使用裂缝高度和原地应力的水力裂缝处理的自动阶段设计制造技术

技术编号:8612699 阅读:209 留言:0更新日期:2013-04-20 01:44
本发明专利技术的实施方案涉及一种用于处理地下岩层的方法,所述方法包括:测量包含杨氏模量、泊松比和原地应力在内的岩层的力学性质;基于所述力学性质确定岩层裂缝高度;基于所述确定估计水力裂缝的数量和位置;基于所述估计标识水力压裂处理阶段;以及在所述阶段中执行水力压裂处理。本发明专利技术的实施方案还涉及一种用于处理地下岩层的方法,所述方法包括:测量包含杨氏模量、泊松比和原地应力在内的岩层的力学性质;基于所述力学性质确定目标区带;基于所述确定估计水力裂缝的数量和位置;基于所述估计标识水力压裂处理阶段;以及在所述阶段中执行水力压裂处理。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用裂缝高度和原地应力的水力裂缝处理的自动阶段设计领域本申请的实施方案涉及模型化地下岩层中的裂缝及使用来自所述模型的信息处理岩层的方法和装置。背景在致密气层中,当在井中的大井深井段存在许多含气层(产油带)时,常常在多个阶段中进行水力压裂处理。最小水平原地应力对水力裂缝高度具有很强影响,且水力裂缝高度是在设计处理时要考虑的重要因素。当产油带的数量很大(超过100)时,人工设计致密气层的分阶段水力压裂处理很费时。压裂处理的设计取决于许多因素,如岩层的岩石物理性质和地质力学性质。算法可用于基于岩石物理性质的分阶段设计,但这种算法未考虑原地应力。最小水平原地应力对水力裂缝高度具有很强影响(附图说明图1现有技术),且水力裂缝高度是在设计处理时要考虑的重要因素。裂缝高度可确定一个裂缝激发出多少产油带,及多少裂缝被组合为一个阶段。设计目标在于由许多水力裂缝激发出全部产油带,且没有或仅有最小的裂缝高度重叠。可以根据裂缝高度模型和最小水平原地应力分布与深度的关系来估计每个裂缝高度。理想地,使用考虑了原地应力和裂缝高度的计算机程序来自动设计这种分阶段处理。附图 图1 (现有技术)是层状岩层中的垂直裂缝的剖视图。图2是使用应力和算法精化的阶段确定的代表图。图3是产油带应力差的代表图(a)需要一个裂缝;(b)需要两个裂缝。图4是二个重置闻度的代表图,其中中间闻度具有最小应力。图5是裂缝高度和裂缝单元确定和所得阶段设计的示例性屏幕快照。图6是力学性质和模型输出的示意图。概述本专利技术的实施方案涉及一种用于处理地下岩层的方法,包括测量包含杨氏模量、泊松比和原地应力在内的岩层的力学性质;基于所述力学性质确定岩层裂缝高度;基于所述确定估计水力裂缝的数量和位置;基于所述估计辨别水力压裂处理阶段;以及在所述阶段中执行水力压裂处理。本专利技术的实施方案也涉及一种用于处理地下岩层的方法,包括测量包含杨氏模量、泊松比和原地应力在内的岩层的力学性质;基于所述力学性质确定目标区带;基于所述确定估计水力裂缝的数量和位置;基于所述估计辨别水力压裂处理阶段;以及在所述阶段中执行水力压裂处理。描述开始时应注意,在开发任何这种实际实施方案时,必须做出许多实施特有的决定以实现开发者的具体目标,如遵守依不同实施而不同的系统相关及商业相关约束。此外,将了解,这种开发努力可能是复杂和费时的,但对于受益于本公开的本领域技术人员来说仍将是例行任务。此外,本文使用/公开的组合物还可能包含除引用的部件之外的一些部件。在专利技术摘要和此详细描述中,除非在上下文中另行指出,否则每个数值应理解一次为由术语“大约”修饰(除非已明确如此修饰),然后再次理解为不如此修饰。此外,在专利技术摘要和此详细描述中,应理解,列举或描述为有用的、适合的或类似物的浓度范围旨在认为已经陈述在范围之内的包括端点的全部浓度。例如,“从I至10的范围”将被理解为指示沿在约I与约10之间的连续统的每个可能的数。因此,即使仅明确标识或提及一些在范围之内的具体数据点,乃至未明确标识或提及在范围之内的数据点,也将理解为专利技术人了解与理解认为已经说明了在所述范围之内的全部数据点,而且专利技术人拥有关于整个范围和在所述范围之内的全部点的知识。本文做出的陈述仅提供与本公开有关的信息,而不能构成现有技术,并且可以描述说明本专利技术的一些实施例。本专利技术的实施方案包括一种用于基于最小水平原地应力自动设计多产油带岩层中的多阶段水力压裂处理的方法。开发所述方法以选择激发全部产油带所需要的水力裂缝的数量和位置,而同时没有或仅有最小裂缝重叠。然后基于每个处理阶段可用的泵送能力将水力裂缝组合在一起,以确定处理整个井所需要的阶段数。所述方法适用于致密气层中的垂直或略斜井。对于这种岩层,需要长裂缝以实现增产。致密气层常常由页岩与砂岩层段组成,且气体生产主要来自砂岩层。所述方法的适用性取决于将裂缝高度限制到实际量的应力差。当不存在足够大以限制裂缝高度生长的应力差时,处理阶段设计需要其它法则。如以上简述和由图1 (现有技术)所图示,岩层之间的应力差可能形成抑制裂缝高度生长的障碍。取决于岩石性质和裂缝处理压力,应力障碍的效果取决于应力差的量和应力层的厚度(图1现有技术)。为了确定跨越多个层的水力裂缝的垂直覆盖范围,我们需要知道一个或多个层中的应力是否足够大以形成抑制高度生长的障碍。应力量和层厚度都影响垂直方向的裂缝的生长。很难使用经验法则定量确定应力差是否为有效障碍。另一方面,可以使用P3D(拟3D)或平面3D水力裂缝模拟器来确定裂缝高度生长和应力差是否能限制裂缝高度。然而,全P3D或平面3D模拟需要包括流体性质和泵送调度在内的详细处理设计。使用本专利技术的实施方案的最佳实践提供在不进行全水力裂缝模拟的情况下对裂缝高度覆盖范围的快速和定量估计。本专利技术的实施方案涉及基于裂缝高度和原地应力自动设计分阶段水力压裂处理的方法。开发所述方法以选择激发全部产油带所需要的水力裂缝的数量和位置,而同时没有或仅有最小裂缝重叠。然后基于每个处理阶段可用的泵送能力将水力裂缝组合在一起,以确定处理整个井所需要的阶段数。以下描述在分阶段设计中考虑了原地应力和裂缝高度作用的详细逐步方法。1.岩层区带假定具有岩石物理性质、力学性质和原地应力的区带是从钻井日志产生。每个区带具有任何性质的单一值,且区带是分阶段设计算法中的最小单元。例如,图2在气体与应力标题下示出基于岩石物理性质的区带(产气带)与基于应力的区带。此外,具有不同岩石物理性质的若干产油带可以彼此接近存在。很方便将这些产油带组合成一个单元并将其定义为连续产油带(CP)。CP可以具有一个或多个产油带。图2中,连续产油带由红色填充图案标记且编号为CP1-CP7。由于具有岩石物理性质与应力的区带是根据不同钻井日志确定,所以这些区带很可能具有在不同深度的区带边界。为了应用算法,需要将这些区带组合成使得每个区带具有一个任何性质的值。图2在“组合区带”的标题下示出组合区带的实例。2.井底处理压力可根据相同或类似岩层中的补偿井的前述处理来确定或估计井底处理压力(BHTP)。如果已知特定深度(TVD)处的BHTP,那么可以通过使用压力梯度来获取作为深度函数的BHTP。压力梯度的一个估计是全部CP的应力梯度的平均值。还可以说明多个深度处的多个BHTP,在这种情况下,BHTP与深度的关系表提供作为深度函数的BHTP。图2中,BHTP0示出一个深度处的已知BHTP,并在BHTP的标题下示出作为TVD的函数的BHTP。3.裂缝开始井段在使用软件程序(如可从Sugar Land, TX 的 Schlumberger TechnologyCorporation购得的程序FRACHITE )的每个模拟中,需要裂缝开始井段以确定裂缝高度。我们需要确定裂缝沿整个岩层的TVD开始的位置。通常,裂缝开始井段是CP,例如,图2中,井段由双箭头示出且用I1、12、13、18与19编号,每个编号代表每个CP。然而,当CP中存在不同应力时,需要多个裂缝开始井段以使得每个井段具有一个应力值。对于图2中的实例,CP4具有两个开始井段14与15,且CP5具有两个开始井段16与17。图2中总共存在九个裂缝开始井段。可对软件有益的算法方程可以从历史数学模型教科书中获取。例如,由 Mic本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.12 US 61/323,058;2011.04.12 US 13/084,8931.一种用于处理地下岩层的方法,其包括 测量包含杨氏模量、泊松比和原地应力在内的岩层的力学性质; 基于所述力学性质确定岩层裂缝高度; 基于所述确定估计水力裂缝的数量和位置; 基于所述估计标识水力压裂处理阶段;以及 在所述阶段中执行水力压裂处理。2.如权利要求1所述的方法,其中对所述裂缝的所述估计与使用不包括杨氏模量、泊松比和原地应力的力学性质的估计相比包括较少的裂缝重叠。3.如权利要求1所述的方法,其中对所述阶段的所述标识包括基于每个处理阶段的可用泵送能力来将所述裂缝组合在一起。4.如权利要求1所述的方法,其中对所述阶段的所述标识包括确定处理所述整个井所需要的阶段的数量。5.如权利要求1所述的方法,其中所述执行水力压裂处理包括压裂所述岩层。6.如权利要求5所述的方法,其中所述压裂包括压裂所述处理阶段。7.如权利要求1所述的方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:H·谷
申请(专利权)人:普拉德研究及开发股份有限公司
类型:
国别省市:

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