[发明专利]用于执行增产作业的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月11日提交的美国临时申请No.61/545935，题为"METHOD OF CONTROLLING HYDRAULIC FRACTURING ACROSS PRE-EXISTING PERMEABLE DISCONTINUITIES"，通过引用将上述申请的全部内容合并于此。

技术领域

本公开大体上涉及用于执行油田作业的方法和系统。更具体地，本公开涉及用于执行增产(stimulation)作业的方法和系统，例如勘测地下地层，表征地下地层中的水力裂缝网络，以及生成增产规划。

本文中所做的陈述仅仅提供与本公开有关的信息，而不构成现有技术，并且可能描述示出本发明的一些实施例。

背景技术

为了便于从油气井中恢复油气，可以水力压裂环绕这些井的地下地层。水力压裂已经成为在地下地层中产生允许油气进入井中的裂缝的有价值的技术。水力裂缝可以根据地层内的固有应力从井眼向两个相反的方向延伸数百英尺。在特定的环境中，它们可以形成复杂的裂缝网络。复杂的裂缝网络可以包括诱导的水力裂缝和自然裂缝，它们可能或可能不，沿多个方位、在多个平面和方向以及在多个区域交叉。

通过以高压和高流量把特别设计的流体(被称作“压裂液”或“压裂泥浆”)经过一个或多个井眼引入到地层中来压裂地层。油田服务公司开发了多种不同的油基和水基流体和处理液，以更有效率地诱导和保持可渗透和高产的压裂。这些流体的组成变化很大，从简单的水和沙到具有很多添加剂的复杂的聚合物。每种类型的压裂液都具有独特的特性，并且每一种都具有其各自的积极和消极的性能特点。期望选择性地修改压裂液的特定的性质以及泵入特性，以达到压裂网络的期望的复杂度。

例如，具有弯曲的裂缝、多个纽结以及压裂方向变化的高度复杂的压裂网络几何结构可能使裂缝开口过窄，或者产生阻碍油气或颗粒通过的夹点。为了实现更好地产生裂缝性型储集层，期望制造相对直且开阔的水力裂缝。

在一些情况下，可以对地层中出现裂缝以及裂缝的范围进行数字建模，以推断水力裂缝随时间的传播。传统的水力裂缝模型通常假设双翼型诱导的裂缝。这些双翼型裂缝在表示具有预先存在的断面(例如自然裂缝(NF))的一些非传统的储集层中的诱导的裂缝的复杂性质时可能会短。另外，尽管一些商业上可得的裂缝模型可能考虑地层中预先存在的自然裂缝，而许多公开的模型过于简化，并且忽视考虑诱导的裂缝和自然裂缝之间交叉的严格的弹性解。进一步地，绝大多数公开的模型没明确地考虑流体的泵入特性，流体的泵入特性可能包括注入速率、流体的粘稠特性以及流体添加剂的浓度。

发明内容

提供这个发明内容部分是为了介绍下面在详细的描述中将进一步描述的概念的选择。此发明内容部分并不意图标识所要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图用来帮助限定所要求保护的主题的范围。

本文中公开的技术涉及油田作业，油田作业包括获取综合井场数据(例如，地层的岩土力学、地质学和/或地球物理特性和/或地层中机械断面的机械和几何特性)。油田作业还可以包括使用综合井场数据生成力学地球模型，以及识别地层中诱导的水力裂缝和至少一个断面之间的交叉行为。可以通过使用力学地球模型以生成增产规划来优化油田作业，增产规划包括压裂液的流体粘度和注入速率。优化可以进一步包括调整增产规划以实现地层中诱导的水力裂缝和断面之间的优化的交叉行为。

附图说明

参考附图描述用于执行井下增产作业的方法和系统的实施例。为了一致性，相同的附图标记意图表示类似的元件。为了清楚的目的，没有在每一个附图中对每一个部件进行标注。

图1A-1D是图解井场处的各种油田作业的示意图。

图2A-2D是通过图1A-1D的作业收集的数据的示意图。

图3A是图解各种井下增产作业的井场的示意图。

图3B-3D是图3A的井场的各种裂缝的示意图。

图4A是描绘井下增产作业的示意流程图。

图4B是描绘井下增产作业的部分的示意图。

图5是诱导的裂缝和自然裂缝之间的可能的交叉行为的示意图；

图6A-6C是断面和诱导的水力裂缝之间的正交交叉行为的示意图。

图7A-7C是由诱导的水力裂缝对断面的倾斜的交叉行为的示意图。

图8A-8B是在建模地层中传播的诱导的水力压裂与预先存在的自然裂缝的相互作用的示意图。