[发明专利]多尺度受激岩石体积应力条件的地质力学建模

说明书

形成了用于烃生产的感兴趣区域中地下地层的受激岩石体积(SRV)的地质力学集成的模型。形成模型的方法考虑了在不同尺寸尺度上发生的感兴趣的地质力学效应和潜在意义。该方法将在数百米到数千米的区域或地震尺度上存在的断层扰动以及在几分之一米或几米的小得多的水力裂缝模拟尺度上发生的层应力结合到模型中。该方法适用于以前模型中使用的地下网格的不同表示，以表示这些不同的地质力学效应。避免了复杂的网格划分和计算机处理，从而提高了计算机操作，节省了计算机处理时间。

技术领域

本公开涉及在感兴趣的地下区域中形成受激岩石体积的模型，以规划和管理从地下储层生产烃的压裂操作。

背景技术

规划和管理从地下储层生产烃的压裂操作涉及完井设计、井间距和布置策略。出于这些目的，重要的是要有准确的地下岩层模型及其特征，来模拟烃类流体的生产。在常规储层和致密含气砂岩中，岩石裂缝半长和电导率的度量对于储层模拟已经足够。然而在非常规或页岩地层中，存在更复杂的岩石裂缝网络结构。已经证明常规的度量(例如岩石裂缝半长和电导率等)不能满足准确的储层模拟。相反，已经将受激储层体积(或SRV)用作规划和模拟井和储层性能的模型。

由于水力压裂侧重于钻井孔操作、近钻井孔地层学和来自测井的特性，因此，出于一个或多个原因，受激岩石体积(SRV)的地质力学模型通常忽略了来自较大地壳构造结构(例如断层和褶皱)的应力效应。

由于分辨率的差异，捕获这些不同来源和性质的结构地质力学效应一直具有挑战性。断层和褶皱的尺度可能处于地震尺度(100m到10km)或更大的地壳构造尺度(10km到100km)。相反，近钻井孔地层学的典型尺度为0.1m至1m。因此，用于规划井压裂所需的地质力学模型的形成是技术问题。水力压裂操作中的精度所需的地壳构造效应和近井地层学模型处于不同的分辨率。

这两种不同的结构地质力学效应的表示也很复杂，因为它们使用了不同的建模表示。包含离散断层表面的精确三维断层表示的大尺度结构地质模型通常需要使用非结构化的三角形或四面体网格。相反，如果由六面体和连续的网格元素组成，则更容易形成用于建模受激岩石体积尺度(数十米)的水力压裂的地层学模型。

构建包含准确的三维断层和分层的详细地质力学模型也很耗时。详细地质力学模型需要专门的计算机辅助设计(CAD)软件、复杂的网格划分算法以及显著增加的计算费用。

文献中已经记载了用于地质单元(geocellular)模型的断层相互作用和应力扰动的各种技术。已经描述了解决断层附近的应力的技术

(例如弹性扰动)。例如，有些使用了所谓的三角位错方法(triangular

dislocation method)。就目前所知，这些方法已经基于建议的注入井附近存在的岩层条件，将地层应力作为单一的局部度量来处理。尽管物理事实是实际应力由地层中的背景应力和扰动应力二者组成，但这个前提还是被接受了。

发明内容

简而言之，本公开提供了一种在地下储层地层的感兴趣区域中的受激储层体积中形成应力条件的模型的新颖的和改进的方法，以传播来自地下储层的所述感兴趣区域中的注入井的水力裂缝，以从所述地下储层生产烃。将地下储层的机械特性和边界条件数据提供给数据处理系统。

在数据处理系统中处理提供的机械特性和边界条件数据，以形成感兴趣区域的受激储层体积中的应力条件的模型。该处理包括形成感兴趣区域的背景地质力学模型该模型包括表示在地下储层地层中的感兴趣区域范围内的机械特性和边界条件的单元的三维网格；然后确定感兴趣区域的形成的地质单元模型的各个网格单元的应力张量。

然后，通过处理，形成感兴趣区域的应力扰动模型。应力扰动模型表示对感兴趣区域中受激储层体积的候选位置的应力模式有贡献的断层和褶皱。然后针对感兴趣区域中的受激储层体积确定候选位置处的总应力的度量，其表示形成的应力扰动模型与确定的应力张量相结合的效果。