[发明专利]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

说明书

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(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是三个重叠高度的代表图，其中中间高度具有最小应力。

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

本发明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。本发明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。在发明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，在发明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1至10的范围”将被理解为指示沿在约1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，也将理解为发明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，而且发明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发明的一些实施例。

本发明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。