Способ проверки геометрии трещины для микросейсмических событий

Способ проверки геометрии трещины для микросейсмических событий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно предварительной заявке США № 61/842257, поданной 2 июля 2013 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0002] Настоящая заявка также является частичным продолжением заявки на патент США № 14/133687, поданной 19 декабря 2013 г., которая притязает на приоритет согласно предварительной заявке США № 61/746183, поданной 27 декабря 2012 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме, и которая является частичным продолжением заявки на патент США № 61/628690, поданной 4 ноября 2011 г., которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0003] Настоящая заявка также связана с предварительной заявкой США № 61/451843, поданной 11 марта 2011 г., под названием «Способ, система, устройство и машиночитаемый носитель для нетрадиционной газовой геомеханической интенсификации»; и настоящая заявка связана с международной заявкой № WO2012125558, поданной 20 сентября 2012г., под названием «Система и способ выполнения операций микросейсмического разрыва»; и настоящая заявка связана с предварительной заявкой США № 61/684588, поданной 17 августа 2012 г., под названием «Система и способ выполнения операций интенсификации пласта» описание каждой из которых включено в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0004] Настоящее изобретение относится, главным образом, к способам и системам для выполнения операций на буровой площадке. Более конкретно, данное изобретение направлено на способы и системы для выполнения операций разрыва, такие как изучение подземной формации и получение характеристик сетей гидравлических разрывов в подземной формации.

[0005] Чтобы способствовать извлечению углеводородов из нефтяных и газовых скважин, подземные формации, окружающие такие скважины, могут быть подвергнуты гидравлическому разрыву. Гидравлический разрыв может быть использован для создания трещин в подземных формациях, чтобы обеспечить движение нефти или газа к скважине. Формация подвергается разрыву путем введения специально разработанной текучей среды (называемой здесь «жидкость для гидроразрыва» или «буровой раствор для гидроразрыва») при высоком давлении и высоких расходах в формацию через один или больше стволов скважины. Гидравлические разрывы могут отходить от скважины на сотни футов в двух противоположных направлениях в соответствии с естественными напряжениями в формации. В определенных обстоятельствах они могут образовывать сложную сеть трещин. Сложные сети трещин могут включать в себя искусственно созданные гидравлические разрывы и естественные трещины, которые могут пересекаться или не пересекаться вдоль множества азимутов, во многих плоскостях и направлениях, и во многих регионах.

[0006] Схемы гидравлических разрывов, созданные путем интенсификации разрыва, могут быть сложными, и могут образовывать сеть трещин, как показано путем распределения связанных микросейсмических событий. Чтобы представлять созданные гидравлические разрывы, были разработаны сложные сети гидравлических разрывов. Примеры способов выполнения разрыва представлены в патентах/заявках США №№ 6101447, 7363162, 7788074, 20080133186, 20100138196, и 20100250215.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] По меньшей мере в одном аспекте настоящее изобретение относится к способам выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин имеет естественные трещины. Буровая площадка может быть интенсифицирована путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя получение данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин, и получение механической модели геологической среды подземной формации, и создание схемы роста гидравлического разрыва для сети гидравлических разрывов со временем. Создание включает в себя распространение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, определение параметров гидравлического разрыва для гидравлических разрывов после распространения, определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение размеров трещин гидравлических разрывов по определенным параметрам гидравлического разрыва, определение параметров переноса и механической модели геологической среды. Способ также включает в себя выполнение затенения напряжения на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами и повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений.

[0008] Если гидравлический разрыв встречается с естественной трещиной, способ может также включать в себя определение поведения при пересечении между гидравлическими разрывами и встреченной трещиной на основе определенного взаимодействия напряжений, и повторение может включать в себя повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений и поведения при пересечении. Способ также может включать в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин.

[0009] Если гидравлический разрыв встречается с естественной трещиной, способ также может включать в себя определение поведения при пересечении при встреченной естественной трещине, и повторение включает в себя повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений и поведения при пересечении. Схема роста трещины может быть изменена или не изменена в соответствии с поведением при пересечении. Давление разрыва сети гидравлических разрывов может быть больше, чем напряжение, действующее на встреченную трещину, и схема роста разрыва может распространяться вдоль встреченной трещины. Схема роста разрыва может продолжать распространение вдоль встреченной трещины, до тех пор, пока не будет достигнут конец естественной трещины. Схема роста разрыва может изменить направление в конце естественной трещины, и схема роста разрыва может проходить в направлении, перпендикулярном к минимальному напряжению в конце естественной трещины. Схема роста разрыва может распространяться перпендикулярно к локальному основному напряжению в соответствии с затенением напряжения.

[0010] Затенение напряжения может включать в себя выполнение разрыва смещений для каждого из гидравлических разрывов. Затенение напряжения может включать в себя выполнение затенения напряжения вокруг множества скважин на буровой площадке и повторение создания, используя затенение напряжения, выполненное на множестве скважин. Затенение напряжения может включать в себя выполнение затенения напряжения на множестве ступеней интенсификации в скважине.

[0011] Способ также может включать в себя подтверждение достоверности схемы роста трещины. Подтверждение достоверности может включать в себя сравнение схемы роста трещины по меньшей мере с одной моделью из моделей интенсификации сети трещин.

[0012] Распространение может включать в себя распространение гидравлических разрывов вдоль схемы роста разрыва на основе параметров естественной трещины и минимального напряжения, и максимального напряжения в подземной формации. Определение размеров трещины может включать в себя один из элементов: оценочные сейсмические измерения, алгоритм ant tracking, акустические измерения, геологические измерения и их сочетание. Данные буровой площадки могут включать в себя по меньшей мере одни из геологических, петрофизических, геомеханических, каротажных измерений, заканчиваний, ретроспективных данных и их сочетание. Параметры естественной трещины могу быть созданы с помощью одного из наблюдательных исследований скважинным сканером, оценочных размеров трещины из скважинных измерений, получения микросейсмических изображений и их сочетаний.

[0013] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин, с сетью трещин, включающей в себя естественные трещины, и с буровой площадки, интенсифицированной путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя получение данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин и получение механической модели геологической среды подземной формации, создание схемы роста гидравлического разрыва для сети разрывов со временем, выполнение интерпретации микросейсмичности на гидравлических разрывах для определения взаимодействия напряжений между гидравлическими разрывами, и повторение создания на основе определенного взаимодействия напряжений. Создание включает в себя распространение гидравлических разрывов от скважины в сеть трещин подземной формации, чтобы образовывать сеть гидравлических разрывов, включающую в себя естественные трещины и гидравлические разрывы, определение параметров гидравлического разрыва для гидравлических разрывов после распространения, определение параметров переноса для расклинивающего наполнителя, проходящего через сеть гидравлических разрывов, и определение размеров трещин гидравлических разрывов по определенным параметрам гидравлических разрывов, определение параметров переноса и механической модели геологической среды.

[0014] В другом аспекте представлен способ выполнения операции разрыва на буровой площадке, расположенной вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя параметры естественной трещины для естественных трещин и получение измерений микросейсмических событий подземной формации, моделирование гидравлических разрывов сети трещин на основе данных буровой площадки и определение геометрии гидравлического разрыва для гидравлических разрывов, создание поля напряжений гидравлических разрывов, используя геомеханическую модель, основанную на данных буровой площадки, определение параметров разрушения при сдвиге, включающих в себя кривую разрушения и напряженное состояние вокруг сети трещин, определение местоположения разрушения при сдвиге сети трещин по кривой разрушения и напряженному состоянию и проверку геометрии гидравлического разрыва путем сравнения смоделированного гидравлического разрыва и местоположений разрушения при сдвиге с измеренными микросейсмическими событиями. Способ также может включать в себя измерение данных буровой площадки и микросейсмических событий на буровой площадке, операцию корректировки параметров естественной трещины на основе проверки, выполнение операции интенсификации, включающей в себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида в сеть трещин и/или корректировку операции интенсификации на основе проверки.

[0015] Данный раздел описания приведен для представления выбора принципов, которые дополнительно раскрыты в представленном ниже подробном описании. Данное краткое изложение не предназначено для идентификации основных или существенных отличий заявленного изобретения, а также не предназначено для использования в качестве средства, ограничивающего объем заявленного изобретения.

[0016] По меньшей мере в одном аспекте изобретение относится к способу выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию со сложной сетью трещин в ней. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и спрогнозированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента.

[0017] В другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сложную сеть трещин. Сеть трещин включает в себя естественные трещины, и буровую площадку интенсифицируют с помощью закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин. Способ включает в себя создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки, определение спрогнозированной плотности момента с помощью определения компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов и преобразования компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента.

[0018] Наконец, в другом аспекте изобретение относится к способу выполнения операции разрыва на буровой площадке. Буровая площадка расположена вблизи подземной формации, имеющей пробуренную в ней скважину и сеть трещин, и сеть трещин, включающую в себя естественные трещины. Способ включает с себя интенсификацию буровой площадки путем закачивания закачиваемого флюида с расклинивающим наполнителем в сеть трещин, создание данных буровой площадки, включающих в себя измерения микросейсмических событий подземной формации, моделирование сети гидравлических разрывов и дискретной сети трещин для сложной сети трещин на основе данных буровой площадки, и выполнение операции сейсмического момента. Выполнение включает в себя определение действительной плотности сейсмического момента на основе данных буровой площадки и смоделированной плотности сейсмического момента на основе компонентов сдвига и растяжения смоделированной сети гидравлических разрывов, и проверку дискретной сети трещин на основе сравнения спрогнозированной плотности момента и действительной плотности момента. Способ также включает в себя корректировку операции интенсификации на основе проверки.

[0019] В другом аспекте изобретение связано со способом выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию с сетью трещин в ней, включающим в себя описание связи между микросейсмическими событиями сложной сети трещин подземной формации, создание дискретной сети трещин, включающей в себя дискретные трещины из сложной сети трещин, определение параметров трещины дискретных трещин, и определение приближенного дебита на основе параметров трещины.

[0020] Наконец, в другом аспекте изобретение относится к системе для выполнения операции микросейсмического разрыва буровой площадки, имеющей подземную формацию со сложной сетью трещин в ней.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0021] Варианты осуществления системы и способа получения характеристик напряжений скважины и/или способов микросейсмического разрыва описаны со ссылками на следующие чертежи. Одинаковые ссылочные номера использованы на всех чертежах для обозначения одинаковых деталей и компонентов. Осуществление различных способов будет описано далее со ссылками на прилагаемые чертежи. Однако должно быть понятно, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только различные воплощения, описанные в настоящем документе, и не означают ограничения объема различных способов, описанных в настоящем документе.

[0022] На фиг. 1.1 приведена схематическая иллюстрация места гидравлического разрыва, изображающая операцию разрыва;

[0023] На фиг. 1.2 приведена схематическая иллюстрация места гидравлического разрыва с изображением микросейсмических событий;

[0024] На фиг. 2 приведена схематическая иллюстрация двумерной трещины;

[0025] На фиг. 3 приведена схематическая иллюстрация эффекта затенения напряжения;

[0026] На фиг. 4 приведена схематическая иллюстрация сравнения двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, DDM) и метода Flac3D для двух параллельных прямолинейных трещин;

[0027] На фиг. 5.1-5.3 приведены графики, иллюстрирующие методы 2D DDM и Flac3D протяженных трещин для напряжений в различных положениях;

[0028] На фиг. 6.1-6.2 приведены графики, изображающие пути распространения для двух вначале параллельных трещин в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно;

[0029] На фиг. 7.1-7.2 приведены графики, изображающие пути распространения для двух вначале смещенных трещин в изотропных и анизотропных полях напряжений соответственно;

[0030] На фиг. 8 приведена схематическая иллюстрация поперечно-параллельных трещин вдоль горизонтальной скважины;

[0031] На фиг. 9 приведен график, изображающий протяженности для пяти параллельных трещин;

[0032] На фиг. 10 изображена схематическая диаграмма. изображающая геометрию трещины UFM и ширину для параллельных трещин по фиг. 9;

[0033] На фиг. 11.1-11.2 приведены схематические диаграммы, изображающие геометрию трещины для случая высокого трения перфорации и случая широкого расположения трещин соответственно;

[0034] На фиг. 12 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку;

[0035] На фиг. 13.1-13.4 приведены схематические диаграммы, иллюстрирующие смоделированную сеть трещин по сравнению с микросейсмическими измерениями для этапов 1-4 соответственно;

[0036] На фиг. 14.1-14.4 приведены схематические диаграммы, изображающие распределенную сеть трещин на различных этапах;

[0037] На фиг. 15 приведена структурная схема, изображающая способ выполнения операции разрыва;

[0038] На фиг. 16.1-16.4 приведены схематические иллюстрации, изображающие рост трещины вблизи скважины во время операции разрыва;

[0039] На фиг. 17 приведена схематическая диаграмма, изображающая напряжения, приложенные к гидравлическому разрыву;

[0040] На фиг. 18 приведен график, изображающий предельную прямую Мора-Кулона и круг Мора для горной породы;

[0041] На фиг. 19.1 и 19.2 приведены схематические диаграммы, изображающие виды поперечного разреза и карты соответственно, напряжений, прилагаемых к гидравлическому разрыву;

[0042] На фиг. 20 приведена схематическая временная шкала, иллюстрирующая взаимодействие гидравлического разрыва и естественной трещины при сейсмических событиях;

[0043] На фиг. 21 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая развитие взаимодействия гидравлического разрыва и естественной трещины;

[0044] На фиг. 22.1 и 22.2 приведены схематические диаграммы, изображающие дискретную сеть трещин и сеть трещин со смоделированными гидравлическими разрывами соответственно;

[0045] На фиг. 23.1 и 23.2 приведены структурные схемы, изображающие способы выполнения операции разрыва;

[0046] На фиг. 24 приведена схематическая диаграмма, изображающая плоскость трещины вокруг оси координат;

[0047] На фиг. 25.1-25.5 проиллюстрированы упрощенные, схематические виды нефтяного месторождения, имеющего подземные формации, содержащие пласты в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;

[0048] На фиг. 26 проиллюстрирован схематический вид, частично в поперечном разрезе, нефтяного месторождения, имеющего множество средств сбора данных, расположенных в различных местоположениях вдоль нефтяного месторождения для сбора данных из подземных формаций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;

[0049] На фиг. 27 проиллюстрирована система добычи для выполнения одной или больше нефтепромысловых операций в соответствии с воплощениями различных технологий и способов, описанных в настоящем документе;

[0050] На фиг. 28 приведена схематическая диаграмма, иллюстрирующая напряжения сдвига и растяжения на трещине;

[0051] На фиг. 29.1-35.1 приведены графики, изображающие рост трещины при различных напряжениях сдвига, приложенных к ней, на фиг. 29.2-35.2 приведены графики, изображающие рост трещины при различных напряжениях растяжения, приложенных к ней;

[0052] На фиг. 36 приведен график, изображающий микросейсмическую съемку вблизи сети трещин;

[0053] На фиг. 37 приведен график, иллюстрирующий смоделированную сеть гидравлических разрывов;

[0054] На фиг. 38.1 и 38.2 приведены графики, иллюстрирующие напряжения и деформации соответственно, смоделированной сети гидравлических разрывов по фиг. 37;

[0055] На фиг. 39.1 и 39.2 приведены графики, иллюстрирующие смоделированные деформации по фиг. 38.1 и 38.2 соответственно:

[0056] На фиг. 40 приведен график, иллюстрирующий суммарную плотность сейсмического момента;

[0057] На фиг. 41.1 приведен график части 41.1 смоделированного гидравлического разрыва по фиг. 38.1, изображающий напряжение сдвига, и на фиг. 41.2 приведен график смоделированного гидравлического разрыва по фиг. 41.1, модифицированного на основе DFN;

[0058] На фиг. 42 приведена схематическая диаграмма, изображающая спрогнозированное размещение расклинивающего наполнителя;

[0059] На фиг. 43 приведен график, изображающий спрогнозированную суммарную добычу скважины;

[0060] На фиг. 44 приведен график, изображающий спрогнозированное давление пласта скважины;

[0061] На фиг. 45.1-45.2 приведены структурные схемы, изображающие различные способы выполнения операции разрыва, включающие в себя сейсмический момент;

[0062] На фиг. 46.1-46.4 приведены графики, изображающие различные этапы проверки дискретной сети трещин, и

[0063] На фиг. 47 приведена структурная схема, изображающая способ проверки дискретной сети трещин;

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0064] Следующее описание включает в себя устройства, методы, способы, и последовательности команд, которые воплощают способы выполнения объекта изобретения. Однако должно быть понятно, что описанные варианты осуществления могут быть выполнены без данных конкретных деталей.

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕЩИНЫ

[0065] Были разработаны модели для изучения подповерхностных сетей трещин. Модели могут учитывать различные факторы и/или данные, но не могут быть ограничены путем учета либо количества закачанного флюида, либо механических взаимодействий между трещинами и закачанными флюидами, и между трещинами. Может быть предусмотрено ограничение моделей, чтобы обеспечить глубокое изучение задействованных механизмов, и может быть сложным при математическом описании и/или привлечении ресурсов и времени компьютерной обработки обеспечить точное моделирование распространения гидравлического разрыва. Ограниченная модель может быть конфигурирована для выполнения моделирования, чтобы учесть факторы, такие как взаимодействие между трещинами, со временем и в желательных условиях.

[0066] Оригинальная модель разрушения (unconventional fracture model, UFM) (или сложная модель) может быть использована для моделирования распространения сложной сети трещин в формации с ранее существующими естественными трещинами. Множество ветвей трещины может распространяться одновременно и пересекаться друг с другом. Каждая открытая трещина может оказывать дополнительное давление на окружающую горную породу и соседние трещины, что можно назвать эффектом «затенения напряжения». Затенение напряжения может приводить к ограничению параметров трещины (например, ширины), что может вести, например, к увеличению вероятности выпадения расклинивающего наполнителя. Затенение напряжения может также изменять путь распространения трещины и влиять на схему сети трещин. Затенение напряжения может влиять на моделирование взаимодействия трещины в сложной модели трещины.

[0067] Представлен способ вычисления затенения напряжения в сложной сети гидравлических разрывов. Способ может быть выполнен на основе расширенного двумерного метода разрыва смещений (2D Displacement Discontinuity Method, 2D DDM) с корректировкой конечной высоты трещины или трехмерного метода разрыва смещений (3D Displacement Discontinuity Method, 3D DDM). Спрогнозированное поле напряжения по 2D DDM может сравниваться с трехмерным численным моделированием (3D numerical simulation, 3D DDM или flac3D) для определения аппроксимации для проблемы трехмерной трещины. Данное вычисление затенения напряжения может быть объединено в UFM. Результаты для простых случаев двух трещин показывают трещины, которые могут либо притягивать, либо отталкивать друг друга, в зависимости, например, от их исходных относительных положений, и могут сравниваться с независимой двумерной моделью неплоского гидравлического разрыва.

[0068] Представлены дополнительные примеры распространения как плоской, так и сложной трещин от множества кластеров перфораций, показывающие, что взаимодействие трещины может регулировать размеры и схему распространения трещины. В формации с малой анизотропией напряжения, взаимодействие трещин может вести к значительному отклонению трещин, так как они могут стремиться к отталкиванию друг друга. Однако даже когда анизотропия напряжения большая, и поворот трещины вследствие взаимодействия трещины ограничен, затенение напряжения может оказывать сильное влияние на ширину трещины, что может влиять на распределение расхода при закачивании во множество кластеров перфорации, и, следовательно, общую геометрию сети трещин и размещение расклинивающего наполнителя.

[0069] На фиг. 1.1 и 1.2 изображено распространение трещины по буровой площадке 100. Буровая площадка имеет скважину 104, проходящую от устья скважины 108 в поверхностном местоположении и через подземную формацию 102 вниз. Сеть 106 трещин проходит вблизи скважины 104. Система 129 насосов расположена вблизи устья скважины 108 для пропускания текучей среды через колонну 142.

[0070] Изображена система 129 насосов, работающая под управлением оператора 127 месторождения для сохранения записей и рабочих данных и/или выполнения действий в соответствии с установленным графиком закачивания. Система 129 насосов закачивает текучую среду с поверхности в скважину 104 во время операции разрыва.

[0071] Система 129 насосов может включать в себя источник воды, такой как множество цистерн 131 с водой, которые питают водой блок 133 гидратирования геля. Для образования геля в блоке 133 гидратирования геля вода из цистерн 131 соединяется с гелеобразующим веществом. Затем гель направляют в блендер 135, где его смешивают с расклинивающим наполнителем из транспортного средства 137 расклинивающего наполнителя для образования жидкости для гидроразрыва. Гелеобразующий агент может быть использован для увеличения вязкости жидкости для гидроразрыва, и чтобы обеспечить взвешенное состояние расклинивающего наполнителя в жидкости для гидроразрыва. Он может также действовать как вещество, понижающее трение, чтобы обеспечить повышенный расход при меньшем давлении трения.

[0072] Жидкость для гидроразрыва затем закачивается из блендера 135 в автоцистерны 120 для подготовки с плунжерными насосами, как показано сплошными линиями 143. Каждая автоцистерна 120 для подготовки получает жидкость для гидроразрыва при низком давлении и выпускает ее в общий коллектор 139 (иногда называемый метательным трейлером или снарядом) при высоком давлении, как показано пунктирными линиями 141. Затем снаряд 139 направляет жидкость для гидроразрыва из автоцистерн 120 для подготовки в скважину 104, как показано сплошной линией 115. Для подачи жидкости для гидроразрыва с необходимым расходом может быть использована одна или больше автоцистерн 120 для подготовки.

[0073] Каждая автоцистерна 120 для подготовки обычно может работать при каком-либо расходе, а также при максимальной рабочей производительности. Работа автоцистерн 120 для подготовки при рабочей производительности может обеспечить при выходе из строя одной из них работу остальных при повышенной скорости, чтобы компенсировать отсутствие вышедшего из строя насоса. Для управления всей системой 129 насосов во время операции разрыва может использоваться компьютеризованная система управления.

[0074] Для создания разрывов могут использоваться различные текучие среды, такие как традиционные жидкости для интенсификации пласта с расклинивающими наполнителями. Для гидравлического разрыва скважин сланцевого газа также можно использовать другие текучие среды, такие как «реагент на водной основе» (который может содержать вещество, понижающее трение (полимер) и воду). Такой «реагент на водной основе» может находиться в виде легкоподвижной жидкости (например, почти с такой же вязкостью, как вода), и может быть использован для создания более сложных разрывов, таких как множественные микросейсмические разрывы, обнаруживаемые путем мониторинга.

[0075] Также, как показано на фиг. 1.1 и 1.2, сеть трещин включает в себя трещины, расположенные в различных позициях вблизи скважины 104. Различные трещины могут быть естественными трещинами 144, имеющимися до закачивания текучих сред, или гидравлическими разрывами 146, созданными вблизи формации 102 в ходе закачивания. На фиг. 1.2 показано изображение сети 106 трещин на основе микросейсмических событий 148, собранных с использованием традиционных средств.

[0076] Многоступенчатая интенсификация может быть нормой для разработки нетрадиционного пласта. Однако препятствия для оптимизации заканчивания в сланцевых пластах могут включать в себя отсутствие моделей гидравлического разрыва, которые могут соответствующим образом моделировать распространение сложной трещины, часто наблюдаемой в таких формациях. Была разработана сложная модель сети трещин (или UFM), (см., например, Weng, X., Kresse, O., Wu, R., and Gu, H., Modeling of Hydraulic Fracture Propagation in a Naturally Fractured. Formation. Paper SPE 140253 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, USA, January 24-26 (2011) (далее «Венг 2011»); Kresse, O., Cohen, C, Weng, X., Wu, R., and Gu, H. 2011 (далее «Крессе 2011»). Numerical Modeling of Hydraulic Fracturing in Naturally Fractured Formations. 45th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, San Francisco, CA, June 26-29, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).

[0077] Существующие модели могут быть использованы для интенсификации распространения разлома, деформации горной породы и потока текучей среды в сложной сети трещин, созданной в ходе обработки. Модель также может быть использована для решения полностью связанной проблемы потока текучей среды в сети трещин и упругой деформации трещин, которая может иметь допущения и основные уравнения, аналогичные моделям псевдотрехмерной трещины. Уравнение переноса может быть решено для каждого компонента закачивания текучих сред и расклинивающих наполнителей.

[0078] Традиционные модели плоской трещины могут моделировать различные аспекты сети трещин. Представленная UFM может также включать в себя возможность имитировать взаимодействие гидравлических разрывов с ранее существующими естественными трещинами, т.е. определять, будет ли гидравлический разрыв распространяться через естественную трещину, или останавливаться ею, когда они пересекаются, и впоследствии распространяться вдоль естественной трещины. Разветвление гидравлического разрыва на пересечении с естественной трещиной может приводить к развитию сложной сети трещин.

[0079] Модель пересечения может быть выведена из документа Реншоу и Полларда (см., например, Renshaw, C. E. and Pollard, D. D. 1995, An Experimentally Verified Criterion for Propagation across Unbounded Frictional Interfaces in Brittle, Linear Elastic Materials. Int.J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., 32: 237-249 (1995) содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) относительно критериев пересечения поверхности раздела, для применения к любому углу пересечения, и может быть разработана (см., например, Gu, H. and Weng, X. Criterion for Fractures Crossing Frictional Interfaces at Non- orlhogonal Angles. 44th US Rock symposium, Salt Lake City, Utah, June 27-30, 2010 (далее «Гу и Венг 2010»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки) и подтверждено экспериментальными данными (см., например, Gu, H., Weng, X., Lund, J., Mack, M., Ganguly, U. and Suarez-Rivera R. 2011. Hydraulic Fracture Crossing Natural Fracture at Non- Orthogonal Angles, A Criterion, Its Validation and Applications. Paper SPE 139984 presented at the SPE Hydraulic Fracturing Conference and Exhibition, Woodlands, Texas, January 24-26 (2011) (далее «Гу и др. 2011»), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки), и интегрировано в UFM.

[0080] Для соответствующей интенсификации распространения множества сложных трещин модель трещины может учитывать взаимодействие между соседними ветвями гидравлического разрыва, что часто называют эффектом «затенения напряжения». Когда под воздействием конечного эффективного давления текучей среды открывается одинарный плоский гидравлический разрыв, он может прилагать к окружающей горной породе поле напряжения, которое пропорционально эффективному давлению.

[0081] В предельном случае бесконечно длинной вертикальной трещины постоянной конечной высоты может быть представлено аналитическое выражение поля напряжения, прилагаемого открытой трещиной. См., например, Warpinski, N.F. and Teufel, L.W., Influence of Geologic Discontinuities on Hydraulic Fracture Propagation, JPT, Feb., 209-220 (1987) (далее «Варпински и Тойфель») и Warpinski, N.R., and, Branagan, P.T., Altered-Stress Fracturing. SPE JPT, September, 1989, 990-997 (1989), содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки. Эффективное давление (или точнее, давление, которое создает данное открывание трещины) может оказывать сжимающее напряжение в направлении, перпендикулярном трещине в верхней части минимального давления на месте, которое может быть равно эффективному давлению на поверхности трещины, но быстро падает с расстоянием от трещины.

[0082] На расстоянии сверх одной высоты трещины искусственно вызванное напряжение может быть только малой долей эффективного давления. Таким образом, термин «затенение напряжения» может быть использован для описания такого увеличения напряжения в области, окружающей трещину.

Если второй гидравлический разрыв создается параллельно существующей открытой трещине, и если он попадает в область «затенения напряжения» (т.е. расстояние до существующей трещины меньше, чем высота трещины), вторая трещина может, в действительности, испытывать напряжение закрывания, большее, чем исходное напряжение на месте. В результате для распространения трещины может быть использовано большее давление, и/или трещина может иметь меньшую ширину по сравнению с соответствующей единичной трещиной.

[0083] Одно из применений исследования затенения напряжения может включать в себя создание и оптимизацию расположения трещин между трещинами, распространяющимися одновременно от горизонтального ствола скважины. В сланцевой формации с чрезвычайно низкой проницаемостью трещины может быть тесно расположены для эффективного дренирования пласта. Однако эффект затенения напряжения может предотвращать распространение трещины в тесной близости к другим трещинам (см., например, Fisher, M.K., J.R. Heinze, C.D. Harris, B.M. Davidson, C.A. Wright, and K.P. Dunn, Optimizing horizontal completion techniques in the Barnett Shale using microseismic fracture mapping. SPE 90051 presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, 26-29 September 2004, содержание которой включено в настоящий документ в полном объеме посредством ссылки).

[0084] Взаимодействие между параллельными трещинами исследовалось в прошлом (см., например, Warpinski and Teufel; Britt, L.K. and Smith, M.B., Horizontal Well Completion, Stimulation Optimization, and Risk Mitigation. Paper SPE 125526 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Cheng, Y. 2009. Boundary Element Analysis of the Stress Distribution around Multiple Fractures: Implications for the Spacing of Perforation Clusters of Hydraulically Fractured Horizontal Wells. Paper SPE 125769 presented at the 2009 SPE Eastern Regional Meeting, Charleston, September 23-25, 2009; Meyer, B.R. and Bazan, L.W., A Discrete Fracture Network Model for Hydraulically In