СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК E21B43/26 

Описание патента на изобретение RU2811048C1

Область техники

[0001] Положения настоящего раздела содержат только справочную информацию относительно изобретения и могут не представлять предшествующий уровень техники.

[0002] В течение десятилетий в нефтегазовой отрасли применяли гидроразрыв пласта для повышения или продления периода продуктивности скважин. Без гидроразрыва добыча из большинства разрабатываемых в настоящее время углеводородных пластов была бы технически или экономически нецелесообразной.

[0003] В процессе гидравлического разрыва пласта в скважину с помощью специального оборудования закачивают жидкость со скоростью, превышающей скорость ее поглощения пластом. В результате этого давление на пласт повышается до тех пор, пока в породе не образуются трещины или пока она не разрушится. Непрерывное закачивание приводит к распространению трещины в направлении от ствола скважины, что увеличивает площадь поверхности пласта, через которую углеводороды могут стекать в ствол скважины. Это помогает достичь более высокой скорости дебита, чем это было бы возможно без гидроразрыва. В результате этого объем добываемых углеводородов существенно увеличивается, а инвестиции операторов в разработку окупаются быстрее.

[0004] Во время гидроразрыва пласта используются два основных вещества - расклинивающие агенты и жидкость гидроразрыва пласта (жидкость ГРП). Расклинивающие агенты - это частицы, которые поддерживают трещины гидроразрыва в открытом состоянии, сохраняя новообразованные пути. Жидкости гидроразрыва могут формироваться на водной или неводной основе и должны быть достаточной вязкими для создания и распространения трещины гидроразрыва, а также транспортировки расклинивающего агента вниз по стволу скважины и в трещину. По окончании обработки вязкость жидкости гидроразрыва должна снизиться настолько, чтобы обеспечить ее быструю и эффективную эвакуацию из скважины.

[0005] Во время традиционной обработки пласта методом гидроразрыва используют две жидкости. Первая жидкость, или жидкость разрыва, не содержит расклинивающий агент, и ее закачивают через перфорации обсадной колонны со скоростью и давлением, достаточными для разрушения пласта и образования трещины. Вторая жидкость, или суспензия расклинивающего агента, транспортирует расклинивающий агент через перфорации в открытую трещину. По завершении закачивания трещины закрывают, оставляя в них барьер из расклинивающего агента, а жидкость гидроразрыва вытекает назад в ствол скважины, освобождая путь для добычи углеводородов. В идеале упаковка расклинивающего агента должна содержать остатков жидкости, которые могут ухудшить проводимость и снизить добычу углеводородов.

[0006] Для достижения максимальной эффективности обработки пласта методом гидроразрыва были разработаны вычислительные модели. Такие модели гидравлического разрыва пласта могут включать в себя плоские модели, такие как модель Христиановича - Гиртсма - де Клерка (KGD), модель Перкинса - Керна - Нордгрена (PKN), радиальная модель, псевдо-3D-модель (P3D), плоская 3D-модель (planar 3D), полная 3D-модель и неплоские модели, представляющие сложные системы трещин с ответвлениями.

[0007] Входные данные могут включать упругие свойства породы (например, модуль Юнга Е и коэффициент Пуассона v), пространственное распределение минимального главного горизонтального напряжения о в породе, материалы ГРП (например, жидкости, расклинивающие агенты и добавки) и план закачки (например, концентрации материала в устье скважины, скорость закачки, объем закачки и т.д.).

[0008] Входные данные могут также включать имеющиеся данные измерений, получаемые в режиме реального времени от устьевых и внутрискважинных измерительных приборов во время обработки пласта методом гидроразрыва. Такие данные могут включать давление, расход, концентрации добавок. Они используются для расчета неизвестных или неопределенных параметров модели (калибровка модели) посредством сравнения данных, получаемых в режиме реального времени, с результатами моделирования. Это сложный и ненадежный процесс, поскольку, как правило, он выполняется вручную.

Краткое описание сущности

[0009] В изобретении предложены способы гидравлического разрыва пласта, в которых используется автоматическая калибровка, которая позволяет свести к минимуму ошибки, вызванные человеческим фактором, и ускоряет процесс проектирования обработки. Способ также используют для калибровки разных моделей гидроразрыва пласта, учитывая те же данные, что способствует одновременному использованию и прямому сравнению множества программных пакетов для моделирования гидравлического разрыва пласта.

[0010] В одном аспекте варианты осуществления относятся к способам гидравлического разрыва пласта. Способы содержат сбор данных о свойствах пласта и ствола подземной скважины и сбор данных по результатам обработок для стимуляции, проведенных на подземной скважине, или обработок для стимуляции, проведенных на аналогичных подземных скважинах. Данные вводят в симулятор гидроразрыва пласта, который содержит алгоритмы, и определяют параметры модели гидроразрыва. Проект обработки пласта методом гидроразрыва выбирают на основе расчетов, выполненных с учетом определенных параметров модели гидроразрыва. Затем выполняют обработку пласта методом гидроразрыва в соответствии с выбранным проектом обработки.

[0011] В дополнительном аспекте варианты осуществления относятся к способам гидроразрыва пласта в подземной скважине. Способы содержат сбор данных о свойствах пласта и ствола скважины и определение проекта обработки пласта методом гидроразрыва. Обработку пласта методом гидроразрыва выполняют в соответствии с проектом и при мониторинге (контроле) данных измерений для каждого временного шага. Гидроразрыв пласта автоматически корректируется на основе данных измерений до завершения обработки пласта методом гидроразрыва.

Краткое описание графических материалов

[0012] На Фиг. 1 представлено изменение эффективного давления во время обработки пласта методом гидроразрыва, рассчитанного в модели PKN, и архивные данные об эффективном давлении при равномерном случайном шуме с амплитудой 10%.

[0013] На Фиг. 2 представлены значения функции ошибки F для разных значений высоты трещины и коэффициента утечки, при этом остальные параметры модели PKN являются неизменными.

[0014] На Фиг. 3 представлены значения функции ошибки F для переменного коэффициента утечки, при этом остальные параметры модели PKN являются неизменными.

Подробное описание изобретения

[0015] Ниже в описании представлена подробная информация для понимания изобретения. Однако специалистам в данной области следует понимать, что способы изобретения могут быть реализованы на практике без этой подробной информации и что возможны многочисленные вариации или модификации описанных вариантов осуществления.

[0016] Прежде всего, следует отметить, что при разработке любых таких фактических вариантов осуществления необходимо проверять многочисленные конкретные варианты реализации, чтобы достичь конкретных целей разработчика, таких как соответствие накладываемым системным и коммерческим ограничениям, которые будут различаться в разных вариантах реализации. Более того, следует понимать, что несмотря на возможную сложность и продолжительность такой разработки, ее результат станет рутинным процессом для специалистов в данной области, которые могут воспользоваться преимуществами настоящего изобретения. Кроме того, использованная/описанная в настоящем документе композиция может также содержать некоторые компоненты, отличные от указанных. В изложении сущности изобретения и в настоящем подробном описании каждое числовое значение следует сначала читать в сопряжении с термином «приблизительно» (если в явной форме отсутствует в тексте), а в дальнейшем - без такого термина, если контекстом не определено иное. Термин «приблизительно» следует понимать как любое количество или диапазон в пределах 10% от указанного количества или диапазона (например, диапазон от приблизительно 1 до приблизительно 10 охватывает диапазон от 0,9 до 11). Следует также понимать, что в кратком описании сущности и в настоящем подробном описании при указании или описании диапазонов полезных, подходящих или т.п.концентраций подразумевают любые концентрации в пределах этого диапазона, включая конечные точки. Например, «диапазон от 1 до 10» означает указание на все возможные числа в непрерывном множестве от приблизительно 1 до приблизительно 10. Более того, одну или более точек данных в настоящих примерах можно объединить друг с другом или можно объединить с одной из точек данных в описании изобретения для создания диапазона, и, таким образом, они включают в себя все возможные значения или числа, находящиеся в пределах этого диапазона. Таким образом, даже если в пределах этого диапазона в явном виде указаны или подразумеваются конкретные точки данных либо никакие точки данных не указаны и не подразумеваются, следует понимать, что авторы изобретения учитывают и понимают, что любые точки данных в пределах этого диапазона необходимо рассматривать как заданные и что авторы изобретения обладают знаниями обо всем диапазоне и точках, находящихся в пределах этого диапазона.

[0017] Используемый в настоящем документе термин «варианты осуществления» относится к описанным в настоящем документе примерам, не имеющим ограничительного характера, включенным или не включенным в формулу изобретения, которые могут быть использованы или представлены отдельно, или в любой комбинации, или в любом сочетании с одним или более другими вариантами осуществления. Каждый описанный в настоящем документе вариант осуществления следует рассматривать как дополнительный признак, который используют с одним или более другими вариантами осуществления, и как альтернативный вариант, который используют отдельно или вместо одного или более других вариантов осуществления. Следует понимать, что при этом не предполагается каким-либо образом ограничивать объем включенного в формулу изобретения заявленного объекта изобретения, каких-либо изменений и дополнительных модификаций в проиллюстрированных вариантах осуществления, а также любых дополнительных применений идей заявки, проиллюстрированных в настоящем документе, с которыми обычно сталкивается специалист в данной области, к которой относится изобретение, представленное в настоящем документе.

[0018] Более того, схематические иллюстрации и описания, представленные в настоящем документе, следует рассматривать только как примеры, а компоненты и операции можно объединять или разделять, добавлять или удалять, а также полностью или частично изменять их последовательность, если в настоящем документе прямо не указано иное. Некоторые проиллюстрированные операции могут быть реализованы посредством компьютера, исполняющего компьютерный программный продукт на машиночитаемом носителе, где компьютерная программа содержит инструкции, посредством которых компьютер выполняет одну или более операций или выдает команды на другие устройства для исполнения одной или более операций.

[0019] Как описано ранее, выбор соответствующих моделей гидроразрыва пласта и точная калибровка датчиков и контрольно-измерительных приборов на буровой площадке являются важными мероприятиями для достижения удовлетворительных результатов гидроразрыва пласта. Опубликованную информацию, относящуюся к настоящему изобретению, можно найти в следующих источниках.

[0020] Varela RA and Maniere JL: "Successful Dynamic Closure Test Using Controlled Flow Back in the Vaca Muerta Formation," paper SPE-180997-MS (2016).

[0021] Halting ТА et al.: "Application of Mini-Falloff Test to Determine Reservoir Parameters and Optimize Fracture Designs in a Tight Gas Field," paper SPE-90455-MS (2004).

[0022] Tailey GR et al.: "Field Application of After-Closure Analysis of Fracture Calibration Tests," paper SPE-52220-MS (1999).

[0023] Kochenderfer MJ and Wheeler ТА: Algorithms for Optimization, MIT Press (2019).

[0024] Boyd S and Vandenberghe L: Convex Optimization, Cambridge University Press (2004).

[0025] Nocedal J and Wright SJ: Numerical Optimization, Springer, 2nd Ed. (2006).

[0026] Заявитель предлагает способы осуществления гидроразрыва пласта, в которых применяется взвешенная функция, которая выступает в качестве количественного показателя разницы между данными измерений на буровой площадке и результатами моделирования. Веса выбирают на основе достоверности данных измерений. Определяющие параметры модели (например, свойства утечки, критерии тампонажа твердыми частицами, высота трещины и т.д.) выбирают так, чтобы свести эту функцию к минимуму.

[0027] В одном аспекте варианты осуществления относятся к способам гидравлического разрыва пласта. Способы содержат сбор данных о свойствах пласта и ствола подземной скважины и сбор данных по результатам обработок для стимуляции, проведенных на подземной скважине, или обработок для стимуляции, проведенных на аналогичных подземных скважинах. Данные вводят в симулятор гидроразрыва пласта, который содержит алгоритмы, и определяют параметры модели гидроразрыва. Проект обработки пласта методом гидроразрыва выбирают на основе моделирования, выполняемого с учетом определенных параметров модели гидроразрыва. Затем выполняют обработку пласта методом гидроразрыва в соответствии с выбранным проектом обработки.

[0028] Параметры гидроразрыва могут содержать коэффициенты, описывающие утечку жидкости ГРП в породу, распределение напряжения in situ, высоту трещины, параметры трения в трубе и призабойной зоне и реологические свойства жидкости.

[0029] Параметры модели гидроразрыва получают за счет сведения к минимуму функции ошибки, представляющей разницу между смоделированными и измеренными данными. Измеренные данные содержат объемный расход, плотность суспензии, концентрацию материала ГРП в устье скважины, давление на устье скважины или в забое или их комбинации.

[0030] Выбор проекта обработки пласта методом гидроразрыва осуществляют посредством моделирования с учетом параметров модели гидроразрыва для одного или более проектов обработки.

[0031] Способы могут дополнительно включать корректировку обработки пласта методом гидроразрыва, причем корректировка включает изменение скорости закачки, изменение концентрации материалов ГРП, изменение объемов закачки или их комбинации.

[0032] В дополнительном аспекте варианты осуществления относятся к способам гидроразрыва пласта в подземной скважине. Способы содержат сбор данных о свойствах пласта и ствола скважины и определение проекта обработки пласта методом гидроразрыва. Обработку пласта методом гидроразрыва выполняют в соответствии с проектом и при мониторинге данных измерений для каждого временного шага. Гидроразрыв пласта автоматически корректируется на основе данных измерений до завершения обработки пласта методом гидроразрыва.

[0033] Мониторинг данных измерений содержит измерение объемного расхода, плотности суспензии и концентрации материала ГРП в устье скважины, давления в устье скважины или в забое или их комбинации.

[0034] Автоматическую корректировку проекта обработки пласта методом гидроразрыва осуществляют посредством моделирования с учетом параметров модели гидроразрыва для одного или более проектов обработки.

[0035] Параметры модели гидроразрыва получают за счет сведения к минимуму функции ошибки F, представляющей разницу между смоделированными и измеренными данными.

где - начало и конец периода времени, за который доступны данные измерений; функция и представляют данные от манометров в устье скважины и забое соответственно, - давление на устье скважины и в забое, рассчитанное в модели гидроразрыва пласта; - минимальные и максимальные значения давления на устье скважины и в забое за период времени Взвешенные функции определены следующим образом:

где qWH(t) - данные измерения расхода, компоненты вектора - объемные доли соответствующих материалов ГРП, βWH, βWH - безразмерные функции, изменяющиеся в диапазоне от 0 до 1. Нулевые значения соответствуют неизвестным данным (или данным с высокой неопределенностью). Значение 1 соответствует данным с наибольшей достоверностью. Функции βWH, βWH могут быть скорректированы с учетом местного опыта стимуляции или посредством обучения на основе данных предыдущих обработок.

Функция F зависит от свойств утечки в пласт жидкостей ГРП, представленных коэффициентом утечки Картера давления смыкания трещины рс, высоты трещины и всех остальных входных параметров модели гидроразрыва пласта. Неизвестные свойства утечки получают из предоставленных данных о давлении в виде значений, обеспечивающих минимальное значение функции F.

[0036] В обоих аспектах способы дополнительно содержат сведение к минимуму функции ошибки F, причем сведение к минимуму содержит градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, поиск циклических координат, поиск симплекс-методом Нелдера - Мида, метод Пауэлла, метод Хука - Дживса, имитацию отжига, эволюционную стратегию, метод перекрестной энтропии, генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, оптимизацию методом роя частиц или их комбинации.

[0037] В обоих аспектах алгоритмы симулятора гидроразрыва пласта могут содержать модели PKN, KGD, радиальную модель, псевдо-3D-модель, плоскостную 3D-модель, полную 3D-модель или неплоскостные модели, представляющие сложные системы трещин с ответвлениями, или их комбинации.

[0038] В обоих аспектах проект обработки пласта методом гидроразрыва выбирают для максимального увеличения целевой функции, содержащей чистую приведенную стоимость, коэффициент продуктивности ствола скважины и их комбинации при эксплуатационных ограничениях в отношении общих объемов материалов ГРП, скорости закачки, концентрации закачки, общей стоимости обработки, общих выбросов двуокиси углерода или их комбинации.

[0039] В обоих аспектах способы содержат максимизацию (оптимизацию) целевой функции, причем максимизация содержит градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, поиск циклических координат, поиск симплекс-методом Нелдера - Мида, метод Пауэлла, метод Хука - Дживса, имитацию отжига, эволюционную стратегию, метод перекрестной энтропии, генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, оптимизацию методом роя частиц или их комбинации.

[0040] В обоих аспектах материалы ГРП содержат жидкости, расклинивающие агенты и добавки. Добавки могут содержать волокна, добавки для снижения водоотдачи, отклоняющие материалы, брейкеры, ингибиторы коррозии, агенты для снижения трения, ингибиторы образования накипи, поверхностно-активные вещества, водорастворимые полимеры, сшиватели, биоциды, агенты для регулировки рН или буферы, регуляторы кислотности или их комбинации.

[0041] В обоих аспектах закачку материалов ГРП осуществляют импульсами в течение одного или более этапов обработки пласта методом гидроразрыва.

[0042] В обоих аспектах закачку материалов ГРП осуществляют равномерно во время обработки пласта методом гидроразрыва.

Примеры

Пример: Калибровка коэффициента утечки и высоты трещины

[0043] Рассмотрим синтетический временной ряд, представляющий значения давления в забое, рассчитанные моделью гидроразрыва пласта PKN с коэффициентом утечки Ct=1е-5 м/с0,5. Моделирование было выполнено для закачки жидкости вязкостью 1 сП с расходом 0,053 м3/с в течение 3000 секунд. Высота трещины составила 30 м, модуль Юнга породы составил 2 ГПа, коэффициент Пуассона составил 0,25. Авторы изобретения наложили случайный шум с равномерным распределением с амплитудой 10% от максимального эффективного давления на результат PKN, как показано на Фиг. 1, где 101 представляет результат моделирования PKN для эффективного давления (разница между давлением вблизи ствола скважины и минимальным главным напряжением), 102 представляет эффективное давление с шумом 10%. Функция ошибки была рассчитана с весами βWH=0 и βBH=1.

[0044] Если Ct и высота трещины неизвестны, авторы изобретения пытаются найти их, сводя к минимуму функцию ошибки F, рассчитанную с использованием данных о давлении с помехами. На Фиг. 2 представлены значения F при разных значениях коэффициента утечки и высоты трещины. Очевидно, что сведение к минимуму F приводит к неопределенности, поскольку утечка и высота не могут быть определены одновременно с использованием данного подхода. Функция ошибки имеет множество минимумов в дополнение к точке 201 отсчета. Однако если местоположение барьеров известно на основании свойств зон, то высоту трещины оценивают заранее, и сведение функции F к минимуму выполняют как показано на Фиг. З для получения коэффициента утечки, обеспечивающего минимальное значение функции F. Например, он может быть рассчитан с использованием метода градиентного спуска. Это позволяет получить точную оценку коэффициента утечки, несмотря на шум, наложенный на данные о давлении. В противном случае, если коэффициент утечки известен на основании предыдущих обработок, такой же подход используют для оценки высоты трещины.

[0045] Предшествующее описание было представлено со ссылкой на настоящие варианты осуществления. Специалисты в области техники и технологии, к которой относится настоящее изобретение, поймут, что модификации и изменения в описанных структурах и способах эксплуатации могут быть реализованы на практике без существенного отклонения от принципа и объема настоящего изобретения. Соответственно, приведенное выше описание не следует рассматривать как относящееся только к конкретным структурам, описанным и показанным на прилагаемых графических материалах, а следует рассматривать в соответствии с приведенными ниже пунктами формулы изобретения и в качестве подтверждения таких пунктов формулы изобретения, которые должны быть представлены в наиболее полном и справедливом объеме.

Похожие патенты RU2811048C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА И ВЫВОДА СКВАЖИНЫ НА РЕЖИМ 2022
  • Банников Денис Викторович
  • Великанов Иван Владимирович
  • Исаев Вадим Исмаилович
  • Сёмин Леонид Георгиевич
  • Иванов Максим Григорьевич
RU2798193C1
СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА, СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА, СПОСОБЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РИСКОВ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА 2017
  • Исаев Вадим Исмаилович
  • Великанов Иван Владимирович
  • Кузнецов Дмитрий Сергеевич
  • Банников Денис Викторович
  • Тихонов Алексей Александрович
RU2730576C1
СПОСОБ АНАЛИЗА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТИМУЛЯЦИИ ПОДЗЕМНОГО ПЛАСТА 2017
  • Исаев Вадим Исмаилович
  • Кузнецов Дмитрий Сергеевич
  • Великанов Иван Владимирович
RU2739287C1
СПОСОБ ДОБЫЧИ ТРУДНОИЗВЛЕКАЕМОГО ТУРОНСКОГО ГАЗА 2020
  • Воробьев Владислав Викторович
  • Дмитрук Владимир Владимирович
  • Дубницкий Иван Романович
  • Завьялов Сергей Александрович
  • Касьяненко Андрей Александрович
  • Красовский Александр Викторович
  • Легай Алексей Александрович
  • Медведев Александр Иванович
  • Меньшиков Сергей Николаевич
  • Миронов Евгений Петрович
RU2743478C1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ ТРЕЩИНЫ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КАРОТАЖА ПРИЗАБОЙНОЙ ЧАСТИ ТРЕЩИНЫ, ЗАПОЛНЕННОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИМ РАСКЛИНИВАЮЩИМ АГЕНТОМ 2015
  • Кабанник Артём Валерьевич
  • Калинин Сергей Александрович
  • Алексеенко Ольга Петровна
  • Хоман Дин М
RU2668602C1
Способ интенсификации работы скважины после её строительства 2019
  • Исмагилов Фанзат Завдатович
  • Лутфуллин Азат Абузарович
  • Хусаинов Руслан Фаргатович
RU2724705C1
Способ определения максимального объема отходов, утилизируемого в пластах 2020
  • Худорожков Павел Вячеславович
  • Сычев Олег Геннадиевич
  • Блюс Дмитрий Владимирович
  • Шищенко Роман Михайлович
RU2771016C1
Способ гидравлического разрыва нефтяного, газового или газоконденсатного пласта 2019
  • Антонов Максим Сергеевич
  • Торопов Константин Витальевич
  • Пестриков Алексей Владимирович
  • Колонских Александр Валерьевич
  • Евсеев Олег Владимирович
  • Салимов Олег Вячеславович
  • Назаревич Владислав Валерьевич
RU2723817C1
СПОСОБ ПОСТРОЕНИЯ ПЛАНА ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА И СПОСОБ ГИДРОРАЗРЫВА ПЛАСТА 2017
  • Бадажков Дмитрий Викторович
  • Пляшкевич Владимир Александрович
  • Великанов Иван Владимирович
  • Кузнецов Дмитрий Сергеевич
  • Ковалевский Олег Валерьевич
  • Исаев Вадим Исмаилович
  • Банников Денис Викторович
RU2730575C1
Способ разработки низкопроницаемого коллектора с поочередной инициацией трещин авто-ГРП 2020
  • Шурунов Андрей Владимирович
  • Падерин Григорий Владимирович
  • Файзуллин Ильдар Гаязович
  • Копейкин Роман Романович
  • Учуев Руслан Павлович
RU2745058C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 811 048 C1

Реферат патента 2024 года СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАЗРЫВА ПЛАСТА (ВАРИАНТЫ)

Заявленная группа изобретений относится к способам осуществления гидравлического разрыва пласта. Способ гидроразрыва пласта по первому варианту содержит сбор данных о свойствах пласта и ствола подземной скважины, сбор данных по результатам обработок для стимуляции, проведенных на подземной скважине, ввод данных в симулятор гидроразрыва пласта и определение параметров модели гидроразрыва, выбор проекта обработки пласта методом гидроразрыва на основе расчетов, выполненных в модели гидроразрыва с учетом определенных параметров, выполнение обработки пласта методом гидроразрыва в соответствии с выбранным проектом. Способ дополнительно содержит корректировку обработки пласта методом гидроразрыва по параметрам скорости закачки, концентраций материалов гидроразрыва, объемов закачки. Способ гидроразрыва пласта по второму варианту содержит сбор данных о свойствах пласта и ствола скважины, определение проекта обработки пласта методом гидроразрыва, выполнение обработки пласта методом гидроразрыва в соответствии с проектом и мониторинг данных измерений для каждого временного шага, ввод данных в симулятор гидроразрыва пласта и определение параметров модели гидроразрыва, автоматическую корректировку проекта гидроразрыва пласта на основании данных измерений и продолжение автоматической корректировки до завершения гидроразрыва пласта. Обеспечивается повышение эффективности обработки пласта методом гидроразрыва. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 811 048 C1

1. Способ гидроразрыва пласта, содержащий:

a. сбор данных о свойствах пласта и ствола подземной скважины,

b. сбор данных по результатам обработок для стимуляции, проведенных на подземной скважине,

c. ввод данных в симулятор гидроразрыва пласта и определение параметров модели гидроразрыва,

d. выбор проекта обработки пласта методом гидроразрыва на основе расчетов, выполненных в модели гидроразрыва с учетом параметров из п. с,

e. выполнение обработки пласта методом гидроразрыва в соответствии с проектом по п. d,

причем способ дополнительно содержит корректировку обработки пласта методом гидроразрыва по параметрам скорости закачки, концентраций материалов гидроразрыва, объемов закачки.

2. Способ по п. 1, в котором выбор проекта обработки пласта методом гидроразрыва осуществляют посредством моделирования с учетом параметров модели гидроразрыва для одного или более проектов обработки.

3. Способ по п. 1, в котором симулятор гидроразрыва пласта содержит модели гидроразрыва Перкинса - Керна - Нордгрена (PKN), Христиановича - Гиртсма - де Клерка (KGD), радиальную модель, псевдо-3D-модель (P3D), плоскую 3D-модель (planar 3D), полную 3D-модель или неплоские модели, представляющие сложные системы трещин с ответвлениями, или их комбинации.

4. Способ по п. 1, в котором параметры модели гидроразрыва содержат коэффициенты, описывающие утечку жидкости гидроразрыва пласта в породу, распределение напряжения in situ, параметры трения в трубе и призабойной зоне и реологические свойства жидкости, высоту трещины.

5. Способ по п. 1, в котором параметры модели гидроразрыва находят путем минимизации функции ошибки, представляющей разницу между смоделированными и измеренными данными.

6. Способ по п. 5, в котором минимизация функции ошибки содержит градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, поиск циклических координат, поиск симплекс-методом Нелдера - Мида, метод Пауэлла, метод Хука - Дживса, имитацию отжига, эволюционную стратегию, метод перекрестной энтропии, генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, оптимизацию методом роя частиц и их комбинации.

7. Способ по п. 1, в котором проект обработки пласта методом гидроразрыва выбран для максимального увеличения целевой функции, содержащей чистую приведенную стоимость, коэффициент продуктивности ствола скважины при эксплуатационных ограничениях в части общих объемов материалов гидроразрыва, скорости закачки, концентрации закачки, общей стоимости обработки, общих выбросов двуокиси углерода или их комбинации.

8. Способ по п. 7, в котором максимизация целевой функции содержит градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, поиск циклических координат, поиск симплекс-методом Нелдера - Мида, метод Пауэлла, метод Хука - Дживса, имитацию отжига, эволюционную стратегию, метод перекрестной энтропии, генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, оптимизацию методом роя частиц и их комбинации.

9. Способ по п. 1, в котором закачку материалов гидроразрыва осуществляют импульсами в течение одного или более этапов обработки пласта методом гидроразрыва.

10. Способ по п. 1, в котором закачку материалов гидроразрыва осуществляют равномерно во время обработки пласта методом гидроразрыва.

11. Способ по п. 1, в котором этап (b) содержит сбор данных обработок для стимуляции, выполненных на аналогичных подземных скважинах.

12. Способ гидроразрыва подземной скважины, содержащий:

a. сбор данных о свойствах пласта и ствола скважины,

b. определение проекта обработки пласта методом гидроразрыва,

c. выполнение обработки пласта методом гидроразрыва в соответствии с проектом и мониторинг данных измерений для каждого временного шага,

d. ввод данных в симулятор гидроразрыва пласта и определение параметров модели гидроразрыва,

e. автоматическую корректировку проекта гидроразрыва пласта на основании данных измерений и продолжение автоматической корректировки до завершения гидроразрыва пласта.

13. Способ по п. 12, в котором мониторинг данных измерений содержит измерение объемного расхода, плотности суспензии и концентрации материала гидроразрыва в устье скважины.

14. Способ по п. 12, в котором мониторинг данных измерений содержит измерение давления в устье скважины и/или в забое.

15. Способ по п. 12, в котором автоматическую корректировку проекта обработки пласта методом гидроразрыва осуществляют посредством моделирования гидроразрыва пласта для одного или более проектов обработки.

16. Способ по п. 15, в котором моделирование гидроразрыва пласта содержит модели PKN, KGD, радиальную модель, псевдо-3D-модель (P3D), плоскую 3D-модель (planar 3D), полную 3D-модель или неплоские модели, представляющие сложные системы трещин с ответвлениями, или их комбинации.

17. Способ по п. 12, в котором параметры модели гидроразрыва содержат коэффициенты, описывающие утечку жидкости гидроразрыва пласта в породу, распределение напряжение in situ, параметры трения в трубе и призабойной зоне и реологические свойства жидкости, высоту трещины.

18. Способ по п. 12, в котором параметры модели гидроразрыва находят путем минимизации функции ошибки, представляющей разницу между смоделированными и измеренными данными.

19. Способ по п. 18, в котором минимизация функции ошибки содержит градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, поиск циклических координат, поиск симплекс-методом Нелдера - Мида, метод Пауэлла, метод Хука - Дживса, имитацию отжига, эволюционную стратегию, метод перекрестной энтропии, генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, оптимизацию методом роя частиц и их комбинации.

20. Способ по п. 12, в котором проект обработки пласта методом гидроразрыва выбран для максимального увеличения целевой функции, содержащей чистую приведенную стоимость, коэффициент продуктивности ствола скважины при эксплуатационных ограничениях в части общих объемов материалов, скорости закачки, концентрации закачки, общей стоимости обработки, общих выбросов двуокиси углерода и их комбинации.

21. Способ по п. 12, в котором максимизация целевой функции содержит градиентный спуск, стохастический градиентный спуск, поиск циклических координат, поиск симплекс-методом Нелдера - Мида, метод Пауэлла, метод Хука - Дживса, имитацию отжига, эволюционную стратегию, метод перекрестной энтропии, генетический алгоритм, дифференциальную эволюцию, оптимизацию методом роя частиц или их комбинации.

22. Способ по п. 12, в котором закачку материалов гидроразрыва осуществляют импульсами в течение одного или более этапов обработки пласта методом гидроразрыва.

23. Способ по п. 12, в котором закачку материалов гидроразрыва осуществляют равномерно во время обработки пласта методом гидроразрыва.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2024 года RU2811048C1

Способ выбора оптимального дизайна гидроразрыва пласта на основе интеллектуального анализа полевых данных для увеличения добычи углеводородного сырья 2021
  • Падерин Григорий Владимирович
  • Шель Егор Владимирович
  • Осипцов Андрей Александрович
  • Бурнаев Евгений Владимирович
  • Вайнштейн Альберт Львович
  • Дупляков Виктор Михайлович
  • Морозов Антон Дмитриевич
  • Попков Дмитрий Олегович
RU2775034C1
СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ГИДРОРАЗРЫВА 2019
  • Шипулин Александр Владимирович
RU2725040C1
US 20210087925 A1, 25.03.2021
US 11193356 B2, 07.12.2021
Cимулятор РН-ГРИД, найдено в Интернет https://rn.digital/rngrid/ [онлайн] [найдено 26.05.2023], дата публикации 02.12.2022 в соответствии с сайтом https://web.archive.org/web/20221202171843/https://rn.digital/rngrid/), презентация

RU 2 811 048 C1

Авторы

Исаев Вадим Исмаилович

Белякова Людмила Сергеевна

Сёмин Леонид Георгиевич

Идимешев Семён Васильевич

Тихонов Алексей Александрович

Даты

2024-01-10Публикация

2023-01-19Подача