RU2660702C1 - Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта - Google Patents
Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660702C1 RU2660702C1 RU2017128147A RU2017128147A RU2660702C1 RU 2660702 C1 RU2660702 C1 RU 2660702C1 RU 2017128147 A RU2017128147 A RU 2017128147A RU 2017128147 A RU2017128147 A RU 2017128147A RU 2660702 C1 RU2660702 C1 RU 2660702C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- horizontal stress
- hydraulic fracturing
- pressure
- maximum horizontal
- oil
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK 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
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/28—Processing seismic data, e.g. for interpretation or for event detection
- G01V1/30—Analysis
- G01V1/306—Analysis for determining physical properties of the subsurface, e.g. impedance, porosity or attenuation profiles
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для определения величины максимального горизонтального напряжения в продуктивных пластах нефтегазовых месторождений для выбора оптимальной технологии бурения и эксплуатации скважин. Способ включает проведение высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта, при этом используют две соседние вертикальные скважины, в одной из которых производят направленную перфорацию и последующий высокоскоростной малообъемный гидравлический разрыв пласта в направлении минимального горизонтального напряжения с определением давления разрыва, в другой скважине производят направленную перфорацию и последующий высокоскоростной малообъемный гидравлический разрыв пласта в направлении максимального горизонтального напряжения с определением давления разрыва и давления закрытия незакрепленной трещины, которое равно минимальному горизонтальному напряжению, после чего по данным параметрам рассчитывают величину максимального горизонтального напряжения. Способ позволяет применять стандартное оборудование для проведения операции гидроразрыва пласта, не требует проведения дополнительных исследований для определения параметров гидроразрыва пласта, в расчетах используют параметры, которые измеряют в ходе проведения соответствующих промысловых испытаний. При этом значительно снижается ограничение по глубине скважины, что расширяет функциональные возможности способа.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для определения величины максимального горизонтального напряжения в продуктивных пластах нефтегазовых месторождений.
Известен способ определения максимального горизонтального напряжения в горных породах, согласно которому по данным сейсмогеофизических исследований строят структурную карту залежи и определяют большую и малую оси месторождения, а по результатам изучения кернового материала, отобранного при бурении опорных скважин, находят минимальное горизонтальное напряжение горных пород. Максимальное горизонтальное напряжение определяют, исходя из его зависимости от соотношения величин большой и малой осей месторождения и величины минимального горизонтального напряжения (Заявка на изобретение RU 94025104, МПК Е21С 39/00, опубликовано 10.06.1996 г.).
Недостаток данного способа состоит в том, что он основан на косвенных измерениях, а точность определения большой и малой осей зависит от полноты охвата залежи сейсмогеофизическими исследованиями и качества построения структурной карты.
Также известен способ определения величины горизонтальных напряжений нефтегазового пласта по прямому замеру деформаций в пробуренных скважинах с использованием специального оборудования (Sjoberg J., Christiansson R., Hudson J.A. ISRM suggested methods for rock stress estimation - part 2: overcoring methods // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. - 2003. - T. 40. - №7. - C. 999-1010).
Недостатки способа заключаются в больших затратах по времени, а также в необходимости использования специального оборудования.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта в результате проведения микроразрыва низкопроницаемого пласта в необсаженном стволе вертикальной скважины с определением давления разрыва и давления закрытия незакрепленной трещины. Под микроразрывом авторы подразумевают высокоскоростной малообъемный гидравлический разрыв пласта (ГРП).
Максимальное горизонтальное напряжение σmax рассчитывается по формуле:
σmax=3σmin-Pƒrac-αPe+T0,
где Pƒrac - давление на забое в момент разрыва породы, α - коэффициент пороупругости, T0 - предел прочности породы на разрыв, Ре - пластовое давление, σmin - минимальное горизонтальное напряжение (Amadei В., Stephansson О. Rock stress and its measurement. - Springer Science & Business Media, 1997, P. 147-148).
Данный способ обладает рядом недостатков. Для определения величины максимального горизонтального напряжения необходимо определить величины α, T0, Pе из результатов дополнительных исследований. Область применения данного подхода ограничена глубиной до 2 км (Zoback М.D. Reservoir geomechanics. - Cambridge University Press, 2010, P. 220-221).
Задачей заявленного изобретения является создание способа определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта с использованием параметров, замеряемых непосредственно в ходе проведения высокосокоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта, без проведения предварительных исследований по определению дополнительных параметров пласта. Техническим результатом изобретения является снижение ограничений по глубине залегания пласта, в котором определяют максимальное горизонтальное напряжение.
Поставленная задача решается способом определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта, включающим проведение высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта и определение давления разрыва пласта и давления закрытия незакрепленной трещины, в котором в отличие от прототипа используют две соседние вертикальные скважины, при этом перед проведением гидравлического разрыва пласта в каждой скважине производят направленную перфорацию, причем в одной из них перфорацию производят в направлении минимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва, а в другой скважине перфорацию производят в направлении максимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва и давление закрытия незакрепленной трещины, после чего по данным параметрам рассчитывают величину максимального горизонтального напряжения по формуле:
σmin=Pсм2, где
σmax - максимальное горизонтальное напряжение;
σmin - минимальное горизонтальное напряжение;
Pсм2 - давление закрытия незакрепленной трещины при проведении высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта в направлении максимального горизонтального напряжения.
Формула получена из решений задач о распределении напряжений в неограниченном пласте, подвергаемом равномерному растяжению (монография - Nolte K.G. et al. Reservoir stimulation. - New York: Wiley, 2000, P. 3.26-3.27).
При этом при определении величины максимального горизонтального напряжения по приведенной формуле учитывается известное положение, что минимальное горизонтального напряжение σmin равно 
- давлению закрытия незакрепленной трещины при проведении высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта в направлении максимального горизонтального напряжение (Zoback М.D. Reservoir geomechanics. - Cambridge University Press, 2010, P. 208-219).
Предложенный способ реализуют следующим образом.
1. Производят выбор двух соседних вертикальных скважин, на которых не проводили операции гидравлического разрыва пласта (ГРП). Для повышения точности расчетов обеспечивают интервалы перфорации на одинаковой абсолютной высоте. В случае проведения перфорации на неодинаковой абсолютной высоте при определении величин напряжений необходимо вводить соответствующие поправки.
2. На одной из скважин производят направленную перфорацию и последующий высокоскоростной малообъемный ГРП в направлении минимального горизонтального напряжения.
Направления максимального и минимального горизонтального напряжения можно определить любым известным способом, например, из кривых ориентируемого многорычажного каверномера, изображения стенок скважин, обработки данных акустического широкополосного каротажа (АКШ) в наклонно-направленной скважине с ГРП и т.д. На момент реализации способа данные о направлениях максимального и минимального горизонтального напряжений известны из обобщения данных по определению максимального и минимального горизонтального напряжений на конкретных пластах исследуемого месторождения.
3. На основании показаний устьевого или забойного датчика давлений определяют давление высокоскоростного малообъемного ГРП в направлении минимального горизонтального напряжения 
.
4. На второй скважине производят направленную перфорацию и последующий высокоскоростной малообъемный ГРП в направлении максимального горизонтального напряжения.
5. На основании показаний устьевого или забойного датчика давлений определяется давление высокоскоростного малообъемного ГРП в направлении максимального горизонтального напряжения 
, а также давление закрытия незакрепленной трещины Рсм2.
6. По определенным параметрам рассчитывают величину максимального горизонтального напряжения σmax по формуле, которая является решением уравнений теории упругости:
При этом принимают во внимание, что 
Этапы 2-3 и 4-5 могут быть расположены в иной последовательности.
Технический результат изобретения достигается благодаря следующему.
При реализации предложенного способа применяют стандартное оборудование для проведения операции ГРП и направленной перфорации, в отличие от прототипа не требуется привлечение дополнительных исследований для определения параметров, в расчетах используют параметры, которые измеряют в ходе проведения операций ГРП. Для проведения высокоскоростного малообъемного ГРП требуется меньше давления по сравнению со способом проведения высокоскоростного малообъемного ГРП в необсаженном стволе скважине, описанным в прототипе. Значительно снижается ограничение по глубине, которое есть в случае проведения высокоскоростного малообъемного ГРП в необсаженном стволе скважины.
Для сравнения приведены следующие расчеты. Для способа, описанного в прототипе, давление на забое в момент разрыва породы составляет Pƒrac=3σmin-σmax-αPe+T0, в предлагаемом способе давление разрыва в направлении минимального горизонтального напряжения составляет:
где 
давление вышележащих пород (горное давление) (см., например, монография Nolte K.G. et al. Reservoir stimulation. - New York: Wiley, 2000, P. 3.26-3.27).
Разность 
приблизительно составляет разницу давления вышележащих пород и максимального горизонтального напряжения. Следовательно, для способа, описанного в прототипе, с увеличением глубины проведения операции высокоскоростного малообъемного ГРП требуется больше давления разрыва по сравнению с предлагаемым способом.
Пример:
1. На скважине А направление минимального горизонтального напряжения известно по данным акустического широкополосного каротажа ближайших наклонно-направленных скважин с гидравлическим разрывом пласта (ГРП) и произведена направленная перфорация на глубине 2500 м и последующий высокоскоростной малообъемный гидравлический разрыв пласта в направлении минимального горизонтального напряжения.
2. На основании показаний забойного датчика определено давление высокоскоростного малообъемного ГРП 
равное 30 МПа.
3. На скважине Б произведена направленная перфорация на глубине 2500 м и последующий высокоскоростной малообъемный ГРП в направлении максимального горизонтального напряжения, которое также известно по данным акустического широкополосного каротажа.
4. На основании показаний забойного датчика определено давление разрыва пласта 
равное 26 МПа, а также давление закрытия незакрепленной трещины Рсм2, равное 12 МПа.
5. Рассчитанная величина максимального горизонтального напряжения σmax составила 13,3 МПа.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет без дополнительных исследований по определению параметров пласта посредством замера параметров ГРП определять величину максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта на любой глубине залегания.
Claims (8)
- Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта, включающий проведение высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта и определение давления разрыва пласта и давления закрытия незакрепленной трещины, отличающийся тем, что используют две соседние вертикальные скважины, в которых перед проведением гидравлического разрыва пласта производят направленную перфорацию, причем в одной из них перфорацию производят в направлении минимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва, а в другой скважине перфорацию производят в направлении максимального горизонтального напряжения и в процессе разрыва определяют давление разрыва и давление закрытия незакрепленной трещины, после чего по данным параметрам рассчитывают величину максимального горизонтального напряжения по формуле:
-
- σmin=Рсм2, где
- σmax - максимальное горизонтальное напряжение;
- σmin - минимальное горизонтальное напряжение;
- - давление высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта в направлении минимального горизонтального напряжения;
- - давление высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта в направлении максимального горизонтального напряжения;
- Рсм2 - давление закрытия незакрепленной трещины при проведении высокоскоростного малообъемного гидравлического разрыва пласта в направлении максимального горизонтального напряжения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128147A RU2660702C1 (ru) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017128147A RU2660702C1 (ru) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2660702C1 true RU2660702C1 (ru) | 2018-07-09 |
Family
ID=62815721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017128147A RU2660702C1 (ru) | 2017-08-08 | 2017-08-08 | Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2660702C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778703C1 (ru) * | 2021-03-09 | 2022-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" | Способ разработки неоднородного по проницаемости от кровли к подошве пласта, насыщенного нефтью и подстилаемой водой |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065962C1 (ru) * | 1994-07-04 | 1996-08-27 | Акционерное общество открытого типа "Сибирская иновационная нефтяная корпорация АООТ "Сибинкор" | Способ определения максимальных горизонтальных напряжений в горных породах |
| RU2462590C1 (ru) * | 2011-04-12 | 2012-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ улучшения гидродинамической связи скважины с продуктивным пластом |
| RU2472926C1 (ru) * | 2011-07-20 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины |
| RU2565617C1 (ru) * | 2014-10-13 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ разработки многопластовой нефтяной залежи с применением гидравлического разрыва пласта |
| RU2566348C2 (ru) * | 2011-08-05 | 2015-10-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способ многопластового гидроразрыва в стволе скважины |
| RU2575947C2 (ru) * | 2011-11-04 | 2016-02-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Моделирование взаимодействия трещин гидравлического разрыва в системах сложных трещин |
| WO2017095452A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Schlumberger Canada Limited | Geomechanical displacement boundary conditions |
-
2017
- 2017-08-08 RU RU2017128147A patent/RU2660702C1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2065962C1 (ru) * | 1994-07-04 | 1996-08-27 | Акционерное общество открытого типа "Сибирская иновационная нефтяная корпорация АООТ "Сибинкор" | Способ определения максимальных горизонтальных напряжений в горных породах |
| RU2462590C1 (ru) * | 2011-04-12 | 2012-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ улучшения гидродинамической связи скважины с продуктивным пластом |
| RU2472926C1 (ru) * | 2011-07-20 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ многократного гидравлического разрыва пласта в горизонтальном стволе скважины |
| RU2566348C2 (ru) * | 2011-08-05 | 2015-10-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Способ многопластового гидроразрыва в стволе скважины |
| RU2575947C2 (ru) * | 2011-11-04 | 2016-02-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Моделирование взаимодействия трещин гидравлического разрыва в системах сложных трещин |
| RU2565617C1 (ru) * | 2014-10-13 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ разработки многопластовой нефтяной залежи с применением гидравлического разрыва пласта |
| WO2017095452A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Schlumberger Canada Limited | Geomechanical displacement boundary conditions |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778703C1 (ru) * | 2021-03-09 | 2022-08-23 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ - Западная Сибирь" | Способ разработки неоднородного по проницаемости от кровли к подошве пласта, насыщенного нефтью и подстилаемой водой |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | A laboratory investigation of fracture propagation induced by supercritical carbon dioxide fracturing in continental shale with interbeds | |
| Gray et al. | Estimation of stress and geomechanical properties using 3D seismic data | |
| Karev et al. | Triaxial loading system as a tool for solving geotechnical problems of oil and gas production | |
| CN104806233B (zh) | 一种预测弱面地层坍塌压力当量密度窗口的方法 | |
| US9732592B2 (en) | Estimating well production performance in fractured reservoir systems | |
| US9303508B2 (en) | In-situ stress measurements in hydrocarbon bearing shales | |
| US20100305927A1 (en) | Updating a reservoir model using oriented core measurements | |
| Lin et al. | Experiment simulation of hydraulic fracture in colliery hard roof control | |
| US20150252669A1 (en) | Method and apparatus for reservoir testing and monitoring | |
| Nazarova et al. | Geomechanical and hydrodynamic fields in producing formation in the vicinity of well with regard to rock mass permeability-effective stress relationship | |
| RU2660702C1 (ru) | Способ определения величины максимального горизонтального напряжения нефтегазового пласта | |
| Fraser et al. | Deformation Rate Analysis: how to determine in-situ stresses in unconventional gas reservoirs | |
| Roshan et al. | Borehole deformation based in situ stress estimation using televiewer data | |
| Zhang et al. | Geomechanical-evaluation enabled successful stimulation of a high-pressure/high-temperature tight gas reservoir in Western China | |
| He et al. | Numerical simulation of surface and downhole deformation induced by hydraulic fracturing | |
| Avasthi et al. | In-situ stress evaluation in the McElroy field, West Texas | |
| Lopez Jimenez et al. | Estimates of stress-dependent properties in tight reservoirs: their use with core and drill-cuttings data | |
| JP2004117319A (ja) | 岩盤の原位置応力の計測方法 | |
| CN108254262A (zh) | 岩石层理裂缝剪切参数预测方法及装置 | |
| Zhang et al. | Geomechanical evaluation enabled successful stimulation of a HPHT tight gas reservoir in western China | |
| Aidagulov et al. | Notching as a Novel Promising Technique to Reduce Fracture Initiation Pressure in Horizontal Openhole Wellbores | |
| CN111257134A (zh) | 剪切应力的连续深度处理方法 | |
| Norouzi et al. | Stress-dependent perforation in carbonate rocks: an experimental study | |
| Toropov et al. | Experience in microseismic monitoring of multi-stage fracturing by RN-Yuganskneftegas LLC (Russian) | |
| RU2797376C1 (ru) | Способ определения трещинного коллектора и способ добычи углеводородов |