对地下地层进行诊断的方法技术

本发明专利技术涉及对地下地层进行诊断的方法。一种方法包括在注入井和观测井中设置传感器；在注入井内增加压力直到裂缝从起裂位置穿过地下地层的一部分延伸到观测井的交汇位置，其中在注入井内增加压力包括将流体引入注入井；从第一传感器获得指示裂缝起裂的测量结果；在注入井确定裂缝的高度；从第二传感器获得指示裂缝交汇的测量结果；确定裂缝起裂和裂缝交汇之间引入的流体的体积；确定起裂位置和交汇位置之间的距离；确定裂缝起裂和裂缝交汇之间的时延；使用所确定的值，计算水力压裂特性。

【技术实现步骤摘要】
相关案例 本申请要求2013年9月25日提交的美国临时申请61/882, 139的权益，该申请通 过引用被包括在此。
本专利技术涉及一种。
技术介绍
储油层的水力压裂是优化地下含烃地层的价值、特别是非传统富气液页岩沉积层 的价值的技术。由于含有如此沉积层的地层的致密特性，用于储油层特征化和水力压裂设 计的标准技术常常不适用，或者出现判读（interpretation)挑战。理解泄漏过程是特征化 和设计的关键组分。泄漏估计的标准实践涉及执行最小压裂或泄漏检验。由于非传统富气 液页岩地层的非常低的渗透性，该检验通常提供差的结果。另一种估计泄漏的方法是使用 分析方法，该方法需要了解地层的某些参数，比如渗透性和孔隙度。然而，在致密地层中这 些参数可能很难估计。
技术实现思路
根据本公开的一个方面，方法包括在刺入地下地层的注入井中设置第一传感器。 该方法还包括在刺入地下地层的观测井中设置第二传感器。该方法进一步包括在注入井 内增加压力，直到裂缝从注入井的起裂位置穿过地下地层的一部分延伸到观测井的交汇位 置，其中在注入井内增加压力包括将流体引入注入井。该方法包括从第一传感器获得指示 裂缝起裂的测量结果。此外，该方法包括在注入井确定裂缝的高度。该方法还包括从第二 传感器获得指示裂缝交汇的测量结果。该方法包括确定裂缝起裂和裂缝交汇之间引入的流 体的体积。此外，该方法包括确定起裂位置和交汇位置之间的距离。该方法还包括确定裂 缝起裂和裂缝交汇之间的时延（time lapse)。此外，该方法包括使用这些经确定的数值来 计算水力压裂特性。 【附图说明】 图1示出了根据本公开的一个方面的注入井和观测井（在注入井和观测井之间具 有延伸的裂缝）的示意图。 【具体实施方式】 本公开提供了用于现场检验和得出水力压裂参数的多种方法。一般地，分布式温 度和声学传感器的组合被分别安装在垂直和倾斜（deviated)井中以测量裂缝高度、裂缝 生长为某一长度所需的时间以及流体泄漏速率。估计的参数也可以用于历史拟合以减少特 征化应力场、地层的断裂韧度和其他相关性质中的不确定性。 现在参照图1，注入井10和观测井12可以被提供。该注入井10可以是水力压裂 井。该注入井10和观测井12中的一个或者两者可以刺入关注的地下地层14。例如，该地 下地层14可包含烃或其他自然资源。该注入井10和观测井12可以在地表15处在单一地 点（pad)(未示出）处开始。然后,如所示出地,该注入井10在地表15处在注入地点16处 开始，并且观测井12在地表15处在观测地点18处开始。评价地层的方法可以包括在注入 井10中在如下位置放置或另外设置传感器20,在该位置传感器20可以感测指示在注入井 10中从起裂位置24起的裂缝起裂的参数。如所示地，该起裂位置24是被两个封隔器23隔 离的壳中的穿孔。该传感器20可以是分布式温度传感器（DTS)、压力计、多个压力计等等。 例如光纤DTS可以被附接到井筒壳并提供对响应于冷（热）流体的注入的温度降低（或升 高）的测量结果。在一些实施例（包括所示出的实施例）中，传感器20可以被放置在注入 井10的基本垂直部分25。在这些实施例中，起裂位置24可以在注入井10的基本垂直部分 25中。 该方法还可以包括在观测井12中如下位置处放置或另外设置另一传感器26,在 该位置传感器26可以感测指示在观测井12中交汇位置30处的裂缝交汇的参数。该传感 器26可以是分布式声学传感器（DAS)、DTS、DAS/DTS组合或在观测井12中的任何其他仪 器。光纤DAS可以被附接到井筒壳并测量由断裂引起的变形。DAS和DTS可以同时用于一 个井筒。作为替代地，压力计可以出现在观测井中或注入井和观测井两者中。在一些实施 例，包括所示实施例中，该传感器26可以被放置在观测井12的倾斜部分31中。在这些实 施例中，该交汇位置30可以在观测井12的倾斜部分31中。 该注入井10和该观测井12的倾斜部分31可沿着最大水平应力σ J1的方向被定 位。一旦已在注入井10内设置传感器20且在观测井12内设置传感器26,流体可以在表面 15被引入到注入井10内。在注入井内的压力可以通过对流体施压而逐渐增大直到裂缝34 开始形成。该裂缝34可以从注入井10中的起裂位置24穿过地下地层14的一部分延伸到 观测井12中的交汇位置30。虽然有可能裂缝34继续超出交汇位置30,本公开认为交汇位 置30值得特别关注。 裂缝34的起裂可以提供可由传感器20检测到的信号。例如，地下地层14的开裂 可由压力变化、热量变化或可由传感器20测量的一些其他变化标记（register)。因此，可 能可以从传感器20获得指示裂缝起裂的测量结果。该测量结果可以包括被感测的数值的 指示（如，温度测量结果、压力测量结果、变形测量结果等。）和数值被感测到时的时间的指 示（起裂时间或h = 0)。这样的一个或多个测量结果可以被保留以用于之后参考和使 用。为了感测传感器20的测量结果的变化，可以在获得与裂缝34的形成相关联的任何测 量结果之前，从传感器20获得基准（baseline)测量结果。因此，起裂时间的确定可以涉及 比较基准测量结果与一个或多个随后测量结果直到裂缝起裂的充分的变化特性被检测到。 因此，确定变化被检测到的时间提供了起裂时间的确定。依赖于传感器被配置为检测温度 变化（当基准和随后测量结果是温度测量结果时）、压力变化（当基准和随后测量结果是压 力测量结果时）还是某一其它类型的变化，该变化可以达到阈值温度、压力或其它值。所判 读的裂缝起裂时间可以进一步与由处理压力记录判读的裂缝起裂比较并得到后者支持。 裂缝34的高度36可以在注入井10确定。具体地，裂缝34的高度36可以通过放 射性示踪物、温度录井或在注入井10中的任何其它设备在起裂位置24被确定。在某些实 施例中，确定裂缝34的高度36可以包括从传感器20获得额外的测量结果。例如，如果传 感器20被配置为提供温度测量结果，沿着传感器20的长度的温度变化可以提供关于裂缝 34高度的信息。因此，确定裂缝的高度36可以涉及随着时间过去的传感器20的温度测量 结果的比较。 随着注入以被紧密监测和记录的注入量继续，裂缝34通过地下地层14传播，直到 裂缝34在交汇位置30与观测井交汇。裂缝34与观测井12的交汇可以提供可以由传感器 24检测到的信号。例如，裂缝34到达观测井12可以由声学变化或可由传感器26测量到的 某些其它变化标记。这样的测量结果可以包括感测值的指示（如，声学测量结果、温度测量 结果或两者的结合）和值被感测到时的时间的指示（交汇时间或t)。这样的一个或多 个测量结果可以被保留以用于之后参考和使用。为了感测传感器26的测量结果的变化，可 以在任何与裂缝34和观测井12的交汇相关联的测量结果之前，从传感器26获得基准测量 结果。因此，确定交汇时间可以涉及比较基准测量结果和一个或多个随后测量结果直到充 分的变化被检测到。因此，确定变化被检测到时的时间提供了交汇时间的确定。依赖于传 感器26被配置为检测声学变化（当基准和随后测量结果是声学测量结果）还是某一其它 类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括a.在刺入地下地层的注入井中设置第一传感器；b.在刺入地下地层的观测井中设置第二传感器；c.在所述注入井内增加压力，直到裂缝从所述注入井中的起裂位置穿过地下地层的一部分延伸到所述观测井中的交汇位置，其中在所述注入井内增加压力包括将流体引入所述注入井内；d.从第一传感器获得指示裂缝起裂的测量结果；e.在所述注入井处确定所述裂缝的高度；f.从第二传感器获得指示裂缝交汇的测量结果；g.确定所述裂缝起裂和所述裂缝交汇之间引入的流体的体积；h.确定起裂位置和交汇位置之间的距离；i.确定所述裂缝起裂和所述裂缝交汇之间的时延；以及j.使用所确定的值，计算水力压裂特性。

【技术特征摘要】
2013.09.25 US 61/882,1391. 一种方法，包括 a. 在刺入地下地层的注入井中设置第一传感器； b. 在刺入地下地层的观测井中设置第二传感器； c. 在所述注入井内增加压力，直到裂缝从所述注入井中的起裂位置穿过地下地层的一 部分延伸到所述观测井中的交汇位置，其中在所述注入井内增加压力包括将流体引入所述 注入井内； d. 从第一传感器获得指示裂缝起裂的测量结果； e. 在所述注入井处确定所述裂缝的高度； f. 从第二传感器获得指示裂缝交汇的测量结果； g. 确定所述裂缝起裂和所述裂缝交汇之间引入的流体的体积； h. 确定起裂位置和交汇位置之间的距离； i. 确定所述裂缝起裂和所述裂缝交汇之间的时延；以及 j. 使用所确定的值，计算水力压裂特性。2. 如权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器包括分布式温度传感器。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述第二传感器包括分布式声学传感器。4. 如权利要求1所述的方法，其中步骤（a)包括将所述第一传感器放置在所述注入井 的基本垂直部分中；其中起裂位置在所述注入井的所述基本垂直部分中。5. 如权利要求1所述的方法，其中步骤（b)包括将所述第二传感器放置在所述观测井 的倾斜部分中；其中所述交汇位置在所述观测井的所述倾斜部分中。6. 如权利要求1所述的方法，其中步骤（d)的测量结果包括温度测量结果，所述方法进 一步包括： -在获得步骤（d)的温度测量结果之前，从所述第一传感器获得至少一个基准温度测 量结果；以及 -比较基准温度测量结果和步骤（d)的温度测量结果以确定起裂时间。7. 如权利要求1所述的方法，其中步骤（d)的测量结果包括压力测...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·多布罗斯科克，E·R·封塞卡奥坎波斯，A·A·萨威蒂斯基，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL