Система и способ выполнения скважинных операций гидроразрыва

Система и способ выполнения скважинных операций гидроразрыва

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] В данной заявке заявляется приоритет по предварительной заявке на выдачу патента США No. 61/574521, поданной 4 августа 2011 года, и предварительной заявке на выдачу патента США No. 61/574131, поданной 28 июля 2011 года, которые включены в этот документ виде ссылки в полном объеме.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее изобретение относится, в общем, к системам и способам выполнения операций на скважинной площадке. Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и системам выполнения операций разрыва, таких как исследование подземных пластов и описание гидравлических систем трещин в подземном пласте.

[0003] С целью облегчения извлечения углеводородов из нефтяных и газовых скважин подземные пласты, окружающие такие скважины, могут быть подвержены гидравлическому разрыву. Гидравлический разрыв пласта может использоваться для создания трещин в подземных пластах, чтобы обеспечить возможность нефти или газу двигаться в направлении скважины. Пласт разрушается посредством введения специально разработанного флюида (далее именуемого «флюид гидроразрыва пласта» или «раствор для разрыва пласта») под высоким давлением и с высокой скоростью нагнетания в пласт через одну или несколько скважин. Гидроразрывы пласта могут распространяться от ствола скважины на сотни футов в двух противоположных направлениях, в соответствии с естественным давлением внутри пласта. При определенных обстоятельствах они могут образовывать сложную систему трещин.

[0004] Флюиды гидроразрыва пласта могут загружаться вместе с расклинивающими агентами, которые представляют собой частицы такого размера, что могут смешиваться с раствором для разрыва пласта с целью обеспечения эффективного канала добычи углеводородного сырья из пласта/пласта-коллектора в ствол скважины. Расклинивающий агент может включать естественные гранулы песка или гравия, техногенные или специально разработанные расклинивающие агенты, например, волокна, покрытый смолой песок или высокопрочные керамические материалы, например, спеченный боксит. Расклинивающий агент накапливается внутри разрыва гетерогенно или гомогенно, чтобы, расклинивая, создавать новые трещины или поры в пласте. Расклинивающий агент образовывает трещины проницаемых каналов, через которые буровые жидкости могут затекать в ствол скважины. Предпочтительно, чтобы флюиды гидроразрыва пласта имели высокую вязкость и, следовательно, могли переносить эффективные объемы расклинивающего материала.

[0005] Флюид гидроразрыва пласта может представлять собой вязкую текучую среду, иногда так называемую «подушку», которая закачивается в рабочую скважину со скоростью и под давлением, достаточным для инициирования и распространения трещины в углеводородном пласте. Закачка «подушки» продолжается до тех пор, пока не будет получена трещина достаточной геометрии, чтобы обеспечить распределение частиц расклинивающего агента. После закачки «подушки» флюид для гидроразрыва может состоять из флюида для гидроразрыва и расклинивающего материала. Флюид для гидроразрыва может быть гелеобразным, на нефтяной основе, на водной основе, солевым раствором, кислотой, эмульсией, пеной или любой другой подобной жидкостью. Флюид для гидроразрыва пласта может содержать несколько добавок, загустителей, химреагенты для снижения гидравлических потерь, для снижения водоотдачи, ингибиторы коррозии и др. Чтобы удержать расклинивающий агент, суспендированный во флюиде гидроразрыва, до тех пор, пока все интервалы пласта не разорвутся до желаемого состояния, расклинивающий агент может иметь плотность близкую к плотности используемого флюида для гидроразрыва.

[0006] Расклинивающие агенты могут состоять из любых коммерчески доступных спекшихся материалов, таких как кремний или оксиды. Эти спекшиеся материалы могут содержать различные коммерчески доступные стекла или высокопрочные керамические изделия. После закачки расклинивающего агента скважина может быть закрыта на некоторое время, необходимое для обеспечения снижения давления в пласте. Это обуславливает смыкание трещин и влияет на давление, вызывающее смыкание трещин в частицах расклинивающего наполнителя. Период останова может варьироваться от нескольких минут до нескольких дней.

[0007] Современные способы и системы контроля за гидроразрывом пласта позволяют наносить на карту места, где появляются разрывы, а также протяженность трещин. Некоторые способы и системы микросейсмического контроля могут анализировать местоположения сейсмических событий посредством картирования времени вступления сейсмической волны и информации о поляризации в трехмерном пространстве путем моделирования времени пробега и/или траекторий лучей. Эти способы и системы могут использоваться, чтобы сделать заключение о распространении гидравлического разрыва во времени.

[0008] Модели обычного гидравлического разрыва могут также исходить из двукрылой искусственно образованной трещины. С помощью этих двукрылых трещин можно кратко представить сложный характер искусственно образованных трещин в некоторых нетрадиционных пластах-коллекторах с предшествующей естественной трещиноватостью. Выпущенные модели могут картировать сложную геометрию дискретных гидравлических разрывов пласта, основываясь на анализе микросейсмического распределения событий.

[0009] В некоторых случаях модели могут не ограничиваться учетом количества нагнетенного флюида или механического взаимодействия между трещинами, а также закачиваемого флюида между трещин. Некоторые из ограниченных моделей могут давать общее представление о сложных механизмах, но могут быть сложными в математическом описании и/или требовать компьютерной обработки ресурсов и времени для обеспечения точного моделирования распространения гидравлического разрыва.

[0010] Нетрадиционные формации, такие как сланцы, разрабатываются в качестве источников добычи углеводородов. Некогда они считались только материнскими и непроницаемыми породами, в настоящее время пласты глинистых сланцев считаются слабопористыми и низко-флюидопроницаемыми нетрадиционными пластами-коллекторами. Модели гидравлического разрыва пласта, созданные посредством интенсификации трещин, могут быть сложными и образовывать систему трещин, на что указывает распространение сопутствующих микросейсмических волн. Сложные гидравлические системы трещин были разработаны для того, чтобы представить созданные гидравлические разрывы пласта. Примеры модели разрушения приводятся в патенте/заявке США No. 6101447, 7363162, 7788074, 20080133186, 20100138196 и 20100250215.

[0011] Гидравлический разрыв пласта глинистых сланцев может использоваться для стимулирования и добычи из пласта-коллектора. Моделирование добычи было разработано для оценки добычи из скважин. Различные методы моделирования добычи использовались для типовых скважин. Примеры производственного моделирования представлены в публикациях Warren с соавт., «The Behavior of Naturally Fractured Reservoirs, Soc.Pet.Eng.J., Vol. 3(3): pp. 245-255 (1963) (далее «Warren & Root»); Basquet с соавт., «Gas Flow Simulation in Discrete Fracture Network Models». Материал SPE 79708, представленный на Симпозиуме по гидродинамическому моделированию в Хьюстоне, штат Техас, 3-5 февраля 2003 года (далее «Basquet»); публикация Gong с соавт., "Detailed Modeling of the Complex Fracture Network of Shale Gas Reservoirs", материал SPE 142705, представленный на Ближневосточной конференции и выставке по Нетрадиционным газовым ресурсам в Маскате, Оман, 31 января 2011 года (далее «Gong»); публикация Cinco-Ley с соавт., «Pressure Transient Analysis for Naturally Fractured Reservoirs», материал SPE 11026, представленный на Ежегодной технической конференции Fall в Новом Орлеане, штат Луизиана, 26 сентября 1982 (далее «Cinco-Ley»); публикация Xu с соавт., «Quick Estimate of Initial Production from Stimulated Reservoirs with Complex Hydraulic Fracture Network», материал SPE 146753, представленный на Ежегодной технической конференции в Денвере, штат Колорадо, США, 30 октября 2011 года (далее «Xu 2011»); и публикация C.E. Cohen с соавт. «Production Forecast After Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Reservoir: Coupling a Complex Fracturing Simulator and a Semi-Analytical Production Model», материал SPE 152541, представленный на конференции и выставке Технология гидравлического разрыва пласта в Вудлендсе, штат Техас, США, 8 февраля 2012 года, полное содержание которых включено сюда путем ссылки. Тем не менее, пласты-коллекторы могут быть нетрадиционными и/или иметь естественную трещиноватость, такую как у сланца.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0012] По меньшей мере, в одном аспекте настоящее изобретение относится к способу выполнения операции добычи вокруг ствола скважины, проникающего в подземный пласт. Подземный пласт с множеством трещин. Способ включает определение расхода потока посредством дискретной системы трещин, характеризующейся множеством подземных разрывов. Дискретная система трещин включает множество оперяющих трещин с пересечениями и множество матричных блоков. Способ дополнительно включает формирование профиля давления дискретной системы трещин для начального момента времени на основе расхода потока и определение темпа добычи на основе профиля давления.

[0013] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения нефтепромысловой операции вокруг ствола скважины, проникающего в подземный пласт. Способ включает выполнение операции разрыва, включающей формирование трещин вокруг ствола скважины. Трещины определяют гидравлическую систему трещин вокруг ствола скважины. Способ также включает формирование дискретной системы трещин вокруг ствола скважины посредством экстраполяции характеристики разрушения из гидравлической системы трещин. Дискретная система трещин включает множество оперяющих трещин с пересечениями и множество матричных блоков. Способ дополнительно включает определение глубины заложения дренажа посредством дискретной системы трещин, определение, по меньшей мере, одного параметра добычи и выполнение операции добычи для получения флюидов из подземных пластов, основываясь на глубине заложения дренажа и, по меньшей мере, одном параметре добычи.

[0014] Наконец, в еще одном аспекте изобретение относится к способу выполнения нефтепромысловой операции вокруг ствола скважины, проникающего в подземный пласт. Способ включает стимулирование ствола скважины посредством закачки флюида в подземный пласт таким образом, что вокруг ствола скважины образуются трещины, измерение трещин и определение гидравлической системы трещин на основе измеренных трещин.

[0015] Способ также включает формирование дискретной системы трещин вокруг ствола скважины посредством экстраполяции характеристики разрушения из гидравлической системы трещин. Дискретная система трещин включает множество оперяющих трещин с пересечениями и множество матричных блоков. Способ также включает определение глубины заложения дренажа посредством дискретной системы трещин, определение, по меньшей мере, одного параметра добычи, оценку темпа добычи в течение периода времени, основанную на глубине заложения дренажа и параметра(ов) добычи, а также получение флюидов из подземного пласта на основе оценочного темпа добычи.

[0016] Данное описание изобретения предоставляется для введения выборочной совокупности принципов, которые детально описаны ниже. Данное описание изобретения не предусматривает определение ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, а также не предназначено для ограничения объема заявленного предмета изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Варианты воплощения системы и способа для характеристики давлений в стволе скважины описаны со ссылкой на следующие чертежи. Те же числа используются во всех чертежах для ссылки на признаки и компоненты.

[0018] Фиг. 1.1-1.4 схематически иллюстрируют различные нефтепромысловые операции в буровой скважине;

[0019] Фиг. 2.1-2.4 схематически иллюстрируют данные, полученные при операциях, проиллюстрированных на Фиг. 1.1-1.4;

[0020] Фиг. 3 схематически иллюстрирует площадку гидравлического разрыва, на которой представлена операция разрыва;

[0021] Фиг. 4.1 и 4.2 – блок-схемы, иллюстрирующие способы выполнения нефтепромысловой операции и операции добычи, соответственно;

[0022] Фиг. 5 схематически иллюстрирует моделирование добычи дискретной системы трещин (ДСТ), полученное моделированием гидравлического разрыва;

[0023] Фиг. 6 схематически иллюстрирует ДСТ Фиг. 5 с множеством матричных блоков;

[0024] Фиг. 7 схематически иллюстрирует аппроксимацию потока через матричный блок;

[0025] Фиг. 8.1-8.3 графически иллюстрируют добычу, совокупную добычу и давление скважины, соответственно;

[0026] Фиг. 9 схематически иллюстрирует координаты трещин матричного блока;

[0027] Фиг. 10 схематически иллюстрирует расход потока из матричного блока в ветвь ДСТ;

[0028] Фиг. 11.1 и 11.2 графически иллюстрируют давление в зависимости от времени для высокопроводящей ДСТ;

[0029] Фиг. 12 графически иллюстрирует нормализованное давление и задержку в течение периода времени для высокопроводящей ДСТ;

[0030] Фиг. 13 графически иллюстрирует совокупную добычу в течение периода времени для высокопроводящей ДСТ;

[0031] Фиг. 14.1 и 14.2 графически иллюстрируют давление в зависимости от времени для низкопроводящей ДСТ;

[0032] Фиг. 15 графически иллюстрирует нормализованное давление и задержку в течение периода времени для низкопроводящей ДСТ;

[0033] Фиг. 16 графически иллюстрирует совокупную добычу в течение периода времени для низкопроводящей ДСТ;

[0034] Фиг. 17 графически иллюстрирует нормализованное давление и задержку в течение времени для низкопроводящей ДСТ с использованием Нетиповой Модели Добычи (НМД);

[0035] Фиг. 18 графически иллюстрирует совокупную добычу в течение периода времени для низкопроводящей ДСТ с использованием НМД;

[0036] Фиг. 19 иллюстрирует таблицу графиков давления и временных задержек;

[0037] Фиг. 20 графически иллюстрирует сравнение смоделированной добычи в течение периода времени с использованием симулятора пласта-коллектора и НМД;

[0038] Фиг. 21.1 и 21.2 схематически иллюстрируют ДСТ, сделанные симулятором пласта-коллектора и НПМ, соответственно;

[0039] Фиг. 22 графически иллюстрирует сравнение смоделированной добычи в течение периода времени для разрывов с разной проводимостью, с использованием симулятора пласта-коллектора и НМД; и

[0040] Фиг. 23.1 и 23.2 графически иллюстрируют расход потока и совокупную добычу, соответственно, в течение периода времени в симуляторе пласта-коллектора, НМД и НМД без задержки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0041] Нижеследующее описание включает типовые системы, устройства, способы и последовательность инструкций, которые воплощают технические средства предмета изобретения в данном документе. Тем не менее, следует понимать, что описанные варианты воплощения могут применяться на практике без этих характерных деталей.

[0042] Настоящее изобретение относится к способам выполнения операций разрыва для оценки и/или прогнозирования добычи. Операции разрыва включают моделирование разрыва с использованием эллиптического и сетчатого моделирования для оценки добычи.

[0043] Фиг. 1.1-1.4 иллюстрируют различные нефтепромысловые операции, которые могут быть выполнены на буровой площадке, а Фиг. 2.1-2.4 иллюстрируют различную информацию, которая может быть собрана на буровой площадке. Фиг. 1.1-1.4 упрощенно и схематически иллюстрируют нефтяное месторождение или буровую площадку 100 с подземным пластом 102, содержащим, к примеру, пласт-коллектор 104 в нем и иллюстрируют различные нефтепромысловые операции, осуществляемые на буровой площадке 100. Фиг. 1.1 иллюстрирует геофизические исследования в скважинах, осуществляемые приборами для измерения искривления скважины, такими как передвижная сейсмическая станция 106.1 для измерения свойств подземных пластов. Геофизическое исследование может быть операцией по сейсмометрическому исследованию для создания акустических колебаний. На Фиг. 1.1 такое акустическое колебание 112, созданное источником 110 отражается от множества горизонтов 114 в толще пород 116. Акустическое(ие) колебание(я) 112 могут быть получены сенсорами, такими как геофоны-приемники 118, расположенными на поверхности земли, также геофоны 118 производят электрические выходные сигналы, так называемые полученные данные 120 на Фиг. 1.1.

[0044] В ответ на полученное(ые) акустическое (ие) колебание (я) 112, характерное(ые) для разных параметров (например, амплитуда и/или частота) акустического(их) колебания(ий) 112, геофоны 118 могут производить электрические выходные сигналы, содержащие данные о подземном пласте. Полученные данные 120 могут использоваться как входные данные для компьютера 122.1 передвижной сейсмической станции 106.1 и оперативно изменяться в зависимости от входных данных, компьютер 122.1 может генерировать сейсмические и микросейсмические выходные данные 124. Выходные сейсмические данные могут по желанию храниться, передаваться или подвергаться дальнейшей обработке, например, сжиматься.

[0045] Фиг. 1.2 иллюстрирует операцию бурения, осуществляемую бурильным инструментом 106.2, который подвешен на буровой установке 128 и распространяется в подземные пласты 102 для образования ствола скважины 136 или другого канала. Резервуар 130 для бурового раствора может использоваться для подачи бурового раствора в бурильные инструменты посредством промыслового трубопровода 132 для переноса бурового раствора через бурильные инструменты по стволу скважины 136 и обратно на поверхность. Буровой раствор может быть отфильтрован и возвращен обратно в резервуар для бурильного раствора. Циркуляционная система может использоваться для хранения, контроля или фильтрации текучих буровых растворов. Данная фигура иллюстрирует, что бурильные инструменты углублены в подземные пласты, чтобы достичь пласта-коллектора 104. Каждая скважина может достигать одну или более пластов-коллекторов. Бурильные инструменты могут быть адаптированы для измерения свойств в скважинных условиях с использованием геофизического исследования скважин во время бурения. Помимо адаптирования бурильных инструментов для использования в геофизическом исследовании, с их помощью можно брать образцы 133 керна, как проиллюстрировано на фигуре, или их можно убрать, чтобы пробы образца керна можно было взять с помощью другого инструмента.

[0046] Единица 134 поверхности может использоваться для связи с бурильными инструментами и/или операций за пределами площадки. Единица поверхности может поддерживать связь с бурильными инструментами для отправки команд бурильным инструментам, а также для получения данных из них. Единица поверхности может быть снабжена вычислительной техникой для получения, хранения, обработки и/или анализа данных о добыче. Единица поверхности может собирать данные, полученные во время бурильной операции и выдавать выходные данные 135, которые могут быть сохранены или переданы. Вычислительная техника, например единица поверхности, может быть расположена в различных местах вокруг буровой площадки и/или на удаленных участках.

[0047] Датчики (S), например, измерительные приборы, могут располагаться вокруг месторождения для сбора данных по различным операциям, как описано выше. Как показано, датчик (S) может быть расположен в одном или нескольких местах бурильных инструментов и/или на буровой установке для измерения буровых параметров, например, нагрузка на долото, крутящий момент на долоте, давление, температура, расход потока, состав, скорость вращения и/или других параметров добычи. Датчики (S) также могут быть расположены в одном или нескольких местах циркуляционной системы.

[0048] Данные, полученные датчиками, могут быть собраны единицей поверхности и/или другими источниками сбора информации для анализа или другой обработки. Данные, собранные датчиками могут быть использованы отдельно или в сочетании с другими данными. Данные могут быть собраны в одну или несколько баз данных и/или переданы на площадку или за ее пределы. Все данные или их часть могут быть выборочно использованы для анализа и/или прогнозирования операций данного и/или другого стволов скважины. Данные могут быть данными за прошедшие периоды, данными в реальном времени или их комбинациями. Данные в реальном времени могут быть использованы в оперативном порядке или храниться для дальнейшего использования. Эти данные также могут быть объединены с данными за прошедшие периоды или другими входными данными для дальнейшего анализа. Данные могут храниться в отдельных базах данных или быть объединены в единую базу данных.

[0049] Собранные данные могут использоваться для выполнения анализа, например, операций моделирования. Например, сейсмические выходные данные могут использоваться для выполнения геологического, геофизического анализа и/или анализа технологии разработки месторождения. Данные о пласте-коллекторе, стволе скважины, наземные данные и/или обработанные данные могут использоваться для моделирования пласта-коллектора, ствола скважины, геологического, геофизического и прочих моделирований. Выходные данные об операции добычи могут быть получены непосредственно от датчиков или после предварительной обработки, или моделирования. Эти выходные данные могут выступать входными данными для дальнейших анализов.

[0050] Данные могут быть собраны и храниться в единице 134 поверхности. Одна или более единиц поверхности могут располагаться на буровой площадке или удаленно подключаться к ней. Единица поверхности может представлять собой независимую установку или сложную сеть установок, используемую для выполнения необходимых функций управления данными на всем месторождении. Единица поверхности может быть ручной или автоматической. Единица 134 поверхности может управляться и/или регулироваться пользователем.

[0051] Единица поверхности может быть снабжена приемопередатчиком 137, чтобы позволить обмен данными между единицей поверхности и другими участками данного месторождения или другими площадками. Единица поверхности 134 может быть также снабжена или функционально подключена к одному или более автоматическим регуляторам для приведения в действие механизмов на буровой площадке 100. Таким образом, единица 134 поверхности может посылать сигналы на месторождение в ответ на полученные данные. Единица поверхности может получать команды через приемопередатчик или может сама давать команды автоматическим регуляторам. Процессор может использоваться для анализа данных (на месте или удаленно), принятия решений и/или приведения автоматических регуляторов в действие. Таким образом, операции могут выборочно корректироваться, основываясь на собранных данных. Части операций, такие как управляемое бурение, нагрузка на долото, производительность насосной установки и другие параметры могут быть оптимизированы на основе данной информации. Эти корректировки могут делаться автоматически на основе компьютерного протокола и/или вручную оператором. В некоторых случаях конструкции скважины могут корректироваться, чтобы выбрать оптимальные условия работы или избежать проблем.

[0052] Фиг. 1.3 иллюстрирует канатные работы в скважине, выполняемые канатным инструментом 106.3, который подвешен на буровой установке 128 и в стволе скважины 136 на Фиг. 1.2. Канатный инструмент 106.3 может быть приспособлен к развертыванию в скважине 136 для формирования геофизического исследования скважины, выполнения скважинных испытаний и/или сбора проб. Канатный инструмент 106.3 может использоваться для обеспечения другого способа и устройства выполнения операции сейсмометрического исследования. Канатный инструмент 106.3 на Фиг. 1.3 может, к примеру, иметь источник взрывчатых, радиоактивных, электрических или акустических волн 144, который посылает и/или принимает электрические сигналы в окружающую толщу пород 102, а также флюиды.

[0053] Канатный инструмент 106.3 может быть оперативно подключен к, например, геофонам 118 и компьютеру 122.1 передвижной сейсмической станции 106.1 на Фиг. 1.1. Канатный инструмент 106.3 также может предоставлять данные единице поверхности 134. Единица поверхности 134 может собирать данные, полученные во время канатных работ в скважине и выдавать выходные данные 124, которые могут быть сохранены или переданы. Канатный инструмент 106.3 может быть расположен на разных глубинах ствола скважины для обеспечения исследования или другой информации касательно подземного пласта.

[0054] Датчики (S), такие как измерительные приборы, могут располагаться вокруг месторождения 100 для сбора данных по различным операциям, как описано выше. Как показано, датчик (S) расположен в канатном оборудовании 106.3 для измерения буровых параметров, к которым относятся, например, пористость, проницаемость, состав флюида и/или другие параметры добычи.

[0055] Фиг. 1.4 иллюстрирует операцию, осуществляемую технологическим оборудованием 106.4, идущим от эксплуатационного оборудования или фонтанной арматуры 129 и в законченном стволе скважины 136 на Фиг. 1.3 для отбора флюида из скважины на наземное оборудование 142. Флюид течет из пласта-коллектора 104 через перфорационные отверстия в обсадной колонне (не показано) и поступает в технологическое оборудование 106.4 в стволе скважины 136 и на наземное оборудование 142 через сеть 146 сбора.

[0056] Датчики (S), такие как, измерительные приборы, могут располагаться вокруг месторождения для сбора данных по различным операциям, как описано выше. Как показано, датчик (S) может быть расположен на технологическом оборудовании 106.4 или вспомогательном оборудовании, например, фонтанной арматуре 129, наземном оборудовании и/или производственном оборудовании для измерения параметров флюида, например, состава флюида, расхода потока, давлений, температур и/или других параметров операции добычи.

[0057] Хотя показаны только упрощенные конфигурации буровой площадки, следует иметь в виду, что месторождение или буровая площадка 100 могут охватывать участок суши, моря и/или водоемы, в которых располагается одна или несколько буровых площадок. Добыча может также включать нагнетательные скважины (не показаны) для повышения отдачи или хранения углеводородов, диоксида углерода или воды, например. Одна или несколько систем промыслового сбора могут быть оперативно подключены к одной или нескольким буровым площадкам для избирательного сбора скважинного флюида из буровой(ых) площадки(ок).

[0058] Следует учесть, что Фиг. 1.2-1.4 иллюстрируют инструменты, которые могут использоваться для измерения не только свойств нефтяного месторождения, но и не на нефтяном месторождении, например, шахтах, водоносных слоях, хранилищах и других подземных сооружениях. Также, несмотря на то, что проиллюстрированы определенные инструменты сбора данных, следует иметь в виду, что также могут использоваться различные измерительные инструменты (например, канатный инструмент, телеметрическое сопровождение бурения (MWD), каротажный прибор (LWD), образцы керна и др.), способные измерять такие параметры, как время двойного прохождения сейсмической волны, плотность, удельное сопротивление, темп добычи и т.д. подземного пласта и/или его геологических образований. Различные датчики (S) могут располагаться в разных местах вокруг ствола скважины и/или инструментов мониторинга для сбора и/или мониторинга нужных данных. Другие источники данных могут также предоставляться из мест за пределами площадки.

[0059] Конфигурация месторождения на Фиг. 1.1-1.4 иллюстрирует примеры буровой площадки 100 и различных операций, которые можно использовать с методами, представленными в данном документе. Часть или целое месторождение может быть сушей, водой и/или морем. Также, в то время как проиллюстрирован один замер на одном месторождении, технология разработки месторождения может использоваться с любой комбинацией одного или нескольких месторождений, одного или нескольких технологических оборудований, а также одной или нескольких буровых площадок.

[0060] Фиг. 2.1-2.4 графически иллюстрируют примеры данных, полученных инструментами, проиллюстрированными на Фиг. 1.1-1.4, соответственно. Фиг. 2.1 иллюстрирует сейсмическую трассу 202 подземного пласта, проиллюстрированного на Фиг. 1.1, которая была получена передвижной сейсмической станцией 106.1. Сейсмическая трасса может быть использована для предоставления данных, таких как двусторонний отклик в течение периода времени. Фиг. 2.2 иллюстрирует образцы 133 керна, взятые с помощью бурильных инструментов 106.2. Образцы керна могут использоваться для предоставления таких данных, как график плотности, пористости, проницаемости и другого физического свойства образца керна по длине керна. В керне на флюидах могут выполняться тесты на плотность и вязкость с разными давлениями и температурами. Фиг. 2.3 иллюстрирует каротажную диаграмму 204 подземного пласта, проиллюстрированного на Фиг. 1.3, которая была получена с помощью канатного инструмента 106.3. Каротажная диаграмма может предоставлять удельное сопротивление или другие параметры пласта на разных глубинах. Фиг. 2.4 иллюстрирует кривую или график 206 снижения добычи флюида, текущего через подземный пласт, как проиллюстрировано на Фиг. 1.4, измеренную на наземном оборудовании 142. Кривая снижения добычи может обеспечивать темп добычи Q как функцию времени t.

[0061] Соответствующие графики на Фиг. 2.1, 2.3 и 2.4 иллюстрируют примеры статических измерений, которые могут описывать или предоставлять информацию о физических характеристиках пласта и пласта-коллектора, содержащихся в нем. Эти измерения могут анализироваться для определения характеристик пласта(ов), определения точности измерений и/или проверки ошибок. Графики каждого из соответствующих измерений можно выровнять и масштабировать для сравнения и проверки характеристик.

[0062] Фиг. 2.4 иллюстрирует пример динамического исследования характеристик флюида на протяжении ствола скважины. Когда флюид течет по стволу скважины, измеряются его характеристики, например, расход потока, давления, состав и др. Как описано ниже, статические и динамические измерения могут анализироваться и использоваться для создания моделей подземного пласта с целью определения его характеристик. Подобные измерения могут также использоваться для измерения изменений в аспектах пласта в течение времени.

НЕФТЕПРОМЫСЛОВЫЕ ОПЕРАЦИИ

[0063] Операции добычи могут моделироваться до, во время или после того, как была осуществлена добыча из ствола скважины. Моделирование добычи из сложного трещиноватого пласта может осуществляться с помощью различных методов. Модели двойной пористости могут использоваться, чтобы учитывать различия свойств пласта и остальных пластов-коллекторов (матриц). Двойная пористость может считать два разряжения сетки связанными, одно для системы трещин и второе для матрицы. Этот способ может также включать усредненные характеристики (например, для системы трещин) и упрощений для моделирования обменных членов между двумя средними. Этот способ может использоваться, например, для пластов-коллекторов с естественной трещиноватостью. Дополнительный анализ может предоставляться для эффектов околоскважинного пространства системы трещин, например, в случае, когда трещины были созданы посредством гидравлического разрыва. Методы двойной пористости описаны в публикации Warren & Root, которая включена в данном документе выше путем ссылки.

[0064] Другой подход включает использование одной среды, содержащей как пласт, так и пласт-коллектор, а также улучшенную числовую сетку. Для обработки может понадобиться дополнительное вычислительное время. Гибкость координатной привязки (например, генерация неструктурированной сетки) может осуществляться с помощью, например, специального симулятора пласта-коллектора.

[0065] Еще один подход включает использование уравнений двойной пористости в дискретной системе трещин (ДСТ). Пример ДСТ приведен в публикации Basquet, которая включена в данном документе выше путем ссылки. Дополнительные способы могут использоваться для моделирования потока из матрицы в разрыв. В некоторых случаях, например, как в случае со сжатым пластовым флюидом (например, газ), может учитываться история добычи из каждого матричного блока в ДСТ. На матричный блок может быть нанесена координатная сетка с использованием дополнительных неизвестных в системе уравнений. Примеры нанесения координатной сетки приведены в публикации Gong, которая включена в данном документе выше путем ссылки. Аналитические решения также могут быть представлены для моделирования потока. Решения могут быть выведены из уравнения неразрывности преобразования Лапласа. Примеры аналитических решений приведены в публикациях Cinco-Ley и Xu 2011, которые включены в данном документе выше путем ссылки.

[0066] Переходное давление гидравлического разрыва пласта может рассматриваться для получения сложного выражения, которое может использовать численное интегрирование во времени. Постоянное давление гидравлического разрыва пласта также может рассматриваться и также может быть получено выражение расхода потока между матрицей и разрывом, которое линейно относительно давления. Данное решение может использоваться, например, в проводящих трещинах, где колебания давления внутри ДСТ незначительны (например, постоянное давление в стволе скважины). Настоящее изобретение может использовать один или несколько подходов к формированию аналитического решения. Данное решение может проходить в широком диапазоне трещин с удельной проводимостью при условии гидравлического разрыва пласта и/или естественной трещиноватости пласта-коллектора.

[0067] Настоящее изобретение обеспечивает аналитическое решение в широком диапазоне трещин с удельной проводимостью при условии гидравлического разрыва пласта и/или естественной трещиноватости пласта-коллектора. Такое моделирование может применяться к нетрадиционным пластам-коллекторам, таким как сланцевый газ, хотя оно также может применяться и к другим подземным пластам. Эти нетрадиционные пласты-коллекторы имеют две основные особенности: низкую проницаемость породы и густую сеть естественной трещиноватости. Подход моделирования может использоваться, чтобы учитывать потенциальные различия в рабочем режиме нетрадиционных и других пластов-коллекторов, которые могут содержать горизонтальные скважины и большие гидравлические разрывы пласта для добычи. В некоторых случаях эти методы обработки вызывают гидравлические трещины, которые взаимодействуют с естественными трещинами и могут привести к сложной системе трещин, которые связывают скважину с пластом-коллектором.

[0068] Настоящее изобретение раскрывает методологию моделирования добычи из пласта-коллектора, например, нетрадиционной (с естественной трещиноватостью) скважины после того, как была создана сложная система гидравлических трещин. Раскрытый способ сначала экстраполирует результаты, полученные из нетрадиционной модели разрушения (НМР), а затем обрабатывает их при помощи методологии, которая бы предоставила пользователю прогноз добычи в скважине на несколько лет, в пределах срока и степени точности. Способ текущей модели расширяет обоснование полуаналитической модели для целого ряда проводимостей трещин, чтобы рассматривать их в реальных случаях. Данная модель может быть сравнена с симуляторами пластов-коллекторов, например, ECLIPSE™, который производится компанией Schlumberger Technology Corporation (см.: www.slb.com), для демонстрации возможностей алгоритма с целью получения точных результатов для заданного диапазона проводимости трещины.

[0069] Настоящее изобретение также раскрывает способ моделирования добычи из пластов-коллекторов с естественной трещиноватостью, где трещины были вызваны гидравлическим разрывом пласта. Части способа могут быть реализованы в программе, которая моделирует операцию по гидравлическому разрыву пласта. Способ может сначала экстраполировать результаты моделирования, чтобы воссоздать адаптированную систему гидравлических трещин с усредненными характеристиками между пересечениями системы, а затем оценить эквивалентную глубину блока на фоне каждой поверхности трещины. Наконец, для запуска режима эксплуатации скважины и моделирования добычи могут быть введены параметры. Добыча из каждого матричного блока, контактирующего с разрывом, использует аналитическое выражение, которое может распространяться на целый спектр