[發(fā)明專利]使用微震事件數(shù)據(jù)的水力裂縫表征的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180070143.4
• 申請日: 2011-04-15
• 公開（公告）號: CN103548032A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 馬建福;肯尼斯·E·威廉姆斯
• 申請（專利權）人: 蘭德馬克繪圖國際公司
• 主分類號: G06G7/50
• 分類號: G06G7/50
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 金鵬

相關申請的交叉引用

不適用。

有關聯(lián)邦資助研究的聲明

不適用。

技術領域

本發(fā)明大體涉及使用微震(microseismic)事件數(shù)據(jù)的水力裂縫(fracture)表征的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及使用微震事件數(shù)據(jù)來識別地下裂縫的朝向、間距以及傾角的水力裂縫表征。

背景技術

微震事件數(shù)據(jù)有時被獲取作為為了開發(fā)油氣儲量目的而被鉆探的井的水力壓裂處理的一部分。該數(shù)據(jù)是從與由水力壓裂誘導的裂縫相關的低振幅(微)地震事件獲取的。為了提高油氣儲層的產(chǎn)能，水力壓裂的目標是要通過將高壓流體和支撐劑注入巖石基質(zhì)中而在地下誘導人工裂縫。

微震事件位置通常被實時地監(jiān)控，并且當其發(fā)生時，可以驗證顯示成三維(3D)視圖的事件的位置。其也可適用于在水力壓裂處理的結論得出之后進行分析，并因此可用來與該地區(qū)中的其它井的結果進行比較。微震事件通常沿著地下裂縫或在地下裂縫附近發(fā)生，該地下裂縫可以是誘導裂縫或通過水力壓裂處理重新開啟的先前存在的天然裂縫。當應力朝向與現(xiàn)在的不同時，裂縫的朝向會受到現(xiàn)今的應力型式以及過去不同時期產(chǎn)生的裂縫系統(tǒng)的存在的強烈影響。

被探測和分析的每一個獨立各異的微震事件是井下裂縫的結果，該井下裂縫具有能夠從傾斜儀(tiltmeter)或地震傳感器數(shù)據(jù)提取的朝向、震級(magnitude)、位置以及其它屬性。例如，該裂縫可以利用諸如長度、寬度、高度以及壓力等其它參數(shù)來表征。存在與每一個微震事件相關的位置不確定性。沿x-y方向的這一不確定性與沿垂直(z)深度域的不同。每一個事件的位置不確定性可以由長橢球(prolate?spheroid)來表示。

在一些情況下，微震事件存在明顯的朝向和間距，它們遵循在裂縫分析的數(shù)學描述中經(jīng)常使用的典型雙翼裂縫概念。在其它情況下，表示包含所有微震數(shù)據(jù)點的3D體積的密集數(shù)據(jù)云是誘導裂縫或重新激活裂縫的復雜裂縫型態(tài)的證據(jù)。在這些情況下，微震數(shù)據(jù)的分析變得非常具主觀性和解釋性。即使在這些情況下，在數(shù)據(jù)云內(nèi)也存在可能代表存在于地下的裂縫型態(tài)的型態(tài)。

當今的應力場可能與原始裂縫創(chuàng)建時的不同。誘導的水力裂縫的現(xiàn)今朝向受到地下應力狀態(tài)的強烈影響。在垂直應力與兩個水平應力之間總是存在一定程度的應力各向異性。各向異性越大，由水力壓裂模擬誘導的裂縫越平坦且將越擬合傳統(tǒng)的雙翼模型。巖石的滲透率越大，裂縫將越平坦。應力型式越各向同性，裂縫越容易能夠由于巖石中的不連續(xù)性而偏轉(zhuǎn)，且越容易能夠創(chuàng)建復雜的裂縫網(wǎng)絡。

當前，存在一些用于嘗試和識別誘導裂縫和天然裂縫的朝向、傾角以及間距的裂縫表征技術。

在一項技術中，識別微震數(shù)據(jù)點的整個數(shù)據(jù)云，以構建模擬儲層體積(stimulated?reservoir?volume)SRV或估計模擬體積(estimated?stimulated?volume)ESV。該信息被推斷以作為對通過流體和支撐劑模擬的巖石的量的測量。然而，被泵入地層的僅一小部分能量在地表被接收作為可探測的微震事件。事實上，存在許多位于儀器的探測范圍以下的微震事件。因此，數(shù)據(jù)云維數(shù)的使用只是一個引導，并且這種裂縫表征技術的結果可能并不是有效的。基于微震事件數(shù)據(jù)的型態(tài)解釋裂縫型態(tài)是另一項技術，該項技術在M.K.Fisher等人的“使用微震裂縫映射的巴耐特頁巖中的優(yōu)化水平完井技術(Optimizing?Horizontal?Completion?Technologies?in?the?Barnett?Shale?Using?Microseismic?Fracture?Mapping)”中得到描述。地表地震數(shù)據(jù)(主動和被動)分析是用于裂縫表征的又一項技術。在一些情況下，與地下裂縫的存在有關的速度的橫向變化可能存在差異。沿一些方向的該速度比沿其它方向的快。轉(zhuǎn)換波(例如，P到S)也已被用作裂縫表征技術。

還存在幾種不同的裂縫表征技術，這些技術能夠?qū)⑽⒄鹗录?shù)據(jù)與地下的模型數(shù)學地關聯(lián)起來，并產(chǎn)生例如離散裂縫網(wǎng)絡(discrete?fracture?network，DFN)或一組大概的裂縫表征，該技術例如為在第2010/0307755和0211/0029291號美國專利申請公開中描述的技術。