[发明专利]复杂压裂网络中水力压裂相互作用建模

说明书

提出在具有裂缝网络的井场执行压裂操作的方法。该方法包括获得井场数据和地质力学模型，并且生成裂缝网络的随着时间变化的水力压裂裂缝发展模式。该生成包括：从井眼开始延伸出水力压裂裂缝并且进入地下地层的裂缝网络中，以形成水力压裂网络；在延伸出之后确定水力压裂参数；确定支撑剂通过水力压裂网络的传输参数；以及通过水力压裂参数、传输参数和地质力学模型确定裂缝尺寸。该方法还包括在水力压裂裂缝上执行应力投影以确定裂缝之间的应力干涉并且基于所确定的应力干涉重复该生成。该方法还包括确定交叉特性。

技术领域

本公开总体涉及执行井场操作的方法和系统。更具体地，本公开针对的是执行压裂操作的方法和系统，例如勘测地下地层以及在地下地层中表征水力压裂网络。

背景技术

为了帮助从油井和气井中回收碳氢化合物，包围这些井的地下地层可被水力压裂。水力压裂可以用于在地下地层中产生裂缝以允许油或气朝向井移动。通过将特别设计的高压和高速流体(在这里被称作“压裂流体”或“压裂浆体”)通过一个或多个井眼引入地层而使地层被压裂。由于地层内部的固有应力，水力压裂可以从井眼开始沿两个相反的方向延伸出几百英尺。在特定环境下，可以形成复杂的压裂网络。复杂的压裂网络可以包括诱发的水力压裂裂缝和天然的裂缝，它们可以沿着多个方位角在多个平面和方向、以及多个区域中交叉或者不交叉。

当前的水力压裂监控方法和系统可以绘制出压裂发生的位置和压裂的范围。一些微地震监控的方法和系统可以通过使用模型化的到达时间和/或射线路径将地震到达时间和分裂信息绘制到三维空间中而处理地震活动位置。这些方法和系统可以用于推测水力压裂随着时间的扩展。

通过压裂增产所产生的水力压裂模式是复杂的并且可以形成采用相关的微地震活动分布进行标记的压裂网络。复杂的水力压裂网络已经发展成可以表现产生的水力压裂裂缝。在美国专利/申请No.6101447、No.7363162、No.7788074、No.20080133186、No.20100138196和No.20100250215中公开了压裂模型的例子。

发明内容

在至少一个方面，本公开涉及在井场执行压裂操作的方法。井场位于地下地层附近，地下地层具有贯穿其自身的井眼和位于其中的压裂网络。压裂网络具有其内在的天然裂缝。井场可以通过将具有压裂支撑剂的注射流体注入到压裂网络中而增产。该方法包括获得包括天然裂缝的天然裂缝参数的井场数据以及获得地下地层的地质力学模型并且生成压裂网络的随着时间变化的水力压裂裂缝发展模式。该生成包括从井眼开始延伸出水力压裂裂缝并且使其进入地下地层的压裂网络中以形成包括天然裂缝和和水力压裂裂缝的水力压裂网络，在延伸出之后确定水力压裂裂缝的水力压裂参数，确定压裂支撑剂通过水力压裂网络的传输参数，并且从所确定的水力压裂参数、所确定的传输参数和地质力学模型中确定水力压裂裂缝的裂缝尺寸。该方法还包括在水力压裂裂缝上执行应力投影以确定水力压裂裂缝之间的应力干涉并且基于所确定的应力干涉重复上述生成。

如果水力压裂裂缝遇到天然裂缝，该方法还可包括基于所确定的应力干涉而确定水力压裂裂缝和与其相遇的裂缝之间的交叉特性，并且该重复可以基于所确定的应力干涉和交叉特性重复该生成。该方法还可包括通过将具有压裂支撑剂的注射流体注入到压裂网络中而使井场增产。

本方法还可以包括，如果水力压裂遇到天然裂缝，则确定在遇到的天然裂缝处的交叉特性，并且其中所述重复包括基于所确定的应力干涉和所述交叉特性来重复所述生成。裂缝发展模式可以被交叉特性改变或不改变。水力压裂网络的压裂压力可以比作用在遇到的裂缝上的应力更大，并且裂缝发展模式可以沿着遇到的裂缝扩展。裂缝发展模式可以沿着遇到的裂缝持续扩展直到到达天然裂缝的端部。裂缝发展模式可以在天然裂缝的端部改变方向，并且裂缝发展模式可以在天然裂缝的端部处沿垂直于最小应力的方向延伸。裂缝发展模式可根据应力投影垂直于局部主应力扩展。

应力投影可包括对每个水力压裂裂缝执行位移不连续法。应力投影包括围绕井场的多个井眼执行应力投影并且使用在多个井眼上执行的应力投影而重复该生成。应力投影包括在井眼中的多个增产阶段执行应力投影。