確定地質(zhì)力學(xué)完井質(zhì)量的制作方法
【專利說明】確定地質(zhì)力學(xué)完井質(zhì)量
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年7月8日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)61/843,589的優(yōu)先 權(quán)。該臨時(shí)申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過參引方式納入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 水力壓裂一般包括向井眼中累送壓裂流體的程序，W便產(chǎn)生充足的井下壓力來破 裂或壓裂地下巖層。運(yùn)可將支撐劑注入地層，從而產(chǎn)生高滲透性砂的平面，其中諸如碳氨化 合物的流體可流動(dòng)通過該平面。除去水力壓力后，支撐劑殘留在原地并撐開裂縫從而提高 從地層流入井眼的流體的流量。
[0004] 水力壓裂模型被用于預(yù)測(cè)（例如通過模擬)在不同的壓裂條件下可能呈現(xiàn)出的裂 縫性質(zhì)。建模和模擬過程可W采用地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)，例如從現(xiàn)場收集得到的。然而，用于水力 壓裂模型的運(yùn)種地質(zhì)力學(xué)輸入可W從一維力學(xué)地球模型中得到，例如基于沿井的軌跡所建 立的數(shù)據(jù)。為了利用該數(shù)據(jù)，水力壓裂模型包括一些假設(shè)，例如水平分層、橫向均勻的性質(zhì)、 各向同性或線性、彈性特性、無斷層或裂縫、W及各層之間沒有禪合。
[0005] 在很多情況下運(yùn)些假設(shè)可產(chǎn)生足夠的近似;然而，在一些情況下，運(yùn)些假設(shè)可能是 不準(zhǔn)確的，并導(dǎo)致模型中具有未知不確定性。另外，在可W利用=維或四維地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)的 程度上，并不能完全實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)的解釋。
[0006] 因此，需要一種系統(tǒng)和方法來解釋力學(xué)地球模型數(shù)據(jù)，例如，來建立完井質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 通過所公開的方法和系統(tǒng)，可W減少或消除上面的缺點(diǎn)和與處理所收集數(shù)據(jù)相關(guān) 的其它問題。
[000引本發(fā)明的實(shí)施例可W提供一種用于處理地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)的方法。所述方法可W包括 接收包括儲(chǔ)層的地下體積區(qū)的=維模型，并且部分基于該模型使用處理器確定所述地下體 積區(qū)的一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性。所述方法還可W包括至少部分基于所述一個(gè)或多個(gè) 水力壓裂性能屬性為地下體積區(qū)的一個(gè)或多個(gè)位置確定完井質(zhì)量。
[0009] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法可W包括在所述模型中顯示表示所述一個(gè)或多個(gè)水力 壓裂性能屬性的數(shù)據(jù)，在所述模型中顯示表示完井質(zhì)量的數(shù)據(jù)，或者同時(shí)顯示二者。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)位置包括用于定位井的一個(gè)或多個(gè)位置、或沿 井的一個(gè)或多個(gè)位置、或地下區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)子體積區(qū)、或它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例 中，所述方法進(jìn)一步包括至少部分地基于各個(gè)確定的完井質(zhì)量比較所述一個(gè)或多個(gè)位置中 的各個(gè)位置。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括接收所述地下體積區(qū)中的多個(gè)位置的通用 井?dāng)?shù)據(jù)，且確定所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括使用該通用井?dāng)?shù)據(jù)。
[0012] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，所述方法還包括 至少部分地基于滿足一個(gè)或多個(gè)單元的物理標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)井軌跡來計(jì)算所述通用井 數(shù)據(jù)。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括，為一個(gè)或多個(gè)所述單元確定與層理的垂直方向或法線 方向最接近的主應(yīng)力方向。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括確定一個(gè)或多個(gè)所述單元的應(yīng)力體制和應(yīng)力楠圓率系 數(shù)。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括確定一個(gè)或多個(gè)所述單元的應(yīng)力各向異性。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括，為一個(gè)或多個(gè)所述單元確定裂縫起始?jí)毫Α⑵屏褖毫Α?裂縫起始?jí)毫μ荻?、破裂壓力梯度、凈壓力、凈壓力梯度、或它們的組合。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括識(shí)別所述模型的各層之間超過預(yù)定闊值的一個(gè)或多個(gè) 應(yīng)力屏障。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括:定義與多個(gè)單元相交叉的操作符，使得所述操作符正 交于多個(gè)單元中的最小水平應(yīng)力的方向；W及確定與所述操作符相交叉的所述多個(gè)單元的 所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性。
[0019] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括:確定一個(gè)或多個(gè)所述單元的井眼壁處的水力裂縫與井 軸線之間的錯(cuò)位夾角；確定在所述模型的近井區(qū)域中的兩個(gè)切向主應(yīng)力幅度之間的差；W 及確定所述錯(cuò)位夾角是否至少部分地基于所述兩個(gè)切向主應(yīng)力幅度之間的差來定義。
[0020] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括:確定近井應(yīng)力場和遠(yuǎn)井應(yīng)力場;為所述一個(gè)或多個(gè)所 述單元，計(jì)算井眼壁處的裂縫平面的法線方向與最小壓縮主應(yīng)力的方向之間的旋轉(zhuǎn)角度， 所述最小壓縮主應(yīng)力在不存在井誘導(dǎo)的應(yīng)力擾動(dòng)的情況下會(huì)存在；W及使用所述旋轉(zhuǎn)角度 確定近井和遠(yuǎn)井區(qū)域之間的裂縫再定向角度。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述=維模型包括具有多個(gè)單元的地質(zhì)單元網(wǎng)格，且確定所述 一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括:確定沿所述單元的一個(gè)或多個(gè)柱的應(yīng)力特性和彈性特 性;至少部分地基于所述應(yīng)力特性和彈性特性執(zhí)行水力裂縫建模；W及確定要被突破的第 一邊界W及在突破點(diǎn)處的井底壓力、或凈壓力或運(yùn)兩者。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法還包括:接收水力壓裂模型的結(jié)果；W及至少部分地基 于所述水力壓裂模型的結(jié)果來校準(zhǔn)所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，確定所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性包括確定選自W下組的 一個(gè)或多個(gè)屬性:主應(yīng)力方向的垂直度、應(yīng)力體制、應(yīng)力各向異性、平面應(yīng)變楊氏模量、裂縫 起始?jí)毫?、破裂壓力、凈壓力、?yīng)力屏障、虛擬裂縫簾（vertical打ac化recurtain)、裂縫 錯(cuò)位夾角、近井區(qū)域和遠(yuǎn)井區(qū)域之間的裂縫再定向、裂縫高度、和裂縫寬度。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例還可提供一種計(jì)算系統(tǒng)，包括:一個(gè)或多個(gè)處理器；W及包括存儲(chǔ) 有指令的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行所述指令 時(shí)，所述指令使得所述計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行操作。所述操作可包括:接收包括儲(chǔ)層的地下體積區(qū)的 =維模型；W及部分地基于所述模型確定所述地下體積區(qū)的一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬 性。所述操作還可包括:至少部分地基于所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性確定所述地下 體積區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)位置的完井質(zhì)量。
[0025]根據(jù)一些實(shí)施例，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述介質(zhì)具有一組包括指令 的一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)計(jì)算系統(tǒng)執(zhí)行該指令時(shí)，使得所述計(jì)算系統(tǒng)接收包括儲(chǔ)層的地下體 積區(qū)的=維模型，并且部分地基于所述模型確定所述地下體積區(qū)的一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性 能屬性。所述指令還可W使得所述計(jì)算系統(tǒng)至少部分地基于所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能 屬性為所述地下體積區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)位置確定完井質(zhì)量。
[00%]根據(jù)一些實(shí)施例，提供了一種計(jì)算系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)處理器、至少一個(gè)存儲(chǔ) 器、W及存儲(chǔ)于所述至少一個(gè)存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)程序。所述計(jì)算系統(tǒng)還包括用于接收 包括儲(chǔ)層的地下體積區(qū)的=維模型的裝置，W及用于部分地基于所述模型確定所述地下體 積區(qū)的一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性的裝置。所述系統(tǒng)還可W包括用于至少部分地基于所 述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性為所述地下體積區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)位置確定完井質(zhì)量的 裝置。
[0027]因此，本文公開的計(jì)算系統(tǒng)和方法是用于處理例如可W對(duì)應(yīng)于地下區(qū)域的所收集 數(shù)據(jù)的更有效的方法。運(yùn)些計(jì)算系統(tǒng)和方法提高了數(shù)據(jù)處理的效果、效率和準(zhǔn)確性。運(yùn)些方 法和計(jì)算系統(tǒng)可W補(bǔ)償或代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用于處理所收集數(shù)據(jù)的方法。提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分用 于介紹一系列概念，其在下面的詳細(xì)描述中將會(huì)進(jìn)一步描述。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分不旨在標(biāo)識(shí) 所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，也不旨在用作輔助限制所要求保護(hù)的主題的范圍。
【附圖說明】
[0028]包含于說明書并成為其一部分的附圖示出了本教導(dǎo)的實(shí)施例，并且與說明書一起 用于解釋本教導(dǎo)的原理。在附圖中：
[0029]圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于處理地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
[0030]圖2示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于處理地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
[0031]圖3A示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于計(jì)算主應(yīng)力方向的垂直度的方法的流程圖。
[0032] 圖3B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的表示所述主應(yīng)力方向的垂直度的數(shù)據(jù)的顯示的透 視圖。
[0033]圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定應(yīng)力體制的方法的流程圖。
[0034]圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定地下體積區(qū)的應(yīng)力各向異性的方法的流程 圖。
[0035]圖6示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于為所述地下體積區(qū)確定平面應(yīng)變模量值的方法 的流程圖。
[0036] 圖7示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定破裂壓力、裂縫起始?jí)毫Α魤毫?、及其?度的方法的流程圖。
[0037]圖8A示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于計(jì)算應(yīng)力屏障的方法的流程圖。
[0038] 圖8B示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的表示在S維地下體積區(qū)中的應(yīng)力屏障的數(shù)據(jù)的顯 示的概念視圖。
[0039] 圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定虛擬裂縫簾的方法的流程圖。
[0040] 圖IOA示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定井眼壁處的應(yīng)力錯(cuò)位的方法的流程圖。
[0041] 圖IOB和IOC示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一部分井的概念視圖，其中角度表示在井眼 壁處的兩個(gè)切向主應(yīng)力與裂縫方向。
[0042] 圖11示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定裂縫再定向的方法的流程圖。
[0043] 圖12示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于確定諸如高度和寬度的裂縫幾何特征的方法 的流程圖。
[0044] 圖13A-D示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于處理地質(zhì)力學(xué)數(shù)據(jù)的方法的流程圖。
[0045] 圖14示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 現(xiàn)在詳細(xì)參考多個(gè)實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在W下詳細(xì)的描述中，闡述了多 個(gè)具體細(xì)節(jié)，W便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯可知的是，本發(fā)明 可W在沒有運(yùn)些具體細(xì)節(jié)的情況下進(jìn)行實(shí)施。此外，未詳細(xì)描述眾所周知的方法、步驟、部 件、電路W及網(wǎng)絡(luò)，W便不必要地模糊實(shí)施例的各方面。
[0047] 還該理解，盡管術(shù)語"第一"、"第二"等在本文中可W用于描述各種元件，但是運(yùn)些 元件不應(yīng)受運(yùn)些術(shù)語限制。運(yùn)些術(shù)語僅用于區(qū)分一個(gè)元件與另一個(gè)元件。例如，在不脫離本 發(fā)明的范圍的情況下，第一實(shí)體或步驟可W被稱為第二實(shí)體或步驟，類似地，第二實(shí)體或步 驟可W被稱為第一實(shí)體或步驟。第一實(shí)體或步驟和第二實(shí)體或步驟分別都是實(shí)體或步驟， 但是它們不是相同的實(shí)體或步驟。
[0048] 本發(fā)明在此描述中所使用的術(shù)語僅是為了描述特定實(shí)施例的目的，而非意圖用于 限制本發(fā)明。