RU2771648C1 - Способ прогнозирования пространственной ориентации трещин гидравлического разрыва пласта - Google Patents
Способ прогнозирования пространственной ориентации трещин гидравлического разрыва пласта Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771648C1 RU2771648C1 RU2021118157A RU2021118157A RU2771648C1 RU 2771648 C1 RU2771648 C1 RU 2771648C1 RU 2021118157 A RU2021118157 A RU 2021118157A RU 2021118157 A RU2021118157 A RU 2021118157A RU 2771648 C1 RU2771648 C1 RU 2771648C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic fracturing
- wells
- fracture
- spatial orientation
- development
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 20
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 11
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 8
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- FNYLWPVRPXGIIP-UHFFFAOYSA-N Triurene Chemical compound NC1=NC2=NC(N)=NC(N)=C2N=C1C1=CC=CC=C1 FNYLWPVRPXGIIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000031264 response to gamma radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для прогнозирования пространственной ориентации трещин гидравлического разрыва пласта на этапе планирования мероприятия. Технический результат - повышение эффективности планирования гидравлического разрыва пласта и определение пространственной ориентации трещин гидравлического разрыва пласта без привлечения дорогостоящих микросейсмических и геофизических исследований. В способе прогнозирования пространственной ориентации трещины гидравлического разрыва пласта непосредственно перед проведением гидравлического разрыва пласта на скважине-объекте гидроразрыва и в зоне дренирования каждой из скважин элемента системы разработки определяют пластовое давление, осуществляют построение карты распределения пластового давления в пределах элемента системы разработки, в котором расположена скважина-объект гидроразрыва, с помощью которой до проведения гидравлического разрыва пласта определяют максимальные пластовые давления для зон дренирования скважин элемента разработки и в направлении этих скважин устанавливают приоритетное направление развития трещин гидравлического разрыва пласта. 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для прогнозирования пространственной ориентации трещин гидравлического разрыва пласта (ГРП) на этапе планирования мероприятия.
В настоящее время существует достаточно много технологий и методик по определению образования трещин в процессе проведения мероприятия или уже образовавшихся трещин гидравлического разрыва пласта, но практически отсутствуют, которые могут осуществлять прогноз распространения трещины ГРП.
Наиболее распространенными являются способы пассивной сейсморазведки. Эти способы оценивают пространственное расположение трещины ГРП, опираясь, главным образом, на регистрацию и последующую локализацию микросейсмических событий, порождаемых непосредственно самим процессом трещинообразования.
В силу достаточно больших неопределенностей измерения в таких способах и их последующая интерпретация носят оценочный характер. Кроме того, из-за низких амплитуд излучения или больших затуханий регистрируемый сигнал при измерениях может оказаться низким даже по сравнению с уровнем шума.
Также серьезным ограничением на использование пассивной сейсморазведки является необходимость наличия второй скважины, в которой и осуществляется процедура ГРП, расположенной в непосредственной близости от первой.
Известны сейсмические исследования ГРП при помощи активного сейсмического источника, обеспечивающие более высокую, по сравнению с методами пассивной сейсморазведки, амплитуду регистрируемого полезного сигнала.
Так, известен способ определения геометрических характеристик трещины ГРП (Патент RU №2461026, МПК Е21В 47/14), в соответствии с которым:
- до осуществления ГРП проводят предварительные сейсмические изыскания, представляющие собой возбуждение сейсмического сигнала, по меньшей мере, одним сейсмоисточником и регистрацию отраженных и преломленных сейсмических сигналов по меньшей мере одним сейсмоприемником;
- создают скоростную модель путем комбинирования результатов предварительных сейсмических изысканий и дополнительной геологической информации;
- оценивают сейсмические характеристики исследуемой геологической области;
- на основе скоростной модели выявляют, по меньшей мере, один мощный и плоский литологический отражатель, расположенный ниже планируемой трещины;
- создают численную модель распространения упругих волн в пласте с трещиной, обладающей заданными свойствами, - оптимизируют расположение сейсмических источников и приемников и их свойства на основе численной модели с учетом глубины выявленного литологического отражателя, геометрии и расположения планируемой трещины;
- осуществляют ГРП;
- проводят сейсмические изыскания после формирования трещины ГРП, когда трещина поддерживается в открытом состоянии и находится под давлением, и определяют размеры и форму трещины ГРП на основе сравнения зарегистрированных до и после ГРП отраженных и преломленных сейсмических сигналов посредством решения обратной задачи с использованием созданной численной модели.
Недостатками данного способа являются невозможность получение информации о формировании трещины и ее геометрии непосредственно в процессе развития, т.е. в режиме реального времени при ГРП. Кроме того, применение данного способа возможно не во всех типах геологических формаций (не работает в условиях сильно неоднородного акустического импеданса), и требует задействование соседних скважин на близком расстоянии от целевой скважины, или на дневной поверхности, что не всегда возможно.
Известен способ контроля развития трещины ГРП и ее геометрии (Патент RU №2374438, МПК Е21В 43/26), включающий использование, по меньшей мере, одной скважины, нагнетание в ствол одной из скважин жидкости гидроразрыва под давлением, причем в качестве жидкости гидроразрыва используют жидкость с высокой проводимостью электрического тока в отношении к пласту как слабо проводящему электрический ток, приложение в процессе ГРП электрического напряжения к жидкости гидроразрыва посредством двух электродов, один из которых находится в контакте с жидкостью гидроразрыва, а другой - заземлен, и определение геометрии трещины по данным системы датчиков, причем к жидкости гидроразрыва прикладывают серию импульсов напряжения, и заземленный электрод установлен на расстоянии от электрода, находящегося в контакте с жидкостью гидроразрыва, достаточном, чтобы избежать электрической разрядки системы «жидкость гидроразрыва - заземленный электрод» в первые моменты времени после поступления импульса напряжения от скважины на стадии, соответствующей окончанию зарядки жидкости гидроразрыва, по меньшей мере, в одной скважине измеряют параметры электромагнитного поля и/или акустических сигналов, возникающих в результате приложения импульсов напряжения к жидкости гидроразрыва, и дополнительно определяют координаты наконечника трещины.
Известный способ позволяет определять азимут и длину трещины в реальном времени без необходимости задействования соседних скважин, а его использование возможно на различных типах ландшафта местности.
К недостаткам данного способа можно отнести невозможность определения ширины трещины, ограничения на тип геологической формации и тип жидкости, заполняющей скважину.
Известен способ определения размеров трещины ГРП (Патент RU №2324810, МПК Е21В 43/26), включающий создание в околоскважинной зоне трещины ГРП, при котором часть жидкости гидроразрыва проникает через поверхность трещины в пласт, образуя зону фильтрата вокруг трещины, и последующее определение длины и ширины трещины ГРП на основе измерения жидкости гидроразрыва, причем предварительно проводят численное моделирование вытеснения жидкости гидроразрыва из трещины и из зоны фильтрата пластовым флюидом для заданных параметров пласта, данных гидроразрыва и предполагаемых размеров трещины для расчета изменения содержания жидкости разрыва в общей добыче во время пуска скважины в эксплуатацию после ГРП, во время пуска скважины в течение всего периода выкачивания жидкости гидроразрыва производят периодический отбор образцов добываемого флюида из устья скважины, в отобранных образцах осуществляют измерение содержания жидкости гидроразрыва, а затем сравнивают результаты измерений с расчетами численного моделирования и длину трещины определяют по наилучшему совпадению результатов измерений и модельных расчетов.
Преимуществами способа являются определение длины трещины без необходимости задействования соседних скважин, отсутствие ограничений на тип геологической формации, ландшафт местности или тип жидкости, заполняющей скважину.
К недостаткам данного способа можно отнести невозможность определения азимута, глубины, высоты (интервал раскрытия) и ширины раскрытия трещины. Кроме того, данный способ не позволяет наблюдать за развитием трещины в реальном времени.
Известен способ определения геометрии трещины подземного пласта (варианты) (Патент RU №2483210, МПК Е21В 43/26), включающий измерение гамма-излучения, испускаемого трещиной, вычитание фонового излучения из измеренного гамма-излучения для получения измерения пиковой энергии, сравнение упомянутого измерения пиковой энергии с моделью транспортного-спектрометрического отклика на гамма-излучение, и определяют геометрию упомянутой трещины пласта в соответствии со значениями, связанными с упомянутой моделью отклика, а именно - высоту (интервал раскрытия) и ширину раскрытия трещины.
Преимуществами способа являются определение высоты (интервала раскрытия) и ширины раскрытия трещины в реальном времени без необходимости задействования соседних скважин, отсутствие ограничений на ландшафт местности.
К недостаткам данного способа можно отнести невозможность определения азимута трещины, и ограничения на тип геологической формации или тип жидкости, заполняющей скважину.
Известен способ контроля геометрии трещины ГРП «наземная наклонометрия» (Патент US JY 4353244, МПК Е21В 49/00, Е21В 43/26), включающий расстановку наклономеров на небольших глубинах на фиксированных расстояниях вокруг нагнетательной скважины, причем расстояние установки зависит от глубины обработки и ожидаемых размеров трещины, далее массив поверхностных наклономеров измеряет градиент смещения и предоставляет карту деформации земной поверхности над трещиной, и после анализ данных деформаций обеспечивает определение азимута, глубины и общего объема трещины.
Преимуществами способа являются возможность определения азимута, глубины и полного объема трещины в реальном времени, без необходимости задействования соседних скважин, не накладывает ограничения на тип геологической формации или тип жидкости, заполняющей скважину.
К недостаткам данного способа можно отнести большую неопределенность в полученных параметрах трещины, невозможность определения высоты (интервал раскрытия) и ширину раскрытия трещины, а также накладывает ограничения на ландшафт местности.
Известен способ определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва (а.с. №1629521, МПК Е21В 47/10), включающий возбуждение вблизи устья скважины поперечной сейсмической волны, после проведения гидроразрыва измерение расположенными на поверхности земли приемниками амплитуд волнового поля, по которым определяют пространственную ориентацию трещины гидроразрыва. Дополнительно возбуждают поперечную волну до проведения гидроразрыва, ориентируют приемники вдоль линии поляризации возбуждаемой волны и измеряют амплитуду волнового поля. Изменяют направление поляризации на угол α, повторяют возбуждение волны и измерение амплитуды волнового поля n раз до момента n⋅α>180°, а пространственную ориентацию трещины гидроразрыва определяют по величине разности амплитуд, измеренных при одинаковом направлении поляризации волны, возбужденной до и после гидроразрыва. Данный способ принят за прототип.
Недостатки известного способа, принятого за прототип:
- во-первых, сложность реализации способа, связанная с возбуждением вблизи устья скважины поперечной сейсмической волны, а также дополнительной одновременно с регистрацией колебаний в соседней скважине регистрацией колебаний в точках приема, расположенных в приповерхностной зоне;
- во-вторых, низкая надежность определения пространственной ориентации трещины гидроразрыва, так как приемники амплитуд волнового поля, по которым определяют пространственную ориентацию трещины, расположены на поверхности земли и могут иметь нечеткий сигнал, особенно в скважинах с глубиной до 2000 м, в связи с чем определить направление ориентации трещины будет невозможно;
- в-третьих, низкая точность и эффективность способа, обусловленная тем, что направление пространственной ориентации трещины гидроразрыва определяют расчетным путем по величине разности амплитуд, измеренных при одинаковом направлении поляризации волны, возбужденной до и после гидроразрыва, причем ошибка в расчете может указать иное направление пространственной ориентации трещины гидроразрыва, чем-то направление, в котором она сориентирована в действительности;
в-четвертых, продолжительность технологического процесса, связанная с многократными повторениями возбуждения волны и измерения амплитуды волнового поля n раз до момента n-α>180°, что увеличивает трудозатраты на реализацию способа.
Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности планирования гидравлического разрыва пласта и определение пространственной ориентации трещин ГРП на этапе составления дизайна мероприятия, без привлечения дорогостоящих микросейсмических и геофизических исследований.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что непосредственно перед проведением гидравлического разрыва пласта на скважине-объекте гидроразрыва и в зоне дренирования каждой из скважин элемента системы разработки определяют пластовое давление, осуществляют построение карты распределения пластового давления в пределах элемента системы разработки, в котором расположена скважина-объект гидроразрыва, с помощью которой до проведения гидравлического разрыва пласта определяют максимальные пластовые давления для зон дренирования (отбора) скважин элемента разработки и в направлении этих скважин устанавливают приоритетное направление развития трещин гидравлического разрыва пласта.
Пластовое давление в зоне дренирования каждой из скважин элемента системы разработки возможно оценить по результатам обработки данных гидродинамических исследований скважин. Однако дискретность и разновременность фактических измерений пластовых давлений является ограничивающим фактором применения данного метода.
В этой связи возможно использование косвенных методов определения пластового давления, основанных на математической обработке накопленного опыта гидродинамических и промысловых исследований (Патент RU №2715490, МПК Е21В 47/06), либо с применением искусственного интеллекта (машинного обучения).
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1. - Динамика фактического и модельного пластового давления по одной из скважин элемента разработки (скв.9070).
На фиг.2. - Схема распределения пластового давления, построенная для элемента системы разработки.
На фиг.3. - Результаты проведения дипольного волнового акустического каротажа (ВАК-Д).
Пример реализации предлагаемого способа:
Практическое применение разработанного способа рассмотрено на примере скважины 423 Гагаринского месторождения. При этом для оценки достоверности способа использованы материалы геофизических исследований (ВАК-Д), проведенных после ГРП.
Пластовое давление в зонах дренирования добывающих скважин на момент проведения ГРП определялось с помощью обработки данных гидродинамических исследований скважин, а также с привлечением косвенных методик (Патент RU №2715490, МПК Е21В 47/06 и методов искусственного интеллекта).
На Фиг. 1. представлена динамика фактического и модельного пластового давления по одной из скважин элемента разработки (скв.9070).
Высокая достоверность используемого косвенного метода определения пластового давления (сопоставлено с результатами обработки данных гидродинамических исследований) позволила оценить энергетическое состояние элемента системы разработки непосредственно перед проведением гидравлического разрыва пласта на скважине 423, расположенной в пределах
этого элемента. Достоверность воспроизведения пластового давления каждым из двух методов оценена по критерию г - коэффициенту корреляции между фактическими и модельными пластовыми давлениями (таблица).
Таблица
Сравнение коэффициентов корреляции между фактическими и модельными пластовыми давлениями
Для условий рассматриваемого объекта разработки и методика, описанная в Патенте RU №2715490, и искусственный интеллект демонстрируют высокую достоверность при воспроизведении исторических данных по пластовому давлению.
На Фиг. 2. представлена схема распределения пластового давления, некоего аналога карты изобар, построенной для фрагмента залежи.
Процедура ГРП на скважине 423 сопровождалась проведением геофизических исследований (ВАК-Д). По результатам проведенного исследования ВАК-Д установлено основное направление трещин ГРП: 280-290 северо-западного направления и 100-110 южно-восточного направления.
На Фиг. 3. представлено пространственное положение трещины ГРП по результатам проведения ВАК-Д.
Анализ, представленной на Фиг. 3 схемы, показывает, что максимальные для элемента системы разработки значения пластового давления характерны для зон отбора скважин 433 и 427. В то же время, именно в направлении этих
скважин установлено приоритетное развитие трещин по результатам ВАК-Д (Фиг. 3). То есть в пределах рассматриваемого участка залежи трещины гидравлического разрыва распространились в направлении зон с максимальным пластовым давлением.
Совпадение пространственного размещения трещин ГРП и зон с наиболее высокими пластовыми давлениями (в пределах элементов системы разработки) установлены для 26 мероприятий из 26, выполненных на рассматриваемом месторождении.
Применение заявляемого способа позволяет повысить эффективность планирования гидравлического разрыва пласта и определить пространственную ориентацию трещин ГРП на этапе составления дизайна мероприятия.
Claims (1)
- Способ прогнозирования пространственной ориентации трещины гидравлического разрыва пласта, заключающийся в том, что непосредственно перед проведением гидравлического разрыва пласта на скважине-объекте гидроразрыва и в зоне дренирования каждой из скважин элемента системы разработки определяют пластовое давление, осуществляют построение карты распределения пластового давления в пределах элемента системы разработки, в котором расположена скважина-объект гидроразрыва, с помощью которой до проведения гидравлического разрыва пласта определяют максимальные пластовые давления для зон дренирования скважин элемента разработки и в направлении этих скважин устанавливают приоритетное направление развития трещин гидравлического разрыва пласта.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2771648C1 true RU2771648C1 (ru) | 2022-05-11 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1629521A1 (ru) * | 1988-10-19 | 1991-02-23 | Центральная Геофизическая Экспедиция Министерства Нефтяной Промышленности Ссср | Способ определени пространственной ориентации трещины гидроразрыва |
| US7069989B2 (en) * | 2004-06-07 | 2006-07-04 | Leon Marmorshteyn | Method of increasing productivity and recovery of wells in oil and gas fields |
| RU2566542C1 (ru) * | 2014-11-17 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ гидравлического разрыва продуктивного пласта с глинистым прослоем и подошвенной водой |
| RU2661501C1 (ru) * | 2017-07-21 | 2018-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Способ построения карты изобар для многопластовых месторождений нефти и газа |
| RU2666573C1 (ru) * | 2017-08-11 | 2018-09-11 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ разработки нефтяной залежи с проведением повторного гидроразрыва пласта с изменением направления трещины |
| RU2715490C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-02-28 | Владислав Игнатьевич Галкин | Способ определения текущего пластового давления в эксплуатирующейся скважине турнейско-фаменской залежи без ее остановки |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1629521A1 (ru) * | 1988-10-19 | 1991-02-23 | Центральная Геофизическая Экспедиция Министерства Нефтяной Промышленности Ссср | Способ определени пространственной ориентации трещины гидроразрыва |
| US7069989B2 (en) * | 2004-06-07 | 2006-07-04 | Leon Marmorshteyn | Method of increasing productivity and recovery of wells in oil and gas fields |
| RU2566542C1 (ru) * | 2014-11-17 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Способ гидравлического разрыва продуктивного пласта с глинистым прослоем и подошвенной водой |
| RU2661501C1 (ru) * | 2017-07-21 | 2018-07-17 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Ямбург" | Способ построения карты изобар для многопластовых месторождений нефти и газа |
| RU2666573C1 (ru) * | 2017-08-11 | 2018-09-11 | Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть") | Способ разработки нефтяной залежи с проведением повторного гидроразрыва пласта с изменением направления трещины |
| RU2715490C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-02-28 | Владислав Игнатьевич Галкин | Способ определения текущего пластового давления в эксплуатирующейся скважине турнейско-фаменской залежи без ее остановки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9670770B2 (en) | Fracture evaluation through cased boreholes | |
| RU2457513C2 (ru) | Способы и системы для обработки микросейсмических данных | |
| US9658357B2 (en) | Method of real time diagnostic of fracture operations with combination of tube waves and microseismic monitoring | |
| RU2678248C2 (ru) | Построение изображений пластов звуковой волной | |
| US9250346B2 (en) | Method for determining geometric characteristics of a hydraulic fracture | |
| US9075158B2 (en) | Using a drill bit as a seismic source for SET velocity analysis | |
| US11215722B2 (en) | Joint sensor orientation and velocity model calibration | |
| CN109563736A (zh) | 诸如有机页岩储层中的夹层碳酸盐层的各向异性地层中的水平应力和非线性常数的估计 | |
| US9133699B2 (en) | Electrical methods fracture detection via 4D techniques | |
| CA2865212A1 (en) | Integrated passive and active seismic surveying using multiple arrays | |
| CN102866417A (zh) | 一种地下溶洞地震跨孔ct探测及层析成像装置及方法 | |
| BR112018070330A2 (pt) | Medições de formação usando fontes de ruído de fundo de poço | |
| US20120169343A1 (en) | Fracture detection via self-potential methods with an electrically reactive proppant | |
| RU2722861C1 (ru) | Способ расчета статических поправок | |
| Colombero et al. | Multiscale geophysical characterization of an unstable rock mass | |
| EP3301485B1 (en) | Crosswell microseismic system | |
| Liu et al. | Detection of karst voids at pile foundation by full-waveform inversion of single borehole sonic data | |
| RU2771648C1 (ru) | Способ прогнозирования пространственной ориентации трещин гидравлического разрыва пласта | |
| RU2595327C1 (ru) | Устройство сейсморазведки 2d или 3d, электроразведки и гис для повышения надежности картирования кровли соли и для прогноза нефтегазоносности подсолевых отложений в районах с развитой солянокупольной тектоникой | |
| RU2594112C2 (ru) | Комплекс для поисково-разведочных работ на нефть и газ в сложнопостроенных районах с развитой солянокупольной тектоникой с картированием кровли соли и подсолевых отложений и компьютерно-технологический комплекс (ктк) для него | |
| Eyinla et al. | Optimization of hydraulic fracture monitoring approach: A perspective on integrated fiber optics and sonic tools | |
| RU2769492C1 (ru) | Способ определения размеров и пространственного расположения трещины гидравлического разрыва пласта по геолого-промысловым данным | |
| Chakravarty et al. | Hydraulic Fracturing-Driven Infrasound Signals–a New Class of Signal for Subsurface Engineering | |
| RU2280267C1 (ru) | Способ сейсмического обследования свайных фундаментов | |
| CN112147698B (zh) | 裂缝发育带识别与特征确定的方法及系统 |