RU2695411C1 - Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (грп) - Google Patents
Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (грп) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695411C1 RU2695411C1 RU2018130808A RU2018130808A RU2695411C1 RU 2695411 C1 RU2695411 C1 RU 2695411C1 RU 2018130808 A RU2018130808 A RU 2018130808A RU 2018130808 A RU2018130808 A RU 2018130808A RU 2695411 C1 RU2695411 C1 RU 2695411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crack
- spectrum
- proppant
- hff
- fracture
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title abstract description 25
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 22
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- -1 for example Chemical compound 0.000 description 1
- 150000002251 gadolinium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 235000020681 well water Nutrition 0.000 description 1
- 239000002349 well water Substances 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Images
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
- E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
-
- 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
- E21B43/267—Methods for stimulating production by forming crevices or fractures reinforcing fractures by propping
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
- G01V1/42—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging using generators in one well and receivers elsewhere or vice versa
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к нефтегазовой области, операциям гидроразрыва, в частности к средствам идентификации трещин. Техническим результатом является повышение точности определения геометрии трещины ГРП, определения ее длин на разных высотах. Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (ГРП), с применением проппанта, содержащего дополнительный излучающий материал, и с использованием опускаемого в скважину излучающего прибора, отличающийся тем, что в процессе ГРП в жидкость ГРП вместе с проппантом подают замешанные металлические кольца или диски, диаметром 0,5-1,5 мм, толщиной 0,1-0,5 мм в концентрации около 1-2 тонн на 50 тонн проппанта, после проведения ГРП в скважину спускают геофизический прибор, включающий радиопередатчик, излучающий фазово-модулированный сигнал в диапазоне частот 100КГц-10МГц, приемник и гироскоп, геофизический прибор ориентируют в предполагаемом направлении трещины ГРП, и в процессе измерений осуществляют поворот геофизического прибора на углы до 100, далее измеряют углы с самым большим отраженным сигналом посредством гироскопа и определяют направление трещины, после нахождения направления трещины формируют данные по спектру принятого сигнала, с учетом спектра радиопередатчика и спектра приемника, находят спектральную отражающую способность трещины ГРП, наполненной металлическими кольцами или дисками, замеры повторяют на нескольких глубинах, глубины, на которых отраженный сигнал не идентифицируется, соответствуют вертикальным границам трещины, получают спектральную отражающую способность трещины на соответствующих глубинах, далее проводят обработку переданных данных о мощности принятого сигнала, его спектре в зависимости от угла и высоты геофизического прибора, уточняют угол направления трещины, а по анализу минимума и максимума спектра на разной высоте определяют длину трещины на разной высоте, характеризуя геометрию трещины. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к нефтегазовой области, операциям гидроразрыва, в частности к средствам идентификации трещин.
Изобретение может быть использовано для точного определения геометрии трещины ГРП, определении ее длин на разных высотах.
Известен «Способ определения геометрических характеристик трещины гидроразрыва пласта» по патенту РФ №2550770.
Способ определения геометрических характеристик трещины ГРП, включает расстановку сейсмических датчиков на поверхности, регистрацию микросейсмических сигналов и обработку зарегистрированных сигналов. Расположение сейсмических датчиков производят на поверхности в окрестности скважины гидроразрыва, в которой отношение «интенсивность сейсмического сигнала образования трещины гидроразрыва» / «интенсивность сейсмического шума» является максимальным, расстояния между датчиками выбирают из набора значений λ(n+1/2), где λ - длина волны Релея рабочей частоты, n - неотрицательное целое число, таким образом, чтобы при используемом при мониторинге гидроразрыва количестве датчиков они образовывали кольцо вокруг скважины с наружным радиусом порядка глубины проводимого ГРП.
В соответствии с изобретением координаты событий вычисляются на основе косвенных вычислений. Координаты получаются со значительной погрешностью, особенно по высоте. Сами микросейсмические события не обязательно происходят около трещины ГРП, и имеют лишь косвенное отношение к росту трещины ГРП. Общее число достоверных микросейсмических событий невелико и не покрывает с достаточной плотностью трещину ГРП. Таким образом, метод указывает длину и направление трещины лишь приближенно, а к определению высоты неприспособлен.
Для повышения эффективности добычи углеводородов из продуктивных пластов, и особенно из пластов с низкой пористостью и/или низкой проницаемостью, широко применяются технологии искусственного формирования трещин с помощью разрыва (гидроразрыва) продуктивного пласта. При выполнении традиционной операции гидроразрыва в скважину закачивают флюиды под высоким давлением, которые вызывают растрескивание породы пласта вокруг скважины, в результате чего образуются проходы, обеспечивающие высокую проницаемость, что способствует улучшению притока углеводородов из пласта в скважину. Такие операции гидроразрыва могут выполняться в горизонтальных, наклонных, а также в вертикальных скважинах, причем на любых интервалах необсаженных скважин, или на перфорированных интервалах обсаженных скважин.
Например, в вертикальных обсаженных скважинах флюиды, выходящие под высоким давлением через перфорации в обсадной колонне и окружающий слой цемента, вызывают растрескивание породы пласта, в результате чего формируются тонкие пластинчатые трещины, направленные по вертикали, в более глубокозалегающих пластах, в которых обычно находится нефть и газ. Эти искусственно созданные трещины обычно отходят вбок в окружающие пласты на достаточно большое расстояние от скважины и проходят по вертикали, пока не достигают пластов, находящихся выше/ниже интервала гидроразрыва, которые трудно поддаются разрыву. Направления максимального и минимального напряжений по горизонтали внутри пласта определяют азимутальное направление искусственно создаваемых трещин. Если флюид, закачиваемый в скважину, не содержит твердых частиц, которые могут оставаться в трещинах после снижения давления флюида, то трещины закрываются, в результате чего проницаемость породы пласта уменьшится.
Эти частицы составляют твердую фазу расклинивающего наполнителя (проппанта) и обычно представляют собой крупицы песка или керамические частицы, и флюид, используемый для подачи частиц в трещины пласта, обычно имеет достаточную вязкость, чтобы частицы проппанта хорошо захватывались флюидом и подавались в сформированные трещины. Перед выполнением гидроразрыва специальные материалы ("брейкеры"), закачиваемые в скважину вместе с флюидом для гидроразрыва, через некоторое время снижают вязкость флюида, так что флюид может быть удален из трещин, когда начинается добыча углеводорода, а частицы проппанта при этом остаются в созданных трещинах, не давая им закрываться, чтобы проницаемость породы пласта не снижалась.
Частицы проппанта могут также доставляться в созданные трещины в процессе гидроразрыва флюидом с низкой вязкостью, например, жидкостью на водной основе (водный гидроразрыв). В этом случае флюид для гидроразрыва представляет собой воду, содержащую небольшое количество полимера или другие добавки. Преимущество водного гидроразрыва заключается в меньшей стоимости используемого флюида. В случае водного гидроразрыва флюид не имеет поперечных связей, и поэтому получаемый результат не зависит от эффективности разрушителей.
В качестве проппантов для гидроразрыва обычно используется частицы песка, частицы песка, покрытые смолой, и керамические частицы. Керамические проппанты обычно изготавливают из природных материалов, таких как каолиновые и бокситовые глины, и такие материалы обладают по сравнению с частицами песка (покрытыми смолой или без такого покрытия) рядом достоинств и преимуществ, которые обусловливаются высокой прочностью на сжатие керамических частиц и их формой, близкой к сферической.
Существует потребность в способах определения конфигурации и размеров трещин в пласте, которые по меньшей мере частично устраняют некоторые из вышеуказанных проблем, ограничений и недостатков, связанных с известными способами определения результатов гидроразрыва.
Известен способ определения местонахождения и высоты трещины в подземном пласте с использованием прибора импульсно-нейтронного каротажа по патенту РФ №2572871 Способ включает: получение набора каротажных данных до выполнения гидроразрыва; выполнение гидроразрыва пласта с использованием суспензии, которая содержит жидкость и проппант, содержащий материал, поглощающий тепловые нейтроны; получение набора каротажных данных после выполнения гидроразрыва; сравнение наборов каротажных данных, полученных до и после гидроразрыва, для определение местонахождения проппанта; и установление соответствия местонахождения проппанта и глубины измерений в скважине для определения местонахождения и высоты трещины.
Указанные наборы каротажных данных получают, выполняя следующие стадии: опускают в скважину, проходящую через подземный пласт, прибор нейтронного каротажа, содержащий источник непрерывного или импульсного потока нейтронов и один или несколько детекторов нейтронов или гамма-излучения; обеспечивают излучение нейтронов источником нейтронов в скважину и пласт; и измеряют в зоне скважины поток тепловых нейтронов или захватное гамма-излучение, возникающее в результате реакций нейтронов, излучаемых источником, с химическими элементами в зоне скважины и в подземном пласте.
В соответствии с некоторыми вариантами используемый проппант содержит материал, поглощающий тепловые нейтроны, в количестве от примерно 0,025 вес. % до примерно 4,0 вес. %. В соответствии с некоторыми вариантами проппант содержит борсодержащий материал, поглощающий тепловые нейтроны, в количестве от примерно 0,1 вес. % до примерно 4,0 вес. %. В соответствии с некоторыми вариантами проппант содержит материал, содержащий соединение гадолиния, поглощающий тепловые нейтроны, в количестве от примерно 0,025 вес. % до примерно 1,0 вес. %.
В процессе изготовления проппантов в них может быть добавлен материал, поглощающий тепловые нейтроны, в результате чего может быть получен проппант, который будет пригоден для использования в некоторых вариантах осуществления изобретения. Керамический проппант может быть изготовлен таким образом, чтобы в его зернах возникала пористость. В этом случае материал, поглощающий тепловые нейтроны, импрегнируют в поры зерен проппанта в концентрации от примерно 0,025 вес. % до примерно 4,0 вес. %.
Операция гидроразрыва включает смешивание на площадке скважины воды с гелем для получения вязкой жидкости гидроразрыва. В полученную вязкую жидкость гидроразрыва добавляют проппант, включающий материал, поглощающий нейтроны, и полученную суспензию закачивают в скважину с использованием насосов высокого давления. Суспензия продавливается под высоким давлением в трещины, создаваемые в пласте, и возможно также в зоны скважины, прилегающие к трещинам. Частицы проппанта подаются вместе с жидкостью (суспензией гидроразрыва) в скважину и создаваемые трещины, а также в зоны скважины, прилегающие к местам, от которых отходят трещины, проникающие в окружающий пласт.
Способ идентификации трещин, создаваемых в результате гидроразрыва, с использованием проппанта, содержащего материал, поглощающий тепловые нейтроны, и измерений с помощью приборов нейтрон-нейтронного включает:
- Изготовление доппанта, содержащего материал, поглощающий тепловые материалы, причем проппант изготавливают из исходных материалов, которые включают материал, поглощающий тепловые нейтроны.
- Выполнение каротажных работ с использованием приборов нейтрон-нейтронного или компенсированного нейтрон-нейтронного каротажа, включая приборы с одним или несколькими детекторами, или приборов импульсно-нейтронного каротажа по сечению захвата для получения данных до гидроразрыва в потенциальных зонах осуществления гидроразрыва, а также предпочтительно в зонах, охватывающих сверху и снизу потенциальные зоны гидроразрыва.
- Осуществление операции гидроразрыва в скважине путем закачивания в нее суспензии гидроразрыва, содержащей проппант, в состав которого входит материал, поглощающий тепловые нейтроны.
К недостаткам данного способа можно отнести его сложность, косвенность проведенных измерений, наличие при использовании способа радиационного фона и шумов, достаточно слабая амплитуда отраженного сигнала при отражении от отдаленных участков трещины, низкая проникающая способность нейтронов в пласт.
Технической проблемой является определение геометрии трещин ГРП: длины, высоты, направления.
Техническим результатом является повышение точности измерений геометрии трещин за счет прямого замера параметров (высоты, длины, направления).
Способ измерения геометрии трещин гидроразрыва пласта заключается в том, что в процессе ГРП в жидкость ГРП вместе проппантом подают замешанные металлические кольца, диски или шарики, диаметром 0,5-1,5 мм, толщиной 0,1-0,5 мм (в случае дисков) в таком соотношении, чтобы их плотность в трещине на единицу поверхности была от 10^5 до 10^6 штук на м^2, или же около 1-2 тонн на 50 тонн проппанта.
После проведения ГРП в скважину спускают геофизический прибор, включающий радиопередатчик и приемник. Геофизический прибор ориентируют в предполагаемом направлении трещины ГРП, излучающий фазово-модулированный сигнал в диапазоне частот 100КГц-10МГЦ, и осуществляют поворот геофизического прибора на полный или половинный оборот. Далее измеряют углы с самым большим отраженным сигналом и определяют направление трещины. Измерение угла осуществляется с помощью гироскопа входящего в состав геофизического прибора. После нахождения направления трещины формируют данные по спектру принятого сигнала. С учетом спектра радиопередатчика и спектра приемника, находят спектральную отражающую способность трещины ГРП, наполненной металлическими кольцами или дисками. Замеры повторяют на нескольких глубинах. Глубины, на которых отраженный сигнал пропадает, соответствует вертикальным границам трещины. Получают спектральную отражающую способность трещины на этих глубинах. Геофизический прибор поднимают на поверхность. Проводят обработку переданных данных о мощности принятого сигнала, его спектре в зависимости от угла и высоты геофизического прибора. Уточняется угол направления трещины, а по анализу минимума и максимума спектра на разной высоте - длина трещины на разной высоте. Указанные выше обработанные данные характеризуют геометрию трещины.
Аналогичный способ позволяет получить параметры трещины ГРП в горизонтальном стволе, когда трещины перпендикулярны стволу скважины. Сначала движением геофизического прибора вдоль ствола определяется координата наибольшего отклоненного сигнала, соответствующая точке инициации трещины. Измеряется спектр отраженного сигнала, по которому определяется длина трещины, аналогично тому, как это делалось для вертикального ствола. После чего поворотом прибора вокруг своей оси осуществляется измерение спектра по различным углам. Исходя из измерений спектра под разными углами поворота, находится длина трещины под разными углами, а значит, и форма трещины.
Типовой проппант делается как правило из керамзита, имеет примерно сферическую форму, диаметр в диапазоне 0,5 мм -1,5 мм, плотность в диапазоне 2,3 г/см3 - 3 г/см3, выдерживает давление от 50 МПа до 100 МПа. Например, проппант типа 16/20 Boroprop имеет средний диаметр 1,04 мм, плотность 2,89 г/см3, сферичность 0,9, и сохраняет до 89% гранул при приложенном давлении в 100 Мпа.
Разработанный способ заключается в том, что вместе с проппантом в смесь ГРП добавляются кольца, диски или шарники диаметром 0,5-1,5 мм, толщиной 0,1-0,5 мм (в случае с дисками), сопоставимые с размером проппанта. Диски или шарики должны быть сделаны из магнитомягкого железа, например из карбонильного железа, марки Р-10, Р-20, Р-100Ф2 (ГОСТ 13610-79); из альсифера, марки ТЧ-90, ТЧК-55; из пермаллоев П-250, П-160. Также металл может быть вспенен, для уменьшения объемной плотности колец и дисков, что улучшит увлекаемость колец проппантом, но также увеличит их электросопротивление.
Кольца, диски или шарики примешиваются в такой процентной концентрации, чтобы в трещине на единицу площади их приходилось от 105 до 106 штук на м2, или же около 1-2 тонн на 50 тонн проппанта.
После проведения ГРП в скважину опускают геофизический прибор, включающий радиопередатчик мощностью в диапазоне 5-15кВт, и излучающий фазово-модулированный сигнал в диапазоне частот 100КГц-10МГЦ (30 м - 300 м).
Антенна радиопередатчика должна представлять из себя вытянутую в длину металлическую кювету, ориентированную вертикально, имеющей сечение порядка 5 см × 5 см и длину порядка 1-3 м. Кювета должна быть заполнена диэлектриком с диэлектрической проницаемостью от 100 до 1000, например, диоксидом титана или титанатом бария. На стенки кюветы должно прилагаться переменное фазово-модулированное напряжение с частотой в диапазоне 1МГц-10МГЦ.
Указанный диапазон волн выбран из соображений интерференции волн при отражении, для этого разница в длине волны и длины препятствия не должна расходиться более, чем на порядок. При указанном диапазоне волн, обеспечивается работа в той области спектра, где спектральная отражающая способность трещины будет резко меняться из-за минимумов интерференции.
Радиопередатчик при описанной конфигурации будет обеспечивать излучение преимущественно в одном направлении - в телесный угол не более четверти от сферы. Сигнал может быть поляризован так, что магнитное поле будет ориентированно горизонтально, это будет оптимальным для дисков. Для шариков направление поляризации будет не принципиальным.
В одной компоновке с радиопередатчиком в скважину, на трубе с кабелем или на кабеле, опускается приемник радиосигнала, находящийся выше или ниже по вертикальному прибору на расстоянии порядка метра или меньше.
Опционально данный прибор должен быть способен вращаться вокруг своей продольной оси на измеримый угол. Прием и передача данных к приемнику и передатчику осуществляется по кабелю. Для измерения азимута также в компоновку может быть добавлен гироскоп.
При излучении электромагнитного поля, в кольцах или дисках будут индуцироваться индуктивные ЭДС, и кольца, диски или шарики начнут излучать обратное излучение как переменные электрические магнитные диполи. Это отраженное излучение будет измерять приемник.
При вращении прибора вокруг своей продольной оси, максимальный отклик будет получаться при совпадении направления прибора и трещины.
При перемещении по вертикали, по уменьшению отклика с изменением вертикальной координаты, можно измерять высоту трещины и длину трещины.
Длина измеряется в центральной по вертикали координате на основе анализа спектра отраженного сигнала. Из-за излучения источника в достаточно широком спектре, и сопоставимостью длины волны и длины трещины, на приемнике будет наблюдаться интерференция волн, отраженных от разных участков трещины. По частотам минимумов и максимумов спектра отраженного сигнала, а также интервалам между ними, на основе линейной зависимости вычисляется длина трещины.
ПРИМЕР
Для вертикальной скважины
В пласте проводится ГРП проводится под забойным давлением 500 атмосфер, с закачкой жидкости ГРП в количестве 200 кубометров, тип M0-30/WG-30 (на водной основе) с загеливающим агентом WG-46 в концентрации 4 кг/м3, сшивателем DBXL-90/WGXL-8.1 в концентрации 2 л/м3 и брейкером типа WbCAP-LT концентрации 0,5 кг/м3, а также с замешанными в жидкость ГРП около 50 тонн сферического керамзитного осмоленного проппанта типа 16/20 Boroprop, с средним диаметром 1 мм, и 1 тонной металлических дисков или шариков диаметром 0,5 мм, толщиной 0,1 мм (в случае дисков) из железа марки Р-20.
После проведения ГРП выжидается 2 часа для схлопывания трещины. Для проведения исследований по разработанному способу используется геофизический прибор включающий набор устройств: радиопередатчик мощностью 15 кВт с вертикальной антенной имеющей сечение 5 см × 5 см и длиной 3 м, состоящий из металлической кюветы с титанатом бария в качестве диэлектрика, приемник с идентичной антенной, гироскоп, измеряющий азимутальный угол отклонения прибора. Прибор излучает фазово-модулированный радиосигнал в диапазоне 1МГц-10МГЦ (30 м -300 м).
Прибор спускают на трубе с кабелем, подающим питание к прибору, и с проводами для приема и передачи информации. Глубина спускания определяется по длине спущенной трубы. Прибор опускают на предполагаемую глубину центральной точки трещины, с углом, соответствующим предполагаемому азимуту трещины, после чего включают. Излучение будет идти так, что магнитное поле будет ориентировано преимущественно горизонтально. Переменное магнитное поле, перпендикулярное к плоскости дисков, вызывает в них токи Фуко. Переменные токи Фуко будут излучать как переменный магнитный диполь, с распределением интенсивности по сфере как показано на Рис. 1. Переменное электрическое поле вызовет перераспределение зарядов, которое придет к образованию изменяющегося во времени дипольного момента, который тоже будет излучать, как показано на Рис. 1. Плоскость каждого диска будет примерно сонаправлена плоскости трещины, и будет соответствовать плоскости максимальной интенсивности отраженного излучения. Часть излучения попадает на приемник, и отраженные сигналы от дисков в разных местах трещины интерферируют, как схематично показано на Рис. 2 Вид скважины с трещиной, где 1 - передатчик, 2 - приемник, 3 -трещина, 4 - спускаемая труба НКТ или ГНКТ, на которой крепится прибор, 5 - металлические диски в трещине, 6 - испускаемая магнитная волна, 7 - отраженная электромагнитная волна, 8 - вектор индукции магнитного поля.
В начале измерений прибор отклоняется на небольшие углы, после чего находится угол соответствующий максимальному принятому сигналу. Таким образом, измеряется точный азимут трещины. Отклонение от предполагаемого азимута не превышает 10°.
Далее, при выбранном угле максимального принятого сигнала происходят измерения спектра отраженного сигнала, который выглядит как на Рис. 3, где по оси ординат указано А(ω) - спектральная плотность отраженного сигнала на циклической частоте ω, по оси абсцисс - частота, нормированная на частоту первого минимума ω0.
Средняя величина интервала между минимумами спектра составила Δν = 1,25МГц, откуда полудлина закрепленной трещины .
На следующем шаге прибор спускается или подымается по скважине, и измерения спектра повторяются. Измерения делаются в нескольких глубинах, для каждой глубины получается свой спектр и своя полудлина. С приближением прибора к вертикальной границы трещины, мощность отраженного сигнала Р будет резко затухать, как на Рис. 4. По этому затуханию определяется высота трещины.
По набору длин для разных высот восстанавливается геометрия трещины ГРП, как на Рис. 4, где показана высота трещины h1, h2, h3 и длина трещины L1, L2, L3. Для горизонтальной скважины
ГРП в горизонтальной скважине происходит с проппантом, гелем и закачкой, аналогичной примеру для вертикальной скважине. В горизонтальный ствол на гибкой насосно-компрессорной трубе (ГНКТ) с помощью скважинного забойного трактора (ЗСТ) заводится радиоприемник и источник, со свойствами, аналогичными свойствам в предыдущем примере (пример для вертикальной скважины). Единственным опциональным отличием прибора может быть большая степень вращения - на половину или на полный оборот вдоль продольный оси, чтобы измерять профиль трещины по большому диапазону углов.
В горизонтальной скважине возможны два возможных случая, в зависимости от ориентации горизонтальных скважин относительно главных горизонтальных напряжений.
В случае ориентации трещины вдоль ствола, порядок измерений геометрических параметров трещины остается таким же, как и в примере для вертикальной скважины. В случае перпендикулярной ориентации трещины ГРП, как на Рис. 5, где 1 - передатчик, 2 - приемник, 3 - трещина, 4 - спускаемая труба НКТ или ГНКТ, на которой крепится прибор, 5 - металлические диски в трещине, 6 - испускаемая магнитная волна, 7 - отраженная электромагнитная волна, порядок измерений несколько изменится по сравнению с примером для вертикальной скважины.
В начале, прибор двигают вдоль ствола скважины, и определяют координату локального максимума отраженного излучения. С точностью до размеров установки (примерно нескольких метров) это определяет точку инициации трещины, как на Рис. 5. Около точки локального максимума сигнала измеряется спектр отраженного сигнала. Характерный вид спектра отраженного сигнала будет иметь вид, как на Рис. 3, длина трещины в измеренном направлении будет определяться по аналогичным формулам, через спектральные расстояния между минимумами интерференции.
После измерения спектра в одном направлении, прибор поворачивается, и проводится новое измерение спектра отраженного сигнала. По набору таких измерений для разных углов восстанавливается форма трещины в плоскости, перпендикулярной стволу скважины. После измерения по различному набору углов, прибор перемещается дальше вдоль ствола скважины, пока не достигнет следующей точки максимума отраженного сигнала, соответствующей точке инициации трещины на следующей стадии закачки.
Claims (3)
1. Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (ГРП), с применением проппанта, содержащего дополнительный излучающий материал, и с использованием опускаемого в скважину излучающего прибора, отличающийся тем, что в процессе ГРП в жидкость ГРП вместе с проппантом подают замешанные металлические кольца или диски, диаметром 0,5-1,5 мм, толщиной 0,1-0,5 мм в концентрации около 1-2 тонн на 50 тонн проппанта, после проведения ГРП в скважину спускают геофизический прибор, включающий радиопередатчик, излучающий фазово-модулированный сигнал в диапазоне частот 100КГц-10МГц, приемник и гироскоп, геофизический прибор ориентируют в предполагаемом направлении трещины ГРП, и в процессе измерений осуществляют поворот геофизического прибора на углы до 100°, далее измеряют углы с самым большим отраженным сигналом посредством гироскопа и определяют направление трещины, после нахождения направления трещины формируют данные по спектру принятого сигнала, с учетом спектра радиопередатчика и спектра приемника, находят спектральную отражающую способность трещины ГРП, наполненной металлическими кольцами или дисками, замеры повторяют на нескольких глубинах, глубины, на которых отраженный сигнал не идентифицируется, соответствуют вертикальным границам трещины, получают спектральную отражающую способность трещины на соответствующих глубинах, далее проводят обработку переданных данных о мощности принятого сигнала, его спектре в зависимости от угла и высоты геофизического прибора, уточняют угол направления трещины, а по анализу минимума и максимума спектра на разной высоте определяют длину трещины на разной высоте, характеризуя геометрию трещины.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что антенна радиопередатчика выполнена в виде вытянутой в длину металлической кюветы, ориентированной вертикально, имеющей сечение порядка 5 см × 5 см и длину порядка 1-3 м, при этом кювета заполнена диэлектриком с диэлектрической проницаемостью от 100 до 1000, например, диоксидом титана или титанатом бария.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию металлических колец или дисков в проппанте выбирают с учетом того, чтобы их плотность в трещине на единицу поверхности была от 105 до 106 штук на м2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130808A RU2695411C1 (ru) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (грп) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018130808A RU2695411C1 (ru) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (грп) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695411C1 true RU2695411C1 (ru) | 2019-07-23 |
Family
ID=67512251
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018130808A RU2695411C1 (ru) | 2018-08-24 | 2018-08-24 | Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (грп) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695411C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745142C1 (ru) * | 2020-09-17 | 2021-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью «Газпромнефть Научно-Технический Центр» | Способ и система моделирования трещин гидроразрыва пласта бесконечно-конечной проводимости и поперечно-продольного расположения относительно горизонтального ствола скважины |
RU2757386C1 (ru) * | 2020-11-16 | 2021-10-14 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Способ проведения электромагнитного мониторинга ГРП |
CN116838309A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-10-03 | 长江大学 | 一种碳酸盐岩储层酸压裂缝有效长度测定方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007019585A2 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Hexion Specialty Chemicals Inc. | Methods and compositions for determination of fracture geometry in subterranean formations |
RU2550770C1 (ru) * | 2014-08-27 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ определения геометрических характеристик трещины гидроразрыва пласта |
EA022413B1 (ru) * | 2008-05-20 | 2015-12-30 | Оксан Материалз, Инк. | Способ использования функционального проппанта для определения геометрии подземной трещины |
RU2585296C1 (ru) * | 2015-03-27 | 2016-05-27 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Способ определения дренируемой ширины трещины гидроразрыва и степени оседания проппанта в ней |
RU2014151536A (ru) * | 2014-12-18 | 2016-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") | Способ определения параметров трещины гидроразрыва пласта с применением импульсного генератора нейтронов |
RU2626502C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2017-07-28 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва |
-
2018
- 2018-08-24 RU RU2018130808A patent/RU2695411C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007019585A2 (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-15 | Hexion Specialty Chemicals Inc. | Methods and compositions for determination of fracture geometry in subterranean formations |
EA022413B1 (ru) * | 2008-05-20 | 2015-12-30 | Оксан Материалз, Инк. | Способ использования функционального проппанта для определения геометрии подземной трещины |
RU2550770C1 (ru) * | 2014-08-27 | 2015-05-10 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Способ определения геометрических характеристик трещины гидроразрыва пласта |
RU2014151536A (ru) * | 2014-12-18 | 2016-07-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") | Способ определения параметров трещины гидроразрыва пласта с применением импульсного генератора нейтронов |
RU2585296C1 (ru) * | 2015-03-27 | 2016-05-27 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Способ определения дренируемой ширины трещины гидроразрыва и степени оседания проппанта в ней |
RU2626502C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2017-07-28 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2745142C1 (ru) * | 2020-09-17 | 2021-03-22 | Общество с ограниченной ответственностью «Газпромнефть Научно-Технический Центр» | Способ и система моделирования трещин гидроразрыва пласта бесконечно-конечной проводимости и поперечно-продольного расположения относительно горизонтального ствола скважины |
RU2757386C1 (ru) * | 2020-11-16 | 2021-10-14 | Публичное акционерное общество "Газпром нефть" (ПАО "Газпром нефть") | Способ проведения электромагнитного мониторинга ГРП |
CN116838309A (zh) * | 2023-06-15 | 2023-10-03 | 长江大学 | 一种碳酸盐岩储层酸压裂缝有效长度测定方法 |
CN116838309B (zh) * | 2023-06-15 | 2024-03-19 | 长江大学 | 一种碳酸盐岩储层酸压裂缝有效长度测定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2542026C2 (ru) | Способы определения особенностей пластов, осуществления навигации траекторий бурения и размещения скважин применительно к подземным буровым скважинам | |
Arop | Geomechanical review of hydraulic fracturing technology | |
RU2695411C1 (ru) | Способ определения геометрии трещин при гидроразрыве пласта (грп) | |
US5441110A (en) | System and method for monitoring fracture growth during hydraulic fracture treatment | |
CA2830209C (en) | Precision marking of subsurface locations | |
EA005808B1 (ru) | Средства и способ определения геометрии подземной трещины во время или после проведения гидроразрыва | |
US11835675B2 (en) | Determination of geologic permeability correlative with magnetic permeability measured in-situ | |
US10436929B2 (en) | Fracture sensing system and method | |
US8826982B2 (en) | Method and system for detecting the geometry of underground fractures | |
US10073185B2 (en) | Predicting hydraulic fracture propagation | |
US7675287B2 (en) | Method for estimating formation skin damage from nuclear magnetic resonance measurements | |
CA2928669A1 (en) | Fracture diagnosis using electromagnetic methods | |
CN114089428B (zh) | 一种时间域电磁张量测井方法 | |
Anderson et al. | A study of induced fracturing using an instrumental approach | |
NO20220236A1 (en) | Imaging with both dipole and quadrupole receivers | |
WO2016209822A1 (en) | Predicting hydraulic fracture propagation | |
US10570728B2 (en) | Downhole fluid characterization methods and systems using multi-electrode configurations | |
Brooks* et al. | Acoustic log measurements in the lower Eagle Ford formation in Brazos and Robertson Counties, Texas and their implications on completion design | |
US20220035064A1 (en) | Method and Apparatus for Looking Ahead of the Drill Bit | |
Ektefa et al. | Hydraulic fracturing process in tight base shale of asmari formation in Ahwaz Oilfield | |
US11613691B1 (en) | Well proppants | |
US11874425B2 (en) | Compound signal for logging while drilling resistivity inversion | |
de Oliveira Neto et al. | The use of pre & post fracture stimulation logs to better integrate static petrophysical analysis with dynamic data from production logs | |
Fitz-Patrick et al. | A Comprehensive Fracture Diagnostics Experiment: Part 1—An Overview | |
Reischman et al. | Acoustic Log Measurements in the Lower Eagle Ford Formation in Brazos and Robertson Counties, Texas and Their Implications on Completion Design |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20220225 |