УПРАВЛЕНИЕ МИКРОСЕЙСМИЧЕСКИМИ ДАННЫМИ ДЛЯ ОТСЛЕЖИВАНИЯ ТРЕЩИН Российский патент 2016 года по МПК G01V1/28 G06F17/50 G06F19/00 E21B43/26 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке США, серийный №61/710,582, под названием «Identifying Dominant Fracture Orientations» (Определение главных ориентаций трещин), поданной 5 октября 2012 г., и заявке на патент США на изобретение, серийный номер №13/896,406, под названием «Managing Microsesismic Data for Fracture Matching» (Управление микросейсмическими данными для отслеживания трещин), поданной 17 мая 2013 г.

Область техники, к которой относится изобретение

[0002] Настоящее описание изобретения относится к управлению микросейсмическими данными, например, в процессе отслеживания трещинами. Микросейсмические данные часто получают в связи с гидравлическими разрывами пласта, применяемыми к подземной формации. Гидравлические разрывы пласта, как правило, применяются, чтобы вызвать образование искусственных трещин в подземной формации и тем самым повысить продуктивность подземной формации при добыче углеводородов. Давления, создаваемые гидроразрывом пласта, могут вызывать в подземной формации сейсмические события малой амплитуды или малой энергии, данные о которых могут регистрироваться датчиками и накапливаться для анализа.

Сущность изобретения

[0003] В некоторых аспектах управление микросейсмическими данными осуществляется, например, путем сортировки и подразделения на категории микросейсмических событий. Микросейсмическими данными можно управлять в режиме реального времени, например, в процессе сбора дополнительных микросейсмических данных.

[0004] В некоторых аспектах плоскость трещины связана с первым множеством микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта в подземной зоне. Для второго, отличного от первого, множества микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта определяют упорядоченность. Одно событие из второго множества микросейсмических событий выбирают на основании упорядоченности. Плоскость развития трещины обновляют на основании выбранного микросейсмического события.

[0005] Варианты осуществления этих и других аспектов могут включать в себя один или более из следующих признаков. Второе множество микросейсмических событий содержит новые микросейсмические события, полученные после формирования первой, ранее сформированной плоскости трещины. Упорядоченность формируют на основании временного порядка, в котором выявлялись события второго множества микросейсмических событий, возникшие вследствие гидроразрыва. Плоскость трещины содержит первую ранее сформированную плоскость трещины, при этом второе множество микросейсмических событий содержит одно или несколько микросейсмических событий, связь которых с одной или несколькими другими ранее сформированными плоскостями трещин отсутствовала. Упорядоченность формируют на основании временного порядка, в котором терялась связь событий второго множества микросейсмических событий с другими ранее сформированными плоскостями трещин.

[0006] Дополнительно или альтернативно, варианты осуществления этих и других аспектов могут включать в себя один или более из следующих признаков. Данные, указывающие упорядоченность, определяют последовательность второго множества микросейсмических событий от первого микросейсмического события до последнего. При выборе одного события из второго множества микросейсмических событий на основании упорядоченности выбирают первое по порядку микросейсмическое событие. Микросейсмическое событие выбирают по принципу «первым пришел - первым ушел».

[0007] Дополнительно или альтернативно, варианты осуществления этих и других аспектов могут включать в себя один или более из следующих признаков. Перед обновлением плоскости трещины эту плоскость выбирают из множества ранее сформированных плоскостей трещины. Плоскость трещины выбирают на основании выбранного микросейсмического события. Плоскость трещины выбирают на основании расстояния между плоскостью трещины и выбранным микросейсмическим событием. После обновления плоскости трещины данные сохраняют, чтобы связать обновленную плоскость трещины с выбранным микросейсмическим событием. Обновленная плоскость трещины отображается в режиме реального времени в ходе гидроразрыва.

[0008] Дополнительно или альтернативно, варианты осуществления этих и других аспектов могут включать в себя один или более из следующих признаков. Кластеры событий идентифицируют в пределах второго множества микросейсмических событий, сохраняя данные, чтобы указать упорядоченность этих кластеров. Каждый кластер идентифицируют на основании пространственной близости микросейсмических событий внутри кластера. Микросейсмическое событие выбирают путем выбора кластера событий. Множество плоскостей трещин обновляют на основании микросейсмических событий в выбранном кластере.

[0009] Подробности одного или нескольких вариантов осуществления приведены на прилагаемых чертежах и в нижеследующем описании. Другие признаки, цели и преимущества станут понятными из описания и чертежей, а также из формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

[0010] На фиг. 1А представлена схема типовой скважинной системы. На фиг. 1В представлена схема типовой вычислительной подсистемы 110, приведенной на фиг. 1А.

[0011] На фиг. 2 представлена типовая система для управления микросейсмическими данными.

[0012] На фиг. 3A-3F представлены графики, демонстрирующие обновления типовой плоскости трещины.

[0013] На фиг. 4 показана блок-схема типового способа управления микросейсмическими данными.

[0014] Одинаковые позиционные обозначения на различных чертежах обозначают одинаковые элементы.

Подробное раскрытие изобретения

[0015] В некоторых аспектах настоящего описания параметры трещины, доминирующие варианты пространственной ориентации трещины или другие данные идентифицируют по микросейсмическим данным. В некоторых случаях эти или другие типы данных идентифицируют в динамическом режиме, например, в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. Идентификация плоскостей трещин по микросейсмическим событиям в режиме реального времени может быть полезной для многих применений и методов анализа. Такие функциональные возможности могут встраиваться в системы управления, программные и аппаратные средства и другие типы инструментов, находящихся в распоряжении инженеров нефтегазовых промыслов, например, когда они анализируют потенциальные нефтегазовые месторождения, стимулируя образование трещин гидроразрыва и анализируя полученные сигналы. Такие инструменты могут обеспечить надежный прямой интерфейс для представления и визуализации динамики гидроразрывных трещин, который может способствовать анализу сложности трещин, структуры системы трещин и формы месторождения. Эти инструменты могут использоваться при оценке эффективности гидравлического разрыва пласта, например, за счет улучшения, увеличения или оптимизации плотности расположения трещин гидроразрыва и длины и высоты трасс. Такие улучшения гидроразрыва, применяемые к пласту-коллектору, могут улучшить добычу углеводородов или других запасов из коллектора.

[0016] Гидравлические разрывы пласта могут применяться в любой подходящей подземной зоне. Гидравлические разрывы пласта часто применяют в плотных формациях с малопроницаемыми коллекторами, которые могут включать в себя, например, малопроницаемые традиционные нефтегазовые коллекторы, непрерывные залежи бассейнового типа и сланцевые газовые коллекторы, или другие типы формаций. Гидравлические разрывы пласта могут применяться также в других типах коллекторов. Гидроразрыв может вызывать образование искусственных трещин в геологической среде, что позволяет повысить продуктивность коллектора при добыче углеводородов.

[0017] В ходе применения гидравлического разрыва пласта закачивание текучих сред под высоким давлением может изменять напряжения, способствовать накапливанию напряжений сдвига и вызывать другие эффекты в структурах геологической среды. В некоторых случаях микросейсмические события связаны с гидроразрывными трещинами, вызываемыми операциями гидроразрыва. Акустические волны или звуковые колебания, связанные с напряжениями и деформациями горных пород и образованием трещин, можно регистрировать и собирать их данные с помощью датчиков. В некоторых случаях микросейсмические события имеют низкую энергию (например, когда значение каротажных данных об интенсивности или моментальной магнитуде меньше трех), при этом с местоположениями событий связана некоторая неопределенность, либо систематическая ошибка или погрешность измерения. Неопределенность может быть описана, например, при помощи вытянутого сфероида, где наибольшая вероятность относится к центру сфероида, а наименьшая вероятность - к его краю.

[0018] Картирование микросейсмических событий можно использовать в целях определения геометрического местоположения точечного источника микросейсмических событий на основании зарегистрированных продольных и поперечных волн. Зарегистрированные продольные и поперечные волны (например, p-волны и s-волн) могут обеспечивать дополнительную информацию о микросейсмических событиях, включая местоположение точечного источника, местоположение события и неопределенность измерения положения, время возникновения события, моментальную магнитуду события, направление движения частиц и спектр излучения энергии, и возможно, также другие сведения. Микросейсмические события можно контролировать в режиме реального времени, а в некоторых случаях события также обрабатывают в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. В некоторых случаях после гидроразрыва микросейсмические события, собранные на основании гидроразрыва, обрабатывают вместе с «пост-данными».

[0019] Обработка данных о микросейсмических событиях, собранных в связи с гидроразрывом, может включать в себя установление соответствия между трещинами (называемое также картированием трещин). Процессы установления соответствия между трещинами позволяют идентифицировать плоскости трещин в любой зоне на основании данных о микросейсмических событиях, собранных в этой зоне. Некоторые типовые вычислительные алгоритмы для установления соответствия между трещинами используют данные о микросейсмических событиях (например, местоположение события, неопределенность измерения местоположения события, моментальная магнитуда события и т.д.) с целью идентификации отдельных трещин, соответствующих полученному множеству микросейсмических событий. Некоторые типовые вычислительные алгоритмы позволяют вычислять статистические свойства характера трещины. Статистические свойства могут включать в себя, например, ориентацию трещин, тенденции ориентации трещин, размеры трещины (длину, высоту, площадь и т.д.), плотность трещин, сложность трещин, свойства системы трещин и т.д. Некоторые вычислительные алгоритмы учитывают неопределенность местоположения событий, используя несколько вариантов реализации местоположений микросейсмических событий. Например, для заданного распределения вероятностей на сфероиде или другого типа распределения могут использоваться альтернативные варианты реализации статистических методов, связанных с методом Монте-Карло.

[0020] В целом, алгоритмы установления соответствия между трещинами могут обрабатывать данные в режиме реального времени, пост-данные или любую их подходящую комбинацию и другие типы данных. Некоторые вычислительные алгоритмы для установления соответствия между трещинами обрабатывают только пост-данные. Алгоритмы, обрабатывающие пост-данные, можно использовать, когда какое-либо подмножество или несколько подмножеств подлежащих обработке микросейсмических данных были собраны в связи с гидроразрывом; такие алгоритмы могут получать доступ (например, в качестве начального ввода данных) к полному подмножеству обрабатываемых микросейсмических событий. В некоторых вариантах осуществления алгоритмы для установления соответствия между трещинами обрабатывают данные в режиме реального времени. Такие алгоритмы можно использовать для автоматического установления соответствия между трещинами в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. Алгоритмы, обрабатывающие данные в режиме реального времени, можно использовать во время гидроразрыва, причем такие алгоритмы могут адаптировать или обновлять в динамическом режиме ранее определенную модель трещины, чтобы отразить вновь полученные данные о микросейсмических событиях. Например, после того как данные о микросейсмическом событии в связи с гидроразрывом на месторождении зарегистрированы и собраны, алгоритм автоматического установления соответствия между трещинами в режиме реального времени может реагировать на это новое событие, динамически идентифицируя и извлекая данные о плоскостях трещин по уже собранным микросейсмическим событиям в режиме реального времени. Некоторые вычислительные алгоритмы для установления соответствия между трещинами могут обрабатывать комбинацию пост-данных и данных в режиме реального времени.

[0021] Иногда алгоритмы картирования трещин выполнены с возможностью учета условий, возникающих при обработке микросейсмических данных в режиме реального времени. Например, несколько типов проблем или условий могут возникать, главным образом, в контексте реального времени. В некоторых случаях методы обработки в режиме реального времени можно адаптировать, чтобы учитывать (либо уменьшать или избегать) снижение точности, иногда связанное с трещинами, информацию о которых извлекают из наборов данных, не содержащих достаточного количества микросейсмических событий или не содержащих достаточного количества микросейсмических событий в некоторых частях пространственно-временной области. Некоторые методы обработки в режиме реального времени можно адаптировать для получения данных о трещинах, согласующихся с данными о трещинах, получаемыми с помощью методов обработки пост-данных. Например, некоторые из типовых методов обработки в режиме реального времени, раскрытых в настоящей заявке, дали результаты, статистически аналогичные, согласно проверке статистической гипотезы (по t-критерию и F-критерию), результатам, полученным методами обработки пост-данных по тем же данным.

[0022] Иногда методы обработки в режиме реального времени можно адаптировать, чтобы без задержки (мгновенно, с точки зрения пользователя) предлагать пользователям данные об идентифицированных трещинах. Такие характеристики могут позволить промысловым инженерам или операторам в динамическом режиме получать информацию о геометрии трещин и регулировать параметры гидроразрыва при необходимости (например, улучшать, расширять, оптимизировать или иным образом изменять гидроразрыв). В некоторых случаях информацию о плоскостях трещин в динамическом режиме извлекают из микросейсмических данных и отображают для промысловых инженеров в режиме реального времени. Методы обработки в режиме реального времени могут обеспечивать высокую производительность. В некоторых случаях производительность можно повысить за счет технологии параллельных вычислений, технологии распределенных вычислений, методов параллельно-поточной обработки, алгоритмов быстрого двоичного поиска или сочетания этих и других аппаратных и программных решений, способствующих выполнению операций в режиме реального времени.

[0023] В некоторых вариантах осуществления технология установления соответствия между трещинами позволяет непосредственно представлять информацию о плоскостях трещин, связанную с трехмерными микросейсмическими событиями. Отображаемые плоскости трещин могут представлять системы трещин, имеющие несколько вариантов ориентации и активирующих сложные картины трещин. В некоторых случаях параметры трещины гидроразрыва извлекают из данных об облаке микросейсмических событий; такие параметры могут включать в себя, например, тенденции ориентации трещин, плотность расположения трещин, сложность трещин. Информация о параметрах трещин может предоставляться промысловым инженерам или операторам, например, с помощью табличного, цифрового или графического интерфейса, или интерфейса, сочетающего табличные, цифровые и графические элементы. Графический интерфейс может быть представлен в режиме реального времени и демонстрировать динамику трещин гидроразрыва в режиме реального времени. В некоторых случаях это помогает промысловым инженерам анализировать сложность трещин, систему трещин и форму месторождения, или позволяет им лучше понимать процесс гидроразрыва по мере его развития.

[0024] В некоторых вариантах осуществления показатели достоверной точности используют для количественного выражения определенности информации о плоскостях трещин, извлекаемой из микросейсмических данных. Показатели достоверной точности можно использовать для классификации трещин по уровням доверительной вероятности. Например, в некоторых контекстах подходят три уровня доверительной вероятности (низкий уровень доверительной вероятности, средний уровень доверительной вероятности и высокий уровень доверительной вероятности), тогда как в других контекстах целесообразно использовать другое количество (например, два, четыре, пять и т.д.) уровней доверительной вероятности. Показатель достоверной точности плоскости трещины можно вычислить на основании любых подходящих данных. В некоторых вариантах осуществления показатель достоверной точности для плоскости трещины вычисляют на основании местоположений микросейсмических событий и неопределенностей расположения, моментальной магнитуды отдельных микросейсмических событий, расстояний между отдельными событиями и их опорной плоскостью трещины, количества опорных событий, связанных с плоскостью трещины, и веса изменения ориентации трещины, помимо прочих данных.

[0025] Показатели достоверной точности можно вычислять, а плоскости трещин классифицировать в любой подходящий момент времени. В некоторых случаях показатели достоверной точности вычисляют, а плоскости трещин классифицируют в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. Плоскости трещин можно представлять пользователю в любой подходящий момент времени и в любом подходящем формате. В некоторых случаях плоскости трещин представляют в графической форме с помощью пользовательского интерфейса в режиме реального времени в соответствии с показателями достоверной точности, в соответствии с уровнями доверительной вероятности или в соответствии с другим типом классификации. В некоторых случаях пользователь может выбирать отдельные группы или отдельные плоскости (например, с высокими уровнями доверительной вероятности) для просмотра или анализа. Плоскости трещин могут быть представлены пользователю в алгебраическом формате, цифровом формате, графическом формате, или с помощью сочетания этих и других форматов.

[0026] В некоторых вариантах осуществления микросейсмические события контролируют в режиме реального времени в ходе гидравлического разрыва пласта. По мере текущего контроля (мониторинга) событий они могут также обрабатываться в режиме реального времени; помимо этого, они могут обрабатываться позднее в качестве пост-данных, или с использованием сочетания обработки в режиме реального времени и обработки пост-данных. События можно обрабатывать любым подходящим методом. Иногда события обрабатывают по отдельности, в тот момент времени и в том порядке, в котором они были получены. Например, состояние системы S(M,N-1) можно использовать, чтобы представить М плоскостей, сформированных по N-1 предыдущим событиям. Новое наступающее N-e событие может запустить систему S(M,N-1). В некоторых случаях, после получения N-го события, формируют гистограмму или распределение диапазонов ориентации. Например, для определения допустимых доминирующих вариантов ориентации, встроенных в наборы трещин, может быть сформирована гистограмма распределения вероятностей или гистограмма преобразования Хафа вырожденных плоскостей в области углов падения и углов простирания.

[0027] Базовая плоскость может быть сформирована по подмножеству микросейсмических событий. Например, любые три неколлинеарные точки в пространстве математически определяют базовую плоскость. Базовая плоскость, определенная тремя неколлинеарными микросейсмическими событиями, может быть представлена нормальным вектором (а, b, с). Нормальный вектор (а, b, с) может быть вычислен на основании положения трех событий. Ориентация базовой плоскости может быть вычислена по нормальному вектору. Например, угол падения θ и угол простирания φ получают с помощью следующих выражений:

Угол падения θ плоскости трещины может представлять угол между плоскостью трещины и горизонтальной плоскостью (например, плоскостью xy). Угол простирания φ плоскости трещины может представлять угол между горизонтальной координатной осью (например, осью х) и горизонтальной линией, по которой плоскость трещины пересекает горизонтальную плоскость. Например, угол простирания может определяться относительно севера или другого горизонтального опорного направления. Плоскость трещины может определяться и другими параметрами, включая угловые параметры, отличные от угла падения и угла простирания.

[0028] В целом, N событий могут поддерживать Р базовых плоскостей, где P=N(N-1)(N-2)/6, углы падения и простирания. Гистограмму вероятностей можно построить по углам ориентации. Примеры методов формирования, обновления и использования гистограмм на основании микросейсмических данных раскрыты в предварительной заявке на патент США №61/710,582, поданной 5 октября 2012 г.

[0029] Плоскости трещин, связанные с набором микросейсмических событий, могут быть получены из доминирующих вариантов ориентации, встроенных в данные гистограмм. Базовые плоскости, поддерживающие доминирующую ориентацию (θ, φ), могут быть или почти параллельными, или находиться в одной плоскости. Базовые плоскости, находящиеся в одной плоскости, могут сливаться, образуя новую плоскость трещины с более прочной опорой (например, представляющую большее количество микросейсмических событий). Для объединения плоскостей трещин можно использовать любой подходящий метод. Иногда, для каждой доминирующей ориентации (θ, φ), нормальный к плоскости вектор строится с помощью компонентов (sinθcosφ, sinθsinφ, cosθ). В некоторых случаях получаемые результаты нечувствительны к местоположению плоскости и, без потери общности, плоскость можно построить по этому нормальному вектору (например, предполагая, что начало координат находится в этой плоскости). Плоскость можно описать уравнением xsinθcosφ+ysinθsinφ+zcosθ=0. Нормальное расстояние со знаком каждого события (х₀, y₀, z₀) от базовой плоскости до построенной плоскости может быть представлено как d=-(x₀sinθcosφ+y₀sinθsinφ+x₀cosθ). В этом представлении события с противоположными знаками d расположены с противоположных сторон плоскости.

[0030] В некоторых случаях микросейсмические события группируются в кластеры исходя из их расстояния от построенных плоскостей трещин. Например, кластер событий может содержать группу событий, ближайших к построенной плоскости трещины. По существу, каждый кластер микросейсмических событий может поддерживать конкретную плоскость трещины. Термин «размер кластера» подразумевает количество событий, которые содержит кластер. В некоторых случаях вводимые пользователем или другие программные данные могут указывать минимальное количество событий в поддерживаемом кластере. Минимальный размер кластера может зависеть от количества микросейсмических событий в составе данных. В некоторых случаях минимальный размер кластера должен быть больше или равен трем. Например, кластеры, имеющие размер, больший или равный минимальному размеру кластера, могут рассматриваться в качестве допустимых плоскостей трещин. К местоположению и значениям неопределенности местоположения для событий в каждом кластере может применяться алгоритм подбора, чтобы найти соответствующую им плоскость трещины.

[0031] Для идентификации плоскости трещины по набору микросейсмических событий можно использовать любой подходящий метод. Иногда используют метод подбора хи-квадрата. Если имеется K наблюдаемых микросейсмических событий, местоположения могут быть представлены как (x_i, y_i, z_i), а неопределенности их измерения - как (σ_i,x, σ_i,y, σ_i,z), где 1≤i≤K. Параметры модели плоскости z=ах+by+с можно вычислить, например, путем минимизации оценочной функции хи-квадрат

[0032] Решение оценочной функции хи-квадрат может быть найдено любым подходящим методом. В некоторых случаях, функция может быть получена путем решения трех уравнений, представляющих собой частные производные χ²(а,b,с) своих переменных, где каждая частная производная принудительно устанавливается в ноль. В некоторых случаях аналитического решения для этой нелинейной математической системы уравнений не существует. Чтобы найти решение относительно параметров а, b и с и вычислить углы падения и простирания (например, используя приведенное выше уравнение (1)), могут применяться численные методы (например, численный метод Ньютона, метод Ньютона-Рафсона, метод сопряженных градиентов или другой метод). Ориентация доминирующей плоскости трещины, вычисляемой по микросейсмическим событиям, может быть такой же или немного отличной от доминирующей ориентации трещины, определенной по гистограмме. Примеры методов вычисления параметров плоскости трещины по местоположениям микросейсмических событий раскрыты в предварительной заявке на патент США №61/710,582, поданной 5 октября 2012 г.

[0033] В некоторых случаях новое наступающее N-e микросейсмическое событие связано с плоскостями трещин, уже определенными на основании предыдущих N-1 микросейсмических событий. Связав новое событие с существующей трещиной, можно использовать какой-то алгоритм для обновления существующей трещины. Например, обновление трещины может привести к изменению геометрии, местоположения, ориентации или других параметров трещины. Выбрав одну из ранее определенных плоскостей трещины, можно вычислить расстояние плоскости трещины от нового события. Если это расстояние меньше или равно параметру контроля расстояния, новое событие можно добавить к множеству опорных событий для плоскости трещины. Если расстояние больше, чем параметр контроля расстояния, можно выбирать (например, итерационно или рекурсивно) другие ранее определенные плоскости трещины, пока не будет найдена плоскость в пределах порогового расстояния. После добавления нового события к опорному множеству для плоскости трещины, можно оценить и, при необходимости, пересчитать новые значения падения и простирания (например, используя метод подбора хи-квадрата или другой статистический или детерминистский прием вычислений) для плоскости трещины. Как правило, пересчет параметров трещины вызывает ограниченное изменение ориентации вследствие условного контроля расстояния.

[0034] Иногда, когда новое микросейсмическое событие связано с плоскостью трещины, один или несколько параметров (например, остаточное расстояние, площадь и т.д.) можно модифицировать или оптимизировать. Остаточное расстояние r плоскости может представлять среднее расстояние от опорных событий до плоскости. Если остаточное расстояние меньше, чем заданный допуск Т на остаточную величину, новое событие может быть помечено как относящееся к множеству связанных событий для этой плоскости. Иногда, когда остаточное расстояние r оказывается в пределах заданного допуска Т, запускают или останавливают дополнительный процесс, с помощью которого другие связанные события опорного множества исключают из списка. Площадь плоскости трещины может представлять размер плоскости трещины. Как показывает опыт, новое событие обычно заставляет плоскость трещины распространяться в длину, расти в высоту, или вызывает оба явления. Таким образом, вычислительные процессы можно ограничить условием неубывающей площади, в силу которого площадь новой плоскости должна возрастать или оставаться равной площади исходной плоскости (а не сокращаться), когда к плоскости добавляют новое событие.

[0034] Ориентация плоскости трещины может представлять угол плоскости трещины. Например, для представления ориентации плоскости трещины можно использовать нормальный вектор, углы падения и простирания или другие подходящие параметры. Изменение ориентации плоскости трещины (или другие изменения плоскости трещины) могут стать причиной перемещения некоторых связанных опорных событий из списка связанных событий в список несвязанных событий исходя из их расстояния от обновленной плоскости трещины. Дополнительно или альтернативно, изменение ориентации плоскости трещины может стать причиной присвоения плоскости трещины некоторых ранее несвязанных событий исходя из их близости к обновленной плоскости трещины. Дополнительно, некоторые события, связанные с соседними плоскостями, могут также быть связаны с текущей плоскостью. Если новое событие связано с двумя плоскостями трещин, плоскости трещин могут пересекаться. В некоторых случаях пересекающиеся плоскости могут сливаться. Если новое событие не принадлежит к какой-либо существующей плоскости трещины, его можно отнести к списку «несвязанных событий».

[0035] Достоверная точность определения трещины может использоваться в качестве критерия определенности, связанной с плоскостями трещин, определенными по микросейсмическим данным. Иногда достоверную точность определяют в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. Достоверную точность можно определять по любым подходящим данным с помощью любых подходящих вычислений. Иногда на показатель достоверной точности для плоскости трещины влияют один или несколько из следующих параметров: количество микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины, неопределенность местоположения микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины, моментальная магнитуда (т.е. энергия, интенсивность и т.д.) для микросейсмических событий, связанных с плоскостью трещины, расстояние между плоскостью трещины и микросейсмическими событиями, связанными с плоскостью трещины, ориентация плоскости трещины относительно доминирующей ориентации в множестве микросейсмических данных, или сочетание этих и других данных. Примеры методов вычисления уровня достоверности для плоскости трещины раскрыты в предварительной заявке на патент США №61/710,582, поданной 5 октября 2012 г.

[0036] В некоторых случаях графический дисплей позволяет пользователям отслеживать и отображать пространственную и временнýю эволюцию конкретных плоскостей трещин, включая их формирование, распространение и рост. Например, пользователь может наблюдать стадии пространственной и временнóй эволюции конкретной плоскости трещины, например, определяя первоначально плоскость трещины на основании трех микросейсмических событий, новое событие, изменяющее ориентацию плоскости, новое событие, вызывающее рост площади плоскостей (например, по вертикали, горизонтали или в обоих направлениях), или другие стадии эволюции плоскости трещины. Пространственная и временнáя эволюция плоскостей трещины может представлять пути перемещения возбуждающих жидкостей и расклинивающих агентов, закачиваемых в скелет горной породы. Визуальное отображение динамики плоскостей трещин может помочь пользователям лучше понять процесс гидравлического разрыва, точнее проанализировать сложность трещины, оценить эффективность гидроразрыва или улучшить эксплуатационные характеристики скважины.

[0037] Хотя в данной заявке описаны примеры, содержащие данные о микросейсмических событиях, методы и системы, раскрытые в данной заявке, можно применять и к другим типам данных. Например, раскрытые здесь методы и системы можно использовать для обработки множеств данных, включающих в себя элементы данных, не относящиеся к микросейсмическим событиям, которые могут содержать другие типы физических данных, связанные с подземной зоной. В некоторых аспектах данная заявка обеспечивает концепцию для обработки больших объемов данных, причем эта концепция может быть адаптирована к различным применениям, не рассматриваемым специально в данном описании. Например, раскрытые здесь методы и системы можно использовать для анализа пространственных координат, данных об ориентации или других типов информации, полученной из какого-либо источника. В качестве примера можно собирать образцы почв или пород (например, во время бурения) и определять концентрацию данного соединения (например, определенной «соли») как функцию местоположения. Это может помочь геофизикам и операторам оценивать геослои в грунте.

[0038] На фиг. 1А показано схематическое изображение типовой системы 100 скважин с вычислительной подсистемой 110. Типовая система 100 скважин включает в себя рабочую скважину 102 и наблюдательную скважину 104. Наблюдательная скважина 104 может находиться на расстоянии от рабочей скважины 102, вблизи от рабочей скважины 102 или в любом подходящем месте. Система 100 скважин может содержать одну или несколько дополнительных рабочих скважин, наблюдательных скважин или других типов скважин. Вычислительная подсистема 110 может содержать одно или несколько вычислительных устройств или систем, находящихся у рабочей скважины 102, у наблюдательной скважины 104 или в других местах. Вычислительная подсистема 110 или любые из ее компонентов могут размещаться отдельно от других компонентов, показанных на фиг. 1А. Например, вычислительная подсистема 110 может находиться в центре обработки данных, вычислительном центре или другом подходящем месте. Система 100 скважин может содержать дополнительные или другие элементы, при этом элементы системы скважин могут размещаться, как показано на фиг. 1А, или в любой другой подходящей конфигурации.

[0039] Типовая рабочая скважина 102 содержит ствол 101 скважины в подземной зоне 121 под поверхностью 106. Подземная зона 121 может содержать одну или меньше одной породной формации, или подземная зона 121 может содержать больше одной породной формации. В примере, показанном на фиг. 1А, подземная зона 121 содержит различные подповерхностные слои 122. Подповерхностные слои 122 могут определяться геологическими или другими свойствами подземной зоны 121. Например, каждый из подповерхностных слоев 122 может соответствовать конкретному литологического составу, конкретному характеру насыщенности, конкретному профилю напряжения или давления или любой другой подходящей характеристике. В некоторых случаях один или несколько подповерхностных слоев 122 могут представлять собой пласт-коллектор флюидов, содержащий углеводороды или другие типы флюидов. Подземная зона 121 может содержать любую подходящую породную формацию. Например, один или несколько подповерхностных слоев 122 могут содержать песчаник, карбонатные материалы, сланец, уголь, аргиллит, гранит или другие материалы.

[0040] Типовая рабочая скважина 102 содержит подсистему 120 обработки путем закачивания, включающую в себя автомобили 116 с приборами, автомобильные насосные установки 114 и другое оборудование. Подсистема 120 обработки путем закачивания может применять к подземной зоне 121 обработку с помощью закачивания через ствол 101 скважины. Обработка путем закачивания может представлять собой операцию гидроразрыва, создающую трещины в подземной зоне 121. Например, обработка путем закачивания может инициировать, вызывать распространение или открытие трещин в одном или нескольких подповерхностных слоях 122. Операция гидроразрыва может включать в себя пробный мини-гидроразрыв, стандартный или полный гидроразрыв, последующий гидроразрыв, повторный гидроразрыв, заключительный гидроразрыв или другой тип гидравлического разрыва пласта.

[0041] При гидроразрыве текучую среду для гидроразрыва можно закачивать в подземную зону 121 при любых подходящих давлениях текучей среды и значениях расхода текучей среды. Текучие среды можно закачивать при давлениях, превышающих, равных или меньших, чем давление возникновения трещины, равных или меньших, чем давление закрытия трещины, или при любом подходящем сочетании этих и других давлений текучей среды. Давление возникновения трещины для формации представляет собой минимальное давление закачивания текучей среды, при котором в формации могут возникать или распространяться искусственные трещины. Применение гидроразрыва может приводить или не приводить к возникновению или распространению искусственных трещин в формации. Давление закрытия трещины для формации представляет собой минимальное давление закачивания текучей среды, при котором в подземной формации могут расширяться существующие трещины. Применение гидроразрыва может приводить или не приводить к расширению естественных или искусственных трещин в формации.

[0042] Гидроразрыв может применяться любой подходящей системой с использованием любых подходящих технических средств. Автомобильные насосные установки 114 могут содержать передвижные транспортные средства, стационарные установки, салазки, шланги, трубы, емкости или резервуары для текучей среды, насосы, клапаны, или другие подходящие конструкции и оборудование. Иногда автомобильные насосные установки 114 подключают к рабочей колонне, расположенной в стволе 101 скважины. Во время работы автомобильные насосные установки 114 могут закачивать текучую среду через рабочую колонну в подземную зону 121. Закачиваемая текучая среда может включать в себя жидкость для гидроразрыва без расклинивающих агентов, расклинивающие агенты, промывочную жидкость, присадки или другие материалы.

[0043] Гидроразрыв может применяться в единственном месте закачивания текучей среды или в нескольких местах закачивания текучей среды в подземную зону, при этом текучая среда может закачиваться за один период времени или за несколько разных периодов времени. В некоторых случаях при гидроразрыве могут использоваться несколько различных мест для закачивания текучей среды в один ствол скважины, несколько мест для закачивания текучей среды в несколько разных стволов, или любая подходящая комбинация. Кроме того, текучая среда при гидроразрыве может закачиваться через любой подходящий тип ствола скважины, например, через вертикальные, наклонные, горизонтальные, искривленные стволы, или через любую подходящую комбинацию этих и других стволов скважин.

[0044] Управлять гидроразрывом может любая подходящая система с использованием любых подходящих технических средств. Автомобили 116 с приборами могут содержать передвижные транспортные средства, стационарные установки или другие подходящие конструкции. Автомобили 116 с приборами могут содержать систему управления закачиванием, контролирующую гидроразрыв и управляющую гидроразрывом, применяемым подсистемой 120 обработки путем закачивания. В некоторых вариантах осуществления система управления закачиванием может обмениваться данными с другим оборудованием в целях контроля и управления обработкой путем закачивания. Например, автомобили 116 с приборами могут обмениваться данными с автомобильными насосными установками 114, глубинными приборами и мониторинговым оборудованием.

[0045] Гидроразрыв, как и другие операции и естественные явления, может порождать микросейсмические события в подземной зоне 121, при этом в поземной зоне 121 могут быть собраны микросейсмические данные. Например, микросейсмические данные могут быть собраны одним или несколькими датчиками 112, связанными с наблюдательной скважиной 104, или другими типами систем. Микросейсмическая информация, зарегистрированная в системе 100 скважин, может включать в себя акустические сигналы, создаваемые естественными явлениями, акустические сигналы, связанные с гидроразрывом, применяемым в рабочей скважине 102, или другие типы сигналов. Например, датчики 112 могут регистрировать акустические сигналы, создаваемые скольжением пород, перемещениями пород, образованием трещин в породах или другими событиями в подземной зоне 121. В некоторых случаях местоположения отдельных микросейсмических событий можно определить на основании микросейсмических данных.

[0046] Микросейсмических события в подземной зоне 121 могут возникать, например, вдоль гидроразрывных трещин или вблизи от них. Микросейсмические события могут быть связаны с уже существующими естественными трещинами или плоскостями гидроразрывных трещин, искусственно созданных в результате операций гидроразрыва. В некоторых средах большинство регистрируемых микросейсмических событий связаны с образованием трещин в горных породах под действием сдвига/скольжения. Такие события могут быть или не быть связанными с искусственно образованными гидроразрывными трещинами растяжения, имеющими значительную ширину. На ориентацию трещины может влиять режим напряжений, наличие систем трещин, образованных в разные моменты времени в прошлом (например, при такой же или другой ориентации напряжений). В некоторых средах более старые трещины могут оказаться полностью зацементированными в течение геологического времени и оставаться в виде плоскостей ослабления в скальных породах геологической среды.

[0047] Наблюдательная скважина 104, показанная на фиг. 1А, содержит ствол 111 скважины в подземной области под поверхностью 106. Наблюдательная скважина 104 содержит датчики 112 и другое оборудование, используемое для регистрации микросейсмической информации. В состав датчиков 112 могут входить геофоны или другие типы прослушивающего оборудования. Датчики 112 могут располагаться в различных положениях в системе 100 скважин. На фиг. 1А датчики 112 установлены на поверхности 106 и под поверхностью 106 в стволе 111 скважины. Дополнительно или альтернативно, датчики могут размещаться в других местах над или под поверхностью 106, в других местах в стволе 111 скважины, или внутри другого ствола скважины. Наблюдательная скважина 104 может содержать дополнительное оборудование (например, рабочую колонну, пакеры, обсадную трубу или другое оборудование), не показанное на фиг. 1А. В некоторых вариантах осуществления, микросейсмические данные регистрируются датчиками, установленными в рабочей скважине 102 или на поверхности 106, без использования наблюдательной скважины.

[0048] Иногда вся вычислительная подсистема 110 или ее часть может находиться в техническом центре управления на участке скважины, в центре обработки в реальном масштабе времени в удаленном пункте, в другом подходящем месте, или может применяться любая подходящая комбинация этих вариантов. Система 100 скважин и вычислительная подсистема 110 могут включать в себя или иметь доступ к любой подходящей информационно-коммуникационной инфраструктуре. Например, система 100 скважин может включать в себя несколько отдельных каналов связи или сеть взаимосоединенных каналов связи. Каналы связи могут содержать проводные или беспроводные системы связи. Например, датчики 112 могут осуществлять связь с автомобилями 116 с приборами или вычислительной подсистемой 110 с помощью проводных или беспроводных каналов или сетей, или автомобили 116 с приборами могут осуществлять связь с вычислительной подсистемой 110 с помощью проводных или беспроводных каналов или сетей. Каналы связи могут включать в себя сети общего пользования, частные сети передачи данных, спутниковые линии связи, выделенные информационные каналы, линии телекоммуникаций или любую подходящую комбинацию этих и других каналов связи.

[0049] Вычислительная подсистема 110 может анализировать микросейсмические данные, собранные в системе 100 скважин. Например, вычислительная подсистема 110 может анализировать данные о микросейсмических событиях, вызванных гидроразрывом подземной зоны 121. Микросейсмические данные, обусловленные гидроразрывом, могут содержать данные, собранные до, во время или после закачивания текучей среды. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в любой подходящий момент времени. В некоторых случаях вычислительная подсистема 110 принимает микросейсмические данные в режиме реального времени (или, по существу, в режиме реального времени) во время гидроразрыва. Например, микросейсмические данные могут быть переданы вычислительной подсистеме 110 немедленно после их регистрации датчиками 112. В некоторых случаях вычислительная подсистема 110 принимает все микросейсмические данные или их часть после завершения гидроразрыва. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в любом подходящем формате. Например, вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные в формате, формируемом микросейсмическими датчиками или детекторами, или вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные после того, как они были отформатированы, упакованы или иным образом обработаны. Вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные с помощью любых подходящих средств. Например, вычислительная подсистема 110 может принимать микросейсмические данные по проводному или беспроводному каналу связи, проводной или беспроводной сети, или с одного или нескольких дисков или других материальных носителей данных.

[0050] Вычислительную подсистему 110 можно использовать для выполнения картирования трещин в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. В некоторых вариантах осуществления вычислительная подсистема 110 может содержать обработчик событий, управляющий выполнением картирования трещин в режиме реального времени на основании данных о микросейсмических событиях. Обработчик событий может вести базу данных микросейсмических событий, при этом база данных может указывать на связь между микросейсмическими событиями и плоскостями трещин. База данных может также указывать, какие микросейсмические события, при наличии таковых, не связаны с плоскостью трещины. Иногда база данных указывает порядок обработки микросейсмических событий. Например, обработчик событий может управлять очередью микросейсмических событий, последовательно подаваемых в вычислительную систему, выполняющую картирование трещин по микросейсмическим событиям. По существу, обработчик событий может действовать в качестве интерфейса между системой сбора данных и системой картирования трещин.

[0051] Некоторые из методов и операций, раскрытых в настоящей заявке, могут быть реализованы с помощью вычислительной подсистемы, выполненной с возможностью обеспечения описанных функциональных возможностей. В различных вариантах осуществления вычислительное устройство может содержать любые из различных типов устройств, включая, не ограничиваясь приведенным списком, системы персональных компьютеров, настольные компьютеры, переносные компьютеры, блокнотные компьютеры, универсальные вычислительные системы, карманные ПК, рабочие станции, планшетные компьютеры, серверы приложений, устройства хранения или любой другой тип вычислительных или электронных устройств.

[0052] На фиг. 1В представлена схема типовой вычислительной подсистемы 110, показанной на фиг. 1А. Типовая вычислительная подсистема 110 может находиться на или вблизи от одной или нескольких скважин системы 100 скважин или в удаленном пункте. Вся вычислительная подсистема 110 или ее часть может работать независимо от системы 100 скважин или независимо от любых других компонентов, показанных на фиг. 1А. Типовая вычислительная подсистема 110 содержит процессор 160, память 150 и контроллеры 170 ввода/вывода, соединенные с возможностью сообщения шиной 165. Память может содержать, например, оперативное запоминающее устройство ОЗУ (RAM), устройство хранения (например, перезаписываемое постоянное запоминающее устройство ПЗУ (ROM) или другие), жесткий диск или другой тип носителя информации. Вычислительную подсистему 110 можно предварительно запрограммировать, или программировать (и перепрограммировать), загружая программу из другого источника (например, с диска CD-ROM, с другого компьютерного устройства через сеть данных, или другим способом). Контроллер 170 ввода/вывода подключен к устройствам ввода/вывода (например, к монитору 175, мыши, клавиатуре или другим устройствам ввода/вывода) и к каналу 180 связи. Устройства ввода/вывода принимают и передают данные в аналоговой и цифровой форме по каналам связи, таким как последовательный канал, беспроводной канал (например, инфракрасный, радиочастотный или другие), параллельный канал или другой тип канала.

[0053] Канал 180 связи может содержать любой тип информационного канала, соединителя, сети передачи данных или другой тип канала. Например, канал 180 связи может содержать беспроводную или проводную сеть, локальную вычислительную сеть ЛВС (LAN), глобальную вычислительную сеть ГВС (WAN), частную сеть, сеть общего пользования (такую как Интернет), сеть WiFi, сеть, включающую в себя спутниковый канал, или другой тип сети передачи данных.

[0054] В памяти 150 могут храниться команды (например, программа в машинном коде), связанные с операционной системой, компьютерные приложения или другие ресурсы. В памяти 150 могут храниться также данные приложений и объекты данных, которые могут интерпретироваться одним или несколькими приложениями или виртуальными машинами, работающими на вычислительной подсистеме 110. Как показано на фиг. 1В, типовая память 150 содержит микросейсмические данные 151, геологические данные 152, данные 153 о трещинах, другие данные 155 и прикладные программы 156. В некоторых вариантах осуществления память вычислительного устройства содержит дополнительную или другую информацию.

[0055] Микросейсмические данные 151 могут содержать информацию о микросейсмах (микросейсмических колебаниях) в подземной зоне. Например, микросейсмические данные могут содержать информацию, основанную на акустических данных, зарегистрированных у наблюдательной скважины 104, на поверхности 106, у рабочей скважины 102 или в других местах. Микросейсмические данные 151 могут содержать информацию, собранную датчиками 112. Иногда микросейсмические данные 151 объединяют с другими данными, переформатированными или обработанными иным образом. Данные о микросейсмических событиях могут содержать любую подходящую информацию, относящуюся к микросейсмическим событиям (местоположения, магнитуды, неопределенности, моменты времени и т.д.). Данные о микросейсмических событиях могут содержать данные, собранные в связи с одним или несколькими гидроразрывами, которые могут включать в себя данные, собранные до, во время или после закачивания текучей среды.

[0056] Геологические данные 152 могут содержать информацию о геологических свойствах подземной зоны 121. Например, геологические данные 152 могут содержать информацию о подповерхностных слоях 122, информацию о стволах 101, 111 скважин, или информацию о других атрибутах подземной зоны 121. В некоторых случаях геологические данные 152 содержат информацию о литологическом составе, характере насыщенности, профиле напряжений, профиле давлений, пространственной протяженности или других атрибутах одной или нескольких породных формаций в подземной зоне. Геологические данные 152 могут содержать информацию, собранную по каротажным диаграммам, образцам пород, выходам пласта на поверхность, микросейсмическим построениям, или взятую из других источников данных.

[0057] Данные 153 о трещинах могут содержать информацию о плоскостях трещин в подземной зоне. Данные 153 о трещинах могут идентифицировать местоположения, размеры, формы и другие свойства трещин в модели подземной зоны. Данные 153 о трещинах могут содержать информацию о естественных трещинах, трещинах, вызванных гидроразрывом, или любом другом типе неоднородности в подземной зоне 121. Данные 153 о трещинах могут включать в себя плоскости трещин, вычисленные по микросейсмическим данным 151. Для каждой плоскости трещины данные 153 о трещинах могут содержать информацию (например, угол падения, угол простирания и т.д.), идентифицирующую ориентацию трещины, информацию, идентифицирующую форму (например, кривизну, апертуру и т.д.) трещины, информацию, идентифицирующую границы трещины, или любую другую подходящую информацию.

[0058] Прикладные программы 156 могут включать в себя программные приложения, командные сценарии, программы, функции, исполняемые файлы и другие модули, интерпретируемые или исполняемые процессором 160. Такие прикладные программы могут содержать машиночитаемые команды для выполнения одной или нескольких операций, представленных на фиг. 4. Прикладные программы 156 могут содержать машиночитаемые команды для формирования пользовательского интерфейса или графика, например, такого как графики, представленные на фиг. 2А, фиг. 2В и фиг. 3. Прикладные программы 156 могут получать входные данные, такие как микросейсмические данные, геологические данные или другие входные данные, из памяти 150, из другого локального источника или из одного или нескольких удаленных источников (например, по каналу 180 связи). Прикладные программы 156 могут генерировать выходные данные и сохранять выходные данные в памяти 150, на другом локальном носителе данных, или на одном или нескольких удаленных устройствах (например, путем передачи выходных данных по каналу 180 связи).

[0059] Процессор 160 может исполнять команды, например, для генерирования выходных данных на основании входных данных. Например, процессор 160 может выполнять прикладные программы 156, исполняя или интерпретируя программные приложения, командные сценарии, программы, функции, исполняемые файлы и другие модули, содержащиеся в составе прикладных программ 156. Процессор 160 может выполнять одну или несколько операций, представленных на фиг. 4, или генерировать один или несколько интерфейсов или графиков, показанных на фиг. 2А, фиг. 2В и фиг. 3. Входные данные, принимаемые процессором 160, или выходные данные, генерируемые процессором 160, могут содержать микросейсмические данные 151, геологические данные 152, данные 153 о трещинах или другие данные 155.

[0060] На фиг. 2 представлена типовая система 200 для управления микросейсмическими данными. Типовая система 200 содержит систему 202 измерений, систему 204 сбора данных, обработчик 206 событий, систему 208 вычисления плоскости и сохраняемые данные. Сохраняемые данные включают в себя данные 210 о событиях с измененным статусом, данные 209 о несвязанных событиях, данные 212 о связанных событиях и данные 214 о плоскостях. Система для управления микросейсмическими данными может включать в себя дополнительные элементы, не все из указанных элементов или другие элементы, которые могут содержать другие типы систем, подсистем, компонентов и данных. Компоненты системы управления данными могут функционировать и взаимодействовать, как описано здесь со ссылкой на фиг. 2, или компоненты системы управления данными могут функционировать и взаимодействовать другим способом.

[0061] Компоненты системы, показанные на фиг. 2, могут быть реализованы в виде отдельных подсистем, или различные компоненты могут быть объединены в единую подсистему. Например, система 202 измерений (или некоторые аспекты системы 202 измерений) могут быть объединены с системой 204 сбора данных; система 204 сбора данных (или некоторые аспекты системы 204 сбора данных) могут быть объединены с обработчиком 206 событий и т.д. В качестве другого примера, система 204 сбора данных, обработчик 206 событий и система 208 вычисления плоскости могут быть реализованы в виде одной или нескольких вычислительных систем (например, вычислительной подсистемы 110 на фиг. 1В). Соответственно, компоненты системы, показанные на фиг. 2, могут быть расположены вместе (например, в системе скважин или вблизи от нее, в центре обработки данных и т.д.) или распределены по нескольким различным местам. Компоненты могут взаимодействовать друг с другом по сети данных, по каналам прямой связи (например, беспроводным или проводным каналам), с помощью спутниковых соединений или сочетания этих и других типов соединения.

[0062] Данные, показанные на фиг. 2, могут представлять микросейсмические события, плоскости трещин, генерируемые на основании групп микросейсмических событий, и другую информацию. Данные, представляющие микросейсмическое событие (или «точку»), могут содержать пространственные координаты местоположения (например, в трехмерном пространстве) микросейсмического события, временную координату для момента времени, когда было зарегистрировано микросейсмическое событие, информацию о неопределенности (например, неопределенности местоположения), связанную с микросейсмическим событием, информацию о моментальной магнитуде (например, указание энергии или интенсивности микросейсмического события) и другую информацию. Данные, показанные на фиг. 2, могут содержать набор точек в режиме реального времени, размер которого возрастает с течением времени. Увеличение размера набора данных, как правило, может происходить несинхронизированно, вследствие чего новая точка данных может быть введена в набор данных «вне графика».

[0063] В некоторых вариантах осуществления типовая система 200 может оптимальным способом обрабатывать элементы данных по мере их появления (например, в режиме реального времени) во входном буфере и вычислять оптимальные плоскости, помещенные в точки данных, накапливаемые в режиме реального времени. Типовая система 200 может в некоторых случаях находить, вычислять и контролировать (например, в режиме реального времени) плоскости трещин, включенные в микросейсмические данные.

[0064] Система 202 измерений может содержать аппаратные средства, программные средства, оборудование или другие системы, регистрирующие микросейсмические данные из подземной зоны. Например, система 202 измерений может содержать датчики 112 и другие компоненты, связанные с наблюдательной скважиной 104, показанной на фиг. 1, или включать в себя другие типы систем. Система 202 измерений может быть выполнена с возможностью регистрации акустических сигналов и генерирования микросейсмических данных на основании зарегистрированных акустических сигналов. Например, система 202 измерений может вычислять местоположение трехмерных элементов данных вместе с предельно допустимой погрешностью местоопределения на основании акустических данных, регистрируемых одним или несколькими датчиками, установленными в подземной зоне или вблизи от нее. Микросейсмические данные из системы 202 измерения могут предоставляться системе 204 сбора данных.

[0065] Система 204 сбора данных может содержать аппаратные средства, программные средства, оборудование или комбинацию этих или других систем, собирающих микросейсмические данные, поступающие из системы измерений. Например, система 204 сбора может содержать один или несколько серверов или других типов вычислительных компонентов, присоединенных с возможностью обмена данными (например, с помощью проводных соединений, беспроводных соединений или их комбинации) к системе 202 измерений. Система 204 сбора данных может собирать элементы данных в режиме реального времени, поступающие из системы 202 измерений и передавать их обработчику 206 событий. Например, система 204 сбора данных может передавать микросейсмические события обработчику 206 событий, сохраняя или регистрируя их в буфере, устройстве ввода или области входных значений обработчика событий 206.

[0066] Обработчик 206 событий может управлять микросейсмическими событиями. В некоторых случаях обработчик 206 событий управляет микросейсмическими событиями, вызванными гидроразрывом, в режиме реального времени. Например, обработчик 206 событий может предпринять какие-либо действия (например, активацию системы 208 вычисления плоскостей и т.д.) над событиями, как только они будут ему представлены. Иногда обработчик 206 событий управляет данными исходя из доступности элемента данных или точки в режиме реального времени. Управляя данными исходя из доступности в режиме реального времени каждой точки данных, обработчик событий 206 может немедленно помещать каждый элемент данных во входной буфер системы 208 вычисления плоскости для дальнейшей обработки, как только этот элемент данных будет получен от системы измерения. Иногда обработчик событий 206 задерживает обработку элемента данных на некоторый период времени, например, чтобы обеспечить возможность накопления дополнительных данных, завершения текущих процессов или по другим причинам.

[0067] Обработчик 206 событий может определить несколько категорий микросейсмических событий. Например, обработчик 206 событий может сохранить данные 210 о событиях с измененным статусом, чтобы указать множество микросейсмических событий, имеющих статус «статус изменен»; обработчик 206 событий может сохранить данные 209 о несвязанных событиях, чтобы указать множество микросейсмических событий, имеющих статус «несвязанное»; кроме того, обработчик 206 событий может сохранить данные 212 о связанных событиях, чтобы указать множество микросейсмических событий, имеющих статус «связанное». Могут быть определены дополнительные, не все из указанных или другие категории микросейсмических событий.

[0068] Сохраняемые данные, указывающие на различные категории микросейсмических событий, могут включать в себя списки, таблицы и другие структуры данных. В целях иллюстрации в таблице могут быть представлены данные 210 о событиях с измененным статусом, данные 209 о несвязанных событиях и данные 212 о связанных событиях.

В примере, показанном в таблице 1, три события (события А, С и D) связаны с первой плоскостью трещины (плоскость 1), три события (события В, С и G) связаны со второй плоскостью трещины (плоскость 2), два события (события Е и F) входят в категорию «несвязанных» и три события (события Е, Н и I) - в категорию «статус изменен».

[0069] В некоторых случаях данные 212 о связанных событиях связывают каждое микросейсмическое событие с одной или несколькими вычисленными плоскостями трещин, тогда как данные 210 о событиях с измененным статусом и данные 209 о несвязанных событиях указывают, какие микросейсмические события не связаны с плоскостью трещины. В примере, показанном в таблице 1, данные 212 о связанных событиях могут указывать, что события А, С и D связаны с плоскостью 1, а события В, С и G связаны с плоскостью 2; данные 209 о несвязанных событиях могут указывать, что события Е и F не связаны с какой-либо плоскостью; а данные 210 о событиях с измененным статусом могут указывать, что события Е, Н и I входят в категорию событий с измененным статусом.

[0070] В некоторых случаях микросейсмическое событие может входить в единственную категорию, в несколько категорий, или оно может быть связано с единственной плоскостью трещины или с несколькими плоскостями трещин. События в категории «статус изменен» могут включать в себя новые события, которые были получены от системы 204 сбора данных и еще не были связаны с плоскостью трещины. События в категории «статус изменен» могут также включать в себя другие события, которые раньше были связаны с какой-то плоскостью трещины, но потеряли связь, например, после пересчета плоскости трещины системой 208 вычисления плоскости. События могут быть добавлены в категорию «статус изменен» в ответ на другие типы условий.

[0071] В некоторых вариантах осуществления данные 210 о событиях с измененным статусом указывают на упорядоченность точек в категории с измененным статусом. Упорядоченность может быть основана на моментах времени, связанных с событиями, порядком, в котором точки были добавлены в категорию с измененным статусом, или комбинации этих и других данных. В некоторых случаях упорядоченность может определять порядок, в котором события с измененным статусом обрабатываются системой 208 вычисления плоскости.

[0072] В некоторых аспектах функционирования компоненты системы 200 (например, обработчик 206 событий, система 208 вычисления плоскости) могут работать вместе или по отдельности, реализуя различные аспекты ядра или основного алгоритма системы. Например, система 200 может учитывать влияние одного нового элемента данных, представленного для множества элементов данных и множества ранее вычисленных плоскостей. Иногда система 200 исполняет основной алгоритм, включающий в себя последовательность каскадных шагов, автоматически запускаемых другими шагами алгоритма, внешними воздействиями или другими условиями.

[0073] Иногда система 208 вычисления плоскости может принимать отдельные события или кластеры от обработчика 206 событий. Система 208 вычисления плоскости может, в некоторых случаях, связывать каждое из событий «с измененным статусом» с одной из ранее сформированных плоскостей трещины. Если событие не может быть связано с плоскостью трещины, то это событие можно добавить к категории «несвязанных». Если событие может быть связано с плоскостью трещины, выбранная плоскость трещины может быть пересчитана или заново подобрана на основании вновь связанного события. В некоторых случаях все точки, чей статус был изменен со «связанных» (т.е. связанных с конкретной плоскостью трещины) на «несвязанные», добавляют к категории «статус изменен». Операции (например, попытки связать события «с измененным статусом» с плоскостями трещин, обновление различных категорий и т.д.) могут повторяться, например, пока категория «статус изменен» не станет пустой, или пока не будет удовлетворено другое условие. В некоторых случаях можно доказать, что основной алгоритм всегда сходится и имеет определенную конечную величину.

[0074] В некоторых вариантах осуществления обработчик 206 событий может надлежащим образом добавлять каждое новое микросейсмическое событие в категорию «статус изменен», причем обработчик 206 событий может поддерживать и управлять событиями в категории «статус изменен». Например, обработчик 206 событий может быть выполнен с возможностью поддержания порядка событий «с измененным статусом». Если новое событие достигает категории «статус изменен» от операций, выполняемых ниже (т.е. от системы 208 вычисления плоскостей), или от операций, выполняемых выше (т.е. от системы 202 измерения), обработчик 206 событий может поместить событие надлежащим образом в последовательность событий в категории «статус изменен», подлежащих выполнению. В некоторых случаях события, находящиеся в начале упорядоченности «с измененным статусом», выполняются с наибольшей вероятностью, а события, находящиеся в конце упорядоченности «с измененным статусом», выполняются с меньшей вероятностью. Иногда конечная часть упорядоченности может содержать события, которые обработчик 206 событий решил временно не выполнять.

[0075] В некоторых случаях данные 210 о событиях с измененным статусом могут содержать упорядоченный сводный список микросейсмических событий, подлежащих обработке системой 208 вычисления плоскости. Сводный список может включать в себя новые микросейсмические события из системы 204 сбора данных (не обработанные системой 208 вычисления плоскости) и более старые микросейсмические события (обработанные системой 208 вычисления плоскости). Например, если система 208 вычисления плоскости модифицирует существующую плоскость трещины и приводит к тому, что связь микросейсмического события с модифицированной плоскостью трещины теряется, то система 208 вычисления плоскости может передать событие с потерянной связью обработчику событий 206. Обработчик 206 событий может принять событие с потерянной связью, идентифицировать его как событие «с измененным статусом» и обновить данные 210 о событиях с измененным статусом соответственно. Событие с потерянной связью может быть добавлено в категорию «статус изменен» вместе с новыми микросейсмическими событиями, еще не переданными системе 208 вычисления плоскости для обработки. Обработчик 206 событий может определять порядок для всех событий «с измененным статусом», управляя порядком, в котором события подают в систему 208 вычисления плоскости для выполнения.

[0076] В некоторых вариантах осуществления обработчик 206 событий может за один раз передавать на выполнение единственное событие, или обработчик 206 событий может за один раз передавать на выполнение несколько событий. Например, когда на выполнение передают одно или несколько микросейсмических событий, они могут предоставляться системе 208 вычисления плоскости для встраивания в существующую систему ранее вычисленных плоскостей трещин. В некоторых случаях обработчик 206 событий находится в стандартном рабочем режиме («по умолчанию»). Например, обработчик 206 событий может быть выполнен с возможностью передавать одно за другим системе 208 вычисления плоскости события из категории «статус изменен», отсортированные с учетом их временнóй метки. Во время работы обработчик 206 событий может определять порядок, в котором могут сохраняться выполняемые события «с измененным статусом», например, можно использовать FIFO («первым пришел - первым вышел»), или другую схему.

[0077] В некоторых вариантах осуществления обработчик 206 событий может использовать алгоритм ближайшего соседа или другой алгоритм кластеризации для ведения множества кластеров в категории «статус изменен». Кластеры можно сортировать в соответствии с временной меткой самого раннего события в кластере.

При одинаковых временных метках событие сверху (т.е. новое событие из системы 202 измерений) может получить приоритет над событием снизу (т.е. событием со связью, разорванной системой 208 вычисления плоскости). Содержимое и количество кластеров могут изменяться адаптивно в динамическом режиме. После того как система 208 вычисления плоскости выполнит данный кластер, обработчик 206 событий может передать верхний кластер из списка системе 208 вычисления плоскости для выполнения.

[0078] В некоторых вариантах осуществления кластеры с одной точкой со старыми метками (например, относящейся к некоторому порогу) могут быть «заморожены», например, пока не будет инициирован процесс уточнения. Иногда система может временно приостановить свою работу, если имеется слишком много одноэлементных кластеров. В таких случаях система может передавать эти кластеры один за другим для выполнения по отдельности. В некоторых случаях часть из них становятся связанными с плоскостью трещины; в некоторых случаях часть из них оказываются в категории несвязанных. Такие операции могут выполняться в любой момент времени, включая, например, период между появлением новых микросейсмических событий сверху. Иногда может выполняться локальный «возврат к предыдущему состоянию». Например, если в то время, как кластер выполняется системой 208 вычисления плоскости, обработчик 206 событий определяет, что одно или несколько новых событий сверху принадлежат к выполняемому кластеру, система 200 может вернуться к предыдущему состоянию, т.е. отменить последние выполненные вычисления, добавить новое событие (события) к кластеру и повторно инициировать выполнение обновленного кластера.

[0079] Система 200 может поддерживать стабильное выполнение. Например, система 200 может обладать возможностью получения решения для любого множества физических данных или состояний данных. Иногда система 200 может осуществлять выполнение и находить решение в режиме реального времени быстрее, чем решение может быть найдено в режиме работы квазиреального времени. В некоторых случаях система 200 может постоянно, в режиме реального времени поддерживать хорошее приближение к временнóй структуре плоскостей трещин.

[0080] В некоторых вариантах осуществления обработчик 206 событий учитывает погрешность при измерении точки и, в более общем смысле, его неопределенность. Например, обработчик 206 событий может быть выполнен с возможностью перемещения события из одного кластера в другой исходя из неопределенности события. Обработчик 206 событий может задавать минимальное количество событий внутри кластера. Например, минимальное количество может относиться к минимальному количеству событий, поддерживающих плоскость трещины. В некоторых вариантах осуществления отношение от 0,5 до 2 может обеспечить достаточно хорошие результаты.

[0081] На фиг. 3A-3F представлены графики, демонстрирующие обновления типовой плоскости развития трещины. На графиках показан пример временной последовательности для плоскости трещины. На фиг. 3А показан график 300а первоначальной плоскости 308а трещины; каждый последующий график во временной последовательности показывает плоскость трещины, обновленной на основании новой точки микросейсмических данных. На фиг. 3В показан график 300b первой обновленной плоскости 308b трещины; на фиг. 3С показан график 300с второй обновленной плоскости 308с трещины; на фиг. 3D показан график 300d третьей обновленной плоскости 308d трещины; на фиг. 3Е показан график 300е четвертой обновленной плоскости 308е трещины; и на фиг. 3F показан график 300f пятой обновленной плоскости 308f трещины. На каждом графике для сравнения показан предыдущий вариант плоскости трещины. На графиках, представленных на фиг. 3A-3F, показаны также ствол 310 скважины и микросейсмические события 306.

[0082] На каждом из графиков 300а, 300b, 300с, 300d, 300е и 300f показаны соответствующие плоскости трещин в трехмерной прямолинейной системе координат, представленной вертикальной осью 304а и двумя горизонтальными осями 304b и 304с. Вертикальная ось 304а представляет диапазон глубин в подземной зоне; горизонтальная ось 304b представляет диапазон координат восток-запад; горизонтальная ось 304с представляет диапазон координат север-юг (единицей измерения во всех случаях служит фут). Как показано на чертежах, оси масштабированы для каждого соответствующего графика. В примерах, приведенных на фиг. 3A-3F, плоскости трещин показаны двухмерными прямоугольными областями, проходящими в трехмерной системе координат. Плоскости трещин могут иметь другие пространственные геометрические характеристики.

[0083] Первоначальная плоскость 308а трещины и обновленные плоскости 308b, 308с, 308d, 308е и 308f трещин представляют рост и эволюцию отдельной трещины во времени. В показанном примере первоначальную плоскость 308а трещины идентифицируют при получении 40-го микросейсмического события; 87-е микросейсмическое событие запускает алгоритм обновления. Например, процесс 400, показанный на фиг. 4 (или другой процесс), можно использовать для обновления плоскости трещины на основании нового микросейсмического события. На фиг. 3В показано, что обновление плоскости трещины на основании 87-го микросейсмического события изменяет ориентацию плоскости трещины. В частности, обновление первоначальной плоскости 308а трещины на основании 87-го микросейсмического события вызывает поворот плоскости трещины, придавая ей новую ориентацию, поэтому первая обновленная плоскость 308b трещины имеет ориентацию, отличную от первоначальной плоскости 308а трещины. Остальные обновления, показанные на фиг. 3C-3F, вызывают распространение плоскости трещины, при этом графики показывают, как площадь плоскости трещины возрастает с течением времени.

[0084] На фиг. 3С показано обновление на основании 89-го принятого микросейсмического события. Обновление первой обновленной плоскости 308b трещины на основании 89-го микросейсмического события вызывает рост плоскости трещины в вертикальном направлении, при этом вторая обновленная плоскость 308с трещины становится выше, чем первая обновленная плоскость 308b трещины. На фиг. 3D показано обновление на основании 130-го принятого микросейсмического события. Обновление второй обновленной плоскости 308с трещины на основании 130-го микросейсмического события вызывает рост плоскости трещины в вертикальном направлении, при этом третья обновленная плоскость 308d трещины становится выше, чем вторая обновленная плоскость 308с трещины. На фиг. 3Е показано обновление на основании 152-го принятого микросейсмического события. Обновление третьей обновленной плоскости 308d трещины на основании 152-го микросейсмического события вызывает рост плоскости трещины в горизонтальном направлении (влево на чертеже), при этом четвертая обновленная плоскость 308е трещины становится длиннее, чем третья обновленная плоскость 308d трещины. На фиг. 3F показано обновление на основании 157-го принятого микросейсмического события. Обновление третьей обновленной плоскости 308d трещины на основании 157-го микросейсмического события вызывает рост плоскости трещины в горизонтальном направлении (вправо на чертеже), при этом пятая обновленная плоскость 308f трещины становится длиннее и выше, чем четвертая обновленная плоскость 308е трещины.

[0085] На фиг. 4 показана блок-схема типового процесса 400 для управления микросейсмическими данными. Некоторые или все операции процесса 400 могут быть реализованы одним или несколькими вычислительными устройствами. В некоторых вариантах осуществления процесс 400 может включать в себя дополнительные, не все из указанных или другие операции, выполняемые в том же или другом порядке. Кроме того, одна или несколько отдельных операций или подмножеств операций в процессе 400 могут выполняться изолированно или в других контекстах. Выходные данные, генерируемые процессом 400, включая выходные данные, генерируемые промежуточными операциями, могут содержать сохраняемую, отображаемую, распечатываемую, передаваемую, сообщаемую или обрабатываемую информацию.

[0086] В некоторых вариантах осуществления все или некоторых операции в процессе 400 выполняются в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. Операция может быть выполнена в режиме реального времени, например, путем выполнения операции в результате приема данных (например, от датчика или системы мониторинга) без существенной задержки. Операция может быть выполнена в режиме реального времени, например, путем выполнения операции во время мониторинга наличия дополнительных микросейсмических данных, обусловленных гидроразрывом. Некоторые операции в режиме реального времени могут принимать входные данные и формировать выходные данные (результаты) во время гидроразрыва; при этом в некоторых случаях результаты могут предоставляться пользователю в пределах временного интервала, позволяющего оператору реагировать на результаты, например, модифицируя процесс гидроразрыва.

[0087] Иногда все или некоторых операции в процессе 400 выполняются динамически в ходе гидроразрыва. Операция может быть выполнена динамически, например, путем итерационного или многократного выполнения операции на основании дополнительных входных данных по мере их предоставления. В некоторых случаях динамические операции выполняют в результате приема данных о новом микросейсмическом событии (или в результате приема данных о некотором количестве новых микросейсмических событий и т.д.).

[0088] На шаге 402 первое множество микросейсмических событий связывают с плоскостью трещины. Плоскость трещины может быть представлена, например, идентификатором, множеством сохраняемых параметров плоскости трещины (например, значениями параметров модели плоскости z=ах+by+с, угла простирания, угла падения и т.д.), или комбинацией этих и других типов данных. Микросейсмические события могут быть связаны с плоскостью трещины, например, путем сохранения списка или других данных, связывающих множество микросейсмических событий с плоскостью трещины. Данные могут представлять собой или содержать список, таблицу или другой тип структуры данных. Данные могут указывать упорядоченность первого множества микросейсмических событий или, в некоторых случаях, никакая упорядоченность для первого множества микросейсмических событий не указывается. Плоскость трещины может быть связана с первым множеством микросейсмических событий на основании соотношения между плоскостью трещины и первым множеством микросейсмических событий. Например, в некоторых случаях параметры плоскости трещины были получены (например, подобраны, вычислены или иным образом) из первого множества микросейсмических событий.

[0089] Плоскости трещин можно идентифицировать по микросейсмическим данным с помощью любой подходящей операции, процесса или алгоритма. Плоскость трещины можно идентифицировать, вычисляя параметры плоскости трещины, например, по местоположениям и другим параметрам измеренных микросейсмических событий. Иногда плоскости трещин идентифицируют в режиме реального времени в ходе гидроразрыва. Примеры методов идентификации плоскостей трещин по микросейсмическим данным раскрыты в предварительной заявке на патент США №61/710,582, поданной 5 октября 2012 г.

[0090] На шаге 404 идентифицируют второе, отличное от первого множество микросейсмических событий. Микросейсмические события можно идентифицировать, например, сохраняя данные, указывающие на упорядоченность второго множества микросейсмических событий. Данные могут представлять собой или содержать список, таблицу или другой тип структуры данных. В некоторых вариантах осуществления второе множество микросейсмических событий и первое множество микросейсмических событий представляют собой непересекающиеся множества. Иными словами, в некоторых случаях ни одно из микросейсмических событий первого множества не входит во второе множество.

[0091] В некоторых вариантах осуществления одно или несколько событий из второго множества микросейсмических событий включают в себя новые микросейсмические события, собранные после генерирования плоскости трещины (т.е. плоскости трещины, связанной с первым множеством микросейсмических событий). Упорядоченность, определенная для второго множества микросейсмических событий, может представлять собой временной порядок, в котором были зарегистрированы микросейсмические события из второго множества. Иными словами, упорядоченность может представлять собой порядок, в котором микросейсмические события были измерены системой микросейсмических измерений.

[0092] В некоторых вариантах осуществления связь одного или нескольких событий из второго множества микросейсмических событий с плоскостью трещины была ранее потеряна. Упорядоченность второго множества микросейсмических событий может представлять собой временной порядок, в котором связь микросейсмических событий из второго множества с ранее сформированными плоскостями трещин была потеряна. Иными словами, упорядоченность может представлять собой порядок, в котором микросейсмические события становились событиями с потерянной связью.

[0093] Второе множество микросейсмических событий может быть упорядочено на основании информации многих типов. Например, упорядоченность второго множества микросейсмических событий может быть основана на времени, местоположении, неопределенности, моментальной магнитуде микросейсмического события, или любой комбинации этих данных и другой информации. Упорядоченность второго множества микросейсмических событий может быть указана в памяти в явном или неявном виде. Например, положение каждого события в упорядоченности может быть указано в неявном виде положением события в связанном списке, или положение каждого события в упорядоченности может быть указано в явном виде значением, сохраняемым в таблице или другой структуре данных и т.д.

[0094] На шаге 406 выбирают событие из второго множества микросейсмических событий. Событие может быть выбрано на основании упорядоченности. Например, событие может быть выбрано на основании сохраняемых данных, указывающих, что событие является первым событием в упорядоченности, последним событием в упорядоченности и т.д. Иногда второе множество микросейсмических событий сохраняют в очереди, при этом события последовательно выбирают в порядке «первым пришел - первым вышел» (FIFO). Иногда второе множество микросейсмических событий сохраняют в стеке, при этом события выбирают в порядке «первым пришел - последним вышел» (FILO). В некоторых случаях выбирают промежуточное событие в упорядоченности.

[0095] На шаге 408 плоскость трещины (т.е. плоскость трещины, связанную с первым множеством микросейсмических событий) обновляют на основании выбранного микросейсмического события (т.е. микросейсмического события, выбранного на шаге 406). Иногда плоскость трещины, связанная с первым множеством микросейсмических событий, представляет собой одну из многих (например, десятков, сотен и т.д.) ранее сформированных плоскостей трещин, при этом плоскость трещины выбирают из ранее сформированных плоскостей трещин. Например, конкретную плоскость трещины можно выбрать из списка ранее сформированных плоскостей трещин исходя из индекса, критериев выбора или другой информации. Здесь плоскость трещины является «ранее сформированной» в том смысле, что она была сформирована до выбора микросейсмического события на шаге 406. В некоторых примерах конкретную плоскость трещины выбирают из нескольких ранее сформированных плоскостей трещин исходя из близости между конкретной плоскостью трещины и микросейсмическим событием, выбранным на шаге 406. Например, конкретная плоскость трещины может быть ранее сформированной плоскостью трещины, ближайшей к выбранному событию. Плоскость трещины может быть выбрана на основании других критериев или информации.

[0096] Обновление плоскости трещины может включать в себя пересчет или повторный подбор параметров плоскости трещины для учета микросейсмического события, выбранного на шаге 406. Например, множество сохраняемых значений (а, b, и с) для параметров модели плоскости z=ах+by+с может быть повторно подобрано для объединенного множества микросейсмических событий, включающего в себя первое множество микросейсмических событий и выбранное микросейсмическое событие. Другие параметры (например, ориентация, площадь, остаточное расстояние, угол падения, угол простирания) могут вычисляться. Плоскость трещины можно обновить, например, с помощью метода подбора хи-квадрата или других методов.

[0097] На шаге 410 множества данных обновляют. Иными словами, обновляют первое множество микросейсмических событий и второе множество микросейсмических событий, а, возможно, и другие множества микросейсмических событий. Первое множество микросейсмических событий может быть обновлено с включением микросейсмического события, выбранного на шаге 406, и использовано для обновления плоскости трещины на шаге 408. Вследствие этого обновление множеств данных может привести к тому, что микросейсмическое событие, выбранное на шаге 406, будет связано с плоскостью трещины. Второе множество микросейсмических событий может быть обновлено с тем, чтобы больше не включать микросейсмическое событие, выбранное на шаге 406, и использовано для обновления плоскости трещины на шаге 408. Вследствие этого обновление множеств данных может привести к тому, что второе множество микросейсмических событий станет более коротким или пустым.

[0098] В некоторых вариантах осуществления обновление множеств данных приводит к потере связи между одним или несколькими другими микросейсмическими событиями и плоскостью трещины. Например, обновление плоскости трещины на шаге 408 может привести к тому, что у плоскости трещины будет новая ориентация, расположение или размер, вследствие чего может увеличиться расстояние между плоскостью трещины и одним из событий в первом множестве. Соответственно, события, которые раньше были связаны с плоскостью трещины, могут стать событиями с потерянной связью с плоскостью трещины, например, когда они отделены от плоскости трещины расстоянием, превышающим заданное пороговое расстояние. Иногда, когда связь события с плоскостью трещины теряется, такое событие добавляют ко второму множеству микросейсмических событий. В таких случаях событие может быть добавлено ко второму множеству микросейсмических событий так, чтобы сохранить порядок второго множества, или после добавления этого события второе множество может быть отсортировано, или после добавления события для второго множества может быть определена новая упорядоченность.

[0099] На шаге 412 выбирают другое событие из второго множества микросейсмических событий. Например, если после обновления множеств данных на шаге 410 во втором множестве микросейсмических событий имеются микросейсмические события, то другое событие может быть выбрано из второго множества исходя из упорядоченности. Иногда, когда процесс 400 выполняется в режиме реального времени в ходе гидроразрыва, новые микросейсмические события могут добавляться ко второму множеству по мере регистрации таких событий, обусловленных гидроразрывом.

[0100] Иногда событие выбирают на шаге 412 с помощью того же процесса или критериев, что и в случае события, выбранного на шаге 406. Событие может быть выбрано (например, на шаге 406 или 412) из второго множества микросейсмических событий исходя из одного или нескольких критериев или условий. Например, событие может быть выбрано в результате обнаружения того факта, что второе множество достигло заданного размера (например, 1 событие, 2 события, 5 событий, 10 событий и т.д.), в результате истечения заданного периода времени (например, секунд, минут и т.д.), или в результате выполнения другого типа условия.

[0101] На шаге 414 плоскость трещины обновляют на основании вновь выбранного микросейсмического события. Например, может быть снова обновлена плоскость трещины, связанная с первым множеством микросейсмических событий, или может быть обновлена другая ранее сформированная плоскость трещины. Иногда плоскость трещины выбирают и обновляют на шаге 414 с помощью того же процесса или критериев, что и в случае выбора и обновления плоскости трещины на шаге 408.

[0102] Как показано на фиг. 4, операции 410, 412 и 414 можно выполнять с помощью одной или нескольких итераций или повторений, например, пока не будет достигнуто условие окончания. В некоторых случаях операции можно выполнять с помощью итераций до тех пор, пока во втором множестве микросейсмических событий не останется ни одного микросейсмического события, пока не будет выполнено заданное количество итераций, пока не истечет заданный период времени, пока не будет завершен сбор данных гидроразрыва и т.д. Иногда операции можно выполнять с помощью итераций до тех пор, пока некоторые или все плоскости трещин не будут иметь уровень доверительной вероятности, превышающий заданный порог. Иногда операции можно выполнять с помощью итераций до тех пор, пока не будет определено (или спрогнозировано), что дальнейшие обновления не увеличат существенно уровень доверительной вероятности для плоскостей трещин.

[0103] Некоторые варианты осуществления объекта изобретения и операции, раскрытые в настоящем описании, могут быть реализованы с помощью цифровых электронных схем или программного, микропрограммного или аппаратного обеспечения компьютеров, включая структуры, раскрытые в настоящем описании, и их структурные эквиваленты, или комбинаций одного или нескольких из указанных элементов. Некоторые варианты осуществления объекта изобретения, раскрытого в настоящем описании, могут быть реализованы в виде одной или нескольких компьютерных программ, т.е. одного или нескольких модулей команд компьютерных программ, закодированных на машиночитаемом носителе информации, для исполнения аппаратурой для обработки данных, или управления ее работой. Машиночитаемый носитель информации может представлять собой или входить в состав машиночитаемого устройства хранения данных, машиночитаемой подложки для хранения данных, массива или устройства памяти с произвольным или последовательным доступом, или сочетания одного или нескольких из этих элементов. Кроме того, если машиночитаемый носитель информации не представляет собой распространяющийся сигнал, машиночитаемый носитель может служить источником или пунктом назначения команд компьютерной программы, закодированных в искусственно генерируемом распространяющемся сигнале. Машиночитаемый носитель информации может также представлять собой или входить в состав одного или нескольких физических компонентов или носителей (например, нескольких компакт-дисков, дисков или других устройств хранения данных).

[0104] Термин «аппаратура для обработки данных» охватывает все виды аппаратуры, устройств и машин для обработки данных, в том числе, в качестве примера, программируемый процессор, компьютер, систему на одном или нескольких чипах, или комбинации перечисленных устройств. Аппаратура может включать в себя специализированную логическую схему, например, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС (FPGA)) или специализированную интегральную схему (СИС (ASIC)). Аппаратура может также содержать, в дополнение к аппаратным средствам, код, создающий среду выполнения для соответствующей компьютерной программы, например, код, образующий микропрограммное обеспечение процессора, пакет протоколов, систему управления базами данных, операционную систему, кросс-платформенную среду выполнения, виртуальную машину или сочетание одного или нескольких из этих элементов. Аппаратура и среда выполнения позволяют реализовывать разнообразные инфраструктуры моделей вычислений, такие как веб-сервисы, распределенные и сетевые вычислительные инфраструктуры.

[0105] Компьютерная программа (известная также как программа, программное обеспечение, программное приложение, командный сценарий или код) может быть записана в любой форме языка программирования, включая компилируемые или интерпретируемые языки, декларативные или процедурные языки. Компьютерная программа может, но необязательно должна, соответствовать какому-либо файлу в файловой системе. Программа может храниться в части файла, содержащего другие программы или данные (например, один или несколько командных сценариев, сохраняемых в документе, подготовленном с помощью языка разметки), в единственном файле, предназначенном для соответствующей программы, или в нескольких согласованных файлах (например, в файлах, сохраняющих один или несколько модулей, подпрограмм или фрагментов кода). Компьютерная программа может развертываться на одном компьютере или на нескольких компьютерах, расположенных на одной площадке или распределенных по нескольким площадкам и соединенных при помощи коммуникационной сети.

[0106] Некоторые процессы или логические потоки, раскрытые в настоящем описании, могут осуществляться одним или несколькими программируемыми процессорами, исполняющими одну или несколько компьютерных программ для выполнения действий путем обработки входных данных и генерации результатов. Процессы или логические потоки могут также выполняться специализированной логической схемой, например, программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС (FPGA)) или специализированной интегральной схемой (СИС (ASIC)), на которых может быть реализована аппаратура.

[0107] Процессоры, подходящие для выполнения компьютерной программы, включают в себя, в качестве примера, как микропроцессоры общего и специального назначения, так и процессоры цифровых компьютеров любого типа. Как правило, процессор получает команды и данные из постоянного или оперативного запоминающего устройства, или из обоих этих устройств. Компьютер содержит процессор для выполнения действий в соответствии с командами и одно или несколько устройств памяти для хранения команд и данных. Компьютер может также содержать или находиться в функциональном соединении с одним или несколькими запоминающими устройствами большой емкости для хранения данных, например, магнитными, магнитооптическими или оптическими дисками для приема или передачи данных с/на эти устройства. Однако в состав компьютера необязательно должны входить такие устройства. Устройства, подходящие для хранения команд компьютерных программ и данных, включают в себя все виды энергонезависимой памяти, носителей и запоминающих устройств, в том числе, в качестве примера, полупроводниковые запоминающие устройства (например, ЭППЗУ (EPROM), ЭСППЗУ (EEPROM), устройства 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 память могут дополняться специализированной логической схемой или быть встроенными в нее.

[0108] Для обеспечения взаимодействия с пользователем, операции могут реализовываться на компьютере, имеющем устройство отображения (например, монитор или другой тип устройства отображения), чтобы отображать информацию для пользователя, клавиатуру и указательное устройство (например, мышь, трекбол, планшет для ввода информации, сенсорный экран или другой тип указательного устройства), с помощью которого пользователь может обеспечить ввод данных в компьютер. Другие виды устройств также могут использоваться для обеспечения взаимодействия с пользователем; так, обратная связь, предоставляемая пользователю, может быть любым видом сенсорной обратной связи, например, визуальной обратной связью, слуховой обратной связью или тактильной обратной связью; данные вводимые пользователем, могут восприниматься в любой форме, включая акустический, речевой и тактильный ввод. Кроме того, компьютер может взаимодействовать с пользователем, посылая и принимая документы с устройства, применяемого пользователем; например, посылая веб-страницы на веб-браузер клиентского устройства пользователя в ответ на запросы, принимаемые от веб-браузера.

[0109] Клиент и сервер в большинстве случаев удалены друг от друга и, как правило, взаимодействуют через коммуникационную сеть. Примерами коммуникационных сетей являются локальная вычислительная сеть (ЛВС (LAN)), глобальная вычислительная сеть (ГВС (WAN)), интерсеть (например, Интернет), сеть, содержащая спутниковый канал, и одноранговые сети (например, самоорганизующиеся одноранговые сети). Взаимосвязь клиента и сервера возникает посредством компьютерных программ, работающих на соответствующих компьютерах и имеющих отношение клиент-сервер друг с другом.

[0110] В некоторых аспектах все или некоторые признаки, раскрытые в настоящей заявке, могут комбинироваться или реализовываться по отдельности в одной или нескольких компьютерных программах для автоматизированного картирования трещин в режиме реального времени. Программное обеспечение может быть реализовано в виде компьютерного программного продукта, установленного приложения, клиент-серверного приложения, интернет-приложения или любого другого подходящего программного обеспечения. В некоторых случаях программа автоматизированного картирования трещин в режиме реального времени может динамически показывать пользователям пространственную и временную эволюцию идентифицированных плоскостей трещин в режиме реального времени по мере постепенного накопления микросейсмических событий. Динамика может включать в себя, например, создание новых трещин, распространение и рост существующих трещин, или другие виды динамики. Иногда программа автоматизированного картирования трещин в режиме реального времени предоставляет пользователям возможность просматривать идентифицированные в режиме реального времени плоскости трещин при нескольких уровнях доверительной вероятности. В некоторых случаях пользователи могут наблюдать пространственную и временнýю эволюцию трещин с высоким уровнем доверительной вероятности, которые могут демонстрировать доминирующие тенденции полных данных о микросейсмическом событии. Иногда программа автоматизированного картирования трещин в режиме реального времени может оценивать показатель достоверной точности трещины, например, с целью измерения определенности идентифицированных плоскостей трещин. Показатели достоверной точности трещины могут, например, помогать пользователям лучше понимать и анализировать изменения гистограмм вероятностей или распределения ориентаций, которые могут непрерывно изменяться по мере накопления микросейсмических событий в режиме реального времени. В некоторых случаях программа автоматизированного картирования трещин в режиме реального времени может обеспечивать результаты, согласующиеся с картированием трещин на основании пост-данных. Например, по окончании гидравлического разрыва результаты, получаемые программой автоматизированного картирования трещин в режиме реального времени, могут статистически согласовываться с результатами, полученными путем обработки тех же данных программой автоматизированного картирования трещин в режиме пост-данных. Такие характеристики могут позволить промысловым инженерам, операторам и аналитиками динамически визуализировать и контролировать пространственную и временнýю эволюцию гидроразрывных трещин, анализировать сложность трещин и форму месторождения, оценивать эффективность гидроразрыва или улучшать эксплуатационные характеристики скважины.

[0111] Хотя данное описание изобретения содержит много деталей, их не следует рассматривать как ограничения объема формулы изобретения, а, скорее, как описания признаков, присущих конкретным примерам. Некоторые признаки, раскрытые в настоящем описании в контексте отдельных вариантов осуществления, могут также комбинироваться. Напротив, характеристики, раскрытые в контексте единственного варианта осуществления, могут быть реализованы по отдельности в нескольких вариантах осуществления или в любых подходящих подкомбинациях.

[0112] В заявке раскрыт ряд вариантов осуществления. Тем не менее следует понимать, что в них могут быть внесены различные модификации. Соответственно, другие варианты осуществления входят в объем притязаний следующей формулы изобретения.

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для отслеживания трещин в процессе гидроразрыва пласта. Предложенные система, способ и программное обеспечение могут использоваться для анализа микросейсмических данных, обусловленных гидроразрывом. В некоторых аспектах сохраняемые данные связывают плоскость трещины с первым множеством микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта в подземной зоне. Дополнительные сохраняемые данные указывают упорядоченность второго, отличного от первого множества микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта. Одно событие из второго множества микросейсмических событий выбирают на основании упорядоченности, при этом плоскость трещины обновляют на основании выбранного микросейсмического события. Технический результат - повышение точности и достоверности информации относительно пространственно геометрических характеристик трещин гидроразрыва пласта. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

1. Компьютерно-реализуемый способ управления микросейсмическими данными, обусловленными гидроразрывом, содержащий следующие шаги:
сохраняют данные, связывающие плоскость трещины с первым множеством микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта в подземной зоне;
сохраняют данные, указывающие упорядоченность второго, отличающегося множества микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта;
выбирают одно событие из второго множества микросейсмических событий на основании упорядоченности;
обновляют с помощью аппаратуры для обработки данных плоскость трещины на основании выбранного микросейсмического события.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий формирование упорядоченности на основании временного порядка, в котором были выявлены события второго множества микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва.

3. Способ по п. 1, в котором плоскость трещины содержит первую, ранее сформированную плоскость трещины, при этом второе множество микросейсмических событий содержит одно или более микросейсмических событий, связь которых с одной или более другими ранее сформированными плоскостями трещины была потеряна.

4. Способ по п. 1, в котором второе множество микросейсмических событий содержит новые микросейсмические события, полученные после формирования плоскости трещины.

5. Способ по п. 1, в котором плоскость трещины представляет собой первую ранее сформированную плоскость трещины, при этом способ дополнительно содержит формирование упорядоченности на основании временного порядка, в котором терялась связь второго множества микросейсмических событий с другими, ранее сформированными плоскостями трещины.

6. Способ по п. 1, в котором данные, указывающие упорядоченность, определяют последовательность второго множества микросейсмических событий от первого микросейсмического события до последнего, и при выборе одного события из второго множества микросейсмических событий на основании упорядоченности выбирают первое в упорядоченности микросейсмическое событие.

7. Способ по п. 1, в котором при выборе одного события из второго множества микросейсмических событий на основании упорядоченности выбирают по принципу «первым пришел - первым ушел».

8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий выбор подлежащей обновлению плоскости трещины на основании выбранного микросейсмического события, причем плоскость трещины выбирают из множества ранее сформированных плоскостей трещины исходя из расстояния между плоскостью трещины и выбранным микросейсмическим событием.

9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий, после обновления плоскости трещины, сохранение данных, связывающих плоскость трещины с выбранным микросейсмическим событием.

10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий отображение обновленной плоскости трещины в режиме реального времени в ходе гидроразрыва.

11. Способ по п. 1, содержащий идентификацию кластеров событий из второго множества микросейсмических событий и сохранение данных, указывающих упорядоченность этих кластеров.

12. Способ по п. 11, содержащий идентификацию каждого кластера на основании пространственной близости микросейсмических событий внутри кластера.

13. Способ по п. 11, в котором выбор одного события из второго множества микросейсмических событий содержит выбор кластера событий, при этом способ содержит обновление множества плоскостей трещины на основании микросейсмических событий в выбранном кластере.

14. Энергонезависимый машиночитаемый носитель информации, содержащий закодированные на нем команды, которые, при их исполнении аппаратурой для обработки данных, выполняют операции, содержащие:
сохранение данных, связывающих плоскость трещины с первым множеством микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта в подземной зоне;
сохранение данных, указывающих упорядоченность второго, отличающегося множества микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта;
выбор одного события из второго множества микросейсмических событий на основании упорядоченности;
обновление плоскости трещины на основании выбранного микросейсмического события.

15. Машиночитаемый носитель информации по п. 14, причем операции дополнительно содержат формирование упорядоченности на основании временного порядка, в котором выявлялись события второго множества микросейсмических событий.

16. Машиночитаемый носитель информации по п. 14, в котором плоскость трещины представляет собой первую, ранее сформированную плоскость трещины, при этом второе множество микросейсмических событий содержит одно или несколько микросейсмических событий, связь которых с одной или несколькими другими ранее сформированными плоскостями трещин была потеряна.

17. Машиночитаемый носитель информации по п. 14, в котором второе множество микросейсмических событий содержит новые микросейсмические события, полученные после формирования плоскости трещины.

18. Машиночитаемый носитель информации по п. 14, в котором плоскость трещины представляет собой первую ранее сформированную плоскость трещины, при этом операции дополнительно содержат формирование упорядоченности на основании временного порядка, в котором терялась связь событий второго множества микросейсмических событий с другими ранее сформированными плоскостями трещины.

19. Машиночитаемый носитель информации по п. 14, причем операции дополнительно содержат выбор подлежащей обновлению плоскости трещины на основании выбранного микросейсмического события, причем плоскость трещины выбирают из множества ранее сформированных плоскостей трещины не основании расстояния между плоскостью трещины и выбранным микросейсмическим событием.

20. Машиночитаемый носитель информации по п. 14, причем операции дополнительно содержат, после обновления плоскости трещины, сохранение данных, связывающих плоскость трещины с выбранным микросейсмическим событием.

21. Система управления микросейсмическими данными, обусловленными гидроразрывом, содержащая:
машиночитаемый носитель информации, хранящий
данные, связывающие плоскость трещины с первым множеством микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта в подземной зоне; и
данные, указывающие упорядоченность второго, отличающегося множества микросейсмических событий, возникших вследствие гидроразрыва пласта; и
систему обработчика событий, выполненную с возможностью выбора одного события из второго множества микросейсмических событий на основании упорядоченности;
систему вычисления плоскости, выполненную с возможностью обновления плоскости трещины на основании выбранного микросейсмического события.

22. Система по п. 21, в которой система обработчика событий выполнена с возможностью формирования упорядоченности на основании временного порядка, в котором выявлялись события второго множества микросейсмических событий.

23. Система по п. 21, в которой плоскость трещины содержит первую ранее сформированную плоскость трещины, при этом второе множество микросейсмических событий включает в себя одно или более микросейсмических событий, связь которых с одной или более другими ранее сформированными плоскостями трещин была потеряна.

24. Система по п. 21, в которой второе множество микросейсмических событий включает в себя новые микросейсмические события, полученные после формирования плоскости трещины.

25. Система по п. 21, в которой плоскость трещины содержит первую ранее сформированную плоскость трещины, при этом система обработчика событий выполнена с возможностью формирования упорядоченности на основании временного порядка, в котором терялась связь событий второго множества микросейсмических событий с другими ранее сформированными плоскостями трещин.

26. Система по п. 21, в которой система обработчика событий выполнена с возможностью выбора подлежащей обновлению плоскости трещины на основании выбранного микросейсмического события, причем плоскость трещины выбирают из множества ранее сформированных плоскостей трещины на основании расстояния между плоскостью трещины и выбранным микросейсмическим событием.

27. Система по п. 21, в которой система обработчика событий выполнена с возможностью сохранения данных, связывающих плоскость трещины с выбранным микросейсмическим событием после обновления плоскости трещины.

28. Система по п. 21, дополнительно содержащая устройство отображения, выполненное с возможностью отображения обновленной плоскости трещины в режиме реального времени в ходе гидроразрыва.

29. Система по п. 21, дополнительно содержащая систему измерений, выполненную с возможностью выявления микросейсмических событий, вызванных гидроразрывом.