ГЕОМЕТРИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ПЛОСКОСТЕЙ РАЗВИТИЯ ТРЕЩИН
GEOMETRICAL REPRESENTATION OF PLANES FRACTURE DEVELOPMENT

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США с порядковым номером №61/710582, озаглавленной “Identifying Dominant Fracture Orientations” (Идентификация доминирующих ориентаций трещин), поданной 5 октября 2012, и заявке на полезный патент США с порядковым номером №13/896400, озаглавленной “Geometrical Presentation Of Fracture Planes”, поданной 17 мая 2013.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Это описание относится к формированию геометрического представления плоскостей трещин, идентифицированных из микросейсмических данных. Микросейсмические данные часто получают в связи с операциями обработки гидравлического разрыва пласта, применяемыми к подземному пласту. Операции гидравлического разрыва обычно применяют, чтобы образовывать искусственные трещины в подземном пласте и посредством этого повышать продуктивность по углеводородам подземного пласта. Давления, генерируемые операцией гидроразрыва, могут возбуждать малоамплитудные или низкоэнергетические сейсмические события (волны) в подземном пласте, и события могут детектироваться посредством датчиков и накапливаться для анализа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном общем аспекте геометрическое представление плоскостей развития трещин выводят из микросейсмических данных. В некоторых случаях группы плоскостей трещин отображают в отдельных диаграммах (графических изображениях).
В некоторых аспектах плоскости трещин идентифицируют на основании данных микросейсмического события, накопленных в операции гидроразрыва подземной зоны. Каждая плоскость трещины связывается с подмножеством данных микросейсмического события. Группы доверительного уровня идентифицируют из плоскостей трещин. Каждая группа доверительного уровня включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительное значение в пределах соответственного диапазона. Формируют графическое представление плоскостей трещин. Графическое представление включает в себя отдельную диаграмму для каждой группы доверительного уровня.
Реализации могут включать в себя один или несколько из следующих признаков. Каждая группа доверительного уровня включает в себя множество плоскостей трещин. Каждая плоскость трещины в данной группе доверительного уровня имеет доверительное значение точности в пределах соответственного диапазона значений для доверительности точности. Каждая плоскость трещины в данной группе доверительного уровня имеет значение другого параметра в пределах соответственного диапазона значений для другого параметра. Другой параметр включает в себя соответственные объем трещины, объем разрыва пласта, ширину трещины, эффективность жидкости разрыва или их комбинацию.
Дополнительно или альтернативно, эти и другие реализации могут включать в себя один или несколько из следующих признаков. Доверительное значение точности вычисляют для каждой из плоскостей трещин. Доверительное значение точности для плоскости трещины вычисляют на основании параметров подмножества данных микросейсмического события, связанных с плоскостью трещины. Параметры подмножества данных микросейсмического события включают в себя неопределенность измерения местоположения каждого микросейсмического события, моментную магнитуду каждого микросейсмического события (например, интенсивность), расстояние между каждым микросейсмическим событием и связанной с ним плоскостью трещины, число микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины, вариацию ориентации плоскости трещины, вариацию позиции плоскости трещины, или их комбинацию.
Дополнительно или альтернативно, эти и другие реализации могут включать в себя один или несколько из следующих признаков. Группы доверительных уровней включают в себя группу высокого доверительного уровня, которая включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительные значения точности в высшем диапазоне, группу низкого доверительного уровня, которая включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительные значения точности в низшем диапазоне, группу среднего доверительного уровня, которая включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительные значения точности между высшим диапазоном и низшим диапазоном, или их комбинацию.
Дополнительно или альтернативно, эти и другие реализации могут включать в себя один или несколько из следующих признаков. Идентифицируют две, три, четыре, пять или другое число групп доверительных уровней. Группы доверительных уровней идентифицируют на основании разделительных значений, которые задают диапазон доверительных значений для каждой группы доверительных уровней. Разделительные значения являются «задаваемыми пользователем». Разделительные значения вычисляют на основании доверительных значений для плоскостей трещин.
Дополнительно или альтернативно, эти и другие реализации могут включать в себя один или несколько из следующих признаков. Графическое представление отображают на устройстве отображения. Графическое представление формируется и отображается в течение применения операции гидроразрыва. Отображаемое графическое представление обновляется на основании дополнительных данных микросейсмического события из операции гидроразрыва. Отдельная диаграмма каждой группы доверительных уровней включает в себя трехмерное представление плоскостей трещин в группе доверительного уровня, трехмерное представление микросейсмических событий, связанных с плоскостями трещин в группе доверительного уровня, и идентификацию доверительного уровня, связанного с группой доверительного уровня. Каждое микросейсмическое событие графически идентифицировано его соответственной плоскостью развития трещины. Представляются микросейсмические события, которые не являются связанными с плоскостью трещины.
Подробности одной или нескольких реализаций изложены на сопроводительных чертежах и в описании ниже. Другие функции, объекты и преимущества будут очевидными из описания и чертежей, и из формулы изобретения.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1A - схема примерной системы скважин;
Фиг.1B - схема примерной вычислительной подсистемы 110 по Фиг.1A.
Фиг.2A и 2B - диаграммы (графические изображения), показывающие примерные плоскости трещин.
Фиг.3 - схема, показывающая пример графического представления плоскостей трещин.
Фиг.4 - схема последовательности операций примерного способа для представления плоскостей трещин.
Одинаковые ссылочные знаки на различных чертежах обозначают одинаковые элементы.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В некоторых аспектах описанного в документе, параметры трещин, доминирующие ориентации трещин или другие данные идентифицируют из микросейсмических данных. В некоторых случаях эти или другие типы данных динамически идентифицируют, например, в режиме реального времени в течение операции гидроразрыва. Для многих приложений и способов анализа требуется идентификация плоскостей трещин из микросейсмических событий реального времени, и индивидуальные плоскости трещин могут отображаться, чтобы показать временную эволюцию и геометрическое изъятие, включая местоположение, распространение, рост, уменьшение или удаление плоскостей трещин. Такие возможности могут включаться в системы управления, программное обеспечение, аппаратные средства или другие типы инструментальных средств, доступных инженерам по эксплуатации месторождений нефти и газа, когда они анализируют потенциальные месторождения нефти и газа, возбуждая при этом гидравлические разрывы и анализируя результирующие сигналы. Такие инструментальные средства могут обеспечить надежный и непосредственный интерфейс для представления и визуализации динамики гидравлических разрывов, каковое может помочь в анализе сложности трещины, структуры сетки трещин и геометрии коллектора. Такие инструментальные средства могут помочь в оценивании эффективности операции гидравлического разрыва пласта, например, путем улучшения, повышения или оптимизации плотности расположения трещин, и отслеживания длин и высот. Такие усовершенствования операции гидроразрыва, применяемой к коллектору, может повышать добычу углеводородов или других ресурсов из коллектора.
Операции гидравлического разрыва могут применяться в любой подходящей подземной зоне. Операции гидравлического разрыва часто применяются в плотных устойчивых породах с малопроницаемыми коллекторами, которые могут включать в себя, например, низкой проницаемости обычные пласты-коллекторы нефти и газа, непрерывные бассейновые залежи ресурсов и коллекторы сланцевого газа или другие типы пластов. Гидравлический разрыв пласта может порождать искусственные трещины в подземной части, каковое может повышать продуктивность коллектора по углеводородам.
В течение применения операции гидравлического разрыва пласта закачивание текучих сред высокого давления может изменять напряжения, аккумулировать касательные напряжения сдвига и вызывать другие эффекты в пределах геологических глубинных структур. В некоторых случаях микросейсмические события связываются с трещинами гидроразрыва, образованными активностями по разрыву пласта. Акустическая энергия или звуковые сигналы, связанные с напряжением в горных породах, деформациями и разрывом пласта, могут детектироваться и накапливаться посредством датчиков. В некоторых случаях микросейсмические события имеют низкоэнергетический (например, со значением регистрации интенсивности или моментной магнитуды менее трех), и некоторая неопределенность или точность, или погрешность измерений связана с местоположениями (сейсмического) события. Неопределенность может быть описана, например, вытянутым сфероидом, где высшая вероятность находится в центре сфероида, и низшая вероятность - на краю.
Построение карты (моделирование) микросейсмического события может использоваться, чтобы геометрически определять местоположение точки источника (пункта возбуждения) микросейсмических событий на основании детектированных продольных и поперечных волн. Детектированные продольные и поперечные волны (например, p-волны и s-волны) могут выдавать дополнительную информацию о микросейсмических событиях, включая местоположение точки источника, местоположение события и неопределенность измерения позиции, время наступления события, моментную магнитуду события, направление движения точки и спектр излучения энергии, и возможно другие. Может осуществляться мониторинг микросейсмических событий в реальном времени, и в некоторых случаях события также обрабатываются в реальном времени в течение операции гидроразрыва. В некоторых случаях после операции гидроразрыва микросейсмические события, накопленные из операции, обрабатываются совместно в виде “послеоперационных данных”.
Обработка данных микросейсмического события, накопленных из операции гидроразрыва, может включать в себя установление соответствия трещины (также называемое построением карты трещины). Процессы установления соответствия трещин могут идентифицировать плоскости трещины в любой зоне на основании микросейсмических событий, накопленных из зоны. Некоторые примерные вычислительные алгоритмы для установления соответствия трещин используют данные микросейсмического события (например, местоположение события, неопределенность измерения местоположения события, моментную магнитуду события, и т.д.), чтобы идентифицировать индивидуальные трещины, которые соответствуют накопленному множеству микросейсмических событий. Некоторые примерные вычислительные алгоритмы могут вычислять статистические характеристики трещинных структур. Статистические характеристики могут включать в себя, например, ориентацию трещины, тренды ориентации трещины, размер трещины (например, длину, высоту, площадь и т.д.), плотность расположения трещин, сложность трещины, характеристики сетки трещин и т.д. Некоторые вычислительные алгоритмы учитывают неопределенность в местоположении событий путем использования множественных реализаций определения местоположения микросейсмического события. Например, альтернативные статистические реализации, связанные со способами Монте-Карло, могут использоваться для заданного распределения вероятностей на сфероидном или другом типе распределения.
Обычно, алгоритмы установления соответствия трещин могут оперировать данными реального времени, послеоперационными данными или любой подходящей комбинацией этих и других типов данных. Некоторые вычислительные алгоритмы для установления соответствия трещин оперируют только послеоперационными данными. Алгоритмы, оперирующие послеоперационными данными, могут использоваться, когда любое подмножество или несколько подмножеств микросейсмических данных, подлежащих обработке, были накоплены из операции гидроразрыва; такие алгоритмы могут осуществлять доступ (например, в виде начального ввода) к полному подмножеству микросейсмических событий, подлежащих обработке. В некоторых реализациях алгоритмы установления соответствия трещины могут оперировать данными реального времени. Такие алгоритмы могут использоваться для автоматического установления соответствия трещин в реальном времени в течение операции гидроразрыва. Алгоритмы, оперирующие данными реального времени, могут использоваться в течение операции гидроразрыва, и такие алгоритмы могут приспосабливать или динамически обновлять модель предварительно идентифицированной трещины, чтобы отразить вновь полученные микросейсмические события. Например, как только микросейсмическое событие детектировано и отобрано из поля обработки, алгоритм реального времени автоматического установления соответствия трещин может реагировать на это новое событие путем динамической идентификации и извлечения плоскости трещины из уже накопленных микросейсмических событий в режиме реального времени. Некоторые вычислительные алгоритмы для установления соответствия трещин могут оперировать комбинацией послеоперационных данных и данных реального времени.
В некоторых случаях алгоритмы построения карт трещин сконфигурированы с возможностью обрабатывать условия, которые возникают в ходе обработки микросейсмических данных реального времени. Например, несколько типов требований или условий могут происходить по большей части преимущественно в контексте реального времени. В некоторых случаях способы обработки в реальном времени могут быть приспособлены для учета (либо снижения, либо избегания) сниженной точности, которая иногда связывается с трещинами, извлеченными из наборов данных, не имеющих достаточного количества микросейсмических событий или не имеющих достаточного количества микросейсмических событий в некоторых частях представления (области). Некоторые способы обработки в реальном времени могут быть приспособлены для создания данных трещины, которые согласуются с данными трещины, получаемыми из способов обработки послеоперационных данных. Например, некоторые из примерных способов обработки в реальном времени, описанных в документе, выдали результаты, которые являются статистически одинаковыми согласно критерию проверки статистических гипотез (t-критерию и F-критерию) с результатами, выдаваемыми способами обработки послеоперационных данных на тех же данных.
В некоторых случаях, способы обработки в реальном времени могут быть приспособлены, чтобы легко (например, мгновенно, с точки зрения пользователя) предлагать пользователям данные идентифицированной трещины. Такие функциональные возможности могут позволить специалистам по эксплуатации или операторам динамически получать геометрические данные трещин и корректировать параметры операции гидроразрыва, когда это целесообразно (например, чтобы улучшать, повышать, оптимизировать или иным образом изменять режим обработки). В некоторых случаях плоскости трещин динамически извлекаются из микросейсмических данных и отображаются в реальном времени специалистам по эксплуатации. Способы обработки в реальном времени могут показывать высокое быстродействие. В некоторых случаях, рабочая характеристика может быть улучшена посредством технологии параллельной вычислительной обработки, технологии распределенной вычислительной обработки, подходов с организацией параллельных потоков, алгоритмов быстрого двоичного поиска или комбинации этих и других аппаратных и программных решений, которые содействуют операциям реального времени.
В некоторых реализациях технология установления соответствия трещин может непосредственно представлять информацию о плоскостях трещин связанной с трехмерными микросейсмическими событиями. Представляемые плоскости трещин могут представлять сетки трещин, которые показывают множественные ориентации и активизируют сложные образы (развития) трещин. В некоторых случаях, параметры гидравлического разрыва извлекаются из облака данных микросейсмического события; такие параметры могут включать в себя, например, тренды ориентации трещины, плотность расположения трещин и сложность трещины. Информация параметра трещины может представляться специалистам по эксплуатации или операторам, например, в табличном, числовом или графическом интерфейсе или интерфейсе, который объединяет табличные, числовые и графические элементы. Графический интерфейс может быть представлен в реальном времени и может показывать реального времени динамику трещин гидравлического разрыва. В некоторых случаях это может помогать специалистам по эксплуатации анализировать сложность трещины, сетку расположения трещин и геометрию коллектора, или это может помогать им лучше понимать процесс гидравлического разрыва, если он происходит.
В некоторых реализациях доверительные значения точности используются, чтобы определять количественно определенность для плоскостей трещин, извлеченных из микросейсмических данных. Доверительные значения точности могут использоваться, чтобы классифицировать трещины на доверительные уровни. Например, три доверительных уровня (низкий доверительный уровень, средний доверительный уровень и высокий доверительный уровень) являются подходящими для некоторых контекстов, тогда как в другие контекстах другое число (например, два, четыре, пять, и т.д.) доверительных уровней может быть целесообразным. Доверительное значение точности для плоскости трещины может быть вычислено на основании любых надлежащих данных. В некоторых реализациях доверительное значение точности для плоскости трещины вычисляют на основании местоположений микросейсмических событий и неопределенности позиции, моментной магнитуды отдельных микросейсмических событий, расстояния между отдельными событиями и их опорной плоскостью трещин, числа опорных событий, связанных с плоскостью трещины, и веса вариации ориентации трещины, среди прочего.
Доверительные значения точности могут быть вычислены, и плоскости трещины могут быть классифицированы в любое подходящее время. В некоторых случаях доверительные значения точности вычисляют, и плоскости трещины классифицируют в реальном времени в течение операции гидроразрыва. Плоскости трещины могут быть представлены пользователю в любое подходящее время и в любом подходящем формате. В некоторых случаях плоскости трещины представляют графически в пользовательском интерфейсе в реальном времени в соответствии с доверительными значениями точности, в соответствии с доверительными уровнями точности, или согласно любому другому типу классификации. В некоторых случаях пользователи могут выбрать отдельные группы или отдельные плоскости (например, таковые с высокими доверительными уровнями) для рассмотрения или анализа. Плоскости трещин могут быть представлены пользователю в алгебраическом формате, числовом формате, графическом формате или комбинации этих и другие форматов.
В некоторых реализациях осуществляется мониторинг микросейсмических событий в реальном времени в течение операции гидравлического разрыва пласта. Так как осуществляется мониторинг событий, их также возможно обрабатывать в реальном времени, их также возможно обрабатывать позже в качестве данных постобработки, или их также возможно обрабатывать с использованием комбинации обработки данных постобработки и реального времени. События могут обрабатываться любым подходящим способом. В некоторых случаях события обрабатываются индивидуально, во времени и в очередности, в которой они принимаются. Например, состояние системы S(M,N-1) может использоваться, чтобы представлять число M плоскостей, генерируемых из N-1 предшествующих событий. Новое поступающее N-ое событие может запустить систему S(M,N-1). В некоторых случаях, по приему N-ого события формируется гистограмма или распределение диапазонов ориентации. Например, гистограмма распределения вероятностей или гистограмма преобразования Хафа (Hough) вырожденных плоскостей в домене углов направления простирания (вытянутости) и наклона может формироваться, чтобы идентифицировать осуществимые доминирующие ориентации трещин, вложенные в множества трещин.
Базовая плоскость может формироваться из подмножества микросейсмических событий. Например, любые три неколлинеарные точки в пространстве математически задают базовую плоскость. Базовая плоскость, заданная тремя неколлинеарными микросейсмическими событиями, может быть представлена вектором (a, b, c) нормали. Вектор (a, b, c) нормали может быть вычислен на основании позиций этих трех событий. Ориентация базовой плоскости может вычисляться на основе вектора нормали. Например, наклон θ и простирание φ могут иметь вид
. (1)
Угол θ наклона плоскости трещины может представлять угол между плоскостью трещины и горизонтальной плоскостью (например, xy-плоскостью). Угол φ направления простирания плоскости трещины может представлять угол между горизонтальной опорной осью (например, осью X) и горизонтальной линией, где плоскость трещины пересекает горизонтальную плоскость. Например, угол направления простирания может задаваться относительно направления на Север или другого горизонтального опорного направления. Плоскость трещины может задаваться другими параметрами, включая угловые параметры, отличные от угла направления простирания и наклона.
В общем, N событий могут поддерживать P базовых плоскостей, где P=N(N-1)(N-2)/6, углы направления простирания и наклона. Вероятностная гистограмма может строиться исходя из углов ориентации. Вероятностная гистограмма или расширенная гистограмма преобразования Хафа (Hough) может иметь любую подходящую конфигурацию. Например, конфигурация гистограммы может основываться на фиксированном размере интервала значений (столбца гистограммы) и фиксированном числе интервалов значений, натуральном оптимальном размере интервала значений в домене углов направления простирания и наклона, или других типах интервалов значений. Гистограмма может основываться на любом подходящем числе микросейсмических событий (например, десятках, сотнях, тысячах и т.д.) и любом подходящем диапазоне ориентаций. В некоторых случаях множественные дискретные интервалы значений задаются для гистограммы, и каждый интервал значений представляет дискретный диапазон ориентаций. Количество базовых плоскостей в каждом дискретном диапазоне может вычисляться на основе базовых плоскостей. В некоторых случаях ориентация каждой базовой плоскости находится в пределах диапазона ориентации, связанного с одним из интервалов значений. Например, для N микросейсмических событий, каждой из P базовых плоскостей может быть назначен интервал значений, и может быть вычислено количество базовых плоскостей, назначенных каждому интервалу значений. Количество, вычисленное для каждого интервала значений, может быть любым подходящим значением. Например, количество может быть ненормализованным числом базовых плоскостей, количество может быть нормализованной вероятностью, частотой или долей базовых плоскостей, или количество может быть другим типом значения, которое подходит для гистограммы. Гистограмма может формироваться, чтобы представлять количество базовых плоскостей, назначенных всем интервалам значений, или представлять количество базовых плоскостей, назначенных подмножеству интервалов значений. Примерные способы для формирования, обновления и использования гистограммы на основании микросейсмических данных описаны в предварительной заявке на патент США № 61/710582, поданной 5 октября 2012.
В некоторых примерах гистограмма представлена в виде трехмерной столбчатой диаграммы, трехмерной карты поверхности или другого подходящего графика в соответствующей системе координат. Пики на графике гистограммы могут указывать доминирующие ориентации трещин. Например, вдоль одной оси гистограмма может представлять углы направления простирания от 0° до 360° (или другой диапазон), и углы направления простирания могут быть разделены на любое подходящее число интервалов значений; вдоль другой оси гистограмма может представлять углы наклона от 60° до 90° (или другой диапазон), и углы наклона могут быть разделены на любое подходящее число интервалов значений. Количество (например, вероятность) для каждого интервала значений может быть представлено вдоль третьей оси в гистограмме. Результирующая диаграмма может показывать локальные максимумы (пики). Каждый локальный максимум (пик) может указывать соответственный угол направления простирания и угол наклона, который представляет доминирующую ориентацию трещины. Например, локальный максимум гистограммы может указывать, что больше базовых плоскостей ориентировано вдоль этого направления (или диапазона направлений), чем вдоль соседних направлений, и эти базовые плоскости являются либо близко параллельными, либо по существу находятся на той же плоскости.
3
3
Диапазон ориентации, представленный каждым интервалом значений в гистограмме, может задаваться любым подходящим способом. В некоторых случаях, каждый интервал значений представляет предопределенный диапазон ориентаций. Например, может использоваться способ фиксированного размера интервала значений. В некоторых случаях, диапазон или размер для каждого интервала значений вычисляют на основании данных, которые будут представлены гистограммой. Например, может использоваться способ натурального оптимального размера интервала значений. В некоторых случаях, ориентации базовых плоскостей сортируют и идентифицируют кластеры отсортированных ориентаций. Например, все направления простирания могут сортироваться в порядке убывания и возрастания и затем группироваться в кластеры; подобным образом все значения наклона могут сортироваться в порядке убывания и возрастания и затем группироваться в кластеры. Кластеры могут быть связаны с двумерной сеткой, и может подсчитываться число базовых плоскостей в каждой ячейке сетки. В некоторых случаях этот способ может формировать адаптивные и динамические кластеры, приводя к высокоточным значениям для доминирующих ориентаций. Этот способ и связанные с ним уточнения могут быть реализованы с вычислительной сложностью Nlog(N). В некоторых случаях, размеры интервала значений для обоих и направления простирания, и наклона являются фиксированными, и ячейка сетки местоположений каждой базовой плоскости может быть явно определена согласно связанному направлению простирания и наклону с вычислительной сложностью N.
0
0
0
Плоскости трещин, связанные с множеством микросейсмических событий, могут извлекаться из доминирующих ориентаций, вложенных в данные гистограммы. Базовые плоскости, которые поддерживают доминирующую ориентацию (θ, φ), могут быть либо почти параллельными, либо находиться на той же плоскости. Базовые плоскости, расположенные в пределах той же плоскости, могут объединяться вместе, формируя новую плоскость трещины с более сильной поддержкой (например, представляющей большее число микросейсмических событий). Любой подходящий способ может использоваться, чтобы объединять плоскости трещин. В некоторых случаях для каждой доминирующей ориентации (θ, φ), нормаль к вектору плоскости строится с компонентами (sin θ cos φ, sin θ sin φ, cos θ). В некоторых случаях, результаты являются нечувствительными к положению плоскости, и без потери общности, плоскость может строиться из этого вектора нормали (например, полагая, что источник находится в плоскости). Плоскость может быть описана . Нормальное расстояние со знаком каждого события (x, y, z) от базовой плоскости до созданной плоскости может быть представлено . В этом представлении события с противоположными знаками для d расположены на противоположных сторонах плоскости.
В некоторых случаях микросейсмические события группируются в кластеры на основании их расстояний от построенных плоскостей трещин. Например, кластер событий может содержать группу событий, ближайших к построенной плоскости трещины. По существу, каждый кластер микросейсмических событий может поддерживать конкретную плоскость трещины. Размер кластера относится к числу событий, которые содержит кластер. В некоторых случаях пользовательский ввод или другие данные программы могут назначать минимальное число событий в устойчивом кластере. Минимальный размер кластера может зависеть от числа микросейсмических событий в данных. В некоторых случаях минимальный размер кластера должен быть больше или равен трем. Например, кластеры, имеющие размер, больший или равный минимальному размеру кластера, могут рассматриваться допустимыми плоскостями трещин. Алгоритм подбора может применяться к значениям местоположения и неопределенности местоположения для событий в каждом кластере для нахождения их соответствующей плоскости трещины.
i
i
i
Любой подходящий способ может использоваться для идентификации плоскости трещины из множества микросейсмических событий. В некоторых случаях используется способ подбора хи-квадрат. При условии K наблюдаемых микросейсмических событий, местоположения могут быть представлены (x, y, z), и их неопределенности измерений могут быть представлены , где 1≤i≤K. Параметры модели плоскости z=ax+by+c могут вычисляться, например, согласно минимизации оценочной функции хи-квадрат
(2)
Оценочная функция хи-квадрат может быть решена любым подходящим способом. В некоторых случаях, решение может быть получено путем решения трех уравнений, которые являются частными производными  относительно своих переменных, где каждая частная производная принудительно устанавливается в нуль. В некоторых случаях не имеется аналитического решения для этой нелинейной математической системы уравнений. Численные методы (например, численный метод Ньютона, способ Ньютона-Рафсона, метод сопряженных градиентов, или другой способ) могут применяться, чтобы получить решение a, b и c, и могут вычисляться углы направления простирания и наклона (например, с использованием уравнение (1) выше). Ориентация доминирующей плоскости трещины, вычисленной из микросейсмических событий, может быть такой же как у, или может немного отличаться от, доминирующей ориентации трещины, идентифицированной из гистограммы.
В некоторых реализациях алгоритм выполняет итерации по всем возможным доминирующим ориентациям, чтобы развернуть все осуществимые плоскости трещины. В некоторых случаях алгоритм выполняет итерации по выбранному подмножеству возможных доминирующих ориентаций. Итерации могут сходиться к плоскостям. Некоторые плоскости могут быть точно равными друг другу, и некоторые могут быть близкими друг к другу. Две плоскости могут рассматриваться "близкими" друг к другу, например, когда среднее расстояние событий одной плоскости от другой плоскости составляет менее заданного порога. Пороговое расстояние может назначаться, например, в виде управляющего параметра. Алгоритм может объединять близкие плоскости вместе, и события поддержки одной плоскости могут связываться с событиями поддержки другой объединенной плоскости(ей).
В некоторых случаях ограничения налагают на плоскости трещины, идентифицированные из микросейсмических данных. Например, в некоторых случаях, невязка расстояния для событий должна быть меньше, чем данное расстояние допуска. Расстояние допуска может назначаться, например, как управляющий параметр. В некоторых случаях идентифицированные плоскости трещин должны быть надлежаще усекаться, чтобы представлять конечный размер трещин. Граница усеченных плоскостей может вычисляться на основе позиции поддерживающих событий и неопределенности измерения местоположения событий. Новые плоскости трещины конечного размера могут объединяться с уже идентифицированными трещинами.
В некоторых случаях, новое поступающее N-ое микросейсмическое событие связывается с плоскостями трещин, уже идентифицированными на основании предшествующих N-1 микросейсмический событий. После связывания нового события с существующей трещиной может использоваться алгоритм, чтобы обновить существующую трещиноватость. Например, обновление трещиноватости может изменить геометрию трещины, местоположение, ориентацию или другие параметры. После выбора одной из предварительно идентифицированных плоскостей трещин может быть вычислено расстояние плоскости трещины от нового события. Если расстояние меньше чем или равно управляющему параметру расстояния, новое событие может добавляться к множеству поддерживающих событий для плоскости трещины. Если расстояние больше чем управляющий параметр расстояния, другие ранее идентифицированные плоскости трещины могут выбираться (например, множественно или рекурсивно) до тех пор, пока не будет найдена плоскость в пределах порогового расстояния. После того, как новое событие добавлено к поддерживающему множеству для плоскости трещины, новые значения направления простирания и наклона могут быть вычислены и если нужно - могут быть повторно вычислены (например, с использованием способа подбора хи-квадрат или другого статистического или детерминированного способа) для плоскости трещины. Обычно, повторное вычисление параметров трещины вызывает ограниченное изменение в ориентации из-за условного управления расстоянием.
В некоторых случаях, когда новое микросейсмическое событие связывается с плоскостью трещины, один или несколько параметров (например, невязка расстояния, площадь и т.д.) могут модифицироваться или оптимизироваться. Невязка r расстояния для плоскости может представлять среднее расстояние от поддерживающих событий до плоскости. Если невязка расстояния меньше, чем данный допуск T невязки, новое событие может быть выставлено флажком по отношению к связанному множеству событий для плоскости. В некоторых случаях дополнительный процесс, с помощью которого другие связанные события поддерживающего множества отбираются из списка, запускается и завершается, когда невязка r расстояния находится в пределах данного T. Площадь плоскости трещины может представлять размер плоскости трещины. Практический опыт показывает, что обычно новое событие побуждает плоскость трещины распространяться по длине, расти по высоте, или и то, и другое. Таким образом вычислительные процессы могут ограничиваться условием неуменьшающейся площади, в силу чего площадь новой плоскости должна расти больше или оставаться равной таковой для исходной плоскости (а не сокращаться), когда новое событие добавляется к плоскости.
Ориентация плоскости трещины может представлять угол плоскости трещины. Например, вектор нормали, углы направления простирания и наклона, или другие подходящие параметры могут использоваться для представления ориентации плоскости трещины. Изменение в ориентации плоскости трещины (или другие изменения по отношению к плоскости трещины) могут вызвать удаление некоторых связанных поддерживающих событий из списка связанных событий в список несвязанных событий на основании их расстояний от обновленной плоскости трещины. Дополнительно или альтернативно изменение в ориентации плоскости трещины может вызвать назначение некоторых ранее несвязанных событий для плоскости трещины на основании их близости к обновленной плоскости трещины. Кроме того, некоторые события, связанные с соседними плоскостями, могут также являться связанными с текущей плоскостью. Если новое событие связано с двумя плоскостями трещин, плоскости трещин могут пересекать друг друга. В некоторых случаях, пересечение плоскостей может объединяться. Если новое событие не принадлежит какой-либо существующей плоскости трещины, оно может назначаться в список “несвязанных событий”.
Накопленные N микросейсмических событий могут рассматриваться в любой точке являющимися подмножеством набора событий конечных послеоперационных данных. В таких случаях гистограмма или распределение ориентаций на основании первых N событий может отличаться от гистограммы или распределения ориентаций, построенных из конечных послеоперационных данных. Некоторые плоскости трещин, извлеченные из N микросейсмических событий, могут не являться точными, и эта неточность может уменьшаться, если время увеличивается, и больше событий накапливаются. В качестве примера точность и доверительность могут быть ниже в начальное время, когда детектированные плоскости трещин связываются с микросейсмическими событиями, расположенными близко к стволу скважины. Такие данные могут указывать плоскости трещины, которые являются почти параллельными стволу скважины, даже если эти плоскости не представляют фактические трещины.
Доверительность точности разрыва может использоваться в качестве меры определенности, связанной с плоскостями трещин, идентифицированными из микросейсмических данных. В некоторых случаях доверительность точности идентифицируется в реальном времени в течение операции гидроразрыва. Доверительность точности может определяться из любых подходящих данных с использованием любых подходящих вычислений. В некоторых случаях на доверительное значение точности для плоскости трещины влияет ряд микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины. Например, доверительное значение точности может взвешиваться (изменять масштаб) (например, линейно, нелинейно, экспоненциально, полиномиально и т.д.) числом микросейсмических событий согласно функции. Число микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины, может включаться (например, в виде весового, экспоненциального коэффициента и т.д.) в уравнение для вычисления доверительности точности. В некоторых случаях, плоскость трещины имеет более высокое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается более большим числом точек микросейсмических данных (или более низкое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается меньшим числом точек микросейсмических данных).
В некоторых случаях, доверительное значение точности для плоскости трещины находится под влиянием неопределенности местоположения для микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины. Например, доверительное значение точности может взвешиваться (например, линейно, нелинейно, экспоненциально, полиномиально и т.д.) неопределенностью местоположения микросейсмического события согласно функции. Неопределенность местоположения микросейсмического события может включаться (например, в виде весового, экспоненциального коэффициента или какой-либо затухающей функции расстояния и т.д.) в уравнение для вычисления доверительности точности. В некоторых случаях, плоскость трещины имеет более высокое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается точками микросейсмических данных, имеющими более низкую неопределенность (или более низкое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается точками микросейсмических данных, имеющими более высокую неопределенность).
В некоторых случаях доверительное значение точности для плоскости трещины находится под влиянием моментной магнитуды для микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины. Например, доверительное значение точности может взвешиваться (например, линейно, нелинейно, экспоненциально, полиномиально и т.д.) моментной магнитудой микросейсмического события согласно функции. Моментная магнитуда микросейсмического события может включаться (например, в виде весового, экспоненциального коэффициента и т.д.) в уравнение для вычисления доверительности точности. Моментная магнитуда для микросейсмического события может относиться к энергии или интенсивности (иногда пропорциональной квадрату амплитуды) события. Например, моментная магнитуда для микросейсмического события может быть значением по логарифмической шкале для энергии или интенсивности, или другого типа значением, представляющим интенсивность энергии. В некоторых случаях, плоскость трещины имеет более высокое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается точками микросейсмических данных, имеющими более высокую интенсивность (или более низкое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается точками микросейсмических данных, имеющими более низкую интенсивность).
В некоторых случаях доверительное значение точности для плоскости трещины находится под влиянием расстояния между плоскостью трещины и микросейсмическими событиями, связанными с плоскостью трещины. Например, доверительное значение точности может взвешиваться (например, линейно, нелинейно, экспоненциально, полиномиально и т.д.) средним расстоянием между плоскостью трещины и микросейсмическими событиями, поддерживающими плоскость трещины. Среднее расстояние может включаться (например, в виде весового, экспоненциального коэффициента и т.д.) в уравнение для вычисления доверительности точности. В некоторых случаях, плоскость трещины имеет более высокое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается точками микросейсмических данных, которые находятся в среднем ближе к плоскости трещины (или более низкое доверительное значение, когда плоскость трещины поддерживается точками микросейсмических данных, которые находятся в среднем дальше от плоскости трещины).
В некоторых случаях доверительное значение точности для плоскости трещины находится под влиянием ориентации плоскости трещины относительно тренда доминирующей ориентации в наборе микросейсмических данных. Например, доверительное значение точности может взвешиваться (например, линейно, нелинейно, экспоненциально, полиномиально и т.д.) угловой разностью между ориентацией плоскости трещины и трендом доминирующей ориентации в микросейсмических данных. Углы ориентации могут включать в себя направление простирания, наклон или любую соответствующую комбинацию (например, трехмерный пространственный угол). Ориентация может включаться (например, в виде весового, экспоненциального коэффициента и т.д.) в уравнение для вычисления доверительности точности. Набор микросейсмических данных может иметь один тренд доминирующей ориентации или он может иметь множественные тренды доминирующей ориентации. Тренды доминирующей ориентации могут быть классифицированы, например, как первичные, вторичные, и т.д. В некоторых случаях, плоскость трещины имеет более высокое доверительное значение, когда плоскость трещины совпадает с трендом доминирующей ориентации в наборе микросейсмических данных (или более низкое доверительное значение, когда плоскость трещины отклоняется от тренда доминирующей ориентации в наборе микросейсмических данных).
Весовое значение, именуемое “вес вариации ориентации трещины”, может представлять угловую разность между ориентацией плоскости трещины и трендом доминирующей ориентации в микросейсмических данных. Вес вариации ориентации трещины может быть скалярным значением, которое является максимальным, когда плоскость трещины совпадает с трендом доминирующей ориентации. Вес вариации ориентации трещины может быть минимальным для ориентаций трещин, которые максимально отделены от тренда доминирующей ориентации трещин. Например, когда имеется единственный тренд доминирующей ориентации трещины, вес вариации ориентации трещины может быть нулевым для трещин, которые являются перпендикулярными (или нормалью) к доминирующей ориентации трещины. В качестве другого примера, когда имеются множественные тренды доминирующей ориентации трещин, вес вариации ориентации трещины может быть нулевым для трещин, имеющих ориентации между доминирующими ориентациями трещин. Вес вариации ориентации трещины может быть отношением ориентации вычисленной плоскости и ориентации, отражаемой однородным случаем.
В некоторых случаях, когда имеются множественные тренды доминирующей ориентации трещин, вес вариации ориентации трещины имеет одинаковое максимальное значение для каждого тренда доминирующей ориентации трещин. В некоторых случаях, когда имеются множественные доминирующие ориентации трещин, вес вариации ориентации трещины имеет различное локальное максимальное значение для каждой доминирующей ориентации трещины. Например, вес вариации ориентации трещины может быть 1,0 для трещин, которые являются параллельными первому тренду доминирующей ориентации трещин, 0,8 - для трещин, которые являются параллельными второму тренду доминирующей ориентации трещин, и 0,7 - для трещин, которые являются параллельными третьему тренду доминирующей ориентации трещин. Вес вариации ориентации трещины может снижаться до локального минимума между трендом доминирующих ориентаций трещин. Например, вес вариации ориентации трещины между каждой соседней парой доминирующих ориентаций трещин может задавать локальный минимум посередине между доминирующими ориентациями трещин или в другой точке между доминирующими ориентациями трещин.
Доверительный параметр точности может находиться под влиянием неопределенности местоположения поддерживающих микросейсмических событий, моментной магнитуды поддерживающих микросейсмических событий, расстояния между поддерживающими микросейсмическими событиями и плоскостью трещины, числа поддерживающих событий, связанных с плоскостью, веса вариации ориентации трещины, других значений, или любой подходящей комбинации из одного или нескольких из них. В некоторых общих моделях доверительное значение возрастает, если больше моментная магнитуда, и если вариация (относительной) доли ориентации становится больше, и число поддерживающих событий больше, и их точность в их местоположении больше, и если вариация веса в виде функции расстояния больше. Эти факторы могут использоваться в качестве вводов для задания веса в уравнении для доверительности точности. Например, в некоторых моделях весовые значения являются линейными или нелинейными функциями этих коэффициентов, и вес вариации ориентации трещины может появляться с более высоким весом при влиянии на доверительность для плоскости. В некоторых примерах доверительность точности вычисляется в виде:
Доверительность = (вес вариации ориентации трещины) *
((вес неопределенности местоположения) *
(вес моментной магнитуды) *
(вес вариации расстояния)). (3)
Другие уравнения или алгоритмы могут использоваться, чтобы вычислять доверительное значение.
Идентифицированные плоскости трещины могут быть классифицированы на доверительные уровни на основании доверительных значений точности плоскостей трещин. В некоторых случаях используются три уровня: низкий доверительный уровень, средний доверительный уровень и высокий доверительный уровень. Любое подходящее число доверительных уровней может использоваться. В некоторых примерах, когда новое событие добавляется к поддерживающему множеству, связанному с существующей плоскостью трещины, может увеличиваться связанный с ней доверительный параметр трещины, каковое может вызвать прокрутку плоскости трещины от ее текущего доверительного уровня к более высокому, если он существует. В качестве другого примера, если ориентация трещины направлена в сторону от трендов ориентации, показанных послеоперационными данными микросейсмического события при постепенном накоплении микросейсмических событий, может вызываться уменьшение доверительности для трещины, в основном на вес вариации ориентации трещины, заставляя плоскость снизить свой уровень к более низкому доверительному уровню, если таковой существует. Это может конкретно применяться к трещинам, создаваемым в начальное время операции гидравлического разрыва пласта; это может также применяться к другим типам трещин в других контекстах.
Пользователям (например, специалисту по эксплуатации, операционным инженерам и аналитикам, и другим) может предоставляться графическое отображение плоскостей трещин, идентифицированных из микросейсмических данных. В некоторых случаях, графическое отображение дает пользователю возможность визуализировать идентифицированные плоскости в режиме реального времени, в виде графических панелей, представляющих доверительные уровни. Например, три графические панели могут использоваться, чтобы отдельно представлять низкий доверительный уровень, средний доверительный уровень и высокий доверительный уровень для плоскости трещины. В некоторых случаях, плоскости трещин более низкого доверительного уровня создаются в начальные моменты операции гидроразрыва. В некоторых случаях плоскости трещин более высокого доверительного уровня распространяются во времени в направлении почти перпендикулярном стволу скважины. Поскольку новые микросейсмические события постепенно накапливаются во времени, графическое отображение может обновляться, чтобы давать возможность пользователям динамически наблюдать связь плоскостей трещин среди доверительных уровней, связанных с графическими панелями.
Группы доверительных уровней могут быть представлены в виде диаграмм плоскостей трещин, или группы доверительных уровней могут быть представлены в другом формате. Группы доверительных уровней могут быть представлены алгебраически, например, путем показа алгебраических параметров (например, параметров для уравнения плоскости) плоскостей трещин в каждой группе. Группы доверительных уровней могут быть представлены численно, например, путем показа числовых параметров (например, направления простирания, наклона, площади и т.д.) плоскостей трещин в каждой группе. Группы доверительных уровней могут быть представлены в табличной форме, например, путем представления таблицы алгебраических параметров или числовых параметров плоскостей трещин в каждой группе. Кроме того плоскость трещины может быть представлена графически в трехмерном пространстве, двумерном пространстве или другом пространстве. Например, плоскость трещины может быть представлена в прямолинейной системе координат (например, координат x, y, z) в полярной системе координат (например, координат r, θ, φ) или другой системе координат. В некоторых примерах плоскость трещины может быть представлена в виде линии на пересечении плоскости трещины с другой плоскостью (например, линии в xy-плоскости, линии в xz-плоскости, линии в yz-плоскости или линии в любой произвольной плоскости или поверхности).
В некоторых случаях графическое устройство отображения дает возможность пользователям отслеживать и визуализировать пространственную и временную эволюцию конкретных плоскостей трещин, включая их генерацию, распространение и рост. Например, пользователь может наблюдать стадии пространственной и временной эволюции конкретной плоскости трещины такие как, например, первоначальной идентификации плоскости трещины на основании трех микросейсмических событиях, нового события, которое изменяет ориентацию плоскости, нового события, которое заставляет площадь плоскостей увеличиваться (например, по вертикали, по горизонтали, или и то, и другое), или другие стадии эволюции плоскости трещины. Пространственная и временная эволюция плоскостей трещин может представлять пути миграции стимулированных текучих сред и расклинивающих наполнителей, закачанных в скелет горной породы. Визуализация динамики плоскостей трещин может помогать пользователям лучше понимать процесс гидравлического разрыва, анализировать сложности трещины более точно, оценивать значение эффективности гидравлического разрыва, или улучшать поведение скважины.
Хотя данная заявка описывает примеры, касающиеся данных микросейсмического события, способы и системы, описанные в этой заявке, могут применяться к другим типам данных. Например, способы и системы, описанные в документе, могут использоваться для обработки наборов данных, которые включают в себя элементы данных, которые не относятся к микросейсмическим событиям, которые могут включать в себя другие типы физических данных, связанных с подземной зоной. В некоторых аспектах данная заявка обеспечивает инфраструктуру для обработки больших объемов данных, и инфраструктура может быть приспособлена для различных применений, которые конкретно не описаны в документе. Например, способы и системы, описанные в документе, могут использоваться для анализа пространственных координат, данных ориентации или других типов информации, накапливаемой из любого источника. В качестве примера, образцы грунта или горных пород могут отбираться (например, в течение бурения), и концентрация данного состава (например, некоторого "соляного тела") в виде функции определения местоположения может быть идентифицирована. Это может помогать геофизикам и операторам оценивать гео-слои в грунте.
Фиг.1A показывает схематичное представление примерной системы 100 скважин с вычислительной подсистемой 110. Система 100 скважин включает в себя рабочую скважину 102 и наблюдательную скважину 104. Наблюдательная скважина 104 может быть расположена удаленно от рабочей скважины 102, вблизи рабочей скважины 102 или в любом подходящем месте. Система 100 скважин может включать в себя одну или несколько дополнительных рабочих скважин, наблюдательных скважин или другие типы скважин. Вычислительная подсистема 110 может включать в себя одно или несколько вычислительных устройств или систем, расположенных в рабочей скважине 102, в наблюдательной скважине 104 или в других местоположениях. Вычислительная подсистема 110 или любой из ее компонентов могут располагаться на расстоянии от других компонентов, показанных на Фиг.1A. Например, вычислительная подсистема 110 может быть расположена в центре обработки данных, вычислительном комплексе или другом подходящем месте. Система 100 скважин может включать в себя дополнительные или другие функциональные средства, и функциональные средства системы скважин могут быть организованы, как показано на Фиг.1A или в любой другой подходящей конфигурации.
Примерная рабочая скважина 102 включает в себя ствол 101 скважины в подземной зоне 121 ниже поверхности 106. Подземная зона 121 может включать в себя один или менее, чем один, пласт горной породы, или подземная зона 121 может включать в себя более одного пласта горной породы. В примере, показанном на Фиг.1A, подземная зона 121 включает в себя различные глубинные слои 122. Глубинные слои 122 могут задаваться геологическими или другими характеристиками подземной зоны 121. Например, каждый из глубинных слоев 122 может соответствовать конкретной литологии, конкретному фазовому составу, конкретному профилю напряжения или давления, или любой другой подходящей характеристике. В некоторых случаях один или большее число глубинных слоев 122 могут быть коллектором текучей среды, который содержит углеводороды или другие типы текучих сред. Подземная зона 121 может включать в себя любую подходящую горную породу. Например, один или большее число глубинных слоев 122 могут включать в себя песчаник, карбонатные материалы, сланец, уголь, глинистую порода, гранит или другие материалы.
Примерная рабочая скважина 102 включает в себя подсистему 120 обработки нагнетанием (по закачиванию), которая включает в себя автомобили 116 с приборами, автомобильные насосные установки 114 и другое оборудование. Подсистема 120 обработки нагнетанием может применять обработку нагнетанием к подземной зоне 121 через ствол 101 скважины. Обработка нагнетанием может быть операцией гидроразрыва, которая осуществляет разрыв подземной зоны 121. Например, обработка нагнетанием может инициировать, распространять или раскрывать трещины в одном или нескольких глубинных слоях 122. Операция гидроразрыва может включать в себя операцию диагностического (калибровочного) мини-гидроразрыва (mini-frac), операцию регулярного или полного гидроразрыва, операцию гидроразрыва в процессе эксплуатации, операцию повторного гидроразрыва, операцию конечного гидроразрыва или другой тип операции гидроразрыва.
Операция гидроразрыва может нагнетать текучую среду обработки в подземную зону 121 с любыми подходящими значениями давления текучей среды и скорости потока текучей среды. Текучие среды можно закачивать с давлением выше, равном или ниже давления образования трещины, выше, равном или ниже давления закрытия трещины, или в любой подходящей комбинации этих и других значений давления текучей среды. Давление образования трещины для пласта является минимальным давлением закачивания текучей среды, которое может инициировать или распространять искусственно образованные трещины в пласте. Применение операции гидроразрыва может или не может инициировать или распространять искусственно образованные трещины в пласте. Давление закрытия трещины для пласта является минимальным давлением закачивания текучей среды, которое может расширять существующие трещины в подземном пласте. Применение операции гидроразрыва может или не может расширять природные или искусственно образованные трещины в пласте.
Операция гидроразрыва может применяться любой соответствующей системой с использованием любого пригодного способа. Автомобильные насосные установки 114 могут включать в себя подвижные транспортные средства, неподвижные установки, опорные рамы, гибкие трубопроводы, трубы, емкости или резервуары для жидкости, насосы, клапаны или другие подходящие конструкции и оборудование. В некоторых случаях, автомобильные насосные установки 114 подсоединены к спусковой колонне, расположенной в стволе 101 скважины. В течение работы автомобильные насосные установки 114 могут закачивать текучую среду через спусковую колонну и в подземную зону 121. Закачиваемая текучая среда может включать в себя текучую среду разрыва, расклинивающие наполнители, промывочную текучую среду, добавки, или другие материалы.
Операция гидроразрыва может применяться в одиночном местоположении нагнетания текучей среды или в множестве местоположений нагнетания текучей среды в подземной зоне, и текучая среда может нагнетаться за один интервал времени или за множество различных интервалов времени. В некоторых случаях операция гидроразрыва может использовать множественные различные местоположения нагнетания текучей среды в одной скважине, множественные местоположения нагнетания текучей среды в множестве различных стволов скважин или любую подходящую комбинацию. Кроме того операция гидроразрыва может нагнетать текучую среду через любой подходящий тип скважины, такой как, например, вертикальные скважины, наклонные скважины, горизонтальные скважины, искривленные скважины, или любую подходящую комбинацию из них и других.
Операция гидроразрыва может управляться любой подходящей системой с использованием любого пригодного способа. Автомобили 116 с приборами могут включать в себя подвижные транспортные средства, неподвижные установки или другие подходящие конструкции. Автомобили 116 с приборами могут включать в себя систему управления нагнетанием, которая осуществляет мониторинг и управление операцией гидроразрыва, применяемой подсистемой 120 обработки нагнетанием. В некоторых реализациях система управления нагнетанием может осуществлять связь с другим оборудованием для мониторинга и управления обработкой нагнетанием. Например, автомобили 116 с приборами могут осуществлять связь с автомобильной насосной установкой 114, глубинными инструментальными средствами и оборудованием мониторинга.
Операция гидроразрыва, а также другие активности и природные явления, могут формировать микросейсмические события в подземной зоне 121, и микросейсмические данные могут собираться из подземной зоны 121. Например, микросейсмические данные могут собираться посредством одного или нескольких датчиков 112, связанных с наблюдательной скважиной 104, или микросейсмические данные могут собираться другими типами систем. Микросейсмическая информация, детектированная в системе 100 скважин, может включать в себя акустические сигналы, генерируемые природными явлениями, акустические сигналы, связанные с операцией гидроразрыва, примененной через рабочую скважину 102, или другие типы сигналов. Например, датчики 112 могут детектировать акустические сигналы, генерируемые скольжением горной породы, сдвиганием горной породы, разрывами горной породы или другими событиями в подземной зоне 121. В некоторых случаях местоположения отдельных микросейсмических событий могут определяться на основании микросейсмических данных.
Микросейсмические события в подземной зоне 121 могут происходить, например, вдоль или вблизи образованных гидравлическим разрывом трещин. Микросейсмические события могут быть связаны с ранее существовавшими природными трещинами или плоскостями гидравлического разрыва, образованными активностями по разрыву пласта. В некоторых средах большинство обнаруживаемых микросейсмических событий связываются с растрескиванием горных пород сдвигом-скольжением. Такие события могут или не могут соответствовать образованным действующим на растяжение гидравлическим разрывом трещинам, которые имеют генерацию значительной ширины. Ориентация трещины может находиться под влиянием режима напряжений, присутствия систем трещиноватости, которые были сформированы в разное время в прошлом (например, в условиях такой же или другой ориентации напряжения). В некоторых средах более старые трещины могут зацементироваться до закрытых за геологическое время и оставаться плоскостями наименьшего сопротивления в горных породах в подземной части.
Наблюдательная скважина 104, показанная на Фиг.1A включает в себя ствол 111 скважины в подземной зоне ниже поверхности 106. Наблюдательная скважина 104 включает в себя датчики 112 и другое оборудование, которое может использоваться для детектирования микросейсмической информации. Датчики 112 могут включать в себя сейсмоприемники (геофоны) или другие типы оборудования прослушивания. Датчики 112 могут размещаться в множестве позиций в системе 100 скважин. На Фиг.1A датчики 112 установлены на поверхности 106, и ниже поверхности 106 в стволе 111 скважины. Кроме того или альтернативно, датчики могут размещаться в других местоположениях выше или ниже поверхности 106, в других местоположениях внутри ствола 111 скважины или внутри другого ствола скважины. Наблюдательная скважина 104 может включать в себя дополнительное оборудование (например, спусковую колонну, пакеры, обсадные трубы или другое оборудование), не показанное на Фиг.1A. В некоторых реализациях микросейсмические данные детектируют посредством датчиков, установленных в рабочей скважине 102 или на поверхности 106, без использования наблюдательной скважины.
В некоторых случаях, вся или часть вычислительной подсистемы 110 может содержаться в техническом центре управления на участке скважины, в центре операций реального времени в удаленном местоположении, в другом соответствующем местоположении или любой подходящей комбинации таковых. Система 100 скважин и вычислительная подсистема 110 могут включать в себя любую подходящую инфраструктуру связи. Например, система 100 скважин может включать в себя множество отдельных линий связи или сеть соединенных линий связи. Линии связи могут включать в себя проводные или беспроводные системы связи. Например, датчики 112 могут осуществлять связь с автомобилями 116 с приборами или вычислительной подсистемой 110 через проводные или беспроводные линии связи или сети, или автомобили 116 с приборами могут осуществлять связь с вычислительной подсистемой 110 через проводные или беспроводные линии связи или сети. Линии связи могут включать в себя общедоступную сеть передачи данных, частную сеть передачи данных, спутниковые линии связи, специализированные линии связи, телекоммуникационные линии связи или любую подходящую комбинацию этих и других линий связи.
Вычислительная подсистема 110 может анализировать микросейсмические данные, накопленные в системе 100 скважин. Например, вычислительная подсистема 110 может анализировать данные микросейсмического события из операции гидроразрыва подземной зоны 121. Микросейсмические данные из операции гидроразрыва могут включать в себя данные, накопленные до, в течение или после закачки текучей среды. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в любое подходящее время. В некоторых случаях вычислительная подсистема 110 принимает микросейсмические данные в реальном времени (или по существу в реальном времени) в течение операции гидроразрыва. Например, микросейсмические данные могут посылаться на вычислительную подсистему 110 непосредственно после детектирования датчиками 112. В некоторых случаях вычислительная подсистема 110 принимает некоторые или все микросейсмические данные после завершения операции гидроразрыва. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в любом подходящем формате. Например, вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в формате, выдаваемом микросейсмическими датчиками или детекторами, или вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные после того, как микросейсмические данные были отформатированы, объединены в пакет или иным образом обработаны. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные с помощью любых подходящих средств. Например, вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные по проводной или беспроводной линии связи, по проводной или беспроводной сети, или с одного или нескольких накопителей на дисках или других материальных носителей.
Вычислительная подсистема 110 может использоваться, чтобы формировать отображение в реальном времени плоскостей трещин, идентифицированных из микросейсмических данных. Плоскости трещин могут быть разделены на группы доверительных уровней, и каждая группа доверительного уровня может визуально отображаться как отдельное графическое изображение (диаграмма). В некоторых случаях каждая группа доверительного уровня связана с диапазоном доверительных значений точности, и каждая из отдельных диаграмм включает в себя набор плоскостей трещин, имеющих доверительное значение точности в одном соответственном диапазоне. В некоторых случаях, каждая группа доверительного уровня также связана с диапазоном значений для другого параметра (например, объема трещины, объема разрыва пласта, ширины трещины или эффективности жидкости разрыва), и каждая из отдельных диаграмм включает в себя набор плоскостей трещин, имеющих значение в одном из соответственных диапазонов для другого параметра. Группы доверительных уровней могут быть двумя или более непересекающимися множествами плоскостей трещин. Графическое представление групп доверительных уровней может обновляться, например, в реальном времени, чтобы давать возможность пользователю наблюдать динамическое поведение плоскостей трещин.
Некоторые из способов и операций, описанных в документе, могут быть реализованы посредством вычислительной подсистемы, сконфигурированной для обеспечения описанной функциональности. В различных вариантах осуществления вычислительное устройство может включать в себя любые из различных типов устройств, включая, но без ограничения указанным, системы персональных компьютеров, настольные компьютеры, переносные компьютеры, ноутбуки, универсальные компьютерные системы, «карманные» компьютеры, рабочие станции, планшеты, серверы приложений, устройства хранения данных, или любой тип вычислительного или электронного устройства.
Фиг.1B является схемой примерной вычислительной подсистемы 110 по Фиг.1A. Примерная вычислительная подсистема 110 может находиться в одной или нескольких скважинах системы 100 скважин или вблизи таковой или в удаленном местоположении. Вся или часть вычислительной подсистемы 110 может работать независимо от системы 100 скважин или независимо от любого из других компонентов, показанных на Фиг.1A. Примерная вычислительная подсистема 110 включает в себя процессор 160, память 150, и контроллеры 170 ввода/вывода, с возможностью обмена связанные шиной 165. Память может включать в себя, например, оперативное запоминающее устройство (RAM), устройство хранения данных (например, постоянную память с возможностью перезаписи (ROM) или прочие), накопитель на жестком диске, или другой тип носителя. Вычислительная подсистема 110 может быть предварительно запрограммированной, или она может программироваться (и повторно программироваться) путем загрузки программы из другого источника (например, с компакт-диска (CD-ROM), с другого компьютерного устройства через сеть передачи данных или иным образом). Контроллер 170 ввода/вывода подключен к устройствам ввода-вывода (например, монитору 175, мыши, клавиатуре или другим устройствам ввода-вывода) и к линии 180 связи. Устройства ввода-вывода принимают и передают данные в аналоговой или числовой форме по линиям связи, таким как линия последовательной передачи данных, беспроводная линия связи (например, инфракрасного, радиочастотного диапазона или других), линия параллельной передачи или другой тип линии связи.
Линия 180 связи может включать в себя любой тип канала связи, соединителя, сети передачи данных или другой линии связи. Например, линия 180 связи может включать в себя беспроводную или проводную сеть связи, Локальную сеть (LAN), Глобальную сеть (WAN), частную сеть, общедоступную сеть (такую как сеть Интернет), сеть стандарта WiFi, сеть, которая включает в себя спутниковую линию связи, или другой тип сети передачи данных.
Память 150 может сохранять инструкции (например, машинный код), связанные с операционной системой, компьютерными приложениями и другими ресурсами. Память 150 может также сохранять данные приложения и объекты данных, которые могут интерпретироваться одним или несколькими приложениями или виртуальными машинами, исполняющимися на вычислительной подсистеме 110. Как показано на Фиг.1B, примерная память 150 включает в себя микросейсмические данные 151, геологические данные 152, данные 153 трещины, прочие данные 155 и приложения 156. В некоторых реализациях память вычислительного устройства включает в себя дополнительную или другую информацию.
Микросейсмические данные 151 могут включать в себя информацию о позициях микросейсмов в подземной зоне. Например, микросейсмические данные могут включать в себя информацию, на основании акустических данных, детектированных в наблюдательной скважине 104, на поверхности 106, в рабочей скважине 102 или в других местоположениях. Микросейсмические данные 151 могут включать в себя информацию, собранную посредством датчиков 112. В некоторых случаях, микросейсмические данные 151 были объединены с другими данными, повторно отформатированы или иным образом обработаны. Данные микросейсмического события могут включать в себя любую подходящую информацию, относящуюся к микросейсмическим событиям (местоположения, магнитуды, неопределенности, времена и т.д.). Данные микросейсмического события могут включать в себя данные, накопленные в одной или нескольких операциях гидроразрыва, которые могут включать в себя данные, накопленные до, в течение или после закачки текучей среды.
Геологические данные 152 могут включать в себя информацию о геологических характеристиках подземной зоны 121. Например, геологические данные 152 могут включать в себя информацию о подземных слоях 122, информацию о стволе 101, 111 скважины, или информацию о других атрибутах подземной зоны 121. В некоторых случаях, геологические данные 152 включают в себя информацию о литологии, составе текучей среды, профиле напряжения, профиле давления, пространственной протяженности, или другие атрибуты одного или нескольких пластах пород в подземной зоне. Геологические данные 152 могут включать в себя информацию, накопленную из каротажных диаграмм, образцов пород, выходов пород, построения микросейсмических изображений, или других источников данных.
Данные 153 трещины могут включать в себя информацию о плоскостях развития трещин в подземной зоне. Данные 153 трещины могут идентифицировать местоположения, размеры, формы и другие характеристики трещин в модели подземной зоны. Данные 153 трещины могут включать в себя информацию о природных трещинах, трещинах, образованных гидравлическим разрывом, или любом другом типе трещины в подземной зоне 121. Данные 153 трещины могут включать в себя плоскости трещин, вычисленные из микросейсмических данных 151. Для каждой плоскости трещины данные 153 трещины могут включать в себя информацию (например, угол направления простирания, угол наклона, и т.д.), идентифицирующую ориентацию трещины, информацию, идентифицирующую форму (например, кривизну, апертуру и т.д.) трещины, информацию, идентифицирующую границы, или любую другую подходящую информацию.
Приложения 156 могут включать в себя программно реализованные приложения, сценарии, программы, функции, исполнимые программы или другие модули, которые интерпретируются или исполняются процессором 160. Такие приложения могут включать в себя машиночитаемые инструкции для выполнения одной или нескольких операций, представленных на Фиг.4. Приложения 156 могут включать в себя машиночитаемые инструкции для формирования пользовательского интерфейса или графического представления, такого как, например, таковые, представленные на Фиг.2A, 2B или 3. Приложения 156 могут получать входные данные, такие как микросейсмические данные, геологические данные, или другие типы входных данных, из памяти 150, от другого локального источника, или из одного или нескольких удаленных источников (например, через линию 180 связи). Приложения 156 могут формировать выходные данные и сохранять выходные данные в памяти 150, на другом локальном носителе, или в одном или нескольких удаленных устройствах (например, путем посылки выходных данных через линию 180 связи).
Процессор 160 может исполнять инструкции, например, чтобы формировать выходные данные, на основании вводов данных. Например, процессор 160 может выполнять приложения 156, путем исполнения или интерпретации программного обеспечения, сценариев, программ, функций, исполнимых программ или других модулей, содержащихся в приложениях 156. Процессор 160 может выполнять одну или несколько из операций, представленных на Фиг.4, или формировать один или несколько интерфейсов или диаграмм, показанных на Фиг.2A, 2B, или 3. Входные данные, принимаемые процессором 160, или выходные данные, формируемые процессором 160, могут включать в себя любые данные из микросейсмических данных 151, геологических данных 152, данных 153 трещины или прочих данных 155.
Фиг.2A и 2B являются диаграммами, показывающими примерные плоскости трещин. Фиг.2A включает в себя диаграмму 200a, показывающую начальную плоскость 208a трещины, обновленную плоскость 208b трещины и микросейсмическое событие 206a. Диаграмма 200a показывает эффект обновления параметров начальной плоскости 208a трещины на основании нового микросейсмического события 206a. В частности обновление параметров начальной плоскости 208a трещины формирует обновленную плоскость 208b трещины.
Плоскость трещины может быть представлена в любой подходящей системе координат (например, сферических координат, прямоугольных координат и т.д.). Диаграмма 200a показывает плоскости трещин в трехмерной прямолинейной системе координат. На диаграмме 200a система координат представлена вертикальной осью 204a и двумя горизонтальными осями 204b и 204c. Вертикальная ось 204a представляет диапазон глубин в подземной зоне; горизонтальная ось 204b представляет диапазон координат широтного направления (восток-запад); и горизонтальная ось 204c представляет диапазон координат меридионального направления (север-юг) (все в единицах футов).
Хотя диаграммы показывают информацию о расстоянии в единицах футов, другие единицы могут использоваться. Вычисления могут быть выполнены, и информация может быть визуально отображена в метрических единицах (метр-килограмм-секунда (mks), сантиметр-грамм-секунда (cgs) или другой системе), стандартных единицах измерения или другой системе единиц измерения. В некоторых случаях алгоритм может использовать метрические единицы, стандартные единицы, или осуществлять преобразование между системами единиц.
Начальная плоскость 208a трещины и обновленная плоскость 208b трещины обе представлены прямоугольными, двумерными каркасами, простирающихся через трехмерное пространство. Плоскость трещины может иметь любую другую подходящую геометрию, такую как, например, треугольную, эллипсоидальную, трапецеидальную, неправильной геометрии, или другого типа геометрию.
Диаграмма 200a показывает один пример того, каким образом параметры плоскости трещины могут обновляться на основании одиночного микросейсмического события. Как показано, путем сравнения двух плоскостей трещин на Фиг.2A, обновление начальной плоскости 208a трещины на основании микросейсмического события 206a вызывает рост плоскости трещины по высоте и длине; обновленная плоскость 208b трещины имеет большую протяженность по вертикали и горизонтали, чем начальная плоскость 208a трещины. Следовательно, обновленная плоскость 208b трещины имеет более большую площадь, чем начальная плоскость 208a трещины. В некоторых случаях обновление плоскости трещины изменяет плоскость трещины иным образом.
Фиг.2B включает в себя другую диаграмму 200b, показывающую начальную плоскость 208c трещины, обновленную плоскость 208d трещины и микросейсмическое событие 206b. Диаграмма 200b показывает эффект обновления параметров начальной плоскости 208c трещины на основании нового микросейсмического события 206b. В частности обновление параметров начальной плоскости 208c трещины формирует обновленную плоскость 208d трещины.
Диаграмма 200b показывает плоскости трещин в трехмерной прямолинейной системе координат, представленной вертикальной осью 204d и двумя горизонтальными осями 204e и 204f. Оси на диаграмме 200b представляют такие же параметры, как оси на диаграмме 200a в другом масштабе. Начальная плоскость 208c трещины и обновленная плоскость 208d трещины оба представлены прямоугольными, двумерными областями, простирающимися в трехмерной системе координат.
Как показано путем сравнения двух плоскостей трещин на Фиг.2B, обновление начальной плоскости 208c трещины на основании микросейсмическом событии 206b заставляет плоскость трещины повернуться в новую ориентацию. Например, обновленная плоскость 208d трещины имеет другую ориентацию, чем начальная плоскость 208c трещины, относительно вертикальных и горизонтальных осей на диаграмме 200b. Соответственно, обновленная плоскость 208d трещины и начальная плоскость 208c трещины задают векторы нормали, имеющие различные ориентации (то есть, указывающие в непараллельные направления в пространстве).
Фиг.3 является схемой, показывающей пример графического представления плоскостей трещин. В примере, показанном на Фиг.3, графическое представление 300 плоскостей трещин включает в себя три диаграммы 302a, 302b и 302c координат. Каждая из диаграмм 302a, 302b и 302c включает в себя соответствующую пометку 310a, 310b, и 310c, которая указывает доверительный уровень, связанный с плоскостями трещин на диаграмме. Первая диаграмма 302a включает в себя группу плоскостей трещин 308a, связанных с низким доверительным уровнем, как обозначено пометкой 310a. Вторая диаграмма 302b включает в себя группу плоскостей трещин 308b, связанных со средним доверительным уровнем, как обозначено пометкой 310b. Третья диаграмма 302c включает в себя группу плоскостей трещин 308c, связанных с высоким доверительным уровнем, как обозначено пометкой 310c. Каждая из диаграмм также включает в себя графическое представление точек микросейсмических данных, таких как, например, точки 306 микросейсмические данных, помеченные на первой диаграмме 302a.
Графическое представление 300 является примером графического интерфейса, который может быть представлен пользователю (специалисту по эксплуатации, операционным инженерам и аналитикам, или другим категориям пользователей), чтобы давать пользователю возможность анализировать микросейсмические данные из операции гидроразрыва. Например, графический интерфейс может быть представлен в реальном времени, чтобы давать пользователю возможность просмотра плоскости трещин в соответствии с группами доверительного уровня. Различные цвета (или другие визуальные знаки) могут использоваться для плоскостей трещин на каждой диаграмме. Например, плоскости трещин в группе низкого доверительного уровня могут быть «красными», плоскости трещин в группе среднего доверительного уровня могут быть «голубыми», и плоскости трещины в группе высокого доверительного уровня могут быть «синими». Могут использоваться другие подходящие цвета, образы или визуальные знаки. Пример на Фиг.3 показывает все плоскости трещин, вычисленные после 180-ого микросейсмического события. Первая группа плоскостей 308a трещин включает в себя 45 плоскостей, вторая группа плоскостей 308b трещин включает в себя 39 плоскостей, третья группа плоскостей 308c трещин включает в себя 42 плоскости.
Одна или все диаграммы могут обновляться в ответ на прием дополнительных данных. Например, после того, как принимают 181-ое микросейсмическое событие, одна или большее количество трещин могут обновляться на основании новых микросейсмических данных. Графическое представление 300 может быть регенерировано, чтобы показать обновленные плоскости трещин. В некоторых случаях, обновление плоскости трещины влияет на доверительное значение точности для плоскости трещины, каковое может вызвать связывание плоскости трещины с другой группой доверительного уровня. В таких случаях графическое представление 300 может быть регенерировано, чтобы показать обновленные группы доверительных уровней.
Каждая из диаграмм 302a, 302b и 302c включает в себя соответственную группу плоскостей трещин в трехмерной прямолинейной системе координат, представленной вертикальной осью 304a и двумя горизонтальными осями 304b и 304c. Вертикальная ось 304a представляет диапазон глубин в подземной зоне; горизонтальная ось 304b представляет диапазон координат широтного направления (восток-запад); и горизонтальная ось 304c представляет диапазон координат меридионального направления (север-юг) (все в единицах футов). В примерном графическом представлении 300, показанном на Фиг.3, все из плоскостей трещин представлены двумерными, прямоугольными площадями, простирающимися в трехмерной системе координат. Плоскости трещин могут иметь другие геометрии пространства.
Три группы плоскостей 308a, 308b и 308c трещин на Фиг.3 являются непересекающимися множествами; каждая из диаграмм 302a, 302b, и 302c включает в себя отличающееся множество плоскостей трещин. Другими словами, в примере, показанном на Фиг.3, каждая плоскость трещины принадлежит точно одной группе доверительного уровня. Группы плоскостей 308a, 308b и 308c трещин идентифицируются на основании доверительных значений точности, вычисленных для каждой плоскости. Первая группа плоскостей трещин 308a является группой низкого доверительного уровня, и плоскости трещин в первой группе связываются с нижним диапазоном доверительных значений точности. Вторая группа плоскостей 308b трещин является группой среднего доверительного уровня, и плоскости трещин во второй группе связываются с промежуточным диапазоном доверительных значений точности. Третья группа плоскостей трещин 308c является группой высокого доверительного уровня, и плоскости трещины в третьей группе связываются с высшим диапазоном доверительных значений точности.
Доверительные значения точности могут быть вычислены или назначены плоскостям трещин любым подходящим способом на основании любой подходящей информации. Например, доверительное значение точности для плоскости трещины может быть вычислено на основании неопределенности местоположения поддерживающих микросейсмических событий, моментной магнитуды поддерживающих микросейсмических событий, расстояния между поддерживающими микросейсмическими событиями и плоскостью трещины, числа поддерживающих событий, связанных с плоскостью, веса вариации ориентации трещины, других значений, или любой подходящей комбинации из одного или нескольких из них. Доверительное значение точности может быть вычислено согласно Уравнению 3 выше или согласно другому уравнению или отличающемуся типу модели, схемы или алгоритма.
В некоторых примерах соответственный диапазон задается для каждой группы доверительных уровней. Каждый диапазон может задаваться одним или несколькими пороговыми значениями. Например, группа низкого доверительного уровня может включать в себя все плоскости трещин, имеющие доверительное значение точности ниже первого порогового значения (например, 0,3), группа высокого доверительного уровня может включать в себя все плоскости трещин, имеющие доверительное значение точности выше второго порогового значения (например, 0,8), и группа среднего доверительного уровня может включать в себя все плоскости трещин, имеющие доверительное значение точности между этими двумя пороговыми значениями (например, между 0,3 и 0,8). Могут использоваться другие значения для порогов. Кроме того, может использоваться больше пороговых значений. Например, группа низкого доверительного уровня может иметь более низкий порог отсечки, так что плоскости трещин ниже некоторого доверительного значения точности не отображаются. В некоторых случаях, соответственные диапазоны для доверительных уровней устанавливаются динамически, например, на основании качества набора данных микросейсмического события, например, неопределенности, моментной магнитуды, вычисленных доверительных значений точности, на основании размера набора микросейсмических данных, или другой информации. Хотя Фиг.3 показывает три группы доверительных уровней, другое количество (например, 4, 5, 6, 7, 8 и т.д.) групп доверительных уровней может использоваться. В некоторых случаях, могут выбираться оптимальные пороговые значения, чтобы показывать самое резкое разделение в представлении групп доверительных уровней. Оптимальные пороговые значения могут использоваться в качестве значений по умолчанию, или пользователь может переопределять значения по умолчанию другими пороговыми значениями.
Путем разделения групп плоскостей 308a, 308b и 308c трещин на отдельные диаграммы в графическом представлении 300 пользователь может легко различать плоскости трещин, связанные с каждым соответственным доверительным уровнем. В примере, показанном на Фиг.3, каждая отдельная диаграмма имеет свою собственную систему координатных осей. В некоторых случаях множественные отдельные диаграммы могут быть представлены в общей системе координатных осей. Например, группы плоскостей 308a, 308b и 308c трещин могут быть смещены друг от друга в общей системе координат. В некоторых контекстах диаграммы могут рассматриваться различными, когда они представлены в неперекрывающихся областях графической визуализации. В некоторых контекстах диаграммы могут рассматриваться различными, когда они представлены графическими знаками, которые визуально различают диаграммы в пределах полного графического представления.
В примерных данных, показанных на Фиг.3, низко-доверительные плоскости трещин соответствуют плоскостям трещин, сформированным ранее в операции гидроразрыва, тогда как высоко-доверительные плоскости трещин распространяются во времени в направлении почти перпендикулярном стволу скважины. Графическое представление 300 (или индивидуальные диаграммы в графическом представлении 300) могут обновляться, если новые микросейсмические события постепенно накапливаются во времени. Например, обновление диаграмм может давать пользователю возможность динамически наблюдать привязку плоскостей трещин между этими тремя панелями, отслеживать и визуализировать пространственную и временную эволюцию конкретных плоскостей трещин и осуществлять мониторинг их генерации, распространения и роста.
Фиг.4 является схемой последовательности операций примерного процесса 400 для представления плоскостей трещин. Некоторые или все из операций в процессе 400 могут быть реализованы одним или несколькими вычислительными устройствами. В некоторых реализациях процесс 400 может включать в себя дополнительные, меньше по количеству или другие операции, выполняемые в той же или отличающейся очередности. Кроме того, одна или несколько отдельных операций или подмножеств операций в процессе 400 могут выполняться обособленно или в другие контекстах. Выходные данные, формируемые процессом 400, включая выходные данные, формируемые промежуточными операциями, могут включать в себя сохраняемую, отображаемую, печатаемую, передаваемую, обмениваемую или обработанную информацию.
В некоторых реализациях некоторые или все из операций в процессе 400 исполняются в реальном времени в течение операции гидроразрыва. Операция может выполняться в реальном времени, например, путем выполнения операции в ответ на прием данных (например, от сенсорной или мониторинговой системы) без существенной задержки. Операция может выполняться в реальном времени, например, путем выполнения операции в ходе мониторинга дополнительных микросейсмических данных из операции гидроразрыва. Некоторые операции реального времени могут принимать входные данные и создавать выходные данные в течение операции гидроразрыва; в некоторых случаях выходные данные делают доступным для пользователя в пределах временного кадра, который позволяет оператору отвечать на выходные данные, например, путем модификации операции гидроразрыва.
В некоторых случаях, некоторые или все из операций в процессе 400 выполняются динамически в течение операции гидроразрыва. Операция может исполняться динамически, например, путем итерационного или многократного выполнения операции на основании дополнительных вводов, например, если вводы делают доступными. В некоторых случаях, динамические операции выполняют в ответ на прием данных относительно нового микросейсмического события (или в ответ на прием данных относительно некоторого числа новых микросейсмических событий, и т.д.).
На этапе 402 плоскости трещины идентифицируют на основании данных микросейсмического события из операции гидроразрыва. Данные микросейсмического события могут включать в себя информацию о замеренных местоположениях множественных микросейсмических событий, информацию о замеренной магнитуде каждого микросейсмического события, информацию о неопределенности, связанной с каждым микросейсмическим событием, информацию о времени, связанном с каждым микросейсмическим событием, и т.д. Данные микросейсмического события могут включать в себя микросейсмические данные, накопленные в наблюдательной скважине, в рабочей скважине, на поверхности или в других местоположениях в системе скважин. Микросейсмические данные из операции гидроразрыва могут включать в себя данные относительно микросейсмических событий, детектированных до, в течение или после того, как применяется операция гидроразрыва. Например, в некоторых случаях, микросейсмический мониторинг начинается до применения операции гидроразрыва, оканчивается после применения операции гидроразрыва, или при том и другом.
Плоскости трещины могут идентифицироваться любой подходящей операцией, процессом или алгоритмом. В некоторых случаях плоскости трещины считывают из памяти, принимают от удаленного устройства, или они могут быть получены иным образом. Плоскости трещины могут быть идентифицированы путем вычисления плоскости трещины из данных микросейсмического события, например, на основании местоположений и других параметров измеренных микросейсмических событий. В некоторых случаях, плоскости трещины идентифицируют в реальном времени в течение операции гидроразрыва. Примерные способы для идентификации плоскости трещины из микросейсмических данных описаны в предварительной заявке на патент США № 61/710582, поданной 5 октября 2012.
На этапе 404 доверительное значение точности вычисляют для каждой плоскости трещины. Доверительное значение точности для плоскости трещины может быть вычислено на основании параметров плоскости трещины непосредственно, параметров микросейсмических событий, которые поддерживают плоскость трещины, или другой информации. В некоторых случаях доверительное значение точности может быть вычислено для плоскости трещины на основании неопределенности местоположения поддерживающих микросейсмических событий, моментной магнитуды поддерживающих микросейсмических событий, расстояния между поддерживающими микросейсмическими событиями и плоскостью трещины, числом поддерживающих событий, связанных с плоскостью, веса вариации ориентации трещины, прочих значений, или любой подходящей комбинации из одного или нескольких из них. Доверительное значение точности может быть вычислено согласно Уравнению 3 выше или согласно другому уравнению или другому типу алгоритма. Примерные способы для вычисления доверительного значения точности для плоскости трещины описаны в предварительной заявке на патент США № 61/710582, поданной 5 октября 2012.
На этапе 406 группы доверительных уровней идентифицируют из плоскостей трещин. Например, два, три, четыре, пять или больше групп доверительных уровней могут быть идентифицированы. Идентификация групп доверительных уровней может включать в себя назначение каждой из плоскостей трещин одной из групп доверительных уровней. В некоторых случаях каждая группа доверительного уровня связана с соответствующим диапазоном доверительных значений точности. Каждая плоскость трещины может быть назначена группе доверительного уровня, которая связана с диапазоном, который включает в себя вычисленное доверительное значение точности для плоскости трещины. В некоторых примерах группа высокого доверительного уровня включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительные значения точности в высшем диапазоне, группа низкого доверительного уровня включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительные значения точности в низшем диапазоне, и группа среднего доверительного уровня включает в себя плоскости трещин, имеющие доверительные значения точности между высшим диапазоном и низшим диапазоном. Может быть идентифицировано различное число групп доверительных уровней. Каждая группа доверительного уровня может включать в себя множественные плоскости трещин, и группы доверительных уровней могут быть непересекающимися множествами.
Группы доверительных уровней могут быть идентифицированы на основании групповых параметров. Например, групповые параметры могут приниматься на этапе 405, и групповые параметры могут использоваться в качестве вводов для идентификации доверительных уровней на этапе 406. В некоторых случаях, групповые параметры указывают соответственные диапазоны доверительного значения точности, связанной с каждой группой доверительного уровня.
В некоторых случаях, групповые параметры включают в себя параметры, отличные от доверительности точности. Например, группа доверительного уровня может быть идентифицирована на основании данных закачивания текучей среды, объема трещины, объема разрыва пласта, ширины трещины, эффективности жидкости разрыва, доверительности точности, или любой подходящей комбинации этих и другие значений. В некоторых реализациях каждая группа доверительного уровня включает в себя плоскости трещин, имеющих доверительное значение точности в пределах соответственного диапазона значений для доверительности точности и значения другого параметра в пределах соответственного диапазона значений для другого параметра. Другой параметр может быть, например, объемом трещины, объемом разрыва пласта, шириной трещины или эффективностью жидкости разрыва. По существу, плоскости трещины могут быть назначены группам доверительного уровня на основании многомерных критериев.
На этапе 408 формируют графическое представление плоскостей трещин. Графическое представление включает в себя графическое изображение для каждой группы доверительных уровней. Изображение для каждой группы доверительных уровней может включать в себя, например, трехмерное представление плоскостей трещин в группе доверительного уровня, трехмерное представление микросейсмических событий, связанных с плоскостями трещин в группе доверительного уровня, идентификацию доверительного уровня, связанного с группой доверительного уровня, или комбинацию этих и другие функций.
Графическое представление может быть сформировано на основании параметров отображения. Например, параметры отображения могут приниматься на этапе 407, и параметры отображения могут использоваться в качестве вводов для выбора плоскостей трещин, подлежащих включению в отображение на этапе 408. Параметры отображения могут указывать, какие группы доверительных уровней отображать. Например, параметры отображения могут указывать, что только группы среднего и высокого доверительных уровней должны отображаться. Параметры отображения могут указывать, какие плоскости трещин отображать. Например, параметры отображения могут указывать одну или несколько конкретных плоскостей трещин, подлежащих отображению в данной диаграмме.
На этапе 410 отображают графическое представление. Например, графическое представление может отображаться на мониторе, экране или другом типе устройства отображения. В некоторых случаях отображение обновляется. Например, отображенное графическое представление может обновляться на основании дополнительных данных микросейсмического события из операции гидроразрыва. Отображение (и в некоторых случаях, обновление) графического представления может давать пользователю возможность просматривать динамическое поведение, связанное с операцией гидроразрыва. В некоторых случаях плоскость трещины может обновляться, если накоплены дополнительные микросейсмические данные, и обновления могут вызвать рост или изменение ориентации плоскости трещины. В некоторых случаях плоскость трещины может обновляться, если накоплены дополнительные микросейсмические данные, и обновления могут вызвать повышение или снижение доверительного значения точности для плоскости трещины. По существу плоскость трещины может динамически перемещаться из одной группы доверительных уровней в другую; и обновление отображения может вызвать исчезновение плоскости трещины из одной из диаграмм, появление в одной из диаграмм, или перемещение из одной из диаграмм в другую.
Плоскости трещины групп доверительного уровня могут быть представлены геометрически. Геометрическое представление плоскости трещины может быть графическим представлением, числовым представлением, алгебраическим представлением или другим типом представления. В некоторых случаях плоскость трещины представляется (например, графически, численно, алгебраически, и т.д.) сама по себе. Плоскость трещины может представляться с другой информацией. В некоторых случаях плоскость трещины представляется (например, графически, численно, алгебраически и т.д.) наряду с доверительным значением для плоскости или значением доверительного уровня для плоскости. В некоторых случаях плоскость трещины представляется (например, графически, численно, алгебраически, и т.д.) наряду с точками микросейсмических данных, которые поддерживают плоскость трещины. Эти примеры и другая информация могут быть представлены в любой надлежащей комбинации.
Некоторые варианты осуществления объекта изобретения и операций, приведенных в этом описании, могут быть реализованы в цифровой электронной схеме или в программном обеспечении, микропрограммном обеспечении, или аппаратных средствах, включая структуры, раскрытые в этом описании, и их структурные эквиваленты, или в виде комбинаций из одного или нескольких из них. Некоторые варианты осуществления объекта изобретения, представленного в этом описании, могут быть реализованы в виде одной или нескольких компьютерных программ, то есть, одного или нескольких модулей инструкций компьютерной программы, закодированных на носителе данных компьютера, для исполнения посредством или для управления работой, устройства обработки данных. Носитель данных компьютера может являться или может включаться в читаемое компьютером запоминающее устройство, читаемую компьютером запоминающую подложку (сетей сенсоров), массив или устройство оперативной памяти или памяти с последовательным доступом, или комбинацию одного или нескольких из них. Кроме того, тогда как носитель данных компьютера не является распространяемым сигналом, носитель данных компьютера может быть источником или получателем инструкций компьютерной программы, закодированных в искусственно генерируемом распространяемом сигнале. Носитель данных компьютера может также являться или включаться в один или несколько отдельных физических компонентов или носителей (например, множество CD, дисков или других запоминающих устройств).
Термин “устройство обработки данных” охватывает все виды аппаратур, устройств и машин для обработки данных, включая в качестве примера программируемый процессор, компьютер, систему на кристалле, или множество таковых, или комбинации вышеизложенного. Устройство может включать в себя специализированную логическую схему, например, программируемую вентильную матрицу (FPGA) или специализированную интегральную схему (ASIC). Устройство может также в дополнение к аппаратным средствам включать в себя код, который создает среду выполнения для рассматриваемой компьютерной программы, например, код, который образует вложенное микропрограммное обеспечение процессора, стек протоколов, систему управления базами данных, операционную систему, межплатформенную среду выполнения, виртуальную машину или комбинацию из одного или нескольких из них. Устройство и среда исполнения могут реализовывать многие различные инфраструктуры модели вычислений, такие как инфраструктуры веб-службы, распределенных вычислений и сетевых вычислений.
Компьютерная программа (также известная как программа, программное обеспечение, приложение, сценарий или код) может быть записана на языке программирования любого вида, включая компилируемые или интерпретируемые языки, декларативные или процедурные языки. Компьютерная программа может, но не обязательно, соответствовать файлу в файловой системе. Программа может сохраняться в порции файла, который содержит другие программы или данные (например, один или несколько сценариев, сохраненных в документе на языке разметки) в одном файле, предназначенном для рассматриваемой программы, или в множестве согласованных файлов (например, файлов, которые хранят один или несколько модулей, подпрограмм или порций кода). Компьютерная программа может быть развернута, чтобы подлежать исполнению на одном компьютере или на множестве компьютеров, которые расположены на одном участке или распределены по множественным участкам и соединены сетью связи.
Некоторые из процессов и логических потоков, приведенных в этом описании, могут выполняться одним или несколькими программируемыми процессорами, исполняющими одну или несколько компьютерных программ, чтобы выполнять действия, по оперированию входными данными и формированию выходных. Процессы и логические потоки могут также выполняться посредством, и устройство также может быть реализовано в виде, логической схемы специального назначения, например, программируемой вентильной матрицы (FPGA) или специализированной интегральной схемы (ASIC).
Процессоры, подходящие для исполнения компьютерной программы, включают в себя, в качестве примера, и универсальные, и специализированные микропроцессоры, и процессоры цифрового компьютера любого вида. Обычно, процессор будет принимать инструкции и данные из постоянной памяти или оперативной памяти, или обеих. Компьютер включает в себя процессор для выполнения действий в соответствии с инструкциями и одно или несколько запоминающих устройств для сохранения инструкций и данных. Компьютер может также включать в себя, или являться функционально связанным для приема данных из или передачи данных на, или для того и другого, одно или несколько запоминающих устройств большой емкости для хранения данных, например, магнитные, магнитооптические диски, или оптические диски. Однако, компьютер не обязан иметь такие устройства. Устройства, подходящие для сохранения инструкций компьютерной программы и данных, включают в себя все виды энергонезависимой памяти, устройств хранения данных и запоминающих устройств, включая в качестве примера устройства полупроводниковой памяти (например, EPROM, EEPROM, устройства флэш-памяти и другие), накопители на магнитных дисках (например, внутренние жесткие диски, съемные диски, и другие), магнитооптические диски, и CD-ROM и диски DVD-ROM. Процессор и память могут добавляться посредством, или включаться в логическую схему специального назначения.
Для обеспечения взаимодействия с пользователем, операции могут быть реализованы на компьютере, имеющем устройство отображения (например, монитор или другой тип устройства отображения), чтобы отображать информацию пользователю, и клавиатуру и манипулятор (например, мышь, шаровой манипулятор, планшет, сенсорный экран или другой тип манипулятора), посредством которых пользователь может обеспечить ввод для компьютера. Другие виды устройств могут использоваться для обеспечения взаимодействия с пользователем также; например, обратная связь, предоставленная пользователю, может быть любой формой сенсорной обратной связи, например, визуальной обратной связью, звуковой обратной связью, или тактильной обратной связью; и ввод от пользователя может приниматься в любой форме, включая звуковую, речевую или тактильный ввод. Кроме того, компьютер может взаимодействовать с пользователем путем посылки документов и приема документов от устройства, которое используется пользователем; например, путем посылки веб-страницы на веб-браузер на клиентском устройстве пользователя в ответ на запросы, принятые от веб-браузера.
Клиент и сервер обычно удалены друг от друга и обычно взаимодействует через сеть связи. Примеры сетей связи включают в себя локальную сеть (“LAN”) и глобальную сеть (“WAN”), объединенную сеть (например, сеть Интернет), сеть, включающая спутниковую линию связи, и одноранговые сети (например, оперативные одноранговые сети). Взаимосвязь клиента и сервера возникает на основании компьютерных программ, исполняющихся на соответствующих компьютерах и имеющих связь «клиент-сервер» по отношению друг к другу.
В некоторых аспектах описанного в документе, доминирующие ориентации трещины, вложенные в множества трещин, связанных с микросейсмическими событиями, могут быть динамически идентифицированы в течение операции гидроразрыва. Например, плоскости трещины могут извлекаться из микросейсмических событий реального времени, накопленных из месторождения. Плоскости трещины могут быть идентифицированы на основании микросейсмической информации о событии, включающей: местоположения события, неопределенности измерения местоположения события, моментную магнитуды события, времена наступления событий и прочее. В каждый момент времени данные могут быть связаны с предварительно вычисленными базовыми плоскостями, включая микросейсмическое поддерживающее множество событий.
В некоторых аспектах описанного в документе, вероятностная гистограмма или распределение базовых плоскостей могут строиться из накопленных микросейсмических событий, и гистограмма или распределение могут использоваться для выведения доминирующих ориентаций трещин. Трещины, извлеченные вдоль доминирующих ориентаций, могут, в некоторых случаях, обеспечить оптимальное соответствие реального времени микросейсмическим событиям. Гистограмма или распределение доминирующих ориентаций могут иметь незначительную чувствительность к новому поступающему микросейсмическому событию. По существу некоторые плоскости, идентифицированные в течение времени, в которое микросейсмические данные ассимилируются, могут не быть точными при сравнении с результатами послеоперационными данных микросейсмические события. Примерные способы для формирования, обновления и использования гистограмм на основании микросейсмических данных описаны в предварительной заявке на патент США № 61/710582, поданной 5 октября 2012.
В некоторых аспектах описанного в документе, параметр доверительного значения точности может обеспечивать меру точности идентифицированных в реальном времени плоскостей. Факторы, воздействующие на доверительность точности для плоскости, могут включать в себя внутренние характеристики события, взаимосвязи между поддерживающими событиями и плоскостью, и весовой коэффициент, отражающий тренды ориентации трещин по послеоперационным данным микросейсмического события. В некоторых случаях, плоскости трещин с высоким доверием в конце операции гидравлического разрыва пласта, которые были идентифицированы в режиме реального времени, согласуются с таковыми, полученными из послеоперационных данных события.
В некоторых аспектах некоторые или все признаки, описанные в документе, могут объединяться или реализовываться отдельно в одной или нескольких программах для автоматизированного построения карт трещин в реальном времени. Программное обеспечение может быть реализовано в виде компьютерного программного продукта, установленного приложения, приложения клиент-сервер, Интернет-приложения, любого другого подходящего типа программного обеспечения. В некоторых случаях программа автоматизированного построения карт трещин в реальном времени может динамически показывать пользователям пространственную и временную эволюцию идентифицированных плоскостей трещин в реальном времени по мере постепенного накопления микросейсмических событий. Динамика может включать в себя, например, генерацию новых трещин, распространение и рост существующих трещин, или другую динамику. В некоторых случаях, программа автоматизированного построения карт трещин в реальном времени может предоставлять пользователям возможность просмотра идентифицированных плоскостей трещин в реальном времени на множественных уровнях доверительной вероятности. В некоторых случаях, пользователи могут наблюдать пространственную и временную эволюцию трещин высокого уровня доверительной вероятности, каковое может показывать доминирующие тренды полных данных микросейсмического события. В некоторых случаях программа автоматизированного построения карт трещин в реальном времени может оценивать доверительность точности трещины, например, чтобы определить меру определенности идентифицированных плоскостей трещин. Доверительные значения точности могут, например, помогать пользователям лучше понимать и анализировать изменения в вероятностной гистограмме или распределении ориентаций, которое может непрерывно меняться в зависимости от аккумулирования в реальном времени микросейсмических событий. В некоторых случаях программа автоматизированного построения карт трещин в реальном времени может обеспечивать результаты, которые согласуются с картированием трещины по послеоперационным данным. Например, в конце операции гидравлического разрыва пласта, результаты, выдаваемые программой автоматизированного построения карт трещин в реальном времени, могут быть статистически согласованными с таковыми, полученными программой автоматизированного построения карт трещин по послеоперационным данным, оперирующей теми же данными. Такие функции могут позволять специалистам по эксплуатации, операторам и аналитикам динамически визуализировать и осуществлять мониторинг пространственной и временной эволюции трещин от гидроразрыва, анализировать сложность трещины и геометрию коллектора, оценивать эффективность операции гидравлического разрыва пласта и улучшать технологические показатели скважины.
Тогда как это описание содержит многие подробности, их не следует рассматривать ограничениями на объем заявленного в формуле изобретения, а предпочтительнее - в качестве описаний признаков, специфических для конкретных примеров. Некоторые признаки, которые представлены в этом описании в контексте отдельных реализаций, также можно комбинировать.
Напротив, различные признаки, которые описаны в контексте одной реализации, могут также быть реализованы в многих вариантах осуществления отдельно или в любой подходящей подкомбинации.
Был описан ряд вариантов осуществления. Однако, будет пониматься, что могут выполняться различные модификации. Соответственно, другие варианты осуществления находятся в рамках объема последующей формулы изобретения.