Изобретение относится к области исследования свойств горных пород и к процессу выделения трещинного (трещиноватого, трещиновато-пористого, пористо-трещинного) коллектора.

При проектировании и проведении работ по добыче углеводородов с использованием горизонтальных скважин требуются знания о свойствах горных пород, а также необходимо определить трещинный коллектор, через который обеспечивают проводку горизонтального ствола добывающей скважины. Знания о наличии активных трещин могут быть ключевыми при оценке рисков таких процессов, как бурение (в том числе горизонтальных скважин), цементация, гидроразрыв пласта и др. Выделение открытых (активных) трещин в пласте, являющихся каналами для течения нефти и газа, на основе оценки их напряженного состояния, является основным условием для повышения уровня дебита добытого флюида.

На текущий момент существуют известные решения по прогнозу трещинных коллекторов на основе комплексирования данных сейсморазведки с данными по керну и геофизическим исследованиям скважин (ГИС).

Из уровня техники известен способ определения механических свойств породы пласта-коллектора по патенту RU 2636821 (дата публикации: 28.11.2017, G01N 33/24, G01V 9/00, E21B 49/00). Способ определения механических свойств породы пласта-коллектора включает отбор по меньшей мере одного образца породы пласта-коллектора, на отобранном образце породы определяют плотность, пористость и компонентный состав породы, на основе полученных значений плотности, пористости и компонентного состава породы создают петрофизическую модель породы пласта-коллектора, в случае наличия расхождения между значениями измеренной и рассчитанной тепловодности по меньшей мере один раз осуществляют адаптацию созданной петрофизической модели пласта-коллектора путем изменения параметров модели, используют адаптированную петрофизическую модель для расчета теплопроводности образца породы и сравнивают измеренную и рассчитанную теплопроводности до обеспечения совпадения значений измеренной и рассчитанной теплопроводностей, при совпадении значений измеренной и рассчитанной теплопроводностей определяют механические свойства породы, используя адаптированную петрофизическую модель пласта-коллектора.

Недостатком данного способа является создание петрофизической модели малой точности, которая не позволяет определить трещиноватый коллектор, который обеспечит стабильный поток флюида углеводорода.

Из уровня техники известен способ и система комбинированного сопровождения процесса бурения скважины по патенту RU 2687668 (дата публикации: 15.05.2019, E21B 47/00, E21B 7/04). При реализации способа комбинированного сопровождения процесса бурения скважины получают каротажные данные по меньшей мере одной опорной скважины; формируют на основании упомянутых входных данных и каротажных данных по меньшей мере одной опорной скважины комбинированную модель, отображающую характеристики пород, выполняют построение предварительной модели устойчивости ствола скважины, на основании определенной по меньшей мере одной траектории разрабатываемой скважины, определяют на основании построенной предварительной модели устойчивости ствола скважины плановую траекторию. При реализации способа дополнительно используют информацию о наличии трещин в пласте.

Способ сопровождения бурения скважины с помощью известного способа не обеспечивает оценку наличия трещиноватого коллектора вдоль траектории ствола скважины, что значительно снижает объем дебита добываемого флюида углеводорода. Кроме того, оценка наличия трещин в пласте не является достаточно точной, т.к. дополнительно не обеспечивается уточнение (калибровка) первоначально полученных данных о пласте с данными, измеренными по скважинам, проходящим через этот пласт.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ оценки трещинной пористости по данным скважинной сейсморазведки по патенту RU 2485553 (дата публикации: 20.06.2013, G01V 1/28, G01V 1/48). Способ оценки трещинной пористости пород (трещинного коллектора) по данным скважинной сейсморазведки заключается в проведении в изучаемом разрезе скважины волнового акустического и плотностного гамма-гамма каротажа, выявлении на основе полученных данных интервала трещиноватых пород и вычислении коэффициента трещинной пористости выявленного интервала трещиноватых пород, на основе полученных данных дополнительно проводят скважинную сейсморазведку, для чего в выявленном интервале ориентированной трещиноватости один из источников излучения сейсмических волн ориентируют в направлении, близком к азимутальному направлению трещиноватости, а другой источник излучения сейсмических волн ориентируют ортогонально направлению трещиноватости. Затем осуществляют выделение интервалов пористых коллекторов.

Данный способ определения трещинного коллектора является менее точным, т.к. при оценке трещинного коллектора не учитываются интенсивность вывалов и наличие кавернов в пласте, давление распространение трещин в пласте, а также не предусмотрена калибровка полученных данных.

Применение заявленного изобретения заключается в выделении открытых трещин (трещинного коллектора), являющихся каналами для течения нефти и газа, на основе оценки их напряженного состояния, в частности, в разрезах Доюрского комплекса юго-востока Западно-Сибирской плиты.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества, скорости и точности определения трещинного коллектора, что ведет к увеличению эффективности разведки и разработки месторождений нефти и газа и увеличению дебита добываемого флюида углеводородов при разработке месторождений.

Технический результат достигается за счет того, что способ определения трещинного коллектора включает:

- получение вертикальных напряжений в целевом пласте;

- получение порового давления целевого пласта;

- получение механических свойств целевого пласта, которые включают по меньшей мере статический модуль Юнга, статический коэффициент Пуассона, прочность на одноосное сжатие, тангенс угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте;

- получение среднего направления горизонтальных напряжений в целевом пласте;

- определение минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте с учетом по меньшей мере вертикальных напряжений в целевом пласте, статического модуля Юнга, статического коэффициента Пуассона и относительной деформации в направлении минимального горизонтального напряжения и относительной деформации в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте;

- оценку соотношения вывалов и каверн с помощью профилеметрии стволов скважин, проходящих через целевой пласт;

- калибровку минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте с помощью корректировки относительной деформации в направлении минимального горизонтального напряжения и/или корректировки относительной деформации в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте с учетом оценки соотношения вывалов и каверн в целевом пласте;

- калибровку прочности на одноосное сжатие по соотношению плотности бурового раствора к градиенту образования вывалов в стволах скважин, проходящих через целевой пласт;

- определение когезии трещин целевого пласта с учетом откалиброванной прочности на одноосное сжатие и тангенса угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте;

- получение ориентации трещин в целевом пласте и определение касательного напряжения в плоскости трещин и эффективного нормального напряжения в плоскости трещин на основе калиброванных значений минимального и горизонтального напряжений в целевом пласте;

- определение трещинного коллектора в целевом пласте с помощью коэффициента критичности для трещин в целевом пласте, полученного с помощью касательного напряжения в плоскости трещины, когезии трещин целевого пласта, эффективного нормального напряжения в плоскости трещины и тангенса угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте.

Технический результат достигается за счет того, что для определения трещинного коллектора используют значения горизонтальных напряжений, которые уточняются на основе реальных исследований существующих скважин, горизонтальные стволы которых проходят через целевой пласт, с помощью оценки наличия вывалов и каверн, а также уточняются значения прочности на одноосное сжатие с использованием измеренных данных о поглощения бурового раствора, которое также свидетельствует о наличии вывалов и каверн. Присутствие вывалов и каверн в целевом пласте обеспечивает точно откорректировать измеренные параметры и выявить наличие трещинного коллектора. В целом сопоставление и уточнение измеренных параметров скважин, проходящих через целевой пласт с измеренными параметрами, например, с помощью гамма-гамма каротажа или сейсморазведки, позволяет наиболее точно по сравнению с уровнем техники определить параметры целевого пласта, выявить активные (открытые) трещины и установить трещинный коллектор. Наличие трещинного коллектора обеспечивает стабильный приток углеводородов при разработке данного целевого пласта.

Под трещинным коллектором в заявленном способе понимается коллектор имеющий открытые (активные) трещины, заполненные флюидом углеводородов.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют:

- получение значений вертикальных напряжений в целевом пласте с помощью плотностного каротажа скважин, расположенных на участке месторождения, и определение вертикальных напряжений по глубине целевого пласта с помощью построения тренда плотности горных пород по полученным значениям плотности горных пород с этих скважин;

- получение значений минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте с учетом по меньшей мере вертикальных напряжений в целевом пласте, статического модуля Юнга, статического коэффициента Пуассона и относительной деформации в направлении минимального горизонтального напряжения и относительной деформации в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте;

- оценку соотношения вывалов и каверн с помощью профилеметрии стволов скважин, проходящих через целевой пласт, при которой в случае 50% и более преобладания вывалов над кавернами на интервале ствола скважины определяется, как преобладание вывалов, а в случае 50% и более преобладания каверн над вывалами на интервале ствола скважины определяется, как преобладание каверн;

- калибровку значений минимального и максимального горизонтальных напряжений с помощью корректировки относительной деформации в направлении минимального горизонтального напряжения и/или корректировки относительной деформации в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте с учетом оценки соотношения вывалов и каверн в целевом пласте;

- получение соотношения плотности бурового раствора к градиенту поглощения бурового раствора в целевом пласте по скважинам, расположенным на участке месторождения;

- калибровку прочности на одноосное сжатие по соотношению плотности бурового раствора к градиенту образования вывалов в стволах скважин, проходящих через целевой пласт;

- определение когезии трещин целевого пласта с учетом откалиброванной прочности на одноосное сжатие и тангенса угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте;

- получение ориентации трещин в целевом пласте и определение касательного напряжения в плоскости трещин и эффективного нормального напряжения в плоскости трещин на основе калиброванных значений минимального и горизонтального напряжений в целевом пласте;

- определение трещинного коллектора с помощью коэффициента критичности для трещин в целевом пласте, полученного с помощью касательного напряжения в плоскости трещины, когезии трещин целевого пласта, эффективному нормальному напряжению в плоскости трещины и тангенсу угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте, при этом в случае, если коэффициент критичности равен не менее 80%, то целевой пласт является трещинным коллектором, а в случае, если коэффициент критичности равен менее 80%, то целевой пласт не является трещинным коллектором.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором дополнительно осуществляют уточнение проницаемости трещин в трещинном коллекторе с помощью итерационной калибровки значений минимального и максимального горизонтальных напряжений до достижения сходимости определенных значений минимального и максимального горизонтальных напряжений с фактическими показаниями значений минимального и максимального горизонтальных напряжений, определенных по стволам скважин, проходящих через целевой пласт не менее 80%.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором фактические показания значений минимального и максимального горизонтальных напряжений получают с помощью каверномера.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют получение значений порового давления целевого пласта с помощью гидродинамических исследований скважин (ГДИС), расположенных на участке месторождения, после чего осуществляют получение порового давления по глубине целевого пласта с помощью построения тренда порового давления по полученным значениям порового давления с этих скважин.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют получение порового давления по глубине целевого пласта по соотношению значений рассчитанного порового давления к значениям измеренного фактического давления целевого пласта.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют получение порового давления по глубине целевого пласта с помощью выбора значения порового давления целевого пласта в диапазоне от 1 г/см³ до 1,1 г/см³.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют получение среднего направления горизонтальных напряжений в целевом пласте по данным электрического микросканера скважин.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют получение среднего направления горизонтальных напряжений в целевом пласте по направлению горизонтальных напряжений в пластах-аналогах для целевого пласта.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором осуществляют получение значений вертикальных напряжений в целевом пласте с помощью плотностного гамма-гамма каротажа скважин, расположенных на участке месторождения.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором значения вертикальных напряжений в целевом пласте определяют по формуле:

,

где TVD - вертикальная глубина от поверхности до рассматриваемой точки, м;

Sv - вертикальное напряжение в целевом пласте на глубине TVD, Па;

ρ - плотность горных пород на глубине TVD, кг/м³.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором значения рассчитанного порового давления получают по формуле:

,

где P₁₀₀₀- гидростатическое давление целевого пласта, МПа;

Sv - вертикальное напряжение в целевом пласте, МПа;

CNTC - показания нейтронного каротажа CNTC в целевом пласте (CNTC - нейтрон-нейтронный каротаж по тепловым нейтронам).

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором значения измеренного фактического давления целевого пласта получены в результате проведения ГДИС по скважинам, расположенным на участке месторождения.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором целевым пластом является осадочный чехол, для которого выбирают значение градиента порового давления равное 1,05 г/см³.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором целевым пластом является доюрский комплекс (ДЮК), для которого выбирают значение градиента порового давления равное 1,03 г/см³.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором пласты-аналоги для целевого пласта определяют по максимальному географическому приближению к целевому пласту.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический модуль Юнга для целевого пласта, который является известняком или доломитом, определяют по формуле:

,

где V_p - скорость продольной волны, м/с.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический модуль Юнга для целевого пласта, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом, при наличии данных о динамическом модуле Юнга или при наличии данных о скорости продольной и скорости поперечной волны для определения динамического модуля Юнга, определяют по формуле:

,

где Е_дин - динамический модуль Юнга, ГПа.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический модуль Юнга для целевого пласта, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом, при отсутствии данных о динамическом модуле Юнга и при отсутствии данных о скорости продольной и скорости поперечной волны для предварительного расчета динамического модуля Юнга, определяют по формуле:

,

где V_p - скорость продольной волны, м/с.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический коэффициент Пуассона для целевого пласта, который является известняком или доломитом, при наличии данных о динамическом коэффициенте Пуассона или при наличии скорости продольной и скорости поперечной волны для определения динамического коэффициента Пуассона, определяют по формуле:

,

где v(дин) - динамический коэффициент Пуассона.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический коэффициент Пуассона, для целевого пласта, который является известняком или доломитом, при отсутствии данных о динамическом коэффициенте Пуассона и при отсутствии данных о скорости продольной и скорости поперечной волны для определения динамического коэффициента Пуассона, определяют по формуле:

.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический коэффициент Пуассона для целевого пласта, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом, или бокситоносным латеритом, определяют по формуле:

.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором статический коэффициент Пуассона для целевого пласта, не относящийся к группам литотипов: известняки, доломиты, песчаники, алевролиты, метариолиты, гравелиты, бокситоносные латериты, определяют по формуле:

.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором прочность на одноосное сжатие для целевого пласта, который является известняком или доломитом, при наличии данных о скорости поперечной волны, определяют по формуле:

,

где V_s - скорость поперечной волны, м/с.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором прочность на одноосное сжатие для целевого пласта, который является известняком или доломитом, при отсутствии данных о скорости поперечной волны, определяют по формуле:

,

где V_p - скорость продольной волны, м/с.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором прочность на одноосное сжатие для целевого пласта, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом, при наличии данных об открытой пористости, определяют по формуле:

,

где Кпоткр - коэффициент открытой пористости.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором прочность на одноосное сжатие для целевого пласта, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом, при отсутствии данных об открытой пористости и при наличии данных о плотности, определяют по формуле:

,

где ρ - объемная плотность горных пород, г/см³.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором прочность на одноосное сжатие для целевого пласта, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом, при отсутствии данных об открытой пористости и при отсутствии данных о плотности, определяют по формуле:

,

где V_p - скорость продольной волны, м/с.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором прочность на одноосное сжатие для целевого пласта, не относящегося к группам литотипов: известняки, доломиты, песчаники, алевролиты, метариолиты, гравелиты, определяют по формуле:

,

где V_p - скорость продольной волны, м/с.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором тангенс угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте, который является бокситоносным латеритом, принимается равным 0,5.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором тангенс угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте, который является известняком, принимается в диапазоне от 0,4 до 1,1.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором тангенс угла внутреннего трения трещин горных пород в целевом пласте, который является песчаником, или алевролитом, или метариолитом, или гравелитом принимается в диапазоне от 0,1 до 1,1.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором тангенс угла внутреннего трения горных пород для целевого пласта, не относящегося к группам литотипов: бокситоносный латерит, известняк, песчаник, алевролит, метариолит, гравелит, принимается в диапазоне от 0 до 1,2.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором значения минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте определяют по формулам:

,

где S_hmin - минимальное горизонтальное напряжение, МПа;

S_Hmax-максимальное горизонтальное напряжение, МПа;

- вертикальное напряжение в целевом пласте, г/см³;

- статический коэффициент Пуассона;

α - константа Био;

P_p - поровое давление, МПа;

E _ст- статический модуль Юнга, МПа;

- относительная деформация в направлении S_hmin;

-относительная деформация в направлении S_Hmax.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором относительную деформацию в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте определяют по формуле:

где - относительная деформация в направлении максимального горизонтального напряжения;

Pc - давление закрытия трещины, Па;

Spoison - горизонтальное напряжение с учетом бокового распора, Па;

- статический коэффициент Пуассона;

E _ст- статический модуль Юнга, Па;

Ratio - соотношение максимального и минимального горизонтальных напряжений.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором относительная деформации в направлении минимального горизонтального напряжения в целевом пласте определяют по формуле:

где - относительная деформация в направлении минимального горизонтального напряжения;

Pc - давление закрытия трещины, Па;

- относительная деформация в направлении максимального горизонтального напряжения;

- статический коэффициент Пуассона;

E _ст- статический модуль Юнга, Па;

Spoison - горизонтальное напряжение с учетом бокового распора, Па;

Ratio - соотношение максимального и минимального горизонтальных напряжений.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором горизонтальное напряжение с учетом бокового распора определяют по формуле:

где Spoison - горизонтальное напряжение с учетом бокового распора, Па;

- статический коэффициент Пуассона;

Sv - вертикальное напряжение в целевом пласте, Па;

Pp - поровое давление, Па;

α - константа Био.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором константу Био выбирают в диапазоне от 0,8 до 1,0.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором профилеметрию стволов скважин, проходящих через целевой пласт, осуществляют с помощью электрического микросканера скважины.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором калибровку значений минимального и максимального горизонтальных напряжений осуществляют с помощью корректировки относительной деформации в направлении минимального горизонтального напряжения и корректировки относительной деформации в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте, при которой в случае преобладания суммарной длины вывалов на интервале горизонтального ствола скважины над суммарной длиной вывалов ствола скважины, проходящего через целевой пласт, абсолютные и относительные значения относительных деформаций уменьшают.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором калибровку значений минимального и максимального горизонтальных напряжений осуществляют с учетом соотношения вывалов и каверн в стволе скважин, проходящих через целевой пласт, при этом при преобладании вывалов принимают высокий контраст горизонтальных напряжений и увеличивают значения относительных деформаций в направлении максимального и минимального горизонтальных напряжений значения минимального и максимального горизонтальных напряжений, при преобладании кавернов принимают низкий контраст горизонтальных напряжений и уменьшают значения относительных деформаций в направлении максимального и минимального горизонтальных напряжений.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором калибровку значений минимального и максимального горизонтальных напряжений дополнительно осуществляют с помощью оценки влияния направления горизонтального ствола скважины, расположенной на участке месторождения, на стабильность горизонтального ствола скважины, при которой увеличение диаметра ствола скважины в целевом пласте относительно номинального диаметра скважины менее 5% определяется как низкая интенсивность вывалов, от 5% до 15% - средняя интенсивность вывалов, более 15% - высокая интенсивность вывалов.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором калибровку значений минимального и максимального горизонтальных напряжений дополнительно осуществляют с помощью оценки давления в целевом пасте при мини-ГРП, при которой если относительная разница давления при мини-ГРП и давления распространения трещины менее 10%, то определяется как высокий контраст горизонтальных напряжений и увеличивают значения относительных деформаций в направлении максимального и минимального горизонтальных напряжений значения минимального и максимального горизонтальных напряжений, если относительная разница давления при мини-ГРП и давления распространения трещины от 10% и более, определяется как низкий контраст горизонтальных напряжений и уменьшают значения относительных деформаций в направлении максимального и минимального горизонтальных напряжений.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором градиент поглощения бурового раствора в целевом пласте определяется как отношение минимального горизонтального напряжения в целевом пласте к произведению глубины целевого пласта на ускорение свободного падения.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором при превышении плотности бурового раствора над градиентом вывалов в интервале отсутствия каверн и вывалов откалиброванную прочность на одноосное определяют по формуле:

,

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- прочность на одноосное сжатие до калибровки, МПа;

- разница между максимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором при превышении плотности бурового раствора над градиентом вывалов в интервале вывалов откалиброванную прочность на одноосное определяют по формуле:

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- прочность на одноосное сжатие до калибровки, МПа;

- разница между максимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа;

- разница между минимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа;

Caliper - значение каверномера в точке калибровки, м;

BS - значение номинального диаметра скважины в точке калибровки, м.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором при превышении плотности бурового раствора над градиентом вывалов в интервале каверн откалиброванную прочность на одноосное определяют по формуле:

,

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- прочность на одноосное сжатие до калибровки, МПа;

- разница между максимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа;

- разница между минимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором при превышении градиента вывалов над плотностью бурового раствора в интервале отсутствия каверн и вывалов откалиброванную прочность на одноосное определяют по формуле:

,

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- разница между максимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором при превышении градиента вывалов над плотностью бурового раствора в интервале вывалов откалиброванную прочность на одноосное определяют по формуле:

,

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- прочность на одноосное сжатие до калибровки, МПа;

- разница между максимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа;

- разница между минимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором при превышении градиента вывалов над плотностью бурового раствора в интервале каверн откалиброванную прочность на одноосное определяют по формуле:

(),

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- прочность на одноосное сжатие до калибровки, МПа;

- разница между максимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа;

- разница между минимальным значением главного нормального напряжения на стенке скважины и значением критерия прочности, МПа.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором определение ориентации трещин в целевом пласте осуществляют с помощью каротажа скважин, расположенных на участке месторождения.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором определение когезии трещин целевого пласта осуществляют по формуле:

,

где - откалиброванная прочность на одноосное сжатие, МПа;

- тангенс угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором коэффициента критичности (Crit) определяют по формуле:

где - касательное напряжение в плоскости трещины, МПа;

So - сцепление (когезия) трещин целевого пласта, МПа;

- эффективное нормальное напряжение в плоскости трещины, МПа;

= tgϕ - тангенс угла внутреннего трения горных пород в целевом пласте.

Существует вариант осуществления способа определения трещинного коллектора, при котором дополнительно осуществляют проведение горизонтального ствола добывающей скважины через трещинный коллектор в целевом пласте и установление притока углеводородов.

Также технический результат достигается за счет того, что при реализации способа добычи углеводородов определяют трещинный коллектор по любому из вариантов, осуществляют проведение горизонтального ствола добывающей скважины через трещинный коллектор в целевом пласте и обеспечивают установление притока углеводородов.

Реализация заявленного изобретения подтверждается следующими фигурами.

Фиг. 1 - определение тренда плотности горных пород по глубине целевого пласта по данным плотностного гамма-гамма каротажа скважины, расположенной на участке месторождения (скв. 1).

Фиг. 2 - определение тренда плотности горных пород по глубине целевого пласта по данным по меньшей мере трех скважин, расположенных на участке месторождения (скв. 1, скв. 2, скв. 3).

Фиг. 3 - определение порового давления по соотношению значений рассчитанного порового давления к значениям измеренного фактического давления целевого пласта.

Фиг. 4 - варианты определения статического модуля Юнга для различных литологий целевого пласта.

Фиг. 5 - варианты определения статического коэффициента Пуассона для различных литологий целевого пласта.

Фиг. 6 - варианты определения прочности на одноосное сжатие для различных литологий целевого пласта.

Фиг. 7 - пример определения среднего направления горизонтальных напряжений в целевом пласте на участке месторождения.

Фиг. 8 - отображение скважинного профилемера для оценки соотношения вывалов и каверн в стволе скважины (скв. 1), проходящей через целевой пласт.

Фиг. 9 - сравнение сходимости вывалов и каверн по рассчитанным данным и измеренным показаниями каверномера по скважине.

Фиг. 10 - определение соотношения плотности бурового раствора к градиенту поглощения бурового раствора в стволе скважины (скв. 1), проходящей через целевой пласт.

Способ реализуется следующим образом.

Определяют значения плотности горных пород целевого пласта, например, с помощью плотностного гамма-гамма каротажа скважин, проходящих через целевой пласт (фиг. 1), и определяют вертикальные напряжения по глубине целевого пласта.

Допустим, что в результате осуществления плотностного гамма-гамма каротажа скважин и построения тренда плотности горных пород для целевого пласта на глубине от 3100 м до 3400 м построили тренд плотности горных пород по нескольким скважинам, расположенным на участке месторождения и проходящим через целевой пласт (фиг. 2).

При этом вертикальное напряжение на основе измеренных данных рассчитывают по формуле:

TVD - вертикальная глубина от поверхности до рассматриваемой точки, м;

Sv - вертикальное напряжение в целевом пласте на глубине TVD, Па;

ρ - плотность горных пород на глубине TVD, кг/м³.

В частности, для целевого пласта на глубине с 3100 м по 3400 м, для глубины 3100 м вертикальное напряжение () равно 69,9 МПа.

Определяют значения порового давления целевого пласта с помощью измеренных фактических значений гидростатического давления целевого пласта и рассчитанного значения порового давления (фиг.3). Например, для целевого пласта при градиенте гидростатического давления в единицах плотности 1,03 г/см³, для глубины 3100 м, значение порового давления (P_p) соответствует 31,3 МПа.

Определяют механические свойства целевого пласта, т.е. определяют статический модуль Юнга (E_ст), например, в случае пласта, представленного известняком:

Статического коэффициента Пуассона (V_ст), например, в случае целевого пласта, представленного известняком при наличии данных о динамическом коэффициенте Пуассона:

Прочности на одноосное сжатие (С), например, в случае целевого пласта, представленного известняком при наличии скорости поперечной волны:

Тангенс угла внутреннего трения (μ) горных пород в целевом пласте, например, в случае целевого пласта, представленного известняком:

μ = 0.75

Далее определяют среднее направление горизонтальных напряжений в целевом пласте по направлению горизонтальных напряжений, полученных, например, по данным с трех скважин, расположенных на участке месторождения (фиг. 7). Таким образом, среднее направление горизонтального напряжения по целевому пласту составляет 330° север-северо-запад и 150° юг-юго-восток как среднеарифметическое значение угла на основе измерения направлений горизонтальных напряжений в трех скважинах: скв. 1, скв. 2, скв. 3.

Далее определяют минимальные и максимальные горизонтальные напряжения.

Для определения горизонтальных максимальных и минимальных напряжений начинают, например, с Ratio = 1,0. Для этого рассчитывается S_poison, и при Ratio = 1.0 и константе Био = 0,85. При расчете используется фактически измеренное давление закрытия трещины по данным мини-ГРП по скв. 1 (в примере P_c = 52 МПа).

Далее определяют значения минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте:

Оценивают процентное соотношение вывалов и каверн на профилемере стволов скважин скв. 1, скв. 2, скв. 3. Например, на фиг. 8 представлен профиль скважины скв. 1 (фиг. 8), на которой можно рассчитать суммарную длину вывалов и суммарную длину каверн, расположенных вдоль целевого пласта, и соотнести эти длины между собой.

Таким образом, осуществляется оценка процентного соотношения вывалов и каверн на профилемере, при которой в случае 50% и более преобладания вывалов над кавернами определяется, как преобладание вывалов, а в случае 50% преобладания каверн над вывалами определяется, как преобладание каверн.

Например, суммарная длина каверн = 17 м, вывалов = 31 м. Соотношение составляет 64% в пользу преобладания вывалов. Следовательно, определяется преобладание вывалов.

Для преобладания вывалов принимаем высокий контраст горизонтальных напряжений, т.е. Ratio около 1.1.

Производят калибровку значений минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте, т.е. с помощью сравнения полученных данных , μ = 0.75, С = P_p = 31,3 МПа с учетом оценки соотношения вывалов и каверн в целевом пласте;

Оценку вывалов и каверн получают по данным измеренным по скважинам и далее рассчитывают любым известным стандартным подходом (E. Fjær, R.M. Holt, P. Horsrud, A.M. Raaen, R. Risnes Petroleum Related Rock Mechanics 2nd Edition, 2008). Например, прогноз вывалов и каверн может быть определен в следующем порядке:

- с использованием азимутального и зенитного углов траектории ствола скважины (скв. 1) производится перевод измеренных напряжений в плоскость скважины;

- с использованием уравнений Кирша производится расчет напряжений на стенке скважины;

- главные нормальные напряжения на стенке скважины подставляются в критерий Кулона, который составляется на основе значений С и μ;

- определяется давление в скважине, при котором начинают образовываться вывалы. Данное давление делится на вертикальную глубину рассматриваемой точки скважины и ускорение свободного падения и получается градиент образования вывалов в единицах плотности;

- определяется давление для начала образования трещины ГРП. Данное давление делится на вертикальную глубину рассматриваемой точки скважины и ускорение свободного падения и получается градиент ГРП в единицах плотности;

- определяется давление начала поглощения путем деления минимального горизонтального напряжения на вертикальную глубину рассматриваемой точки скважины и ускорение свободного падения и получается градиент поглощения в единицах плотности;

- градиент начала обрушения сравнивается с плотностью бурового раствора и в интервалах превышения градиента обрушения над плотностью бурового раствора выделяются участки вывалов и каверн.

Далее выделенные участки вывалов и каверн сравниваются с фактическими показаниями каверномера по скважине и фиксируется значение сходимости интервалов в процентах. Полученное значение сходимости наносится на график зависимости сходимости от значения Ratio. Например, для рассматриваемого примера сходимость при Ratio 1,0 составляет 65%.

Далее с шагом 0,05 в сторону увеличения для значения Ratio повторяется расчет , , корректируя значения (относительной деформации в направлении минимального горизонтального напряжения и/или корректировки относительной деформации в направлении максимального горизонтального напряжения в целевом пласте), и повторно осуществляют сравнение сходимости прогноза вывалов и каверн с фактическими показаниями каверномера по скважине и фиксируется значение сходимости в процентах.

В итоге выбирают то соотношение Ratio, при котором сходимость рассчитанных горизонтальных максимальных и минимальных напряжений с показаниями каверномера максимальна (прогноза вывалов и каверн).

В данном примере принимается наибольшая сходимость при Ratio = 1.1 (фиг. 9). При данном значении Ratio значения напряжений будут равны: S_Hmax = 57.2 МПа, S_hmin = 52 МПа.

Далее калибруют прочности на одноосное сжатие. На примере случая при превышении плотности бурового раствора над градиентом вывалов в интервале отсутствия каверн и вывалов, рассчитывается откалиброванная прочность на одноосное сжатие (фиг. 10):

Рассчитывается значение когезии трещины в целевом пласте. Значение когезии для одной трещины целевого пласта составляет:

Определяются значения напряжений в плоскости трещин с помощью разложения тензора напряжений на плоскость трещины, например, для значений , , Pp =31,3 МПа, Sv = 69,9 МПа.

Определяем ориентацию трещины, например, под углом 60° в плоскости Sv - Shmin по интерпретации микросканера и каротажа скважины (скв. 1).

По полученным данным горизонтальных максимальных и минимальных напряжений определяем касательное напряжение в плоскости трещины и эффективное нормальное напряжение в плоскости трещины. Определение касательного напряжения в плоскости трещин и эффективного нормального напряжения в плоскости трещин может осуществляться любым известным способом (https://dnicolasespinoza.github.io/node38.html#SECTION00642000000000000000):

Далее определяют трещиноватый коллектор с помощью коэффициента критичности:

Поскольку коэффициент критичности Crit < 80% - рассматриваемая трещина не является проницаемой, а интервал, ее содержащий, является неколлектором.

В результате множества расчетов по глубине целевого пласта определили, что присутствует трещинный коллектор на глубине с 3100 м по 3164,5 м, на глубине с 3197,5 м по 3279,5 м и на глубине с 3329,5 по 3335,5 м.

Результаты расчетов по определению трещинного коллектора представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты определения трещинного коллектора в целевом пласте. Скважина Индекс пласта Глубина кровли интервала (м) Глубина подошвы интервала (м) Суммарное количество трещин в интервале Суммарное количество трещин с коэффициентом критичности более 80% Наличие коллектора 1 М1 3100 3164.5 8 2 Коллектор 1 М1 3103.5 3110.5 5 0 Неколлектор 1 М1 3115.5 3117.5 6 0 Неколлектор 1 М1 3124.5 3131.5 8 0 Неколлектор 1 М1 3135.5 3138.5 0 0 Неколлектор 1 М1 3143.5 3145.5 0 0 Неколлектор 1 М1 3148.5 3151.5 0 0 Неколлектор 1 М1 3155.5 3158.5 4 0 Неколлектор 1 М1 3177.5 3180.5 5 0 Неколлектор 1 М1 3197.5 3202.5 6 1 Коллектор 1 М1 3271.5 3279.5 8 2 Коллектор 1 М1 3305.5 3314.5 7 0 Неколлектор 1 М1 3329.5 3335.5 9 3 Коллектор 1 М1 3346.5 3351.5 6 0 Неколлектор

Таким образом, при использовании заявленных способов обеспечивается повышение качества, скорости и точности определения трещинного коллектора, что ведет к увеличению эффективности разведки и разработки месторождений нефти и газа и увеличению дебита добываемого флюида углеводородов при разработке месторождений.

Группа изобретений относится к способу определения трещинного коллектора и способу добычи углеводородов. Способ определения трещинного коллектора включает получение вертикальных напряжений в целевом пласте и получение порового давления целевого пласта. Получают механические свойства целевого пласта. Получают среднее направление горизонтальных напряжений в целевом пласте. Определяют минимальное и максимальное горизонтальные напряжения в целевом пласте. Оценивают соотношения вывалов и каверн с помощью профилеметрии стволов скважин, проходящих через целевой пласт. Производят калибровку минимального и максимального горизонтальных напряжений в целевом пласте. Производят калибровку прочности на одноосное сжатие. Определяют когезию трещин целевого пласта. Получают ориентацию трещин в целевом пласте, определяют касательное напряжение в плоскости трещин и эффективное нормальное напряжение в плоскости трещин. Трещинный коллектор в целевом пласте определяют с помощью коэффициента критичности для трещин в целевом пласте. Технический результат заключается в повышении качества, скорости и точности определения трещинного коллектора, что приводит к увеличению эффективности разведки и разработки месторождений нефти и газа, увеличению дебита добываемого флюида углеводородов при разработке месторождений. 2 н. и 53 з.п. ф-лы, 10 ил., 1 табл.

1. Способ определения трещинного коллектора, включающий: