Способ определения параметров гидроразрыва пласта Российский патент 2020 года по МПК E21B43/26 

Изобретение относится к области гидроразрыва пластов-коллекторов и может быть использовано при определении параметров, используемых в процессе расчета и анализа операций при интенсификации притока флюида из пласта, в частности при определении давления закрытия трещины и давления в трещине при гидроразрыве пласта.

Задачей инженера при интерпретации показаний устьевых датчиков давления, является определение параметров после остановки закачки - ISIP, давления закрытия - времени закрытия трещины - и эффективности жидкости гидроразрыва - Eƒ_ƒ, а также вычисление давления в трещине на момент остановки закачки. Некорректное определение параметров гидроразрыва пласта, чаще всего, влечет за собой неверное моделирование, что может привести к закреплению пропанта в нецелевой зоне или к преждевременной остановке закачки.

Из уровня техники известен способ определения давления закрытия трещины подземного пласта по патенту РФ №2270335 [1], в соответствии с которым отслеживают давление в скважине и определяют давление закрытия трещины из анализа давления в скважине с использованием временной функции безразмерного времени "закрытия", определенного как отношение времени после закрытия трещины ко времени нагнетания жидкости гидроразрыва в пласт.

Из уровня техники известен также патент США US 6076046 [2], в котором давление закрытия предложено определять при помощи специальной тестовой закачки, выполняемой при условии равенства намеренно пониженной объемной подачи жидкости гидроразрыва в трещину объемной утечке фильтрата жидкости гидроразрыва через стенки трещины в пласт, а анализ падения давления выполняется только при помощи G-функции [3] для целей определения давления закрытия трещины гидроразрыва и эффективности жидкости гидроразрыва.

В отличие от способа по патенту США US 6076046 предлагаемый способ не требует применения намеренно пониженной подачи, и первоначально использует инструмент анализа изменения давления - диагностический график Log-Log для: а) нормализации относительного расположения данных, б) определения времени и/или давления закрытия трещины. Только после этого, давление закрытия определяется при помощи G-функции.

Особенность предлагаемого способа заключается в том, что анализ выполняется путем выявления ошибок при интерпретации, которые могут искажать вид кривой падения давления. Некоторые эффекты, ранее относившиеся к «неидеальному поведению давления» удаляются из анализа, так как полагаются не результатом работы системы пласт-трещина, а ложно интерпретируемыми факторами. Последнее производится путем приведения Log-Log графика к «нормальному» виду в период доминирования линейного режима течения жидкости гидроразрыва в трещине. График G*dP/dG - является вспомогательным инструментом, с помощью которого определяется точное значение давления закрытия в малых окрестностях значения, определенного по Log-Log графику.

В основу настоящего изобретения положена задача создать способ определения параметров гидроразрыва пласта, в том числе определение времени и давления закрытия трещины и давления в трещине при гидроразрыве пласта, который позволил бы исключить влияние факторов, не являющихся результатом взаимодействия жидкости гидроразрыва и нефтегазового пласта при распространении трещины, диссипация которых в прикладных научных статьях часто описывается, как «afterflow».

Указанная задача решается следующим образом:

а. производится закачка жидкости гидроразрыва в пласт для создания гидравлической трещины, регистрация давления и подачи;

б. производится остановка закачки жидкости в пласт, регистрация падения давления;

в. проводится получение набора данных изменения давления в скважине до, во время и после остановки закачки жидкости;

г. загружаются в ПО и визуализируются данные изменения давления в скважине в формате графиков зависимости давления в скважине от времени;

д. определяется приближенное значение ISIP - мгновенного давления остановки закачки;

е. отображаются данные изменения давления и полулогарифмической производной от давления на диагностическом Log-Log графике;

ж. идентифицируются режим линейного течения жидкости гидроразрыва в трещине и наличие или отсутствие режима вторичного влияния ствола скважины;

з. корректируется диагностический Log-Log график приведением его к нормализованному виду, путем отыскания такого значения ISIP, при котором кривая ΔР и полулогарифмической производной на участке линейного течения жидкости в трещине параллельны друг другу, тангенс угла наклона касательной к обеим кривым составляет и значения ΔР ровно в 2 раза численно превышают значения полулогарифмической производной;

и. определяется время закрытия трещины с использованием нормализованного Log-Log диагностического графика, при этом в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение полулогарифмической производной с прямой линией с тангенсом угла наклона к оси ОХ равным 1, а в отсутствие идентифицированного режима вторичного влияния ствола в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение полулогарифмической производной с прямой линией с тангенсом угла наклона равным

к. определяется - давление закрытия трещины с использованием графиков функции утечек жидкости гидроразрыва пласта, проводя поиск в момент времени закрытия трещины, полученного в подпункте и;

л. определяется P_net - давление в трещине.

В качестве отображаемых на Log-Log диагностическом графике могут использоваться кривые, имеющие вид: ΔР=ISIP - P(t_s) и производная Bourdet где Δt_s=t-t_ISIP, ISIP - мгновенное давления остановки закачки, атм; P(t_s) - давление на определенный момент времени после остановки закачки t_s (мин), атм; t_ISIP - время остановки закачки, мин.

В качестве диагностического Log-Log графика может использоваться график вида: ln(ΔP)-ln(Δt_s).

В качестве функций, на графиках которых производится поиск давления закрытия, могут использоваться функции:

Δt_D=Δt_s/t_p - изменение безразмерного времени

t_p - время закачки, мин

объем утечки жидкости в определенный момент времени после остановки закачки и его начальное значение соответственно.

Расчет P_net - давления в трещине осуществляется по формуле

Изобретение позволяет при определении параметров гидроразрыва пласта, в том числе давления закрытия трещины и давления в трещине при гидроразрыве пласта исключить влияние факторов, не являющихся результатом взаимодействия жидкости гидроразрыва и нефтегазового пласта при распространении трещины, диссипация которых в прикладных научных статьях часто описывается, как «aftreflow» и являются точными входными данными для калибровки геологической модели в процессе дизайна гидроразрыва пласта благодаря использованию диагностических графиков и их нормализации.

Сущность изобретения поясняется фигурами, где:

• на фиг. 1 представлен график тестовой закачки жидкости гидроразрыва и падение давления после остановки закачки с обозначением кажущегося и действительного значений ISIP;

• на фиг. 2 представлен диагностический Log-Log график и производной Bourdet с некорректно определенным значением ISIP;

• на фиг. 3 представлен диагностический Log-Log график и производной Bourdet от времени с верно определенным значением ISIP;

• на фиг. 4 представлено определение корректного давления закрытия на графиках производных G-функции: GdP/dG и dP/dG

• на фиг. 5 представлен диагностический Log-Log график. Точка 1 обозначает давление закрытия, определенное предлагаемым методом. Точка 2 соответствует давлению закрытия, определенному тангенциальным методом.

• на фиг. 6 представлен график функций GdP/dG и dP/dG. Точка 1 соответствует определению давления закрытия по предлагаемому методу. Точка 2 соответствует определению давлению закрытия, определенному тангенциальным методом [4].

Примеры реализация заявляемого способа:

Пример 1.

Объект гидроразрыва пласта характеризуется низкой проницаемостью (до 0.05 мД) и большой неоднородностью вдоль литологического разреза. Нефтенасыщенный коллектор представляет собой чередование тонких песчаных, песчано-алевролитовых и карбонатизированных пропластков с высоким модулем Юнга, суммарная эффективная толщина которых не превышает 7 метров. Пласт - коллектор залегает на глубине 1940-1960 м относительно уровня моря.

Перед проведением основного песчаного гидроразрыва пласта проводят плановую тестовую закачку жидкости гидроразрыва, представленную линейным гелем, с подачей 3.3 м³/мин в объеме 15 м³. На фиг. 1 представлен график, на котором отображены фактические подача и давление в зависимости от времени при проведенной тестовой закачке.

На основании первичного анализа график на фиг. 1 определяется ISIP_apparent равный 120.07 атм. Затем, после аппроксимации кривой падения давления на момент остановки закачки определяется возможное альтернативное приблизительное значение ISIP - 114.78 атм.

Проверкой выбора корректного значения ISIP из двух выше представленных является визуальный анализ общего вида диагностического графика на фиг. 2. Согласно предлагаемому методу, при линейном режиме течения жидкости в трещине должны идентифицироваться параллельные участки на кривой ΔP (синяя кривая) и на производной Bourdet (красная кривая) тангенс угла наклона которых к оси времени равен 1/2, при этом численное значение функции Bourdet должно быть в два раза меньше численного значения ΔР.

На фиг. 2 данные падения давления после нагнетательного теста отображены на билогарифмическом графике для значения ISIP=120.07 атм. В силу независимости формы и угла наклона производной Bourdet от выбранного значения ISIP, линейный режим течения жидкости гидроразрыва в трещине гидроразрыва идентифицируется только на самом графике производной. Тангенс угла наклона кривой ΔР к оси времени в интервале времени линейного течения не равен абсолютное значение ΔР - 14.3 атм., а значение производной равно 5.1, отношение значений ΔР к значениям производной составляет 14.3/5.1≈3. Полученное относительное положение кривых свидетельствует о неверно выбранном значение ISIP, т.к. оно содержит часть давления, не относящегося непосредственно к взаимодействию трещины с пластом.

На фиг. 3 данные падения давления отображены на билогарифмическом графике уже в нормализованном виде. Нормализация проведена путем выбора значения ISIP в альтернативной точке - 114.78 атм. Линейный режим течения жидкости в трещине четко идентифицируется: отношение значений ΔР к значениям производной Bourdet в интервале линейного режима течения жидкости гидроразрыва в трещине приближенно равно 2-8.8/4.5≈2; тангенс угла наклона графиков ΔР и производной Bourdet к оси времени составляет Учитывая то, что вышеописанные условия соблюдаются, можно сделать вывод, что значение ISIP в альтернативной точке выбрано верно.

Согласно предлагаемому методу, выбираем на графике GdP/dG (фиг. 4) давление закрытия трещины в момент времени, определенный по Log-Log графику, после чего рассчитывается давление в трещине по формуле

Пример 2.

Объект гидроразрыва пласта такой же как в примере 1.

Перед проведением основного песчаного гидроразрыва пласта проводят плановую тестовую закачку жидкости гидроразрыва, представленную линейным гелем, с подачей 3.2 м³/мин в объеме 10 м³.

На графике Log-Log на фиг. 5 четко идентифицируются режимы первичного и вторичного WBS, линейный режим в трещине гидроразрыва. В соответствии с предлагаемым методом, определяем момент времени закрытия - первоначальное после линейного режима расхождение кривой производной Bourdet с прямой с тангенсом угла наклона 1.

На графике GdP/dG на фиг. 6, согласно тангенциальному методу, точка закрытия соответствует точке 2 на графике. Значение давления закрытия в точке 1 - 96 атм - выше значения в точке 2 - 84 атм - на 12 атм, эффективность жидкости ниже на 15%.

Как видно из фиг. 5, точка 2 совпадает во времени с началом переходного течения к линейному течению жидкости в пласт.

Исходя из указанного выше, значение давления в трещине в точке 1 равно 12 атм, а в точке 2 - 24 атм. Такая переоценка давления в трещине может существенно сказаться на дальнейшем моделировании геометрии трещины ГРП.

Изобретение может быть использовано при определении параметров операций интенсификации притока флюида из пласта, в частности гидроразрыва пласта.

Источники:

1. патент РФ №2270335

2. патент США US 6076046;

3. Nolte, K.G. 1979. Determination of Fracture Parameters From Fracturing Pressure Decline. Paper presented at the SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Las Vegas, Nevada, 23-26 September. SPE-8341-MS. http://dx.doi.org/10.2118/8341-MS;

4. Barree, R. D., Barree, V. L., and Craig, D. P. 2007. Holistic Fracture Diagnostics. Paper presented at the SPE Rocky Mountain Oil and Gas Technology Symposium, Denver, 16-18 April. SPE-107877-MS. http://dx.doi.org/10.2118/107877-MS.

Изобретение относится к области гидравлического разрыва пластов-коллекторов и может быть использовано при определении параметров, используемых в процессе расчета и анализа операций при интенсификации притока флюида из пласта, в частности при определении давления закрытия трещины и давления в трещине при гидроразрыве пласта (ГРП). Технический результат заключается в повышении точности определения параметров ГРП. Способ включает закачку жидкости ГРП в пласт для создания гидравлической трещины, регистрацию давления и подачи; остановку закачки жидкости в пласт, регистрацию падения давления; получение набора данных изменения давления в скважине до, во время и после остановки закачки жидкости; загрузку в ПО и визуализацию данных изменения давления в формате графиков зависимости давления в скважине от времени; определение приближенного значения мгновенного давления остановки закачки ISIP; отображение данных изменения давления и полулогарифмической производной от давления на диагностическом Log-Log графике; идентификацию режима линейного течения жидкости ГРП в трещине и наличия или отсутствия режима вторичного влияния ствола скважины; корректировку диагностического Log-Log графика приведением его к нормализованному виду путем отыскания такого значения ISIP, при котором кривая ΔР и полулогарифмической производной на участке линейного течения жидкости в трещине параллельны друг другу, тангенс угла наклона касательной к обеим кривым составляет и значения ΔР в 2 раза численно превышают значения полулогарифмической производной; определение времени закрытия трещины с использованием нормализованного Log-Log диагностического графика, при этом в случае наличия идентифицированного режима вторичного влияния ствола скважины в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение полулогарифмической производной с прямой линией с тангенсом угла наклона к оси ОХ, равным 1, а в случае отсутствия идентифицированного режима вторичного влияния ствола в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение полулогарифмической производной с прямой линией с тангенсом угла наклона к оси ОХ, равным ; определение давления закрытия трещины с использованием графиков функции утечек жидкости гидроразрыва пласта в момент времени закрытия трещины; определение давления в трещине P_net. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ определения параметров гидроразрыва пласта, включающий этапы:

а. закачка жидкости ГРП в пласт для создания гидравлической трещины, регистрация давления и подачи;

б. остановка закачки жидкости в пласт, регистрация падения давления;

в. получение набора данных изменения давления в скважине до, во время и после остановки закачки жидкости;

г. загрузка в ПО и визуализация данных изменения давления в формате графиков зависимости давления в скважине от времени;

д. определение приближенного значения мгновенного давления остановки закачки ISIP;

е. отображение данных изменения давления и полулогарифмической производной от давления на диагностическом Log-Log графике;

ж. идентификация режима линейного течения жидкости ГРП в трещине и наличия или отсутствия режима вторичного влияния ствола скважины;

з. корректировка диагностического Log-Log графика приведением его к нормализованному виду путем отыскания такого значения ISIP, при котором кривая ΔР и полулогарифмической производной на участке линейного течения жидкости в трещине параллельны друг другу, тангенс угла наклона касательной к обеим кривым составляет и значения ΔР в 2 раза численно превышают значения полулогарифмической производной;

и. определение времени закрытия трещины с использованием нормализованного Log-Log диагностического графика, при этом в случае наличия идентифицированного режима вторичного влияния ствола скважины в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение полулогарифмической производной с прямой линией с тангенсом угла наклона к оси ОХ, равным 1, а в случае отсутствия идентифицированного режима вторичного влияния ствола в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение полулогарифмической производной с прямой линией с тангенсом угла наклона к оси ОХ, равным

к. определение давления закрытия трещины с использованием графиков функции утечек жидкости гидроразрыва пласта в момент времени закрытия трещины, полученного в пп. и;

л. определение давления в трещине P_net.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отображаемые на Log-Log диагностическом графике данные имеют вид: ΔР=ISIP - P(t_s) и производная Bourdet где Δt_s=t - t_ISIP, ISIP - мгновенное давления остановки закачки, атм; P(t_s) - давление на определенный момент времени после остановки закачки t_s (мин), атм; t_ISIP - время остановки закачки, мин.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что идентификация режима линейного течения жидкости ГРП в трещине и наличие или отсутствие режима вторичного влияния ствола скважины осуществляют на основании анализа формы полулогарифмической производной Bourdet .

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение времени закрытия трещины в случае наличия идентифицированного режима вторичного влияния ствола скважины производится с использованием нормализованного Log-Log диагностического графика вида ln(ΔР)-ln(Δt_s), при этом в качестве времени закрытия трещины выбирается первоначальное расхождение производной Bourdet вида с прямой линией с тангенсом угла наклона к оси ln(Δt_s), равным 1.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение давления закрытия трещины производится с использованием графиков функций:

где

Δt_D=Δt_s/t_p - изменение безразмерного времени

t_p - время закачки, мин

- объем утечки жидкости в определенный момент времени после остановки закачки и его начальное значение соответственно.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давления в трещине P_net определяют по формуле