ОЦЕНКА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ И НЕЛИНЕЙНЫХ КОНСТАНТ В АНИЗОТРОПНЫХ ПЛАСТАХ, ТАКИХ КАК ПЕРЕМЕЖАЮЩИЕСЯ КАРБОНАТНЫЕ СЛОИ В КОЛЛЕКТОРАХ ОРГАНОГЕННОГО СЛАНЦА

1. Способ определения характеристик пласта, включающий в себя:
размещение прибора акустического каротажа в стволе скважины, пересекающем пласт, и применение прибора акустического каротажа в разных азимутальных направлениях для возбуждения ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт, и записи ультразвуковых волновых картин для получения данных ультразвукового каротажа для различных азимутальных направлений;
обработку данных ультразвукового каротажа для различных азимутальных направлений для определения функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением; и
идентификацию наличия вызванной напряжениями анизотропии в пласте с использованием функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разные азимутальные направления находятся в плоскости, перпендикулярной оси ствола скважины.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что идентификация наличия вызванной напряжениями анизотропии в пласте включает анализ функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением для идентификации азимутального изменения интервального времени.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что азимутальное изменение интервального времени включает по меньшей мере два из следующего: (i) первой вершины в пределах функции, (ii) второй вершины в пределах функции, (iii) первой впадины в пределах функции и (iv) второй впадины в пределах функции.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что идентификация наличия вызванной напряжениями анизотропии в пласте дополнительно включает:
составление графика функции, которая соотносит интервальное время с азимутом, для создания графика; и
анализ графика для идентификации азимутального изменения интервального времени, который включает по меньшей мере два из следующего: (i) первой вершины на графике, (ii) второй вершины на графике, (iii) первой впадины на графике и (iv) второй впадины на графике.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что ультразвуковые волновые картины проходят через призабойную зону пласта.
7. Система для определения характеристик пласта, содержащая:
прибор акустического каротажа, содержащий (i) по меньшей мере один излучатель, выполненный с возможностью возбуждения ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт, и (ii) множество приемников, выполненных с возможностью записи ультразвуковых волновых картин для получения данных ультразвукового каротажа; и
систему обработки, выполненную с возможностью:
обработки данных ультразвукового каротажа для различных азимутальных направлений прибора акустического каротажа для определения функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением; и
идентификации наличия вызванной напряжениями анизотропии в пласте с использованием функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением.
8. Способ определения характеристик пласта, включающий в себя:
размещение по меньшей мере одного прибора акустического каротажа в стволе скважины, пересекающем пласт, причем по меньшей мере один прибор акустического каротажа содержит по меньшей мере один ультразвуковой излучатель и множество ультразвуковых приемников, а также по меньшей мере один акустический излучатель и множество акустических приемников;
настройку по меньшей мере одного ультразвукового излучателя на возбуждение ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт, и настройку множества ультразвуковых приемников на запись ультразвуковых волновых картин для получения данных ультразвукового каротажа;
настройку по меньшей мере одного акустического излучателя на возбуждение акустических волновых картин, которые проходят в пласт, и настройку множества акустических приемников на запись акустических волновых картин для получения данных акустического каротажа; и
144
155
анализ данных ультразвукового каротажа и данных акустического каротажа для идентификации участка в пласте, в котором константы упругости c и c равны.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что по меньшей мере один прибор звукового каротажа содержит прибор ультразвукового каротажа и прибор акустического каротажа, причем прибор ультразвукового каротажа содержит по меньшей мере один ультразвуковой излучатель и множество ультразвуковых приемников, и прибор акустического каротажа содержит по меньшей мере один акустический излучатель и множество акустических приемников.
144
155
10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что по меньшей мере один ультразвуковой излучатель выполнен с возможностью возбуждения ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт в разных азимутальных направлениях, множество ультразвуковых приемников выполнены с возможностью записи ультразвуковых волновых картин для получения данных ультразвукового каротажа для разных азимутальных направлений, данные ультразвукового каротажа для разных азимутальных направлений и данные акустического каротажа анализируют для идентификации участка в пласте, в котором константы упругости c и c равны.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что ультразвуковые волновые картины проходят через призабойную зону пласта.
12. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя:
анализ данных ультразвукового каротажа для разных азимутальных направлений для идентификации азимутального изменения характеристики интервального времени вызванной напряжениями анизотропии в пласте;
анализ данных акустического каротажа для получения данных волновых картин кросс-дипольных мод, возникающих в результате возбуждений дипольных мод, осуществляемых двумя перпендикулярно расположенными дипольными излучателями;
анализ данных волновых картин кросс-дипольных мод для идентификации (i) формы расщепления в высокочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод и (ii) формы без расщепления в низкочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод; и
144
155
идентификацию участка в пласте как участка, в котором константы упругости c и c равны, когда (i) идентифицировано азимутальное изменение характеристики интервального времени вызванной напряжениями анизотропии в пласте, (ii) идентифицирована форма расщепления в высокочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод, и (iii) идентифицирована форма без расщепления в низкочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что высокочастотная составляющая данных волновых картин кросс-дипольных мод находится в пределах конкретного высокочастотного диапазона, и низкочастотная составляющая данных волновых картин кросс-дипольных мод находится в пределах конкретного низкочастотного диапазона, который отличается от конкретного высокочастотного диапазона.
14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что анализ данных ультразвукового каротажа для идентификации азимутального изменения характеристики интервального времени вызванной напряжениями анизотропии в пласте включает:
обработку данных ультразвукового каротажа для различных азимутальных направлений для определения функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением; и
анализ функции, которая соотносит интервальное время с азимутальным направлением, для идентификации по меньшей мере двух из следующего: (i) первой вершины в пределах функции, (ii) второй вершины в пределах функции, (iii) первой впадины в пределах функции и (iv) второй впадины в пределах функции.
15. Система для определения характеристик пласта, содержащая:
по меньшей мере один прибор акустического каротажа, содержащий по меньшей мере один ультразвуковой излучатель и множество ультразвуковых приемников, а также по меньшей мере один акустический излучатель и множество акустических приемников; и
систему обработки;
причем по меньшей мере один ультразвуковой излучатель выполнен с возможностью генерирования ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт, и множество ультразвуковых приемников выполнены с возможностью записи ультразвуковых волновых картин для получения данных ультразвукового каротажа;
причем по меньшей мере один акустический излучатель выполнен с возможностью генерирования волновых картин, которые проходят в пласт, и множество акустических приемников выполнены с возможностью записи акустических волновых картин для получения данных акустического каротажа; и
144
155
система обработки выполнена с возможностью идентификации участка в пласте, в котором константы упругости c и c равны, с использованием данных ультразвукового каротажа и данных акустического каротажа.
144
155
16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что по меньшей мере один ультразвуковой излучатель выполнен с возможностью возбуждения ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт в разных азимутальных направлениях, множество ультразвуковых приемников выполнены с возможностью записи ультразвуковых волновых картин для получения данных ультразвукового каротажа для разных азимутальных направлений, данные ультразвукового каротажа для разных азимутальных направлений и данные акустического каротажа анализируют для идентификации участка в пласте, в котором константы упругости c и c равны.
17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что система обработки дополнительно выполнена с возможностью:
анализа данных ультразвукового каротажа для разных азимутальных направлений для идентификации азимутального изменения характеристики интервального времени вызванной напряжениями анизотропии в пласте;
анализа данных акустического каротажа для получения данных волновых картин кросс-дипольных мод, возникающих в результате возбуждений дипольных мод, осуществляемых двумя перпендикулярно расположенными дипольными излучателями;
анализа данных волновых картин кросс-дипольных мод для идентификации (i) формы расщепления в высокочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод и (ii) формы без расщепления в низкочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод; и
144
155
идентификации участка в пласте как участка, в котором константы упругости c и c равны, когда (i) идентифицировано азимутальное изменение характеристики интервального времени вызванной напряжениями анизотропии в пласте, (ii) идентифицирована форма расщепления в высокочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод, и (iii) идентифицирована форма без расщепления в низкочастотной составляющей данных волновых картин кросс-дипольных мод.
18. Способ определения характеристик пласта, включающий в себя:
размещение по меньшей мере одного прибора акустического каротажа в стволе скважины, пересекающем пласт, причем по меньшей мере один прибор акустического каротажа содержит по меньшей мере один ультразвуковой излучатель и множество ультразвуковых приемников, а также по меньшей мере один акустический излучатель и множество акустических приемников;
настройку по меньшей мере одного ультразвукового излучателя на возбуждение ультразвуковых волновых картин, которые проходят в пласт, и настройку множества ультразвуковых приемников на запись ультразвуковых волновых картин для получения измеренных данных ультразвукового каротажа;
настройку по меньшей мере одного акустического излучателя на возбуждение акустических волновых картин, которые проходят в пласт, и настройку множества акустических приемников на запись акустических волновых картин для получения измеренных данных акустического каротажа; и
определение максимального горизонтального напряжения в пласте с использованием измеренных данных ультразвукового каротажа и измеренных данных акустического каротажа.
19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что по меньшей мере один прибор звукового каротажа содержит прибор ультразвукового каротажа и прибор акустического каротажа, причем прибор ультразвукового каротажа содержит по меньшей мере один ультразвуковой излучатель и множество ультразвуковых приемников, и прибор акустического каротажа содержит по меньшей мере один акустический излучатель и множество акустических приемников.
20. Способ по п. 18, отличающийся тем, что ультразвуковые волновые картины проходят через призабойную зону пласта.
21. Способ по п. 18, отличающийся тем, что определение максимального горизонтального напряжения в пласте выполняют только после определения местоположения зоны, имеющей ряд заданных свойств.
22. Способ по п. 21, отличающийся тем, что ряд заданных свойств выбирают из группы, состоящей из следующего: азимутального изменения скорости, определенного из обработки измеренных данных ультразвукового каротажа, формы расщепления поперечной волны на высоких частотах, определенной из обработки измеренных данных акустического каротажа, и отсутствия формы расщепления поперечной волны на низких частотах, определенной из обработки измеренных данных акустического каротажа.
23. Способ по п. 18, отличающийся тем, то определение максимального горизонтального напряжения в пласте включает:
(i) задание значения для максимального горизонтального напряжения в пласте;
ii) получение значения, представляющего разность между максимальным горизонтальным напряжением и минимальным горизонтальным напряжением в пласте, на основании значения для максимального горизонтального напряжения, заданного на этапе i);
iii) использование модели, которая описывает акустоупругие эффекты в горных породах, для соотнесения значения, представляющего разность между максимальным горизонтальным напряжением и минимальным горизонтальным напряжением в пласте, полученного на этапе ii), со множеством константных значений упругости;
iv) использование значения, представляющего разность между максимальным горизонтальным напряжением и минимальным горизонтальным напряжением в пласте, полученного на этапе ii), а также множества константных значений упругости из этапа iii) в качестве входных значений для числовой имитации, в ходе которой имитируют распространение звука в стволе скважины для получения имитированных данных акустического каротажа; и
v) сравнение по меньшей мере одного свойства синтетических данных акустического каротажа с соответствующим свойством измеренных данных акустического каротажа для определения того, есть ли соответствие между синтетическими данными акустического каротажа и измеренными данными акустического каротажа; и
vi) если на этапе v) отсутствует соответствие, обновление значения для максимального горизонтального напряжения в пласте и повторение этапов ii), iii), iv) и v) с использованием обновленного значения для максимального горизонтального напряжения в пласте; и
vii) если на этапе v) есть соответствие, определение величины максимального горизонтального напряжения в пласте как значения максимального горизонтального напряжения в пласте, используемого для обеспечения синтетических данных акустического каротажа, которые соответствуют измеренным данным акустического каротажа.
24. Способ по п. 23, дополнительно включающий в себя:
viii) если на этапе v) есть соответствие, определение множества констант упругости для пласта в качестве значения для множества константных значений упругости, используемого для обеспечения синтетических данных акустического каротажа, которые соответствуют измеренным данным акустического каротажа.
25. Способ по п. 23, отличающийся тем, что сравнение на этапе v) включает сравнение синтетической дисперсии интервального времени, сгенерированной из синтетических данных акустического каротажа, с измеренной дисперсией интервального времени, сгенерированной из измеренных данных акустического каротажа.
26. Способ по п. 25, отличающийся тем, что синтетическая дисперсия интервального времени и измеренная дисперсия интервального времени представляют собой дисперсии интервального времени дипольных изгибных мод.
27. Способ по п. 18, отличающийся тем, то определение максимального горизонтального напряжения в пласте включает:
(i) задание значения для максимального горизонтального напряжения в пласте;
ii) получение значения, представляющего разность между максимальным горизонтальным напряжением и минимальным горизонтальным напряжением в пласте, на основании значения для максимального горизонтального напряжения, заданного на этапе i);
iii) использование модели, которая описывает акустоупругие эффекты в горных породах, для соотнесения значения, представляющего разность между максимальным горизонтальным напряжением и минимальным горизонтальным напряжением в пласте, полученного на этапе ii), со множеством константных значений упругости;
iv) использование значения, представляющего разность между максимальным горизонтальным напряжением и минимальным горизонтальным напряжением в пласте, полученного на этапе ii), а также множества константных значений упругости из этапа iii) в качестве входных значений для числовой имитации, в ходе которой имитируют распространение звука в стволе скважины для получения имитированных данных акустического каротажа, а также имитированных данных ультразвукового каротажа; и
v) сравнение по меньшей мере одного свойства синтетических данных акустического каротажа и по меньшей мере одного свойства синтетических данных ультразвукового каротажа с соответствующими свойствами измеренных данных акустического каротажа и измеренных данных ультразвукового каротажа для определения того, есть ли соответствие между этими данными; и
vi) если на этапе v) отсутствует соответствие, обновление значения для максимального горизонтального напряжения в пласте и повторение этапов ii), iii), iv) и v) с использованием обновленного значения для максимального горизонтального напряжения в пласте; и
vii) если на этапе v) есть соответствие, определение величины максимального горизонтального напряжения в пласте как значения максимального горизонтального напряжения в пласте, используемого для обеспечения соответствующих друг другу данных.
28. Способ по п. 27, отличающийся тем, что сравнение на этапе v) включает сравнение синтетической дисперсии интервального времени, сгенерированной из синтетических данных акустического каротажа, с измеренной дисперсией интервального времени, сгенерированной из измеренных данных акустического каротажа, и сравнение азимутального изменения синтетического интервального времени или скорости, сгенерированных из синтетических данных ультразвукового каротажа, с азимутальным изменением измеренного интервального времени или скорости, сгенерированных из измеренных данных ультразвукового каротажа.
29. Способ по п. 23, отличающийся тем, что в числовой имитации на этапе iv) используют геостатическое давление пласта в качестве входного значения.
30. Способ по п. 29, отличающийся тем, что геостатическое давление пласта определяют путем интегрирования данных плотностного каротажа пласта.
31. Способ по п. 23, отличающийся тем, что в числовой имитации на этапе iv) используют величину минимального горизонтального напряжения пласта в качестве входного значения.
32. Способ по п. 31, отличающийся тем, что величину минимального горизонтального напряжения пласта определяют из по меньшей мере одного из (i) мини-ГРП и (ii) испытания на герметичность.
144
155
33. Способ по п. 23, отличающийся тем, что множество константных значений упругости в модели на этапе iii) включают константы упругости c и c, которые равны друг другу.
34. Способ по п. 18, отличающийся тем, что пласт представляет собой слоистый пласт.