011, pp. 173-184, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Исследование может включать в себя параллельные трещины в статических условиях.[0084] The interaction between parallel fractures has been studied in the past (see, for example, Warpinski and Teufel; Britt, LK and Smith, MB, Horizontal Well Completion, Stimulation Optimization, and Risk Mitigation. Paper SPE 125526 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting , Charleston, September 23-25, 2009; Cheng, Y. 2009. Boundary Element Analysis of the Stress Distribution around Multiple Fractures: Implications for the Spacing of Perforation Clusters of Hydraulically Fractured Horizontal Wells. Paper SPE 125769 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Meyer, BR and Bazan, LW, A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically Induced Fractures: Theory, Parametric and Case Studies. Paper SPE 140514 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands , Texas, USA, January 24-26, 2011; Roussel, NP and Sharma, MM, Optimizing Fracture Spacing and Sequencing in Horizontal-Well Fracturing, SPEPE, May, 2011, pp. 173-184, the contents of which are incorporated herein in full by reference). The study may include parallel cracks in static conditions.
[0085] Эффект затенения напряжения может быть таким, что трещины в средней области множества параллельных трещин могут иметь меньшую ширину вследствие увеличенных сжимающих напряжений от соседних трещин (см., например, Germanovich, L.N., and Astakhov D., Fracture Closure in Extension and Mechanical Interaction of Parallel Joints. J. Geophys. Res., 109, B02208, doi: 10.1029/2002 JB002131 (2004); Olson, J.E., Multi-Eracture Propagation Modeling: Applications to Hydraulic Eracturing in Shales and Tight Sands. 42nd US Rock Mechanics Symposium and 2nd US-Canada Rock Mechanics Symposium, San Francisco, CA, June 29 July 2, 2008, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Когда множество трещин распространяется одновременно, распределение расхода в трещинах может быть динамическим процессом и может зависеть от эффективного давления в трещинах. Эффективное давление может быть сильно зависящим от ширины трещины и, следовательно, влияние затенения напряжения на распределение расхода и размеры трещины требует дальнейших исследований.[0085] The stress shadowing effect may be such that cracks in the middle region of a plurality of parallel cracks may have a smaller width due to increased compressive stresses from adjacent cracks (see, for example, Germanovich, LN, and Astakhov D., Fracture Closure in Extension and Mechanical Interaction of Parallel Joints. J. Geophys. Res., 109, B02208, doi: 10.1029 / 2002 JB002131 (2004); Olson, JE, Multi-Eracture Propagation Modeling: Applications to Hydraulic Eracturing in Shales and Tight Sands. 42nd US Rock Mechanics Symposium and 2nd US-Canada Rock Mechanics Symposium, San Francisco, CA, June 29 July 2, 2008, the entire contents of which are incorporated herein by reference). When multiple cracks propagate simultaneously, the distribution of flow in the cracks can be a dynamic process and may depend on the effective pressure in the cracks. The effective pressure can be highly dependent on the width of the crack and, therefore, the effect of stress shadowing on the flow distribution and crack size requires further investigation.
[0086] Динамика одновременного распространения множества трещин может также зависеть от относительных позиций исходных трещин. Если трещины параллельны, например, в случае множества трещин, которые перпендикулярны горизонтальной скважине, трещины могут отталкивать друг друга, что приводит к искривлению трещин наружу. Однако если множество трещин расположено в шахматном порядке, например, для трещин, начинающихся от горизонтальной скважины, которая не перпендикулярна в плоскости трещины, взаимодействие между соседними трещинами может быть таким, что их вершины притягиваются друг к другу и даже соединяются (см., например, Olson, J. E. Fracture Mechanics Analysis of Joints and Veins. PhD dissertation, Stanford University, San Francisco, California (1990); Yew, C.H., Mear, M.E., Chang, C.C., and Zhang, X.C. On Perforating and Fracturing of Deviated Cased Wellbores. Paper SPE 26514 presented at SPE 68lh Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, Oct. 3-6 (1993); Weng, X., Fracture Initiation and. Propagation from Deviated Wellbores. Paper SPE 26597 presented at SPE 68th Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, Oct. 3-6 (1993), содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).[0086] The dynamics of the simultaneous propagation of multiple cracks may also depend on the relative positions of the original cracks. If the cracks are parallel, for example, in the case of a plurality of cracks that are perpendicular to the horizontal well, the cracks can repel each other, which causes the cracks to bend outward. However, if many cracks are staggered, for example, for cracks starting from a horizontal well that is not perpendicular to the plane of the crack, the interaction between adjacent cracks can be such that their vertices are attracted to each other and even join (see, for example, Olson, JE Fracture Mechanics Analysis of Joints and Veins. PhD dissertation, Stanford University, San Francisco, California (1990); Yew, CH, Mear, ME, Chang, CC, and Zhang, XC On Perforating and Fracturing of Deviated Cased Wellbores. Paper SPE 26514 presented at SPE 68lh Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, Oct. 3-6 (1993); Weng, X., Fracture Initiation and. Propagation from Deviated Wellbores. Pa per SPE 26597 presented at SPE 68th Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, Oct. 3-6 (1993), the entire contents of which are incorporated herein by reference).
[0087] Когда гидравлический разрыв пересекает вторую трещину, ориентированную в другом направлении, он может прилагать ко второй трещине дополнительное напряжение закрывания, которое пропорционально эффективному напряжению. Данное напряжение может быть выведено и учтено при вычислении давления открывания извилины в анализе утечки, зависящей от давления, при образовании извилины (см., например, Nolte, K., Fracturing Pressure Analysis for nonideal behavior. JPT, Feb. 1991, 210-218 (SPF 20704) (1991) (далее «Ноулт 1991"), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[0087] When a hydraulic fracture crosses a second crack oriented in a different direction, it can apply an additional closing stress to the second crack that is proportional to the effective stress. This stress can be derived and taken into account when calculating the opening pressure of the gyrus in the analysis of leakage, which depends on pressure, during the formation of the gyrus (see, for example, Nolte, K., Fracturing Pressure Analysis for nonideal behavior. JPT, Feb. 1991, 210-218 (SPF 20704) (1991) (hereinafter “Knowlt 1991"), the entire contents of which are incorporated herein by reference.
[0088] Для более сложных трещин могут иметься различные виды взаимодействия трещин, как указано выше. Чтобы правильно учесть эти взаимодействия и оставаться вычислительно эффективным, так чтобы можно его было включить в комплексную модель сети трещин, может быть построена соответствующая базовая структура моделирования. Способ, основанный на расширенном двумерном методе разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, 2D DDM), может быть использован при вычислении искусственно вызванных напряжений на данной трещине и горной породе от остальной сложной сети трещин (см., например, Olson, J.E., Predicting Fracture Swarms - The Influence of Sub critical Crack Growth and the Crack-Tip Process Zone on Joints Spacing in Rock. In The Initiation, Propagation and Arrest of Joints and Other Fractures, ed. J.W.Cosgrove and T.Engelder, Geological Soc. Special Publications, London, 231, 73-87 (2004) (далее «Ольсон 2004»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Поворот трещины также может быть смоделирован на основе измененного локального направления напряжения впереди распространяющейся вершины трещины вследствие эффекта затенения напряжения. Представлены результаты моделирования по модели UFM, которые включают в себя моделирование взаимодействия трещины.[0088] For more complex cracks, there may be various types of crack interaction, as described above. In order to correctly take into account these interactions and to remain computationally efficient, so that it can be included in the complex model of a fracture network, the corresponding basic modeling structure can be constructed. The method based on the advanced 2D Displacement Discontinuity Method (2D DDM) can be used to calculate artificially induced stresses on a given crack and rock from the rest of a complex network of cracks (see, for example, Olson, JE, Predicting Fracture Swarms - The Influence of Sub critical Crack Growth and the Crack-Tip Process Zone on Joints Spacing in Rock. In The Initiation, Propagation and Arrest of Joints and Other Fractures, ed. JW Cosgrove and T. Engelder, Geological Soc. Special Publications, London, 231, 73-87 (2004) (hereinafter “Olson 2004”), the entire contents of which are incorporated herein by reference). A crack rotation can also be modeled based on a changed local stress direction in front of the propagating crack tip due to the stress shadowing effect. The results of modeling by the UFM model are presented, which include modeling the interaction of the crack.
Описание модели UFMUFM Model Description
[0089] Для имитации распространения сложной сети трещин, которая включает в себя множество пересекающихся трещин, могут быть использованы основные уравнения, лежащие в основе физики процесса разрыва. Основные уравнения могут включать в себя, например, уравнения, определяющие поток текучей среды в сети трещин, уравнение, определяющее деформацию разрыва и критерии распространения/пересечения трещины.[0089] To simulate the propagation of a complex network of cracks, which includes many intersecting cracks, the basic equations underlying the physics of the fracture process can be used. Basic equations may include, for example, equations determining the flow of a fluid in a network of cracks, an equation determining the deformation of a fracture, and criteria for propagation / intersection of a crack.
[0090] Уравнение непрерывности предполагает, что поток текучей среды распространяется вдоль сети трещин со следующим сохранением массы:[0090] The continuity equation assumes that a fluid stream propagates along a network of cracks with the following mass conservation:
где q – локальный расход внутри гидравлического разрыва по длине, w – средняя ширина или раскрытие в поперечном сечении трещины в положении s=s(x,y), Hƒl – высота текучей среды в трещине, и qL, – объемная скорость утечки через стенку гидравлического разрыва в скелет породы на единицу высоты (скорость, при которой жидкость для гидроразрыва проникает в окружающую проницаемую среду), которая выражена с помощью модели утечки Картера. Вершины трещины распространяются в виде резкого фронта, и длина гидравлического разрыва в любое данное время t определяется как l(t).wherein q - local flow inside the hydraulic fracture along the length, w - average width or opening cross-sectional crack at position s = s (x, y) , H ƒl - the height of the fluid in the fracture, and qL, - volumetric leakage rate through the wall fracturing into the rock skeleton per unit height (the rate at which fracturing fluid penetrates the surrounding permeable medium), which is expressed using the Carter leakage model. The vertices of the crack propagate in the form of a sharp front, and the hydraulic fracture length at any given time t is defined as l (t).
[0091] Свойства рабочей жидкости могут быть определены степенным показателем n' (показатель поведения текучей среды) и показателем консистенции K'. Поток текучей среды может быть ламинарным, турбулентным или потоком Дарси через набивку расклинивающего наполнителя, и может быть описан соответствующим образом с помощью разных законов. Для общего случая 1D ламинарный поток внутреннего размера жидкости, подчиняющейся степенному закону, в любой данной ветви трещины может быть использован закон Пуазейля (см., например, Ноулт, 1991):[0091] The properties of the working fluid can be determined by a power exponent n '(an indicator of fluid behavior) and an indicator of consistency K'. The fluid flow may be laminar, turbulent, or Darcy flow through a proppant pack, and may be described accordingly using various laws. For the general case of 1D, the laminar flow of the internal size of the fluid, obeying the power law, in any given branch of the crack, the Poiseuille law can be used (see, for example, Knowlt, 1991):
гдеWhere
Здесь w(z) представляет ширину трещины в зависимости от глубины в текущем положении s, α – коэффициент, n'' – показатель степени (показатель консистенции текучей среды), ϕ– функция формы и dz – инкремент интеграции по высоте трещины в формуле.Here w (z) represents the crack width depending on the depth at the current position s, α is the coefficient, n '' is the exponent (the index of the consistency of the fluid), ϕ is the shape function and dz is the integration increment along the crack height in the formula.
[0092] Ширина трещины может быть связана с давлением текучей среды посредством уравнения упругости. Упругие свойства горной породы (которая может рассматриваться как, в основном, однородный, изотропный, линейный, упругий материал) могут быть определены с помощью модуля упругости E и коэффициента Пуассона v. Для вертикальной трещины в слоистой среде с переменным минимальным горизонтальным напряжением σh(x, y, z) и давлением текучей среды p ширина профиля (w) может быть определена из аналитического решения в виде:[0092] The width of the crack may be related to the pressure of the fluid through an equation of elasticity. The elastic properties of the rock (which can be considered as mainly homogeneous, isotropic, linear, elastic material) can be determined using the elastic modulus E and Poisson's ratio v. For a vertical crack in a layered medium with an alternating minimum horizontal stress σ h (x, y, z) and a fluid pressure p, the profile width (w) can be determined from the analytical solution in the form:
где W – ширина трещины в точке с пространственными координатами x, y, z (координаты центра элемента трещины); p(x, y) – давление текучей среды, H – высота элемента трещины, и z – вертикальная координата вдоль элемента трещины в точке (x, y).where W is the crack width at a point with spatial coordinates x, y, z (coordinates of the center of the element of the crack); p (x, y) is the fluid pressure, H is the height of the crack element, and z is the vertical coordinate along the crack element at the point (x, y).
[0093] Поскольку высота трещин может изменяться, система основных уравнений может также включать в себя расчет роста высоты, как описано, например, в документе Kresse 2011.[0093] Since the height of the cracks may vary, the system of basic equations may also include calculating the height growth, as described, for example, in
[0094] В дополнение к приведенным выше уравнениям может быть выполнено условие общего баланса объема:[0094] In addition to the above equations, the condition of the overall volume balance can be fulfilled:
где gL – скорость утечки текучей среды, Q(t) – время, зависящее от скорости закачивания, H(s,t) – высота трещины в пространственной точке s(x,y) и во время t, ds – инкремент длины для интеграции по длине трещины, dt – временной инкремент, dhl – инкремент высоты утечки, HL – высота утечки и s0 – коэффициент мгновенной водоотдачи. Уравнение (5) предусматривает, что общий объем текучей среды, закачиваемой в течение времени t, равен объему текучей среды в сети трещин и объему утечки из трещины до момента времени t. Здесь L(t) представляет общую длину HFN в момент времени t и s0 – коэффициент мгновенной водоотдачи. Граничные условия могут использовать расход, эффективное давление и ширину трещины, равные нулю во всех вершинах трещин.where g L is the fluid leakage rate, Q (t) is the time dependent on the injection rate, H (s, t) is the crack height at the spatial point s (x, y) and at t, ds is the length increment for integration along the crack length, dt is the time increment, dh l is the increment of the leak height, H L is the leak height and s 0 is the coefficient of instantaneous water loss. Equation (5) provides that the total volume of fluid injected during time t is equal to the volume of fluid in the network of cracks and the amount of leakage from the crack until time t. Here L (t) represents the total length of HFN at time t and s 0 is the coefficient of instantaneous water loss. Boundary conditions can use the flow rate, effective pressure, and crack width equal to zero at all crack tips.
[0095] Система уравнений 1-5 вместе с исходными и граничными условиями может быть использована для представления системы основных уравнений. Сочетание этих уравнений и дискретизация сети трещин на малые элементы может привести к нелинейной системе уравнений относительно давления текучей среды p в каждом элементе, упрощенного как , которое может быть решено, используя метод затухания Ньютона-Рафсона.[0095] The system of equations 1-5 together with the initial and boundary conditions can be used to represent a system of basic equations. The combination of these equations and the discretization of the network of cracks into small elements can lead to a nonlinear system of equations for the fluid pressure p in each element, simplified as which can be solved using the Newton-Raphson attenuation method.
[0096] Взаимодействие трещины может быть учтено для моделирования распространения гидравлического разрыва в пластах с естественными трещинами. Сюда входит, например, взаимодействие между гидравлическими разрывами и естественными трещинами, а также взаимодействие между гидравлическими разрывами. Для взаимодействия между гидравлическим разрывом и естественными трещинами могут быть применены полуаналитические критерии пересечения в UFM, используя, например, подход, описанный в документе Гу и Венга, 2010, и Гу и др., 2011.[0096] The interaction of the fracture can be taken into account to simulate the propagation of hydraulic fracturing in formations with natural fractures. This includes, for example, the interaction between hydraulic fractures and natural fractures, as well as the interaction between hydraulic fractures. Semi-analytical intersection criteria in UFM can be applied to the interaction between hydraulic fracture and natural fractures, using, for example, the approach described in Gu and Weng, 2010, and Gu et al., 2011.
Моделирование затенения напряженияVoltage shading simulation
[0097] Для параллельных разрывов затенение напряжения может быть представлено с помощью наложения смещений от соседних трещин. На фиг. 2 приведено схематическое изображение двумерной трещины 200 в координатной системе, имеющей ось x и ось y. Различные точки вдоль двумерных трещин, такие как первый конец на h/2, второй конец на -h/2 и средняя проходят до точки наблюдения (x, y). Каждая линия L проходит под углами θ1, θ2 из точек вдоль двумерной трещины до точки наблюдения.[0097] For parallel discontinuities, stress shadowing can be represented by applying offsets from adjacent cracks. In FIG. 2 is a schematic representation of a two-
[0098] Поле напряжения вокруг двумерной трещины с внутренним давлением p может быть рассчитано, используя, например, способы, описанные в документе Варпински и Тойфель. Напряжение, которое влияет на ширину трещины, равно σx, и может быть вычислено из уравнения:[0098] The stress field around a two-dimensional crack with an internal pressure p can be calculated using, for example, the methods described in Warpinski and Toifel. The stress that affects the crack width is σ x , and can be calculated from the equation:
гдеWhere
и где σx – напряжение в направлении x, p – внутреннее давление и – координаты и расстояния на фиг. 2, приведенные по половине высоты h/2 трещины. Поскольку σx изменяется в направлении y, а также в направлении x, среднее напряжение на высоте трещины может быть использовано в вычислении затенения напряжения.and where σ x is the stress in the x direction, p is the internal pressure, and - coordinates and distances in FIG. 2 given at half height h / 2 of the crack. Since σ x varies in the y direction, as well as in the x direction, the average stress at the crack height can be used in calculating the stress shadowing.
[0099] Аналитическое уравнение, приведенное выше, может быть использовано для вычисления среднего эффективного напряжения одной трещины на соседней параллельной трещине, и может быть включено в эффективное напряжение закрытия на этой трещине.[0099] The analytical equation above can be used to calculate the average effective stress of a single crack on an adjacent parallel crack, and can be included in the effective closure stress on that crack.
[00100] Для более сложных сетей трещин трещины могут ориентироваться в различных направлениях и пересекать друг друга. На фиг. 3 изображена сложная сеть 300 трещин, изображающая эффекты затенения напряжения. Сеть 300 трещин включает в себя гидравлический разрыв 303, проходящий от скважины 304 и взаимодействующий с другими трещинами 305 в сети 300 трещин.[00100] For more complex fracture networks, the fractures can orient in different directions and cross each other. In FIG. 3 depicts a complex network of 300 cracks depicting the effects of voltage shadowing. The
[00101] Более общий подход может быть использован для вычисления эффективного напряжения на любой взятой ветви трещины от остальной сети трещин. В UFM механическое взаимодействие между трещинами может быть смоделировано на основе расширенного двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, DDM) (Ольсон 2004) для вычисления искусственно вызванных напряжений (см., например, фиг. 3).[00101] A more general approach can be used to calculate the effective stress at any given crack branch from the rest of the crack network. In UFM, the mechanical interaction between cracks can be modeled on the basis of the advanced two-dimensional Displacement Discontinuity Method (DDM) (Olson 2004) for calculating artificially induced stresses (see, for example, Fig. 3).
[00102] При двумерной плоской деформации решение разрыва смещений, (см., например, Crouch, S.L. and Starfield, A.M., Boundary Element Methods in Solid Mechanics, George Allen & Unwin Ltd, London. Fisher, M.K. (1983) (далее Крауч и Старфилд 1983), содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) может быть использовано для описания нормальных напряжений и напряжений сдвига (σn и σs), действующих на элемент трещины, вызванных открывающими и сдвигающими разрывами смещений (Dn и Ds) от всех элементов трещины. Чтобы учесть трехмерный эффект вследствие конечной высоты трещины, документ Ольсон 2004 может быть использован для создания трехмерного коэффициента коррекции для коэффициентов влияния в сочетании с преобразованными уравнениями упругости 2D DDM следующим образом:[00102] In two-dimensional planar deformation, a solution to displacement discontinuity, (see, for example, Crouch, SL and Starfield, AM, Boundary Element Methods in Solid Mechanics, George Allen & Unwin Ltd, London. Fisher, MK (1983) (hereinafter Crouch and Starfield 1983), the entire contents of which are incorporated herein by reference) can be used to describe normal stresses and shear stresses (σ n and σ s ) acting on a crack element caused by opening and shear discontinuity displacements (Dn and Ds) from all elements of the crack. To take into account the three-dimensional effect due to the finite crack height, Olson 2004 can be used to create a three-dimensional correction factor for the coefficients effects in conjunction with the transformed 2D DDM equations of elasticity as follows:
(8.1) (8.1)
(8.2) (8.2)
где A – матрица коэффициентов влияния, описанных в уравнении (9), N – полное число элементов в сети, взаимодействие которой учитывается, i – рассматриваемый элемент и j=1, N – другие элементы в сети, влияние которых на напряжения на элементе i рассчитывается; и где Cij – коэффициенты влияния двумерной плоской упругой деформации. Данные выражения можно найти в документе Крауч и Старфилд 1983.where A is the matrix of influence coefficients described in equation (9), N is the total number of elements in the network whose interaction is taken into account, i is the element in question and j = 1, N are other elements in the network whose influence on the voltage on element i is calculated ; and wherein C ij - influence coefficients of two-dimensional planar elastic deformation. These expressions can be found in Crouch and Starfield 1983.
[00103] Элементы i и j по фиг. 3 схематически изображают переменные i и j в уравнениях (8.1, 8.2). Разрывности Ds и Dn, применяемые к элементу j, также изображены на фиг. 3. Dn может быть таким же, как ширина трещины, а напряжение s сдвига может быть равным 0, как изображено. Разрыв смещений от элемента j создает напряжение на элементе i, как обозначено σs и σn.[00103] Elements i and j of FIG. 3 schematically depict the variables i and j in equations (8.1, 8.2). The discontinuities D s and D n applied to element j are also shown in FIG. 3. D n may be the same as the crack width, and shear stress s may be 0, as shown. Gap displacement from element j creates stress on element i, as denoted by σ s and σ n .
[00104] Трехмерный коэффициент коррекции, предложенный в документе Ольсон 2004, может быть представлен следующим выражением:[00104] The three-dimensional correction factor proposed in Olson 2004 can be represented by the following expression:
где h – высота трещины, dij – расстояние между элементами i и j, α и β – параметры подгонки. Уравнение 9 показывает, что трехмерный коэффициент коррекции может вести к ослаблению взаимодействия между какими-либо двумя элементами трещины при увеличении расстояния.where h is the crack height, d ij is the distance between the elements i and j, α and β are the fitting parameters. Equation 9 shows that a three-dimensional correction factor can lead to a weakening of the interaction between any two elements of the crack with increasing distance.
[00105] В модели UFM на каждом временном шаге могут быть вычислены дополнительные искусственно созданные напряжения, вследствие эффектов затенения напряжений. Можно предположить, что в любой момент времени ширина трещины равна нормальным разрывам смещений (Dn), а напряжение сдвига на поверхности трещины равно нулю, т.е. Dj. При подстановке этих двух условий в уравнения 8.1 и 8.2, могут быть найдены разрывы смещений при сдвиге (Ds) и нормальные напряжения, искусственно создаваемые на каждом элементе (σn) трещины.[00105] In the UFM model, additional artificially generated stresses can be calculated at each time step due to the effects of voltage shadowing. It can be assumed that at any time, the crack width is equal to the normal displacement discontinuities (D n ), and the shear stress on the crack surface is zero, i.e. Dj By substituting these two conditions into equations 8.1 and 8.2, ruptures in shear displacements (D s) and normal stresses artificially created on each element (σ n) crack can be found.
[00106] Эффекты напряжений, вызванных затенением напряжения, на схеме распространения сети трещин могут быть описаны в двух группах. Во-первых, во время повторения давления и ширины исходные напряжения на месте на каждом элементе трещины могут быть изменены путем добавления дополнительного нормального напряжения вследствие эффекта затенения напряжения. Это может непосредственно влиять на распределение давления и ширины трещины, которое может привести к изменению в росте трещины. Во-вторых, при включении искусственно вызванных напряжений (нормальных напряжений и напряжений сдвига), локальные поля напряжений перед распространяющимися вершинами также могут быть изменены, что может вызывать отклонение локального направления основного напряжения от исходного направления напряжения на месте. Такое измененное локальное направление основного напряжения может приводить к повороту трещины от исходной плоскости распространения, и может дополнительно влиять на схему распространения сети трещин.[00106] The effects of stresses caused by voltage shading on a crack network propagation pattern can be described in two groups. Firstly, during the repetition of the pressure and the width, the initial stresses in place at each element of the crack can be changed by adding additional normal stress due to the effect of shading stress. This can directly affect the distribution of pressure and crack width, which can lead to a change in crack growth. Secondly, when artificially induced stresses (normal stresses and shear stresses) are turned on, the local stress fields in front of the propagating peaks can also be changed, which can cause the local direction of the main stress to deviate from the original stress direction in place. Such a changed local direction of the main stress can lead to the rotation of the crack from the original propagation plane, and can additionally affect the propagation pattern of the network of cracks.
Подтверждение достоверности модели затенения напряженияValidation of the voltage shadowing model
[00107] Подтверждение достоверности модели UFM для случаев двусторонних трещин может быть выполнено, используя, например, документ Венга 2011 или Крессе 2011. Подтверждение достоверности также может быть выполнено, используя подход моделирования затенения напряжения. В качестве примера, результаты можно сравнить, используя сравнение 2D DDM с Flac 3D, как представлено в документе Itasca Consulting Group Inc, 2002, FLAC3D (Fast Lagrangian Analysis of Continua in 3 Dimensions), Version 2.1, Minneapolis: ICG (2002) (далее «Итаска, 2002»).[00107] Validation of the UFM model for cases of bilateral cracks can be performed using, for example,
Сравнение методов расширенного 2D DDM с Flac3DComparison of Advanced 2D DDM Methods with Flac3D
[00108] Трехмерные коэффициенты коррекции, предложенные в документе Ольсон 2004, содержат две эмпирические константы, α и β. Значения α и β могут быть проверены путем сравнения напряжений, полученных из численных решений (расширенного 2D DDM), с аналитическим решением для плоскодеформированной трещины с бесконечной длиной и конечной высотой. Модель может быть дополнительно проверена на достоверность путем сравнения результатов 2D DDM с полными трехмерными численными решениями с использованием, например, FLAC3D, для двух параллельных прямолинейных трещин с конечными длинами и высотами.[00108] The three-dimensional correction factors proposed in Olson 2004 contain two empirical constants, α and β. The values of α and β can be checked by comparing the stresses obtained from numerical solutions (extended 2D DDM) with the analytical solution for a plane-deformed crack with infinite length and finite height. The model can be further verified for reliability by comparing 2D DDM results with complete three-dimensional numerical solutions using, for example, FLAC3D, for two parallel straight-line cracks with finite lengths and heights.
[00109] Проблема подтверждения достоверности показана на фиг. 4. На фиг. 4 приведена схематическая диаграмма 400 сравнения расширенного 2D DDM с Flac3D для двух параллельных прямолинейных трещин. Как показано на фиг. 400, две параллельные трещины 407.1, 407.2 подвергаются воздействию напряжений σx, σy вдоль осей координат x, y. Трещины имеют длину 2Lxf, и давление трещины p1, p2 соответственно. Трещины находятся на расстоянии s друг от друга.[00109] The validation problem is shown in FIG. 4. In FIG. 4 is a schematic diagram 400 comparing extended 2D DDM with Flac3D for two parallel straight fractures. As shown in FIG. 400, two parallel cracks 407.1, 407.2 are exposed to stresses σ x , σ y along the x, y coordinate axes. The cracks have a length of 2L xf , and the crack pressure is p 1 , p 2, respectively. Cracks are at a distance s from each other.
[00110] Трещина в Flac3D может быть смоделирована в виде двух поверхностей в одном местоположении, но с непривязанными узловыми точками сетки. Постоянное внутреннее давление текучей среды может быть приложено как нормальное напряжение к сеткам. Трещины также могут быть подвержены воздействию напряжений на бесконечности, σx и σy. Две трещины могут иметь одинаковую длину и высоту с отношением высота/половина длины=0,3.[00110] A crack in Flac3D can be modeled as two surfaces at the same location, but with loose mesh nodes. Constant internal fluid pressure can be applied as normal stress to the grids. Cracks can also be affected by stresses at infinity, σ x and σ y . Two cracks can have the same length and height with a ratio of height / half length = 0.3.
[00111] Можно сравнить напряжения вдоль оси x (y=0) и оси y (x=0). Две близко расположенные трещины (s/h=0,5) могут быть смоделированы, как показано в сравнении фиг. 5.1-5.3. Эти чертежи представляют сравнение расширенного 2D DDM с Flac3D: Напряжения вдоль оси x (y=0) и оси y (x=0).[00111] You can compare stresses along the x axis (y = 0) and the y axis (x = 0). Two closely spaced cracks (s / h = 0.5) can be modeled as shown by comparing FIG. 5.1-5.3. These drawings are a comparison of advanced 2D DDM with Flac3D: Voltages along the x axis (y = 0) and y axis (x = 0).
[00112] Эти чертежи содержат графики 500.1, 500.2, 500.3 соответственно, иллюстрирующие 2D DDM и Flac3D протяженных трещин для σy вдоль оси y, σx вдоль оси y, и σy вдоль оси x соответственно. На фиг. 5.1 показаны кривые σy/p (ось y) в сравнении с нормализованным расстоянием от трещины (ось x), используя 2D DDM и Flac3D. На фиг. 5.2 показаны кривые σx/p (ось y) в сравнении с нормализованным расстоянием от трещины (ось x), используя 2D DDM и Flac3D. На фиг. 5.3 показаны кривые σy/p (ось y) в сравнении с нормализованным расстоянием от трещины (ось x), используя 2D DDM и Flac3D. Местоположение Lf вершины трещины изображено вдоль линии x/h.[00112] These drawings contain graphs 500.1, 500.2, 500.3, respectively, illustrating 2D DDM and Flac3D of extended cracks for σ y along the y axis, σ x along the y axis, and σ y along the x axis, respectively. In FIG. Figure 5.1 shows the σ y / p curves (y axis) versus the normalized distance from the crack (x axis) using 2D DDM and Flac3D. In FIG. Figure 5.2 shows the σ x / p curves (y axis) versus the normalized distance from the crack (x axis) using 2D DDM and Flac3D. In FIG. Figure 5.3 shows the σ y / p curves (y axis) versus the normalized distance from the crack (x axis) using 2D DDM and Flac3D. The location L f of the crack tip is depicted along the x / h line.
[00113] Как показано на фиг. 5.1-5.3, напряжения, смоделированные из подхода расширенного 2D DDM с трехмерным коэффициентом коррекции, достаточно хорошо совпадают с результатами полной трехмерной имитационной модели, а это показывает, что коэффициент коррекции позволяет улавливать трехмерный эффект по высоте трещины на поле напряжения.[00113] As shown in FIG. 5.1-5.3, the stresses modeled from the advanced 2D DDM approach with a three-dimensional correction coefficient are in good agreement with the results of a full three-dimensional simulation model, and this shows that the correction coefficient allows one to capture the three-dimensional effect along the crack height on the stress field.
Сравнение с моделью CSIROComparison with CSIRO Model
[00114] Модель UFM, которая объединяет подход расширенного 2DDM, может быть проверена на достоверность в сравнении с полной имитационной моделью 2D DDM с помощью CSIRO (см., например, Zhang, X., Jeffrey, R.G., and Thiercelin, M. 2007, Deflection and Propagation of Fluid-Driven Fractures at Frictional Bedding Interfaces: A Numerical Investigation. Journal of Structural Geology, 29: 396-410, (далее «Чжан 2007»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки). Данный подход может быть использован, например, в ограниченном случае очень большой высоты трещины, где подходы 2D DDM не учитывают трехмерные эффекты от высоты трещин.[00114] A UFM model that combines the advanced 2DDM approach can be validated against the full 2D DDM simulation model using CSIRO (see, for example, Zhang, X., Jeffrey, RG, and Thiercelin, M. 2007, Deflection and Propagation of Fluid-Driven Fractures at Frictional Bedding Interfaces: A Numerical Investigation. Journal of Structural Geology, 29: 396-410, (hereinafter “Zhang 2007”), the entire contents of which are incorporated herein by reference). This approach can be used, for example, in the limited case of a very large crack height, where 2D DDM approaches do not take into account the three-dimensional effects of the crack height.
[00115] Может быть выполнено сравнение влияния двух вплотную распространяющихся трещин на пути распространения друг друга. Распространение двух гидравлических разрывов, начинающихся параллельно друг другу (распространение вдоль локального направления максимального напряжения) может быть имитировано для конфигураций, таких как: 1) точки начала на вершине друг друга и смещение друг от друга для изотропных, и 2) анизотропных напряжений дальнего поля. Путь распространения трещины и давление внутри каждой трещины может сравниваться для кода UFM и CSIRO для входных данных, приведенных в таблице 1.[00115] A comparison can be made of the influence of two closely propagating cracks in the propagation path of each other. The propagation of two hydraulic fractures starting parallel to each other (propagation along the local direction of maximum voltage) can be simulated for configurations, such as: 1) the starting points on top of each other and offset from each other for isotropic, and 2) anisotropic far-field stresses. The crack propagation path and pressure within each crack can be compared for the UFM and CSIRO code for the input data given in Table 1.
Таблица 1 Table 1
Входные данные для подтверждения достоверности в сравнении с моделью CSIROValidation input versus CSIRO model
[00116] Когда две трещины начинаются параллельно друг другу в исходных точках, разделенных на dx=0, dy=33 фут (10,1 м) (макс. поле горизонтального напряжения ориентировано в направлении x), они могут поворачиваться друг от друга вследствие эффекта затенения напряжения. [00116] When two cracks start parallel to each other at the origin points divided by dx = 0, dy = 33 ft (10.1 m) (the maximum horizontal stress field is oriented in the x direction), they can rotate from each other due to the effect shading voltage.
[00117] Пути распространения для изотропных и анизотропных полей напряжений показаны на фиг. 6.1 и 6.2. На этих чертежах приведены графики 600.1, 600.2, изображающие пути распространения для двух вначале параллельных трещин 609.1, 609.2 в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно. Трещины 609.1 и 609.2 вначале являются параллельными вблизи точек 615.1, 615.2 закачивания, но отклоняются по мере продолжения от них. По сравнению с изотропным случаем, кривизна трещин в случае анизотропии напряжения изображена как являющаяся меньшей. Это может происходить вследствие конкуренции между эффектом затенения напряжения, который стремится повернуть трещины друг от друга, и напряжениями дальнего поля, которые вынуждают трещины распространяться в направлении максимального горизонтального напряжения (направление x). Влияние напряжения дальнего поля становится преобладающим, когда расстояние между трещинами увеличивается, в данном случае трещины могут стремиться к распространению параллельно направлению максимального горизонтального напряжения.[00117] The propagation paths for isotropic and anisotropic stress fields are shown in FIG. 6.1 and 6.2. The drawings show graphs 600.1, 600.2, depicting propagation paths for two initially parallel cracks 609.1, 609.2 in isotropic and anisotropic stress fields, respectively. Cracks 609.1 and 609.2 are initially parallel near injection points 615.1, 615.2, but deviate as they continue from them. Compared with the isotropic case, the curvature of the cracks in the case of stress anisotropy is depicted as being less. This can occur due to competition between the effect of shading stress, which tends to rotate cracks from each other, and far-field stresses, which cause cracks to propagate in the direction of maximum horizontal stress (x direction). The effect of far-field stress becomes predominant when the distance between the cracks increases, in this case, cracks can tend to propagate parallel to the direction of the maximum horizontal stress.
[00118] На фиг. 7.1 и 7.2 изображены графики 700.1, 700.2, отображающие пару трещин, начинающихся от двух различных точек 711.1, 711.2 закачивания соответственно. На данных чертежах показано сравнение для случая, когда трещины начинаются от точек, разделенных расстоянием dx=dy=(10,1 м) для изотропного и анизотропного поля напряжения соответственно. На данных чертежах трещины 709.1, 709.2 стремятся распространяться друг другу навстречу. Примеры похожего типа поведения наблюдались в лабораторных экспериментах (см., например, Чжан 2007).[00118] In FIG. Figures 7.1 and 7.2 show graphs 700.1, 700.2 showing a pair of cracks starting from two different points of injection 711.1, 711.2, respectively. These drawings show a comparison for the case when cracks start from points separated by a distance dx = dy = (10.1 m) for an isotropic and anisotropic stress field, respectively. In these drawings, cracks 709.1, 709.2 tend to propagate towards each other. Examples of a similar type of behavior were observed in laboratory experiments (see, for example, Zhang 2007).
[00119] Как показано выше, подход расширенного 2D DDM, осуществленный в модели UFM, может быть способен улавливать трехмерные эффекты конечной высоты трещины на схему взаимодействия и распространения трещины, в то же время, будучи эффективными при вычислении. Может быть представлена удовлетворительная оценка поля напряжения для сети вертикальных гидравлических разрывов и направления (схемы) распространения трещины.[00119] As shown above, the advanced 2D DDM approach implemented in the UFM model may be able to capture the three-dimensional effects of a finite crack height on the interaction and propagation pattern of a crack, while being efficient in the calculation. A satisfactory estimate of the stress field for a network of vertical hydraulic fractures and the direction (pattern) of crack propagation can be presented.
Случаи примеровCases of Examples
Случай № 1 – Параллельные трещины в горизонтальных скважинахCase No. 1 - Parallel Cracks in Horizontal Wells
[00120] На фиг. 8 приведен схематический график 800 параллельных поперечных трещин 811.1, 811.2, 811.3, распространяющихся одновременно от множества кластеров 815.1, 815.2, 815.3 перфораций соответственно вокруг горизонтальной скважины 804. Каждая из трещин 811.1, 811.2, 811.3 обеспечивает различные расходы q1, q2, q3, которые являются частью полного потока qt при давлении p0.[00120] In FIG. 8 is a schematic graph of 800 parallel transverse fractures 811.1, 811.2, 811.3, propagating simultaneously from a plurality of clusters 815.1, 815.2, 815.3 perforations respectively around a
[00121] Когда условия формации и перфорации являются одинаковыми для всех трещин, трещины могут иметь примерно одинаковые размеры, если давление трения в скважине между кластерами перфораций является пропорционально малым. Это можно предположить, когда трещины отделены на достаточно большое расстояние, и эффекты затенения напряжения являются пренебрежимо малыми. Когда промежутки между трещинами находятся в области влияния затенения напряжения, трещины могут быть зависимыми не только по ширине, но также и по другому размеру трещины. Для иллюстрации этого можно рассмотреть простой пример пяти параллельных трещин.[00121] When the conditions of formation and perforation are the same for all cracks, the cracks can be approximately the same size if the friction pressure in the well between the clusters of perforations is proportionally small. This can be assumed when the cracks are separated by a sufficiently large distance, and the effects of stress shadowing are negligible. When the gaps between the cracks are in the area of influence of the shadowing of the stress, the cracks can be dependent not only on the width, but also on a different crack size. To illustrate this, a simple example of five parallel cracks can be considered.
[00122] В данном примере предполагается, что трещины имеют постоянную высоту 100 фут (30,5 м). Промежуток между трещинами равен 65 футов (19,8 м). Другие входные параметры приведены в таблице 2:[00122] In this example, it is assumed that the cracks have a constant height of 100 feet (30.5 m). The gap between the cracks is 65 feet (19.8 m). Other input parameters are given in table 2:
Таблица 2 table 2
Входные параметры для случая № 1Input parameters for case No. 1
Для данного простого случая традиционная модель Перкинса-Керна-Нордгрена (Perkins-Kern-Nordgren, PKN) (см, например, Mack, M.G. and Warpinski, N.R., Mechanics of Hydraulic Fracturing. Chapter 6, Reservoir Stimulation, 3rd Ed., eds. Economides, M.J. and Nolte, K.G. John Wiley & Sons (2000)) для множества трещин может быть модифицирована путем объединения вычисления затенения напряжения, как приведено в уравнении 6. Увеличение напряжения закрытия может быть аппроксимировано путем усреднения вычисленного напряжения из уравнения 6 по всей трещине. Следует заметить, что упрощенная модель PKN может не имитировать поворот трещины вследствие эффекта затенения напряжения. Результаты такой простой модели можно сравнить с результатами по модели UFM, которая объединяет вычисление затенения напряжения по точкам вдоль всех путей трещины, а также поворота трещины.For this simple case, the traditional Perkins-Kern-Nordgren (Perkins-Kern-Nordgren, PKN) model (see, e.g., Mack, MG and Warpinski, NR, Mechanics of Hydraulic Fracturing. Chapter 6, Reservoir Stimulation, 3rd Ed., Eds. Economides, MJ and Nolte, KG John Wiley & Sons (2000)) for many cracks can be modified by combining the calculation of stress shadowing as given in Equation 6. The increase in closure stress can be approximated by averaging the calculated stress from Equation 6 over the entire crack. It should be noted that the simplified PKN model may not simulate crack rotation due to the effect of stress shadowing. The results of such a simple model can be compared with the results of the UFM model, which combines the calculation of stress shadowing along points along all crack paths, as well as crack rotation.
[00123] На фиг. 9 отображены результаты моделирования длин трещин для пяти трещин, вычисленных по обеим моделям. На фиг. 9 приведен график 900, изображающий длину (ось y) в зависимости от времени (t) пяти параллельных трещин в ходе закачивания. Линии 917.1-917.5 созданы по модели UFM. Линии 919.1-919.5 созданы по упрощенной модели PKN.[00123] In FIG. Figure 9 shows the results of modeling crack lengths for five cracks calculated from both models. In FIG. 9 is a
[00124] Геометрия трещины и контур ширины по модели UFM для пяти трещин по фиг. 9 показаны на фиг. 10. На фиг. 10 приведена схематическая диаграмма 1000, изображающая трещины 1021.1-1021.5 вокруг скважины 1004.[00124] The fracture geometry and width profile of the UFM model for the five fractures of FIG. 9 are shown in FIG. 10. In FIG. 10 is a schematic diagram 1000 showing fractures 1021.1-1021.5 around well 1004.
[00125] Трещина 1021.3 является средней из пяти трещин, а трещины 1021.1 и 1021.5 являются крайними трещинами. Поскольку трещины 1021.2, 1021.3 и 1021.4 имеют меньшую ширину, чем наружные трещины, вследствие эффекта затенения напряжения, они могут иметь большее гидравлическое сопротивление, получать меньший расход и иметь меньшую длину. Поэтому эффекты затенения напряжения могут сказываться не только на ширине трещины, но и на длине трещины в динамических условиях.[00125] Crack 1021.3 is the middle of five cracks, and cracks 1021.1 and 1021.5 are extreme cracks. Since the cracks 1021.2, 1021.3 and 1021.4 have a smaller width than the external cracks, due to the effect of shading stress, they can have greater hydraulic resistance, receive less flow and have a shorter length. Therefore, the effects of stress shadowing can affect not only the crack width, but also the crack length under dynamic conditions.
[00126] Эффект затенения напряжения для геометрии трещины может зависеть от многих параметров. Чтобы проиллюстрировать эффект от некоторых из этих параметров, вычисленные длины трещин для случаев с изменяющимися промежутками между трещинами, трением перфорации и анизотропией напряжения показаны в таблице 3.[00126] The effect of stress shadowing for fracture geometry may depend on many parameters. To illustrate the effect of some of these parameters, the calculated crack lengths for cases with varying gaps between cracks, perforation friction, and stress anisotropy are shown in Table 3.
[00127] На фиг. 11.1 и 11.2 показана геометрия трещины, рассчитанная с помощью UFM для случая большого трения перфорации и случая большого промежутка между трещинами (например, около 120 фут (36,6 м)). На фиг. 11.1 и 11.2 приведены схематические диаграммы 1100.1 и 1100.2, изображающие пять трещин 1123.1-1 123.5 вокруг скважины 1104. Когда трение перфорации велико, может быть создано большое усилие отклонения, которое равномерно распределяет расход по всем кластерам перфорации. Следовательно, затенение напряжения может быть преодолено, и полученные длины трещин могут становиться примерно равными, как показано на фиг. 11.1. Когда промежутки между трещинами большие, эффект затенения напряжения может рассеиваться, и трещины могут иметь примерно одинаковые размеры, как показано на фиг. 11.2.[00127] In FIG. 11.1 and 11.2 show fracture geometry calculated using UFM for the case of large friction perforations and the case of a large gap between cracks (for example, about 120 feet (36.6 m)). In FIG. 11.1 and 11.2 are schematic diagrams 1100.1 and 1100.2 depicting five fractures 1123.1-1 123.5 around well 1104. When the perforation friction is high, a large deflection force can be created that evenly distributes the flow rate over all perforation clusters. Therefore, stress shadowing can be overcome, and the resulting crack lengths can become approximately equal, as shown in FIG. 11.1. When the gaps between the cracks are large, the stress shadowing effect can dissipate, and the cracks can be approximately the same size, as shown in FIG. 11.2.
Таблица 3 Table 3
Влияние различных параметров на геометрию трещиныThe influence of various parameters on the geometry of the crack
Случай № 2 – Сложные трещиныCase No. 2 - Complex Cracks
[00128] В примере по фиг. 12, модель UFM может быть использована для моделирования 4-ступенчатого гидравлического разрыва в горизонтальной скважине в сланцевой формации. См, например, Cipolla, C., Weng, X., Mack, M., Ganguly, U., Kresse, O., Gu, H., Cohen, C. and Wu, R., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Fracture Complexity. Paper SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (далее «Циппола 2011»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Скважина может быть обсажена и цементирована, и каждая ступень закачана через три или четыре кластера перфораций. Каждая из четырех ступеней может включать примерно 25,000 баррелей (4000 м3) текучей среды и 440,000 фунтов (2e+6 кг) расклинивающего наполнителя. Пространственные данные могут быть доступны на скважине, включая расширенный акустический каротаж, который обеспечивает оценку минимального и максимального горизонтального напряжения. Данные микросейсмической съемки могут быть доступны на всех ступенях. См., например, Daniels, J., Waters, G., LeCalvez, J., Lassek, J., and Bentley, D., Contacting More of the Barnett Shale Through an Integration of Real-Time Microseismic Monitoring, Petrophysics, and Hydraulic Fracture Design. Paper SPE 110562 presented at the 2007 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Anaheim, California, USA, October 12-14, 2007. Данный пример показан на фиг. 12. На фиг. 12 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку микросейсмических событий 1223 на различных ступенях вокруг скважины 1204.[00128] In the example of FIG. 12, the UFM model can be used to model a 4-stage hydraulic fracturing in a horizontal well in a shale formation. See, for example, Cipolla, C., Weng, X., Mack, M., Ganguly, U., Kresse, O., Gu, H., Cohen, C. and Wu, R., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Fracture Complexity. Paper SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (hereinafter “
[00129] Анизотропия напряжения от расширенного акустического каротажа показывает более высокую анизотропию напряжений в призабойной зоне скважины по сравнению с устьем. Расширенная трехмерная сейсмическая интерпретация может показывать, что преобладающая естественная трещина стремится изменяться от NE-SW (направления с северо-востока на юго-запад) в призабойной зоне к NW-SE (направлению с северо-запада на юго-восток) в зоне устья боковой части. См., например, Rich, J.P. and Ammerm-an, M., Unconventional Geophysics for Unconventional Plays. Paper SPE 131779 presented at the Unconventional Gas Conference, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, February 23-25, 2010, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00129] Anisotropy of stress from enhanced sonic logging shows a higher stress anisotropy in the near-wellbore zone compared to the wellhead. An extended three-dimensional seismic interpretation may indicate that the predominant natural fracture tends to change from NE-SW (north-east to south-west direction) in the bottomhole zone to NW-SE (north-west to southeast direction) in the lateral mouth area parts. See, for example, Rich, J.P. and Ammerm-an, M., Unconventional Geophysics for Unconventional Plays. Paper SPE 131779 presented at the Unconventional Gas Conference, Pittsburgh, Pennsylvania, USA, February 23-25, 2010, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
[00130] Результаты моделирования могут быть основаны на модели UFM без включения полного вычисления затенения напряжения (см., например, Циппола 2011), включающего напряжение сдвига и поворот трещины (см., например, Венг 2011). Моделирование может быть обновлено с помощью полной модели напряжения, предложенной в настоящем документе. На фиг. 13.1-13.4 отображен вид в плане смоделированной сети 1306 трещин вокруг скважины 1304 для четырех ступеней соответственно, и их сравнение с микросейсмическими измерениями 1323.1-1323.4 соответственно.[00130] The simulation results can be based on the UFM model without including the full calculation of stress shadowing (see, for example, Zippola 2011), including shear stress and crack rotation (see, for example, Hungary 2011). Simulations can be updated using the full stress model proposed in this document. In FIG. 13.1-13.4, a plan view of the
[00131] Из результатов моделирования на фиг. 13.1-13.4, можно видеть, что для ступеней 1 и 2 близко расположенные трещины отклонялись незначительно. Это может происходить вследствие высокой анизотропии напряжений в призабойной зоне скважины. Для ступеней 3 и 4, где анизотропия напряжений меньше, можно наблюдать большее отклонение трещины в результате эффекта затенения напряжения.[00131] From the simulation results in FIG. 13.1-13.4, it can be seen that for
Случай № 3 – Пример нескольких ступенейCase No. 3 - An Example of Several Steps
[00132] Случай № 3 является примером, показывающим, как затенение напряжения от предшествующих ступеней может влиять на схему распространения сетей гидравлических разрывов для следующих ступеней обработки, приводя к изменению общей картины созданной сети гидравлических разрывов для случая четырех ступеней обработки.[00132] Case No. 3 is an example showing how the shadowing of voltage from previous stages can affect the propagation of hydraulic fracture networks for the next processing steps, leading to a change in the overall picture of the created hydraulic fracture network for the case of four processing steps.
[00133] Данный случай включает в себя четыре ступени обработки гидравлического разрыва. Скважина обсажена и цементирована. Ступени 1 и 2 закачиваются через три кластера перфорации, а ступени 3 и 4 закачиваются через четыре кластера перфораций. Горная порода является изотропной. Входные параметры приведены в таблице 4. Вид сверху всей сети гидравлических разрывов без учета и с учетом затенения напряжения от предшествующих ступеней показан на фиг. 13.1-13.4.[00133] This case includes four stages of fracturing treatment. The well is cased and cemented.
Таблица 4 Table 4
Входные параметры для случая № 3Input parameters for case No. 3
[00134] На фиг. 14.1-14.4 приведены схематические диаграммы 1400.1-1400-4, изображающие сеть 1429 трещин на различных ступенях в ходе операции разрыва. На фиг. 14.1 показана дискретная сеть 1429 трещин (DFN) перед обработкой. На фиг. 14.2 изображена смоделированная DFN 1429 после первой ступени обработки. DFN 1429 имеет распространенные гидравлические разрывы (hydraulic fractures, HFN) 1431, проходящие по ней вследствие первой ступени обработки. На фиг. 14.3 показана DFN, изображающая смоделированные HFN 1431.1-1431.4, распространенные в ходе четырех ступеней соответственно, но без учета эффектов предшествующей ступени. На фиг. 14.4 показана DFN, изображающая HFN 1431.1, 1431.2'-1431.4', распространенные в ходе четырех ступеней соответственно, но с учетом разрывов, затенений напряжений и HFN от предшествующих ступеней. [00134] In FIG. 14.1-14.4 are schematic diagrams 1400.1-1400-4 depicting a network of 1429 fractures at various stages during a fracturing operation. In FIG. 14.1 shows a discrete fracture network 1429 (DFN) before processing. In FIG. 14.2 shows the
[00135] Когда ступени создают отдельно, они могут не встречаться друг с другом, как показано на фиг. 14.3. Когда учитывают затенения напряжения и HFN от предшествующих ступеней, как показано на фиг. 14.4, схема распространения может измениться. Гидравлические разрывы 1431.1, созданные в ходе первой ступени, являются одинаковыми для случаев обоих сценариев, как показано на фиг. 14.3 и 14.4. Схема распространения второй ступени 1431.2 может находиться под влиянием первой ступени из-за затенения напряжения, а также из-за новой DFN (включающей HFN 1431.1 от ступени 1), что приводит к изменению схемы распространения на HFN 1431.2'. HFN 1431.1' может начинать придерживаться HFN 1431.1, созданной на ступени 1, при взаимном учете ее. Третья ступень 1431.3 может придерживаться гидравлического разрыва, созданного в ходе второй ступени обработки 1431.2, 1431.2', и может не распространяться слишком далеко вследствие эффекта затенения напряжения от ступени 2, как показано 1431.3 в сравнении с 1431.3'. Ступень 4 (1431.4) может стремиться к повороту от ступени три, когда возможно, но может придерживаться HFN 1431.3' от предшествующих ступеней, когда встречается с ней, и изображена как HFN 1431.4' на фиг. 14.4.[00135] When steps are created separately, they may not meet each other, as shown in FIG. 14.3. When voltage shading and HFNs from prior steps are taken into account, as shown in FIG. 14.4, the distribution pattern may change. Hydraulic fractures 1431.1 created during the first stage are the same for both scenarios, as shown in FIG. 14.3 and 14.4. The propagation pattern of the second stage 1431.2 may be influenced by the first stage due to voltage shadowing, as well as due to the new DFN (including HFN 1431.1 from stage 1), which leads to a change in the propagation pattern to HFN 1431.2 '. HFN 1431.1 'may begin to adhere to HFN 1431.1, created in
[00136] Представлен способ вычисления затенения напряжения в сложной сети гидравлических разрывов. Способ может включать в себя расширенный двумерный или трехмерный метод разрыва смещений с коррекцией для конечной высоты трещины. Способ может быть использован для аппроксимации взаимодействия между различными ветвями трещины в сложной сети трещин для фундаментальной проблемы трехмерной трещины. Данное вычисление затенения напряжения может быть объединено в UFM, сложной модели сети трещин. Результаты для простых случаев двух трещин показывают трещины, которые могут либо притягивать, либо отталкивать друг друга, в зависимости от их исходных относительных положений, и сравниваются предпочтительно с независимой двумерной моделью неплоского гидравлического разрыва.[00136] A method for calculating voltage shading in a complex hydraulic fracturing network is provided. The method may include an extended two-dimensional or three-dimensional discontinuity fracture correction method for a finite crack height. The method can be used to approximate the interaction between different branches of a crack in a complex network of cracks for the fundamental problem of a three-dimensional crack. This calculation of stress shadowing can be integrated into UFM, a complex model of a fracture network. The results for simple cases of two cracks show cracks that can either attract or repel each other, depending on their initial relative positions, and are preferably compared with an independent two-dimensional non-planar hydraulic fracture model.
[00137] Моделирование множества параллельных трещин от горизонтальной скважины может быть использовано для подтверждения поведения двух крайних трещин, которые могут быть более преобладающими, тогда как внутренние трещины имеют уменьшенную длину и ширину трещины вследствие эффекта затенения напряжения. Такое поведение также может зависеть от других параметров, таких как трение перфорации и промежутки между трещинами. Если промежутки между трещинами больше, чем высота трещины, эффект затенения напряжения может уменьшаться, и могут существовать незначительные различия между множеством трещин. Если трение перфорации большое, может быть выполнено достаточное отклонение для распределения потока равномерно между кластерами перфораций, и размеры трещины могут становиться примерно равными несмотря на эффект затенения напряжения.[00137] Modeling multiple parallel fractures from a horizontal well can be used to confirm the behavior of two extreme fractures, which may be more predominant, while internal fractures have a reduced crack length and width due to the stress shadowing effect. This behavior may also depend on other parameters, such as perforation friction and gaps between cracks. If the gaps between the cracks are greater than the height of the crack, the effect of shading stress can be reduced, and there may be slight differences between the plurality of cracks. If the perforation friction is large, a sufficient deviation can be made to distribute the flow evenly between the clusters of perforations, and the size of the crack can become approximately equal despite the effect of shading stress.
[00138] Когда создаются сложные трещины, если формация имеет малую анизотропию напряжений, взаимодействие трещины может приводить к значительному отклонению трещин, когда они стремятся к отталкиванию друг друга. С другой стороны, для большой анизотропии напряжений может существовать ограниченное отклонение трещины, если анизотропия напряжений смещает эффект поворота трещины вследствие затенения напряжения, и трещина может быть вынуждена идти в направлении максимального напряжения. Независимо от числа отклонений трещины, затенения напряжения может оказывать влияние на ширину трещины, что может влиять на распределение скорости закачивания во множество кластеров перфораций, и общий отпечаток сети трещин, и размещение расклинивающего наполнителя.[00138] When complex cracks are created, if the formation has a low stress anisotropy, the interaction of the crack can lead to a significant deviation of the cracks when they tend to repel each other. On the other hand, for large stress anisotropy, there may be a limited deviation of the crack if the stress anisotropy biases the effect of rotation of the crack due to shadowing, and the crack may be forced to go in the direction of maximum stress. Regardless of the number of crack deviations, stress shadowing can affect the crack width, which can affect the distribution of the injection rate into many perforation clusters, and the overall imprint of the crack network, and the placement of the proppant.
[00139] На фиг. 15 приведена структурная схема, изображающая способ 1500 выполнения операции разрыва на буровой площадке, таком как буровая площадка 100 по фиг. 1.1. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин имеет естественные трещины, как показано на фиг. 1.1 и 1.2. Способ (1500) может включать (1580) выполнение операции интенсификации путем интенсификации буровой площадки посредством закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин для формирования сети гидравлических разрывов. В некоторых случаях интенсификация может быть выполнена на буровой площадке или путем моделирования.[00139] In FIG. 15 is a flowchart depicting a
[00140] Способ включает в себя (1582) получение данных буровой площадки и механической модели геологической среды подземной формации. Данные буровой могут включать в себя какие-либо данные относительно буровой площадки, которые могут быть полезны для моделирования, такие как параметры естественной трещины для естественных трещин, изображения сети трещин и т.п. Параметры естественной трещины могут включать в себя, например, ориентацию плотности, распределение и механические свойства (например, коэффициенты трения, когезию, вязкость разрушения, и т.п.). Параметры трещины могут быть получены путем непосредственных наблюдений исследований скважинным сканером, оцениваемых по трехмерным сейсмическим измерениям, алгоритму ant tracking, анизотропии акустических волн, кривизне геологического слоя, микросейсмическим событиям или изображениям и т.п. Примеры способов для получения параметров трещины представлены в документе PCT/US2012/059774, содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00140] The method includes (1582) obtaining data from a well site and a mechanical model of the geological environment of an underground formation. The rig data may include any data about the rig site that may be useful for modeling, such as natural fracture parameters for natural fractures, images of a fracture network, and the like. Natural crack parameters may include, for example, density orientation, distribution, and mechanical properties (e.g., friction coefficients, cohesion, fracture toughness, etc.). Fracture parameters can be obtained by direct observation of studies by a downhole scanner, evaluated by three-dimensional seismic measurements, ant tracking algorithm, anisotropy of acoustic waves, curvature of the geological layer, microseismic events or images, etc. Examples of methods for obtaining crack parameters are presented in document PCT / US2012 / 059774, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
[00141] Изображения могут быть получены, например, путем наблюдательных исследований скважинным сканером, оценочных размеров трещины исходя из скважинных измерений, получения микросейсмических изображений и/или др. Размеры трещины могут оцениваться путем оценочных сейсмических измерений, алгоритма ant tracking, акустических измерений, геологических измерений и/или др. Другие данные буровой площадки также могут быть созданы исходя из различных источников, таких как измерения буровой площадки, ретроспективные данные, предположения и т.п. Такие данные могут включать в себя, например, измерения заканчивания, геологической структуры, петрофизические, геомеханические, каротажные и другие формы данных. Механическая модель геологической среды может быть получена, используя обычные способы.[00141] Images can be obtained, for example, by observational studies with a downhole scanner, estimated fracture sizes based on borehole measurements, microseismic imaging, and / or other fracture dimensions can be estimated by estimated seismic measurements, ant tracking algorithm, acoustic measurements, geological measurements and / or others. Other well site data can also be generated from various sources, such as well site measurements, historical data, assumptions, etc. Such data may include, for example, measurements of completion, geological structure, petrophysical, geomechanical, logging and other forms of data. A mechanical model of the geological environment can be obtained using conventional methods.
[00142] Способ (1500) также включает в себя создание (1584) схемы роста гидравлического разрыва со временем, например, в ходе операции интенсификации. На фиг. 16.1-16.4 изображен пример создания (1584) схемы роста гидравлического разрыва. Как показано на фиг. 16.1, в исходном состоянии сеть 1606.1 трещин с естественными трещинами 1623 расположена по подземной формации 1602 со скважиной 1604 в ней. Расклинивающий наполнитель закачивают в подземную формацию 1602 из скважины 1604, давление от расклинивающего наполнителя создает гидравлические разрывы 1691 вокруг скважины 1604. Гидравлические разрывы 1691 проходят в подземную формацию вдоль L1 и L2 (фиг. 16.2), и со временем встречаются с другими трещинами в сети 1606.1 трещин, как показано на фиг. 16.2-16.3. Точки контакта с другими трещинами являются пересечениями 1625.[00142] The method (1500) also includes creating (1584) a hydraulic fracture growth pattern over time, for example, during an intensification operation. In FIG. 16.1-16.4 shows an example of creating (1584) a hydraulic fracture growth scheme. As shown in FIG. 16.1, in the initial state, the network of cracks 1606.1 with
[00143] Создание (1584) может включать в себя (1586) удлинение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, как показано на фиг. 16.2. Схема роста трещины основана на параметрах естественной трещины и минимальном напряжении, и максимальном напряжении на подземной формации. Создание может включать в себя определение (1588) параметров гидравлического разрыва (например, давления p, ширины w, расхода q, и т.п.) гидравлических разрывов, (1590) определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение (1592) размеров трещины (например, высоты) гидравлических разрывов, например исходя из определенных параметров гидравлического разрыва, определенных параметров переноса и механической модели геологической среды. Параметры гидравлического разрыва могут быть определены после прохождения. Определение (1592) может также быть выполнено исходя из параметров переноса расклинивающего наполнителя, параметров буровой площадки и других элементов.[00143] Creation (1584) may include (1586) extending hydraulic fractures from a well into a fracture network of an underground formation to form a fracture network including natural fractures and fractures, as shown in FIG. 16.2. The crack growth pattern is based on the parameters of the natural crack and the minimum stress and maximum stress on the underground formation. The creation may include determining (1588) hydraulic fracturing parameters (e.g., pressure p, width w, flow q, etc.) of hydraulic fractures, (1590) determining transfer parameters for the proppant passing through the hydraulic fracturing network, and determination (1592) of fracture dimensions (for example, height) of hydraulic fractures, for example, based on certain parameters of the hydraulic fracture, certain transfer parameters, and a mechanical model of the geological environment. The fracture parameters can be determined after passing. Definition (1592) can also be performed on the basis of proppant transfer parameters, parameters of the drilling site, and other elements.
[00144] Создание (1584) может включать в себя моделирование свойств горной породы на основе механической модели геологической среды, как описано, например, в документе Koutsabeloulis and Zhang, 3D Reservoir Geomechanics Modeling in Oil/Gas Field Production, SPE Paper 126095, 2009 SPE Saudi Arabia Section Technical Symposium and Exhibition held in Al Khobar, Saudi Arabia, 9-11 May, 2009 («Коутсабелоулис», 2009»), содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Создание может также включать в себя моделирование операции разрыва путем использования данных буровой площадки и/или изображений в качестве программного обеспечения моделирования, такого как UFM™ и PETREL™, выпускаемого компанией SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORPORATION™ (см.: www.slb.com), для создания успешных изображений индуцированных гидравлических разрывов в сети трещин.[00144] Creation (1584) may include modeling rock properties based on a mechanical model of the geological environment, as described, for example, in Koutsabeloulis and Zhang, 3D Reservoir Geomechanics Modeling in Oil / Gas Field Production, SPE Paper 126095, 2009 SPE Saudi Arabia Section Technical Symposium and Exhibition held in Al Khobar, Saudi Arabia, May 9-11, 2009 (Coatesabeloulis, 2009), the entire contents of which are incorporated herein by reference. The creation may also include modeling a fracture operation by using well site data and / or images as modeling software such as UFM ™ and PETREL ™ available from SCHLUMBERGER TECHNOLOGY CORPORATION ™ (see: www.slb.com) for creating successful images of induced hydraulic fractures in a fracture network.
[00145] Способ (1500) также включает выполнение (1594) затенения напряжений на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами (или с другими трещинами), и повторение (1598) создания (1584) на основе затенения напряжения и/или определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами. Повторение может быть выполнено, чтобы учесть взаимодействие трещины, которое может влиять на рост трещины. Затенение напряжения может включать в себя, например, 2D или 3D DDM для каждого из гидравлических разрывов и обновление схемы роста трещины со временем. Схема роста трещины может распространяться перпендикулярно к локальному направлению основного напряжения в соответствии с затенением напряжения. Схема роста трещины может включать в себя влияния естественных трещин и гидравлических разрывов на сеть трещин (см. фиг. 16.3).[00145] The method (1500) also includes performing (1594) shading stresses on hydraulic fractures to determine the interaction of stresses between hydraulic fractures (or with other cracks), and repeating (1598) creating (1584) based on stress shading and / or determining the interaction stresses between hydraulic fractures. Repetition can be performed to take into account the interaction of the crack, which can affect the growth of the crack. The stress shadowing may include, for example, 2D or 3D DDM for each of the fractures and updating the crack growth pattern over time. The crack growth pattern can propagate perpendicular to the local direction of the main stress in accordance with the shading of the stress. The crack growth pattern may include the effects of natural cracks and hydraulic fractures on the crack network (see FIG. 16.3).
[00146] Затенение напряжения может быть выполнено для множества скважин буровой площадки. Затенение напряжения от различных скважин может быть объединено, чтобы определить взаимодействие трещин, которое определено от каждой из скважин. Создание может быть повторено для каждого из затенений напряжений для одной или больше из множества скважин. Создание также может быть повторено для затенения напряжения, выполняемого при выполнении интенсификации от множества скважин. Ряд имитаций также может быть выполнен на одной скважине с различными сочетаниями данных и сравниваться, при необходимости. Ретроспективные или другие данные также могут быть введены в создание, чтобы представить множество источников информации для рассмотрения в окончательных результатах.[00146] Voltage shading can be performed for multiple wells of the wellsite. Shading stresses from different wells can be combined to determine the interaction of fractures, which is determined from each of the wells. Creation may be repeated for each of the stress shades for one or more of the plurality of wells. Creation can also be repeated to obscure the stress performed when performing stimulation from multiple wells. A number of simulations can also be performed on the same well with various combinations of data and compared, if necessary. Retrospective or other data can also be entered into the creation to present a variety of sources of information for consideration in the final results.
[00147] Способ также включает определение (1596) поведения при пересечении между гидравлическими разрывами и встреченной трещиной, если гидравлический разрыв встречается с другой трещиной, и повторение (1598) создания (1584) на основе поведения при пересечении, если гидравлический разрыв встречается с трещиной (см., например, фиг. 16.3). Поведение при пересечении может быть определено, используя, например, способы по документу PCT/US2012/059774, содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00147] The method also includes determining (1596) the intersection behavior between hydraulic fractures and a encountered crack, if the hydraulic fracture meets another fracture, and repeating (1598) the creation (1598) based on the intersection behavior if the hydraulic fracture meets the crack ( see, for example, Fig. 16.3). Intersection behavior can be determined using, for example, the methods of document PCT / US2012 / 059774, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
[00148] Определение поведения при пересечении может включать выполнение затенения напряжения. В зависимости от внутрискважинных условий схема роста трещины может быть неизменной или изменяемой, когда гидравлический разрыв встречается с трещиной. Когда давление трещины больше, чем напряжение, действующее на встреченную трещину, схема роста трещины может распространяться вдоль встреченной трещины. Схема роста трещины может продолжать распространение вдоль встреченной трещины, до тех пор, пока не будет достигнут конец естественной трещины. Схема роста трещины может изменить направление в конце естественной трещины, со схемой роста трещины, проходящей в направлении, перпендикулярном к минимальному напряжению в конце естественной трещины, как показано на фиг. 16.4. Как показано на фиг. 16.4, гидравлический разрыв проходит по новому пути 1627, в соответствии с местными напряжениями σ1 и σ2.[00148] Determining intersection behavior may include performing voltage shading. Depending on the downhole conditions, the fracture growth pattern may be unchanged or variable when hydraulic fracture meets the fracture. When the crack pressure is greater than the stress acting on the encountered crack, the crack growth pattern may propagate along the encountered crack. The crack growth pattern may continue to propagate along the crack encountered until the end of the natural crack is reached. A crack growth pattern can change direction at the end of a natural crack, with a crack growth pattern extending in a direction perpendicular to the minimum stress at the end of a natural crack, as shown in FIG. 16.4. As shown in FIG. 16.4, hydraulic fracture passes along a
[00149] При необходимости способ (1500) также может включать (1599) подтверждение достоверности схемы роста трещины. Подтверждение достоверности может быть выполнено путем сравнения результирующей схемы роста с другими данными, такими как микросейсмические изображения, как показано, например, на фиг. 7.1 и 7.2.[00149] If necessary, method (1500) may also include (1599) validating a fracture growth pattern. Validation can be performed by comparing the resulting growth pattern with other data, such as microseismic images, as shown, for example, in FIG. 7.1 and 7.2.
[00150] Способ может быть выполнен в любом порядке и, при необходимости, повторен. Например, создание (1584)-(1599) может быть повторено со временем, например, путем повторения по мере изменений сети разрывов. Создание (1584) может быть выполнено для обновления повторенного моделирования, выполненного в ходе создания, для учета взаимодействия и эффектов множества трещин, когда сеть трещин интенсифицируется со временем.[00150] The method can be performed in any order and, if necessary, repeated. For example, creating (1584) - (1599) can be repeated over time, for example, by repeating breaks as the network changes. Creation (1584) can be performed to update the repeated modeling performed during the creation, to take into account the interactions and effects of multiple cracks when the network of cracks intensifies over time.
II. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МИКРОСЕЙСМИЧНОСТИII. INTERPRETATION OF MICROSEISMICITY
[00151] В одном аспекте настоящего изобретения, по меньшей мере один вариант осуществления относится к способам выполнения нефтепромысловых операций, таких как операции разрыва и/или интенсификации. Более конкретно, по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения относится к способу интерпретации микросейсмических данных, используя геомеханическую модель для вычисления поля напряжений, окружающего сеть трещин, и потенциального разрушения при сдвиге в естественных трещинах. Это может приводить к значениям для проверки и более точному определению геометрии сети разрывов.[00151] In one aspect of the present invention, at least one embodiment relates to methods for performing oilfield operations, such as fracturing and / or intensification operations. More specifically, at least one embodiment of the present invention relates to a method for interpreting microseismic data using a geomechanical model to calculate the stress field surrounding a network of cracks and potential shear failure in natural cracks. This can lead to validation values and a more accurate determination of the geometry of the discontinuity network.
[00152] Изобретение также относится к интерпретации гидравлического разрыва на основе анализа микросейсмичности и напряжений. Представлен способ для рассмотрения микросейсмичности, инициируемой в результате взаимодействия между гидравлическими разрывами и естественными трещинами. Геомеханические модели могут быть использованы для определения полей напряжений, окружающих сеть трещин, и потенциальных разрушений при сдвиге в естественных трещинах сети трещин. Геометрия гидравлического разрыва может быть определена на основе геомеханических моделей.[00152] The invention also relates to the interpretation of hydraulic fracturing based on the analysis of microseismicity and stress. A method is presented for considering microseismicity initiated as a result of the interaction between hydraulic fractures and natural fractures. Geomechanical models can be used to determine the stress fields surrounding a network of cracks, and potential fracture damage in a shear network of cracks in natural cracks. The fracture geometry can be determined based on geomechanical models.
[00153] Интерпретация гидравлического разрыва может быть выполнена, используя методы 2D и 3D DDM для описания искусственно созданного напряжения на данной трещине, вызванного другими трещинами, как описано выше. Интерпретация гидравлического разрыва также может быть выполнена, используя методы поля напряжения 2D DDM и 3D DDM, чтобы вычислять поле напряжения для скопления трещин с известными граничными смещениями. В способах поля напряжения при расчете микросейсмичности используют DDM для вычисления напряжений в горной породе и/или на закрытых естественных трещинах, расположенных вдали от гидравлических разрывов. DDM может быть использован для создания искусственно вызванных напряжений на трещине другими трещинами, используя 2D, 3D DDM, и/или для создания напряжений на дальних трещинах, используя расширенный DDM.[00153] The interpretation of hydraulic fracturing can be performed using 2D and 3D DDM methods to describe the artificially generated stress on a given crack caused by other cracks, as described above. Interpretation of hydraulic fracturing can also be performed using 2D DDM and 3D DDM stress field methods to calculate the stress field for crack accumulations with known boundary displacements. In field stress methods, in calculating microseismicity, DDM is used to calculate stresses in the rock and / or on closed natural fractures located away from hydraulic fractures. DDM can be used to create artificially induced stresses on a crack by other cracks using 2D, 3D DDM, and / or to create stresses on distant cracks using advanced DDM.
[00154] В современных способах и системах мониторинга гидравлического разрыва может составляться карта мест, где возникают разрывы, и прохождения разрывов. В некоторых способах и системах микросейсмического мониторинга местоположения сейсмических событий могут обрабатываться путем составления карты информации о моментах вступления и поляризации сейсмической волны в трехмерном (3D) пространстве с помощью использования смоделированных моментов перемещения и/или траекторий луча. Данные способы и системы могут быть использованы, чтобы выводить распространение гидравлического разрыва со временем.[00154] In modern methods and systems for monitoring hydraulic fracturing, a map of places where gaps occur and the passage of gaps can be compiled. In some methods and systems for microseismic monitoring, the locations of seismic events can be processed by mapping information about the moments of arrival and polarization of the seismic wave in three-dimensional (3D) space using simulated moments of movement and / or beam paths. These methods and systems can be used to derive the propagation of hydraulic fracture over time.
[00155] Изучение природы и степени сложности гидравлического разрыва может быть полезным для экономического развития нетрадиционных источников. Примеры способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Mayerhofer et al., Integrating of Microseismic Fracture Mapping Results with Numerical Fracture Network Production Modeling in the Barnett Shale, Society of Petroleum Engineers (SPE) 102103. presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas. 24-24 September 2006; Mayerhofer et al., What is Stimulated Reservoir Volume (SRV)?, SPE 119890 presented at the SPE Shale Gas Production Conference, Fort Worth, Texas, 16-18 November 2008; Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February 2008; and Cipolla et al., The Relationship between Fracture Complexity, Reser\'oir Properties, and Fracture Treatment Design, SPE 115769 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 21-24 September 2008, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00155] A study of the nature and degree of complexity of hydraulic fracturing may be useful for the economic development of unconventional sources. Examples of hydraulic fracturing methods are described in the following documents: Mayerhofer et al., Integrating of Microseismic Fracture Mapping Results with Numerical Fracture Network Production Modeling in the Barnett Shale, Society of Petroleum Engineers (SPE) 102103. presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas. 24-24 September 2006; Mayerhofer et al., What is Stimulated Reservoir Volume (SRV) ?, SPE 119890 presented at the SPE Shale Gas Production Conference, Fort Worth, Texas, November 16-18, 2008; Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, February 10-12, 2008; and Cipolla et al., The Relationship between Fracture Complexity, Reser \ 'oir Properties, and Fracture Treatment Design, SPE 115769 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, September 21-24, 2008, the contents of which are included in this full document by reference.
[00156] Сложное распространение гидравлического разрыва может быть интерпретировано исходя из микросейсмических измерений, например, из нетрадиционных пластов и низкопроницаемых пластов. Примеры комплексных способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Maxwell et al., Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimize Stimulations in the Barnett Shale, 77411 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Cipolla et al.. Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, 95337 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, 9-12 October 2005; and Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February 2008, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00156] The complex propagation of hydraulic fracturing can be interpreted based on microseismic measurements, for example, from unconventional formations and low permeability formations. Examples of complex fracturing methods are described in the following documents: Maxwell et al., Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-
[00157] Дополнительные способы, относящиеся к разрыву, представлены в документах Zhao, X.P. and Young, R.P. 2009, Numerical Simulation of Seismicity Induced by Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Reservoirs, Paper SPE 124690 presented at the Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, USA, October 4-7; Meyer, B.R. and Bazan, L.W. (2011) “A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically-Induced Fractures: Theory, Parametric and Case Studies,” Paper SPE 140514 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26; Jeffery, R.G.. Zhang. X.. and Thiercelin, M. 2009, Hydraulic Fracture Offsetting in Naturally Fractured Reservoirs: Quantifying a Pong-Recognized Process, Paper SPE 119351 presented at 2009 SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, Woodlands, TX, 19-21 January; and Wu, R., Kresse, O., Weng, X., Cohen, C., and Gu, H. 2012, Modeling of Interaction of Hydraulic Fractures in Complex Fracture Networks, Paper SPE 152052 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference and Exhibition held in The Woodlands, Texas, USA, 6-8 February (“Wu 2012”), содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00157] Additional methods related to the gap are presented in documents Zhao, X.P. and Young, R.P. 2009, Numerical Simulation of Seismicity Induced by Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Reservoirs, Paper SPE 124690 presented at the Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, LA, USA, October 4-7; Meyer, B.R. and Bazan, L.W. (2011) “A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically-Induced Fractures: Theory, Parametric and Case Studies,” Paper SPE 140514 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26; Jeffery, R.G .. Zhang. X .. and Thiercelin, M. 2009, Hydraulic Fracture Offsetting in Naturally Fractured Reservoirs: Quantifying a Pong-Recognized Process, Paper SPE 119351 presented at 2009 SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, Woodlands, TX, 19-21 January; and Wu, R., Kresse, O., Weng, X., Cohen, C., and Gu, H. 2012, Modeling of Interaction of Hydraulic Fractures in Complex Fracture Networks, Paper SPE 152052 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference and Exhibition held in The Woodlands, Texas, USA, February 6-8 (“
[00158] На фиг. 17-19.2 изображены напряжения, приложенные к гидравлическим разрывам и естественным трещинам горной породы, таким как формация вокруг скважины, как показано, например, на фиг. 1.1 и 1.2. Как показано на этих чертежах, микросейсмические события могут быть инициированы вследствие взаимодействия между геометрией трещины и свойствами напряжений, связанных с трещинами. Микросейсмические события, записанные в ходе операций гидравлического разрыва, могут быть использованы для интерпретации геометрии искусственно образованной трещины. Каждое микросейсмическое событие может быть результатом внезапного высвобождения локальной упругой энергии, запасенной в горной породе, связанной с распространением трещины, например, под воздействием деформации сдвига.[00158] In FIG. 17-19.2 depict stresses applied to hydraulic fractures and natural rock fractures, such as a formation around a well, as shown, for example, in FIG. 1.1 and 1.2. As shown in these figures, microseismic events can be triggered due to the interaction between the geometry of the crack and the stress properties associated with the cracks. Microseismic events recorded during hydraulic fracturing operations can be used to interpret the geometry of an artificially generated fracture. Each microseismic event can be the result of a sudden release of local elastic energy stored in the rock associated with the propagation of a crack, for example, under the influence of shear strain.
[00159] Примеры способов микросейсмического события представлены в документах Warpinski, N.R., Branagan, P.T., Peterson, R.E., Wolhart, S.L., and Uhl, J.E. 1998, Mapping Hydraulic Fracture Growth and Geometry Using Microseismic Events Detected by a Wireline Retrievable Accelerometer Array, Paper SPE 40014 presented at the 1998 Gas Technology Symposium, Calgary, Alberta, Canada, March 15-18; Cipolla, C.L., Peterman, F., Creegan, T., McCarley, D. and Nevels, H. 2005, Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, Paper SPE 95337 presented at the 2005 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, October 9-12; Maxwell, S.C., Urbancic, T.I., Steinsberger, N.P., and Zinno, R. 2002, Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, Paper SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-October 2; and Fisher, M.K., Davidson, B.M., Goodwin, A.K., Fielder, E.O., Buckler, W.S., and Steinberger, N.P. 2002, Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimiz.e Stimulations in the Barnett Shale, Paper SPE 77411 presented at the 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, September 29-October 2, которые включены в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00159] Examples of microseismic event methods are provided in Warpinski, N.R., Branagan, P.T., Peterson, R.E., Wolhart, S.L., and Uhl, J.E. 1998, Mapping Hydraulic Fracture Growth and Geometry Using Microseismic Events Detected by a Wireline Retrievable Accelerometer Array, Paper SPE 40014 presented at the 1998 Gas Technology Symposium, Calgary, Alberta, Canada, March 15-18; Cipolla, CL, Peterman, F., Creegan, T., McCarley, D. and Nevels, H. 2005, Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, Paper SPE 95337 presented at the 2005 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, October 9-12; Maxwell, SC, Urbancic, TI, Steinsberger, NP, and Zinno, R. 2002, Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, Paper SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29 -October 2; and Fisher, M.K., Davidson, B.M., Goodwin, A.K., Fielder, E.O., Buckler, W.S., and Steinberger, N.P. 2002, Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimiz.e Stimulations in the Barnett Shale, Paper SPE 77411 presented at the 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, September 29-October 2, which are incorporated herein by reference in their entirety. volume by reference.
[00160] На фиг. 17 приведена схематическая диаграмма 1700, изображающая простой плоский гидравлический разрыв 1701, распространяющийся в горной породе 1704, содержащей ранее существующие естественные трещины 1702. Изображенный гидравлический разрыв 1701 может быть разрывом, созданным, например, в формации 102 по фиг. 1.1. Зона 1706, окружающая гидравлический разрыв 1701, показывает проникновение текучей среды в скелет горной породы 1704.[00160] In FIG. 17 is a schematic diagram 1700 depicting a simple planar
[00161] Однородный скелет горной породы 1704 может быть вначале подвержен напряжениям на месте (например, минимальному горизонтальному напряжению σmin, максимальному горизонтальному напряжению σmax) в геологической среде. Поверхности естественных трещин 1702 могут находиться в контакте друг с другом, поскольку горная порода 1704 подвержена сжимающим напряжениям на месте σmin, σmax, как показано стрелками. Если естественные трещины 1702 не совпадают с направлениями основных напряжений σmin, σmax, поверхности природных трещин 1702 могут быть подвержены усилиям сдвига, в дополнение к сжимающим нормальным усилиям. Если напряжение сдвига на поверхности раздела превышает предельное значение, которое может быть определено как сумма когезии и нормального напряжения, умноженная на коэффициент кулоновского трения (Coulomb friction coefficient, COF), поверхность раздела горной породы может скользить, инициируя распространение трещины и микросейсмическое событие, которое может быть обнаружено с помощью геофона (не показано) на некотором расстоянии.[00161] The
[00162] Разрушение при сдвиге может быть интерпретировано на основе параметров разрушения, таких как кривая разрушения (например, кривая разрушения Мора-Кулона) и напряженное состояние (например, круг Мора). На фиг. 18 приведен график 1800, изображающий кривую 1808 разрушения Мора-Кулона и круг 1810 Мора. Кривая 1808 разрушения Мора-Кулона может быть применена к поверхности раздела естественной трещины для горной породы 1704 по фиг. 17. Кривая 1808 разрушения может быть использована в качестве модели, описывающей реакцию горной породы на напряжения сдвига. Кривая 1808 разрушения Мора-Кулона представляет собой график сопротивления сдвигу горной породы (ось y) в зависимости от приложенного нормального напряжения (ось x). Ось y обозначает σshear.[00162] Shear failure can be interpreted based on fracture parameters, such as a fracture curve (eg, Mohr-Coulomb fracture curve) and stress state (eg, Mohr circle). In FIG. Figure 18 is a plot of 1800 depicting the 1808 Mora Coulomb fracture curve and the 1810 Mora circle. The Mora-
[00163] Горизонтальная ось (ось x) графика 1800 изображает эффективное напряжение, определенное как суммарное напряжение σtotal в горной породе, за вычетом порового давления Pp. Кривая 1808 разрушения проходит от точки вдоль отрицательного направления оси x до σnormal в положительном направлении оси x на расстоянии над ней. Линия 1812 растяжения на кривой 1808 разрушения, проходящая от оси x до оси y, представляет разрушение при растяжении горной породы. Линия 1814 сдвига от оси y вдоль верхней стороны кривой 1808 разрушения может обозначать разрушение при сдвиге. Линия 1816 уплотнения, проходящая от разрушения при сдвиге до оси x, может обозначать уплотнение.[00163] The horizontal axis (x axis) of
[00164] Круг Мора 1810 естественной трещины может быть использован для обозначения исходного напряженного состояния в горной породе 1704. Круг 1810 Мора проходит между σ’min и σ’max на расстоянии над осью x. Круг 1810 Мора представляет нормальные напряжения и напряжения сдвига на поверхности горной породы при любой ориентации θ. Круг 1810 Мора может быть использован для графического определения компонента напряжения, действующего на вращающуюся систему координат. Иначе говоря, круг 1810 Мора может быть использован для определения компонентов напряжения, действующих на иначе ориентированную плоскость, проходящую через определенную материальную точку. Когда поровое давление возрастает, круг 1810 Мора может сдвигаться влево, и может приводить к скольжению естественной трещины 1701, когда суммарное напряжение остается постоянным.[00164] A
[00165] Кривая 1808 разрушения может отличаться от кривой разрушения для скелета горной породы 1704, которая может иметь другую когезию 1811 (когезия является пересечением кривой разрушения при сдвиге с осью y), и другую кривую. Если исходное напряженное состояние в горной породе 1704 является таким, что соответствующий круг 1810 Мора касается кривой 1808 разрушения при сдвиге, естественная трещина ориентирована под углом θ, что соответствует точке касания, в которой кривая разрушения может спадать при сдвиге. Хотя изображена кривая разрушения Мора-Кулона и круг Мора, для анализа разрушения могут быть использованы другие кривые разрушения или напряженные состояния.[00165] The
[00166] Как показано на фиг. 17 и 18, в ходе обработки гидравлическим разрывом (например, как показано на фиг. 1.1), текучая среда может проникать в скелет породы, окружающей гидравлический разрыв 1701. В результате поровое давление в скелете породы может возрастать, и принуждать круг 1810 Мора смещаться влево, как указано выше. Такое смещение может быть первичным механизмом сейсмичности в ходе гидравлического разрыва в проницаемой породе. Другой механизм, который может быть преобладающим механизмом для скелетов породы с чрезвычайно низкой проницаемостью, может быть нарушением напряжений, окружающим гидравлический разрыв 1701, как схематически изображено на фиг. 19.[00166] As shown in FIG. 17 and 18, during hydraulic fracturing treatment (for example, as shown in FIG. 1.1), fluid can penetrate the rock skeleton surrounding the
[00167] На фиг. 19.1 и 19.2 схематически изображено нарушение 1900 напряжения для напряжений σmin, σvertical, приложенных к гидравлическому разрыву 1701. Данные нарушения напряжений могут инициировать скольжение существующей естественной трещины 1702, если ее свойства и исходное напряженное состояние таковы, что естественная трещина 1702 близка к условиям разрушения при сдвиге. Небольшое нарушение напряжения, как то, которое искусственно образовано в горной породе, окружающей гидравлический разрыв 1701, может продвинуть круг 1810 Мора к достижению разрушения при сдвиге, и создает микросейсмическое событие.[00167] In FIG. 19.1 and 19.2 schematically illustrate a failure of 1900 stresses for the stresses σ min , σ vertical applied to the
[00168] Как показано на виде поперечного разреза на фиг. 19.1, может быть создана зона 1918 распределенного напряжения, пропорциональная высоте трещины для трещины 1701. Деформация 1920 сдвига может быть создана возле зоны распределенного напряжения, как показано двойными стрелками. Как показано на виде карты по фиг. 19.1, деформация T растяжения может быть приложена к гидравлическому разрыву, как показано противоположными стрелками.[00168] As shown in cross-sectional view in FIG. 19.1, a distributed
[00169] Подобно естественным трещинам 1702, если напряженное состояние таково, что достигнута кривая 1808 сдвига скелета породы, в скелете породы может быть создана сдвиговая трещина, которая также может инициировать микросейсмическое событие. Может быть легче достичь состояния разрушения по меньшей мере для некоторых из существующих естественных трещин 1702, чем для скелета породы.[00169] Like
[00170] Гидравлический разрыв может быть использован для извлечения углеводородов, например, в нетрадиционных пластах со сверхнизкой проницаемостью, таких как сланцевый газ. Как в традиционных пластах, микросейсмический мониторинг может быть использован дополнительно при определении созданной геометрии трещины. Микросейсмический мониторинг может показывать широко распространенное облако событий, которое может обозначать сложные схемы трещин или сети, созданные в ходе гидравлического разрыва. Когда создается сложная схема трещин, возможность использования микросейсмического облака, чтобы намечать подробную структуру сети трещин, может быть затруднена, например, вследствие того, что микросейсмические события могут не быть расположены в плоскостях гидравлического разрыва и/или могут находиться на естественных трещинах, окружающих гидравлические разрывы, и/или вследствие неопределенности, связанной с местоположениями микросейсмических событий.[00170] Hydraulic fracturing can be used to recover hydrocarbons, for example, in unconventional formations with ultra-low permeability, such as shale gas. As in traditional formations, microseismic monitoring can be used additionally to determine the created fracture geometry. Microseismic monitoring can show a widespread cloud of events, which can indicate complex fracture patterns or networks created during hydraulic fracturing. When a complex fracture pattern is created, the possibility of using a microseismic cloud to outline the detailed structure of the fracture network can be difficult, for example, because microseismic events may not be located in the fracture planes and / or may be located on natural fractures surrounding the fractures , and / or due to the uncertainty associated with the locations of microseismic events.
[00171] Примеры неопределенности микросейсмического местоположения представлены в документах Maxwell, S.C. 2009, Microseismic Location Uncertainty, CSEG RECORDER, April 2009, pp. 41-46; and Maxwell, S.C., Underhill, B., Bennett, L., Woerpel, C. and Martinez, A. 2010, Key Criteria for a Successful Microseismic Project, Paper SPE 134695 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Florence, Italy, 19-22 September, 2010, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00171] Examples of microseismic position uncertainty are presented in Maxwell, S.C. 2009, Microseismic Location Uncertainty, CSEG RECORDER, April 2009, pp. 41-46; and Maxwell, S.C., Underhill, B., Bennett, L., Woerpel, C. and Martinez, A. 2010, Key Criteria for a Successful Microseismic Project, Paper SPE 134695 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Florence, Italy, September 19-22, 2010, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
[00172] На фиг. 20 приведена схематическая диаграмма 2000, иллюстрирующая, как микросейсмичность может быть инициирована в результате взаимодействия между гидравлическим разрывом 2001 и естественной трещиной 2002. Представлена временная шкала 2022, изображающая микросейсмические события 2028, возникающие вдоль гидравлического разрыва 2001 и естественной трещины 2002. Примеры микросейсмичности представлены в документе Maxwell, S.C. and Cipolla, C. 2011. What Does Microseismicity Tell Us About Hydraulic fracturing. Paper SPE 146932 presented at the 2011 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, CO, October 30 - November 2, содержание которого включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00172] In FIG. 20 is a schematic diagram 2000 illustrating how microseismicity can be triggered by the interaction between
[00173] В момент времени t1 гидравлический разрыв 2001 находится достаточно далеко от естественной трещины 2002, так что нарушения напряжений, окружающие гидравлический разрыв 2001, недостаточны для инициации скольжения поверхностей раздела естественной трещины 2002. В данном случае микросейсмичность не может выделяться из естественной трещины. В момент времени t2 гидравлический разрыв 2001 находится достаточно близко к естественной трещине 2002, так что нарушение напряжения вызывает возникновение скольжения сдвига в естественной трещине 2002, приводящего к микросейсмическому событию 2028.[00173] At time t 1, the
[00174] В момент времени t3 гидравлический разрыв 2001 пересекает естественную трещину 2002 и может распространяться вдоль естественной трещины 2002 или ответвления от естественной трещины 2002. В некоторых случаях естественная трещина 2002, которая уже сообщается с гидравлическим разрывом 2001, может еще иметь поверхности раздела, «слипшиеся» опять в результате деформации горной породы или флуктуации давления. В последний момент времени t4, поверхность раздела может снова слипаться и выделять новое микросейсмическое событие 2028.[00174] At time t 3, the
[00175] Плоскости/поверхности гидравлического разрыва могут быть непосредственно извлечены из микросейсмических данных. Примеры способов извлечения микросейсмических данных представлены в документах Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimiz.e Stimulations in the Barnett Shale, Paper SPE 77411 presented at the 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, September 29-October 2, 2002; Craig, D.P. and Burkhart, R., Using Maps of Microseismic Events to Define Reservoir Discontinuities, Paper SPE 135290 presented at SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Florence, Italy, 19-22 September, 2010; Williams et al.. Quantitative Interpretation of Major Planes from Microseismic Event locations With Application in Production Prediction, submitted to SEG Annual Meeting (2010), and US Patent Application No. 2011/0029291, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00175] Fracturing planes / surfaces can be directly extracted from microseismic data. Examples of microseismic data extraction methods are presented in Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimiz.e Stimulations in the Barnett Shale, Paper SPE 77411 presented at the 2002 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, USA, September 29 -October 2, 2002; Craig, D.P. and Burkhart, R., Using Maps of Microseismic Events to Define Reservoir Discontinuities, Paper SPE 135290 presented at SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Florence, Italy, 19-22 September, 2010; Williams et al .. Quantitative Interpretation of Major Planes from Microseismic Event locations With Application in Production Prediction, submitted to SEG Annual Meeting (2010), and US Patent Application No. 2011/0029291, the contents of which are incorporated herein in full by reference.
[00176] По меньшей мере в некоторых случаях поверхности трещины, извлекаемые непосредственно из микросейсмического облака событий, используя определенные способы, могут иметь большую неопределенность, например, поскольку события могут не находиться на действительных поверхностях гидравлического разрыва, как указано выше. Эти способы могут не использовать другую информацию, такую как свойства формации и объем закачанной текучей среды. Интерпретация микросейсмических звуковых сигналов может давать информацию, такую как тензор момента микросейсмического источника, уменьшение напряжения и эффективная зона, соответствующая скольжению. Такая информация не может быть полностью использована для корреляции с геометрией гидравлического разрыва.[00176] In at least some cases, fracture surfaces extracted directly from the microseismic cloud of events using certain methods may have great uncertainty, for example, as events may not be on actual fracture surfaces, as described above. These methods may not use other information, such as formation properties and the volume of fluid pumped. Interpretation of microseismic sound signals can provide information such as the moment tensor of the microseismic source, voltage reduction, and slip effective zone. Such information cannot be fully used to correlate with hydraulic fracture geometry.
[00177] Для включения характеристик формации и информации закачивания были разработаны модели гидравлического разрыва для имитации распространения сложной трещины в формациях с естественными трещинами. Примеры моделей гидравлического разрыва представлены в документах Weng et al., Modeling of Hydraulic Fracture Network Propagation in a Naturally Fractured Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference and Exhibition held in The Woodlands, Texas, USA, 24-26 January 2011 (“Weng 2011”); Cipolla et al., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Hydraulic Fracture Complexity, Paper SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26, 2011; and Gu et al., “Hydraulic Fracture Crossing Natural Fracture at Non-Orthogonal Angles, A Criterion, Its Validation and Applications,” Paper SPE 139984 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26, 2011, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.[00177] In order to incorporate formation characteristics and injection information, hydraulic fracturing models have been developed to simulate the propagation of a complex fracture in natural fractured formations. Examples of fracture models are provided in Weng et al., Modeling of Hydraulic Fracture Network Propagation in a Naturally Fractured Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference and Exhibition held in The Woodlands, Texas, USA, 24-26 January 2011 (“
[00178] Модели могут рассматривать взаимодействие гидравлического разрыва с естественными трещинами и/или извилинами, и рассчитывать детализованную структуру созданных сетей трещин. Модели могут использовать имитационную модель, такую как UFM™, которая может включать в себя, априори, заранее определенную совокупность природных трещин в формации. Естественные трещины могут быть созданы на основе информации, полученной из трехмерных сейсмических данных, исследований скважинным сканером, и/или характеристик керна. Созданные естественные трещины могут иметь большие неопределенности, что может вести к неточному расчету для комплексных имитационных моделей трещины. Микросейсмические данные могут представлять значения для подтверждения и/или проверки результатов моделирования.[00178] Models can consider the interaction of hydraulic fracturing with natural fractures and / or convolutions, and calculate the detailed structure of the created fracture networks. Models can use a simulation model, such as UFM ™, which can include, a priori, a predetermined set of natural fractures in the formation. Natural cracks can be created based on information obtained from three-dimensional seismic data, studies by a downhole scanner, and / or core characteristics. Natural cracks created can have large uncertainties, which can lead to inaccurate calculations for complex simulation models of cracks. Microseismic data can represent values to confirm and / or verify simulation results.
[00179] Поскольку микросейсмические данные могут не представлять точную плоскость трещины, как указано выше, спрогнозированный «отпечаток» модели трещины общей сети трещин может сравниваться с общим микросейсмическим облаком. Параметры модели могут быть откорректированы, пока результаты модели примерно согласуются с наблюдаемым микросейсмическим облаком. Такой подход проверки может иметь некоторую неотъемлемую неопределенность, например, когда отпечаток сети трещин может не быть таким же, как зона, намеченная микросейсмическим облаком. Это может происходить, например, когда события разрушения при сдвиге могут быть инициированы на некотором расстоянии от действительных трещин.[00179] Since the microseismic data may not represent the exact plane of the crack, as described above, the predicted “fingerprint” of the model of the crack of a common crack network can be compared with a common microseismic cloud. Model parameters can be adjusted as long as the model results are approximately consistent with the observed microseismic cloud. This verification approach may have some inherent uncertainty, for example, when the imprint of the network of cracks may not be the same as the area indicated by the microseismic cloud. This can occur, for example, when shear failure events can be initiated at some distance from the actual cracks.
[00180] На фиг. 21 приведена схематическая диаграмма 2100, изображающая пример поступательного распространения гидравлических разрывов 2101 a-f и естественных трещин 2102a-f. Детализованные модели сложного гидравлического разрыва могут быть использованы для расчета поступательного распространения множества ветвей трещин в сложной сети трещин. Формация вначале может включать много естественных трещин 2102a-f.[00180] In FIG. 21 is a schematic diagram 2100 showing an example of the progressive propagation of hydraulic fractures 2101 a-f and
[00181] Как показано на фиг. 21, различные взаимосвязи 2130a-f могут возникать между гидравлическими разрывами 2101 a-f и естественными трещинами 2102a-f. Взаимосвязь 2130a не показывает пересечений между гидравлическим разрывом 2101a и естественной трещиной 2102a. Взаимосвязь 2130b показывает приостановку и/или скольжение между гидравлическим разрывом 2101a и естественной трещиной 2102a. Взаимосвязь 2130c показывает гидравлический разрыв 2101c, распространяющийся вдоль естественной трещины 2102c и растяжение естественной трещины 2102c. Взаимосвязь 2130d показывает гидравлический разрыв 2101d, пересекающий естественную трещину 2102c. Взаимосвязь 2130e показывает пересечение между гидравлическим разрывом 2101e и естественной трещиной 2102e, при естественной трещине 2102e, остающейся закрытой. Взаимосвязь 2130f показывает пересечение между гидравлическим разрывом 2101f и естественной трещиной 2102f, при естественной трещине 2102e, имеющей отверстие 2103 извилины, развивающееся после пересечения между гидравлическим разрывом 2101f и естественной трещиной 2102f.[00181] As shown in FIG. 21,
[00182] В некоторых случаях, таких как взаимосвязь 2130b-2130f, гидравлические разрывы 2101 a-f и естественные трещины 2102a-f могут пересекаться. Взаимосвязь гидравлических разрывов 2101 a-f и естественной трещины 2102a-f может приводить к ветвлению трещины там, где гидравлические разрывы 2101a-f и естественная трещина 2102a-f пересекаются. Пересечения 2130a-f могут приводить к открыванию гидравлических разрывов 2101a-f и их распространению вдоль естественных трещин 2102a-f, и приводит к ветвлению и сложности трещины.[00182] In some cases, such as
[00183] В некоторых случаях получение характеристик естественных трещин под землей может быть трудным, если не невозможным. Исходная совокупность естественных трещин дискретной сети трещин (discrete fracture network, DFN) может быть создана стохастически. Стохастическая совокупность DFN может быть ограничена информацией, полученной из сейсмических данных и исследований скважинным сканером, и/или с использованием геологических и геостатистических моделей.[00183] In some cases, characterization of natural fissures underground may be difficult, if not impossible. The original set of natural fractures of a discrete fracture network (DFN) can be created stochastically. The stochastic set of DFN can be limited by information obtained from seismic data and studies by a downhole scanner, and / or using geological and geostatistical models.
[00184] На фиг. 22.1 приведена схематическая диаграмма 2200.1, изображающая DFN 2232 вокруг скважины 2236. Следы статистически созданной DFN изображены возле скважины 2236, со статистически созданными следами DFN, равномерно распределенными в формации 2234. Следы изображают естественные трещины 2202, расположенные по формации 2234.[00184] In FIG. 22.1 is a schematic diagram 2200.1 depicting
[00185] На фиг. 22.2 приведена схематическая диаграмма 2200.2, отображающая спрогнозированную сеть гидравлических разрывов (hydraulic fracture network, HFN) 2236, смоделированную из равномерно распределенной DFN 2232. Гидравлические разрывы 2201 созданы из сложной модели трещины для соответствующей DFN 2232. На фиг. 22.2 также показаны микросейсмические события 2238 (показаны как шарики на графике 2200.2), собранные во время обработки разрыва.[00185] In FIG. 22.2 is a schematic diagram 2200.2 showing a predicted hydraulic fracture network (HFN) 2236 modeled from a uniformly distributed
[00186] В случае, изображенном на фиг. 22.2, спрогнозированный отпечаток HFN 2236 не соответствует микросейсмическому облаку 2240 микросейсмических событий 2238. Попытки обеспечить совпадение могут быть выполнены путем изменения свойств горной породы и/или исходного распределения естественных трещин, чтобы постараться согласовать микросейсмические события 2238. Нет уверенности, что микросейсмические события 2238 представляют собой действительные плоскости гидравлического разрыва, так как они могут быть сдвигом, вызванным скольжением естественных трещин 2202 от гидравлических разрывов 2203, как уже указано выше.[00186] In the case of FIG. 22.2, the predicted fingerprint of
[00187] Принудительное совмещение сложной модели трещины с микросейсмическим облаком 2240 может привести к ошибке. Другой подход может заключаться в расчете искусственно созданного поля напряжения, окружающего созданную HFN 2236, и определении условий разрушения при сдвиге в естественных трещинах и скелете породы, так чтобы «отпечаток» напряжения примерно соответствовал микросейсмическим условиям. Кроме того, из расчетного поля напряжения могут быть определены естественные трещины, которые подвергнуты скольжению, и их ориентация, которую можно сравнивать с ориентацией скольжения, определенной из тензора микросейсмического момента для получения более надежной интерпретации.[00187] Forcing a complex fracture model together with a
[00188] На фиг. 23.1 и 23.2 изображены способы 2300.1, 2300.2 выполнения операции разрыва на буровой площадке. По меньшей мере в одном варианте осуществления настоящего изобретения способы 2300.1, 2300.2 представлены для интерпретации микросейсмичности и ее использования для проверки моделирования сложной трещины путем объединения анализа напряжения и разрушения горной породы. Каждый из способов 2300.1, 2300.2 может включать в себя выполнение 2350 операции интенсификации буровой площадки, заключающейся в интенсификации буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин и/или создание 2352 данных буровой площадки (например, параметров естественной трещины для естественных трещин, данных закачивания и микросейсмических измерений). Способы 2300.1, 2300.2 могут быть выполнены с помощью всего или части способа 1500 по фиг. 15.[00188] In FIG. 23.1 and 23.2 illustrate methods 2300.1, 2300.2 of performing a fracturing operation at a drilling site. In at least one embodiment of the present invention, methods 2300.1, 2300.2 are provided for interpreting microseismicity and using it to verify modeling of a complex fracture by combining stress analysis and rock failure. Each of the methods 2300.1, 2300.2 may include performing a well
[00189] Способ 2300.1 включает в себя прогноз 2354 геометрии трещины, определение 2356 трехмерного (3D) поля напряжения и выполнение 2358 оценки разрушения и проверки по сравнению с микросейсмическими событиями.[00189] Method 2300.1 includes predicting
Прогнозирование геометрии трещиныCrack Geometry Prediction
[00190] Прогнозирование 2354 геометрии трещины может быть выполнено, например, путем моделирования 2360 трещин, таких как естественные, гидравлические и/или сложные трещины на основе данных буровой площадки, и создания 2362 дискретной сети трещин по данным буровой площадки. Геометрия гидравлического разрыва вначале может быть рассчитаны, используя модель гидравлического разрыва, основанную на знании геологических, геомеханических данных и данных обработки трещины. В случае сложных трещин в формации с естественными трещинами модель может быть использована для прогнозирования плоскостей сложной трещины, а также ширины трещины, давления текучей среды и других параметров, связанных с системой трещин. Примеры моделирования представлены в заявке на патент США № 2008/0183451. Прогнозирование может быть выполнено путем использования моделирования, например, UFM, как указано выше.[00190] Prediction of 2354 fracture geometry can be performed, for example, by modeling 2360 fractures, such as natural, hydraulic, and / or complex fractures, based on well site data, and creating a 2362 discrete fracture network from the well site data. The fracture geometry can initially be calculated using a fracture model based on knowledge of geological, geomechanical and fracture processing data. In the case of complex fractures in a formation with natural fractures, the model can be used to predict the planes of a complex fracture, as well as the crack width, fluid pressure, and other parameters associated with the fracture system. Examples of modeling are presented in application for US patent No. 2008/0183451. Prediction can be accomplished using simulations, such as UFM, as described above.
Вычисление трехмерного (3D) поля напряженияCalculation of a three-dimensional (3D) voltage field
[00191] Трехмерное (3D) поле напряжения может быть определено 2356 с помощью моделирования. Для какой-либо данной геометрии гидравлического разрыва, вычисленной с помощью модели трещины, трехмерное поле (или область) напряжения, окружающее гидравлические разрывы (см., например, фиг. 19) может быть вычислено путем использования моделирования 2364, например, численной геомеханической модели. Например, может быть использован численный геомеханический код конечного элемента и/или код конечной разности. Такое численное моделирование может быть трудоемким, поскольку включает в себя построение комплексных трехмерных мелких спрогнозированных сеток, окружающих каждую из трещин, и может быть с большим объемом вычислений. Примеры моделирования приведены в документах Коутсабелоулис 2009 и Чжан 2007, и могут использовать Itasca 2002 и/или FLAC3D™, выпускаемую ITASCA™ (см.: http://vvwvv.itascacg.com/).).[00191] Three-dimensional (3D) voltage field can be determined 2356 using simulation. For any given hydraulic fracture geometry calculated using a fracture model, a three-dimensional stress field (or region) surrounding hydraulic fractures (see, for example, FIG. 19) can be calculated using
[00192] Трехмерное поле напряжения может также быть определено 2356, используя методы с эффективным объемом вычислений на основе метода разрыва смещений (Displacement Discontinuity Method, DDM). DDM может быть выполнен с использованием, например, расширенного двумерного (2D) DDM и/или 3D DDM. Примеры[00192] A three-dimensional stress field can also be determined 2356 using methods with an effective amount of computation based on the Displacement Discontinuity Method (DDM). DDM can be performed using, for example, advanced two-dimensional (2D) DDM and / or 3D DDM. Examples
1. Расширенный 2D DDM1. Advanced 2D DDM
[00193] Способ может быть основан на расширенном 2D DDM 2366, таком как описан здесь. Метод 2D DDM был использован в комплексном моделировании трещины для вычисления взаимодействия между сложными гидравлическими разрывами (также называемым эффект «затенения напряжения»), и описан в настоящем документе и в PCT/US2012/063340. Примеры 2D DDM приведены в документе Ольсон, 2004, а модели сложной трещины представлены в документах Венг, 2011 и Ву, 2012.[00193] The method may be based on an
[00194] На фиг. 3 приведена схематическая диаграмма 300, отображающая вид в плане сложной сети 300 трещин. Сеть 300 трещин дискретизирована на множество связанных малых элементов ELEM i, j. В каждом элементе ELEM i, j, давление текучей среды и ширина могут быть определены путем решения системы связанных уравнений упругости и потока текучей среды. Примеры потока текучей среды в трещинах приведены в документе Венг, 2011. Для учета взаимодействия между соседними трещинами может быть использован метод 2D DDM. Примеры методов 2D приведены в документе Крауч и Старфилд, 1983.[00194] In FIG. 3 is a schematic diagram 300 showing a plan view of a complex network of 300 fractures. The
[00195] Уравнения 2D DDM связывают нормальные напряжения и напряжения сдвига (σn и σs), действующие на элемент трещины Elem i с вкладами открывающих и сдвигающих разрывов смещений (Dn and Ds) от всех элементов трещины Elem i, j, как показано в уравнениях ниже. Чтобы учесть трехмерный эффект вследствие конечной высоты трещины, вводится трехмерный коэффициент коррекции 2368 к коэффициентам влияния Cij и преобразованные уравнения упругости (8.1) и (8.2) 2D DDM, как указано здесь. Способы, включающие трехмерные эффекты, приведены в документе Ольсон, 2004.[00195] The 2D DDM equations relate the normal stresses and shear stresses (σ n and σ s ) acting on the element of the crack Elem i with the contributions of the opening and shear discontinuity displacements (Dn and Ds) from all elements of the crack Elem i, j, as shown in equations below. In order to take into account the three-dimensional effect due to the finite crack height, a three-
[00196] Трехмерный коэффициент коррекции может быть представлен как установленный в уравнении (12). Введенный трехмерный коэффициент коррекции может вести к ослаблению взаимодействия между двумя элементами трещины при увеличении расстояния, правильно отображая трехмерный эффект конечной высоты трещины. Расширенный метод 2D DDM может быть проверен 2370 в сравнении с трехмерными решениями конечной разности в простых случаях для подтверждения хорошей аппроксимации. Способы коррекции описаны в документе Ву, 2012.[00196] A three-dimensional correction factor can be represented as set in equation (12). The introduced three-dimensional correction coefficient can lead to weakening of the interaction between the two elements of the crack with increasing distance, correctly displaying the three-dimensional effect of the final crack height. The advanced 2D DDM method can be tested 2370 in comparison with three-dimensional solutions of finite difference in simple cases to confirm a good approximation. Correction methods are described in Wu, 2012.
[00197] В указанном способе для вычисления затенения напряжения, напряжения могут быть вычислены 2372 в центре каждого элемента сети гидравлических разрывов. Аналогичные уравнения могут быть применены для вычисления поля напряжения в горной породе от элементов гидравлического разрыва. Путем вычисления нормальных напряжений и напряжений сдвига, действующих на часть дискретной сети трещин, таких как ранее существующие естественные трещины и/или точки в скелете породы, могут быть оценено условия разрушения при сдвиге.[00197] In the method for calculating voltage shadowing, stresses can be calculated 2372 in the center of each element of the hydraulic fracturing network. Similar equations can be applied to calculate the stress field in a rock from hydraulic fracturing elements. By calculating the normal stresses and shear stresses acting on part of a discrete network of cracks, such as previously existing natural cracks and / or points in the rock skeleton, shear failure conditions can be estimated.
2. 3D DDM2. 3D DDM
[00198] В некоторых случаях метод 2D DDM может быть ограничен для оценивания средних напряжений в горизонтальной плоскости (предполагая, что трещины являются вертикальными). Способ также может быть основан на 3D DDM 2374.[00198] In some cases, the 2D DDM method may be limited to estimate average stresses in the horizontal plane (assuming the cracks are vertical). The method may also be based on
[00199] Для данной сети гидравлических разрывов сеть может быть дискретизирована на связанные малые прямоугольные (или многоугольные) элементы. Для любого заданного прямоугольного элемента, подвергаемого разрыву смещений между его двумя поверхностями, представленными Dx, Dy, и Dz, индуцированными напряжениями в горной породе в любой точке (x, y, z), могут быть вычислены, используя решение 3D DDM.[00199] For a given hydraulic fracturing network, the network can be discretized into related small rectangular (or polygonal) elements. For any given rectangular element subjected to displacement displacements between its two surfaces represented by D x , D y , and D z induced by stresses in the rock at any point (x, y, z), can be calculated using the 3D DDM solution.
[00200] На фиг. 24 показана диаграмма 2400 локальной системы координат x, y, z для одного из прямоугольных элементов 2470, расположенных вдоль плоскости x-y. Искусственно созданное поле смещений и напряжений может быть выражено в виде:[00200] FIG. 24 is a diagram 2400 of a local coordinate system x, y, z for one of the
где a и b – половина длин ребер прямоугольника, иwhere a and b are half the lengths of the edges of the rectangle, and
Для любой данной точки наблюдения P (x, y, z) в трехмерном пространстве может быть вычислено 2376 искусственно вызванное напряжение в точке P путем наложения напряжений от всех элементов трещины и путем применения соответствующего преобразования координат. Способы, включающие 3D DDM, представлены в документе Crouch, S.L. and Starfield, A.M. (1990), Boundary Element Methods in Solid Mechanics, Unwin Hyman, London, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки.For any given observation point P (x, y, z) in three-dimensional space, 2376 artificially induced stresses at point P can be calculated by applying stresses from all elements of the crack and by applying the corresponding coordinate transformation. Methods involving 3D DDM are presented in Crouch, S.L. and Starfield, A.M. (1990), Boundary Element Methods in Solid Mechanics, Unwin Hyman, London, the entire contents of which are incorporated herein by reference.
Оценивание и проверка разрушения в сравнении с микросейсмическими событиямиAssessment and verification of fracture in comparison with microseismic events
[00201] Оценивание и проверка разрушения может быть выполнена 2358 в сравнении с микросейсмическими событиями. Напряжения могут быть вычислены в различных местоположениях в трехмерном пространстве для различных целей анализа. Напряжения могут быть созданы путем приложения напряжения к фиксированным точкам в трехмерном пространстве для создания графиков 2378 компонентов напряжения и/или для создания напряжений 2380 вдоль наблюдаемых микросейсмических местоположений. Далее приведены списки таких применений, но способ не ограничен данными применениями.[00201] Assessment and verification of fracture can be performed 2358 in comparison with microseismic events. Stresses can be calculated at various locations in three-dimensional space for various analysis purposes. Stresses can be created by applying stress to fixed points in three-dimensional space to plot 2378 stress components and / or to create
1. Трехмерный контур напряжения1. Three-dimensional voltage circuit
[00202] Вычисление напряжения может быть применено к фиксированным точкам в трехмерном пространстве для создания графиков 2378 контуров различных компонентов напряжения или графиков производных из напряжений параметров разрушения. Трехмерные графики контура дают указание того, где существуют концентрации напряжений или где горная порода наиболее вероятно вызывает разрушение при сдвиге, которое может быть скоррелировано с местоположениями микросейсмического события или плотностью события.[00202] The calculation of stress can be applied to fixed points in three-dimensional space to create graphs of 2378 contours of various stress components or graphs of derivatives of stress fracture parameters. Three-dimensional contour plots give an indication of where stress concentrations exist or where the rock most likely causes shear failure, which can be correlated with the locations of the microseismic event or the density of the event.
2. Напряжения в данных естественных трещинах2. Stresses in these natural cracks
[00203] Напряжения могут быть вычислены 2380 на естественных трещинах или вдоль естественных трещин. Может быть вычислено напряжение при сдвиге или другие соответствующие показатели, относящиеся к условиям разрушения. Кроме того, их можно сравнивать 2382 с микросейсмическими местоположениями и атрибутами тензора момента для определения того, согласуются ли предполагаемые параметры естественной трещины с микросейсмическими наблюдениями, и выполняется ли какая-либо корректировка параметров трещины.[00203] Stresses can be calculated 2380 on natural cracks or along natural cracks. Shear stress or other relevant indicators related to fracture conditions can be calculated. In addition, they can be compared 2382 with microseismic locations and attributes of the moment tensor to determine whether the expected parameters of the natural crack are consistent with microseismic observations, and whether any adjustment of the parameters of the crack is performed.
3. Напряжения в местоположениях микросейсмического события3. Stresses at the locations of the microseismic event
[00204] Напряжения могут быть вычислены 2384 в наблюдаемых местоположениях микросейсмического события. На основе вычисленных напряжений может быть оценена вероятность скольжения сдвига или состояние границы. Поскольку скольжение сдвига имеет место в местоположении микросейсмического события, согласование или рассогласование модели прогнозирования с реальностью может обеспечить меру корректности результатов модели.[00204] Voltages can be calculated 2384 at the observed locations of the microseismic event. Based on the calculated stresses, the probability of shear slip or the state of the boundary can be estimated. Since slip slip occurs at the location of the microseismic event, matching or mismatching the forecast model with reality can provide a measure of the correctness of the model results.
[00205] Независимо от того, где в пространстве вычисляют напряжения, может быть выполнено сравнение 2386 спрогнозированой предрасположенности к скольжению при сдвиге или разрушению с наблюдениями микросейсмичности. Если спрогнозированная модель недостаточно согласуется с наблюдениями микросейсмичности, могут быть использованы модификации в системе естественных трещин или других параметрах горной породы и возврат к моделированию, пока не будет получено адекватное согласование. После корректировки 2388, данные буровой площадки могут быть модифицированы в 2352, и способ повторяют. После выполнения проверки параметры трещины могут быть откорректированы 2388 на основе сравнения. Операция интенсификации 2390 также может быть скорректирована на основе параметров трещины.[00205] No matter where the stresses are calculated in space, a comparison of a predicted predisposition to slip during shear or fracture can be made with observations of microseismicity. If the predicted model does not agree well with microseismic observations, modifications in the system of natural cracks or other rock parameters can be used and return to modeling until adequate agreement is obtained. After adjusting 2388, the wellsite data can be modified in 2352, and the method is repeated. After checking, the crack parameters can be corrected 2388 based on a comparison.
[00206] Способ обеспечивает прямую связь наблюдаемой микросейсмичности и поля напряжения, ожидаемого от искусственно образованных гидравлических разрывов. При выполнении этого может быть учтено исходное однородное распределение напряжений в горной формации, изменения естественных трещин и их атрибутов, и их распределения в пласте, основные сдвиги с различными свойствами и т.п. Это может уменьшить неопределенности в анализе и интерпретации микросейсмических событий, и может обеспечить более детерминированное подтверждение/проверку геометрии трещины по модели трещины.[00206] The method provides a direct relationship between the observed microseismicity and the stress field expected from artificially generated hydraulic fractures. When doing this, the initial homogeneous stress distribution in the rock formation, changes in natural fractures and their attributes, and their distribution in the formation, main shifts with different properties, etc. can be taken into account. This can reduce uncertainties in the analysis and interpretation of microseismic events, and can provide more deterministic confirmation / verification of fracture geometry from a fracture model.
[00207] Процесс проверки может также обеспечить лучшее изучение механизмов и параметров микросейсмического источника, которое создает базис для улучшенного рассмотрения установки или схемы микросейсмических измерения при последующих обработках той же скважины, или при будущих обработках соседних скважин.[00207] The verification process may also provide a better study of the mechanisms and parameters of the microseismic source, which provides the basis for improved consideration of the installation or microseismic measurement scheme in subsequent treatments of the same well, or in future treatments of neighboring wells.
[00208] На фиг. 23.2 представлен другой способ 2300.2 выполнения операции разрыва. В этом варианте способ включает в себя выполнение 2350 операции интенсификации, включающей в себя интенсификацию участка скважины путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин и создание 2352 данных буровой площадки (например, параметров естественной трещины для естественных трещин, данных закачивания и микросейсмических измерений), как на фиг. 23.1. Способ 2300.2 также включает моделирование 2375 гидравлических разрывов на основе данных буровой площадки и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, создание 2377 поля напряжения гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель (например, 2D или 3D DDM), определение 2379 параметров разрушения при сдвиге, содержащих кривую разрушения и напряженное состояние возле сети разрывов (например, вдоль естественных трещин, гидравлических разрывов, и/или горной породы), определение 2381 местоположения разрушения при сдвиге сети трещин из кривой разрушения и напряженного состояния, проверку 2383 геометрии гидравлического разрыва путем сравнения микросейсмических измерений со смоделированной сетью гидравлических разрывов и/или активированной дискретной сетью трещин, корректировку 2385 дискретной сети трещин на основе сравнения, и корректировку 2387 операции интенсификации на основе сравнения.[00208] In FIG. 23.2, another method 2300.2 for performing a tear operation is presented. In this embodiment, the method includes performing 2350 stimulation operations, including stimulating the well section by pumping injected fluid with proppant into the fracture network and creating 2352 well site data (for example, natural crack parameters for natural fractures, injection data and microseismic measurements) as in FIG. 23.1. Method 2300.2 also includes
[00209] Способ полностью или частично может быть выполнен в любом порядке и, при необходимости, повторен.[00209] The method, in whole or in part, can be performed in any order and, if necessary, repeated.
III. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ МИКРОСЕЙСМИЧНОСТИ С ПОМОЩЬЮ СЕЙСМИЧЕСКОГО МОМЕНТАIII. INTERPRETATION OF MICROSEISMICITY WITH THE SEISMIC MOMENT
[00210] Данное изобретение также связано со способами выполнения операций разрыва, включающими в себя моделирование гидравлических разрывов и дискретных сетей трещин, определение компонентов сдвига и растяжения сети гидравлических разрывов, и определение моделированной плотности момента из компонентов сдвига и растяжения. Дискретная сеть трещин может быть проверена путем сравнения смоделированной плотности момента с действительной плотностью момента, определенной из данных буровой площадки. Данная информация может быть использована для прогноза размещения расклинивающего наполнителя, добычи и давления пласта.[00210] The present invention also relates to methods for performing fracture operations, including modeling hydraulic fractures and discrete fracture networks, determining shear and tensile components of a hydraulic fracture network, and determining a simulated moment density from shear and tensile components. A discrete network of cracks can be verified by comparing the simulated moment density with the actual moment density determined from the wellsite data. This information can be used to predict proppant placement, production and formation pressure.
[00211] Описанные здесь способы могут быть использованы, например, для извлечения и оценки атрибутов или свойств сети гидравлических (искусственно образованных) разрывов из микросейсмической активности, созданной во время обработок интенсификации в нетрадиционных пластах. Способы могут не быть ограничены конкретной формацией, типом скважины и/или типом группы, используемой для сбора микросейсмических сигналов.[00211] The methods described herein can be used, for example, to extract and evaluate attributes or properties of a network of hydraulic (artificially formed) fractures from microseismic activity created during stimulation treatments in unconventional formations. The methods may not be limited to a particular formation, type of well and / or type of group used to collect microseismic signals.
[00212] Очевидность микросейсмичности сложности трещины привела к недавней разработке средств моделирования для имитации роста сети трещин. Такие сложные модели трещины могут опираться на проверку информации о микросейсмическом местоположении, хотя механика микросейсмического источника также может обеспечивать дополнительное подтверждение модели. Смоделированная геомеханическая деформация, связанная с интенсификацией гидравлического разрыва для сложного гидравлического разрыва, содержит информацию, которая может сравниваться с наблюдаемой микросейсмической деформацией. Разбиение смоделированных напряжений на компоненты сдвига и продольной деформации могут обеспечить относительное сравнение соответствующего режима смещения с наблюдаемыми суммарными микросейсмическими моментами.[00212] The evidence of microseismicity of fracture complexity has led to the recent development of modeling tools to simulate the growth of a fracture network. Such complex fracture models may rely on verifying microseismic location information, although the mechanics of the microseismic source can also provide additional model validation. The simulated geomechanical deformation associated with the intensification of hydraulic fracturing for complex hydraulic fracturing contains information that can be compared with the observed microseismic deformation. The division of the simulated stresses into the components of shear and longitudinal strain can provide a relative comparison of the corresponding displacement mode with the observed total microseismic moments.
[00213] Ряд трещин с простой геометрией исследовали, чтобы проиллюстрировать режимы деформации моделируемых смещений трещины. Описана также последовательность действий, где входные параметры моделирования изменяют для соответствия как отпечатка, так и деформации микросейсмичности, что затем приводит к оценке всего объема сети трещин и размещения расклинивающего наполнителя. Таким образом, эффективно интенсифицированный объем может быть оценен и использован в качестве входных данных для моделирования пласта для исследования производительности скважины и дренирования пласта. Варианты осуществления настоящего изобретения могут включать в себя один или больше способов, вычислительных устройств, энергонезависимых компьютерочитаемых носителей и систем для моделирования микросейсмической сети трещины (microseismic fracture network, MFN).[00213] A number of fractures with simple geometry were investigated to illustrate the deformation modes of simulated fracture displacements. A sequence of actions is also described where the input modeling parameters are changed to match both the fingerprint and the microseismic deformation, which then leads to an assessment of the entire volume of the network of cracks and the placement of the proppant. Thus, an effectively stimulated volume can be estimated and used as input to simulate a formation for studying well productivity and draining a formation. Embodiments of the present invention may include one or more methods, computing devices, non-volatile computer readable media, and systems for modeling a microseismic fracture network (MFN).
[00214] Изучение природы и степени сложности гидравлического разрыва может быть полезным для экономического развития нетрадиционных источников. Во время обработок гидравлического разрыва геомеханическое взаимодействие между гидравлическими разрывами и естественными трещинами может оказывать влияние на степень сложности полученной сети трещин. Примеры способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Mayerhofer et al., Integrating of Microseismic Fracture Mapping Results with Numerical Fracture Network Production Modeling in the Barnett Shale, Society of Petroleum Engineers (SPE) 102103, presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, 24-24 September 2006; Mayerhofer et al., What is Stimulated Reservoir Volume (SRV)?, SPE 119890 presented at the SPE Shale Gas Production Conference, Fort Worth, Texas, 16-18 November 2008; Warpinski et al.. Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity. SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February 2008; and Cipolla et al.. The Relationship between Fracture Complexity, Reservoir Properties, and Fracture Treatment Design, SPE 115769 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 21-24 September 2008.[00214] A study of the nature and degree of complexity of hydraulic fracturing may be useful for the economic development of unconventional sources. During fracture treatments, the geomechanical interaction between fractures and natural fractures can affect the complexity of the resulting fracture network. Examples of hydraulic fracturing methods are described in the following documents: Mayerhofer et al., Integrating of Microseismic Fracture Mapping Results with Numerical Fracture Network Production Modeling in the Barnett Shale, Society of Petroleum Engineers (SPE) 102103, presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, 24-24 September 2006; Mayerhofer et al., What is Stimulated Reservoir Volume (SRV) ?, SPE 119890 presented at the SPE Shale Gas Production Conference, Fort Worth, Texas, November 16-18, 2008; Warpinski et al .. Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity. SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, February 10-12, 2008; and Cipolla et al .. The Relationship between Fracture Complexity, Reservoir Properties, and Fracture Treatment Design, SPE 115769 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 21-24 September 2008.
[00215] Сложное распространение гидравлического разрыва может быть интерпретировано исходя из микросейсмических измерений, например, из нетрадиционных пластов и низкопроницаемых пластов. Примеры комплексных способов гидравлического разрыва описаны в следующих документах: Maxwell et al., Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Fisher et al., Integrating Fracture Mapping Technologies to Optimize Stimulations in the Barnett Shale, 77411 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-0ctober 2, 2002; Cipolla et al., Effect of Well Placement on Production and Frac Design in a Mature Tight Gas Field, 95337 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, 9-12 October 2005; and Warpinski et al., Stimulating Unconventional Reservoirs: Maximizing Network Growth while Optimizing Fracture Conductivity, SPE 114173 presented at the SPE Unconventional Reservoirs Conference, Keystone, Colorado, 10-12 February, 2008.[00215] The complex propagation of hydraulic fracturing can be interpreted based on microseismic measurements, for example, from unconventional formations and low permeability formations. Examples of complex fracturing methods are described in the following documents: Maxwell et al., Microseismic Imaging of Hydraulic Fracture Complexity in the Barnett Shale, SPE 77440 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, San Antonio, Texas, September 29-
[00216] Проектные решения интенсификации и заканчивания могут быть выполнены на основе ожидаемой сложности трещин, которая может быть показателем для конечной производительности скважины. Средства геомеханического анализа могут быть использованы для моделирования сети трещин, полученной из интенсификации гидравлического разрыва ранее существующей дискретной сети трещин (discrete fracture network, DFN). В некоторых случаях могут существовать проблемы в отличиях между малой степенью сложности трещины и простым планарным ростом трещины. Показателем, который может влиять на создание сложных систем трещин, является наличие и распределение естественных трещин. Пример сложных трещин показан в документе Cipolla et al., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Fracture Complexity, SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas, 24-26 February, 2011. Модели DFN были использованы для моделирования добычи в пластах с естественными трещинами, как показано, например, в следующих документах: Dershowitz et al., A Workflow for Integrated Barnett Shale Reservoir Modeling and Simulation, SPE 122934 presented at the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference. Cartagena, Columbia. 31 May-3 June 2009; Quiet al., Applying Curvature and Fracture Analysis to the Placement of Horizontal Wells: Example from the Mabee (San Adres) Reservoir, Texas, SPE 70010 presented at the SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas 15-17 May, 2001; and Will et al., Integration of Seismic Anisotropy and Reservoir-Performance Data for Characterization of Naturally Fractured Reservoirs Using Discrete-Feature-Network Models, SPE 84412 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 5-8 October 2003. Данные способы, вместе с подходами на основе каротажа (см., например, Bratton et al., Rock Strength Parameters from Annular Pressure While Drilling and Dipole Sonic Dispersion Analysis, Presented at the SPWLA 45th Annual Logging Symposium, Noordwijk, The Netherlands, 6-9 June 2004) могут быть описательными. Некоторые такие способы могут быть использованы для получения характеристик структуры естественной сети трещин для продолжения наблюдений в скважине по пласту.[00216] Design decisions for stimulation and completion may be performed based on the expected fracture complexity, which may be an indicator for the ultimate well productivity. Geomechanical analysis tools can be used to model the fracture network obtained from the intensification of hydraulic fracturing of a previously existing discrete fracture network (DFN). In some cases, there may be problems in the differences between a small degree of crack complexity and a simple planar crack growth. An indicator that can influence the creation of complex fracture systems is the presence and distribution of natural fractures. An example of complex fractures is shown in Cipolla et al., Integrating Microseismic Mapping and Complex Fracture Modeling to Characterize Fracture Complexity, SPE 140185 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas, February 24-26, 2011. DFN models were used for modeling production in naturally fractured formations, as shown, for example, in the following documents: Dershowitz et al., A Workflow for Integrated Barnett Shale Reservoir Modeling and Simulation, SPE 122934 presented at the SPE Latin American and Caribbean Petroleum Engineering Conference. Cartagena, Columbia. May 31-June 3, 2009; Quiet al., Applying Curvature and Fracture Analysis to the Placement of Horizontal Wells: Example from the Mabee (San Adres) Reservoir, Texas, SPE 70010 presented at the SPE Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Midland, Texas 15-17 May, 2001; and Will et al., Integration of Seismic Anisotropy and Reservoir-Performance Data for Characterization of Naturally Fractured Reservoirs Using Discrete-Feature-Network Models, SPE 84412 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Denver, Colorado, 5-8 October 2003 These methods, together with logging approaches (see, for example, Bratton et al., Rock Strength Parameters from Annular Pressure While Drilling and Dipole Sonic Dispersion Analysis, Presented at the SPWLA 45th Annual Logging Symposium, Noordwijk, The Netherlands, 6 -9 June 2004) may be descriptive. Some of these methods can be used to characterize the structure of a natural network of fractures in order to continue observations in the well along the formation.
[00217] Также были разработаны некоторые модели для количественного определения распространения сложной сети гидравлических разрывов, например, в формации, с залегающими в ней ранее определенными, детерминистическими или стохастическими естественными трещинами. Примеры моделей сложных трещин описаны в следующих документах: Sahimi, M., New Models For Natural And Hydraulic Fracturing On Heterogeneous Rock, SPE 29648 presented at the SPE Western Regional Meeting, Bakersfield, California (1995); Fomin et al., Advances In Mathematical Modeling Of Hydraulic Stimulation Of A Subterranean Fractured Reservoir, Proc. SPIE 5831: 148-154 (2005); Napier et al., Comparison Of Numerical And Physical Models For Understanding Shear Fracture Process, Pure Appl. Geophys, 163; 1153-1174 (2006); Tezuka et al., Fractured Reservoir Characterization Incorporating Microseismic Monitoring And Pressure Analysis During Massive Hydraulic Injection, IPTC. 12391 presented at the International Petroleum Technology Conference, Kuala Lumpur-, Malaysia (2008); Olsen et al., Modeling Simultaneous Growth Of Multiple Hydraulic Fractures And Their Interaction With Natural Fractures, SPE 119739 presented at the Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas (2009); and Xu et al.. Characterization of Hydraulically Induced Shale Fracture Network Using an Analytical/Semi- Analytical Model, SPE 124697 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, 4-7 October 2009; and Weng et al., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured Formation, SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, Woodlands, Texas, USA, 24-26 January, 2011. В некоторых моделях микросейсмическая активность может быть использована для сдерживания процесса трещинообразования.[00217] Some models have also been developed to quantify the propagation of a complex network of hydraulic fractures, for example, in a formation with previously defined, deterministic or stochastic natural fractures in it. Examples of complex fracture models are described in the following documents: Sahimi, M., New Models For Natural And Hydraulic Fracturing On Heterogeneous Rock, SPE 29648 presented at the SPE Western Regional Meeting, Bakersfield, California (1995); Fomin et al., Advances In Mathematical Modeling Of Hydraulic Stimulation Of A Subterranean Fractured Reservoir, Proc. SPIE 5831: 148-154 (2005); Napier et al., Comparison Of Numerical And Physical Models For Understanding Shear Fracture Process, Pure Appl. Geophys, 163; 1153-1174 (2006); Tezuka et al., Fractured Reservoir Characterization Incorporating Microseismic Monitoring And Pressure Analysis During Massive Hydraulic Injection, IPTC. 12,391 presented at the International Petroleum Technology Conference, Kuala Lumpur-, Malaysia (2008); Olsen et al., Modeling Simultaneous Growth Of Multiple Hydraulic Fractures And Their Interaction With Natural Fractures, SPE 119739 presented at the Hydraulic Fracturing Technology Conference, The Woodlands, Texas (2009); and Xu et al .. Characterization of Hydraulically Induced Shale Fracture Network Using an Analytical / Semi- Analytical Model, SPE 124697 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, New Orleans, 4-7 October 2009; and Weng et al., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured Formation, SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference, Woodlands, Texas, USA, January 24-26, 2011. In some models, microseismic activity can be used for containing cracking process.
ВведениеIntroduction
[00218] На фиг. 25.1-25.4 проиллюстрированы упрощенные, схематические виды нефтяного месторождения 2500, имеющего подземные формации 2502, содержащие пласт 2504 в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе. На фиг. 25.1 проиллюстрирована операция разведки, выполняемая с помощью прибора для измерения искривления скважины, такого как сейсмическая станция 2506.1, для измерения свойств подземной формации. Операция разведки представляет собой сейсморазведочную операцию для выполнения звуковых колебаний. На фиг. 25.1, одни такие звуковые колебания, звуковые колебания 2512, созданные источником 2510, отражаются горизонтами 2514 в толще породы 2516. Ряд звуковых колебаний принимается датчиками, такими как геофон-приемник 2518, расположенный на земной поверхности. Полученные данные 2520 представляются в качестве входных данных в компьютере 2522.1 сейсмической станции 2506.1, и, реагируя на входные данные, компьютер 2522.1 создает выходные сейсмические данные 2524. Выходные сейсмические данные могут сохраняться, передаваться или дополнительно обрабатываться, по необходимости, например, с помощью предварительной обработки данных. Установка 2534 на поверхности также изображена как имеющая систему 2550 операции микросейсмического разрыва, как будет описано далее.[00218] In FIG. 25.1-25.4 illustrate simplified, schematic views of an
[00219] На фиг. 25.2 проиллюстрирована операция бурения, выполняемая с помощью бурильного инструмента 2506.2, подвешенного на установке 2528 и продвигаемого в подземную формацию 2502, чтобы формировать скважину 2536. Резервуар 2530 для бурового раствора используют для перемещения бурового раствора к бурильному инструменту по напорной линии 2532 для циркуляции бурового раствора через бурильный инструмент, а затем вверх по скважине 2536 и обратно на поверхность. Буровой раствор может затем фильтроваться и возвращаться в резервуар для бурового раствора. Система циркуляции может быть использована для хранения, регулирования или фильтрации протекающего бурового раствора. Бурильный инструмент продвигается в подземную формацию 2502 для достижения пласта 2504. Каждая скважина может быть нацелена на один или больше пластов. Бурильный инструмент выполнен с возможностью измерения свойств в скважинных условиях с использованием каротажа наряду с бурильным инструментом. Каротаж наряду с бурильным инструментом также может быть выполнен с возможностью отбора образцов 2533 керна, как показано.[00219] In FIG. 25.2 illustrates a drilling operation performed using a drilling tool 2506.2 suspended from a
[00220] Компьютерное оборудование может быть расположено в различных местах на нефтяном месторождении 2500 (например, установка 2534 на поверхности) и/или удаленных местоположениях. Установка 2534 на поверхности может быть использована для связи с бурильным инструментом и/или внеплощадочными операциями, а также с другими датчиками на поверхности или в скважине. Установка 2534 на поверхности имеет возможность связи с бурильным инструментом для отправки команд к бурильному инструменту и для приема данных от него. Установка 2534 на поверхности также может собирать данные, создаваемые во время операции бурения, и создает выходные данные 2535, которые затем могут быть сохранены или переданы.[00220] Computer equipment may be located at various locations in the oil field 2500 (eg, mounting 2534 on the surface) and / or remote locations. The
[00221] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут быть размещены вокруг месторождения 2500 нефти для сбора данных, касающихся различных операций, упомянутых в представленном выше описании. Как показано, датчик (S) установлен в одном или больше местоположений в бурильном инструменте и/или установке 2528 для измерения параметров бурения, таких как вес на долоте, крутящий момент на долоте, давления, температуры, расходы, составы, скорость вращения и/или другие параметры промысловых операций. Датчики (S) также могут быть установлены в одном или больше местоположений в системе циркуляции.[00221] Sensors (S), such as measuring instruments, may be placed around the
[00222] Бурильный инструмент 2506.2 может содержать оборудование низа бурильной колонны (bottom hole assembly, BHA) (не показано) возле бурового долота (например, в нескольких длинах бурильных труб от бурового долота). Оборудование низа бурильной колонны включает возможность измерения, обработки и сохранения информации, а также связи с установкой 2534 на поверхности. Оборудование низа бурильной колонны дополнительно включает бурильные трубы для выполнения различных других функций измерения.[00222] Drill tool 2506.2 may include bottom hole assembly (BHA) equipment (not shown) near the drill bit (for example, several drill pipe lengths from the drill bit). The equipment of the bottom of the drill string includes the ability to measure, process and store information, as well as communication with the installation of 2534 on the surface. The bottom hole equipment further includes drill pipes to perform various other measurement functions.
[00223] Оборудование низа бурильной колонны может содержать блок связи, который поддерживает связь с установкой 2534 на поверхности. Блок связи выполнен с возможностью отправки и приема сигналов с поверхности, используя канал связи, такой как телеметрия пульсации бурового раствора, электромагнитная телеметрия, или проводная связь бурильной колонны. Блок связи может включать в себя, например, передатчик, который создает сигнал, такой как звуковой или электромагнитный сигнал, который представляет параметры бурения. Специалисту должно быть понятно, что могут быть использованы разнообразные телеметрические системы, такие как проводная система бурильной колонны, электромагнитные или другие известные телеметрические системы.[00223] The equipment of the bottom of the drill string may contain a communication unit that communicates with the
[00224] Скважина может быть пробурена в соответствии с планом бурения, который утверждают перед бурением. В плане бурения может быть установлено оборудование, давления, траектории и/или другие параметры, определяющие процесс бурения для буровой площадки. Затем может быть выполнена операция бурения в соответствии с планом бурения. Однако по мере сбора информации, операция бурения может отклоняться от плана бурения. Кроме того, когда выполняют операцию бурения или другие операции, условия на поверхности могут изменяться. Модель геологической среды также может обеспечивать корректировку по мере сбора новой информации.[00224] A well may be drilled in accordance with a drilling plan that is approved prior to drilling. In terms of drilling, equipment, pressures, trajectories and / or other parameters that determine the drilling process for the drilling site can be installed. A drilling operation may then be performed in accordance with the drilling plan. However, as information is collected, the drilling operation may deviate from the drilling plan. In addition, when a drilling operation or other operation is performed, surface conditions may vary. The geological environment model can also provide adjustments as new information is collected.
[00225] Данные, собранные датчиками (S), могут быть собраны с помощью установки 2534 на поверхности и/или других источников сбора данных для анализа или другой обработки. Данные, собранные датчиками (S), могут быть использованы отдельно или в сочетании с другими данными. Данные могут быть собраны в одной или больше баз данных и/или переданы на площадку или за ее пределы. Данные могут быть ретроспективными данными, данными в режиме реального времени или их сочетанием. Данные в режиме реального времени могут быть использованы в реальном времени или сохранены для использования впоследствии. Данные также могут быть объединены с ретроспективными данными или другими входными данными для дальнейшего анализа. Данные могут сохраняться в отдельных базах данных, или объединяться в одной базе данных.[00225] Data collected by sensors (S) can be collected using a
[00226] Установка 2534 на поверхности может содержать приемопередатчик 2537 для обеспечения связи между установкой 2534 на поверхности и различными участками нефтяного месторождения 2500 или другими местоположениями. Установка 2534 на поверхности также может быть обеспечена или функционально связана с одним или больше управляющих устройств (не показано) для приведения в действие механизмов на нефтяном месторождении 2500. Установка 2534 на поверхности затем может отправлять управляющие сигналы к нефтяному месторождению 2500 в ответ на полученные данные. Установка 2534 на поверхности может принимать команды через приемопередатчик 2537 или может сама выполнять команды к управляющему устройству. Может быть предусмотрен процессор для анализа данных (локально или удаленно), выполнения решения и/или приведения в действие управляющего устройства. Таким образом, нефтяное месторождение 2500 может быть выборочно откорректировано на основе собранных данных. Данный способ может быть использован для оптимизации части промысловых операций, таких как управление бурением, вес на долоте, скорости закачивания или другие параметры. Данные корректировки могут быть выполнены автоматически на основе компьютерного протокола, и/или вручную, оператором. В некоторых случаях планы скважины могут быть откорректированы, чтобы выбрать оптимальные условия эксплуатации, или чтобы избежать проблем. Установка 2534 на поверхности также изображена как имеющая систему 2550 операции микросейсмического разрыва, как будет описано далее.[00226] The
[00227] На фиг. 25.3 показаны канатные работы в скважине, выполняемые с помощью инструмента 2506.3, спускаемого в скважину на тросе, подвешенного на установке 2528, и в стволе скважины 2536 по фиг. 25.2. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, выполнен с возможностью ввода в действие в стволе скважины 2536 для создания каротажных диаграмм, выполнения внутрискважинных испытаний и/или сбора образцов. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может быть использован для создания другого способа и аппаратуры для выполнения сейсморазведочной операции. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может, например, иметь источник 2544 радиоактивной, электрической или звуковой энергии, который отправляет и/или принимает электрические сигналы в окружающие толщи пород 2502 и текучие среды в них.[00227] In FIG. 25.3 shows the wireline work in the well performed using a tool 2506.3, lowered into the well on a cable suspended on the
[00228] Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может быть функционально связан, например, с геофонами 2518 и компьютером 2522.1 сейсмической станции 2506.1 по фиг. 25.1. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может также подавать данные к установке 2534 на поверхности. Установка 2534 на поверхности также может собирать данные, создаваемые во время канатных работ в скважине, и может создавать выходные данные 2535, которые затем могут быть сохранены или переданы. Инструмент 2506.3, спускаемый в скважину на тросе, может быть установлен на различных глубинах в стволе скважины 2536 для обеспечения геодезиста другой информацией, связанной с подземной формацией 2502.[00228] A tool 2506.3, lowered into a well on a cable, may be operatively connected, for example, to geophones 2518 and computer 2522.1 of the seismic station 2506.1 of FIG. 25.1. Tool 2506.3, lowered into the well on a cable, can also provide data to the
[00229] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут быть размещены вокруг месторождения 2500 нефти для сбора данных, касающихся различных промысловых операций, упомянутых в представленном выше описании. Как показано, датчик S установлен в инструменте 2506.3, спускаемом в скважину на тросе, для измерения внутрискважинных параметров, которые связаны, например, с пористостью, проницаемостью, составом текучей среды и/или другими параметрами промысловых операций.[00229] Sensors (S), such as measuring instruments, may be placed around the
[00230] На фиг. 25.4 показана операция добычи, выполняемая с помощью технологической оснастки 2506.3, приводимой в действие с промышленной установки или фонтанной арматуры 2529 и в законченной скважине 2536 для извлечения текучей среды из скважинных пластов в оборудование 2542 на поверхности. Текучая среда течет из пласта 2504 через перфорации в обсадной трубе (не показано) и в технологическую оснастку 2506.4 в скважину 2536 и в оборудование 2542 на поверхности через сеть 2546 сбора.[00230] In FIG. 25.4 shows the production operation performed using tooling 2506.3, driven from an industrial installation or
[00231] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут быть размещены вокруг месторождения 2500 нефти для сбора данных, касающихся различных промысловых операций, упомянутых в представленном выше описании. Как показано, датчик (S) может быть установлен в технологической оснастке 2506.4 или связанном оборудовании, таком как фонтанная арматура 2529, сеть 2546 сбора, оборудование 2542 на поверхности, и/или производственное оборудование, для измерения параметров текучей среды, таких как состав текучей среды, расходы, давления, температуры и/или другие параметры промысловых операций.[00231] Sensors (S), such as gauges, may be placed around the
[00232] Добыча также может включать в себя нагнетательные скважины для дополнительного извлечения. Одна или больше систем сбора может быть функционально связана с одной или больше буровых площадок для избирательного сбора скважинного флюида из буровой площадки (буровых площадок).[00232] Production may also include injection wells for additional recovery. One or more acquisition systems may be operatively coupled to one or more drilling sites for selectively collecting downhole fluid from the drilling site (s).
[00233] Хотя на фиг. 25.2-25.4 показаны средства, используемые для измерения свойств месторождения нефти, должно быть понятно, что средства могут быть использованы в связи с операциями не на нефтяном месторождении, например, месторождениях газа, шахтах, водоносных горизонтах, хранилище или другом подземном оборудовании. Кроме того, хоты изображены определенные средства сбора данных, должно быть понятно, что могут быть использованы разнообразные измерительные инструменты, способные воспринимать параметры, такие как сейсмическое полное время пробега, плотность, удельное сопротивление, дебит и т.п., подземной формации и/или ее геологических формаций. Разнообразные датчики (S) могут быть расположены в различных позициях вдоль ствола скважины и/или средств контроля для сбора и/или мониторинга необходимых данных. Также могут быть предусмотрены другие источник данных из местоположений за пределами площадки.[00233] Although in FIG. 25.2-25.4 shows the means used to measure the properties of an oil field, it should be clear that the means can be used in connection with operations not in the oil field, for example, gas fields, mines, aquifers, storage or other underground equipment. In addition, although certain means of data collection are depicted, it should be understood that a variety of measuring tools capable of sensing parameters, such as seismic total travel time, density, resistivity, flow rate, etc., of an underground formation and / or its geological formations. A variety of sensors (S) may be located at various positions along the wellbore and / or monitoring means to collect and / or monitor the necessary data. Other data sources from off-site locations may also be provided.
[00234] Конфигурации поля по фиг. 25.1-25.4 предназначены для обеспечения краткого описания примера поля, используемого с каркасами приложений месторождения нефти. Часть или все месторождение 2500 нефти может находиться на суше, воде и/или море. Кроме того, хотя изображено одно поле, измеряемое в одном местоположении, приложения для нефтяных залежей могут быть использованы с любым сочетанием одного или больше нефтяных месторождений, одного или больше объектов обработки и одной или больше буровых площадок.[00234] The field configurations of FIG. 25.1-25.4 are intended to provide a brief description of an example field used with oilfield application frameworks. Part or all of the 2500 oil field may be located on land, water, and / or the sea. In addition, although a single field is depicted, measured at one location, oilfield applications can be used with any combination of one or more oil fields, one or more processing facilities, and one or more drilling sites.
[00235] На фиг. 25.5 изображена система 2550 операции микросейсмического разрыва. Как показано, система 2550 операции микросейсмической трещины включает в себя микросейсмический инструмент 2552, инструмент 2554 разрыва, скважинный инструмент 2556, оптимизатор 2558 и нефтепромысловый инструмент 2560. Микросейсмический инструмент 2552 может быть использован для выполнения Ant-tracking. Инструмент 2554 разрыва может быть использован для выполнения извлечения разрыва. Скважинный инструмент 2556 может быть использован для создания атрибутов разрыва, например, проницаемости. Оптимизатор 2558 может быть использован для выполнения динамического моделирования и корректировки атрибутов разрыва на основе динамического моделирования. Нефтепромысловый инструмент 2560 может быть использован для получения данных буровой площадки, например, от датчика S по фиг. 25.1-25.4 и манипулирования данными для использования другими инструментами системы 2550 операции микросейсмического разрыва. Каждая из этих функций описана в дальнейшем изложении.[00235] In FIG. 25.5 shows a microseismic
[00236] На фиг. 26 изображен схематический вид, частично в поперечном разрезе месторождений 2600 нефти, имеющего средства 2602.1, 2602.2, 2602.3 и 2602.4 сбора данных, расположенные в различных местоположениях вдоль нефтяного 2600 месторождения для сбора данных подземной формации 2604 в соответствии с вариантами осуществления различных технологий и способов, описанных в настоящем документе. Средства 2602.1-2602.4 сбора данных могут быть такими же, как средства 2506.1-2506.4 сбора данных по фиг. 25.1-25.4 соответственно, или другими, неизображенными. Как показано, средства 2602.1-2602.4 сбора данных создают графики данных или измерений 2608.1-2608.4 соответственно. Графики данных изображены вдоль месторождения 2600 нефти, чтобы демонстрировать данные, созданные посредством различных операций.[00236] In FIG. 26 is a schematic view, partially in cross-section, of
[00237] Графики 2608.1-2608.3 данных представляют собой примеры графиков статических данных, которые могут быть созданы с помощью средств 2602.1-2602.3 сбора данных соответственно, однако должно быть понятно, что графики 2608.1-2608.3 данных также могут быть графиками данных, обновляемых в реальном времени. Эти измерения могут быть проанализированы для лучшего определения свойств формации (формаций) и/или определения точности измерений и/или для проверки на наличие ошибок. Графики каждого из соответствующих измерений могут быть выстроены и масштабированы для сравнения и подтверждения свойств.[00237] Data graphs 2608.1-2608.3 are examples of static data graphs that can be created using data collection means 2602.1-2602.3 respectively, however, it should be understood that data graphs 2608.1-2608.3 can also be real-time data graphs . These measurements can be analyzed to better determine the properties of the formation (s) and / or to determine the accuracy of the measurements and / or to check for errors. Graphs of each of the corresponding measurements can be arranged and scaled for comparison and confirmation of properties.
[00238] График статических данных 2608.1 представляет собой сейсмическую двухстороннюю реакцию за период времени. Статический график 2608.2 представляет данные образца керна, измеренные по образцу керна формации 2604. Образец керна может быть использован для получения данных, таких как график плотности, пористости, проницаемости или некоторого другого физического свойства образца керна по длине керна. Испытания на плотность и вязкость могут быть выполнены на текучих средах в керне при различных давлениях и температурах. График 2608.3 статических данных представляет собой каротажную кривую, которая может представлять удельное сопротивление или другие измерения формации на различных глубинах.[00238] The static data graph 2608.1 is a seismic two-way response over a period of time. Static graph 2608.2 represents core sample data measured from a core sample of
[00239] Кривая или график 2608.4 падения производительности представляет собой график динамических данных расхода текучей среды во времени. Кривая падения производительности может представлять дебит как функцию времени. Когда текучая среда течет через ствол скважины, выполняют измерения свойств текучей среды, таких как расходы, давления, состав и т.п.[00239] A performance curve or graph 2608.4 is a graph of dynamic fluid flow rate data over time. The performance drop curve can represent flow rates as a function of time. When the fluid flows through the wellbore, measurements are made of the properties of the fluid, such as flow rates, pressures, composition, and the like.
[00240] Также могут быть собраны другие данные, такие как ретроспективные данные, пользовательские вводы, экономическая информация, и/или другие данные измерений или другие представляющие интерес параметры. Как указано выше, статические и динамические измерения могут быть проанализированы и использованы для создания моделей подземной формации для определения ее характеристик. Аналогичные измерения также могут быть использованы для измерения изменений в аспектах формации со временем.[00240] Other data, such as historical data, user inputs, economic information, and / or other measurement data or other parameters of interest, may also be collected. As indicated above, static and dynamic measurements can be analyzed and used to create models of the underground formation to determine its characteristics. Similar measurements can also be used to measure changes in aspects of the formation over time.
[00241] Подземная структура 2604 имеет множество геологических формаций 2606.1-2606.4. Как показано, данная структура имеет несколько формаций или пластов, включая пласт 2606.1 сланца, карбонатный пласт 2606.2, пласт 2606.3 сланца и песчаный пласт 2606.4. Дислокация 2607 проходит через пласт 2606.1 сланца и карбонатный пласт 2606.2. Средства сбора статических данных выполнены с возможностью выполнять измерения и обнаруживать характеристики формации.[00241] The
[00242] Хотя изображена конкретная подземная формация с конкретными геологическими структурами, должно быть понятно, что месторождение 2600 нефти может содержать разнообразные геологические структуры и/или формации, иногда обладающие крайней сложностью. В некоторых местоположениях, например ниже контура водоносности, текучая среда может занимать поровые пространства формации. Каждый из измерительных приборов может быть использован для измерения свойств формации и/или геологических особенностей. Хотя каждое средство сбора данных показано как находящееся в конкретном местоположении в месторождении 2600 нефти, должно быть понятно, что один или больше типов измерений может быть выполнен в одном или больше местоположений в одной или больше залежей или других местоположений для сравнений и/или анализа.[00242] Although a particular subterranean formation with specific geological structures is depicted, it should be understood that the
[00243] Данные, собранные из различных источников, таких как средства сбора данных по фиг. 26, затем могут быть обработаны и/или оценены. Сейсмические данные, отображаемые в графике 2608.1 статических данных, от средства 2602.1 сбора данных используются геофизиком для определения характеристик подземной формации и особенностей. Данные керна, показанные на статической кривой 2608.2, и/или каротажные данные из каротажной диаграммы 2608.3 могут быть использованы геологом для определения различных характеристик подземной формации. Данные производительности из графика 2608.4 могут быть использованы инженером-промысловиком для определения характеристик потока текучей среды в пласте. Данные, анализируемые геологом, геофизиком и инженером-промысловиком, могут анализироваться, используя метод моделирования.[00243] Data collected from various sources, such as the data collection means of FIG. 26 can then be processed and / or evaluated. The seismic data displayed in the static data graph 2608.1 from the data collection means 2602.1 are used by the geophysicist to determine the characteristics of the underground formation and features. The core data shown on the static curve 2608.2 and / or the log data from the log 2608.3 can be used by a geologist to determine various characteristics of the underground formation. Production data from schedule 2608.4 can be used by a field engineer to determine fluid flow characteristics in a formation. Data analyzed by a geologist, geophysicist, and field engineer can be analyzed using a modeling method.
[00244] На фиг. 27 проиллюстрировано месторождение 2700 нефти выполнения нефтепромысловых операций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе. Как показано, месторождение нефти имеет ряд буровых площадок 2702, функционально связанных с центральным обрабатывающим устройством 2754. Конфигурация месторождения нефти по фиг. 27 не ограничивает объем системы приложения месторождения нефти. Часть или все месторождение нефти может находиться на суше и/или море. Кроме того, хотя изображено одно месторождений нефти с одним обрабатывающим устройством и множеством буровых площадок, могут существовать любые сочетания одного или больше месторождений нефти, одного или больше обрабатывающих устройств и одной или больше буровых площадок.[00244] In FIG. 27 illustrates an
[00245] Каждая буровая площадка 2702 имеет оборудование, которое образует ствол 2736 скважины в геологической среде. Стволы скважин проходят через подземные формации 2706, содержащие пласты 2704. Эти пласты 2704 содержат текучие среды, такие как углеводороды. Буровые площадки извлекают текучую среду из пластов и пропускают ее в обрабатывающие устройства по сетям 2744 на поверхности. Сети 2744 на поверхности имеют трубопроводы и механизмы управления для управления потоком текучих сред из буровой площадки в обрабатывающие устройства 2754.[00245] Each well 2702 has equipment that forms a
Определение характеристик микросейсмического источникаCharacterization of a microseismic source
[00246] За пределами гипоцентрального местоположения и временной связи с программой закачивания, существует два аспекта деформации микросейсмического источника, которые могут иметь отношение к представлению понимания геомеханической деформации сети гидравлических разрывов. Первый является скалярным сейсмическим моментом (Mo), который связывает мощность микросейсмического источника с мерой косейсмического напряжения через произведение зоны скольжения (A) и смещения (d):[00246] Outside of the hypocentric location and temporal connection with the injection program, there are two aspects of microseismic source deformation that may be relevant to understanding the geomechanical deformation of the fracture network. The first is a scalar seismic moment (Mo), which connects the power of a microseismic source with a measure of coseismic voltage through the product of slip zone (A) and displacement (d):
где μ – модуль сдвига.where μ is the shear modulus.
[00247] Мера величины мощности микросейсмического источника может быть оценена с помощью величины момента (Mw) (см., например, Hanks and Kanamori, A Moment Magnitude Scale, Journal of Geophysical Research, Vol. 84. Issue B5, pp. 2348-50, 1979 (здесь называется как «Ханкс и Канамори»)):[00247] A measure of the power value of a microseismic source can be estimated using a moment value (Mw) (see, for example, Hanks and Kanamori, A Moment Magnitude Scale, Journal of Geophysical Research, Vol. 84. Issue B5, pp. 2348-50 1979 (here referred to as “Hanks and Kanamori”)):
Смещение или напряжение скольжения является атрибутом, который может быть непосредственно оценен с помощью численного геомеханического моделирования, так что эквивалентные моменты или величина момента может быть оценена из моделирования.Displacement or slip stress is an attribute that can be directly estimated using numerical geomechanical modeling, so that equivalent moments or moment magnitude can be estimated from the simulation.
[00248] Вторым аспектом микросейсмического источника является механизм очага источника. Механизм очага относится к ориентации плоскости дислокации, которая скользит, и может быть выведен из решения тензора момента, который может быть оценен путем анализа наблюдаемых форм сейсмического сигнала. Механизмы очага могут быть использованы для оценки ориентации трещины микросейсмического источника, используя разнообразные способы. В частности, методы инверсии тензора момента также могут быть использованы для оценки режима скольжения микросейсмического источника и того, происходит ли сдвиг, открытие при растяжении или их сочетании (см., например, Ханкс и Канамори, 1979). Для данной ориентации сегмента трещины в DFN, геомеханическое моделирование также может рассчитывать сопоставимый режим скольжения.[00248] A second aspect of the microseismic source is the source focal mechanism. The focal mechanism refers to the orientation of the dislocation plane, which slides, and can be inferred from the solution of the moment tensor, which can be estimated by analyzing the observed forms of the seismic signal. Focal mechanisms can be used to assess the orientation of a microseismic source crack using a variety of methods. In particular, moment tensor inversion methods can also be used to evaluate the slip mode of a microseismic source and whether shear, opening occurs under tension or a combination of them (see, for example, Hanks and Kanamori, 1979). For a given fracture segment orientation in DFN, a geomechanical simulation can also calculate a comparable slip mode.
[00249] Определение характеристик микросейсмического источника может, таким образом, представлять характеристики деформации, совместимые с аспектами геомеханического моделирования напряжений сети разрыва. Записанная микросейсмичность представляет компонент полной деформации сети разрыва, хотя также может происходить асейсмическая деформация, и может представлять компонент напряжений разрыва. После того как определен режим микросейсмичности, соответствующий геомеханический режим разрушения может количественно сравниваться с численным моделированием.[00249] The characterization of a microseismic source can thus represent strain characteristics compatible with aspects of geomechanical modeling of the stress of a fracture network. The recorded microseismicity is a component of the complete deformation of the fracture network, although aseismic deformation can also occur, and may represent a component of the fracture stresses. After the microseismicity mode is determined, the corresponding geomechanical fracture mode can be quantitatively compared with numerical simulation.
Режимы деформации сети разрываGrid network deformation modes
[00250] На фиг. 28 и 29.1-35.2 показаны различные случаи геометрии трещины, изображающие деформацию сдвига и растяжения гидравлического разрыва. На каждом чертеже разрыв 2923, 2923’ изображен светло-серым, а напряжения сдвига и растяжения, приложенные к нему, изображены более темным тоном. Чтобы иллюстрировать режимы относительной деформации, которые происходят из-за обработки гидравлического разрыва, может быть смоделирован ряд разрывов с простой геометрией. Для каждой из геометрий последующие напряжения разрыва могут быть оценены и спроектированы на компоненты сдвига и растяжения. Напряжения могут быть оценены из модели механики разрыва, которая соблюдает баланс масс закачивания для создания достаточного объема трещины, чтобы содержать объем закачанного флюида путем создания гидравлических разрывов, которые взаимодействуют с ранее существующими трещинами.[00250] In FIG. 28 and 29.1-35.2 show various cases of fracture geometry depicting shear and tensile strain of a hydraulic fracture. In each drawing, the
[00251] Во время растяжения трещины вычисляют связанные геомеханические напряжения, которые могут включать в себя смещения как при растяжении, так и при сдвиге, в зависимости от характеристик растяжения сети трещин. В ходе остального описания деформация может сосредотачиваться на самой сети гидравлических разрывов. Упругие изменения в горной породе вокруг растягивающейся сети разрыва и какие-либо связанные искусственно созданные смещения ранее существующих трещин, которые могут быть обособлены от гидравлического разрыва, могут быть учтены или не учтены.[00251] During the extension of the crack, the associated geomechanical stresses are calculated, which may include displacements both in tension and in shear, depending on the tensile characteristics of the network of cracks. Throughout the rest of the description, deformation may focus on the hydraulic fracture network itself. Elastic changes in the rock around the expanding fracture network and any artificially associated displacements of previously existing fractures that can be separated from the hydraulic fracture can be taken into account or not taken into account.
[00252] На фиг. 28 изображен концептуализированный рост гидравлического разрыва 2823 со временем. Ступень 1) изображает наиболее ранний срок роста гидравлического разрыва 2823 наружу от точки 2817 закачивания по направлению к ранее существующей трещине 2819. Ступень 2) отображает гидравлический разрыв 2823’ по мере его роста в ранее существующей трещине 2819, заполненный текучей средой и начинающий растягиваться. Ступень 3) показывает гидравлический разрыв 2823” при продолжении его роста, создающий новый разрыв 2823.1 в конце ранее существующего гидравлического разрыва 2823”.[00252] In FIG. 28 depicts a conceptualized increase in
[00253] Режим открывания разрывов 2823, 2823’, 2823”, 2823.1 на различных ступенях приводит к открытию при растяжении 2825, а также вызывает локализованный сдвиг 2827. Данные сегменты разрыва имеют потенциальное сочетание смещений при растяжении и сдвиге, как показано в таблице 5:[00253] The mode of opening
Таблица 5 Table 5
Смещение при растяжении и сдвиге гидравлического разрыва со временемTensile and hydraulic fracture displacement with time
[00254] На фиг. 29.1-35.2 изображены различные примеры создания гидравлического разрыва для случаев, изложенных в таблице 6:[00254] In FIG. 29.1-35.2 depict various examples of the creation of hydraulic fracturing for the cases described in table 6:
Таблица 6 Table 6
Деформация при сдвиге и растяжении для различных случаевShear and tensile deformation for various cases
(м)Full shift
(m)
(м)Max. shift
(m)
(м)Max. stretching
(m)
В таблице 6 сведены типы полной деформации, а также локализованной максимальной деформации (которую можно рассматривать как локализованный сдвиг).Table 6 summarizes the types of total deformation, as well as the localized maximum deformation (which can be considered as a localized shift).
[00255] Каждый случай 1-7 в таблице 6 изображен на паре чертежей, включающих как чертеж сдвига τ, так и чертеж растяжения σ. На фиг. 29.1-35.1 изображен полный сдвиг τ для разрыва 2923, построенного вдоль X(m) (оси x) в зависимости от Y(m) (ось y). На фиг. 29.2-35.2 изображено полное растяжение σ для разрыва 2923’, построенного вдоль X(m) (оси x) в зависимости от полного Y(m) (ось y). Каждый из случаев 1-7 изображен более подробно ниже:[00255] Each case 1-7 in table 6 is depicted in a pair of drawings including both a shear drawing τ and a tensile drawing σ. In FIG. 29.1-35.1 depict the complete shift τ for the
Случай 1: Ранее существующих разрывов нетCase 1: No Previous Gaps
[00256] В данном простейшем сценарии создан плоский гидравлический разрыв 2923 (фиг. 29.1), который деформируется до гидравлического разрыва 2923’ из-за раскрытия при растяжении при отсутствии связанной деформации сдвига (фиг. 29.2). В каждом из данных сценариев в x=0 находится точка закачивания, от которой растет с востока на запад гидравлический разрыв 2923 при растяжении. Хотя разрыв при растяжении создает доли напряжения сдвига в горной породе вблизи вершины разрыва при растяжении, противоположные стороны разрыва испытывают относительные смещения при раскрытии, если разрыв не встречается с ранее существующий трещиной в желаемом направлении скольжения. В данном примере при отсутствии ранее существующих трещин, гидравлический разрыв 2923’ при растяжении создается с открыванием исключительно при растяжении и без деформаций сдвига.[00256] In this simplest scenario, a flat
[00257] В следующих случаях 2-4, ранее существующие гидравлические разрывы 2923, 2923’ с востока на запад используют в дополнение к ранее существующим трещинам 2919.1-.4, 2919.1-.4’ с севера на юг для создания конкретной геометрии. В данном случае деформации сдвига созданы вдоль ветви 2923 гидравлического разрыва, и больше локализованы вдоль короткой части «излома» ранее существующей трещины 2919.1-.4, 2919. 1-.4’. Небольшая величина сдвига вызвана вдоль исходного гидравлического разрыва 2923 вследствие асимметрии пересекающейся ранее существующей трещины 2919 и связанного удлинения сегмента, приводящего к разветвлению в виде излома. Как показано выше в таблице 6, деформация сдвига вдоль излома может быть наибольшим локализованным сдвигом, найденном для сценария, а полный сдвиг может быть относительно небольшим.[00257] In the following cases, 2-4, the previously existing
Случай 2: Одиночная асимметричная ранее существующая трещинаCase 2: Single asymmetric pre-existing crack
[00258] На фиг. 30.1 изображен смоделированный сдвиг гидравлического разрыва 2923. На фиг. 30.2 изображена смоделированная деформация растяжения, связанная с гидравлическим разрывом 2923’ при растяжении. Горизонтальная часть, образованная исходным гидравлическим разрывом 2923, представляет смоделированную сеть разрыва. Части 2919.1, проходящие за пределами гидравлического разрыва 2923, представлены как смещения при сдвиге на фиг. 30.1, а части 2919.1’, проходящие за пределами гидравлического разрыва 2923’, являются смещениями при растяжении по фиг. 30.2.[00258] In FIG. 30.1 shows a
[00259] В данном сценарии вначале создан одиночный, плоский гидравлический разрыв 2923 при растяжении по фиг. 29.1, который, в конечном счете, врастает в ранее существующую трещину 2919.1 с севера на юг по фиг. 30.1. Здесь ранее существующий разрыв является асимметричным относительно точки закачивания и гидравлического разрыва, приводя к одной разветвленной сети разрыва (фиг. 30.1 и 30.2).[00259] In this scenario, a single, flat
[00260] На фиг. 30.1 изображено смещение при сдвиге, а на фиг. 30.2 изображено смещение при растяжении, связанное с асимметричным пересекающимся разрывом 2919.1, 2919.1’ вокруг гидравлического разрыва 2923, 2923’. Следует заметить, что ранее существующие гидравлические разрывы 2923, 2923’ преднамеренно расположены так, чтобы создавать симметричный разрыв 2923.2 вокруг точки закачивания x=0.[00260] In FIG. 30.1 shows shear displacement, and FIG. 30.2 shows the tensile displacement associated with the asymmetric intersecting fracture 2919.1, 2919.1 ’around the
Случай 3: Одиночная симметричная ранее существующая трещинаCase 3: Single Symmetric Pre-existing Fracture
[00261] На фиг. 31.1 изображены смещения при сдвиге, а на фиг. 31.2 изображены смещения при растяжении, связанные с симметричным пересекающимся разрывом. Здесь единичный плоский гидравлический разрыв 2923 пересекает симметричный разрыв 2919.2, создавая гидравлический разрыв с двумя ветвями (фиг. 31.1). Сдвиг развивается вдоль пересекающегося разрыва 2923’ и вдоль каждого из ветвящихся разрывов 2919.2’.[00261] In FIG. 31.1 shows shear offsets, and in FIG. 31.2 shows tensile displacements associated with a symmetrical intersecting discontinuity. Here, a single flat
[00262] В противоположность асимметричному случаю по фиг. 30.1 сдвиг развивается вдоль всей длины, приводя к более протяженной сдвиговой структуре (см. табл. 6). Другое отличие от асимметричного случая заключается в отсутствии сдвига вдоль начального гидравлического разрыва 2923’.[00262] In contrast to the asymmetric case of FIG. 30.1, the shear develops along the entire length, leading to a more extended shear structure (see Table 6). Another difference from the asymmetric case is the absence of shear along the initial hydraulic fracture of 2923 ’.
Случай 4: Множественные симметричные ранее существующие трещиныCase 4: Multiple Symmetrical Pre-existing Cracks
[00263] На фиг. 32.1 изображены смещения при сдвиге, а на фиг. 32.2 изображены смещения при растяжении, связанные с множественными симметричными пересекающимися разрывами 2923, 2923’. Изменение одиночного симметричного разрыва 2919.2, 2919.2’ с двумя ветвями (случай 3) включает в себя дополнительный ранее существующий разрыв 2919.2.1, 2919.2.1’, параллельный с первым, который создает дополнительное ветвление (фиг. 32.1 и 32.2). Обнаружена схема деформации, аналогичная случаю 2, с дополнительным сдвигом вдоль структуры излома. Увеличенные ветви разрыва сети разрывов приводят к дополнительному увеличению полных сдвигов (таблица 5).[00263] In FIG. 32.1 shows shear offsets, and in FIG. 32.2 shows the tensile displacements associated with multiple
[00264] Для следующих случаев 5-7 дополнительные разрывы с востока на запад не включены в дополнение к разрывам с севера на юг. Деформация сдвига возникает на ранее существующем разрыве с севера на юг.[00264] For the following cases 5-7, additional east-west gaps are not included in addition to north-south gaps. Shear deformation occurs at a previously existing gap from north to south.
Случай 5: Длинный симметричный разрывCase 5: Long Symmetrical Gap
[00265] На фиг. 33.1 изображены смещения 2919.3 при сдвиге, а на фиг. 33.2 изображены смещения 2919.3’ при растяжении, связанные с длинным симметричным пересекающимся разрывом 2923, 2923’. В данном сценарии интенсифицируют сравнительно длинный, пересекающийся разрыв (фиг. 33.1 и 33.2).[00265] In FIG. 33.1 shows displacements 2919.3 in shear, and in FIG. 33.2 shows displacements 2919.3 ’in tension associated with a long
Случай 6: Длинный асимметричный разрывCase 6: Long asymmetric gap
[00266] На фиг. 34.1 изображены смещения 2919.4 при сдвиге, а на фиг. 34.2 изображены смещения 2919.4’ при растяжении, связанные с длинным асимметричным пересекающимся разрывом 2923. При ранее существующем разрыве 2923, асимметричном относительно исходного гидравлического разрыва, дополнительная ветвь 2937 разрыва растет от ближнего конца разрыва (фиг. 34.1).[00266] In FIG. 34.1 shows displacements 2919.4 in shear, and in FIG. 34.2 shows the displacements 2919.4 ’in tension associated with the long
[00267] Сдвиг создан как на пересекающемся 2923, так и на ветвящемся разрыве 2919.4. Небольшая величина сдвига создана на центральном гидравлическом разрыве 2923’, аналогично случаю 2. Следует заметить, что ветвящийся разрыв 2919.4’, 2937’ вокруг гидравлического разрыва 2923’ находится под углом, вследствие затенения напряжения, связанного со сдвигом вдоль пересекающегося разрыва.[00267] The shift is created at both intersecting 2923 and branching break 2919.4. A small amount of shear was created at the 2923 ’central hydraulic fracture, similar to
Случай 7: Короткий симметричный разрывCase 7: Short Symmetrical Gap
[00268] На фиг. 35.1 изображены смещения 2919.5, 2937.1 при сдвиге, а на фиг. 35.2 изображены смещения 2919.5’, 2937.1’ при растяжении, связанные с коротким симметричным пересекающимся разрывом 2923, 2923’. В данном сценарии интенсифицируют короткий симметричный разрыв 2923 (фиг. 35.1 и 35.2). Снова два ветвящихся разрыва 2923.5, 2937.1 созданы от ортогонального пересекающегося разрыва 2923, и два ветвящихся разрыва 2923.5’, 2937.1’ созданы от ортогонального пересекающегося разрыва 2923’, с компонентами сдвига вдоль обоих. Как показано в таблице 6, создан меньший полный сдвиг по сравнению со сценарием (№ 5) более длинного разрыва, аналогично сравнению между случаями 2 и 3.[00268] In FIG. 35.1 shows the displacements 2919.5, 2937.1 in shear, and in FIG. 35.2 shows displacements 2919.5 ’, 2937.1’ in tension associated with a short
[00269] На основе указанных случаев, можно установить, что: (1) чем более сложная сеть разрыва и увеличенная плотность ранее существующих разрывов, тем больше может быть деформация сдвига; (2) более длинные пересекающиеся разрывы могут давать больший сдвиг; (3) асимметричные разрывы могут давать меньший полный сдвиг, и больший локализованный сдвиг; (4) асимметричные разрывы могут давать небольшую величину сдвига на исходном гидравлическом разрыве при растяжении; и (5) сама деформация сдвига может не быть удовлетворительной заменой величине деформации растяжения. Ввиду этих и других соображений, могут быть созданы способы выполнения операций разрыва, которые учитывают геометрию разрыва и деформацию сдвига и растяжения сети разрывов.[00269] Based on these cases, it can be established that: (1) the more complex the fracture network and the increased density of previously existing fractures, the greater the shear strain; (2) longer intersecting breaks can give a greater shift; (3) asymmetric discontinuities can give less total shear, and more localized shear; (4) asymmetric fractures can produce a small amount of shear at the initial hydraulic fracture in tension; and (5) shear strain itself may not be a satisfactory substitute for tensile strain. In view of these and other considerations, methods for performing fracture operations that take into account the geometry of the fracture and the shear and tensile strain of the fracture network can be created.
Подтверждение микросейсмичностиMicroseismic confirmation
[00270] Смоделированная геомеханическая деформация, связанная с интенсификацией гидравлического разрыва сложного гидравлического разрыва, создает контекст для интерпретации микросейсмической деформации. Разбиение смоделированных напряжений на компоненты сдвига и растяжения (продольного) обеспечивает относительное сравнение соответствующего режима смещения с наблюдаемыми суммарными микросейсмическими моментами. Входные параметры моделирования могут быть изменены для соответствия как отпечатка, так и деформации микросейсмичности, что затем приводит к оценке всего объема сети трещин и расположения расклинивающего наполнителя. Таким образом, эффективно интенсифицированный объем может быть оценен и использован в качестве входных данных для моделирования пласта для исследования производительности скважины и дренирования пласта.[00270] The simulated geomechanical deformation associated with the intensification of the hydraulic fracture of a complex hydraulic fracture creates a context for the interpretation of microseismic deformation. The division of the simulated stresses into the components of shear and tension (longitudinal) provides a relative comparison of the corresponding displacement mode with the observed total microseismic moments. The input modeling parameters can be changed to match both the fingerprint and microseismic deformation, which then leads to an assessment of the total volume of the network of cracks and the location of the proppant. Thus, an effectively stimulated volume can be estimated and used as input to simulate a formation for studying well productivity and draining a formation.
[00271] Мониторинг микросейсмичности может быть использован для изображения интенсификации гидравлического разрыва нетрадиционных пластов. Выбор времени и местоположения микросейсмичности может быть использован для интерпретации геометрии и роста гидравлического разрыва. Форма микросейсмического сигнала также содержит информацию о неупругой деформации, которая также может быть использована для получения характеристик гидравлического разрыва. Обнаруженная микросейсмическая активность представляет часть геомеханической деформации, связанной с гидравлическим разрывом. См., например, Maxwell, S.C., “What Does Microseismic Tell Us About Hydraulic Fracture Deformation,’’ Recorder, 29-43, October, 2011 (здесь называется «Максвелл 2011»). Обнаруженные перемещения могут быть ограничены до временных масштабов, соответствующих полосе пропускания оборудования для мониторинга. По меньшей мере в некоторых сценариях микросейсмичность соответствует деформации сдвига, и гидравлический разрыв может быть рассмотрен как прослой растяжения горной породы. Таким образом, асейсмическая деформация может включать в себя аспект перемещений разрыва за пределы, которые наблюдались из-за микросейсмичности (см., например, Максвелл, 2011). Данные деформации могут быть приняты во внимание при анализе сети разрывов.[00271] Microseismic monitoring can be used to image intensification of hydraulic fracturing of unconventional formations. The timing and location of microseismicity can be used to interpret geometry and hydraulic fracture growth. The microseismic waveform also contains information on inelastic deformation, which can also be used to obtain hydraulic fracture characteristics. The detected microseismic activity is part of the geomechanical strain associated with hydraulic fracturing. See, for example, Maxwell, S.C., “What Does Microseismic Tell Us About Hydraulic Fracture Deformation,’ ’” Recorder, 29-43, October, 2011 (here called “
[00272] Местоположения микросейсмичности могут быть использованы для ограничения сети разрывов. Для конкретного напряженного состояния сложные сети гидравлических разрывов могут быть смоделированы для данной дискретной сети трещин (DFN) ранее существующих трещин. DFN может быть скорректирована для совпадения с наблюдаемой протяженностью микросейсмичности. DFN может быть построена с использованием сканирующего каротажа формации и разрывов сейсмического происхождения. В некоторых случаях может существовать неопределенность в различных аспектах DFN, некоторые из которых могут быть ограничены, используя микросейсмические данные.[00272] Microseismic locations can be used to limit the network of gaps. For a particular stress state, complex fracture networks can be modeled for a given discrete fracture network (DFN) of previously existing fractures. DFN can be adjusted to match the observed extent of microseismicity. DFN can be constructed using seismic origin formation and fracture logs. In some cases, there may be uncertainty in various aspects of the DFN, some of which may be limited using microseismic data.
[00273] Существуют различные способы для использования микросейсмических местоположений относительно дискретных трещин прямого изображения, особенно, если были вычислены местоположения с высоким разрешением (например, удвоенной разности, относительного выделения). В другом примере неопределенность местоположения может быть минимизирована, используя алгоритмы кластеризации или сжатия. Микросейсмические направления также могут быть определены из рядов местоположений, используя различные способы. Микросейсмический способ также может быть использован для статистического определения различных атрибутов DFN. Например, механизмы микросейсмического источника могут быть использованы для определения ориентаций разрывов. Радиус микросейсмического источника скольжения (выведенный из частотного спектра) может помочь отграничить распределения длин.[00273] There are various methods for using microseismic locations relative to discrete fractures of a direct image, especially if locations with high resolution (eg, doubled difference, relative separation) have been calculated. In another example, location uncertainty can be minimized using clustering or compression algorithms. Microseismic directions can also be determined from a series of locations using various methods. The microseismic method can also be used to statistically determine various DFN attributes. For example, microseismic source mechanisms can be used to determine the orientation of gaps. The radius of a microseismic slip source (derived from the frequency spectrum) can help delimit length distributions.
[00274] Один аспект представляет собой плотность разрыва, которая потенциально может быть определена из плотности микросейсмичности. Хотя потенциально может быть использована плотность подсчета микросейсмических событий, распределение смещения при сдвиге также связано с плотностью разрывов. Действительно, смоделированные смещения разрывов могут быть непосредственно подсчитаны как сейсмическая плотность момента и сравнены с наблюдаемой плотностью сейсмического момента. Плотность сейсмического момента может быть выражена в виде:[00274] One aspect is the burst density, which can potentially be determined from microseismic density. Although the microseismic event density can potentially be used, the shear displacement distribution is also related to the density of discontinuities. Indeed, simulated displacement discontinuities can be directly calculated as the seismic moment density and compared with the observed seismic moment density. The density of the seismic moment can be expressed as:
где – разрыв смещения в зоне дислокации, vj – нормальное направление дислокации, cijpq – тензор упругости области источника и поддерживается для произвольной анизотропии. Другие сравнивали наблюдаемую микросейсмическую деформацию в контексте всей деформации, которая происходит во время гидравлического разрыва, на основе соображений баланса либо массы, либо энергии.Where Is the displacement gap in the dislocation zone, v j is the normal direction of the dislocation, c ijpq is the elastic tensor of the source region and is maintained for arbitrary anisotropy. Others compared the observed microseismic deformation in the context of the entire deformation that occurs during hydraulic fracturing, based on considerations of either mass or energy balance.
[00275] Обнаружено, что по меньшей мере часть деформации возникает асейсмически, либо слишком малой амплитуды, чтобы быть измеренной, либо с характеристиками временного масштаба за пределами тех, которые могут быть обнаружены с помощью обычной сейсмической аппаратуры. В частности, может быть ожидаемым, что часть деформации растяжения, связанная с открыванием трещин, является асейсмической. Таким образом, учет асейсмической деформации может быть использован в сравнении между моделируемой и наблюдаемой плотностью сейсмического момента. Относительное сравнение может быть выполнено между смоделированным и наблюдаемым сейсмическими моментами, что может потенциально способствовать ограничению относительной пространственной неоднородности плотности разрывов. При изучении следующего случая будет приведен пример сравнения микросейсмической деформации со смоделированной деформацией сети разрывов.[00275] It has been found that at least a portion of the deformation occurs aseismically, either of amplitude too small to be measured, or with temporal-scale characteristics beyond those that can be detected using conventional seismic equipment. In particular, it can be expected that part of the tensile strain associated with crack opening is aseismic. Thus, accounting for aseismic deformation can be used in comparison between the simulated and observed density of the seismic moment. A relative comparison can be made between simulated and observed seismic moments, which can potentially contribute to limiting the relative spatial heterogeneity of the density of discontinuities. In the study of the following case, an example of comparing microseismic deformation with a simulated deformation of a network of discontinuities will be given.
[00276] Возможность моделировать рост гидравлического разрыва может быть использована в инженерном проектировании разрыва. Интенсификация гидравлического разрыва может быть смоделирована с помощью механических моделей разрыва, которые имитируют удлинение/деформацию разрыва, утечку, гидравлическую проводимость и связанный профиль давления для данного объема закачивания. Существует модель для простых сценариев сравнительно плоских двумерных разрывов. В случаях сложных сетей разрыва возможности моделирования могут быть использованы для решения создания новых гидравлических разрывов и/или активации ранее существующих естественных разрывов, что приводит к объединению геомеханического и гидравлического взаимодействия между отдельными компонентами сети разрыва. См. Weng, X., Kresse, O., Cohen, C., Wu, R. and Gu, H., “Modeling of Hydraulic Fracture Network Propagation in a Naturally Fractured Formation,” SPE140253, (2011).[00276] The ability to simulate hydraulic fracture growth can be used in fracture engineering. Hydraulic fracture intensification can be modeled using mechanical fracture models that simulate fracture elongation / deformation, leakage, hydraulic conductivity, and associated pressure profile for a given injection volume. There is a model for simple scenarios of relatively flat two-dimensional discontinuities. In cases of complex fracture networks, modeling capabilities can be used to solve the creation of new hydraulic fractures and / or the activation of previously existing natural fractures, which leads to the combination of geomechanical and hydraulic interactions between the individual components of the fracture network. See Weng, X., Kresse, O., Cohen, C., Wu, R. and Gu, H., “Modeling of Hydraulic Fracture Network Propagation in a Naturally Fractured Formation,” SPE140253, (2011).
[00277] Сложность сети гидравлических разрывов может зависеть частично от дифференциального напряжения и прочности различных разрывов в DFN: при плоских разрывах, преимущественных в сценариях большого дифференциального напряжения и сильных разрывов, и сетях разрывов в сценариях низкого дифференциального напряжения и слабых разрывов. Сложность разрыва может быть сложно вычислить априори, из-за неоднородности пласта и взаимодействия обработки и схем заканчивания. Перед обработкой гидравлического разрыва геомеханическое моделирование может обеспечить детерминистический прогноз сетей разрыва для конкретных сценариев. После обработки геомеханический прогноз может быть проверен с помощью соответствующих измерений, в том числе, микросейсмических.[00277] The complexity of the hydraulic fracture network may depend in part on the differential voltage and the strength of the various fractures in the DFN: for flat fractures predominant in scenarios of large differential stress and strong fractures, and networks of fractures in scenarios of low differential stress and weak fractures. The complexity of the fracture can be difficult to calculate a priori, due to heterogeneity of the formation and the interaction of processing and completion schemes. Before fracturing is handled, geomechanical modeling can provide a deterministic prediction of fracture networks for specific scenarios. After processing, the geomechanical forecast can be checked using appropriate measurements, including microseismic ones.
[00278] Микросейсмичность обеспечивает наблюдения для подтверждения таких геомеханически вычисленных сетей либо просто путем сравнения с прохождением наблюдаемой микросейсмически активной области, либо путем количественной оценки наблюдаемой деформации, используя полученные характеристики микросейсмического источника. Наблюдаемая микросейсмическая деформация может представлять только часть полной деформации, такую как сравнительно быстрое перемещение разрыва и/или компоненты сдвига. Таким образом, подтверждение или проверка геомеханической модели может включать с себя разделение напряжений сети разрыва на компоненты, согласующиеся как с микросейсмическими, так и с асейсмическими элементами.[00278] Microseismicity provides observations to confirm such geomechanically calculated networks, either simply by comparison with the passage of the observed microseismically active region, or by quantifying the observed deformation using the obtained characteristics of the microseismic source. The observed microseismic deformation can only represent part of the total deformation, such as the relatively fast displacement of the fracture and / or shear components. Thus, confirmation or verification of the geomechanical model may include the separation of the voltage of the fracture network into components that are consistent with both microseismic and aseismic elements.
[00279] В одном аспекте, представленном здесь, обсуждается сравнение микросейсмической деформации и смоделированных геомеханических напряжений и последовательность действий для проверки модели сети разрыва. Аспекты получения характеристик микросейсмического источника и то, как он может быть использован для дополнения DFN и механической модели геологической среды будут представлены, количественно оценивая деформацию трещины.[00279] In one aspect presented herein, a comparison of microseismic deformation and simulated geomechanical stresses and a sequence of steps for testing a fracture network model is discussed. Aspects of characterization of the microseismic source and how it can be used to supplement the DFN and the mechanical model of the geological environment will be presented, quantifying the crack deformation.
Взаимодействие гидравлических разрывов и упрощенных геометрий разрыва показано здесь частично для иллюстрации определенных показателей, контролирующих режимы деформации. Не имеющие ограничительного характера примеры представлены здесь для описания разделения смоделированных напряжений на компоненты сдвига и удлинения, с последующим сравнением соответствующего режима смещения с наблюдаемыми суммарными микросейсмическими моментами.The interaction of hydraulic fractures and simplified fracture geometries is shown here partially to illustrate certain indicators that control deformation modes. Non-limiting examples are presented here to describe the separation of simulated stresses into shear and elongation components, followed by a comparison of the corresponding displacement mode with the observed total microseismic moments.
[00280] На основе раскрытого здесь примера (примеров) представлена последовательность действий, где входные параметры моделирования могут быть изменены для соответствия как отпечатка, так и деформации микросейсмичности, что затем приводит к оценке всего объема сети трещин и размещения расклинивающего наполнителя. Таким образом, эффективно интенсифицированный объем может быть оценен и использован в качестве входных данных для моделирования пласта для исследования производительности скважины и дренирования коллектора.[00280] Based on the example (s) disclosed herein, a sequence of actions is presented where the input modeling parameters can be changed to match both the fingerprint and microseismic deformation, which then leads to an estimate of the total volume of the fracture network and the placement of the proppant. Thus, an effectively intensified volume can be estimated and used as input to simulate a formation for studying well productivity and reservoir drainage.
Пример – Четыре ступени моделирования гидравлического разрываExample - Four stages of fracturing simulation
1. Геомеханическое моделирование сети разрывов1. Geomechanical modeling of a network of gaps
[00281] В примере, изображенном на фиг. 36, показана четырехступенчатая интенсификация гидравлического разрыва скважины 1204 по фиг. 12. Фиг. 36 такая же, как фиг. 12, за исключением того, что сеть разрывов 3645 показана возле рабочей скважины 1204 и контрольной скважины 1205. Как показано на фиг. 36, микросейсмические события 1223 нанесены на карту в ступенях 1-4 и изображены в виде микросейсмических кластеров 1223.1-1223.4 соответственно вокруг скважины 1204.[00281] In the example shown in FIG. 36, a four-stage hydraulic fracturing intensification of the well 1204 of FIG. 12. FIG. 36 is the same as FIG. 12, except that the
[00282] Предполагается, что изменение напряжений в пласте приводит к изменению в геометрии разрыва от сравнительно узких, плоских разрывов для первых двух ступеней призабойной зоны к более широкой, сложной сети разрывов для конечных ступеней в зоне устья. Моделирование сети разрывов может быть создано и проверено для аппроксимации пространственной протяженности микросейсмичности, как продемонстрировано микросейсмическими событиями 1223, показанными на фиг. 36. Кластеры микросейсмических событий 1223.1-.4 на каждой из ступеней 1-4 изображают сегменты сети разрывов, приближенные к протяженности микросейсмичности.[00282] It is assumed that a change in stress in the formation leads to a change in the fracture geometry from relatively narrow, flat fractures for the first two steps of the bottomhole zone to a wider, more complex network of fractures for the final steps in the wellhead zone. Gap network modeling can be created and verified to approximate the spatial extent of microseismicity, as demonstrated by
[00283] Моделирование сети разрывов было создано и проверено для аппроксимации пространственной протяженности микросейсмичности, как показано на фиг. 37. Фиг. 37 представляет собой график 3700, иллюстрирующий смоделированную сеть 3723 гидравлических разрывов, соответствующих микросейсмическим событиям 1223 по фиг. 36. График 3700 изображен вдоль направления Y (север) (м) (ось y) относительно X (восток) (м) (ось x). Моделирование может быть выполнено, используя тот же способ, который установлен на фиг. 14.1-14.4 выше. В данном случае смоделированная сеть 3723 гидравлических разрывов включает четыре сегмента (или части) 3723.1-.4 сети разрывов, соответствующих кластерам 1223.1-.4 микросейсмических событий по фиг. 36. Данные сегменты 3723.1-.4 сети разрывов аппроксимируют протяженность микросейсмичности по фиг. 36. Более близкое совпадение может быть создано путем модификации геометрии входных данных ранее существующих разрывов для сети 3645 разрывов по фиг. 36.[00283] A simulation of the discontinuity network was created and tested to approximate the spatial extent of microseismicity, as shown in FIG. 37. FIG. 37 is a
2. Деформации сдвига и растяжения2. Shear and tensile strains
[00284] На фиг. 38.1-39.2 изображены смоделированные и наблюдаемые деформации сети 3723 разрывов по фиг. 37. Смоделированные и наблюдаемые деформации могут быть сравнены, и смоделированные деформации преобразованы в эффективный сейсмический момент. Скрытое предположение модели сети разрывов может быть использовано для создания достаточного объема разрыва, чтобы вмещать полный закачанный объем, путем удлинения разрыва. Удлинение в сети разрывов также может вызывать перемещения при сдвиге на других разрывах, так что полученные напряжения разрыва могут быть сочетанием удлинения при сдвиге и растяжении. Для модели разрыва, смещения могут быть спроектированы либо как нормальные (т.е. открытие при растяжении или удлинении), либо параллельные (т.е. сдвиг) компоненты относительно ориентации разрыва.[00284] In FIG. 38.1-39.2 depict simulated and observed deformations of the
[00285] На фиг. 38.1 и 38.2 проиллюстрированы смоделированные режимы деформации сдвига и растяжения в сети разрывов, показанной на фиг. 37. На фиг. 39.1 и 39.2 показаны соответствующие контуры плотности суммарных напряжений сети 3723 гидравлических разрывов по фиг. 37, разбитые на компоненты сдвига и растяжения соответственно.[00285] In FIG. 38.1 and 38.2 illustrate simulated modes of shear and tensile deformation in the discontinuity network shown in FIG. 37. In FIG. 39.1 and 39.2 show the corresponding density profiles of the total stresses of the
[00286] На фиг 38.1 и 38.2 каждый график 3800.1 и 3800.2 изображен вдоль направления Y (север) (м) (ось y) относительно X (восток) (м) (ось x). На фиг. 38.1 показаны смоделированные деформации сдвига, пропорциональные смещению при сдвиге со стрелками, показывающими области с дополнительным сдвигом τ. На фиг. 38.2 показана смоделированная деформация растяжения со стрелками, показывающими области со значительным удлинением σ растяжения. Деформация в некоторых местах имеет преимущественно сегменты 3723.1 растяжения, и другие сегменты 3723.2 сдвига (главным образом, сдвига).[00286] In FIGS. 38.1 and 38.2, each graph 3800.1 and 3800.2 is shown along the Y (north) (m) (y axis) relative to X (east) (m) (x axis) directions. In FIG. 38.1 shows simulated shear strains proportional to shear displacement with arrows showing areas with additional shear τ. In FIG. 38.2 shows a simulated tensile strain with arrows showing areas with a significant elongation of σ tensile. Deformation in some places has predominantly stretch segments 3723.1, and other shear segments 3723.2 (mainly shear).
[00287] Сегменты 3723.1, 3723.2 растяжения и сдвига могут быть созданы путем разбиения деформации разрыва горной породы сети 3723 гидравлических разрывов. Изображенные смоделированные деформации сдвига пропорциональны смещению при сдвиге (например, максимум около 0,02 м) и смоделированной деформации растяжения (например, максимум около 0,03 м). Стрелки на фиг. 38.1 показывают две области с существенным сдвигом. Стрелки на фиг. 38.2 показывают две области с существенным удлинением.[00287] The tension and shear segments 3723.1, 3723.2 can be created by breaking the rock fracture strain of the
[00288] Как показано на фиг. 38.2, сегменты 3723.2, 3723.3 сдвига (одиночные плоские разрывы в середине сети 3723 гидравлических разрывов) удлиняются, как, главным образом, режим деформации растяжения. Обнаружено, что максимальная деформация растяжения в сети 3723 составляет примерно 3 см, тогда как максимальная деформация сдвига составляет примерно 2 см.[00288] As shown in FIG. 38.2, shear segments 3723.2, 3723.3 (single flat fractures in the middle of the hydraulic fracture network 3723) are elongated, as mainly the tensile strain mode. It was found that the maximum tensile strain in the 3723 network is about 3 cm, while the maximum shear strain is about 2 cm.
[00289] Уравнения (20) и (21) могут быть использованы для преобразования компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов по фиг. 38.1 и 38.2 в смоделированную плотность момента по фиг. 39.1 и 39.2. На фиг. 39.1 и 39.2 показаны соответствующие контуры диаграммы плотности полных смоделированных суммарных деформаций сдвига и растяжения. На фиг. 39.1 представлен график 3900.1, изображающий контуры диаграммы полной смоделированной деформации для сдвига по фиг. 38.1. На фиг. 39.2 представлен график 3900.2, изображающий контуры диаграммы полной смоделированной деформации для растяжения по фиг. 38.2. На фиг 39.1 и 39.2 каждый график 3900.1 и 3900.2 изображен вдоль направления Y (север) (м) (ось y) относительно X (восток) (м) (ось x).[00289] Equations (20) and (21) can be used to transform the shear and tension components of the simulated hydraulic fracturing network of FIG. 38.1 and 38.2 into the simulated moment density of FIG. 39.1 and 39.2. In FIG. 39.1 and 39.2 show the corresponding contours of the density diagram of the total simulated total shear and tensile strains. In FIG. 39.1 is a graph 3900.1 showing the contours of a shear simulated full strain diagram of FIG. 38.1. In FIG. 39.2 is a graph 3900.2 showing the contours of a diagram of the total simulated tensile strain in FIG. 38.2. In Figs. 39.1 and 39.2, each graph 3900.1 and 3900.2 is shown along the Y direction (north) (m) (y axis) relative to X (east) (m) (x axis).
[00290] Фиг. 39.1 и 39.2 могут представлять другой вид графиков 3800.1 и 3800.2 по фиг. 38.1 и 38.2, смоделированных с использованием диаграммы полной смоделированной деформации для сдвига. Напряжения сдвига и напряжения растяжения изображены на фиг. 39.1 и 39.2 стрелками τ напряжения и стрелками σ растяжения соответственно. Стрелка M показывает область с высоким сдвигом.[00290] FIG. 39.1 and 39.2 may represent another view of graphs 3800.1 and 3800.2 of FIG. 38.1 and 38.2 modeled using a shear simulated full strain diagram. Shear and tensile stresses are shown in FIG. 39.1 and 39.2 with arrows τ of stress and arrows σ of tension, respectively. Arrow M indicates a high-shear area.
[00291] Для сравнения с наблюдаемой микросейсмичностью использовали последовательную решетку 25 м для вычисления плотности сейсмического момента как полных смоделированных, так и наблюдаемых деформаций. Шаг решетки был выбран, чтобы соответствовать средней неопределенности местоположения. В данном примере наблюдаемые величины микросейсмичности согласуются с диаграммой направленности сдвига смещений с северо-востока на юго-запад (NE-SW) или с северо-запада на юго-восток (NW-SE) с перемещением по простиранию. Вообще, инверсия тензора сейсмического момента также может быть использована для оценки режима микросейсмической деформации.[00291] For comparison with the observed microseismicity, a 25 m sequential grating was used to calculate the seismic moment density of both total simulated and observed strains. A grid pitch has been selected to match the average uncertainty of location. In this example, the observed values of microseismicity are consistent with the directional pattern of the shift of displacements from northeast to southwest (NE-SW) or from northwest to southeast (NW-SE) with displacement along strike. In general, the inversion of the seismic moment tensor can also be used to estimate the microseismic deformation mode.
[00292] На основе предположения микросейсмического скольжения при сдвиге, контуры суммарных микросейсмических моментов могут быть сравнены с соответствующими смоделированными деформациями сдвига. За пределами наблюдаемых микросейсмических деформаций асейсмические деформации также являются ожидаемыми для вноса в полную ожидаемую деформацию. Сейсмическая эффективность, определяемая как отношение излученной сейсмической энергии к полной высвобожденной энергии, также является показателем, ведущим к ожиданию, что микросейсмичность представляет только часть полных напряжений. Предполагая, что эти показатели являются постоянными в сети разрывов, может быть выполнено относительное сравнение с микросейсмичностью.[00292] Based on the assumption of microseismic slip during shear, the contours of the total microseismic moments can be compared with the corresponding simulated shear deformations. Outside the observed microseismic strains, aseismic strains are also expected to contribute to the total expected strain. Seismic efficiency, defined as the ratio of radiated seismic energy to total energy released, is also an indicator leading to the expectation that microseismicity represents only a fraction of the total stresses. Assuming that these indicators are constant in the network of gaps, a relative comparison with microseismicity can be performed.
[00293] На фиг. 40 представлен график 4000, изображающий суммарный сейсмический момент из наблюдаемой микросейсмичности. График 4000 показывает другой вид микросейсмических событий 1223, изображенных на фиг. 36, вычисленных на основе величины измеренных микросейсмических событий по фиг. 36. График 4000 также показывает контуры области большого сдвига M’ в сегменте 3723.1. Данные контуры могут быть примерно согласованы со смоделированной деформацией сдвига (фиг. 38.1).[00293] In FIG. 40 is a
[00294] Фиг. 40 может быть использована для создания фактической плотности момента, взятой из микросейсмических событий по фиг. 36. Контуры фиг. 40 примерно согласуются со смоделированной деформацией сдвига по фиг. 39.1. Смоделированная деформация, изображенная графиком 4000, может быть более постоянной в сети разрывов, чем показано на фиг. 38.1, где наблюдаемый микросейсмический момент Mo является наибольшим вблизи рабочей скважины (например, около рабочей скважины 1204 по фиг. 12), а именно, при относительно плоском разрыве в середине графика 4000 (показано стрелками на фиг. 39.1 и 40). Модель, изображенная на фиг. 40, показывает этот сегмент 3723.1 разрыва рядом со стрелкой M, является преимущественно деформацией сдвига, а сегмент 3723.2 относится к открытию при растяжении, которое тогда будет означать более эффективный разрыв в сегменте 3723.1 несмотря на сравнительно слабую микросейсмичность.[00294] FIG. 40 can be used to create the actual moment density taken from the microseismic events of FIG. 36. The contours of FIG. 40 is approximately consistent with the simulated shear strain of FIG. 39.1. The simulated strain shown in
3. Сейсмический момент3. Seismic moment
[00295] Смоделированные деформации также могут быть преобразованы в смоделированный (или действующий) сейсмический момент (Mo’) путем умножения смещений на модуль сдвига и область каждого сегмента разрыва (см., например, уравнение (20)). В таблице 7 сравниваются полные смоделированные моменты (Mo) для компонентов растяжения (σ) и сдвига (τ) и наблюдаемая микросейсмичность для каждой ступени из четырех ступеней по фиг. 36. Как показано ниже, смоделированный компонент растяжения σ больше, чем смоделированный компонент сдвига τ (например, примерно в 50 раз) из модели, и микросейсмичность Mo составляет около 0,1% смоделированного компонента сдвига τ.[00295] The simulated strains can also be converted to a simulated (or effective) seismic moment (Mo ’) by multiplying the displacements by the shear modulus and the area of each fracture segment (see, for example, equation (20)). Table 7 compares the total simulated moments (Mo) for the tensile (σ) and shear (τ) components and the observed microseismicity for each step of the four steps of FIG. 36. As shown below, the modeled tensile component σ is larger than the modeled shear component τ (for example, about 50 times) from the model, and the microseismicity Mo is about 0.1% of the modeled shear component τ.
НАБЛЮДАЕМЫЕ СУММАРНЫЕ СЕЙСМИЧЕСКИЕ МОМЕНТЫ И ДЕЙСТВУЮЩИЕ СМОДЕЛИРОВАННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫTABLE 7
OBSERVED TOTAL SEISMIC MOMENTS AND ACTING SIMULATED RESULTS
Наблюдаемый момент (Mw) может быть определен из смоделированного сдвига (τ) по фиг. 38.1 и смоделированного растяжения (σ) по фиг. 38.2, вычисляя его, используя уравнение (21).The observed moment (Mw) can be determined from the simulated shift (τ) of FIG. 38.1 and simulated tensile (σ) of FIG. 38.2, calculating it using equation (21).
[00296] В данном примере смоделированные напряжения являются преимущественно растяжением, согласующимся с простыми сценариями геометрии. Смоделированная деформация также больше, чем наблюдаемая, что опять указывает на асейсмическую деформацию. Наблюдаемая деформация Mo является относительно большой на ступени 1 и низкой на ступени 2, по сравнению, например, со ступенью 4. Смоделированный сдвиг является наибольшим для ступени 2, предполагая слишком большую сложность в смоделированной сети разрывов для данной ступени. Обнаружено, что моделирование ступени 1 больше согласуется по деформации с другими ступенями, в отличие от большой наблюдаемой деформации для данной конкретной ступени. Дополнительное изучение наблюдаемых распределений величин показывает локализованную область в северо-восточной части сегмента 3723.1 разрыва, составляющую почти половину сейсмического момента (по стрелкам M, M’ на фиг. 39.1 и 40).[00296] In this example, the simulated stresses are predominantly tensile consistent with simple geometry scenarios. The simulated deformation is also larger than the observed one, which again indicates aseismic deformation. The observed deformation of Mo is relatively large at
3. Проверка3. Verification
[00297] Вторая модель была выполнена для ступени 1, включающей скорректированную DFN для моделирования данной области локализованного сдвига в данных наблюдений. На фиг. 41.1 и 41.2 показаны графики 4100.1 и 4100.1’ соответственно, сравнения смещения при сдвиге в исходной модели ступени 1 и обновленной модели, где DFN скорректирована вручную для соответствия локализованной деформации сдвига (стрелки). На фиг. 41.1 изображена часть 41.1 по фиг. 38.1 и представлен более подробный вид части 3723.1 разрыва ступени 1 со сдвигом τ, приложенным к ней, как показано стрелкой. На фиг. 41.1 изображено смоделированное напряжение τ сдвига, связанное со ступенью 1 для исходной модели.[00297] A second model was performed for
[00298] На фиг. 41.2 изображен модифицированный сегмент 3723.1’ разрыва, скорректированный для DFN. Скорректированная модель модифицированного сегмента 3723.1’ разрыва вытекает из скорректированной DFN. Модифицированный сегмент 3723.1’ разрыва как эффективный момент сдвига увеличивается на 46% сверх исходного сегмента 3723.1 разрыва, с локализованным сдвигом, аналогичным наблюдаемой микросейсмике (например, микросейсмические события по фиг. 37). Модифицированный сегмент 3723.1’ разрыва может быть создан, используя процесс, изображенный на фиг. 46.1-46.4, как более подробно описано здесь.[00298] In FIG. 41.2 shows a modified segment 3723.1 ’gap, adjusted for DFN. The adjusted model of the modified segment 3723.1 ’gap arises from the adjusted DFN. The modified gap segment 3723.1 ’as the effective shear moment increases by 46% over the initial gap segment 3723.1, with a localized shear similar to the observed microseismic (for example, the microseismic events of FIG. 37). A modified gap segment 3723.1 ’can be created using the process depicted in FIG. 46.1-46.4, as described in more detail here.
4. Прогнозы4. Forecasts
[00299] Модификации, изображенные на фиг. 41.2, могут быть использованы для создания микросейсмически проверенной модели разрыва, как показано на карте 4200 по фиг. 42. Карту 4200 поворачивают и рассматривают с различных углов, чтобы изобразить гидравлические разрывы более подробно. Микросейсмически проверенная модель разрыва может быть использована для создания прогноза распределения расклинивающего наполнителя в сети 3645 трещин.[00299] The modifications depicted in FIG. 41.2 can be used to create a microseismically verified fracture model, as shown on
[00300] На фиг. 42 показана карта 4200 ширины разрыва/распределения расклинивающего наполнителя для ступени 1 изучаемого случая. На карте 4200 изображена область 4255 заполнения расклинивающим наполнителем и область 4253, не заполненная расклинивающим наполнителем, в сети 3739 гидравлических разрывов, изображенная на основе откорректированной модели сегмента 3723.1’ разрыва по фиг. 41.2.[00300] FIG. 42 shows a proppant gap /
[00301] На данной карте 4200 также показано, что по прогнозу расклинивающий наполнитель сконцентрирован вблизи скважины 1204, при сравнительно малом общем объеме, заполненном расклинивающим наполнителем. Гидравлическая проводимость затем может быть задана на основе увеличения проницаемости, связанного со смещениями при сдвиге, в дополнение к распределению расклинивающего наполнителя. В данном конкретном примере, хотя сеть 3739 разрывов может быть в большой степени не заполнена расклинивающим наполнителем, проводимость еще может быть увеличена путем сдвига и удлинения от несопряженной топографии поверхности.[00301] This
[00302] Карта 4200 расклинивающего наполнителя и соответствующей сравнительной проводимости затем может быть встроена в симулятор пласта для прогнозирования производительности скважины и связанного дренирования пласта. Подгонка модели на основе имеющихся данных к понижению давления может быть использована для оценки гидравлической проводимости областей 4255, 4253, заполненных и незаполненных расклинивающим наполнителем. Симулятор пласта затем может быть использован для прогнозирования производительности скважины (например, добычи) и оценки дренирования пласта со временем, как показано на фиг. 43.[00302] The
[00303] На фиг. 43 представлен график 4300, изображающий прогнозную суммарную добычу из скважины для проверенной проводимости 0,03 миллидарси-фут (0,91 миллидарси-см), а также испытания на чувствительность для сценариев большей и меньшей проводимости. На графике 4400 показан объем (V) добычи газа (млн станд. куб.фут) (ось y) в зависимости от времени (t) (год) (ось x) на уровнях 4359, 4361, 4363 проводимости без расклинивающего наполнителя около 0,0003 миллидарси-фут (0,0091 миллидарси-см), 0,03 миллидарси-фут (0,91 миллидарси-см) и 1,0 миллидарси-фут (30,33 миллидарси-см) соответственно. Изменение уровня проводимости без расклинивающего наполнителя приводит к увеличению 90% от линии 4361 до 4359, и увеличению 40% от линии 4361 до 4363. Спрогнозированное дренирование пласта может быть использовано для исследования потребности в размещении скважин.[00303] In FIG. 43 is a
[00304] Давление (P) также может быть рассчитано для сети 3723 разрывов по фиг. 38.1 на основе размещения расклинивающего наполнителя по фиг. 42. На фиг. 44 приведен график 4400, изображающий вид карты давления (P) пласта возле сети 3723 разрывов, смоделированный через 20 лет добычи из скважины 1204.[00304] Pressure (P) can also be calculated for the
[00305] Удлинение разрыва является одним из показателей эффективности разрыва, обеспечивающим достаточный объем разрыва для размещения расклинивающего наполнителя, таким образом, гарантируя продолжительную проницаемость разрыва после интенсификации. Описываемая здесь модель может быть использована для соблюдения баланса массы закачиваемого флюида, и, таким образом, может быть использована для прогноза размещения расклинивающего наполнителя в сети разрывов, как показано на фиг. 42. Полученная карта расклинивающего наполнителя затем может быть использована для насыщения проницаемости в сети разрывов, чтобы моделировать пласт по производительности скважины и дренированию пласта, как показано на фиг. 43 и 44, что приводит к оптимизации оценки эффективного интенсифицированного объема и отдачи пласта.[00305] The elongation of a fracture is one of the indicators of the effectiveness of a fracture, providing a sufficient fracture volume to accommodate a proppant, thereby ensuring long-term fracture permeability after intensification. The model described here can be used to maintain the mass balance of the injected fluid, and thus can be used to predict the placement of proppant in the fracture network, as shown in FIG. 42. The resulting proppant map can then be used to saturate permeability in the fracture network to simulate the formation by well productivity and formation drainage, as shown in FIG. 43 and 44, which leads to optimization of the assessment of the effective intensified volume and return of the reservoir.
Операция разрываTear operation
[00306] В одном аспекте настоящее изобретение описывает методологии для выполнения операции микросейсмического разрыва. Данные способы могут включать в себя использование сложных моделей разрыва, которые могут быть использованы для изучения протяженности и величины деформации для сравнения с наблюдаемой микросейсмичностью (например, микросейсмические события по фиг. 36). Улучшение согласования в соответствующем режиме моделирования разрыва с микросейсмичностью может обеспечить уверенность в общем результате моделирования. В приведенном здесь примере (примерах) подтверждение достоверности деформации сдвига с помощью микросейсмичности предполагает, что деформация удлинения достоверна, независимо от того, представляет ли непосредственно наблюдаемая микросейсмичность режимы открытия при растяжении. Геомеханическое моделирование гидравлического разрыва может быть использовано для различения оцениваемой деформации между режимами напряжений при сдвиге и растяжении.[00306] In one aspect, the present invention describes methodologies for performing a microseismic fracture operation. These methods may include the use of complex fracture models that can be used to study the extent and magnitude of the deformation for comparison with the observed microseismicity (for example, the microseismic events of FIG. 36). Improving alignment in an appropriate microseismic fracture simulation mode can provide confidence in the overall simulation result. In the example (s) presented here, confirming the validity of shear strain using microseismicity suggests that the elongation strain is reliable, regardless of whether the directly observed microseismicity represents tensile opening conditions. Geomechanical modeling of hydraulic fracturing can be used to distinguish the estimated strain between the regimes of stresses in shear and tension.
[00307] На фиг. 45.1 представлен способ 4500.1 выполнения операции разрыва, который может использовать плотности либо сдвига, либо момента для определения сети разрывов. Способ 4500.1 включает в себя выполнение 2350 операции интенсификации, включающий в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин, создание 2352 данных буровой площадки (например, параметров естественной трещины для естественных трещин, данных закачивания и микросейсмических измерений) и моделирование 2375 гидравлических разрывов сети разрывов на основе данных буровой площадки, и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, как описано в отношении фиг. 23.1.[00307] In FIG. 45.1 illustrates a method 4500.1 for performing a discontinuity operation that can use either shear or moment densities to determine the discontinuity network. Method 4500.1 includes performing 2350 stimulation operations, including stimulation of a drilling site by pumping injected fluid with proppant into a fracture network, generating 2352 drilling site data (e.g., natural crack parameters for natural fractures, injection data, and microseismic measurements) and
[00308] В данном варианте после моделирования 2375 может быть принято решение 4551 продолжать операцию 4553.1 разрушения при сдвиге и/или выполнять операцию 4553.2 сейсмического момента. На этапе 4551, способ 4500.1 может продолжаться путем выполнения операции 4553.1 анализа разрушения при сдвиге. Операция 4553.1 анализа разрушения при сдвиге включает в себя создание 2377 поля напряжения гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель (например, 2D или 3D DDM), определение 2379 параметров разрушения при сдвиге, включающих в себя кривую разрушения и напряженное состояние вокруг сети разрывов (например, вдоль естественных трещин, гидравлических разрывов и/или горной породы), определение 2381 местоположения разрушения при сдвиге сети разрывов по кривой разрушения и напряженному состоянию, и проверку 2383 геометрии гидравлического разрыва путем сравнения микросейсмических измерений со смоделированной сетью гидравлических разрывов и/или активированной дискретной сетью трещин, как выполнялось в способе 2300.2 по фиг. 23.2.[00308] In this embodiment, after modeling 2375, a
[00309] Способ 4500.1 может также включать в себя выполнение операции 4553.2 сейсмического момента. Выполнение асейсмической операции 4553.2 может включать в себя 4559 – определение действительных и смоделированных плотностей сейсмического момента и 4561 – проверку DFN сети разрывов путем корректировки DFN на основе сравнения смоделированных и действительных плотностей сейсмического момента.[00309] Method 4500.1 may also include performing seismic moment operation 4553.2. Performing aseismic operation 4553.2 may include 4559 — determining the actual and simulated seismic moment densities and 4561 — checking the DFN of the fracture network by adjusting the DFN based on a comparison of the simulated and real seismic moment densities.
[00310] Операция 4553.2 сейсмического момента может быть выполнена, чтобы учесть эффекты от деформации на сети разрывов, демонстрируемые, например, на фиг. 28-35.2. Часть 4553.2 сейсмического момента может быть выполнена в дополнение или взамен части 4553.1 разрушения. В случаях, когда выполняют как часть 2351.1 разрушения при сдвиге, так и часть 2351.2 сейсмического момента, результаты каждой части могут быть сравнены и/или проанализированы. Части 4553.1, 4553.2 разрушения при сдвиге и/или сейсмического момента могут быть повторены и/или сравнены.[00310] A seismic moment operation 4553.2 can be performed to take into account the effects of deformation on a network of discontinuities, as shown, for example, in FIG. 28-35.2. Seismic moment portion 4553.2 may be performed in addition to or in place of fracture portion 4553.1. In cases where both shear failure part 2351.1 and seismic moment part 2351.2 are performed, the results of each part can be compared and / or analyzed. Parts 4553.1, 4553.2 of shear failure and / or seismic moment can be repeated and / or compared.
[00311] Операция 4553.1 разрушения при сдвиге и операция 4553.2 сейсмического момента могут быть выполнены одновременно или последовательно. Результаты операции 4553.1 разрушения при сдвиге и операции 4553.2 сейсмического момента могут сравниваться, анализироваться и/или объединяться. После выполнения сейсмической операции 4553.1 и/или операции 4553.2. сейсмического момента может быть выполнена корректировка 2385 и 2387, как описано ранее в отношении способа 2300.2 по фиг. 23.2. Корректировка 2385 и/или 2387 может быть выполнена на основе отдельной операции 4553.2 разрушения, отдельной операции 4553.2 сейсмического момента, и/или сочетания операции 4553.2 разрушения и операции 4553.2 сейсмического момента.[00311] The shear fracture operation 4553.1 and the seismic moment operation 4553.2 can be performed simultaneously or sequentially. The results of shear failure operation 4553.1 and seismic moment operation 4553.2 can be compared, analyzed and / or combined. After performing seismic operation 4553.1 and / or operation 4553.2.
[00312] На фиг. 46.2 показан способ 4500.2 выполнения операции сейсмического момента, который может быть использован как выполнение 4553.2 по фиг. 45.1. Способ 4500.2 включает в себя 4555 – моделирование сети гидравлических разрывов (см., например, фиг. 37) на основе данных буровой площадки (например, каротажных данных 2352), 4559 – определение действительной и смоделированной плотности сейсмического момента, и 4561 – проверку DFN 2375 на основе сравнения спрогнозированной плотности момента (фиг. 39.1) и действительной плотности момента (фиг. 40). 4559 – определение действительной и смоделированной плотности сейсмического момента может включать в себя 4557 – определение компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов (см., например, фиг. 38.1, 38.2 и уравнения (20), (21)), 4558 – собирание компонентов сдвига и растяжения смоделированного гидравлического разрыва со смоделированной плотностью момента, 4560 – создание действительной плотности момента (см., например, фиг. 40) на основе данных буровой площадки (например, микросейсмических событий, фиг. 37).[00312] In FIG. 46.2 shows a method 4500.2 for performing seismic moment operation, which can be used as performing 4553.2 of FIG. 45.1. Method 4500.2 includes 4555 — modeling a hydraulic fracturing network (see, for example, FIG. 37) based on well site data (for example, logging data 2352), 4559 — determining the actual and simulated seismic moment density, and 4561 — checking
[00313] Моделирование 4555 может быть таким же, как моделирование 2375 и/или, как показанное на фиг. 37. Определение 4557, преобразование 4558, создание 4560 и проверка 4561 могут быть повторены для дополнительной детализации DFN. Способ 4500.2 может также включать в себя 4567 – прогноз размещения расклинивающего наполнителя (фиг. 42), 4568 – прогноз добычи (фиг. 43) и/или 4569 – прогноз давления пласта для сети разрывов (фиг. 44).[00313] The
[00314] Часть или все описанные способы могут быть объединены, выполнены в любом порядке и/или, при необходимости, повторены.[00314] Part or all of the described methods can be combined, performed in any order and / or, if necessary, repeated.
ПроверкаCheck
[00315] В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу использования микросейсмических данных для проверки исходной дискретной сети естественных трещин (discrete natural fracture network, DFN). Проверенная модель DFN может быть использована в качестве входных данных для модели сложной сети гидравлических разрывов (hydraulic fracture network, HFN) для моделирования распространения трещины в процессе обработки разрыва. Проверенная DFN обеспечивает точное описание пласта и, следовательно, более точное прогнозирование созданной геометрии разрыва с помощью симулятора HFN.[00315] In another aspect, the present invention relates to a method for using microseismic data to verify an initial discrete natural fracture network (DFN). The proven DFN model can be used as input to the model of a complex hydraulic fracture network (HFN) to model crack propagation during fracture processing. The proven DFN provides an accurate description of the formation and, therefore, more accurate prediction of the generated fracture geometry using the HFN simulator.
[00316] Подробные модели сложного гидравлического разрыва прогнозируют поступательное распространение множества ветвей разрыва в сети разрывов. Формация вначале может включать много естественных трещин. Взаимодействие гидравлического разрыва и естественной трещины может приводить к ветвлению разрыва там, где они пересекаются.[00316] Detailed models of complex hydraulic fracturing predict the progressive propagation of multiple fracture branches in the fracture network. The formation may initially include many natural fractures. The interaction of hydraulic fracture and natural fracture can lead to branching of the fracture where they intersect.
[00317] Как показано на фиг. 21, изображены различные сценарии того, когда гидравлический разрыв пересекает естественную трещину. Сценарии, которые приводят к открытию гидравлического разрыва и распространению вдоль естественной трещины, приводят к ветвлению и сложности разрыва. На фиг. 21 схематически изображены некоторые из возможных результатов того, когда гидравлический разрыв пересекает естественную трещину. Поскольку идеальное получение характеристик естественной трещины под землей невозможно, начальная совокупность естественных трещин является стохастически созданной, ограниченной информацией, полученной из сейсмических данных и исследований скважинным сканером, используя геологические и геостатистические модели.[00317] As shown in FIG. 21, various scenarios of when hydraulic fracture crosses a natural fracture are depicted. Scenarios that lead to hydraulic fracturing and propagation along a natural fracture lead to branching and fracture complexity. In FIG. 21 schematically depicts some of the possible outcomes of when a hydraulic fracture crosses a natural fracture. Since it is not possible to perfectly characterize a natural fracture underground, the initial set of natural fractures is stochastically generated, limited information obtained from seismic data and surveys by a downhole scanner using geological and geostatistical models.
[00318] На фиг. 46.1-46.4 изображены графики 4600.1-4600.4 ступеней моделирования сети 4647 разрывов вокруг скважины 1204. На фиг. 46.1 показан вид сверху статистически созданной DFN 4647, имеющей следы, равномерно распределенные в формации. На фиг. 46.2 показана спрогнозированная HFN 4661, созданная из сложной модели трещины для соответствующей DFN, вместе с микросейсмическими событиями 4663, собранными в ходе обработки разрыва. На фиг. 46.1 показаны следы статистически созданной DFN вблизи горизонтальной скважины 1204. На фиг. 46.2 показана смоделированная сеть 4661 гидравлических разрывов, созданная из равномерно распределенной DFN 4647. В данном случае микросейсмические данные показывают отличающееся образование кластеров микросейсмических событий. По сравнению с результатами моделирования имеется большая область между кластерами событий, где созданы многочисленные области поверхности разрыва в соответствии с моделью, и с небольшой микросейсмической активностью.[00318] In FIG. 46.1-46.4 depict graphs 4600.1-4600.4 stages of modeling a network of 4647 fractures around well 1204. FIG. 46.1 shows a top view of a statistically generated
[00319] Поскольку микросейсмические события соотносятся со скольжением при сдвиге естественных трещин в формации, вызванным деформацией горной породы и потоком текучей среды в формации, окружающей гидравлические разрывы, образование кластеров микросейсмических событий может быть показателем сильного образования кластеров естественных трещин. В данном случае область между кластерами может отсутствовать у многих естественных трещин, и модель прогнозирует неправильную геометрию разрыва вследствие неправильного предположения исходного распределения естественных трещин.[00319] Since microseismic events correlate with slip during shear of natural fractures in the formation caused by rock deformation and fluid flow in the formation surrounding hydraulic fractures, the formation of microseismic event clusters can be an indicator of the strong formation of natural fracture clusters. In this case, the region between the clusters may be absent in many natural cracks, and the model predicts an incorrect fracture geometry due to an incorrect assumption of the initial distribution of natural cracks.
[00320] В одном аспекте настоящего изобретения предполагается, что более репрезентативная DFN может быть создана путем корректировки исходной модели DFN, используя микросейсмические измерения. Данная проверка может быть выполнена путем перераспределения естественных трещин пропорционально пространственному распределению плотности микросейсмических событий, или использования способа плотности момента, описанного на фиг. 45.2.[00320] In one aspect of the present invention, it is contemplated that a more representative DFN can be created by adjusting the original DFN model using microseismic measurements. This test can be performed by redistributing natural cracks in proportion to the spatial distribution of the density of microseismic events, or by using the method of moment density described in FIG. 45.2.
[00321] На фиг. 46.3 приведен график 4600.3, отображающий проверенную DFN 4647’ и неоднородным распределением естественных трещин на основании микросейсмических измерений. Соответствующее моделирование геометрии гидравлического разрыва 4661’ показано на графике 4600.4 на фиг. 46.4. На фиг. 46.4 показаны смоделированные гидравлические разрывы 4661’ для проверенной DFN. Результаты проверенной DFN должны представлять описание геометрии гидравлического разрыва с повышенной точностью, и конечную динамику изменения добычи скважины 1204.[00321] In FIG. 46.3 shows graph 4600.3, showing the tested DFN 4647 ’and the heterogeneous distribution of natural cracks based on microseismic measurements. A corresponding hydraulic fracture geometry simulation 4661 ’is shown in graph 4600.4 in FIG. 46.4. In FIG. 46.4 shows the simulated 4661 ’hydraulic fractures for the tested DFN. The results of the verified DFN should provide a description of the hydraulic fracturing geometry with increased accuracy, and the final dynamics of the
[00322] На фиг. 47 показан способ 4700 проверки DFN. Способ 4700 может быть использован, например, для оптимизации схемы сложного разрыва, используя микросейсмические измерений для проверки распределения естественных трещин. Способ 4500 включает в себя создание (4571) исходного распределения естественных трещин (модель DFN) с характеристиками, выведенными из данных буровой площадки, таких как сейсмические измерения, геологическая структура, исследования скважинным сканером и исследования керна на основе характеристик и измерений; создание (4573) исходной схемы гидравлического разрыва и выполнение моделирования, используя сложную модель разрыва, которая объединяет взаимодействие гидравлических разрывов и естественных трещин; операцию закачивания (4575) для гидравлического разрыва пласта и сбор микросейсмических данных в режиме реального времени; проверку (4577) исходной DFN и перераспределение естественных трещин в соответствии с наблюдаемым распределением микросейсмических событий; (4579) проверку дополнительных параметров естественных трещин и формации, используя проверенное распределение DFN для согласования спрогнозированной области покрытия сетью гидравлических разрывов с полной микросейсмической областью и смоделированного давления обработки с измеренным давлением; и пересмотр (4581) схемы разрыва на основе проверенной модели для оптимизации следующей ступени обработки в той же скважине или следующей скважине в той же области.[00322] In FIG. 47 shows a method 4700 for checking DFN. Method 4700 can be used, for example, to optimize a complex fracture pattern using microseismic measurements to verify the distribution of natural cracks. Method 4500 includes creating (4571) an initial distribution of natural fractures (DFN model) with characteristics derived from well site data, such as seismic measurements, geological structure, wellbore scanner studies, and core studies based on characteristics and measurements; creation (4573) of the initial hydraulic fracturing scheme and simulation using a complex fracture model that combines the interaction of hydraulic fractures and natural fractures; an injection operation (4575) for hydraulic fracturing and the collection of microseismic data in real time; verification (4577) of the initial DFN and redistribution of natural cracks in accordance with the observed distribution of microseismic events; (4579) checking additional parameters of natural fractures and formations using the verified DFN distribution to match the predicted hydraulic fracture coverage with the full microseismic region and the simulated treatment pressure with the measured pressure; and revising (4581) the fracture pattern based on the proven model to optimize the next treatment step in the same well or the next well in the same area.
[00323] Способ по фиг. 47 может быть использован в качестве проверки 4561 по фиг. 45.2 путем замены наблюдаемого распределения микросейсмических событий 4577 наблюдаемой плотностью сейсмического момента.[00323] The method of FIG. 47 may be used as
[00324] Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на примеры вариантов осуществления и их воплощения, настоящее изобретение не ограничено такими вариантами осуществления и их воплощения. Напротив, система и способ, предложенные в настоящем изобретении, допускают различные модификации, изменения и/или улучшения без отступления от сущности или объема настоящего изобретения. Соответственно, настоящее изобретение четко охватывает все такие модификации, изменения и улучшения в пределах его объема.[00324] Although the present invention has been described with reference to examples of embodiments and their embodiments, the present invention is not limited to such embodiments and their embodiments. On the contrary, the system and method proposed in the present invention allow various modifications, changes and / or improvements without departing from the essence or scope of the present invention. Accordingly, the present invention clearly covers all such modifications, changes, and improvements within its scope.
[00325] Следует заметить, что при усовершенствовании любого такого фактического варианта осуществления должны быть приняты многочисленные решения конкретного воплощения для достижения конкретных целей разработчиков, таких как совместимость с системными и экономическими ограничениями, которые изменяются от одного случая применения к другому. Кроме того, понятно, что попытки такого усовершенствования могут быть сложными и трудоемкими, но, тем не менее, настоящее описание может быть руководством к действию для специалистов, для которых очевидны преимущества настоящего изобретения. Кроме того, варианты осуществления, используемые/раскрытые в настоящем документе, также могут содержать некоторые компоненты, отличающиеся от изложенных.[00325] It should be noted that when improving any such actual embodiment, numerous decisions of a particular embodiment must be made to achieve the specific goals of the developers, such as compatibility with systemic and economic constraints that vary from one application to another. In addition, it is clear that attempts to such an improvement can be complex and time-consuming, but, nevertheless, the present description can be a guide for specialists who are obvious advantages of the present invention. In addition, the embodiments used / disclosed herein may also contain some components other than those set forth.
[00326] В описании каждое численное значение следует рассматривать только как корректируемое термином «около» (если оно уже четко не скорректировано), а затем рассмотрено снова как не так скорректированное, если иное не указано в контексте. Кроме того, в описании следует понимать, что какой-либо диапазон, приведенный или описанный как полезный, подходящий и т.п., предполагает, что все без исключения значения в диапазоне, включая конечные точки, должны рассматриваться заявленные. Например, «диапазон от 1 до 10» следует рассматривать как показывающий все без исключения возможные числа вдоль континуума между примерно 1 и примерно 10. Таким образом, даже если конкретные опорные точки в диапазоне, или даже никакие опорные точки в диапазоне не идентифицированы явно, или ссылаются на несколько конкретных точек, должно быть понятно, что заявители признают и понимают, что должны рассматриваться все без исключения опорные точки в диапазоне как указанные, и что заявители обладают знаниями для всего диапазона и всех точек в диапазоне.[00326] In the description, each numerical value should be considered only as adjusted by the term “about” (if it has not already been clearly adjusted), and then considered again as not so adjusted, unless otherwise indicated in the context. In addition, in the description it should be understood that any range given or described as useful, suitable, etc., assumes that without exception all values in the range, including end points, should be considered declared. For example, “a range of 1 to 10” should be considered as showing all possible numbers along a continuum between about 1 and about 10. Without this, even if specific reference points in the range, or even no reference points in the range are clearly identified, or referring to several specific points, it should be clear that the applicants acknowledge and understand that all reference points in the range should be considered as indicated, and that the applicants have knowledge for the entire range and all points in dia Azon.
[00327] Заявления, приведенные здесь, всего лишь представляют информацию, относящуюся к настоящему изобретению, и могут не устанавливать предшествующий уровень техники, и могут описывать некоторые варианты осуществления, иллюстрирующие изобретение. Все ссылки, приведенные здесь, включены посредством ссылки в настоящее описание в полном объеме.[00327] The statements provided herein merely provide information related to the present invention and may not establish the prior art, and may describe some embodiments illustrating the invention. All references cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety.
[00328] Приведенное здесь описание направлено на определенные конкретные варианты осуществления. Должно быть понятно, что приведенное ниже описание служит для обеспечения возможности специалисту в данной области осуществлять и использовать любой объект, определенный сейчас или позже пунктами формулы, находящимися в любом выданном патенте.[00328] The description herein is directed to certain specific embodiments. It should be understood that the description below serves to enable a person skilled in the art to carry out and use any object defined now or later by the claims found in any patent granted.
[00329] Должно быть понятно, что различные способы, описанные здесь, могу быть осуществлены в связи с аппаратурой, программным обеспечением или их сочетанием. Таким образом, различные способы или определенные аспекты или их части могут принимать форму управляющей программы (т.е. команд), реализованных на материальном носителе, таком как гибкие диски, компакт-диски, жесткие диски, или любые другие машиночитаемые носители данных, в которых, когда управляющую программу загружают и выполняют на машине, такой как компьютер, машина становится устройством для осуществления различных способов. В случае выполнения управляющей программы на программируемых компьютерах, вычислительное устройство может включать процессор, запоминающее устройство, считываемое процессором (включая энергозависимую и энергонезависимую память и/или запоминающие элементы), по меньшей мере одно устройство ввода и по меньшей мере одно устройство вывода. Одна или больше программ, которые могут осуществлять или использовать различные способы, описанные здесь, могут использовать интерфейс для прикладного программирования (application programming interface, API), многократно используемые органы управления и т.п. Такие программы могут быть реализованы на высоком уровне процедурно или объектно-ориентированного языка программирования для связи с вычислительной системой. Однако программа (программы) может быть реализована на языке ассемблера или машинном языке, по необходимости. В любом случае язык может быть компилируемым или интерпретируемым языком, и объединенным с аппаратными реализациями.[00329] It should be understood that the various methods described herein can be implemented in connection with hardware, software, or a combination thereof. Thus, various methods or certain aspects or parts thereof may take the form of a control program (i.e., instructions) implemented on a tangible medium such as floppy disks, CDs, hard disks, or any other computer-readable storage media in which when the control program is downloaded and executed on a machine, such as a computer, the machine becomes a device for implementing various methods. In the case of executing a control program on programmable computers, the computing device may include a processor, a memory device read by the processor (including volatile and non-volatile memory and / or memory elements), at least one input device and at least one output device. One or more programs that can implement or use the various methods described here can use an application programming interface (API), reusable controls, and the like. Such programs can be implemented at a high level procedurally or object-oriented programming language for communication with a computer system. However, the program (s) may be implemented in assembly language or machine language, as necessary. In any case, the language can be a compiled or interpreted language, and combined with hardware implementations.
[00330] Хотя вышеизложенное направлено на варианты осуществления различных способов, описанных здесь, другие и дополнительные варианты осуществления могут быть разработаны без отступления от основного объема изобретения, который может быть определен в следующих пунктах формулы. Хотя объект изобретения был описан на языке, характерном для структурных признаком и/или методологических действий, должно быть понятно, что объект изобретения, определенный в прилагаемых пунктах формулы, не может быть ограничен конкретными признаками или действиями, изложенными выше. Наоборот, конкретные признаки и действия, изложенные выше, раскрыты в качестве примерных форм вариантов осуществления пунктов формулы.[00330] Although the foregoing is directed to embodiments of the various methods described herein, other and further embodiments may be devised without departing from the main scope of the invention, which may be defined in the following claims. Although the subject matter of the invention has been described in a language characteristic of structural features and / or methodological actions, it should be understood that the subject matter defined in the appended claims cannot be limited to the specific features or actions set forth above. On the contrary, the specific features and actions set forth above are disclosed as exemplary forms of embodiments of the claims.
[00331] Хотя выше подробно описано лишь несколько примерных вариантов осуществления, специалисту будет понятно, что возможны многие модификации в примерных вариантах осуществления без существенного отклонения от систем и способов выполнения операций интенсификации скважины. Соответственно, все такие модификации предназначены для включения в объем настоящего изобретения, как указано в следующих пунктах формулы. В формуле изобретения пункты средство-плюс-функция предназначены для охвата конструкций, раскрытых в настоящем документе как выполняющих указанную функцию, и не только эквивалентов конструкции, но и эквивалентных конструкций. Таким образом, хотя гвоздь и шуруп не могут быть эквивалентами конструкции в том, что гвоздь использует цилиндрическую поверхность для крепления деревянных деталей вместе, тогда как шуруп использует винтовую поверхность в среде крепления деревянных деталей, гвоздь и шуруп могут быть эквивалентными конструкциями. Явным намерением заявителя не является требование применить Раздел 35 Кодекса законов США, § 112, пункт 6, для любых ограничений любых пунктов формулы настоящего документа, кроме тех, в которых в формуле определенно использованы слова «предназначено для» вместе со связанной функцией.[00331] Although only a few exemplary embodiments are described in detail above, one skilled in the art will appreciate that many modifications are possible in exemplary embodiments without significantly deviating from systems and methods for performing well stimulation operations. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention, as indicated in the following claims. In the claims, the means-plus-function clauses are intended to encompass the structures disclosed herein as performing the specified function, and not only structural equivalents, but also equivalent structures. Thus, although a nail and a screw cannot be equivalent to a structure in that the nail uses a cylindrical surface to fasten the wooden parts together, while the screw uses a screw surface in the fastening environment of the wooden parts, the nail and the screw can be equivalent structures. It is not the applicant’s explicit intention to apply Section 35 of the U.S. Code, § 112, paragraph 6, for any restrictions on any claims in this document except those that specifically use the words "intended for" in conjunction with a related function.
Claims (28)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361842257P | 2013-07-02 | 2013-07-02 | |
US61/842,257 | 2013-07-02 | ||
PCT/US2014/045182 WO2015003028A1 (en) | 2011-03-11 | 2014-07-02 | Method of calibrating fracture geometry to microseismic events |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016103097A RU2016103097A (en) | 2017-08-07 |
RU2637255C2 true RU2637255C2 (en) | 2017-12-01 |
Family
ID=58160063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016103097A RU2637255C2 (en) | 2013-07-02 | 2014-07-02 | Method for checking fracture geometry for microseismic events |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
MX (1) | MX368203B (en) |
RU (1) | RU2637255C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725996C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-07-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Физтех Геосервис" | Method of determining formation hydraulic fracturing parameters |
RU2737630C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-12-01 | Публичное акционерное общество "Славнефть-Мегионнефтегаз" | Method for repeated multi-stage hydraulic fracturing of formation in horizontal well |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113153280B (en) * | 2020-10-22 | 2023-06-20 | 煤炭科学研究总院 | Underground coal seam hydraulic fracturing drilling pressure relief and permeability improvement effect detection system and method |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2324813C2 (en) * | 2003-07-25 | 2008-05-20 | Институт проблем механики Российской Академии наук | Method and device for determining shape of cracks in rocks |
US20080183451A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Xiaowei Weng | Simulations for Hydraulic Fracturing Treatments and Methods of Fracturing Naturally Fractured Formation |
EA200870303A1 (en) * | 2006-02-27 | 2009-02-27 | Лоджинд Б.В. | SYSTEM AND METHOD FOR PLANNING WELLS |
RU2412454C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Method to process seismic data using discrete wavelet transform |
US20120310613A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-12-06 | Baker Hughes Incorporated | Method to improve reservoir simulation and recovery from fractured reservoirs |
WO2013055930A1 (en) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Schlumberger Canada Limited | System and method for performing stimulation operations |
-
2014
- 2014-07-02 RU RU2016103097A patent/RU2637255C2/en active
- 2014-07-02 MX MX2015017321A patent/MX368203B/en active IP Right Grant
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2324813C2 (en) * | 2003-07-25 | 2008-05-20 | Институт проблем механики Российской Академии наук | Method and device for determining shape of cracks in rocks |
EA200870303A1 (en) * | 2006-02-27 | 2009-02-27 | Лоджинд Б.В. | SYSTEM AND METHOD FOR PLANNING WELLS |
US20080183451A1 (en) * | 2007-01-29 | 2008-07-31 | Xiaowei Weng | Simulations for Hydraulic Fracturing Treatments and Methods of Fracturing Naturally Fractured Formation |
RU2412454C2 (en) * | 2009-05-04 | 2011-02-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие Сибирский научно-исследовательский институт геологии, геофизики и минерального сырья | Method to process seismic data using discrete wavelet transform |
US20120310613A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-12-06 | Baker Hughes Incorporated | Method to improve reservoir simulation and recovery from fractured reservoirs |
WO2013055930A1 (en) * | 2011-10-11 | 2013-04-18 | Schlumberger Canada Limited | System and method for performing stimulation operations |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725996C1 (en) * | 2019-11-25 | 2020-07-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Физтех Геосервис" | Method of determining formation hydraulic fracturing parameters |
RU2737630C1 (en) * | 2019-12-10 | 2020-12-01 | Публичное акционерное общество "Славнефть-Мегионнефтегаз" | Method for repeated multi-stage hydraulic fracturing of formation in horizontal well |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
MX2015017321A (en) | 2016-08-03 |
RU2016103097A (en) | 2017-08-07 |
MX368203B (en) | 2019-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10352145B2 (en) | Method of calibrating fracture geometry to microseismic events | |
AU2013370970B2 (en) | Method of calibrating fracture geometry to microseismic events | |
US10760416B2 (en) | Method of performing wellsite fracture operations with statistical uncertainties | |
US10787887B2 (en) | Method of performing integrated fracture and reservoir operations for multiple wellbores at a wellsite | |
US10544667B2 (en) | Modeling of interaction of hydraulic fractures in complex fracture networks | |
US10605060B2 (en) | System and method for performing stimulation operations | |
RU2634677C2 (en) | System and method for performing well operations with hydraulic fracture | |
US20160265331A1 (en) | Modeling of interaction of hydraulic fractures in complex fracture networks | |
US20150204174A1 (en) | System and method for performing stimulation operations | |
AU2019200654A1 (en) | Modeling of interaction of hydraulic fractures in complex fracture networks | |
US20140151033A1 (en) | System and method for performing wellbore fracture operations | |
RU2637255C2 (en) | Method for checking fracture geometry for microseismic events | |
WO2023245051A1 (en) | Hydraulic fracturing system |