如在本發(fā)明的說明書和所附權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式"一"和"所述" 意圖也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有明確指示。還將理解，如本文中所使用的術(shù)語"和/ 或"是指相關(guān)聯(lián)的列出的術(shù)語中的一個(gè)或多個(gè)的任一和所有可能的組合，并且包含運(yùn)些組 合。將進(jìn)一步理解的是，術(shù)語"包括"、"包含"在本說明書中使用時(shí)指定所陳述的特征、整體 物、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他的特征、整體物、步驟、 操作、元件、部件和/或它們的組合的存在或添加。而且，在此使用的術(shù)語"如果"根據(jù)上下文 可W被解釋為"當(dāng)…時(shí)"或"在…時(shí)"或"響應(yīng)于確定…"或"響應(yīng)于檢測…"。
[0049] 現(xiàn)將注意力轉(zhuǎn)向根據(jù)一些實(shí)施例的處理工序、方法、技術(shù)和流程。本文公開的處理 工序、方法、技術(shù)和流程中的一些操作可W組合和/或一些操作的順序可W改變。
[0050] 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100的流程圖。該方法 100可WW獲取地下體積區(qū)或區(qū)域的=維力學(xué)地球模型(MEM)開始，如102所示。在一些實(shí)施 例中，可W作為所述方法100的一部分來構(gòu)建MEM，例如使用從現(xiàn)場所收集的數(shù)據(jù)，例如巖忍 樣品、測井記錄、地震數(shù)據(jù)、其它地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)等。在其他實(shí)施例中，MEM可W先驗(yàn)構(gòu)建且可W 作為方法100的一部分被接收。
[0051] 所述方法100還可W包括部分地基于來自MM的S維數(shù)據(jù)、基于井?dāng)?shù)據(jù)和/或一個(gè) 或多個(gè)水力控制參數(shù)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性，如104所示。所述一個(gè)或多個(gè)水力 壓裂控制參數(shù)在一些實(shí)施例中可W是用戶指定的。附加性地或替代性地，所述一個(gè)或多個(gè) 水力壓裂控制參數(shù)可W在所述模型中建立。運(yùn)樣的水力壓裂控制參數(shù)的例子包括最大井底 壓力、井位置、井軌跡、孔隙流體壓力、抗拉強(qiáng)度、彈性多孔特性、井和地層之間的壓力連通、 地層中缺陷的存在與否、其尺寸和方位(如果存在的話）、流體流變學(xué)、加壓速率等。
[0052] 水力壓裂性能屬性可W表示壓裂性能及風(fēng)險(xiǎn)，并且可W從所述S維MM數(shù)據(jù)得到 (例如，在逐個(gè)單元的基礎(chǔ)上）。水力壓裂"性能"在一些實(shí)施例中可W是指，裂縫幾何特性和 布置、支撐劑體積和布置和/或生產(chǎn)總量、速率或它們的組合。更具體地，該術(shù)語可W指預(yù)期 支撐劑布置和實(shí)際支撐劑布置之間的差。例如，少于預(yù)期的支撐劑可能導(dǎo)致過度地購買和 部署支撐劑，并可能導(dǎo)致額外的洗井操作和小于預(yù)期生產(chǎn)性能。此外，"性能"可W是指在一 段時(shí)間內(nèi)累積生產(chǎn)的碳氨化合物產(chǎn)量、生產(chǎn)的瞬時(shí)速率、或類似的生產(chǎn)指標(biāo)。
[0053] 水力壓裂風(fēng)險(xiǎn)（也可W通過水力壓裂性能屬性表示）指的是與不良性能相關(guān)的后 果(例如可能性和嚴(yán)重性）。運(yùn)樣的后果可W包括材料成本、設(shè)備成本、時(shí)間、聲譽(yù)等。
[0054] 水力壓裂性能屬性的例子(其在下面更詳細(xì)地描述)包括主應(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、裂縫起始和破裂壓力(和/或其梯度）、向上和向 下應(yīng)力屏障、虛擬裂縫簾、裂縫幾何特性、近井曲折度的代表(例如，井眼壁處的錯(cuò)位和近井 與遠(yuǎn)井區(qū)域之間的裂縫再定向）。然而，應(yīng)該理解的是，運(yùn)不被認(rèn)為是窮盡的列表，而僅是可 W與本發(fā)明一致使用的許多水力壓裂性能屬性中的幾個(gè)例子。水力壓裂性能屬性可W是一 維的（如沿井眼軌跡）、二維的（如沿地面地圖）、或=維的（如在一個(gè)體積區(qū)立方體中）。
[0055] 此外，在計(jì)算任意的水力壓裂屬性時(shí)，可W采用井?dāng)?shù)據(jù)。所接收的井?dāng)?shù)據(jù)可W表示 來自一個(gè)實(shí)際或計(jì)劃井眼中的數(shù)據(jù)，并且可W包括位置、軌跡等。然而，至少一些井?dāng)?shù)據(jù)可 W是"通用的"，而不是實(shí)際的。例如，實(shí)際的井?dāng)?shù)據(jù)可W包括在模型化的地下區(qū)域中的具體 位置。通用的井?dāng)?shù)據(jù)可W確定井眼軌跡，如垂直、橫向、或其間的角度，并且可W包括布置在 所述區(qū)域中的任意位置的井眼。此外，在一些實(shí)施例中，可W根據(jù)局部(例如，網(wǎng)格中的一個(gè) 單元)標(biāo)準(zhǔn)來定義通用井眼，如下面的最小-壓縮應(yīng)力方向。使用通用井眼可提供允許在多 個(gè)位置對水力壓裂性能屬性進(jìn)行計(jì)算的近似，例如貫穿整個(gè)模型化的地下體積區(qū)。在一些 實(shí)施例中，除了通用井?dāng)?shù)據(jù)，可W采用實(shí)際井?dāng)?shù)據(jù)。
[0056] 應(yīng)該理解的是，本文使用了一個(gè)慣例，其向壓縮應(yīng)力幅度賦予一個(gè)正值，而不是一 個(gè)負(fù)值。因而，根據(jù)本發(fā)明，更大的應(yīng)力幅度有著更大的壓縮，而具有較小幅度的應(yīng)力有著 較少的壓縮(和/或更多的拉伸）。
[0057] 此外，在計(jì)算一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性時(shí)，可W計(jì)算近井和/或遠(yuǎn)井應(yīng)力場。 近井應(yīng)力場可W位于井附近，例如，從其向外延伸距離所述井約一倍至約五倍的井直徑。在 其他實(shí)施例中，在確定"近井"應(yīng)力場的位置時(shí)，可W采用其它運(yùn)樣的井眼直徑倍數(shù)。"遠(yuǎn)井" 應(yīng)力場可W是基本上不或根本不受井眼的存在所影響的應(yīng)力場。一般地，可W在距離所述 井眼至少約5倍井眼直徑的距離處計(jì)算遠(yuǎn)井應(yīng)力場，但為了計(jì)算遠(yuǎn)井應(yīng)力場而選擇遠(yuǎn)井區(qū) 域時(shí)，也可采用其它倍數(shù)(例如，約6、約7、約8、約9、約10、約15等）。
[0058]方法100然后可W進(jìn)行到，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 定地下區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)實(shí)際或潛在位置的完井質(zhì)量，如106所示。所述位置可W是井位 置，例如哪里有井可W位于地下體積區(qū)中。所述位置也可W或代替地指沿著井的位置，例 如，用于確定可W采用處理的井眼中的深度區(qū)間等。所述位置也可W是所述地下區(qū)域中的 子體積區(qū)。運(yùn)樣的子體積區(qū)可W根據(jù)地層學(xué)或巖石學(xué)或任意其它巖石特性來定義。子體積 區(qū)也可W是或包括該區(qū)域的結(jié)構(gòu)單元，如斷層限定的隔室。完井質(zhì)量可W是指在特定位置 處的一個(gè)井處理操作的預(yù)期性能，如上所定義的，無論是在地下體積區(qū)中的一個(gè)井的位置， 還是沿一個(gè)計(jì)劃或?qū)嶋H的井的位置。
[0059] 此外，完井質(zhì)量可W是一個(gè)系數(shù)或排名。例如，可W針對所述地下區(qū)域的井軌跡、 二維地圖（例如，地面的或在地下區(qū)域的特定深度或地層處的）、或地下區(qū)域的=維體積區(qū) 為所述完井質(zhì)量計(jì)算一個(gè)值。該值可與地下區(qū)域的其它值進(jìn)行比較，W便給出一個(gè)得分或 相對于地下體積區(qū)的其他區(qū)域的排名，或者可W在沒有運(yùn)樣的比較的情況下被提供。
[0060]完井質(zhì)量可W基于水力壓裂性能屬性中的一個(gè)來確定。在另一個(gè)實(shí)施例中，完井 質(zhì)量可W被確定為多個(gè)水力壓裂性能屬性的一種組合，其可W是歸一化的、加權(quán)的或W其 它方式調(diào)整的，例如，根據(jù)用戶的喜好，地質(zhì)因素、力學(xué)因素等進(jìn)行調(diào)整。將多個(gè)可獲得的水 力壓裂性能屬性組合成完井質(zhì)量的得分、排名、篩選等可用于表示在地下體積區(qū)中的給定 位置或沿著井的與處理和/或生產(chǎn)相關(guān)的性能和風(fēng)險(xiǎn)。
[0061] 該方法100還可W包括基于在運(yùn)些位置相應(yīng)的完井質(zhì)量比較各個(gè)位置，如108所 示。在一些實(shí)施例中，可W顯示完井質(zhì)量和/或一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性的顏色編碼 圖、灰度圖、或其他類型的圖像?；谶\(yùn)樣的顯示和/或其它數(shù)據(jù)，無論是定性或定量，可W 形成位置排名。此外，完井質(zhì)量數(shù)據(jù)可W用于篩選出具有低完井質(zhì)量得分的位置，無論是客 觀的或相對于其他位置。
[0062]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200的流程圖。方法 200可W由接收作為輸入的S維力學(xué)地球模型(MEM)開始，如202所示。應(yīng)該理解的是，S維 MEM也可W包括時(shí)間維度。然而所得到的四維MEM除了第四時(shí)間維度外仍然包括=個(gè)維度， 并因此被認(rèn)為是在"立維"模型的范圍內(nèi)，如本文所用的。所述MEM可W提供一個(gè)對地下體積 區(qū)的表示，例如，在軟件應(yīng)用程序中。所述地下體積區(qū)可W包含一種或多種多孔介質(zhì)，諸如 巖石，并且所述MEM可W含有數(shù)據(jù)表示區(qū)域，例如，諸如像素、體素、網(wǎng)格等的離散元（W下稱 為"單元"）。所述MEM還可W包括所述介質(zhì)的材料特性，例如，其中每個(gè)單元包括或W其他方 式關(guān)聯(lián)表示與所述單元相關(guān)聯(lián)的體積區(qū)的介質(zhì)的材料特性的數(shù)據(jù)。運(yùn)樣的材料特性可W包 括，例如，多孔彈性和強(qiáng)度特性。所述MEM還可W包括在一個(gè)或多個(gè)時(shí)刻(例如，當(dāng)依時(shí)間的 模擬結(jié)果可用時(shí)）的孔隙流體壓力、溫度、飽和度、主應(yīng)力方向和幅度。
[0063] 方法200可包括至少部分地基于來自所述S維MM的數(shù)據(jù)計(jì)算一個(gè)或多個(gè)水力壓 裂性能屬性，如204所示?？蒞計(jì)算不同類型的水力壓裂性能屬性;例如，可W計(jì)算一個(gè)或多 個(gè)上面參考方法100和圖1所描述的那些水力壓裂性能屬性。
[0064] 在一些實(shí)施例中，可W接收來自水力壓裂模型的數(shù)據(jù)，如206所示。在另一個(gè)實(shí)施 例中，代替所述水力壓裂模型或除所述水力壓裂模型外，可W接收從現(xiàn)場測量所得到的數(shù) 據(jù)(例如，"現(xiàn)場數(shù)據(jù)"）。可W基于在206接收的數(shù)據(jù)(例如水力壓裂模型和/或現(xiàn)場數(shù)據(jù))來 校準(zhǔn)所述一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能屬性，如208所示。一般地，水力壓裂模型可W接收地下 體積區(qū)的特征(例如，從力學(xué)地球模型），并可W執(zhí)行水力壓裂操作的模擬，例如裂縫在地下 體積區(qū)中的形成。此外，水力壓裂模型可W包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)測量結(jié)果。水力壓裂模型的行為， 例如，水力裂縫生長的方式，因此可W與水力壓裂性能屬性相關(guān)聯(lián)。因此，可觀察到基于水 力壓裂模型與水力壓裂性能屬性的準(zhǔn)確性的關(guān)系。例如，在其中一個(gè)或多個(gè)水力壓裂性能 屬性與水力壓裂模型模擬的結(jié)果不一致的地下體積區(qū)域中，所述水力壓裂性能屬性可W被 認(rèn)為是不可靠的。同樣地，其中水力壓裂模型中的水力裂縫表現(xiàn)得如從所述水力壓裂性能 屬性所期望的時(shí)，可W確認(rèn)所述水力壓裂性能屬性。
[0065] 所述方法200然后可W進(jìn)行到，基于所述水力壓裂性能屬性確定完井質(zhì)量，如210 所示?？蒞沿井軌跡計(jì)算所述完井質(zhì)量，例如，在一個(gè)維度中。也可W或替代地為地下體積 區(qū)的一個(gè)二維表面(例如，地球表面或一個(gè)水平的或另外定向的地下巖層)計(jì)算完井質(zhì)量。 也可W或代替地為一個(gè)=維體積區(qū)或"立方"（例如在地下體積區(qū)的全部或一個(gè)區(qū)域上)計(jì) 算完井質(zhì)量。因此，方法200可接收S維(或更多維）的MM作為輸入，并且可W輸出一維、二 維或=維完井質(zhì)量。
[0066] 在一些實(shí)施例中，可W顯示完井質(zhì)量，如212所示。例如，完井質(zhì)量的值可W與顏色 頻譜或灰度頻譜相關(guān)聯(lián)，其可W提供對"甜點(diǎn)"的直觀認(rèn)識，在此處，對儲層和/或從井眼的 生產(chǎn)成功增產(chǎn)的可能性很高。在其他實(shí)施例中，也可W呈現(xiàn)數(shù)值表示、梯度或其它表示。
[0067] 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300的流程 圖。主應(yīng)力的垂直度可W是水力壓裂性能屬性，其可W在方法100和200中的一個(gè)中使用或 兩者中使用。方法300可接收=維地質(zhì)單元網(wǎng)格作為輸入，如302所示。所述地質(zhì)單元網(wǎng)格可 W包括表示地下體積區(qū)的離散區(qū)域的多個(gè)單元;具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，所述網(wǎng)格的單元 可W包括(例如，通過在數(shù)據(jù)庫、表等之中的關(guān)聯(lián))表示包含在由在網(wǎng)格中的單元所表示的 地下體積區(qū)的區(qū)域中的介質(zhì)的力學(xué)特性的數(shù)據(jù)。例如，所述單元可W包括表示在各自的區(qū) 域中的=個(gè)主應(yīng)力的幅度和方向的數(shù)據(jù)。所述=個(gè)主應(yīng)力在力學(xué)中通常表示為〇1、化、〇3,并 且是計(jì)算出的=個(gè)正交于=個(gè)主平面的應(yīng)力，相應(yīng)的應(yīng)力矢量垂直于=個(gè)主平面。
[0068] 方法300可W包括選擇網(wǎng)格單元，如304所示。所選擇的單元可W包括表示=個(gè)主 應(yīng)力的相應(yīng)的方向與幅度的數(shù)據(jù)，如306所示。更具體地講，例如，所述單元可W包括作用于 由地下區(qū)域的地質(zhì)單元網(wǎng)格中的所述單元所表示的介質(zhì)上的=個(gè)主應(yīng)力的方向和幅度。
[0069] 方法300然后可進(jìn)行到，確定各個(gè)應(yīng)力方向與垂直方向之間的各自角度，如308所 示。垂