确定地质力学完井质量的制作方法
【专利说明】确定地质力学完井质量
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年7月8日提交的美国临时专利申请序列号61/843,589的优先 权。该临时申请的全部内容通过参引方式纳入本文。
【背景技术】
[0003] 水力压裂一般包括向井眼中累送压裂流体的程序，W便产生充足的井下压力来破 裂或压裂地下岩层。运可将支撑剂注入地层，从而产生高渗透性砂的平面，其中诸如碳氨化 合物的流体可流动通过该平面。除去水力压力后，支撑剂残留在原地并撑开裂缝从而提高 从地层流入井眼的流体的流量。
[0004] 水力压裂模型被用于预测（例如通过模拟)在不同的压裂条件下可能呈现出的裂 缝性质。建模和模拟过程可W采用地质力学数据，例如从现场收集得到的。然而，用于水力 压裂模型的运种地质力学输入可W从一维力学地球模型中得到，例如基于沿井的轨迹所建 立的数据。为了利用该数据，水力压裂模型包括一些假设，例如水平分层、横向均匀的性质、 各向同性或线性、弹性特性、无断层或裂缝、W及各层之间没有禪合。
[0005] 在很多情况下运些假设可产生足够的近似;然而，在一些情况下，运些假设可能是 不准确的，并导致模型中具有未知不确定性。另外，在可W利用=维或四维地质力学数据的 程度上，并不能完全实现对于数据的解释。
[0006] 因此，需要一种系统和方法来解释力学地球模型数据，例如，来建立完井质量。
【发明内容】
[0007] 通过所公开的方法和系统，可W减少或消除上面的缺点和与处理所收集数据相关 的其它问题。
[000引本发明的实施例可W提供一种用于处理地质力学数据的方法。所述方法可W包括 接收包括储层的地下体积区的=维模型，并且部分基于该模型使用处理器确定所述地下体 积区的一个或多个水力压裂性能属性。所述方法还可W包括至少部分基于所述一个或多个 水力压裂性能属性为地下体积区的一个或多个位置确定完井质量。
[0009] 在一个实施例中，所述方法可W包括在所述模型中显示表示所述一个或多个水力 压裂性能属性的数据，在所述模型中显示表示完井质量的数据，或者同时显示二者。
[0010] 在一个实施例中，所述一个或多个位置包括用于定位井的一个或多个位置、或沿 井的一个或多个位置、或地下区域中的一个或多个子体积区、或它们的组合。在一个实施例 中，所述方法进一步包括至少部分地基于各个确定的完井质量比较所述一个或多个位置中 的各个位置。
[0011] 在一个实施例中，所述方法进一步包括接收所述地下体积区中的多个位置的通用 井数据，且确定所述一个或多个水力压裂性能属性包括使用该通用井数据。
[0012] 在一个实施例中，所述模型包括具有多个单元的地质单元网格，所述方法还包括 至少部分地基于满足一个或多个单元的物理标准的一个或多个井轨迹来计算所述通用井 数据。
[0013]在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括，为一个或多个所述单元确定与层理的垂直方向或法线 方向最接近的主应力方向。
[0014]在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括确定一个或多个所述单元的应力体制和应力楠圆率系 数。
[0015]在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括确定一个或多个所述单元的应力各向异性。
[0016]在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括，为一个或多个所述单元确定裂缝起始压力、破裂压力、 裂缝起始压力梯度、破裂压力梯度、净压力、净压力梯度、或它们的组合。
[0017]在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括识别所述模型的各层之间超过预定阔值的一个或多个 应力屏障。
[0018]在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括:定义与多个单元相交叉的操作符，使得所述操作符正 交于多个单元中的最小水平应力的方向；W及确定与所述操作符相交叉的所述多个单元的 所述一个或多个水力压裂性能属性。
[0019] 在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括:确定一个或多个所述单元的井眼壁处的水力裂缝与井 轴线之间的错位夹角；确定在所述模型的近井区域中的两个切向主应力幅度之间的差；W 及确定所述错位夹角是否至少部分地基于所述两个切向主应力幅度之间的差来定义。
[0020] 在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括:确定近井应力场和远井应力场;为所述一个或多个所 述单元，计算井眼壁处的裂缝平面的法线方向与最小压缩主应力的方向之间的旋转角度， 所述最小压缩主应力在不存在井诱导的应力扰动的情况下会存在；W及使用所述旋转角度 确定近井和远井区域之间的裂缝再定向角度。
[0021] 在一个实施例中，所述=维模型包括具有多个单元的地质单元网格，且确定所述 一个或多个水力压裂性能属性包括:确定沿所述单元的一个或多个柱的应力特性和弹性特 性;至少部分地基于所述应力特性和弹性特性执行水力裂缝建模；W及确定要被突破的第 一边界W及在突破点处的井底压力、或净压力或运两者。
[0022] 在一个实施例中，所述方法还包括:接收水力压裂模型的结果；W及至少部分地基 于所述水力压裂模型的结果来校准所述一个或多个水力压裂性能属性。
[0023]在一个实施例中，确定所述一个或多个水力压裂性能属性包括确定选自W下组的 一个或多个属性:主应力方向的垂直度、应力体制、应力各向异性、平面应变杨氏模量、裂缝 起始压力、破裂压力、净压力、应力屏障、虚拟裂缝帘（vertical打ac化recurtain)、裂缝 错位夹角、近井区域和远井区域之间的裂缝再定向、裂缝高度、和裂缝宽度。
[0024]本发明的实施例还可提供一种计算系统，包括:一个或多个处理器；W及包括存储 有指令的一个或多个计算机可读介质的存储系统，当所述一个或多个处理器执行所述指令 时，所述指令使得所述计算系统执行操作。所述操作可包括:接收包括储层的地下体积区的 =维模型；W及部分地基于所述模型确定所述地下体积区的一个或多个水力压裂性能属 性。所述操作还可包括:至少部分地基于所述一个或多个水力压裂性能属性确定所述地下 体积区中的一个或多个位置的完井质量。
[0025]根据一些实施例，提供了一种计算机可读存储介质，所述介质具有一组包括指令 的一个或多个程序，当计算系统执行该指令时，使得所述计算系统接收包括储层的地下体 积区的=维模型，并且部分地基于所述模型确定所述地下体积区的一个或多个水力压裂性 能属性。所述指令还可W使得所述计算系统至少部分地基于所述一个或多个水力压裂性能 属性为所述地下体积区中的一个或多个位置确定完井质量。
[00%]根据一些实施例，提供了一种计算系统，其包括至少一个处理器、至少一个存储 器、W及存储于所述至少一个存储器中的一个或多个程序。所述计算系统还包括用于接收 包括储层的地下体积区的=维模型的装置，W及用于部分地基于所述模型确定所述地下体 积区的一个或多个水力压裂性能属性的装置。所述系统还可W包括用于至少部分地基于所 述一个或多个水力压裂性能属性为所述地下体积区中的一个或多个位置确定完井质量的 装置。
[0027]因此，本文公开的计算系统和方法是用于处理例如可W对应于地下区域的所收集 数据的更有效的方法。运些计算系统和方法提高了数据处理的效果、效率和准确性。运些方 法和计算系统可W补偿或代替传统的用于处理所收集数据的方法。提供本
【发明内容】
部分用 于介绍一系列概念，其在下面的详细描述中将会进一步描述。本
【发明内容】
部分不旨在标识 所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用作辅助限制所要求保护的主题的范围。
【附图说明】
[0028]包含于说明书并成为其一部分的附图示出了本教导的实施例，并且与说明书一起 用于解释本教导的原理。在附图中：
[0029]图1示出了根据一个实施例的用于处理地质力学数据的方法的流程图。
[0030]图2示出了根据一个实施例的用于处理地质力学数据的方法的流程图。
[0031]图3A示出了根据一个实施例的用于计算主应力方向的垂直度的方法的流程图。
[0032] 图3B示出了根据一个实施例的表示所述主应力方向的垂直度的数据的显示的透 视图。
[0033]图4示出了根据一个实施例的用于确定应力体制的方法的流程图。
[0034]图5示出了根据一个实施例的用于确定地下体积区的应力各向异性的方法的流程 图。
[0035]图6示出了根据一个实施例的用于为所述地下体积区确定平面应变模量值的方法 的流程图。
[0036] 图7示出了根据一个实施例的用于确定破裂压力、裂缝起始压力、净压力、及其梯 度的方法的流程图。
[0037]图8A示出了根据一个实施例的用于计算应力屏障的方法的流程图。
[0038] 图8B示出了根据一个实施例的表示在S维地下体积区中的应力屏障的数据的显 示的概念视图。
[0039] 图9示出了根据一个实施例的用于确定虚拟裂缝帘的方法的流程图。
[0040] 图IOA示出了根据一个实施例的用于确定井眼壁处的应力错位的方法的流程图。
[0041] 图IOB和IOC示出了根据一个实施例的一部分井的概念视图，其中角度表示在井眼 壁处的两个切向主应力与裂缝方向。
[0042] 图11示出了根据一个实施例的用于确定裂缝再定向的方法的流程图。
[0043] 图12示出了根据一个实施例的用于确定诸如高度和宽度的裂缝几何特征的方法 的流程图。
[0044] 图13A-D示出了根据一个实施例的用于处理地质力学数据的方法的流程图。
[0045] 图14示出了根据一个实施例的一个计算系统的示意图。
【具体实施方式】
[0046] 现在详细参考多个实施例，其示例在附图中示出。在W下详细的描述中，阐述了多 个具体细节，W便提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员明显可知的是，本发明 可W在没有运些具体细节的情况下进行实施。此外，未详细描述众所周知的方法、步骤、部 件、电路W及网络，W便不必要地模糊实施例的各方面。
[0047] 还该理解，尽管术语"第一"、"第二"等在本文中可W用于描述各种元件，但是运些 元件不应受运些术语限制。运些术语仅用于区分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本 发明的范围的情况下，第一实体或步骤可W被称为第二实体或步骤，类似地，第二实体或步 骤可W被称为第一实体或步骤。第一实体或步骤和第二实体或步骤分别都是实体或步骤， 但是它们不是相同的实体或步骤。
[0048] 本发明在此描述中所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，而非意图用于 限制本发明。