СИСТЕМА И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ ПО СТИМУЛЯЦИИ НЕДР
SYSTEM AND METHOD FOR PERFORMING OPERATIONS FOR STIMULATION OF RESOURCES

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0001] Этот раздел предназначен для предоставления справочной информации, позволяющей лучше понять различные технологии, описанные ниже. Как это понятно из заголовка, здесь приводится описание области техники, к которой относится изобретение. Тот факт, что эта область техники имеет отношение к изобретению, ни в коей мере не означает, что она является известным уровнем техники. Эта имеющая отношение к изобретению область техники может быть или не быть известным уровнем техники. Таким образом, следует понимать, что положения данного раздела следует рассматривать в этом свете, и Заявитель никоим образом не признает такое положение, равно как и не соглашается с таким положением, при котором любая приведенная ссылка является известным уровнем техники или аналогичным уровнем техники.
[0002] Для облегчения извлечения углеводородов из нефтяных и газовых скважин, подземные формации, окружающие эти скважины, могут быть подвергнуты гидравлическому разрыву. Гидравлический разрыв стал ценным методом создания трещин в подземных формациях, которые позволяют углеводородам продвигаться по направлению к скважине. Гидроразрывы могут простираться от скважины на десятки метров в двух противоположных направлениях, в соответствии с природными напряжениями формации. В некоторых случаях они могут формировать сложную сеть трещин. Сложные сети трещин могут содержать искусственно созданные гидравлические разрывы и природные трещины, которые могут пересекаться или не пересекаться по множеству азимутов, по множеству горизонтов и направлений и по множеству областей.
[0003] Формация разрывается при помощи введения в формацию специально разработанной текучей среды (называемой «текучей средой для гидроразрыва» или «пульпой для гидроразрыва») под высоким давлением и при высоком расходе текучей среды через один или более стволов скважины. Нефтедобывающие компании разработали множество разнообразных текучих сред и пропиток на масляной и водной основе для более эффективного создания и поддержания проницаемых и продуктивных разрывов. Составы этих текучих сред очень различны - от простой воды с песком до сложных полимерных веществ с множеством добавок. Каждый тип текучих сред для гидроразрыва имеет уникальные характеристики, и у каждого имеются свои положительные и отрицательные стороны. Для достижения необходимой сложности сети трещин необходимо выборочно изменять определенные качества текучей среды для гидроразрыва, а также характеристики ее нагнетания.
[0004] К примеру, высокосложная геометрия сети трещин может создать большую площадь поверхности по сравнению с относительно простыми и прямыми разрывами. Большая площадь поверхности разрыва может увеличить объемы добычи в очень низкопроницаемых формациях. С другой стороны, сложная сеть трещин может содержать извилистые трещины, многократно скручивающиеся и изменяющиеся по направлению разрыва, что может сделать трещины размещенными слишком тесно или создать точки сжатия, затрудняющие продвижение углеводородов или перенос частиц. Для достижения большее высокой производительности растресканных формаций может понадобиться оптимальная геометрия - с целью максимизации как площади поверхности трещин, так и характеристик транспортировки.
[0005] В некоторых случаях для оценки развития гидроразрыва во времени можно численно смоделировать возникновение трещин и их распространение в формации. Традиционные модели гидроразрыва обычно подразумевают двухсторонний тип искусственно создаваемых разрывов. Такие двухсторонние разрывы могут давать недостаточно полное представление о сложной природе искусственно создаваемых разрывов в некоторых нетипичных формациях с уже имеющимися неоднородностями, такими как природные трещины (ПТ). Более того, хотя некоторые из представленных на рынке моделей разрывов позволяют учитывать уже существующие природные разрывы формации, многие из опубликованных моделей слишком упрощены и упускают из виду необходимость строгого и гибкого решения проблемы взаимодействия между искусственно создаваемыми и природными разрывами. Кроме того, в подавляющем большинстве опубликованных моделей явно не принимаются во внимание нагнетательные свойства текучей среды, которые могут включать нагнетательный расход, вязкостные свойства текучей среды, а также концентрацию добавок.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] В настоящем документе описываются варианты реализации всевозможных технологий для способа выполнения работ по гидроразрыву возле ствола скважины, пронизывающего подземную формацию. Способ может включать сбор интегрированных данных об области скважины. Интегрированные данные об области скважины могут включать геомеханические, геологические и (или) геофизические свойства подземной формации, а также механические, геомеханические и (или) геометрические свойства природных разрывов этой подземной формации. Способ может включать выполнение моделирования механических свойств геологической среды с использованием интегрированных данных буровой. Способ может включать имитационное моделирование пересечения искусственного гидроразрыва с природной трещиной с использованием моделирования механических свойств геологической среды. Способ может включать определение свойств пересекаемой в этом случае природной трещины. Способ может также включать разработку имитационного плана с использованием моделирования механических свойств геологической среды и свойств соответствующих пересечений разрывов. Этот имитационный план может включать показатели вязкости текучей среды или нагнетательного расхода применяемой текучей среды для гидроразрыва.
[0007] В настоящем документе описываются варианты реализации всевозможных технологий для способа выполнения работ по гидроразрыву возле ствола скважины, пронизывающего подземную формацию. Способ может включать сбор интегрированных данных об области скважины. Интегрированные данные буровой могут включать геомеханические, геологические и (или) геофизические свойства подземной формации, а также механические, геомеханические и (или) геометрические свойства природных трещин в этой подземной формации. Способ может включать выполнение моделирования механических свойств геологической среды с использованием интегрированных данных буровой. Способ может включать имитационное моделирование пересечения искусственного гидроразрыва с природной трещиной с использованием моделирования механических свойств геологической среды. Способ может включать определение свойств пересекаемой в этом случае природной трещины. Способ может также включать прогнозирование углеводородной производительности подземной формации с использованием свойств пересечений разрывов.
[0008] В настоящем документе описываются варианты реализации всевозможных технологий для способа выполнения работ по гидроразрыву возле ствола скважины, пронизывающего подземную формацию. Способ может включать сбор интегрированных данных об области скважины. Интегрированные данные об области скважины могут включать геомеханические, геологические и (или) геофизические свойства подземной формации, а также механические, геомеханические и (или) геометрические свойства природных разрывов этой подземной формации. Способ может включать выполнение моделирования механических свойств геологической среды с использованием интегрированных данных буровой. Способ может включать имитационное моделирование пересечения искусственного гидроразрыва с природной трещиной с использованием моделирования механических свойств геологической среды. Способ может включать определение свойств пересекаемой в этом случае природной трещины. Способ может сравнивать свойства пересечений разрывов с микросейсмами в наблюдаемых данных, полученных в результате имитационного моделирования на основе модели механических свойств геологической среды.
[0009] В настоящем документе описываются варианты реализации всевозможных технологий для способа выполнения работ по гидроразрыву возле ствола скважины, пронизывающего подземную формацию. Способ может включать сбор интегрированных данных об области скважины. Интегрированные данные об области скважины могут включать геомеханические, геологические и (или) геофизические свойства подземной формации, а также механические, геомеханические и (или) геометрические свойства природных разрывов подземной формации. Способ может включать выполнение моделирования механических свойств геологической среды, с использованием интегрированных данных буровой. Способ может включать имитационное моделирование утечки текучей среды разрыва из создаваемого гидроразрыва в природную трещину с использованием моделирования механических свойств геологической среды. Способ может также включать разработку имитационного плана с использованием моделирования механических свойств геологической среды. Имитационный план может включать показатели вязкости текучей среды или нагнетательного расхода применяемой текучей среды для гидроразрыва. Способ может также включать настройку рабочих параметров имитационного плана, на основании имитационного моделирования оттока текучей среды в пласт с целью оптимизации оттока из искусственно вызванного гидроразрыва в природную трещину.
[0010] Вышеизложенный раздел сущности изобретения приводится для представления ряда понятий, которые описываются ниже в разделе подробного описания сущности изобретения. Настоящее описание сущности изобретения не предназначено ни для обозначения формулы объекта изобретения, ни для использования для ограничения объема заявленного предмета изобретения. Более того, формула объекта изобретения не ограничивается вариантами реализации, исправляющими любые или большую часть недостатков, описанных в любой части данного раскрытия. В самом деле, системы, способы, рабочие процедуры, техники и рабочие процессы, раскрытые в настоящем документе, могут дополнять или заменять собой традиционные способы для обозначения, отделения и (или) обработки различных аспектов данных скважины или других данных, собранных в области недр или другом многомерном пространстве.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0011] Реализации всевозможных технологий будут описаны ниже со ссылкой на соответствующие чертежи. Следует понимать, однако, что соответствующие чертежи иллюстрируют различные варианты реализации изобретения, описанные в настоящем документе, и не предназначены для ограничения объема различных технологий, описанных в настоящем документе.
[0012] Фигуры 1A-1D иллюстрируют схематические виды нефтепромысловых работ в области скважины в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0013] Фигуры 2A-2D иллюстрируют схематические виды сборов данных в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0014] Фигура 3A иллюстрирует схематический вид области скважины с разнообразными работами по скважинной стимуляции недр в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0015] Фигуры 3B-3D иллюстрируют разнообразные трещины области скважины в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0016] Фигура 4A представляет собой блок-схему рабочего процесса в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0017] Фигура 4B иллюстрирует схематический вид работ по скважинной стимуляции недр в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0018] Фигуры 5.1-5.4 иллюстрируют увеличение трещиноватости возле ствола скважины во время работ по гидроразрыву в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0019] Фигура 6 иллюстрирует сеть гидроразрыва в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0020] Фигура 7 иллюстрирует пересечение между искусственно созданными гидроразрывами и природными трещинами в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0021] Фигура 8 представляет собой блок-схему имитационного моделирования и выполнения гидроразрыва в соответствии с разнообразными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе.
[0022] Фигура 9 иллюстрирует компьютерную систему, в которой могут быть реализованы разнообразные технологии и техники, описанные в настоящем документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0023] Описанное ниже относится к конкретным реализациям изобретения. Следует понимать, что изложенное ниже приведено с целью дать возможность специалисту с навыками, обычными для данной области техники, создания и использования любого объекта изобретения, определенного здесь или ниже «формулой изобретения», которую можно найти в любом выданном патенте.
[0024] Ниже будут даны детальные описания разных вариантов реализации изобретения, примеры которых проиллюстрированы соответствующими чертежами и фигурами. В последующем подробном описании сущности изобретения изложены многочисленные конкретные детали для обеспечения полного понимания заявляемого изобретения. Однако специалисту в данной области техники с обычными навыками будет очевидно, что заявляемое изобретение может быть реализовано без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры, компоненты, схемы и сети детально не описаны, чтобы излишне не загромождать основные аспекты заявляемого изобретения.
[0025] Также очевидно, что хотя в настоящем документе могут быть использованы термины первый, второй и т.д. для описания разных элементов, эти элементы не должны ограничиваться этими терминами. Такие термины используются для отличия одного элемента от другого. К примеру, первый объект или блок может быть определен как второй объект или блок, и, аналогично, второй объект или блок может быть определен как первый объект или блок, без отступления от объема разных вариантов реализации изобретения, описанных в настоящем документе. Как первый объект или блок, так и второй объект или блок являются, соответственно, объектами или блоками, но не следует рассматривать их как один и тот же объект или блок.
[0026] Терминология, используемая в обозначении в настоящем документе, приведена с целью описания конкретных вариантов реализации изобретения, и не предназначена для ограничения заявляемого изобретения. Формы слов единственного числа, используемые в настоящем документе, подразумевают включение также и форм множественного числа, если только контекст однозначно не указывает на иное. Следует также понимать, что термины «и/(или)» используются в настоящем документе для отнесения к любым сочетаниям и включают их в себя с одним или более связанных с ними элементов. Кроме того, следует понимать, что термины «включает», «включающий», «содержит» и/(или) «содержащий» при использовании в данном описании определяют наличие заявленных деталей, частей, блоков, действий, элементов и/(или) компонентов, но не препятствуют присутствию одной или более либо дополнению за счет одной или более других деталей, частей, блоков, действий, элементов, компонентов и/(или) их групп.
[0027] В настоящем документе термин «если» следует истолковывать как означающий «когда» или «во время» или «в ответ на определение» или «в ответ на обнаружение», в зависимости от контекста. Аналогично, фразу «если это определено» или «если обнаруживается [определенное состояние или событие]» следует истолковывать как означающую «во время определения» или «в ответ на определение» или «во время обнаружения [определенного состояния или события]» или «в ответ на обнаружение [определенного состояния или события]», в зависимости от контекста.
[0028] Различные варианты изобретения, описанные в настоящем документе, относятся к системам и способам выполнения и имитационного моделирования работ по гидроразрыву подземной формации. Такие варианты реализации изобретения будут описаны более детально со ссылкой на Фигуры 1-9.
НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫЕ РАБОТЫ
[0029] Фигуры 1A-1D иллюстрируют различные нефтепромысловые работы, которые могут выполняться на буровой площадке, а Фигуры 2A-2D иллюстрируют разную информацию, которая может быть собрана на буровой площадке. Фигуры 1A-1D иллюстрируют упрощенный, схематический вид, представляющий нефтепромысел или буровую площадку 100, содержащие подземную формацию 102, содержащие, к примеру, пласт-коллектор 104, и иллюстрируют разнообразные нефтепромысловые работы, выполняемые на буровой площадке 100. Фигура 1A иллюстрирует работы по разведке, выполняемые разведывательным инструментом, таким как сейсмостанция 106.1, для измерения свойств подземной формации. Разведывательные работы могут быть операциями по сейсморазведке для создания акустических колебаний. На Фигуре 1A такие акустические колебания, 112 создаваемые источником 110, отражаются от множества неоднородностей 114 в подземной формации 116. Эти акустические колебания 112 могут приниматься датчиками, такими как геофоны-приемники 118, размещенными на земной поверхности, и создающими электрические исходящие сигналы, обозначаемые как получаемые данные 120 на Фигуре 1A.
[0030] В ответ на принимаемые акустические колебания 112, представленные разными параметрами (такими как амплитуда и/(или) частота) этих акустических колебаний 112, геофоны 118 могут создавать электрические выходные сигналы, содержащие данные о подземной формации. Получаемые данные 120 могут быть поданы как поступающие данные в компьютер 112.1 сейсмостанции 106.1 и, отвечая на входные данные, компьютер 122.1 может создавать выход 124 сейсмических и микросейсмических данных. Выход 124 сейсмических данных может быть записан, передан или, при необходимости, отправлен на дальнейшую обработку, к примеру, для предварительной обработки данных.
[0031] Фигура 1B иллюстрирует работы по бурению, выполняемые буровым инструментом 106.2, подвешенным на буровой вышке 128 и перемещения в подземную формацию 102 для создания ствола скважины 136 или другого канала. Для подачи бурового раствора в буровые инструменты через трубопровод 132 для циркуляции бурового раствора через буровые инструменты вверх по стволу 136 и назад на поверхность может быть использован пласт-коллектор 130 бурового раствора. Буровой раствор может быть отфильтрован и возвращен в пласт-коллектор бурового раствора. Для хранения, управления или фильтрации протекающего бурового раствора может использоваться циркуляционная система. На этой иллюстрации буровой инструмент выдвинут в подземную формацию для достижения пласт-коллектора 104. Каждая скважина может иметь целью один или более пласт-коллекторов. Буровой инструмент может быть приспособлен для измерения свойств скважины с использованием каротажа при бурении. Каротаж при бурении может также быть приспособлен для получения образца 133 керна, как показано на Фигурах 1B и 2B, или быть удаленным так, чтобы керн 133 мог бы быть получен с помощью другого инструмента.
[0032] Для сообщения между буровым инструментом 106.2 и наземной станцией может быть использован поверхностный блок 134. Поверхностный блок 134 может сообщаться с буровым инструментом 106.2 для отправки команд буровому инструменту 106.2, и получения от него данных. Поверхностный блок 134 может быть выполнен с компьютерным оборудованием для получения, хранения, обработки и (или) анализа данных по проведению работ. Поверхностный блок 134 может собирать данные, создаваемые во время буровых работ, и создавать выход 135 данных, который может быть сохранен или передан. Компьютерное оборудование, такое как поверхностный блок 134, может размещаться в разных местах возле буровой площадки и (или) удаленного местоположения.
[0033] Датчики (S) могут размещаться вблизи месторождения для сбора данных, относящихся к разным работам, описанным выше. Как показано, датчик (S) может быть размещен в одном или нескольких местах в буровом инструменте 106.2, и (или) на тросе для измерения буровых параметров, таких как вес долота, крутящий момент долота, давление, температура, расходы потоков, составы, скорость вращения и (или) другие рабочие параметры. Датчики (S) могут также быть размещены в одном или нескольких местах в системе циркуляции.
[0034] Данные, собранные с помощью датчиков, могут быть собраны при помощи поверхностного блока 134 и (или) других источников сбора данных для анализа или другой обработки. Данные, собранные при помощи датчиков, могут быть использованы сами по себе или в сочетании с другими данными. Данные могут быть собраны в одну или более баз данных и (или) переданы удаленно. Все или отдельные части данных могут быть выборочно использованы для анализа и (или) работ по прогнозированию текущего и (или) других стволов скважины. Данные могут быть архивными данными, данными реального времени или их сочетанием. Данные реального времени могут быть использованы в реальном времени или сохранены для использования позднее. Данные также могут сочетаться со архивными данными или другими вводными для дальнейшего анализа. Данные могут быть сохранены в отдельных базах данных или объединены в единую базу данных.
[0035] Собранные данные могут быть использованы для проведения исследований, таких как моделирование. К примеру, выход сейсмических данных может быть использован для выполнения геологических, геофизических исследований и (или) инженерного анализа формации. Данные по пласт-коллектору, стволу, поверхности и (или) обработанные данные могут использоваться для выполнения пласт-коллекторных, скважинных, геологических и геофизических или других видов имитационного моделирования. Вывод данных по работам может создаваться датчиками напрямую или после некоторой предварительной обработки или моделирования. Такие выходные данные могут использоваться в качестве входных данных для дальнейших исследований.
[0036] Данные могут быть собраны и сохранены в поверхностном блоке 134. Один или более поверхностных блоков 134 могут размещаться на буровой площадке или сообщаться с ней удаленно. Поверхностный блок 134 может быть единичным блоком или сложной сетью блоков, используемых для выполнения функций управления необходимыми данными во время нефтепромысловых работ. Поверхностный блок 134 может быть ручной или автоматической системой. Поверхностный блок 134 может управляться и (или) настраиваться пользователем.
[0037] Поверхностный блок 134 может быть выполнен с передатчиком 137 для создания возможности сообщения между поверхностным блоком 134 и разными частями района текущего месторождения или другим местоположением. Поверхностный блок 134 может также быть выполнен с одним или более контроллеров или функционально с ними соединен для привода механизмов на буровой станции 100. Поверхностный блок 134 может затем посылать управляющие сигналы в область месторождения в ответ на получаемые данные. Поверхностный блок 134 может получать команды через приемо-передатчик или подавать команды на контроллер самостоятельно. Для анализа данных (локально или удаленно), принятия решений и приведения в действие контроллера может быть предусмотрен процессор. Таким образом, работы могут быть выборочно скорректированы на основании собранных данных. На основании этой информации может быть оптимизирована часть работ, такая как управление бурением, нагрузкой на долоте, темпом нагнетания или другими параметрами. Такие корректировки могут быть выполнены автоматически на основании компьютерного протокола и (или) вручную оператором. В некоторых случаях планы бурения могут быть скорректированы для выбора оптимальных рабочих условий, или во избежание проблем.
[0038] Фигура 1C иллюстрирует канатные работы, выполняемые при помощи канатного инструмента 106.3, подвешенного к буровой установке 128 и погруженного в ствол 136 на Фигуре 1B. Канатный инструмент 106.3 может быть выполнен с возможностью размещения в стволе 136 для выполнения каротажных работ, выполняемых в скважине тестов и (или) отборе образцов. Канатный инструмент 106.3 может использоваться для реализации другого способа и оборудования для выполнения сейсморазведывательных работ. Канатный инструмент 106.3 с Фигуры 1C может, к примеру, иметь взрывчатый, радиоактивный, электрический или акустический источник 144 энергии, посылающий и (или) принимающий электрические сигналы в окружающей формации 102 и содержащейся в ней текучей среды.
[0039] Канатный инструмент 106.3 может быть оперативно присоединен к, например, геофонам 118 и компьютеру 122.1 сейсмической станции 106.1 с Фигуры 1A. Канатный инструмент 106.3 может также посылать данные в поверхностный блок 134. Поверхностный блок 134 может собирать данные, создаваемые во время канатных работ и создавать вывод данных 135, которые могут быть сохранены или переданы. Канатный инструмент 106.3 может быть размещен на разных глубинах в стволе 136 для проведения разведки или получения другой информации, относящейся к подземной формации.
[0040] Датчики (S) могут размещаться вблизи месторождения 100 для сбора данных, относящихся к разным работам, описанным выше. Как показано, датчик (S), размещается в канатном инструменте 106.3 для измерения скважинных параметров, к которым относится, к примеру, пористость, проницаемость, состав текучей среды и (или) другие рабочие параметры.
[0041] Фигура 1D иллюстрирует промысловые разведывательные работы, выполняемые при помощи эксплуатационного инструмента 106.4, помещенного из эксплуатационного блока или устьевой арматуры 129 в завершенный скважинный ствол 136 с Фигуры 1C для извлечения текучей среды из скважинных пласт-коллекторов в оборудование 142 на поверхности. Текучая среда течет из пласт-коллектора 104 через перфорацию в обсадке (не показана) в эксплуатационный инструмент 106.4 в стволе 136, а затем в поверхностное оборудование 142 через собирательную сеть 146.
[0042] Датчики (S) могут размещаться вблизи месторождения для сбора данных, относящихся к разным работам, описанным выше. Как показано, датчик (S) может размещаться в эксплуатационном инструменте 106.4 или в сопутствующем оборудовании, таком как устьевая арматура 129, собирательная сеть, поверхностное оборудование и (или) эксплуатационное оборудование для измерения жидкостных параметров, таких как состав текучей среды, ее расход, давление, температура и (или) другие рабочие параметры.
[0043] Хотя показаны только упрощенные конфигурации буровой площадки, очевидно, что месторождение или буровая площадка 100 может занимать часть суши, моря и (или) участков на воде, содержащих одну или несколько буровых площадок. Эксплуатация может также включать нагнетательные скважины (не показаны) для дополнительного извлечения или для хранения, к примеру, углеводородов, двуокиси углерода или воды. Один или несколько единиц оборудования для сбора может быть оперативно присоединено к одной или нескольким буровым площадкам для выборочного сбора скважинных текучих сред с буровой(ых) площадки(ок).
[0044] Очевидно, что Фигуры 1B-1D иллюстрирует инструменты, которые могут использоваться для измерения свойств не только месторождения, но и не относящихся к нефтепромысловым работам объектов, таких как шахты, законтурные части, хранилища и другое подземное оборудование. Кроме того, хотя проиллюстрированы конкретные инструменты для сбора данных, очевидно, что могут использоваться различные измерительные инструменты (к примеру, канатные, измерения при бурении (ИПБ), каротаж при бурении (КПБ), отбор кернов и т.д.), способные вести регистрацию параметров, таких как сейсмическое полное время двойного пробега, плотность, удельное сопротивление, производительность и т.д., подземной формации и (или) геологических формаций. Вдоль ствола и (или) инструмента наблюдения могут быть размещены различные датчики (S) для сбора и (или) мониторинга необходимых данных. Также могут применяться другие источники данных из удаленных местоположений.
[0045] Конфигурация месторождения с Фигур 1A-1D иллюстрирует примеры буровой площадки 100 и разных работ, используемых с техниками, описанными в настоящем документе. Месторождение может располагаться частью или целиком на суше, воде и (или) море. Также, хотя проиллюстрировано единичное месторождение, измеренное в единственном месте, разработка месторождений может использоваться в любом сочетании одного или более месторождений, одной или более единиц обрабатывающего оборудования и одной или более буровых площадок.
[0046] Фигуры 2A-2D представляют собой графические иллюстрации данных, собранных при помощи инструментов с Фигур 1A-1D соответственно. Фигура 2A иллюстрирует сейсмо-трассу 202 подземной формации с Фигуры 1A, полученную при помощи сейсмостанции 106.1. Сейсмо-трасса 202 может быть использована для обеспечения данных, таких как период времени отраженного сигнала. Фигура 2B иллюстрирует образец 133 керна, полученный при помощи буровых инструментов 106.2. Образец керна может быть использован для обеспечения данных, таких как график плотности, пористости, проницаемости или других физических свойств образца керна по длине керна. Тесты плотности и вязкости могут быть выполнены на текучей среде в керне при разных давлениях и температурах. Фигура 2A иллюстрирует каротажную диаграмму 204 подземной формации с Фигуры 1C, полученную при помощи канатного инструмента 106.3. Каротажная диаграмма 204 может обеспечить измерения удельного сопротивления или других параметров формации на разных глубинах. Фигура 2D иллюстрирует кривую или график 206 падения производительности текучей среды, поступающей через подземную формацию с Фигуры 1D, измеренной на поверхностном оборудовании 142. Кривая падения производительности может отражать текущий дебит Q как функцию времени t.
[0047] Соответствующие графики с Фигур 2A, 2C и 2D иллюстрируют примеры статических измерений, которые могут отражать или приводить информацию о физических характеристиках формации и содержащегося в ней пласт-коллектора. Эти измерения могут быть проанализированы для определения свойств формации(ий), для определения точности измерений и (или) проверки на наличие ошибок. Диаграммы каждого из соответствующих измерений могут быть выровнены и отмасштабированы для сравнения и верификации свойств.
[0048] Фигура 2D иллюстрирует пример динамических измерений свойств текучей среды по стволу. По мере того, как текучая среда течет через ствол, производят измерения свойств текучей среды, такие как ее расход, давления, состав и т.д. Как это описано ниже, статические и динамические измерения могут быть проанализированы и использованы для создания моделей подземной формации для определения ее характеристик. Аналогичные измерения могут быть также использованы для измерения изменения аспектов в формации во времени.
РАБОТЫ ПО СТИМУЛЯЦИИ
[0049] Фигура 3A иллюстрирует работы по стимуляции, выполняемые на буровой площадке 300.1 и 300.2. Буровая площадка 300.1 содержит буровую установку 308.1, содержащую вертикальный ствол 336.1, проходящий сквозь формацию 302.1 Буровая площадка 300.2 содержит буровую установку 308.2, содержащую вертикальный ствол 336.2 и буровую установку 308.3, содержащую ствол 336.3, проходящий под ней в подземную формацию 302.2. Хотя буровая площадка 300.1 и 300.2 проиллюстрированы как имеющие конкретные конфигурации буровых установок со стволами, очевидно, что одна или несколько установок с одним или более стволов могут размещаться на одной или нескольких буровых площадках.
[0050] Ствол 336.1 выходит из буровой установки 308.1, проходя через нетипичные пласт-коллекторы 304.1-304.3. Стволы 336.2 и 336.3 выходят из буровой установки 308.2 и 308.3 соответственно в нетипичный пласт-коллектор 304.4. Как проиллюстрировано, нетипичные пласт-коллекторы 304.1-304.3 являются газонасыщенным коллектором, а нетипичный пласт-коллектор 304.4 является сланцевым пласт-коллектором. В данной формации могут быть представлены один или более нетипичных пласт-коллекторов (к примеру, такие как газонасыщенные, сланцевые, карбонатные, угольные, тяжелонефтяные и др.) и (или) типичные пласт-коллекторы.
[0051] Работы по стимуляции на Фигуре 3A могут быть выполнены по отдельности или в сочетании с другими нефтепромысловыми работами, такими как нефтепромысловые работы на Фигурах 1A и 1D. К примеру, скважины 336.1-336.3 могут быть измерены, пробурены, проверены и выполнены, как проиллюстрировано на Фигурах 1A-1D. Работы по стимуляции, выполняемые на буровых площадках 300.1 и 300.2, могут предполагать, например, перфорацию, разрыв, нагнетание и т.п. Работы по стимуляции могут выполняться в сочетании с другими нефтепромысловыми работами, такими как заканчивающие и эксплуатационные работы (см. к примеру, Фигуру 1D). Как проиллюстрировано на Фигуре 3A, стволы 336.1 и 336.2 завершены и созданы с перфорацией 338.1-338.5 для облегчения эксплуатации.
[0052] Скважинный инструмент 306.1 размещают в вертикальном стволе 336.1 поблизости от газонасыщенного песчаного пласт-коллектора 304.1 для выполнения скважинных измерений. Пакеры 307 размещают в стволе 336.1 для изоляции его части, непосредственно приближенной к перфорации 338.2. Как только возле скважины будут созданы перфорации, текучая среда может нагнетаться через перфорацию в формации для создания и (или) расширения в ней разрывов для стимулирования продуктивности пласт-коллектора.
1
2
[0053] Пласт-коллектор 304.4 формации 302.2, был перфорирован, а пакеры 307 были размещены так, чтобы изолировать ствол 336.2 возле перфорации 338.3-338.5. Как показано в горизонтальном стволе 336.2, пакеры 307 были размещены на этапе St и St в стволе. Как было также проиллюстрировано, ствол 304.3 может быть периферийной (опытной) скважиной, проходящей через формацию 302.2 для достижения пласт-коллектора 304.4. Один или более стволов могут быть размещены на одной или нескольких буровых площадках. При необходимости может быть размещено множество стволов.
hmax
[0054] Разрывы могут быть продолжены в различные пласт-коллекторы 304.1-304.4 для облегчения добычи из них текучих сред. Примеры разрывов, которые могут быть сформированы, схематически проиллюстрированы на Фигурах 3B-3D возле ствола 304. Как проиллюстрировано на Фигурах 3B-3C, механические неоднородности 340, такие как природные трещины, поверхности напластования, разломы и плоскости ослабления, распространяются далее в слои формации. Природные трещины, как описано в настоящем документе, относятся к плоским неоднородностям формации, имеющей свойства, отличающиеся от тех, что окружают формацию. Вокруг ствола 304 может быть сформирована перфорация (или перфорационные кластеры) 342, а через эту перфорацию 342 могут нагнетаться текучие среды 344 и (или) текучие среды, смешанные с пропантом 346. Как показано на Фигурах 3B-3C, гидроразрыв может выполняться при помощи нагнетания через перфорацию 342, создавая тем самым трещины вдоль плоскости наибольшего напряжения σ и открывая и продолжая природные трещины.
[0055] На поверхности рабочей площадки, проиллюстрированной на Фигуре 3B, около устья 308.4 скважины размещается нагнетательная система 329 для пропускания внутрь текучих сред 344 и (или) текучих сред, смешанных с пропантом 346 через трубопровод 315.
[0056] Нагнетательная система 329 проиллюстрирована как управляемая оператором 327 для записи системных и операционных данных и (или) выполнения обслуживания в соответствии с предписанным планом обслуживания. Нагнетательная система 329 нагнетает текучую среду 344 с поверхности в ствол скважины 304 во время нефтепромысловых работ.
[0057] Один пример исполнения: нагнетательная система 329 может содержать несколько цистерн с водой 331, питающих водой блок гидратации геля 333. Блок гидратации геля 333 смешивает воду из цистерн 331 с гелевым агентом для создания геля. Затем гель подается в смеситель 335, где смешивается с пропантом из блока передачи пропанта 337 для создания текучей среды для гидроразрыва 344. Гелевый агент может быть использован для увеличения вязкости текучей среды для гидроразрыва и создания возможности суспензирования пропанта в текучей среде для гидроразрыва. Он также может работать в качестве уменьшающего трение агента для создания возможности высоких нагнетательных расходов с меньшими потерями на трении. Блок гидратации геля 333 может смешивать дополнительные жидкостные добавки с водой для создания текучей среды разрыва 344 с конкретными свойствами.
[0058] Затем текучую среду разрыва 344 прокачивают из смесителя 135 в станции обработки 320 с помощью поршневых насосов, как показано сплошными линиями 343. Каждая станция обработки 320 получает текучую среду разрыва при низком давлении и выпускает ее в общий коллектор 339 (иногда называемый снарядным прицепом или снарядом) при высоком давлении, как показано пунктирными линиями 341. Снаряд 339 затем направляет текучую среду разрыва из станций обработки 320 в скважину 304, как показано сплошной линией 315. Для поддержки подачи текучей среды разрыва с необходимым расходом могут использоваться одна или несколько станций обработки 320.
[0059] Каждая станция 320 обработки может нормально работать при любом расходе, таком как максимальный скважинный дебит. Управление станциями 320 обработки при их эксплуатационной мощности может допустить сбой одной из них и продолжение работы при более высокой скорости для работы в отсутствие вышедшего из строя насоса. Как показано, для направления всей нагнетательной системы 329 во время гидроразрывных работ может быть использована компьютеризированная управляющая система 345.
[0060] Фигура 3D иллюстрирует другой вид работ по гидроразрыву возле скважины 304. Здесь видно созданные разрывы 348, радиально расходящиеся от ствола 304. Созданные разрывы могут быть использованы для достижения группы 351 микросейсмических событий (показанных схематически в виде точек) возле ствола скважины 304. Работы по гидроразрыву могут быть использованы в качестве части работ по стимуляции для обеспечения возможности облегчения движения углеводородов в скважине 304 для ее эксплуатации.
[0061] Возвращаясь к Фигуре 3A, датчики (S) могут быть размещены возле месторождения для сбора данных, относящихся к различным работам, как описано выше. Некоторые датчики, такие как геофоны, могут быть размещены возле формации во время гидроразрыва для измерения микросейсмических волн и выполнения микросейсмического картирования. Данные, собранные датчиками, могут быть собраны при помощи поверхностного блока 334 и (или) других источников собранных данных для анализа и другой обработки, как описано выше (см. к примеру, поверхностный блок 134). Как показано, поверхностный блок 334 присоединен к сети 352 и другим компьютерам 354.
[0062] Стимуляционный инструмент 350 может быть выполнен как часть поверхностного блока 334 или другой части буровой площадки для выполнения работ по стимуляции. К примеру, информация, создаваемая во время одной или более работ по стимуляции, может быть использована в планировании бурения для одной или нескольких скважин, одной или нескольких буровых площадок и (или) для одного или нескольких месторождений. Стимуляционный инструмент 350 может быть оперативно присоединен к одной или нескольким буровым вышкам и (или) буровым площадкам, и использоваться для получения данных, обработки данных, посылания управляющих сигналов и т.д., как будет описано ниже. Стимуляционный инструмент 350 может содержать блок 363 описания пласт-коллектора для создания модели механических свойств геологической среды (ММСГС), блок 365 планирования стимуляции для создания планов стимуляции, оптимизатор 367 для оптимизации планов стимуляции, блок 369 реального времени для оптимизации в реальном времени оптимизированного плана стимуляции, управляющий блок 368 для избирательной корректировки работ по стимуляции, основанных на оптимизированном в реальном времени плане стимуляции, обновитель 370 для обновления модели геолого-физических характеристик пласт-коллектора, основанной на оптимизированном в реальном времени плане стимуляции и данных ретроспективной оценки, и калибратор 372 для калибровки оптимизированного плана стимуляции, как будет описано ниже. Блок 365 планирования стимуляции может содержать инструмент 381 изменения стадий для выполнения изменения стадий, инструмент 383 изменения процедуры стимуляции для выполнения изменений в процедуре стимуляции, инструмент 385 прогнозирования производительности для прогнозирования производительности, и инструмент 387 планирования бурения для создания планов бурения.
[0063] Данные буровой площадки, используемые в работах по стимуляции, могут разниться: от, к примеру, образцов кернов для петрофизической интерпретации, основанной на каротажных диаграммах, до трехмерных сейсмических данных (см. к примеру, Фигуры 2A-2D). Изменения в процедуре стимуляции могут потребовать привлечения, к примеру, нефтепромышленных петротехнических специалистов для объединения ручных процессов по сопоставлению разных частей информации. Интеграция информации может предполагать ручные манипуляции разъединенных рабочих процессов и выходов, таких как определение границ зон пласт-коллекторов, идентификация требуемых зон заканчивания, оценки ожидаемого роста гидроразрыва для заданной конфигурации оборудования заканчивания, решения о том, где и когда разместить следующую скважину или множественные скважины для лучшей стимуляции формации, и другие. Эти изменения процедуры стимуляции могут также предполагать полуавтоматическую или автоматическую интеграцию, обратную связь и управление для облегчения работ по стимуляции.
[0064] Работы по стимуляции для традиционных и нетрадиционных пласт-коллекторов могут быть выполнены на основании знания пласт-коллектора. Определение характеристик пласт-коллектора может быть использовано, например, в планировании бурения, определении оптимальных целевых зон для перфорации и стратиграфии, изменении множества скважин (к примеру, интервала между ними и ориентации) и геомеханических моделей. Изменения в процедуре стимуляции могут быть оптимизированы на основании итогового прогнозирования продуктивности. Эти изменения в процедуре стимуляции могут привлекать к использованию интегрированный резервуароцентричный рабочий процесс, включающий изменение, в реальном времени (РВ) и после обработки, компонентов оценки. Заканчивание скважин и изменение процедуры стимуляции могут быть выполнены при использовании многопрофильной скважины и данных пласт-коллектора.
[0065] Фигура 4A представляет собой схематическую блок-схему 400, иллюстрирующую работы по стимуляции, такие как иллюстрированные на Фигуре 3A. Блок-схема 400 представляет собой итерационный процесс, использующий интегрированную информацию и анализ для изменения, применения и обновления процедуры работ по стимуляции. Способ использует оценку предварительной обработки/предварительной стимуляции 445, планирование стимуляции 447, оптимизацию обработки в реальном времени 451 и обновление исполнения/модели 453. Часть или вся блок-схема 400 может быть итерирована для подстройки операций по стимуляции и (или) выполнения дополнительных операций стимуляции в имеющихся или дополнительных скважинах.
[0066] Оценка 445 предварительной стимуляции включает в себя определение 460 характеристик пласт-коллектора и создание 462 трехмерной модели механических свойств геологической среды (ММСГС). Определение 460 характеристик пласт-коллектора может быть создано при помощи интегрирования информации, такой как информация, собранная на Фигурах 1A-1D, для создания модели с использованием объединенного сочетания информации архивно-независимых технологических режимов или направлений работ (к примеру, петрофизики, геологии, геомеханики и геофизики, а также результатов предыдущей гидроразрывной обработки формации). Такое определение 460 характеристик пласт-коллектора может быть создано с использованием техник интегрированного статического моделирования для создания ММСГС 462, как описано, например, в заявке на патент US 2009/0187391 и 2011/060572, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки. В качестве примера, для выполнения оценки 445 предварительной обработки может быть использовано программное обеспечение, такое как представленные на рынке пакеты PETREL™, VISAGE™, TECHLOG™ и GEOFRAME™ от фирмы SCHLUMBERGER™.
[0067] При описании 460 характеристик пласт-коллектора может использоваться сбор информации разного рода, такой как данные, связанные с подземной формацией, а также разработка одной или более моделей пласт-коллектора. Собранная информация может содержать, например, зону пласт-коллектора (продуктивную), геомеханические (напряжения, эластичности и подобные) зоны, геометрическое (ориентацию разломов и их размер) распределение механических неоднородностей (природных разломов) в формации, и собственно механические (проницаемость, связанность, напряженность, плотность трещин, предел прочности и подобные) неоднородности. Описание 460 характеристик пласт-коллектора может быть выполнено так, что информация, касающаяся работ по стимуляции, включена в оценку предварительной стимуляции. Создание 462 ММСГС может стимулировать подземную формацию, находящуюся в разработке (к примеру, создавая цифровое представление состояния напряжений и механических свойств формации для заданного стратиграфического разреза месторождения или залежи).
[0068] Для создания 462 ММСГС может быть применено традиционное геомеханическое моделирование. Примеры техник ММСГС описаны в заявке на патент US No. 2009/0187391, которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки. ММСГС 462 может быть создана при помощи информации, собранной с использованием, например, нефтепромысловых работ на Фигурах 1A-1D, 2A-2D и 3A-3D. Например, трехмерная ММСГС может учитывать разнообразные данные о пласт-коллекторе, собранные ранее, включая сейсмические данные, собранные во время ранней разведки формации, и данные каротажа, собранные при бурении одной или более разведывательных скважин перед эксплуатацией (см. к примеру, Фигуры 1A-1D). ММСГС 462 может быть использована для обеспечения, например, геомеханической информации для разнообразных нефтепромысловых работ, такие как выбор точки обсадки, оптимизация количества обсадочных колонн, бурение стабильных стволов, изменение заканчивания, выполнение работ по гидроразрывной стимуляции и т.д.
[0069] Созданная ММСГС 462 может использоваться в качестве ввода при выполнении планирования 447 стимуляции. Для определения потенциально выгодных для разбуривания участков может быть построена трехмерная ММСГС. В одном варианте реализации изобретения в случае, если формация практически однородна и практически не содержит больших природных разломов и (или) высоконапряженных экранов, можно предположить, что заданный объем текучей среды разрыва, нагнетаемой с заданным расходом в заданный период времени, будет создавать практически одинаковую сеть трещин в формации. В другом варианте реализации изобретения в случае, если формация содержит сложную сеть механических неоднородностей и (или) высоконапряженных экранов, необходимая стимулированная область, объем и (или) форма объема может быть достигнута при помощи настройки по меньшей мере одного из таких параметров, как вязкость текучей среды, нагнетательный расход и добавки для снижения водоотдачи с целью оптимизации поведения перехода между создаваемыми разрывами и неоднородностями, уже имеющимися в формации. Сейсмические данные 202, такие как показанные на Фигурах 1A и 2A, могут предоставить полезную информацию при анализе свойств трещин формации.
[0070] Планирование 447 работ по стимуляции могут использовать планирование 465 бурения, изменение стадий 466, изменения в процедуре 468 стимуляции и прогнозирование 470 производительности. В частности, ММСГС 462 может быть вводом для планирования 465 бурения и (или) изменения 466 стадий и изменения в процедуре 468 стимуляции. Некоторые варианты реализации изобретения могут включать полуавтоматические способы распознания, например, интервалов между скважинами и их ориентацию, изменение многоэтапной перфорации и изменение процедуры гидроразрыва. Что касается широкого изменения характеристик углеводородных пласт-коллекторов, некоторые варианты реализации изобретения могут использовать способы для целевых сред пласт-коллекторов, таких как, не ограничиваясь ими, газонасыщенные пласты-коллекторы, песчаниковые пласт-коллекторы, природно-растресканные сланцевые пласт-коллекторы или другие нетипичные пласт-коллекторы.
[0071] Планирование 447 работ по стимуляции может использовать полуавтоматический способ, используемый для опознания потенциально выгодных для разбуривания участков разделением подземной формации на множество дискретных интервалов, описанием характеристик каждого интервала на основании информации, такой как геофизические свойства формации и ее близость к природным трещинам, затем перегруппировкой множества интервалов в одно или множество разбуриваемых участков с получением каждым участком скважины или ветви скважины. Могут быть определены промежуток и ориентация множества скважин, и использоваться для оптимизации продуктивности пласт-коллектора. Характеристики каждой скважины могут быть проанализированы для планирования стадий и планирования процедуры стимуляции. В некоторых случаях может привлекаться консультант по заканчиванию, к примеру, для анализа вертикальных или субвертикальных скважин в газонасыщенных песчаниках, с последующим обратным уточнением рабочего процесса.
[0072] Планирование 465 бурения может быть выполнено для изменения нефтепромысловых работ перед выполнением собственно самих работ на буровой площадке. Планирование 465 бурения может быть использовано для определения, например, оборудования и рабочих параметров для выполнения нефтепромысловых работ. Некоторые такие рабочие параметры могут включать, например, места перфорации, нагнетательный расход, рабочее давление, стимуляционные текучие среды и другие параметры, используемые в стимуляции. В изменении плана бурения может быть использована информация, собранная из различных источников, таких как архивные данные, известные данные и нефтепромысловые измерения (к примеру, такие как полученные на Фигурах 1A-1D). В некоторых случаях для анализа данных, используемых в создании плана бурения, может быть использовано моделирование. План бурения, созданный при планировании стимуляции, может принимать на вход данные изменений 466 стадий, изменений в процедуре 468 стимуляции и прогнозирования 470 продуктивности так, что в плане бурения оценивается информация, относящаяся к стимуляции и (или) влияющая на нее.
[0073] В качестве ввода в изменение стадий 466 может также быть использовано планирование 465 бурения и (или) ММСГС 462. Данные пласт-коллектора и другие данные могут быть использованы для изменения 466 стадий для определения некоторых рабочих параметров для стимуляции. Например, изменение 466 стадий может использовать определение границ в скважине для выполнения работ по стимуляции, как будет описано ниже. Примеры изменения стадий описаны в заявке на патент US No. 2011/0247824, которая включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки. Изменение стадий может быть вводом для выполнения изменения процедуры 468 стимуляции.
[0074] Изменение процедуры стимуляции определяет многочисленные параметры стимуляции (к примеру, размещение области перфорации) для выполнения работ по стимуляции. Изменение процедуры 468 стимуляции может быть использовано, например, для моделирования гидроразрыва. Примеры моделирования гидроразрыва описаны в заявках на патент US No. 2008/0183451, 2006/0015310 и заявке PCT No. WO2011/077227, которые включены в данный документ в полном объеме посредством ссылки. Порядок проведения процедуры стимуляции может предполагать использование разных моделей для определения плана стимуляции и (или) стимуляционной части плана бурения. Дополнительные примеры моделирования сложных разрывов приведены в документе SPE Paper 140185, который включена в данный документ в полном объеме посредством ссылки. Это моделирование сложных разрывов иллюстрирует применение двух техник моделирования сложных разрывов в сочетании с микросейсмическим картированием для описания сложности трещин и оценки выполнения заканчивания. Первая техника моделирования сложных разрывов является аналитической моделью для оценки сложности разрывов и расстояний между ортогональными трещинами. Вторая техника использует цифровую модель с координатной привязкой, дающую возможность сложного геологического описания и оценки сложности распространения трещин. Эти примеры иллюстрируют то, как варианты реализации изобретения могут быть использованы для оценки того, как изменения в выполнении гидроразрывной обработки влияют на сложность разрывов для каждой геологической среды. Для количественной оценки влияния изменений в процедуре гидроразрыва с использованием моделей сложных разрывов, несмотря на присущие ММСГС неопределенности и «настоящий» рост трещин, микросейсмическое картирование и моделирование сложных разрывов могут объединяться для интерпретации микросейсмических измерений при одновременной калибровке модели сложной стимуляции. Такие примеры показывают, что доля сложных разрывов может меняться в зависимости от геологических условий.
[0075] Схема процедуры стимуляции может интегрировать трехмерные модели пласт-коллекторов (модели формаций), которые могут представлять собой результат сейсмической интерполяции, интерпретации буровой геонавигации, модели геологической или геомеханической среды в качестве исходной точки (зонной модели) для схемы заканчивания скважины. Для некоторых схем стимуляции может быть использован алгоритм моделирования разрывов для чтения трехмерных ММСГС и дальнейшего моделирования для прогнозирования роста трещин. Этот процесс может использоваться для того, чтобы принять во внимание пространственную неоднородность сложных пласт-коллекторов при проведении работ по стимуляции.
[0076] В схеме имитационного моделирования 468 для понимания процесса роста сложных трещин также может быть использовано микросейсмическое картирование. Некоторые рабочие процессы могут интегрировать эти модели прогнозирования разрывов в единую трехмерную картину, куда накладываются микросейсмические события (см. к примеру, Фигуру 3D), что может быть использовано в схеме гидроразрыва и (или) его калибровках. Природные трещины и часть сложных разрывов могут быть оценены с использованием микросейсмического картирования, а затем оптимизированы, как описано в настоящем документе.
[0077] Природные трещины и часть сложных разрывов могут быть проанализированы для выбора оптимальной схемы стимуляции и стратегии заканчивания скважины. Моделирование разрывов может быть использовано для прогнозирования геометрии трещин, которое может быть откалибровано, а схема оптимизирована на основании микросейсмического картирования и оценки реального времени. Рост разрывов может быть интерпретирован на основании существующих моделей гидравлического разрыва формации. Некоторая часть моделирования распространения сложных гидроразрывов и (или) интерпретация также могут быть выполнены для нетрадиционных пласт-коллекторов (к примеру, газонасыщенные песчаники и сланцы), как будет описано ниже. Свойства пласт-коллектора и начальные допущения моделирования могут быть исправлены, а схема разрыва оптимизирована на основании микросейсмических оценок.
[0078] При прогнозировании 470 продуктивности может использоваться оценка продуктивности, основанная на планировании 465 бурения, изменении 466 стадий и процедуре 468 стимуляции. Результат схемы 468 стимуляции (т.е., моделей имитационного моделирования разрывов и вводимых моделей пласт-коллекторов) может быть вынесен в рабочий процесс прогнозирования продуктивности, где традиционный аналитический или численный имитатор пласт-коллектора может оперировать моделями и прогнозами углеводородной продуктивности, основанной на динамических данных. Первоначальное прогнозирование 470 может быть полезно, например, для количественной проверки процесса 447 планирования стимуляции.
[0079] Часть или все планирование 447 стимуляции может быть выполнено многократно, как показано волнистыми стрелками на Фигуре 4A. Как показано, оптимизации могут быть выполнены после изменения 466 стадий, изменения схемы 468 стимуляции и прогнозирования 470 продуктивности, и могут быть использованы в качестве обратной связи 472 для оптимизации планирования бурения 465, схемы 466 стадий и (или) схемы 468 стимуляции. Оптимизации, которые могут быть выборочно выполнены для обратной связи, являются результатом части или всего планирования 447 стимуляции, и повторяются многократно при необходимости в разных частях процесса планирования стимуляции, достигая оптимизированного результата. Планирование 447 стимуляции может быть проведено вручную или интегрировано с использованием автоматического процесса оптимизации, как схематически показано оптимизацией 472 в петле 473 обратной связи.
[0080] Фигура 4B схематически иллюстрирует часть работ по планированию 447 стимуляции. Как проиллюстрировано на фигуре, схема 446 стадий, схема 468 стимуляции и прогнозирование 473 продуктивности могут повторяться многократно в петле 470 обратной связи и оптимизироваться 472 для достижения оптимального результата 480, такого как оптимизированный план стимуляции с оптимизированным поведением перехода. При таком итерационном способе допускаются исходные данные и результаты, создаваемые с помощью схемы 466 стадий и схемы 468 стимуляции для «обучения друг у друга» и повторения с прогнозированием продуктивности для оптимизации между ними.
[0081] Разные части работ по стимуляции могут быть изменены и (или) оптимизированы. Примеры оптимизированных гидроразрывов описаны, к примеру, в патенте US No. 6508307, который включен в данный документ в полном объеме посредством ссылки. В другом примере может также быть обеспечен ввод в планирование 447 стимуляции финансовых показателей, таких как расходы на проведение работ по гидроразрыву (постоянных и переменных), фьючерсов на нефть и природный газ и показателей валовой прибыли, каждый из которых может влиять на работы. Оптимизация может быть выполнена при помощи оптимизации схемы 466 стимуляции по отношению к прогнозируемой производительности, принимая во внимание размеры финансовых вложений. Такие финансовые вложения могут предполагать затраты на проведение работ по стимуляции в скважине на различных этапах.
[0082] Возвращаясь к Фигуре 4A, в планирование 447 стимуляции могут быть включены различные необязательные детали. Например, для определения необходимости разбуривания формации множеством скважин может быть привлечен консультант по планированию множественных скважин. Если следует разрабатывать множественные скважины, консультант по планированию множественных скважин может выявить интервал между ними и их ориентацию, а также наилучшее размещение в каждой формации, подлежащей перфорации и обработке. Используемый здесь термин «множественные скважины» может относиться ко множеству скважин, каждая из которых независимо пробурена с поверхности земли к подземной формации; этот термин может также относиться ко множеству ветвей, выпускаемых из единичной скважины, пробуриваемой с поверхности земли (см. к примеру, Фигуру 3A). Ориентация скважины и ветвей может быть вертикальной, горизонтальной или любой промежуточной.
[0083] После того, как множество скважин запланированы или пробурены, имитационное моделирование может повторяться для каждой скважины так, чтобы каждая из них имела план стадий, план перфорации и (или) план стимуляции. После этого множество скважин может быть при необходимости скорректировано. Например, если стимуляция гидроразрыва в одной скважине показывает, что результат стимуляции будет перекрываться ближайшей скважиной с запланированной зоной перфорации, ближайшая скважина и (или) ее запланированная зона перфорации может быть исключена или переработана. И наоборот, если имитационно смоделированная обработка гидроразрывом не может проникнуть в конкретную область формации, потому что продуктивная зона попросту находится слишком далеко от первой скважины разрыва для эффективной стимуляции продуктивной зоны, или потому что существование природных трещин или высоконапряженных экранов препятствует первой скважине разрыва эффективно стимулировать продуктивную зону, может быть включена вторая скважина/ветвь или новая зона перфорации для обеспечения доступа к необработанной области. Трехмерная модель пласт-коллектора может учитывать имитационные модели, и показывать потенциальное место для разбуривания второй скважиной/ветвью или для добавления дополнительной зоны перфорации. Для удобства управлением нефтепромыслового оператора обработки может быть использовано пространственное расположение «X′-Y′-Z′».
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ МЕЖДУ ГИДРОРАЗРЫВАМИ И ПРИРОДНЫМИ ТРЕЩИНАМИ
[0084] Принимая во внимание просачивание текучей среды разрыва в формацию, учитывается также просачивание в природные трещины (ПТ), особенно в условиях низкой первичной проницаемости. Природные трещины влияют на распространение гидроразрыва (ГР) в разных направлениях. Главным аспектом, ведущим к созданию сложной сети гидроразрывов во время гидроразрывной стимуляции, является возможность разветвления гидроразрыва при соответствующих пересечениях гидроразрывов с природными трещинами. Другим аспектом, в котором природные трещины влияют на геометрию гидроразрыва, является их влияние на отток текучей среды из гидроразрыва в проницаемые природные трещины, ведущие к уменьшению длины гидроразрыва.
1
2
[0085] Фигуры 5.1-5.4 иллюстрируют пример паттерна роста гидравлического разрыва. Как проиллюстрировано на Фигуре 5.1, в своей начальной стадии сеть 506.1 разрывов с природными трещинами 523 располагается возле подземной формации 502 со стволом 504, проходящим сквозь нее. По мере того, как пропант нагнетают в подземную формацию 502 из ствола 504, давление из пропанта создает искусственно созданные гидравлические разрывы 591 возле ствола 504. Искусственно созданные гидроразрывы 591 продолжаются в подземную формацию 502 вдоль длины L и длины L (Фигура 5.2), и сталкиваются с другими трещинами в сети 506.1 трещин с течением времени, как показано на Фигурах 5.2-5.3. Точки контакта с другими разрывами являются пересечениями 525.
[0086] Гидравлические разрывы могут продолжаться из ствола 504 в сеть природных трещин подземной формации 502 с созданием сети 506.4 гидроразрыва, содержащей природные трещины 523 и искусственно созданные гидроразрывы 591, как показано на Фигуре 5.4. Паттерн роста разрыва основан на параметрах природных трещин, минимальном и максимальном напряжениях подземной формации 502.
[0087] Как показано на Фигурах 5.1-5.4, пересечения 525 между искусственно созданными гидроразрывами 591 и природными трещинами 523 может вызывать определенное поведение перехода по нескольким сценариям: (i) искусственно созданный разрыв может продолжать распространение после столкновения с природной трещиной в точке пересечения; (ii) искусственно созданный гидравлический разрыв может остановиться при столкновении с природной трещиной или распространиться вдоль части этой трещины после остановки; или (iii) искусственно созданный гидроразрыв может распространиться вдоль столкнувшейся с ним природной трещиной на расстоянии, и затем ответвится от нее на некоторое расстояние отступа от точки пересечения. Поведение пересечения или пересечений между природными трещинами и искусственно созданными гидроразрывами, зависит от разных факторов, таких как, например, геометрические свойства пласт-коллектора, ограничивающие напряжения, эффективное давление, коэффициент трения, свойства связности уже существующих природных трещин, вязкость текучей среды разрыва, нагнетательный расход текучей среды и наличие и содержание добавок для снижения водоотдачи в текучей среде разрыва.
1
2
[0088] В зависимости от скважинных условий паттерн роста разрыва может быть неизменным или измененным при столкновении гидроразрыва с природной трещиной (т.е., «столкнувшиеся трещины») Если давление разрыва больше, чем напряжение, действующее на встречающуюся трещину, паттерн роста разрыва может распространяться вдоль встречающейся трещины. Паттерн роста разрыва может продолжать распространение вдоль встретившейся трещины до ее конца. Паттерн роста разрыва может изменить направление от конца природной трещины, с паттерном роста разрыва, продолжающимся в направлении нормали к минимуму напряжения у конца природной трещины. Как проиллюстрировано на Фигуре 5.4, искусственно созданный гидроразрыв продолжается в новом направлении 527 в соответствии с местным напряжением σ и σ.
[0089] При пересечении природной трещины искусственно созданным гидроразрывом (ГР) давление текучей среды в гидроразрыве может передаваться в природную трещину. Если давление текучей среды меньше нормального напряжения в природной трещине, природная трещина может остаться закрытой. Даже закрытая природная трещина может иметь гидравлическую сообщаемость большую, чем окружающий скелет породы, и в этом случае текучая среда разрыва может прорваться в природные трещины в количестве большем, чем отток в окружающий скелет породы. Из-за потерь текучей среды разрыва в закрытых природных трещинах, основной гидроразрыв может иметь меньший объем текучей среды разрыва, доступный для дальнейшего роста разрыва.
[0090] Для закрытых трещин, изменения с давлением текучей среды можно ожидать эквивалентной жидкостной проницаемости, поскольку контактная деформация является функцией от эффективного нормального напряжения. Эта дилатансия, вызванная давлением, и связанное с нею увеличение сообщаемости могут увеличить поток через некоторые участки путей природных трещин, которые могут быть подвергнуты сжатию контактного напряжения. Также любое уменьшение эффективного контактного напряжения может привести к скольжению трещин, которые могут вести к локальным изменениям напряжения и вызванного проскальзыванием расширения разрывов, которые могут, в свою очередь, изменить общую сообщаемость сетей трещин. Эта сообщаемость, вызванная сдвиговым проскальзыванием, может повысить передачу давления в природных трещинах, и может позволить микросейсмическим событиям быть запущенными на некотором расстоянии от фактических гидроразрывов к природным трещинам, которые имеют относительно низкую исходную проницаемость.
[0091] Вдоль природных трещин, захваченных искусственно созданными гидроразрывами, могут сосуществовать различные области или зоны. Например, области вдоль природных трещин могут содержать гидравлически открытые области, заполненные текучей средой разрыва, по-прежнему закрытые области природной трещины, но с прорвавшейся текучей средой разрыва и (или) давлением, вызванными проницаемостью природной трещины, и области природной трещины, заполненной изначальной текучей средой пласт-коллектора. Фигура 7 иллюстрирует больше информации о разных областях или зонах.
[0092] Фигура 6 иллюстрирует сложную сеть 600 гидроразрывов с микросейсмическими событиями 630, вызванными оттоком 640 текучей среды разрыва в природные трещины 650. Похожим на Фигуры 5.1-5.4 образом текучая среда разрыва может вытекать в природные трещины на пересечениях 605 с гидроразрывами 620, и для случая пересечения природной трещины гидроразрывом, и для случая распространения гидроразрыва вдоль природной трещины. Отток 640 текучей среды разрыва может вызвать давление текучей среды в природных трещинах 650, поднимая его выше изначального порового давления. Поднятое поровое давление может уменьшить ограничивающие напряжения в природных трещинах 650 и вызвать сдвиговое проскальзывание вдоль соответствующей природной трещины. Данное сдвиговое проскальзывание может быть основным механизмом запуска микросейсмических событий 630.
[0093] Более точное и надежное прогнозирование геометрии сложных трещин может быть получено внедрением имитационного моделирования потерь текучей среды в природных трещинах. Моделированием потерь текучей среды в природных трещинах, например, может быть вычислено проникновение текучей среды разрыва в природные трещины и скелет породы, окружающей трещины. Это жидкостное проникновение может быть использовано в возвратном токе и очистке текучей среды разрыва, когда скважина закончена, и может быть выполнено для крайне малопроницаемых пласт-коллекторов, где нагнетаемая текучая среда может блокировать газ во время эксплуатации скважины. Учитывая начальную насыщенность текучей среды разрыва в модели имитационного моделирования пласт-коллектора, может быть получена оценка продуктивности. При помощи моделирования давления текучей среды в природных трещинах могут быть оценены условия возможного сдвигового проскальзывания вдоль природных трещин, и может быть оценена и спрогнозирована вероятность микросейсмических событий, что может обеспечить прямое соединение между спрогнозированной геометрией разрыва и механизмами микросейсмического спуска.
[0094] Фигура 7 иллюстрирует пересечение 700 между искусственно созданным гидроразрывом 720 и встретившейся природной трещиной 705, и области/зоны вдоль пересеченной природной трещины 705. Четыре зоны пересечения, в частности, представлены как следующее:
opened
[0095] (1) Открытая зона 715 (также называемая открытая часть) пересеченной природной трещины 705 заполнена прорвавшейся текучей средой разрыва. В открытой зоне 715 давление текучей среды может превысить нормальное напряжение пересеченной природной трещины 705. Начальная длина 760 (также называемая L) открытой зоны 715 может быть оценена от объема компенсации, учитываемого для пересеченной природной трещины 705, и свойств текучей среды, которые могут содержать соответствующий конец асимптоты. Ширина, давление, высота, объем оттока, объем пульпы и другие параметры отдельных областей в открытой зоне 715 могут быть вычислены из сочетания уравнения потока (к примеру, ламинарного, турбулентного, Дарси и т.д.), уравнения неразрывности и уравнения эластичности. Эти вычисления могут также учитывать рост высоты, транспортировку пропанта и его отток.
[0096] (2) Закрытая зона проникновения 725 (также называемая «обводненная закрытая часть ПТ» или «зона фильтрации») пересеченной природной трещины 705 заполнена текучей средой разрыва. В неизмененной закрытой области 725 давление текучей среды может быть выше порового давления, но ниже напряжения закрытия пересеченной природной трещины 705. Начальная длина 770 закрытой области проникновения 725 может быть оценена на основании Уравнения (5) см. ниже, которое может объяснить отток текучей среды разрыва в пласт-коллектор. Скорость фронта фильтрации закрытой области проникновения 725 может быть оценена для отслеживания раздела между зонами фильтрации (к примеру, закрытой области проникновения 725) и герметичными зонами (к примеру, неизмененной закрытой областью 735). Для оценки длины, давления, ширины, высоты и объема внутри закрытой области проникновения 725 могут быть приняты во внимание рассуждения о независимой от давления проницаемости, непрерывности, коэффициенте Дарси, оттока в скелет породы и сжимаемости.
pressurized
[0097] (3) Неизмененная закрытая область 735 (также называемая «закрытой частью под давлением» или «область под давлением») пересеченной природной трещины 705 заполнена исходной текучей средой пласт-коллектора под давлением и не содержит просочившейся текучей среды разрыва. В неизмененной закрытой области 735 давление текучей среды может быть выше порового давления. Начальная длина 780 (также называемая L) неизмененной закрытой области 735 может быть оценена на основании давления и расхода на разделе между закрытой области 725 проникновения и неизмененной закрытой области 735. Отток в скелет породы из неизмененной закрытой области 735 может контролироваться при помощи сжимаемости. Определяющие уравнения для неизмененной закрытой области 735 могут содержать уравнения для непрерывности, сжимаемости, коэффициента Дарси, проницаемости, зависящей от давления и сообщаемости.
[0098] (4) Закрытая ненарушенная зона 745 (также называемая «зона пласт-коллектора») встретившейся природной трещины 705 заполнена текучей средой пласт-коллектора в условиях исходного порового давления.
[0099] В моделировании при проведении имитационного моделирования могут быть обновлены зоны природных трещин, различных поверхностей разделов и межповерхностных свойств, относящиеся к разным зонам пересечения. Например, фронт закрытой области 725 проникновения и фронт неизмененной закрытой области 735 можно перемещать в разные точки соответствующей природной трещины на разных временных этапах. Фронты разделов могут быть обновлены на основании непрерывности (баланса массы), соображений о сжимаемости и других параметрах пересечения. Если отток из закрытой области 725 проникновения в скелет породы незначителен, например, тогда там может быть несжатая область, соответствующая неизмененной закрытой области 735.
[00100] В формациях с сетью сложных отдельных трещин может быть проведена отдельная оценка пересечений между закрытой областью проникновения 725/ неизмененной закрытой областью 735, открытой зоной 715/ закрытой областью проникновения 725, и закрытой зоной 715 и открытой зоной 715 гидроразрывом 720. Баланс масс и условия непрерывности текучей среды могут быть удовлетворены, и могут быть предварительно описаны соответствующие правила для распространения границ зон через пересечения 700.
[00101] Явное моделирование гидроразрывов, взаимодействующих с проницаемыми природными трещинами, может усложниться когда моделирование может включать определенные свойства пересечений, такие как непрерывность массы текучей среды в природной трещине, скачки давления вдоль природных трещин, отток в формацию через стенки природных трещин, проницаемость природных трещин вследствие изменений давления, свойства и содержание природных трещин и жидкостная реология природных трещин. Это моделирование может быть выполнено при помощи отслеживания границ зон вдоль заполненных природных трещин.
[00102] В зависимости от пород и свойств пласт-коллектора моделирование зон (1), (2) и (3) может быть выполнено с использованием различных уравнений.
[00103] Непрерывность массы текучей среды в природной трещине может быть определена с использованием следующего уравнения:
Уравнение (1)
m
L
f
где q(t) - массовый поток (скорость изменения массы текучей среды) в природной трещине; s - приращение длины вдоль природной трещины; q - объемный расход оттока на единицу длины; m - масса текучей среды в природной трещине; h - высота природной трещины; - общий коэффициент оттока из закрытой зоны проникновения и зоны пласт-коллектора; и ρ - плотность фильтрующейся текучей среды в природной трещине.
[00104] Скачок давления вдоль закрытой природной трещины может быть определен с использованием следующего уравнения:
NF
f
f
in
где k - проницаемость закрытой природной трещины; µ - вязкость фильтрующейся текучей среды в закрытой природной трещине; p - плотность фильтрующейся текучей среды в закрытой природной трещине; A - площадь поперечного сечения закрытой природной трещины, где A=wh, и где w - эффективная (или средняя) ширина природной трещины, а h - эффективная высота природной трещины; p - давление на входе; и q - массовый поток в природной трещине.
[00105] Проницаемость природной трещины, вызванная напряжением и изменением давления, может быть определена следующим уравнением:
Уравнение (3)
*
0
n
где константы C и σ (соответствующее состояние напряжения) определяют по полевым данным; k - проницаемость природной трещины (проницаемость пласт-коллектора в условиях естественного залегания); σ - нормальное напряжение в природной трещины (т.е., где n означает нормальное напряжение); и p - давление в природной трещине.
[00106] Ширина закрытой обводненной природной трещины, w(s), как функция от расстояния вдоль природной трещины, s, может быть определена с использованием следующего уравнения:
Уравнение (4)
eff
ref
f
n
где σ - нормальное напряжение в природной трещине; σ  - эффективное опорное напряжение в природной трещине; w0 - начальная апертура трещины; и p(s)- функция от расстояния вдоль природной трещины.
[00107] Трение скольжения может иметь место при напряжении сдвига, достигающем предела прочности при сдвиге в природных трещинах. Скольжение может привести к росту разрыва в режиме сдвига и может возрасти до открытия других трещин, которые пересечет разрыв. Для закрытой обводненной трещины эффективное напряжение может быть уменьшено при возрастании давления, что может привести при уменьшенном пределе прочности при сдвиге и скольжению разрыва. Для расчета напряжения трения и условий для проскальзывания сдвига может быть применен закон трения Колумба. Сдвиговое проскальзывание может быть определено для усиления оттока и может привести к смещению в росте разрыва, а также как индикатор выравнивания для наличия микросейсмических событий. Сдвиговое проскальзывание может также вызвать расширение природной трещины в увеличение эффективной ширины w(s), что может привести к усилению проницаемости и сообщаемости природной трещины и помочь в усилении продуктивности на углеводороды.
[00108] При учете оттока текучей среды разрыва в пласт-коллектор через стенки природной скважины длина 770 закрытой зоны 725 проникновения может быть оценена при помощи следующего уравнения:
[00109]  Уравнение (5)
in
litr
L
tot
rock
где Q - начальный расход текучей среды разрыва в закрытую зону 725 проникновения из открытой зоны 715; w - средняя ширина закрытой зоны 725 проникновения; h - высота природной трещины; t - время проникновения; и C=C  - общий коэффициент оттока для закрытой зоны 725 проникновения и зоны 745 пласт-коллектора.
[00110] Изменение плотности текучей среды как функция давления и температуры может быть определена по следующему уравнению:
Уравнение (6)
0
0
0
1
1
1
где B - объемный модуль эластичности текучей среды в Pa, β - коэффициент объемного расширения, T - температура, а ρ - плотность текучей среды при давлении p, T - температура, а ρ - плотность текучей среды при давлении p.
[00111] Изложенные выше уравнения могут быть решены аналитически на заданном временном этапе (т.е., ориентир во времени, при котором моделируется сеть гидроразрывов) для длин и скачков давлений в конкретных зонах пересечений. Изложенные выше уравнения также могут быть решены с использованием средних свойств для заданной зоны. Проницаемость природных трещин может также быть обновлена на основании изменений давления и сдвигового проскальзывания для заданного временного отрезка (т.е., с со следующего временного этапа). Решения также могут быть получены решением этих уравнений численно при помощи дискретизации природной трещины на более мелкие элементы. Например, массовый баланс, потери текучей среды в скелете породы, скачок давления в природной трещине, улучшение проницаемости природной трещины, ведущее к расширению и сдвиговому проскальзыванию, могут быть решены и локально отслежены на конкретных элементах для получения распределений давления и фронтов текучей среды в природной трещине.
РАБОТЫ ПО ГИДРОРАЗРЫВУ, ОСНОВАННЫЕ НА СВОЙСТВАХ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ МЕЖДУ ГИДРОРАЗРЫВАМИ И ПРИРОДНЫМИ ТРЕЩИНАМИ
[00112] Фигура 8 иллюстрирует блок-схему способа 800 для имитационного моделирования и выполнения гидравлического разрыва формации в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе. Очевидно, что хотя рабочая блок-схема показывает конкретный порядок выполнения операций, в других вариантах реализации изобретения операции могут выполняться в другом порядке. Далее, в некоторых вариантах реализации изобретения к способу могут быть добавлены дополнительные операции. Аналогично, некоторые операции или блоки могут быть опущены.
[00113] На блоке 810 получают интегрированные данные скважины для подземной формации. Интегрированные данные скважины могут включать геомеханические, геологические и (или) геофизические свойства подземной формации. Интегрированные данные буровой могут также включать механические, геомеханические и (или) геометрические свойства природных разрывов формации.
[00114] На блоке 820 создается модель механических свойств геологической среды с использованием интегрированных данных скважины. Модель механических свойств геологической среды содержит модель, такую как ММСГС 462, описанную на Фигуре 4A.
[00115] На блоке 830 имитационно моделируют пересечение одним или более гидравлических разрывов одной или более природных трещин. Например, имитационное моделирование может включать моделирование оттока текучей среды разрыва из одного или более искусственно созданных гидравлических разрывов в одну или более природных трещин. Также в смоделированном пересечении может быть смоделировано разрушение при сдвиге или сдвиговое проскальзывание природной трещины.
[00116] В одном варианте реализации изобретения имитационное моделирование пересечения может включать моделирование одной или более зон пересечения так, как это проиллюстрировано со ссылкой на Фигуру 7. Зоны пересечения может содержать открытую зону 715, закрытую область проникновения 725, неизмененную закрытую зону 735 или закрытую ненарушенную зону 745.
[00117] В другом варианте реализации изобретения паттерн роста гидроразрыва может быть имитационно смоделирован на блоке 830. Паттерн роста гидроразрыва может включать моделирование новых пересечений между природными трещинами и искусственно созданными гидроразрывами, а также существующих или ранее созданных пересечений. Смоделированные пересечения могут содержать обновление различных элементов (т.е., свойства пересечений или изменения межповерхностных свойств пересеченных природных трещин) в одной или более зон пересечения в соответствующие моменты времени. Например, может быть смоделировано постепенное расширение соответствующих зон пересечения в природной трещине для показа перемещения из закрытой ненарушенной зоны в открытую зону природной трещины. Этот процесс может включать моделирование паттерна роста трещины в соответствии с описанием на Фигуре 5 и 6.
[00118] На блоке 840 определено одно или более свойств пересечений у смоделированного пересечения и (или) пересеченной природной трещины на блоке 830. Свойства пересечения могут относиться к измененным межповерхностным свойствам пересеченной природной трещины, и могут включать конкретные свойства, относящиеся к моделированию зон пересечения или границ между зонами пересечения. Например, одно свойство пересечения может включать количество текучей среды разрыва, вытекающей из искусственно созданного гидроразрыва в одну или более природных трещин. Другие свойства пересечений могут представлять собой длину различных зон пересечения, непрерывностью масс текучей среды в природной трещине, отток текучей среды разрыва в подземную формацию через стенки природной трещины, проницаемость природной трещины вследствие изменений давления, жидкостную реологию природной трещины, изменение проницаемости природной трещины, изменение напряжения в области природной трещины или любые другие связанные свойства.
[00119] На блоке 850 создается план стимуляции с использованием модели механических свойств геологической среды и одного или более свойств пересечений. В создаваемом плане стимуляции свойства пересечения могут быть использованы в качестве ввода аналогичным образом, как при возможном использовании модели механических свойств геологической среды в качестве ввода для планирования стимуляции, как описано на Фигурах 4A-4B. Например, количество текучей среды, вытекающей из гидроразрыва в одну или более природных трещин, может быть использовано для определения плана стимуляции с нагнетательным расходом текучей среды разрыва, учитывающего количества оттока. Фигуры 4A-4B иллюстрируют больше информации о планировании и изменении стимуляции.
[00120] На блоке 855 могут быть скорректированы один или более рабочих параметров для получения одного или более свойств пересечений. Рабочие параметры могут включать вязкость текучей среды разрыва, нагнетательный расход текучей среды разрыва, один или более компонент в текучей среды разрыва, одну или более добавок в текучую среду разрыва, которые могут влиять на свойства оттока, размер пропанта в текучей среде разрыва, содержание пропанта в текучей среде разрыва или любые другие рабочие параметры.
[00121] Оптимизированные свойства пересечений могут быть теми же, что и на блоке 840, или отличными от них. Например, свойство пересечения может быть оптимизировано для достижения предварительно заданного значения для соответствующего свойства пересечения или другого свойства пересечения (к примеру, корректировка количества оттока в природной трещину может быть использовано для получения оптимизированной проницаемости природной трещины). Оптимизированные свойства пересечений могут также быть использованы для достижения конкретных результатов, таких как увеличение проницаемости пласт-коллектора.
[00122] На блоке 860 выполняются работы по стимуляции, основанные на плане стимуляции с блока 850 или скорректированном плане стимуляции с блока 855. Работы по стимуляции могут быть выполнены с использованием способов, описанных на Фигурах 1-4B. Для точности, достоверности или любых других критериев смоделированные пересечения с блока 830 могут быть проверяемы с использованием наблюденных данных, полученных при работах по стимуляции.
[00123] На блоке 870 одно или более свойств пересечений сравнивается с микросейсмическими событиями в наблюденных данных при работах по стимуляции из блока 860.
[00124] На блоке 880 прогнозируется углеводородная продуктивность подземной формации с использованием одного или более свойств пересечений.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
[00125] Реализации различных технологий, описанных в настоящем документе, может выполняться с многочисленными средами вычислительных систем или конфигураций общего или конкретного назначения. Примеры хорошо известных компьютерных систем, окружений и (или) конфигураций, могущих быть подходящими для использования с различными технологиями, описанными в настоящем документе, включают, не ограничиваясь, персональные компьютеры, серверные компьютеры, ручные или наколенные устройства, мультипроцессорные системы, системы на базе микропроцессоров, приставочные устройства, программируемую потребительскую электронику, сетевые ПК, миникомпьютеры, мейнфреймы, смартфоны, смартчасы, персональные носимые компьютерные системы, связанные по сети с другими вычислительными системами, планшетные компьютеры и распределенные вычислительные среды, включающие любые упомянутые системы или устройства и т.д.
[00126] Различные технологии, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы в общем контексте компьютерно-исполнительных инструкций, таких как программные модули, исполняемые при помощи компьютера. Вообще, программные модули включают процедуры, программы, объекты, компоненты, структуры данных и т.д., которые выполняют конкретные задачи или реализовывают конкретные абстрактные типы данных. Хотя программные модули могут исполняться на одиночной вычислительной системе, очевидно, что, в некоторых вариантах реализации изобретения, программные модули могут быть реализованы на отдельных вычислительных системах или устройствах, приспособленных для сообщения друг с другом. Программный модуль может быть также некоторым сочетанием аппаратного и программного обеспечения, где конкретные задачи, выполняемые при помощи программного модуля, могут быть выполнены с помощью аппаратного программного обеспечения или и того, и другого.
[00127] Различные технологии, описанные в настоящем документе, могут также быть реализованы в распределенной вычислительной среде, где задачи выполняются при помощи удаленно обрабатывающих устройств, присоединенных через коммуникационную сеть, к примеру. при помощи кабельных связей, беспроводных связей или их сочетания. Распределенные вычислительные среды могут охватывать множество компонентов и множество носителей, судов или лодок. В распределенной вычислительной среде программные модули могут быть размещены и локально, и в носителе памяти удаленного компьютера, включающем устройства хранения.
[00128] Фигура 9 иллюстрирует схематическую диаграмму вычислительной системы 900, в которой могут быть реализованы и воплощены описанные в настоящем документе различные технологии. Хотя вычислительная система 900 может быть типичным настольным или серверными компьютером, как описано выше, также могут быть использованы другие конфигурации компьютерных систем.
[00129] Компьютерная система 900 может содержать центральный процессор (ЦП) 930, системную память 926, графический процессор (ГП) 931 и системную шину 928, соединяющую различные системные компоненты, включая системную память 926 и ЦП 930. Хотя на Фигуре 9 проиллюстрирован один ЦП, очевидно, что некоторые варианты реализации вычислительной системы 900 могут содержать более чем один ЦП. ГП 931 может быть микропроцессором, специально выполненным для работы и реализации компьютерной графики. ЦП 930 может разгрузить работу ГП 931. ГП 931 может иметь свою собственную графическую память и (или) может иметь доступ к части системной памяти 926. Как и с ЦП 930, ГП 931 может содержать одну или более обрабатывающих единиц, а обрабатывающая единица может содержать одно или более ядер. Системная шина 928 может быть любой из нескольких типов шинных структур, включая шину памяти или контроллер памяти, периферийную шину и локальную шину, использующую любую из различных шинных архитектур. В качестве примера, но не ограничиваясь им, такие архитектуры включают шину промышленной стандартной архитектуры (ISA), шину микроканальной архитектуры (MCA), шину расширенную ISA (EISA), локальную шину ассоциации стандартов видео электронных устройств (VESA) и шину связи периферийных компонентов (PCI), также известную как шину Mezzanine. Системная память 926 может содержать память только для чтения (ROM) 912 и память с произвольным доступом (RAM) 916. Базовая система 914 ввода/вывода (BIOS), содержащая базовые процедуры, помогающие передаче информации между элементами в компьютерной системе 900, такие как во время запуска, могут быть записаны в ROM 912.
[00130] Вычислительная система 900 может также содержать жесткий диск 950 для чтения с него и записи на жесткий диск, привод 952 магнитного диска для чтения и записи на извлекаемый магнитный диск 956, и оптический привод 954 для чтения с него и записи на извлекаемый оптический диск 958, такой как CD-ROM или другой оптический носитель. Жесткий диск 950, привод 952 магнитного диска и привод оптического диска 954 могут быть присоединены к системной шине 928 при помощи интерфейса жесткого диска 936, интерфейса 938 привода магнитного диска и интерфейса 940 привода оптического привода соответственно. Приводы и связанные с ними компьютерно-читаемые носители могут обеспечить энергонезависимое хранилище компьютерно-читаемых инструкций, структур данных, программных модулей и других данных для вычислительных систем 900.
[00131] Хотя вычислительная система 900, описанная в настоящем документе как содержащая жесткий диск, извлекаемый магнитный диск 956 и извлекаемый оптический диск 958, специалисту в области техники будет очевидно, что вычислительная система 900 может также содержать другие типы компьютерно-читаемых носителей, к которым может иметь доступ компьютер. Например, такой компьютерно-читаемый носитель может содержать компьютерный носитель хранения и средства коммуникации. Компьютерный носитель хранения может содержать энергозависимую и энергонезависимую, а также извлекаемые и неизвлекаемые носители, реализованные любым способом или технологией для хранения информации, такой как компьютерно-читаемые инструкции, структуры данных, программные модули и другие данные. Компьютерно-читаемые носители могут также включать RAM, ROM, очищаемая программируемая память только для чтения (EPROM), электрически очищаемая программируемая память только для чтения (EEPROM), флэш-память или другая технология твердотельной памяти, CD-ROM, DVD или другой оптический носитель, магнитные кассеты, магнитная лента, магнитодисковое хранилище или другое устройства магнитного хранения, или любой другой носитель, который может быть использован для хранения необходимой информации и к которому может быть доступ у вычислительной системы 900. Средства коммуникации могут предоставлять компьютерно-читаемые инструкции, структуры данных, программные модули и другие данные в модулированном сигнале данных, таком как несущая волна или другой механизм передачи, и может содержать любое средство доставки информации. Термин «модулированный сигнал данных» может означать сигнал, имеющий одну или более характеристик, заданных или измененных таким образом, что сигнал содержит закодированную информацию. В качестве примера, не ограничиваясь им, средства коммуникации могут включать кабельные средства, такие как кабельные сети или прямые кабельные соединения, и беспроводные средства, такие как акустические, радиочастотные, инфракрасные и другие беспроводные средства. Вычислительные системы 900 могут также содержать хост-адаптер 933, сообщающийся с устройством 935 хранения при помощи шины «скази» (SCSI), оптоволоконной шины, шины eSATA или используя любой другой пригодный интерфейс компьютерной шины. В объем компьютерно-читаемых носителей также включено сочетание любых вышеизложенных устройств.

[00132] На жестком диске 950, магнитном диске 956, оптическом диске 958, ROM 912 или RAM 916 может быть записано множество программных модулей, включающих операционную систему 918, одну или более прикладных программ 920, программных данных 924 и систему 948 базы данных. Прикладные программы 920 могут содержать различные мобильные приложения («apps») и другие приложения, сконфигурированные для выполнения различных способов и техник, описанных в настоящем документе. Операционная система 918 может быть любой подходящей операционной системой, которая может управлять сетевым персональным или серверным компьютером, такой как Windows XP, Mac OS X, Unix-подобные (к примеру, Linux и BSD), и другие подобные.
[00133] Пользователь может вводить команды и информацию в вычислительную систему 900 через устройства ввода, такие как клавиатура 962 и указывающее устройство 960. Другие устройства ввода могут включать микрофон, джойстик, геймпад, спутниковую антенну, сканер и другие подобные. Эти и другие устройства ввода могут быть присоединены к ЦП 930 через интерфейс последовательного порта 942, сообщающийся с системной шиной 928, но может быть присоединен при помощи других интерфейсов, таких как параллельный порт, игровой порт или универсальная последовательная шина (USB). К системной шине 928 может быть также присоединен монитор 934 или другой тип устройства отображения, такой как видеоадаптер 932. В дополнение к монитору 934 вычислительная система 900 может также содержать другие периферийные устройства, такие как колонки и принтеры.
[00134] Кроме того, вычислительная система 900 может работать в сетевом окружении и использованием логических соединений с одним или более удаленных компьютеров 974. Логические соединения могут быть любыми соединениями, имеющих общее место в офисах, компьютерные сети масштаба предприятия, внутренние сети, а также Интернет, такие как локальные сети (LAN) 976 и глобальная сеть (WAN) 966. Удаленные компьютеры 974 могут быть другим компьютером, серверным компьютером, маршрутизатором, сетевым ПК, точечным устройством или другим узлом общей сети, и могут содержать множество их элементов, описанных выше, касающихся вычислительной системы 900. Удаленные компьютеры 974 могут также каждый включать прикладные программы 970, похожие на компьютерные рабочие функции.
[00135] При использовании сетевого окружения LAN вычислительная система 900 может быть присоединена к локальной сети 976 через сетевой интерфейс или адаптер 944. При использовании сетевого окружения WAN вычислительная система 900 может содержать маршрутизатор 964, беспроводной маршрутизатор или другие средства для установления сообщения по глобальной сети 966, такой как Интернет. Маршрутизатор 964, который может быть внутренним или внешним, может быть присоединен к системной шине 928 через интерфейс 942 последовательного порта. В сетевом окружении программные модули, проиллюстрированные относительно вычислительной системы 900 или ее части, могут быть записаны на удаленное устройство 972 хранения. Очевидно, что сетевые соединения показаны просто в качестве примеров, и могут быть использованы и другие средства установления коммуникационной связи между компьютерами.
[00136] Сетевой интерфейс 944 может также использовать технологии удаленного доступа (к примеру, служба удаленного доступа (RAS), виртуальная частная сеть (VPN), уровень защищенных сокетов (SSL), двухслойное туннелирование (L2T), или любой другой подходящий протокол). Эти технологии удаленного доступа могут быть реализованы в сочетании с удаленными компьютерами 974.
[00137] Очевидно, что различные технологии, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы в соединении с аппаратным, программным обеспечением или их сочетанием. Таким образом, различные технологии или конкретные их аспекты или их части могут принимать форму программного кода (т.е., инструкций), реализованных на материальных носителях, таких как гибкие дискеты, CD-ROM'ы, жесткие диски или любые другие машиночитаемые устройства хранения, причем когда программный код загружен машиной, такой как компьютер, и исполняется ею, машина становится устройством для реализации различных технологий. В случае исполнения программного кода на программируемых компьютерах, вычислительные устройства могут содержать процессор, устройство хранения, читаемое процессором (включая энергозависимую и энергонезависимую память и (или) элементы хранения), по меньшей мере одно устройство ввода и по меньшей мере одно устройство вывода. Одна или более программ, которые могут реализовывать или использовать различные технологии, описанные в настоящем документе, могут использовать программный интерфейс приложений (API), повторно используемые элементы управления и другие подобные. Такие программы могут быть реализованы на более высоком уровне процедурно- или объектно-ориентированного языка программирования для коммуницирования с компьютерной системой. Однако при необходимости программа(ы) может(гут) быть реализована(ы) на Ассемблере или машинном языке. В любом случае, язык может быть компилируемым или интерпретируемым языком, или комбинированным с аппаратной реализацией. Также программный код может выполняться полностью на пользовательских вычислительных устройствах, частично на пользовательских вычислительных устройствах, в качестве самостоятельного программного пакета, частично на пользовательском компьютере и частично на удаленном компьютере или полностью на удаленном компьютере или серверном компьютере.
[00138] Специалистам в области техники будет очевидно, что любые описанные архитектуры, детали или стандарты, изложенные выше в отношении примера вычислительной системы 900 могут быть опущены для использования с вычислительной системой, используемой в соответствии с различными вариантами реализации изобретения, описанными в настоящем документе, поскольку технологии и стандарты продолжают непрерывно развиваться.
[00139] Разумеется, для собранных типов данных, отличных от данных буровой площадки, также полностью может быть использовано множество техник обработки для собранных данных, включая одну или более техник и способов, описанных в настоящем документе. Хотя конкретные варианты реализации изобретения были описаны в контексте сбора и обработки данных буровой площадки, специалистам в области техники будет очевидно, что один или более способов, техник и вычислительных систем, описанных в настоящем документе, могут быть применены во многих областях и контекстах, где могут быть собраны и обработаны структуры данных, упорядоченные в трехмерном пространстве и (или) интересующей области недр - к примеру, техники медицинской визуализации, такие как томография, ультразвук, МРТ и другие подобные, предназначенные для человеческих тканей; радар, сонар и техники визуализации LIDAR; и другие подходящие для решения вопросов трехмерной визуализации.
[00140] Хотя предмет изобретения был описан на языке, конкретизирующем структурные детали и (или)методологические действия, очевидно, что предмет изобретения, определенный в приложенной формуле изобретения, не ограничивается изложенными выше конкретными деталями или действиями. Скорее, конкретные детали и действия, описанные выше, раскрыты в качестве примерных форм реализации формулы изобретения.
[00141] Хотя вышеизложенное направлено на варианты реализации различных технологий, описанных в настоящем документе, могут быть разработаны и другие и дальнейшие варианты их реализации без отступления от его основного объема. Хотя объект изобретения был описан на языке, конкретизирующем структурные детали и (или)методологические действия, очевидно, что объект изобретения, определенный в приложенной формуле изобретения, ограничивается изложенными выше конкретными деталями или действиями. Скорее, конкретные детали и действия, описанные выше, раскрыты в качестве примерных форм реализации формулы изобретения.