АНАЛИЗ СТРАТИГРАФИИ ТРЕЩИН Российский патент 2016 года по МПК G01V1/28 G06F17/50 G06F19/00 E21B43/26 

Уровень техники

[0001] Настоящее изобретение относится к анализу стратиграфии трещин, полученной на основании микросейсмических данных. Сбор микросейсмических данных часто происходит в связи с гидроразрывом, воздействующим на подземный пласт. Гидроразрывы обычно применяют для того, чтобы вызвать в подземном пласте искусственные трещины, позволяющие увеличить углеводородную продуктивность подземного пласта. Давление, обусловленное воздействием на пласт, может вызывать возникновение в подземном пласте сейсмических событий низкой амплитуды и низкой энергии, такие события могут быть обнаружены датчиками, и данные о них могут быть собраны для анализа.

Сущность изобретения

[0002] В одном общем аспекте стратиграфию трещин вычисляют на основании данных о микросейсмических событиях. Данные о микросейсмических событиях могут быть отфильтрованы, например, для анализа конкретного подповерхностного слоя.

[0003] В некоторых аспектах используют фильтр для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях, соответствующих подземной области, содержащей несколько подповерхностных слоев. Выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях соответствует трещинам в конкретном подповерхностном слое подземной области. На основании выбранного подмножества данных о микросейсмических событиях вычисляют стратиграфию трещин для конкретного подповерхностного слоя.

[0004] Варианты осуществления настоящего изобретения могут содержать один или несколько из следующих признаков. Фильтр включает в себя параметры, определяющие заданную область подповерхностного слоя. Использование фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях содержит установление микросейсмических событий, соответствующих заданной области. Стратиграфию трещин вычисляют для заданной области на основании таких установленных микросейсмических событий. Использование фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях включает в себя установление микросейсмических событий, соответствующих плоскостям трещин, пересекающим заданную область. По меньшей мере, одна плоскость трещины пересекает заданную область и, по меньшей мере, один другой подповерхностный слой, и установленные микросейсмические события содержат, по меньшей мере, одно микросейсмическое событие в другом подповерхностном слое.

[0005] Дополнительно, или в качестве альтернативы, эти и другие варианты осуществления могут содержать один или несколько из следующих признаков. Фильтр содержит параметры фильтра, определяющие заданную область в подповерхностном слое, и эти параметры фильтра определяют заданную область в виде диапазона вертикальных глубин. На устройстве отображения выводится пользовательский интерфейс. Этот пользовательский интерфейс содержит графическое представление подповерхностных слоев и местоположение микросейсмических событий. При помощи пользовательского интерфейса осуществляется выбор пользователем параметров фильтра.

[0006] Дополнительно или альтернативно, эти и другие варианты осуществления могут содержать один или несколько из следующих признаков. Определение стратиграфии трещины содержит установление пространственной ориентации трещины, расположения трещины, или углов наклона трещины (или любых сочетаний этих характеристик) для трещин, соответствующих конкретному подповерхностному слою. Вычисленную стратиграфию трещин соотносят с механической стратиграфией конкретного подповерхностного слоя.

[0007] Дополнительно, или в качестве альтернативы, эти и другие варианты осуществления могут содержать один или несколько из следующих признаков. Выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях содержит некоторые или все микросейсмические события в конкретном подповерхностном слое. Выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях содержит некоторые или все плоскости трещин в конкретном подповерхностном слое.

[0008] Подробности одного или нескольких вариантов осуществления раскрыты в приведенном ниже описании и в приложенных чертежах. Из этого описания и чертежей, а также из формулы изобретения должны быть ясны другие признаки, цели и преимущества.

Описание чертежей

[0009] Фиг. 1А является схемой примера скважинной системы; фиг. 1В является схемой примера вычислительной подсистемы 110 на фиг. 1А.

[0010] На фиг. 2А и 2В представлены примеры экранных снимков программного средства для определения стратиграфии трещин в подземной области.

[0011] На фиг. 3A-3D представлены графики примеров плоскостей в подземной области.

[0012] На фиг. 4 представлена блок-схема примера метода определения стратиграфии трещин.

[0013] Одинаковыми ссылочными символами на различных чертежах обозначены одинаковые элементы.

Подробное раскрытие изобретения

[0014] Некоторые аспекты раскрытого здесь изобретения могут быть использованы, например, в качестве вспомогательных при анализе и интерпретации данных о микросейсмических событиях, связанных с трещинами в подповерхностной зоне. Стратиграфические характеристики трещин могут быть определены при помощи интерпретации данных о микросейсмических событиях, при этом стратиграфические характеристики трещин могут быть соотнесены с механическими стратиграфическими характеристиками, полученными, например, на основании диаграмм геофизических исследований скважины, сейсмических характеристик, керновых данных, или из других источников. Микросейсмические данные могут быть получены, например, во время воздействия гидроразрыва на скважину, пробуренную для разработки запасов углеводородов. Микросейсмические данные, обычно, соответствуют сейсмическим событиям низкой энергии, таким, как события, вызванные намеренным воздействием на подповерхностную зону гидравлического давления (например, оператором скважины). Гидроразрыв может вызывать искусственные трещины в подповерхностной породе, которые в некоторых случаях могут увеличивать углеводородную продуктивность месторождения.

[0015] В некоторых вариантах осуществления данные анализируют послойно. Например, послойный анализ может быть использован для определения характеристик (например, пространственной ориентации, расположения, углов наклона, и т.д.) трещин, обусловленных гидроразрывом, вызывающим микросейсмические события, которые определяются детекторами или массивами приемников, и которые проанализированы на предмет местоположения, магнитуды и других характеристик. В компьютеризированном анализе для анализа информации о пространственной ориентации, расположении и углах наклона искусственных трещин, вызванных отдельными событиями, могут быть использованы данные о микросейсмических событиях, связанных с гидроразрывом, с учетом неопределенности расположения и позиционирования событий. Такой анализ может быть приспособлен для совокупностей данных, получаемых при сборе данных микросейсмического наблюдения.

[0016] Раскрытые в настоящем документе варианты анализа, а также данные, полученные при таком анализе, могут быть использованы в различном контексте. Такой анализ может быть использован в качестве более подробных исходных данных для комплексной модели трещин, описывающей возможные семейства трещин и их различия в одной скважине или от одной скважине месторождения к другой. Такой анализ может быть использован в качестве более подробных исходных данных для модели механических свойств геологической среды, содержащей напряжения, характеристики породы, информацию о слоях и другую информацию о структуре, стратиграфии и характеристиках подповерхностной области. Такой анализ может быть использован в качестве более подробных исходных данных для моделей эксплуатационных характеристик скважин и моделей пластовых резервуаров, применяемых в анализе одиночных скважин или многоскважинных систем на предмет нефтеотдачи, дренирования пласта и предельной добычи. Такой анализ может быть использован для более прямой калибровки и корреляции данных о микросейсмических событиях по отношению к стратиграфии трещин и механической стратиграфии, полученных из разных наборов данных. Такой анализ может позволить более точно установить и проанализировать различные семейства трендов трещин, присутствующих в различных стратиграфических единицах, и их корреляцию с различными поддающимися идентификации единицами механической стратиграфии. В интенсифицированной области могут присутствовать различные семейства трещин, каждое из которых имеет различную ориентацию в пространстве, угол наклона и расположение (например, в области, где обнаружены сложные системы трещин, и в других областях). Указанные выше варианты анализа могут быть использованы в другом контексте и для других целей.

[0017] В некоторых случаях описанные здесь варианты анализа могут быть выполнены в реальном времени, например во время осуществления гидроразрыва. Характер трещин, выявленный при первой интенсификации, может быть использован при последующих интенсификациях для послойного анализа стратиграфии трещин, например, чтобы выяснить, открываются ли вновь уже выявленные существующие трещины, и приостанавливают ли существующие трещины в скважине новые тренды трещин. Данные о семействах трещин, относящихся к другим скважинам, могут быть использованы для того, чтобы определить, вызывает ли производимое воздействие аналогичные тренды трещин в соответствии с послойным анализом стратиграфии трещин.

[0018] В некоторых случаях характеристики трещин (например, данные об ориентации в пространстве, расположении, углах наклона и т.д.), доступные и входящие в состав микросейсмических данных, могут быть определены послойно. В некоторых обстоятельствах механическая стратиграфия и стратиграфия трещин предоставляют ценное описание принципов развития пластовых резервуаров с трещинами. Информация о стратиграфии трещин может быть получена из микросейсмических данных и может быть сравнена с информацией, полученной из других источников (например, от выходящей породы, сейсмических параметров, диаграмм геофизических исследований скважины, сейсмических характеристик, керновых данных и т.д.). Может быть также проведено сравнение стратиграфии трещин с сейсмическими характеристиками (например, анизотропной скоростью, криволинейностью, связностью, амплитудой и т.д.). Такие сравнения могут быть использованы для определения связи или другой корреляции между механической стратиграфией и стратиграфией трещин. Затем эта информация может быть доступна для определения корреляции с историей добычи на скважине и для дальнейшего анализа.

[0019] В некоторых вариантах осуществления для анализа микросейсмических данных используют фильтр (например, вертикальный фильтр, или фильтр другого типа). Например, фильтр может быть использован для анализа отдельных подповерхностных слоев, областей, принадлежащих отдельным подповерхностным слоям, поверхностей раздела между подповерхностными слоями, или других аспектов подземной области. Фильтр может быть выполнен с возможностью настройки пользователем, или фильтр может иметь возможность автоматизированной настройки (например, для приспособления к конкретному виду анализа, конкретному набору данных, или с другими целями). Фильтр может выдавать информацию, позволяющую произвести корреляцию микросейсмических данных со стратиграфией трещин и с механической стратиграфией пород. Например, микросейсмические события могут быть проанализированы для выявления изменений в стратиграфии трещин, которые могут соответствовать изменениям механических свойств слоев породы (например, механической стратиграфии).

[0020] На фиг. 1А схематически представлен пример скважинной системы 100 с вычислительной подсистемой 110. Скважинная система 100 в этом примере содержит рабочую скважину 102 и наблюдательную скважину 104. Наблюдательная скважина 104 может быть расположена на удалении от рабочей скважины 102, рядом с рабочей скважиной 102, или в любом подходящем месте. Скважинная система 100 может содержать одну или большее количество дополнительных рабочих скважин, наблюдательных скважин, или других видов скважин. Вычислительная подсистема 110 может содержать одно или большее количество вычислительных устройств, расположенных у рабочей скважины 102, у наблюдательной скважины 104, или в других местах. Вычислительная подсистема 110 или любой из ее компонентов может быть расположен отдельно от других компонентов, показанных на фиг. 1А. Например, вычислительная подсистема 110 может быть расположена в центре обработки данных, вычислительном центре, или в другом подходящем месте. Скважинная система 100 может содержать дополнительные или другие элементы, и элементы скважинной системы могут быть расположены так, как показано на фиг. 1А, или в любой подходящей конфигурации.

[0021] Пример рабочей скважины 102 содержит ствол 101 скважины в подземной области 121, расположенной под поверхностью 106. Подземная область 121 может содержать один пласт породы, менее одного пласта породы, или подземная область 121 может содержать более чем один пласт породы. В примере на фиг. 1А подземная область 121 содержит различные подповерхностные слои 122. Подповерхностные слои 122 могут определяться геологическими или другими свойствами подземной области 121. Например, каждый из подповерхностных слоев 122 может соответствовать конкретным литологическим свойствам, конкретному содержанию флюида, конкретному профилю напряжений или давлений, или любому другому подходящему свойству. В некоторых случаях один или более подповерхностных слоев 122 может быть резервуаром текучей среды, содержащим углеводороды или другие виды текучих сред. Подземная область 121 может содержать любой подходящий пласт породы. Например, один или более подповерхностных слоев 122 может содержать песчаники, карбонатные материалы, сланец, уголь, аргиллит, гранит или другие материалы.

[0022] Пример рабочей скважины 102 содержит подсистему 120 инжекционного воздействия, содержащую автомобиль 116 с приборами и инструментами, автомобильные насосные установки 114, и другое оборудование. Подсистема 120 инжекционного воздействия может осуществлять инжекционное воздействие на подземную область 121 через скважину 101. Инжекционным воздействием может быть гидроразрыв, который вызывает трещины в подземной области 121. Например, инжекционное воздействие может инициировать, увеличивать количество, или открывать разрывы в одном или более подповерхностных слоев 122. Гидроразрыв может включать в себя пробный мини-гидроразрыв, обычный или полный гидроразрыв, последующий гидроразрыв, повторный гидроразрыв, окончательный гидроразрыв или другие типы гидроразрыва.

[0023] При гидроразрыве текучая среда гидроразрыва может быть подана в подземную область 121 при любом подходящем давлении текучей среды и с любым подходящим расходом текучей среды. Инжекция текучих сред может быть осуществлена под давлением выше, ниже или равном давлению инициирования трещин, под давлением выше, ниже или равном давлению закрытия трещин, или под давлением, соответствующем любому сочетанию этих и других давлений текучей среды. Давление инициирования трещин для пласта является минимальным давлением инжекции текучей среды, которое может инициировать искусственные трещины в пласте, или способствовать их развитию. Применение гидроразрыва может инициировать искусственные трещины в пласте или способствовать их развитию, или может не инициировать искусственные трещины в пласте или не способствовать их развитию. Давлением закрытия трещин для пласта является минимальное давление инжекции текучей среды, которое может способствовать распространению существующих трещин в подповерхностном пласте. Применение гидроразрыва может способствовать или не способствовать распространению искусственных или природных трещин в пласте.

[0024] Гидроразрыв может быть осуществлен любой подходящей системой с применением любого подходящего метода. Мобильные насосные установки 114 могут содержать подвижные средства, неподвижные установки, шасси, шланги, трубы, емкости или резервуары для текучих сред, насосы, клапаны, или другие соответствующие конструкции и оборудование. В некоторых случаях мобильные насосные установки 114 соединены с рабочей колонной, расположенной в скважине 101. В процессе работы мобильные насосные установки 114 могут закачивать текучую среду в подземную область 121 через рабочую колонну. Закачиваемая текучая среда может содержать основу, проппант, промывочную текучую среду, присадки или другие материалы.

[0025] Гидроразрыв может быть применено в одном месте инжекции текучей среды, или в нескольких местах инжекции текучей среды в подземную область, и инжекция текучей среды может быть осуществлена за один период времени или за несколько различных периодов времени. В некоторых случаях при гидроразрыве могут быть использованы несколько мест инжекции текучей среды в одной скважине, несколько мест инжекции текучей среды в нескольких различных скважинах, или любое подходящее сочетание. Кроме того, при гидроразрыве инжекция текучей среды может быть осуществлена через скважину любого подходящего типа, например, вертикальные скважины, наклонные скважины, горизонтальные скважины, искривленные скважины или любое сочетание этих и других типов.

[0026] Гидроразрывом может управлять любая подходящая система, использующая любой подходящий метод. Автомобиль 116 с приборами и инструментами может содержать подвижные средства, неподвижные установки, или другие соответствующие конструкции. Автомобиль 116 с приборами и инструментами может содержать систему управления инжекцией, которая управляет гидроразрывом, осуществляемым подсистемой 120 инжекционного воздействия, и которая отслеживает его. В некоторых вариантах осуществления система управления инжекцией может для отслеживания и управления инжекционным воздействием взаимодействовать с другим оборудованием. Например, автомобиль 116 с приборами и инструментами может взаимодействовать с мобильной насосной установкой 114, подповерхностными приборами и контрольной аппаратурой.

[0027] Гидроразрыв, так же как и другие действия и природные явления, может вызывать в подземной области 121 микросейсмические события, и в подземной области 121 могут быть собраны микросейсмические данные. Например, микросейсмические данные могут быть собраны одним или несколькими датчиками 112, связанными с наблюдательной скважиной 104, или микросейсмические данные могут быть собраны другими типами систем. Микросейсмическая информация, собираемая в скважинной системе 100, может содержать акустические сигналы, создаваемые природными явлениями, акустические сигналы, связанные с гидроразрывом, которое осуществляют через рабочую скважину 102 или другие типы сигналов. Например, датчики 112 могут обнаруживать акустические сигналы, создаваемые сдвигом пород, перемещением пород, трещинами в породе или другими событиями в подземной области 121. В некоторых случаях на основании микросейсмических данных может быть определено расположение отдельных микросейсмических событий.

[0028] Микросейсмические события в подземной области 121 могут возникать, например, вдоль или около искусственных гидроразрывных трещин. Микросейсмические события могут быть связаны с существовавшими ранее естественными трещинами или с плоскостями гидроразрывных трещин. В некоторых условиях большинство определимых микросейсмических событий связано со срезающими трещинами пород при сдвиге. Такие события могут быть, или могут не быть связаны с искусственными гидроразрывными растягивающими трещинами, которые характеризуются существенным расширением. На ориентацию трещины в пространстве может оказывать влияние режим напряжений, наличие систем разрыва, созданных в различное время в прошлом (например, при той же или другой ориентации напряжений в пространстве). В некоторых условиях более старые трещины могут быть зацементированы в течение некоторого геологического времени и могут оставаться плоскостями пониженной прочности породы в подземной области.

[0029] Наблюдательная скважина 104, как показано на фиг. 1А, содержит ствол 111 скважины в подземной области, расположенной под поверхностью 106. Наблюдательная скважина 104 содержит датчики 112 и другое оборудование, которое может быть использовано для сбора микросейсмической информации. В число датчиков 112 могут входить сейсмографы или другие типы приборов для обнаружения и регистрации звуковых колебаний. Датчики 112 могут быть расположены в различных местах скважинной системы 100. На фиг. 1А датчики 112 показаны установленными на поверхности 106 и под поверхностью 106 в скважине 111. Дополнительно или альтернативно, датчики могут быть расположены в других местах над или под поверхностью 106, в других местах внутри скважины 111 или внутри другой скважины. Наблюдательная скважина 104 может содержать дополнительное оборудование, не показанное на фиг. 1А (например, рабочую колонну, пакеры, обсадную колонну или другое оборудование). В некоторых вариантах осуществления микросейсмические события обнаруживают посредством датчиков, установленных в рабочей скважине 102, или на поверхности 106, без использования наблюдательной скважины.

[0030] В некоторых случаях, вычислительная подсистема 110 или ее часть может быть расположена внутри технического центра управления буровой площадки, в удаленном центре управления работами в режиме реального времени, в другом подходящем месте, или в любом их сочетании. Скважинная система 100 и вычислительная подсистема 110 могут содержать любую соответствующую коммуникационную инфраструктуру, или иметь доступ к ней. Например, скважинная система 100 может содержать несколько отдельных каналов связи или сеть каналов связи, соединенных между собой. В число каналов связи могут входить проводные и беспроводные системы связи. Например, датчики 112 могут взаимодействовать по проводным или беспроводным каналам связи или сетям с автомобилями 116 с приборами и инструментами, или с вычислительной подсистемой 110, или автомобили 116 с приборами и инструментами могут взаимодействовать по проводным или беспроводным каналам связи или сетям с вычислительной подсистемой 110. В число каналов связи могут входить публичные сети передачи данных, частные сети передачи данных, спутниковые соединения, выделенные каналы связи, телекоммуникационные каналы связи или любые соответствующие сочетания этих и других каналов связи.

[0031] Вычислительная подсистема 110 может осуществлять анализ микросейсмических данных, собранных в скважинной системе 100. Например, вычислительная подсистема 110 может анализировать данные о микросейсмических событиях, связанные с гидроразрывом в подземной области 121. Микросейсмические данные, связанные с гидроразрывом, могут содержать данные, собранные до, во время или после инжекции текучей среды. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в любое подходящее время. В некоторых случаях вычислительная подсистема 110 получает микросейсмические данные в режиме реального времени (или, по существу, в режиме реального времени) в процессе гидроразрыва. Например, микросейсмические данные могут быть переданы вычислительной системе 110 непосредственно по мере определения датчиками 112. В некоторых случаях вычислительная подсистема 110 получает некоторые или все микросейсмические данные после завершения гидроразрыва. Вычислительная подсистема 110 может получать микросейсмические данные в любом подходящем формате. Например, вычислительная подсистема 110 может получать микросейсмические данные в формате, выдаваемом микросейсмическими датчиками или детекторами, или вычислительная подсистема 110 может получать микросейсмические данные после осуществления форматирования, упаковки, или другой обработки микросейсмических данных. Вычислительная подсистема 110 может получать микросейсмические данные посредством любых подходящих средств. Например, вычислительная подсистема 110 может получать микросейсмические данные по проводному или беспроводному каналу связи, по проводной или беспроводной сети или посредством одного или более дисков или других носителей данных.

[0032] Вычислительная подсистема 110 может быть использована для анализа стратиграфии разрыва. Стратиграфия породы в подповерхностной зоне может изменяться латерально и вертикально (например, там, где порода является слоистой с точки зрении стратиграфии). Режим напряжений в подповерхностной зоне может изменяться от слоя к слою, например, из-за литологических изменений и локальных изменений напряжений. Значения параметров (например, толщины, модуля Юнга, коэффициента Пуассона) могут изменяться от одного литологического комплекса, его части или области, к другим. При измерениях свойств материалов (например, хрупкости, вязкости и т.д.) могут быть определены комплексы, предпочтительные для гидроразрыва, удержания проппанта, создания прохода для текучей среды, или других целей.

[0033] Вычислительная подсистема 110 может сравнивать стратиграфию трещин с другими характеристиками, такими, как, например, механическая стратиграфия. Механическая стратиграфия может быть результатом различий в литологии, цементации, зернистости, общем содержании органических веществ, и других характеристик подземной области 121. Механическая стратиграфия может быть определена или выражена, например, такими характеристиками, как прочность на разрыв, хрупкость, или другими характеристиками породы. Стратиграфия трещин может быть определена или выражена, например, соответствующими измеримыми свойствами подповерхностных комплексов (например, ориентацией в пространстве, расположением, углом наклона и т.д.), отличающимися от комплекса к комплексу. В некоторых случаях, механическая стратиграфия и стратиграфия трещин могут быть взаимосвязаны. Механическая стратиграфия и стратиграфия трещин могут не обязательно совпадать, например, из-за эффектов диагенеза, времени возникновения трещин и изменения ориентации поля напряжений в различные периоды геологической истории местности. Например, микросейсмические события, вызванные гидроразрывом, могут быть сконцентрированы в определенных интервалах или областях (например, интервалах хрупкой породы), и могут быть менее частыми в других областях (например, в вязких комплексах пород).

[0034] В некоторых вариантах осуществления вычислительная подсистема 110 послойно исследует отдельные события, относящиеся к микротрещинам, которые вызваны гидроразрывом. Вычислительная подсистема 110 может использовать алгоритм, разработанный для определения параметров (например, ориентации в пространстве, расположения, угла наклона и т.д.) искусственных и природных семейств разрыва, которые присутствуют в подповерхностной области и которые проявляются в указанных выше микросейсмических событиях. Анализируемые слои могут соответствовать отдельным подповерхностным слоям 122, показанным на фиг. 1А, или анализируемые слои могут соответствовать областям, принадлежащим отдельным подповерхностным слоям 122, областям, охватывающим несколько подповерхностных слоев, или другим областям. Может быть проведена оценка корреляции слоистой природы различных семейств разрыва, которые присутствуют в некоторых подповерхностных пластах, с другой информацией, такой как диаграмма геофизических исследований скважины, данные выборки, и с сейсмическим анализом, для того, чтобы впоследствии определить комплексы пород в доступном наборе данных, и их различия.

[0035] Может быть проведена проверка геологической достоверности результатов (например, аналитиком, или посредством автоматизированного процесса). В некоторых случаях набор плоскостей, имеющих оптимальную математическую степень соответствия, может быть геологически недопустимым, и другая аппроксимация может быть более пригодна для анализа и может быть более перспективна геологически для оценки трещины. В некоторых случаях сами значения могут быть недостаточно репрезентативны, или размер выборки может быть недостаточен для определения истинных значений.

[0036] Некоторые описанные здесь методы и процессы могут осуществляться вычислительной подсистемой, выполненной с возможностью обеспечения описанной функциональности. В различных вариантах осуществления вычислительное устройство может содержать любые из различных видов устройств, в том числе, но не ограничиваясь этим, персональные вычислительные системы, настольные компьютеры, портативные компьютеры, карманные компьютеры, центральные ЭВМ, наладонные компьютеры, рабочие станции, планшетные компьютеры, серверы приложений, устройства хранения данных, или любые виды вычислительных или электронных устройств.

[0037] Фиг. 1В является схемой примера вычислительной подсистемы 110 с фиг. 1А. Пример вычислительной подсистемы 110 может быть расположен на одной или нескольких скважинах скважинной системы 100, рядом с ними, или в удаленном местоположении. Вычислительная подсистема 110 или ее часть могут функционировать независимо от скважинной системы 100 или независимо от любого другого из компонентов, показанных на фиг. 1А. Пример вычислительной подсистемы 110 содержит процессор 160, запоминающее устройство 150, и контроллеры 170 ввода/вывода, соединенные с возможностью обмена данными шиной 165. К запоминающим устройствам могут относиться, например, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), устройство хранения данных (например, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с возможностью записи, или другие), жесткий диск или другой тип носителя данных. Вычислительная подсистема 110 может быть заранее запрограммирована или может иметь возможность программирования (и перепрограммирования) посредством загрузки программы из другого источника (например, с компакт-диска (CD-ROM), с другого вычислительного устройства по сети передачи данных, или другим способом). Контроллер 170 ввода/вывода соединен с устройствами ввода/вывода (например, монитором 175, мышью, клавиатурой, или другими устройствами ввода/вывода). Устройства ввода/вывода принимают и передают данные в аналоговой или цифровой форме по каналам связи, таким как последовательное соединение передачи данных, беспроводной канал связи (например, инфракрасный, радиочастотный, или другие), параллельное соединение, или другие типы каналов связи.

[0038] К каналу 180 связи могут относиться канал передачи данных любого типа, соединитель, сеть передачи данных, или другое соединение. Например, к каналу 180 связи могут относиться беспроводная или проводная сеть, локальная вычислительная сеть (LAN), глобальная компьютерная сеть (WAN), частная сеть, общедоступная сеть (такая, как Интернет), сеть WiFi, сеть со спутниковым каналом связи, или другая сеть передачи данных.

[0039] Запоминающее устройство 150 может содержать команды (например, машинный код), связанные с операционной системой, компьютерными приложениями, и другими ресурсами. Запоминающее устройство 150 может также содержать данные приложений и объекты данных, которые могут быть интерпретированы одним или более приложениями или виртуальными машинами, запущенными на вычислительной подсистеме 110. Как показано на фиг. 1В, пример запоминающего устройства 150 содержит микросейсмические данные 151, геологические данные 152, данные 153 о трещинах, другие данные 155, и приложения 156. В некоторых вариантах осуществления запоминающее устройство вычислительного устройства содержит дополнительную или другую информацию.

[0040] Микросейсмические данные 151 могут содержать информацию о расположении микросейсмов в подземной области. Например, микросейсмические данные могут содержать информацию, основанную на акустических данных, полученных в наблюдательной скважине 104, на поверхности 106, в рабочей скважине 102 или в других местах. Микросейсмические данные 151 могут содержать информацию, собираемую датчиками 112. В некоторых случаях микросейсмические данные 151 комбинируют с другими данными, переформатируют или обрабатывают другим образом. Данные о микросейсмических событиях могут содержать любую соответствующую информацию, относящуюся к микросейсмическим событиям (расположения, магнитуды, неопределенности, времена, и т.д.). Данные о микросейсмических событиях могут содержать данные, полученные при одном или нескольких гидроразрывах, в состав которых могут входить данные, собранные до, во время или после инжекции текучей среды.

[0041] Геологические данные 152 могут содержать информацию о геологических характеристиках подземной области 121. Например, геологические данные 152 могут содержать информацию о подповерхностных слоях 122, информацию о скважинах 101, 111, или информацию о других признаках подземной области 121. В некоторых случаях геологические данные 152 содержат информацию о литологии, содержании текучей среды, профиле напряжений, профиле давлений, пространственной протяженности или других признаках одного или более пласта пород в подземной области. Геологические данные 152 могут содержать информацию, полученную на основе диаграмм геофизических исследований скважины, образцов пород, выхода породы на поверхность, посредством построения микросейсмического изображения или из других источников.

[0042] Данные 153 о трещинах могут содержать информацию о плоскостях трещин в подземной области. Данные 153 о трещинах могут отображать в модели подземной области расположение, размеры, формы или другие свойства трещин. Данные 153 о трещинах могут содержать информацию о естественных трещинах, трещинах, вызванных гидроразрывом, или о любых других типах неоднородностей в подземной области 121. Данные 153 о трещинах могут содержать плоскости трещин, определенные по микросейсмическим данным 151. Для каждой плоскости трещины данные 153 о трещинах могут содержать информацию (например, угол вскрытия, угол наклона, и т.д.), определяющую ориентацию трещины в пространстве, информацию, определяющую форму (например, изгиб, размер прохода и т.д.) трещины, информацию, определяющую границы трещины, или любую другую соответствующую информацию.

[0043] В число приложений 156 могут входить программные приложения, скрипты, программы, функции, исполнимые файлы, или другие модули, которые интерпретирует или исполняет процессор 160. Такие приложения могут содержать машиночитаемые команды для выполнения одной или более операций, представленных на фиг. 4. Приложения 156 могут содержать машиночитаемые команды для создания пользовательского интерфейса или графика, такого, как, например, представленные на фиг. 2А, 2В, 3А, 3В, 3С, или 3D. Приложения 156 могут получать входные данные, такие как микросейсмические данные, геологические данные, или другие типы входных данных, из запоминающего устройства 150, из другого локального источника, или из одного или более удаленных источников (например, посредством канала 180 связи). Приложения 156 могут выдавать выходные данные, и могут сохранять выходные данные в запоминающем устройстве 150, на другом локальном носителе, или на одном или нескольких удаленных устройствах (например, посредством передачи выходных данных через канал 180 связи).

[0044] Процессор 160 может выполнять команды, например, для формирования выходных данных на основе входных данных. Например, процессор 160 может выполнять приложения 156 посредством исполнения программных комплексов, скриптов, программ, функций, исполнимых файлов, или других модулей, содержащихся в приложениях 156. Процессор 160 может выполнять одну или более операций, представленных на фиг. 4, или формировать один или несколько интерфейсов или графиков, представленных на фиг. 2А, 2В, 3А, 3В, 3С, или 3D. Входные данные, которые получает процессор 160, или выходные данные, формируемые процессором 160, могут содержать любые из микросейсмических данных 151, геологических данных 152, данных 153 о трещинах, или других данных 155.

[0045] На фиг. 2А и 2В представлены примеры снимков 200а, 200b экрана программного средства для определения стратиграфии разрыва в подземной области. Примеры снимков экрана показывают пользовательский интерфейс, на котором представлены вид слоев породы и проекции расположений микросейсмических событий на плоскости. Вертикальная ось 208а соответствует измерению вертикальной глубины в подповерхностной области (например, расстоянию от поверхности, высоте, и т.д.), и горизонтальная ось 208b соответствует горизонтальному измерению в этой области (например, соответствует диапазону широт, долгот, или их сочетаний). Могут отображаться данные для любой подходящей подповерхностной области. Подповерхностная область, показанная на фиг. 2А и 2В, содержит несколько подповерхностных слоев 206а, 206b, 206с, 206d, 206е, и 206f, скважину 202 для инжекции и наблюдательную скважину 204. Подземная область 121 может содержать дополнительные или другие признаки.

[0046] Местоположения микросейсмических событий в подземной области указаны на графике фиг. 2А и 2В. Например, точки 209а, 209b, 209с, 209d, 209е, и 209f соответствуют оценке местоположений микросейсмических событий. Снимок 200а экрана содержит также прямоугольник 210а, представляющий собой фильтр микросейсмических событий, и снимок 200b экрана содержит прямоугольник 210b, расположенный иначе, представляющий собой другой фильтр микросейсмических событий.

[0047] На фиг. 2А и 2В фильтр представлен в виде выбора прямоугольного участка подповерхностной области. Фильтр может иметь любые другие подходящие форму, размер и другие признаки. В некоторых вариантах осуществления пользователь может перемещать, изменять форму, или изменять конфигурацию фильтра другим образом посредством взаимодействия с отображаемым на экране прямоугольником (например, перемещения при нажатой кнопке мыши). Пользователь может изменять фильтр любым другим подходящим образом, или фильтр может содержать параметры, которые заранее выбираются или задаются автоматически.

[0048] Форма или цвет точек может указывать на этап гидроразрыва, на котором были собраны микросейсмические данные, соответствующие этой точке - точки одинаковой формы (например, круглые, треугольные, квадратные, в виде прямоугольных треугольников, ромбовидные и т.д.) соответствуют данным, собранным на одном и том же этапе гидроразрыва. В некоторых вариантах осуществления точки могут иметь цветовой код, могут иметь заливку, или могут иметь другую конфигурацию в зависимости от этапа инжекционного воздействия, вызвавшего события, в зависимости от магнитуды событий, в зависимости от отклонений, связанных с событиями, или в зависимости от другой информации. Например, микросейсмические события, зарегистрированные на стадии инжекции текучей среды без проппантов, могут быть обозначены точками с заливкой первого цвета, и микросейсмические события, зарегистрированные на стадии инжекции текучей среды с проппантом, могут быть обозначены точками с заливкой второго цвета.

[0049] В пользовательском интерфейсе может быть отображено любое подходящее количество точек микросейсмических данных. В некоторых вариантах осуществления используются сотни или тысячи точек микросейсмических данных. Каждая точка микросейсмических данных может содержать информацию о положении, связанном с микросейсмическим событием, и информацию о магнитуде, связанной с микросейсмическим событием. Информация о положении микросейсмического события может содержать пространственные координаты (например, широту, долготу, высоту, глубину, и т.д.), определяющие местоположение подповерхностного пласта, в котором акустические данные указывают на возникновение микросейсмического события. Акустические данные, регистрируемые в одном или нескольких местоположениях, могут быть использованы для определения места микросейсмического события, например, посредством триангуляции или другого метода. Местоположение и магнитуда могут быть определены на основе различий во времени прохождения детектируемого акустического сигнала, абсолютной или относительной магнитуд детектируемых акустических сигналов, формы сигнала или относительных сдвигов фаз детектируемых акустических сигналов, или на основе других свойств детектируемых акустических сигналов. Каждая точка микросейсмических данных может дополнительно содержать информацию о времени, соответствующем микросейсмическому событию. Например, информация о времени может указывать на абсолютное или относительное время возникновения каждого из микросейсмических событий. Каждая точка микросейсмических данных может дополнительно содержать информацию об отклонении или неточности, связанных с оцениваемым микросейсмическим событием. Например, местоположению или магнитуде каждого из микросейсмических событий может соответствовать полоса отклонения.

[0050] Фильтры, обозначенные прямоугольниками 210а и 210b, могут быть использованы при анализе стратиграфии трещин в подземной области. Например, фильтр может быть применен для выбора точек данных, используемых в качестве входных для вычисления параметров (ориентации в пространстве, расположения, угла наклона и т.д.) различных семейств трещин. Анализ может быть выполнен на подмножестве данных, попадающих в границы фильтра. Может быть рассчитана статистика ориентаций в пространстве, расположений и углов наклона трещин, наблюдаемых в границах фильтра. Затем фильтр может быть перемещен, например, в положение, соответствующее второй глубине, и анализ может быть выполнен снова. Такой алгоритм может быть выполнен итеративно, например, до тех пор, пока анализ не будет проведен по всему набору данных.

[0051] Анализ гидроразрыва может быть проведен с использованием любого подходящего метода. Стратиграфия трещин, которая может быть представлена в виде статистической вариации количества и характеристик семейств трещин, может быть скоррелирована с механической стратиграфией, которая может быть получена на основании диаграмм геофизических исследований скважины и на основании сейсмических свойств. В некоторых случаях различные фильтры могут частично перекрывать друг друга. Перекрытие может быть отрегулировано пользователем, или оно может быть отрегулировано автоматически по заранее заданному пользователем правилу. Размер фильтра может быть настроен пользователем или автоматическими вычислительными средствами. Для определения формы верха и основания фильтра глубин может быть использована структурная карта, таким образом, что анализ может быть проведен по стратиграфии комплексов в подповерхностной области. Анализ может быть выполнен с использованием подвижного фильтра и с отдельной настройкой его размера для каждой стадии гидравлического разрыва. Анализ может быть выполнен на различных подмножествах данных, соответствующих стадиям гидравлического разрыва. Анализ может быть выполнен до предела разрешающей способности данных, и, в некоторых случаях, анализ может быть более точным при увеличении разрешающей способности или достоверности (или и того, и другого) микросейсмических данных.

[0052] Результаты анализа могут быть представлены пользователю, например, в графическом пользовательском интерфейсе, или другими способом. В некоторых случаях геологическая информация о подземной области и комплексе с трещинами может быть использована для определения возможных сочетаний, достоверность которых наиболее вероятна, и тех, которые могут быть недостоверны. В некоторых случаях набор микросейсмических данных сам по себе не дает полного описания гидроразрыва, так как разрешающей способности приборов может быть недостаточно для очень незначительных событий. Поэтому набор данных может быть неполным или иметь отклонения, вызванные процессом обнаружения и обработки. В некоторых случаях такие факторы могут быть устранены или скомпенсированы. На стадии анализа может быть принята во внимание геологическая история подповерхностной области, например, если трещины были вызваны в более раннее время, в которое режим напряжений мог отличаться от текущего режима напряжений.

[0053] В некоторых случаях хрупкие и вязкие комплексы могут иметь различные структуры трещин (например, ориентацию в пространстве, расположение, углы и т.д.) и семейства трещин могут отличаться у различных вертикальных комплексов в стратиграфической колонке. Некоторые структуры трещин являются совокупностью геологических и тектонических событий, которым была подвержена порода за свою историю, и эффектов гидроразрыва, на которые оказывает влияние существующий режим напряжений.

[0054] В подземных областях некоторых типов комплексы нескольких семейств трещин могут быть обусловлены сложной геологической историей, и более простые структуры (например, с единственным семейством трещин) могут быть обусловлены более простой геологической историей. Текущее состояние напряжений может изменяться от изотропного до сильного анизотропного. При изотропном режиме напряжений напряжения вдоль обоих горизонтальных измерений близки по магнитуде, и максимальное и минимальное горизонтальные напряжения приблизительно равны. В изотропном случае гидроразрыв может открыть или заново открыть сложное семейство трещин. По мере увеличения анизотропии напряжений, при которой величина максимального горизонтального напряжения сильно превышает величину минимального напряжения, возникающие при гидроразрыве трещины могут иметь тенденцию к большей плоскостности и походить на простую трещину с двумя ветвями. Эти и другие режимы напряжений могут обуславливать сходные или различные типы структур трещин.

[0055] В некоторых случаях в более хрупком комплексе в стратиграфической колонке трещин трещины могут быть распределены более равномерно, или они могут быть распределены в соответствии с определенной структурой трещин. В случае изотропных текущих напряжений структура трещины может быть по существу симметричной. В случае, если картина напряжений сильно анизотропная, результирующий индуцированный гидроразрыв может быть гораздо больше похож на трещину с двумя ветвями. Эти и другие режимы напряжений могут обуславливать сходные или различные типы структуры трещин.

[0056] На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D представлены графики примеров плоскостей трещин в подповерхностной области. На графиках на фиг. 3А, 3В, 3С и 3D представлены примеры плоскостей разрыва, сформированных на основании микросейсмических данных. На основании микросейсмических данных могут быть сформированы другие типы плоскостей трещин или семейств трещин, которые могут содержать плоскости трещин, отличающиеся от показанных на чертежах. Плоскость трещины может иметь любые подходящие размер, форму, геометрию, или пространственное взаимоотношение с другими плоскостями трещин.

[0057] График плоскостей трещин могут быть построен в любой подходящей системе координат, с использованием любого подходящего графического представления. Каждый из графиков 300а, 300b, 300с, и 300d, показанных на фиг. 3А, 3В, 3С, и 3D, соответственно, содержит три оси - горизонтальную ось северной широты, горизонтальную ось восточной долготы, и вертикальную ось глубины. Каждый набор осей представляет собой геологический слой в подземной области. Показанные на фигурах примеры графиков содержат точки, соответствующие микросейсмическим событиям, и замкнутые поверхности, представляющие собой плоскости трещин.

[0058] Каждая из плоскостей трещин представлена на графиках 300а, 300b, 300с, 300d трехмерной поверхностью. Плоскости трещин могут быть определены посредством любого подходящего метода, например, с использованием любого подходящего программного обеспечения или алгоритма.

[0059] Плоскость трещины может быть сформирована, например, при помощи вычисления параметров плоскости (например, параметров a, b, с, и d плоскости ах+by+zy+d=0), соответствующих пространственным координатам микросейсмических точек данных. Примерами методов вычисления параметров плоскости, соответствующих пространственным координатам, являются аппроксимация хи-квадрат и другие. В некоторых вариантах осуществления плоскости трещин могут быть сформированы на основе микросейсмических данных, как раскрыто в международной патентной заявке PCT/US 2011/032741, поданной 15 апреля 2011 года, под названием «Systems and methods for hydraulic fracture characterization using microseismic event data» (Системы и способы для определения характеристик гидроразрывных трещин с использованием данных о микросейсмических событиях»).

[0060] На фиг. 3А и 3В представлен анализ стадии гидроразрыва в скважине, расположенной в нефтегазоносном комплексе Хайнесвиль-Боужер (Haynesville-Bossier). На графике 300а на фиг. 3А представлены плоскости трещин в пласте Боужер (Bossier); подповерхностный слой, представленный на графике 300а, выбран при помощи фильтра. Подповерхностный слой расположен на вертикальной глубине от 11300 до 12400 футов. На графике 300а представлены 48 плоскостей, сформированных с высокой достоверностью на основе 203 выбранных микросейсмических событий в подповерхностном слое. На графике 300а фиг. 3А представпены плоскости трещин трех семейств трещин. Эти три семейства трещин имеют стратиграфические признаки, показанные ниже в таблицах 3А-1, 3А-2 и 3А-3.

[0061] На графике 300b фиг. 3В представлены плоскости трещин на сланцевом участке Хайнесвиль (Haynesville); подповерхностный слой, представленный на графике 300b, выбран при помощи фильтра. Подповерхностный слой расположен на вертикальной глубине от 12400 до 12500 футов. На графике 300b представлены 48 плоскостей, сформированных с высокой достоверностью на основании 208 выбранных микросейсмических событий в подповерхностном слое. На графике 300b фиг. 3В представлены плоскости трещин трех семейств трещин. Эти три семейства трещин имеют стратиграфические признаки, показанные ниже в таблицах 3В-1, 3В-2 и 3В-3.

[0062] Как отмечено выше, на фиг. 3А представлены плоскости трещин, определенные для пласта Боужер, и на фиг. 3В представлены плоскости трещин, определенные для сланцевого участка Хайнесвиль. Плоскости трещин на фиг. 3А и 3В обнаружены в одной и той же скважине на одной и той же стадии гидроразрыва. При сравнении графиков видно, что два подповерхностных слоя визуально представляют различные совокупности семейств трещин с разными характеристиками ориентации, расположения и наклона. Ориентации трех семейств в некоторой степени близки, но преобладание одной совокупности по сравнению с другой заметно отличается. Такие отличия могут быть обнаружены, например, посредством применения к вычислениям стратиграфии трещин соответствующих фильтров, и возможные причины этих отличий могут быть проанализированы на основании данных.

[0063] Не всегда существуют отличия в ориентации, расположении и углах наклона различных семейств трещин, присутствующих в различных комплексах скважины. Например, на фиг. 3С и 3D показаны сходства между семействами разрыва, наблюдаемыми в наборах данных, соответствующих меловым комплексам Остина (Austin) и комппексу Игл Форд (Eagle Ford) в южном Техасе.

[0064] На графике 300с на фиг. 3С представлены плоскости трещин в меловом комплексе Остина (Austin); подповерхностный слой, представленный на графике 300с, выбран при помощи фипьтра. Подповерхностный слой расположен на вертикальной глубине от 12800 до 12970 футов. На графике 300с представлены 40 ппоскостей, сформированных с высокой достоверностью на основе 92 выбранных микросейсмических событий в подповерхностном слое. На графике 300с фиг. 3С представлены плоскости трещин двух семейств трещин. Эти два семейства трещин имеют стратиграфические признаки, показанные ниже в таблицах 3С-1 и 3С-2.

[0065] На графике 300d на фиг. 3D представлены плоскости разрыва в комплексе Игл Форд (Eagle Ford); подповерхностный слой, представленный на графике 300d, выбран при помощи фильтра. Подповерхностный слой распопожен на вертикальной глубине от 13000 до 13210 футов. На графике 300d представпены 60 ппоскостей, сформированных с высокой достоверностью на основании 272 выбранных микросейсмических событий в подповерхностном слое. На графике 300d на фиг. 3D представлены плоскости разрыва двух семейств разрыва. Эти два семейства разрыва имеют стратиграфические признаки, показанные ниже в таблицах 3D-1 и 3D-2.

[0066] Как отмечено выше, на фиг. 3С представлены плоскости трещин, определенные для Мелового комплекса Остина (Austin), а на фиг. 3В представлены плоскости трещин, определенные для комплекса Игл Форд (Eagle Ford). Плоскости трещин на фиг. 3С и 3D обнаружены в одной и той же скважине на одной и той же стадии гидравлических разрыва. При сравнении графиков видно, что два подповерхностных слоя визуально представляют сходные совокупности семейств трещин с близкими характеристиками ориентации, расположения и наклона. Такие сходства могут быть обнаружены, например, посредством применения к вычислениям стратиграфии трещин соответствующих фильтров, и возможные причины этих отличий могут быть проанализированы на основании данных.

[0067] Может быть проведен анализ любых подходящих трещин или семейств трещин. В некоторых случаях несколько событий могут создать пересекающиеся наборы естественных трещин. Они могут быть или не быть частично открыты или зацементированы в текущий момент времени. На эту картину трещин может оказывать влияние гидроразрыв, и микросейсмические события следуют этим трендам. В любом множестве микросейсмических данных, даже в сложных множествах, могут оставаться свидетельства таких природных трещин, которые могут быть обнаружены при анализе событий. Также это может быть верно для стратиграфии разрыва и механической стратиграфии, которые могут быть определены при анализе микросейсмических данных.

[0068] На фиг. 4 представлена блок-схема примерного способа 400 вычисления стратиграфии трещин. Некоторые или все операции способа 400 могут быть выполнены одним или несколькими вычислительными устройствами. В некоторых вариантах осуществления способ 400 может содержать дополнительные операции, меньшее количество операций, или другие операции, которые могут быть выполнены в том же или в другом порядке. Более того, одна или несколько отдельных операций или подмножеств операций способа 400 могут быть выполнены изолированно или в других условиях. Выходные данные, формируемые по способу 400, в том числе выходные данных, формируемые на промежуточных операциях, могут включать в себя сохраненную, отображаемую, распечатываемую, отправляемую, передаваемую или обрабатываемую информацию.

[0069] На шаге 402 получают данные о гидроразрыве. Например, микросейсмические данные могут быть получены из запоминающего устройства, из удаленного устройства, или из другого источника. Микросейсмические данные могут содержать информацию об измеренном местоположении нескольких микросейсмических событий, информацию об измеренной магнитуде каждого из микросейсмических событий, информацию о неопределенности, связанной с каждым из микросейсмических событий, информацию о времени, связанном с каждым из микросейсмических событий, и т.д. Микросейсмические данные могут содержать микросейсмические данные, собранные на наблюдательной скважине, на рабочей скважине, на поверхности, или в других местах скважинной системы. Микросейсмические данные, связанные с гидроразрывом, могут содержать данные о микросейсмических событиях, собранные до, во время или после осуществления гидроразрыва. Например, в некоторых случаях, микросейсмическое наблюдение начинается до начала осуществления гидроразрыва и/или заканчивается после завершения гидроразрыва.

[0070] На шаге 408 получают параметры фильтра. Параметры фильтра могут содержать любую соответствующую информацию о параметрах фильтра, которые должны быть применены при анализе микросейсмических данных. Параметры фильтра могут определять конкретный подповерхностный слой для анализа. Например, параметры фильтра могут определять диапазон глубин в подземной области конкретного комплекса пород или пласт в подземной области. Фильтр может иметь любые подходящие размер и геометрию. Например, фильтр может представлять собой трехмерное пространство или двухмерную область. Фильтр может иметь бесконечную протяженность в одном или более измерениях (например, фильтр не имеет границ в одном или более горизонтальных измерениях), или фильтр может определять ограниченную область или пространство. Фильтр может быть прямоугольным, трапециевидным, эллиптическим, или иметь любую подходящую правильную или неправильную двухмерную форму. Фильтр может быть призматическим, усеченным коническим, сферическим, или иметь любую подходящую правильную или неправильную трехмерную форму.

[0071] Фильтр может содержать дополнительные или другие параметры, например, отличные от параметров, определяющих участок подповерхностной области. Например, фильтр может определять диапазон времен, неопределенностей, амплитуд, или других параметров микросейсмических событий, которые должны быть выбраны для анализа или исключены из него. В качестве другого примера, фильтр может определять плоскости трещин или плоскости трещин, которые должны быть выбраны для анализа или исключены из него.

[0072] Параметры фильтра могут быть сформированы любым подходящим способом. Например, параметры фильтра могут быть выбраны заранее, или они могут быть автоматически вычислены на основании других данных. Как показано на фиг. 4, параметры фильтра, в некоторых случаях, могут быть сформированы на основании ввода данных пользователем. Например, на шаге 404 может быть отображен пользовательский интерфейс, а на шаге 406а через этот пользовательский интерфейс может быть введена выбранная пользователем геологическая область. Этот пользовательский интерфейс может быть аналогичен пользовательскому интерфейсу, показанному на фиг. 2А и 2В, или может быть использован пользовательский интерфейс другого вида. Пользователь может выбрать фильтр или параметры фильтра посредством указания участка подземной области в графическом пользовательском интерфейсе, посредством указания интересующего пласта породы или комплекса породы, посредством ввода значений, соответствующих вертикальному диапазону в пласте, или пользователь может выбрать фильтр или параметры фильтра другим образом.

[0073] На шаге 410 фильтр используется для выбора части микросейсмических данных, соответствующих геологической области. Посредством фильтра могут быть выбраны все микросейсмические события в геологической области, или посредством фильтра могут быть выбраны не все микросейсмические события в геологической области. Посредством фильтра могут быть выбраны все плоскости трещин, пересекающие геологическую область, или посредством фильтра могут быть выбраны не все микросейсмические события, соответствующие плоскостям трещин, которые пересекают геологическую область. Посредством фильтра могут быть выбраны микросейсмические события, соответствующие конкретному гидроразрыву или конкретной стадии гидроразрыва. Посредством фильтра могут быть выбраны события с определенными амплитудами, расположениями, неопределенностями или другими параметрами.

[0074] На шаге 412 на основании микросейсмических данных формируют плоскости трещин. Плоскости трещин могут быть сформированы любым подходящим способом. В некоторых случаях плоскости трещин формируют посредством полностью автоматического алгоритма. Плоскостью трещины может быть плоскость или другая поверхность, заданная в трехмерной системе координат. Плоскость трещины может быть плоской поверхностью, или плоскость трещины может содержать изгибы, кривые, грани или другие признаки. Плоскость трещины может быть ограниченной поверхностью с четко заданными границами и конечной протяженностью. Или, в некоторых случаях, плоскость трещины может быть представлена в виде неограниченной поверхности бесконечной протяженности в одном или нескольких измерениях.

[0075] В некоторых случаях плоскости трещин формируют на основании микросейсмических данных до применения фильтра. Например, плоскости трещин могут быть сформированы на основании всех микросейсмических данных или их части, и фильтр может быть применен для выбора плоскостей трещин, пересекающих геологическую область, заданную параметрами фильтра.

[0076] На шаге 414 на основании плоскостей трещин проводят анализ стратиграфии трещин в геологической области. Стратиграфия трещин может быть определена, например, посредством вычисления угла наклона каждой из плоскостей трещин, вычисления угла вскрытия каждой из плоскостей трещин, вычисления расположения плоскостей трещин, или посредством выполнения любого сочетания этих и других вычислений.

[0077] Угол наклона плоскости трещины может представлять собой угол между плоскостью трещины и горизонтальной плоскостью (например, плоскостью xy). Угол вскрытия может представлять собой угол между базовой горизонтальной осью (например, осью x) и горизонтальной линией, по которой плоскость трещины пересекает горизонтальную плоскость. Например, угол вскрытия может быть задан относительно направления на север или относительно другого базового горизонтального направления. Плоскость трещины может быть задана другими параметрами, в том числе угловыми параметрами, отличными от угла вскрытия и угла наклона. В некоторых вариантах осуществления угол вскрытия и угол наклона плоскости трещины могут быть определены на основе микросейсмических данных, как описано в международной патентной заявке PCT/US 2011/032741, поданной 15 апреля 2011 года, под названием «Systems and methods for hydraulic fracture characterization using microseismic event data» (Системы и способы для определения характеристик гидроразрыва с использованием данных о микросейсмических событиях).

[0078] Расположение трещины может указывать на среднее расстояние между трещинами в геологической области. Расположение трещин может быть вычислено, например, для отдельных трещин, совокупностей, семейств, или других групп трещин. В некоторых типах пластов трещины имеют тенденцию к образованию в совокупностях, сориентированных приблизительно в пределах шестидесяти градусов друг от друга. Некоторые пласты содержат множество совокупностей трещин. Например, пласт может содержать первую совокупность трещин с первичной ориентацией в пространстве, которая может определяться направлением максимальных напряжений. Пласт может также содержать вторую совокупность трещин с вторичной ориентацией в пространстве, которая отличается от первичной ориентации в пространстве. Вторичная ориентация в пространстве может отличаться от первичной ориентации в пространстве, например, на любой допустимый угол.

[0079] В некоторых вариантах осуществления стратиграфия трещин может вычисляться посредством статистического анализа параметров плоскостей трещин в геологической области. Например, стратиграфия трещин может быть вычислена посредством вычисления средней величины, медианы, стандартного отклонения, диапазона, или других статистических параметров углов наклона, углов вскрытия, расположений трещин или других параметров плоскостей трещин. Стратиграфия трещин может содержать статистические параметры, относящиеся к группам плоскостей трещин, параметры отдельных плоскостей трещин, или любое подходящее сочетание. Примеры информации о стратиграфии трещин представлены в таб. 3А-1, 3А-2, 3А-3, 3В-1, 3В-2, 3В-3, 3С-1, 3С-2, 3D-1 и 3D-2. Вычислением стратиграфии трещин могут быть получены дополнительные или другие типы данных.

[0080] На шаге 416 выполняют и сопоставляют стратиграфию трещин с механической стратиграфией. Сопоставление стратиграфии трещин с механической стратиграфией может содержать сравнение пространственных вариаций в стратиграфии трещин с пространственными вариациями механических свойств породы. Например, может быть проведено сравнение пространственных вариаций угла наклона, вскрытия, и расположения трещин с пространственными вариациями хрупкости породы, напряжений, плотности, пористости, и т.д.

[0081] Дополнительно (или в качестве альтернативы) для сопоставления стратиграфии трещин с механической стратиграфией, может быть проведено сравнение вычисленной стратиграфии трещин с другой стратиграфической информацией о трещинах. Например, может быть проведено сравнение стратиграфических данных о трещинах в нескольких различных геологических областях подземной области, на нескольких различных стадиях инжекционного воздействия в одной и той же геологической области, в нескольких различных инжекционных скважинах в подземной области, в нескольких различных подземных областях или в любых подходящих сочетаниях.

[0082] Как показано на фиг. 4, процесс может быть итеративным или повторяемым, например, для анализа стратиграфии разрыва в нескольких различных геологических областях. Анализируемые области могут частично перекрывать друг друга, или может проводиться анализ неперекрывающихся областей. В некоторых случаях на каждой из итераций может проводиться анализ особых подобластей, принадлежащих пласту породы или комплексу породы. В некоторых случаях на каждой из итераций может проводиться анализ особых пластов породы или комплексов породы. Любая из групп или подгрупп операций, показанных на фиг. 4, может быть выполнена циклически любым подходящим образом и для различных целей.

[0083] Некоторые варианты осуществления изобретения и раскрытых в настоящем описании операций могут быть реализованы в виде цифровой электронной схемы, или в компьютерном программном обеспечении, программно-аппаратном обеспечении, или в аппаратном обеспечении, включающих в себя элементы, раскрытые в настоящем описании и их эквиваленты, или сочетания одного или нескольких из них. Некоторые варианты осуществления объекта изобретения, раскрытого в настоящем описании, могут быть реализованы в виде одной или нескольких компьютерных программ, то есть, одного или нескольких модулей компьютерных программных команд, закодированных на компьютерном носителе данных, предназначенных для исполнения на устройстве обработки данных или для управления его работой. Компьютерный носитель данных может быть машиночитаемым устройством хранения данных, машиночитаемой платой хранения данных, запоминающим устройством или массивом с произвольным доступом или с последовательным доступом, сочетанием одного или нескольких из них, или может входить в их состав. Более того, хотя компьютерный носитель данных не является передаваемым сигналом, компьютерный носитель данных может быть источником или приемником компьютерных программных команд, закодированных в виде искусственно генерируемого передаваемого сигнала. Компьютерный носитель данных может также быть одним или несколькими отдельными физическими компонентами или носителями (например, несколькими компакт-дисками (CD), дисками, или другими устройствами хранения данных), или может содержаться на них.

[0084] Термин «устройство обработки данных» обозначает все виды устройств, аппаратов, и машин для обработки данных, в том числе, например, программируемый процессор, компьютер, систему на кристалле, или несколько вышеуказанных устройств, аппаратов или машин, или их сочетание. Такое устройство может содержать специализированные логические схемы, например, программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA) или интегральные схемы специального назначения (ASIC). Устройство может также содержать, в дополнение к аппаратному обеспечению, программный код, формирующий среду выполнения описываемых компьютерных программ, например, программный код, который составляет встроенную программу, стек протоколов, систему управления базами данных, операционную систему, межплатформенную среду выполнения, виртуальную машину, или сочетание одного или нескольких из них. Устройство и среда выполнения могут являться реализацией множества различных моделей организации вычислений, таких как инфраструктуры веб-сервисов, распределенного вычисления и сетевого распределенного вычисления.

[0085] Компьютерная программа (также называемая программой, программным обеспечением, программным приложением, скриптом, или программным кодом) может быть написана при помощи любых языков программирования, в том числе компилируемых или интерпретируемых языков, декларативных или процедурных языков. Компьютерная программа может соответствовать, но не обязательно соответствует, файлу в файловой системе. Программа может храниться в части файла, содержащем и другие программы и данные (например, один или несколько скриптов, хранящихся в документе языка разметки), в отдельном файле, выделенном для описываемой программы, или в нескольких связанных файлах (например, файлах, в которых хранятся один или несколько модулей, подпрограмм, или частей программного кода). Компьютерная программа может быть установлена для выполнения на одном или нескольких компьютерах, которые расположены на одной площадке или распределены по нескольким площадкам и связаны посредством сети передачи данных.

[0086] Некоторые из процессов и логических алгоритмов, раскрытых в настоящем описании, могут быть выполнены одним или несколькими программируемыми процессорами, исполняющими одну или несколько компьютерных программ для выполнения действий по обработке входных данных и формирования выходных данных. Процессы и логические алгоритмы могут быть также исполнены специализированной логической схемой, например, программируемой пользователем вентильной матрицей (FPGA) или интегральной схемой специального назначения (ASIC), а указанное устройство также может быть реализовано в виде FPGA или ASIC.

[0087] К процессорам, подходящим для исполнения компьютерной программы, относятся, например, микропроцессоры как общего, так и специального назначения, и процессоры цифрового компьютера любого вида. Обычно процессор получает команды или данные из постоянного запоминающего устройства и/или из запоминающего устройства с произвольным доступом. Компьютер содержит процессор для выполнения действий в соответствии с командами и одно или несколько запоминающих устройств для хранения команд и данных. Компьютер может также содержать один или несколько запоминающих устройств большой емкости для хранения данных, например, магнитных, магнитооптических дисков или оптических дисков или может быть выполнен с возможностью обмена данными с ними. Однако компьютер не обязательно должен содержать такие устройства. К устройствам, подходящим для хранения программных команд и данных, относятся все формы энергонезависимой памяти, носителей данных и запоминающих устройств, в том числе, например, полупроводниковые запоминающие устройства (например, устройства EPROM, EEPROM, флэш-памяти, и другие), магнитные диски (например, внутренние жесткие диски, съемные диски, и другие), магнитооптические диски, а также диски CD-ROM и DVD-ROM. Процессор и запоминающее устройство могут быть дополнены логическими схемами специального назначения или входить в их состав.

[0088] Для обеспечения взаимодействия с пользователем операции могут исполняться на компьютере, содержащем устройство отображения (например, монитор или устройство отображения другого типа) для отображения информации пользователю, и клавиатуру и указательное устройство (например, мышь, шаровой указатель, планшет, экран, чувствительный к касанию, или указательное устройство другого типа), посредством которого пользователь может произвести ввод данных в компьютер. Также для обеспечения взаимодействия с пользователем могут быть применены устройства других типов; например, обратная связь, предоставляемая пользователю, может иметь форму сенсорной обратной связи, например, визуальной обратной связи, звуковой обратной связи, или тактильной обратной связи; ввод данных пользователем также может быть осуществлен в любой форме, в том числе в форме звукового, речевого или тактильного ввода данных. Кроме того, компьютер может взаимодействовать с пользователем посредством отправки документов и получения документов от устройств, используемых пользователем; например, посредством отправки веб-страниц веб-обозревателю на клиентском устройстве пользователя в ответ на запросы, получаемые от веб-обозревателя.

[0089] Клиент и сервер обычно удалены друг от друга и часто взаимодействуют посредством сети передачи данных. К примерам сетей передачи данных относятся, в том числе локальная вычислительная сеть (LAN) и глобальная компьютерная сеть (WAN), глобальная сеть (например, Интернет), сеть, содержащая спутниковое соединение, и сети с равноправными узлами (например, свободные сети с равноправными узлами). Взаимоотношения клиента и сервера возникают посредством компьютерных программ, выполняемых на соответствующих компьютерах и связанных между собой клиент-серверными взаимоотношениями.

[0090] Несмотря на то, что настоящее описание содержит множество подробностей, они должны быть истолкованы не как ограничивающие объем заявляемых прав, а как раскрывающие признаки, характерные для конкретных примеров осуществления. Определенные признаки, раскрытые в настоящем описании в контексте отдельных вариантов осуществления, могут также сочетаться с другой стороны, различные признаки, раскрытые в контексте одного варианта осуществления, могут быть также реализованы в нескольких вариантах осуществления отдельно или в любых подходящих подкомбинациях.

[0091] Раскрыто некоторое количество вариантов осуществления. Тем не менее, нужно понимать, что могут быть сделаны различные модификации. Соответственно, другие варианты осуществления охватывает приведенная ниже формула изобретения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для исследований трещин в процессе гидроразрыва пласта. Предложенные система, способ и программное обеспечение применимы для вычисления стратиграфии трещин в подземной области. В некоторых аспектах осуществляется получение данных о микросейсмических событиях, связанных с гидроразрывом в подземной области, причем подземная область содержит множество подповерхностных слоев. Для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях, соответствующих трещинам в конкретном подповерхностном слое, применяют фильтр. На основании плоскостей трещин, связанных с выбранным подмножеством данных о микросейсмических событиях, вычисляют стратиграфию трещин для конкретного подповерхностного слоя. Технический результат - повышение точности и достоверности информации относительно стратиграфии трещин гидроразрыва пласта. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 9 ил., 10 табл.

1. Компьютерно-реализуемый способ определения стратиграфии трещин на основании микросейсмических данных, содержащий:
применение фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях, причем данные о микросейсмических событиях связаны с гидроразрывом подземной области, содержащей множество подповерхностных слоев, при этом выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях связано с плоскостями трещин в конкретном подповерхностном слое подземной области;
вычисление посредством устройства обработки данных стратиграфии трещин для конкретного подповерхностного слоя, причем стратиграфию трещин вычисляют на основании плоскостей трещин, связанных с выбранным подмножеством данных о микросейсмических событиях; и
сопоставление вычисленной стратиграфии трещин и механической стратиграфии для конкретного подповерхностного слоя.

2. Способ по п. 1, в котором фильтр содержит параметры, определяющие заданную область в подповерхностном слое, причем применение фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях включает в себя определение микросейсмических событий в заданной области, при этом стратиграфию трещин вычисляют для заданной области.

3. Способ по п. 1, в котором фильтр содержит параметры, определяющие заданную область в подповерхностном слое, причем применение фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях включает в себя установление микросейсмических событий, связанных с плоскостями трещин, пересекающими заданную область, при этом стратиграфию трещин вычисляют для заданной области на основании установленных микросейсмических событий.

4. Способ по п. 3, в котором по меньшей мере одна из плоскостей трещин пересекает заданную область и по меньшей мере один другой подповерхностный слой, при этом обнаруженные микросейсмические события содержат по меньшей мере одно микросейсмическое событие в другом подповерхностном слое.

5. Способ по п. 1, в котором фильтр содержит параметры фильтра, определяющие заданную область в подповерхностном слое, при этом параметры фильтра определяют заданную область в виде диапазона вертикальных глубин.

6. Способ по п. 1, в котором фильтр содержит параметры фильтра, определяющие заданную область в подповерхностном слое, при этом способ дополнительно содержит:
создание пользовательского интерфейса, содержащего графическое представление подповерхностных слоев подземной области и местоположений микросейсмических событий; и
получение посредством пользовательского интерфейса выбранных пользователем параметров фильтра.

7. Способ по п. 1, в котором вычисление стратиграфии трещин содержит по меньшей мере одно из следующего:
создание статистического описания ориентаций трещин для плоскостей трещин, связанных с конкретным подповерхностным слоем;
создание статистического описания расположения трещин для плоскостей трещин, связанных с конкретным подповерхностным слоем, или
создание статистического описания углов наклона трещин для плоскостей трещин, связанных с конкретным подповерхностным слоем.

8. Способ по п. 1, в котором выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях содержит все микросейсмические события в конкретном подповерхностном слое.

9. Способ по п. 1, в котором выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях содержит не все микросейсмические события в конкретном подповерхностном слое.

10. Способ по п. 1, в котором выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях содержит все плоскости трещин в конкретном подповерхностном слое.

11. Способ по п. 1, в котором выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях содержит не все плоскости трещин в конкретном подповерхностном слое.

12. Постоянный машиночитаемый носитель данных, на котором закодированы команды, исполнение которых устройством обработки данных обеспечивает выполнение операций, включающих в себя:
применение фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях, причем данные о микросейсмических событиях связаны с гидроразрывом подземной области, содержащей множество подповерхностных слоев, причем выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях связано с плоскостями трещин в конкретном подповерхностном слое подземной области;
вычисление стратиграфии трещин для конкретного подповерхностного слоя, причем стратиграфию трещин вычисляют на основании плоскостей трещин, связанных с выбранным подмножеством данных о микросейсмических событиях, и
сопоставляют вычисленную стратиграфию трещин и механическую стратиграфии конкретного подповерхностного слоя.

13. Машиночитаемый носитель данных по п. 12, в котором фильтр содержит параметры, определяющие заданную область в подповерхностном слое, причем применение фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях включает в себя установление микросейсмических событий в заданной области, при этом стратиграфию трещин вычисляют для заданной области.

14. Машиночитаемый носитель данных по п. 12, в котором фильтр содержит параметры, определяющие заданную область в подповерхностном слое, причем применение фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях включает в себя установление микросейсмических событий, связанных с плоскостями трещин, пересекающими заданную область, при этом стратиграфию трещин вычисляют для заданной области на основании установленных микросейсмических событий.

15. Машиночитаемый носитель данных по п. 12, в котором вычисление стратиграфии трещин содержит по меньшей мере одно из следующего:
создание статистического описания пространственных ориентаций трещин для плоскостей трещин, связанных с конкретным подповерхностным слоем;
создание статистического описания расположения трещин для плоскостей трещин, связанных с конкретным подповерхностным слоем, или
создание статистического описания углов наклона трещин для плоскостей трещин, связанных с конкретным подповерхностным слоем.

16. Машиночитаемый носитель данных по п. 12, дополнительно содержащий сопоставление вычисленной стратиграфии трещин и параметров с механической стратиграфией конкретного подповерхностного слоя.

17. Система определения стратиграфии трещин на основании микросейсмических данных, содержащая:
машиночитаемый носитель данных, который содержит данные о микросейсмических событиях, связанные с гидроразрывом в подземной области, и
устройство обработки данных, выполненное с возможностью
применения фильтра для выбора подмножества данных о микросейсмических событиях, причем выбранное подмножество данных о микросейсмических событиях связано с плоскостями трещин в конкретном подповерхностном слое из множества подповерхностных слоев в подземной области;
вычисления стратиграфии трещин для конкретного подповерхностного слоя, причем стратиграфию трещин вычисляют на основании плоскостей трещин, связанных с выбранным подмножеством данных о микросейсмических событиях, и
сопоставления вычисленной стратиграфии трещин с механической стратиграфией конкретного подповерхностного слоя.

18. Система по п. 17, в которой устройство обработки данных дополнительно выполнено с возможностью создания пользовательского интерфейса, включающего в себя графическое представление подповерхностных слоев подземной области и местоположений микросейсмических событий, причем система дополнительно содержит отображающее устройство, выполненное с возможностью
отображения пользовательского интерфейса и
получения выбранных пользователем параметров фильтра.