[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(shè)計）人: 馬建福;肯尼斯·E·威廉姆斯
• 申請（專利權(quán)）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(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 金鵬

相關(guān)申請的交叉引用

不適用。

有關(guān)聯(lián)邦資助研究的聲明

不適用。

技術(shù)領(lǐng)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(shù)

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(dǎo)的裂縫相關(guān)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(biāo)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(dǎo)人工裂縫。

微震事件位置通常被實時地監(jiān)控，并且當(dāng)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(jié)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(jié)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(dǎo)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(dāng)應(yīng)力朝向與現(xiàn)在的不同時，裂縫的朝向會受到現(xiàn)今的應(yīng)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(jié)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(guān)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(xué)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(dǎo)裂縫或重新激活裂縫的復(fù)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(dāng)今的應(yīng)力場可能與原始裂縫創(chuàng)建時的不同。誘導(dǎo)的水力裂縫的現(xiàn)今朝向受到地下應(yīng)力狀態(tài)的強烈影響。在垂直應(yīng)力與兩個水平應(yīng)力之間總是存在一定程度的應(yīng)力各向異性。各向異性越大，由水力壓裂模擬誘導(dǎo)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(yīng)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(fù)雜的裂縫網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)前，存在一些用于嘗試和識別誘導(dǎo)裂縫和天然裂縫的朝向、傾角以及間距的裂縫表征技術(shù)。

在一項技術(shù)中，識別微震數(shù)據(jù)點的整個數(shù)據(jù)云，以構(gòu)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(dǎo)，并且這種裂縫表征技術(shù)的結(jié)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(shù)，該項技術(shù)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(shù)(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(shù)。在一些情況下，與地下裂縫的存在有關(guān)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(shù)。

還存在幾種不同的裂縫表征技術(shù)，這些技術(shù)能夠?qū)⑽⒄鹗录?shù)據(jù)與地下的模型數(shù)學(xué)地關(guān)聯(lián)起來，并產(chǎn)生例如離散裂縫網(wǎng)絡(luò)(discrete?fracture?network，DFN)或一組大概的裂縫表征，該技術(shù)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(shù)。