Способ использования характеристик давления для прогнозирования аномалий нагнетательных скважин

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ разработки ответной реакции на протекание гидроразрыва пласта во время обратной закачки бурового шлама в пласт, согласно которому

определяют профиль давления за период времени;

интерпретируют профиль давления за период времени как один из группы, состоящей из нормального снижения давления, снижения давления в объеме ствола скважины, снижения давления в объеме разрыва, восстановления снижения давления и закачки над покрывающим слоем в процессе гидроразрыва пласта;

определяют характер протекания гидроразрыва пласта по результатам интерпретирования профиля давления;

закачивают морскую воду или продолжают обратную закачку бурового шлама в зависимости от характера протекания гидроразрыва пласта.

2. Способ по п.1, согласно которому дополнительно получают второй профиль давления за период времени после закачки морской воды или продолжения обратной закачки бурового шлама, если закачка морской воды или продолжение обратной закачки бурового шлама повлияли на протекание гидроразрыва.

3. Способ по п.1, согласно которому дополнительно характеризуют подземный риск протекания гидроразрыва.

4. Способ по п.1, согласно которому дополнительно создают визуальное представление профиля давления.

5. Способ по п.1, согласно которому при интерпретировании профиля давления за период времени дополнительно сравнивают профиль давления с известным профилем давления.

6. Способ по п.1, согласно которому период времени является периодом закрытия разрыва.

7. Способ по п.1, согласно которому период времени является интервалом времени после остановки скважины.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ АНОМАЛИЙ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН Создан способ разработки ответной реакции на протекание гидроразрыва пласта во время обратной закачки бурового шлама в пласт, согласно которому определяют профиль давления за период времени; интерпретируют профиль давления за период времени как один из группы, состоящей из нормального снижения давления, снижения давления в объеме ствола скважины, снижения давления в объеме разрыва, восстановления снижения давления и закачки над покрывающим слоем в процессе гидроразрыва пласта; определяют характер протекания гидроразрыва пласта по результатам интерпретирования профиля давления; закачивают морскую воду или продолжают обратную закачку бурового шлама в зависимости от характера протекания гидроразрыва пласта. Область техники изобретения Варианты осуществления изобретения, описанные в данном документе, в общем, относятся к способам определения протекания гидроразрыва пласта утилизации во время обратной закачки бурового шлама. Предпосылки изобретения При бурении скважин используют буровое долото для проходки тысяч футов в земной коре. Буровые установки используют вышки, выступающие вверх над буровой платформой. Вышка несет последовательно соединенные звенья бурильной трубы во время операции бурения. При продвижении бурового долота вглубь земли добавляют дополнительные трубные звенья, наращивая "колонну" или "бурильную колонну". Таким образом, бурильная колонна включает в себя множество трубных звеньев. Буровой раствор закачивают с буровой платформы через бурильную колонну на буровое долото,которое установлено на нижнем или дальнем конце бурильной колонны. Буровой раствор смазывает буровое долото и уносит буровой шлам, производимый буровым долотом при осуществлении проходки. Буровой шлам уносится в обратном потоке бурового раствора через кольцевое пространство скважины и обратно на буровую платформу на поверхности. Когда буровой раствор поступает на платформу, он загрязнен мелкими частицами глинистой и скальной породы, называемым выбуренной породой или буровым шламом. Когда буровой шлам, буровой раствор и другие отходы поступают на платформу, обычно используют вибросито для удаления бурового шлама из бурового раствора для его повторного использования. Остающийся буровой шлам, отходы и остатки бурового раствора перемещают в сборную емкость для утилизации. В некоторых ситуациях, например для специфических типов бурового раствора, буровой раствор нельзя использовать повторно и его следует утилизировать. Обычно не использующийся повторно буровой раствор утилизируют отдельно от бурового шлама и других отходов посредством транспортировки бурового раствора транспортным средством на место утилизации. Утилизация бурового шлама и бурового раствора является сложной проблемой для охраны окружающей среды. Буровой шлам содержит не только остатки выхода бурового раствора, загрязняющие окружающую среду, но может также содержать нефть и другие отходы, особенно опасные для окружающей среды, особенно при морском бурении. Одним способом утилизации загрязненного нефтью шлама является закачка шлама в пласт с использованием операций обратной закачки бурового шлама. Основные этапы способа включают в себя идентификацию подходящего слоя или пласта для закачки, подготовку подходящей нагнетательной скважины, формирование суспензии, что включает в себя учет таких факторов, как вес, содержание твердой фазы, водородный показатель рН, гели и т.д., выполнение операций закачки, включающих в себя определение и мониторинг параметров работы насосов, таких как производительность и давление, и каптаж скважины. Соответственно, существует необходимость создания способов определения протекания гидроразрыва пласта во время операции обратной закачки бурового шлама. Сущность изобретения Согласно изобретению создан способ разработки ответной реакции на протекание гидроразрыва пласта во время обратной закачки бурового шлама в пласт, согласно которому определяют профиль давления за период времени; интерпретируют профиль давления за период времени как один из группы,состоящей из нормального снижения давления, снижения давления в объеме ствола скважины, снижения давления в объеме разрыва, восстановления снижения давления и закачки над покрывающим слоем в процессе гидроразрыва пласта; определяют характер протекания гидроразрыва пласта по результатам интерпретирования профиля давления; закачивают морскую воду или продолжают обратную закачку бурового шлама в зависимости от характера протекания гидроразрыва пласта. Предпочтительно дополнительно получают второй профиль давления за период времени после закачки морской воды или продолжения обратной закачки бурового шлама, если закачка морской воды или продолжение обратной закачки бурового шлама повлияли на протекание гидроразрыва. Предпочтительно дополнительно характеризуют подземный риск протекания гидроразрыва. Предпочтительно дополнительно создают визуальное представление профиля давления. Предпочтительно при интерпретировании профиля давления за период времени дополнительно сравнивают профиль давления с известным профилем давления. Предпочтительно период времени является периодом закрытия разрыва или интервалом времени после остановки скважины. Краткое описание чертежей Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: на фиг. 1 показан способ интерпретации профиля давления и идентификации аномалии; на фиг. 2 показан нормальный профиль давления для операции обратной закачки бурового шлама сразу после остановки скважины; на фиг. 3 показан профиль давления, представляющий режим снижения давления в объеме ствола скважины; на фиг. 4 показан профиль давления, представляющий режим снижения давления в объеме гидроразрыва скважины; на фиг. 5 показан профиль давления, представляющий восстановление давления при снижении давления; на фиг. 6 показан профиль давления на графике в логарифмическом масштабе, соответствующий закачке над покрывающим слоем. Подробное описание изобретения Варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к интерпретации протекания давления в операциях обратной закачки бурового шлама. Стандартная отработка суспензии (например, закачка подготовленной суспензии в пласт утилизации и затем ожидание в течение периода времени после закачки) обеспечивает механическое закрытие разрывов и, до некоторого уровня, снижает возросшее давление в пласте. Вместе с тем, давление в пласте обычно увеличивается вследствие присутствия закачиваемой твердой фазы (например, твердой фазы,присутствующей в суспензии бурового шлама). Суспензию, подлежащую закачке, следует поддерживать в пределах расчетных параметров для уменьшения возможностей тампонирования трещин. Для мониторинга суспензии часто осуществляют периодическую проверку реологических параметров для обеспечения заданных характеристик суспензии. Например, некоторые системы содержат постоянное измерение вязкости суспензии и плотности до закачки. Выпуск опасных отходов в окружающую среду должен быть исключен и локализация отходов должна гарантировать соответствие жестким нормам государственного регулирования. Важные факторы локализации, учитываемые во время проведения операций, включают в себя следующее: место закачки отходов и механизмы хранения; производительность утилизации ствола нагнетательной скважины или кольцевого пространства; должна ли закачка продолжаться в настоящей зоне или другой зоне; следует ли бурить другой ствол скважины для утилизации; требуемые параметры работы, необходимые для надлежащей локализации; расчетные параметры рабочей суспензии, необходимые для суспендирования твердой фазы во время транспортировки суспензии. Моделирование операций обратной закачки бурового шлама и прогнозирование объема утилизации отходов являются предпочтительными для решения факторов локализации и обеспечения безопасной и в рамках закона локализации утилизированных отходов. Моделирование и прогнозирование гидроразрыва также является предпочтительным для изучения динамического воздействия операций обратной закачки бурового шлама на будущее бурение, такое как бурение для уплотнения сетки скважин, для увеличения пластового давления и т.д. Глубокое понимание механизмов накопления объемов в операциях обратной закачки бурового шлама является ключом для прогнозирования возможного объема закачки подготовленной суспензии и прогнозирования производительности утилизации нагнетательной скважины. При использовании в данном документе механизмом накопления можно именовать режимы или способы, с помощью которых суспензия накапливается в пласте, включающие в себя, например, способы закачки в пласт, способы закачки в разрыв, увеличение разрыва и геометрию разрыва. После вычисления требуемой продолжительности остановки скважины для закрытия разрыва из имитации гидроразрыва последующая порция закачки может обусловливать повторное открытие существующего разрыва и может создавать вторичный ответвляющийся разрыв, проходящий от приствольной области скважины. Данную ситуацию может определять местное напряжение, изменения порового давления от предыдущих закачек и характеристики пласта. Местоположение и ориентация разветвленного разрыва могут также зависеть от анизотропии напряжения. Например, если присутствует сильная анизотропия напряжения, то разрывы являются близко разнесенными, вместе с тем, если анизотропии напряжения не существует, разрывы распространяются широко. То, как такие разрывы разнесены, и изменения в форме и объеме во времени в статистике закачки может являться важным фактором в определении производительности утилизации в скважине. Моделирование и имитация операции обратной закачки бурового шлама и гидроразрыва пласта обычно не дает мгновенных или в режиме реального времени результатов во время операции обратной закачки бурового шлама. Дополнительно, модели и имитации обратной закачки бурового шлама не выявляют причин, обусловливающих протекание гидроразрыва пласта. Варианты осуществления, описанные в данном документе, вместе с тем, создают способ наблюдения, идентификации и интерпретации общих характеристик давления, наблюдаемых во время операций обратной закачки бурового шлама. Дополнительно, варианты осуществления, описанные в данном документе, создают способ разработки ответной реакции на протекание гидроразрыва пласта во время операции обратной закачки бурового шлама. Для увеличения безопасности во время операций обратной закачки бурового шлама можно непрерывно осуществлять мониторинг ответной реакции давления во время периодов закачки и снижения давления после остановки скважины. Реализованный мониторинг давления закачки, соединенный с анализом давления на глубине, может способствовать диагностике протекания гидроразрыва во время периодов закачки и остановки скважины и в оценке ключевых параметров гидроразрыва и параметров пласта. Кроме того, непрерывная диагностика гидроразрыва может помогать отслеживать долгосрочное разви-2 021727 тие механических параметров, например длины, ширины и направления разрыва, и динамическое воздействие в целом, оказываемое закачкой отходов на пласт утилизации и окружающие пласты. Основной целью обратной закачки бурового шлама является безопасная для окружающей среды и беспроблемная подземная утилизация отходов бурения в периодически закачиваемых порциях. Соответственно, существует реальная необходимость анализа давления, как эффективного инструмента идентификации и характеризации подземного риска. Тщательную интерпретацию изменяющихся профилей давления, повторно наблюдаемых во время циклических операций закачки, можно использовать для выявления и понимания сущности подземных рисков, характеризации возможных проблем и оценки в полном объеме будущего динамического воздействия на подземную систему. Надлежащая и своевременная интерпретация профилей давления может помогать в достижении бесперебойной операции обратной закачки бурового шлама, продления срока службы нагнетательных скважин и максимизации производительности скважин по утилизации. Наоборот, недостаток опыта подземной закачки отходов в объединении с игнорированием реальных профилей давления может потенциально приводить к потере приемистости, что может увеличивать стоимость повторного заканчивания скважины или приводить, в результате, к бурению дополнительной нагнетательной скважины. Способы интерпретации профилей давления представлены ниже. Интерпретации пяти самых обычных профилей, часто наблюдаемых и идентифицируемых во время закачки, по изменяющимся в целом проектам обратной закачки бурового шлама, представлены ниже. Использование интерпретации профилей давления может давать лучшее понимание реального поведения давления, наблюдаемого в операциях обратной закачки бурового шлама, может оценивать потенциальный риск и динамическое воздействие на подземную систему и может представить решение или действие на основе определенного поведения гидроразрыва пласта. Способ интерпретации профилей давления. Профили давления операций обратной закачки бурового шлама можно интерпретировать для лучшего понимания и решения проблем реального поведения давления, наблюдаемого в операциях обратной закачки бурового шлама. Кроме того, оператор может оценить потенциальный риск и динамическое воздействие на подземную систему, обусловленные операциями обратной закачки бурового шлама. В одном варианте осуществления профили давления могут включать в себя графическое представление множества измерений давления, выполненных за период времени. Такие графические представления профилей давления показаны на фиг. 2-6. В других вариантах осуществления профили давления могут включать в себя множество измерений давления, выполненных за период времени и отображенных в табличной форме. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что профиль давления может включать в себя любые выходные данные, известные в данной области техники, для передачи множества измерений давления, выполненных за период времени. На фиг. 1 в одном варианте осуществления профиль давления можно определять для заданного периода времени операции обратной закачки бурового шлама на стадии 120. Профиль давления можно определить любым средством, известным в данной области техники, и можно снимать в различные интервалы, во время, например, закачки, после остановки скважины, закрытия гидроразрыва или непрерывно во время операций обратной закачки бурового шлама. Полученные профили давления можно затем интерпретировать для каждого периода времени для определения поведения гидроразрыва пласта на стадии 122. В одном варианте осуществления профили давления можно сравнивать с профилями давления, идентифицированными, как соответствующие подземному условию или протеканию гидроразрыва пласта, как описано ниже. Например, профиль давления, полученный сразу после остановки скважины, может включать в себя, по существу, прямую линию снижения давления. После сравнения полученного профиля давления с идентифицированным профилем давления оператор может определить, что снижение давления в объема ствола скважины указывает на то, что гидравлическая связь между стволом скважины и разрывом имеет суженное проходное сечение(рассмотрено более подробно ниже применительно к фиг. 3). На основе протекания гидроразрыва или подземного режима, интерпретированного по профилю давления на стадии 122, на стадии 124 можно определить решение и затем реализовать решение на стадии 126. Например, если оператор определяет, что произошло сужение проходного сечения потока между стволом скважины и пластом, можно закачать в скважину морскую воду для предотвращения осаждения твердой фазы и/или сброса напряжения в пласте, тем самым расширяя или устраняя сужение проходного сечения. В одном варианте осуществления подземный риск, связанный с протеканием гидроразрыва, можно характеризовать в диапазоне от низкого до высокого риска или по цифровой шкале, представляющей диапазон от низкого до высокого риска. Например, в одном варианте осуществления можно интерпретировать профиль давления и определять протекание гидроразрыва пласта. Оператор может затем классифицировать или характеризовать риск такого протекания гидроразрыва. Например, если оператор определяет, что гидроразрыв включает в себя горизонтальный компонент, оператор может оценить риск горизонтального компонента гидроразрыва, пересекающего проектную траекторию скважины. В данном примере оператор может характеризовать протекание гидроразрыва, как высокий риск, поскольку оно может сорвать бурение проектной скважины. В других вариантах осуществления профиль давления можно интерпретировать, как представляющую нормальное снижение давления. При этом оператор может характеризовать протекание гидроразрыва как низкий риск. Таким образом, решение, определенное на основе протекания гидроразрыва пласта, может включать в себя невыполнение каких-либо действий или продолжение обратной закачки бурового шлама. В других вариантах осуществления подземный риск, связанный с протеканием гидроразрыва, может включать в себя определение, например, производительности скважины, связанной с протеканием гидроразрыва, ожидаемых изменений давления вследствие протекания гидроразрыва и ожидаемых изменений геометрии разрыва. Нормальное снижение давления. Нормальное давление (или обычное снижение давления) часто наблюдается во время периодов после остановки скважины. На фиг. 2 показан профиль давления, соответствующий примеру нормального снижения давления. Нормальное давление определяется по закрытию разрыва и ответной реакции переходного режима пласта и указывает на открытую (или без сужения проходного сечения) связь между разрывом и стволом скважины. В общем, два четко выраженных периода различают во время снижения давления: период закрытия разрыва и период переходного режима в пласте. Протекание гидроразрыва во время периода закрытия разрыва регулируется по характеристикам поглощения текучей среды (т.е. объему поглощения текучей среды из разрыва в пласт) и отношению баланса твердого стока. Снижения давления во время периода закрытия разрыва отражает как длину разрыва, так и изменение высоты. Проникновение разрыва вначале увеличивается перед последующим обратным уходом к стволу скважины. Первоначальное углубление разрыва, в общем, происходит по причине перераспределения накопленного объема суспензии из широкого разрыва вблизи ствола скважины к зоне конца разрыва. Одновременно, высота снижается от любых барьеров более высокого напряжения,поскольку давление в разрыве уменьшается (например, полезное давление). Посмотрев на форму снижения давления профиля давления, можно идентифицировать рост высоты разрыва в барьерах более высокого напряжения (например, зоне локализации). Например, вогнутый направленный вниз профиль поля снижения давления указывает, что увеличение высоты разрыва не достигает зоны локализации более высокого напряжения разрыва. Напротив, вогнутый направленный вверх профиль поля снижения давления указывает значительное увеличение высоты разрыва в зоны барьеров более высокого напряжения. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения подземное событие можно определять по такому снижению профиля давления, например, вогнутый направленный вверх профиль снижения давления означает перераспределение текучей среды в разрыве от зон более высокого напряжения(вследствие падения высоты) в основное тело разрыва. Перераспределение текучей среды в разрыве от зоны повышенного напряжения в основное тело разрыва обычно происходит, когда полезное давление становится равным приблизительно 0,4 разности напряжения между зоной закачки и зоной барьера повышенного напряжения. Эффективность действия текучей среды разрыва и коэффициент фильтруемости текучей среды можно оценивать по профилю снижения давления с использованием специализированнойG-функции времени, обычно именуемой G-диаграмма (см., например, патент США 6076046, выданный Vasudevan, включенный в настоящий документ путем ссылки.) Вместе с тем, применение Gуглового коэффициента имеет неопределенности, аналогичные наблюдаемым в интерпретации данных обычных испытаний скважины. Снижение давления в период переходного режима в пласте или давления после закрытия гидроразрыва относится к ответной реакции пласта на закачку. Ответная реакция давления во время данного периода переходного режима в пласте становится менее зависимой от механической реакции открытого разрыва и более зависимой от ответной реакции давления переходного режима в пласте закачки. Характер снижения давления в период переходного режима в пласте определяется в основном, если не полностью, ответной реакцией пласта закачки с возмущением от процесса фильтрации текучей среды (переток текучих сред в поверхность разрыва). Во время данного периода переходного режима в пласте коллектор может первоначально демонстрировать линейный поток в пласт, за которым следует переходный режим и, наконец, долговременный псевдорадиальный поток. Снижение давления во время периода переходного режима в пласте дает информацию, традиционно определяемую с помощью стандартных испытаний скважины (например, проводимости и пластового давления), и завершает цепь анализа давления гидроразрыва, дающего полный набор данных, требуемых для разработки индивидуальной характеристики протекания процесса гидроразрыва. Профиль нормального давления для операции обратной закачки бурового шлама обычно не представляет каких-либо потенциальных рисков для подземной системы и может считаться безопасным профилем давления. Профиль нормального давления можно использовать для оценки протекания гидроразрыва во время закрытия и для оценки основных параметров гидроразрыва и пласта. Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения профили давления во время операции обратной закачки бурового шлама, аналогично фиг. 2, соответствуют нормальному снижению давления и могут указывать оператору, что протекание гидроразрыва пласта не представляет риска для подземной системы. Поэтому оператор может продолжать обратную закачку бурового шлама, не предпринимая никаких дополнительных действий. Снижение давления в объеме ствола скважины. На фиг. 3 показан профиль давления для операции обратной закачки бурового шлама сразу после остановки скважины. Профиль снижения давления в объеме ствола скважины указывает на сужение проходного сечения между стволом скважины и пластом. Сужение проходного сечения может быть создано уплотнением между стволом скважины и пластом, например, вязкой текучей средой от предыдущей закачки или от осаждения и уплотнения твердой фазы. Сужение проходного сечения может также быть обусловлено механическим сужением проходного сечения, случайно образованным в точке закачки, например, цементом. Ответная реакция давления объема в стволе скважины может также являться результатом сжатия текучей среды или ее расширения в ограниченном объеме. Уплотнение пласта препятствует адекватной гидравлической связи между разрывом и стволом скважины и создает ограниченный объем в стволе скважины. Как показано на фиг. 3, продолжительность периода снижения давления объема в стволе скважины зависит от степени искусственного сужения проходного сечения, а также сжимаемости текучей среды в стволе скважины и может четко характеризоваться прямой линией 302 на графике снижения давления, возникающей сразу после остановки скважины. Снижение давления во время данного периода больше не соответствует ответной реакции гидроразрыва и параметры гидроразрыва не могут быть определены. В большинстве вариантов профиль давления в объеме ствола скважины, определенный сразу после остановки скважины, представляет предупреждающий сигнал об искусственно созданном сужении проходного сечения в точке закачки. Вследствие потенциального уплотнения на интервале закачки, поведение давления в объеме ствола скважины, наблюдаемое сразу после остановки скважины, соответствует повышенному риску потенциального тампонирования скважины. Риски потенциального тампонирования скважины усугубляются, когда происходит осаждение частиц в период суспендирования закачки. Учитывая, что тампонирование скважины обусловливает большинство отказов в проектах обратной закачки для утилизации бурового шлама, следует осуществлять мониторинг, оценку и тщательное изучение любого поведения давления объема в стволе скважины, такого, как в основном обусловленное частичным уплотнением интервала закачки, наблюдаемым сразу после остановки скважины. Также на фиг. 3 показана ответная реакция давления объема в стволе скважины, наблюдаемая сразу после остановки скважины во время осуществления обратной закачки бурового шлама в кольцевое пространство для цементирования обсадной колонны диаметром 95/8 дюйма (241 мм). В данном примере фактический уровень цемента был выше первоначально спроектированного. Как следствие, цемент перекрыл часть необсаженного интервала закачки и создал искусственное сужение проходного сечения в точке закачки. Это немедленно отразилось на профиле давления в объеме ствола скважины (т.е. в прямой линии 302) после остановки скважины и позднее подтвердилось каротажной диаграммой качества цементирования. Таким образом, согласно вариантам осуществления настоящего изобретения профиль давления во время операции обратной закачки бурового шлама, который аналогично фиг. 3 представляет снижение давления объема в стволе скважины после остановки скважины, может указывать оператору на сужение проходного сечения гидравлической связи между стволом скважины и разрывом. В одном варианте осуществления оператор может при этом выполнять закачку морской воды для предотвращения осаждения твердой фазы и/или сброса напряжения в пласте. Как вариант, в скважину можно закачивать кислоту для растворения механического сужения проходного сечения и восстановления нормальной связи между стволом скважины и разрывом. В целом данный тип профиля давления, показанный на фиг. 3, соответствует высокому риску тампонирования скважины или разрыва и, таким образом, необходим мониторинг профилей давления и надлежащая реализация устранения недостатков. Снижение давления в объеме разрыва. На фиг. 4 показан профиль давления, соответствующий снижению давления в объеме разрыва. Профиль давления в объеме разрыва, в общем, показывает линейное соотношение между давлением и временем (т.е. прямая линия 404) за период после закрытия разрыва. Снижение давления объема в разрыве обычно является результатом колебаний давления 406 в пределах границ разрыва после его закрытия. Границы разрыва могут являться результатом создания предыдущей закачкой фильтрационной корки на поверхности разрыва (т.е. остаточными полимерами и твердыми частицами) или повреждения поверхности разрыва. Аналогичное ограничение разрыва можно также наблюдать во время концевого экранирования (например, когда высокие концентрации песка или расклинивающего агента достигают конца разрыва и останавливают дополнительное расширение разрыва), когда поглощение текучей среды обусловливает недостаточную ширину разрыва или когда обезвоживание обусловливает перекрытие твердой фазой суспензии конца разрыва. Во время заполнения разрыва в поведении давления доминирующим является объем текучей среды в разрыве, учитывая, что объем в стволе скважины имеет незначительное воздействие на ответную реакцию объема в целом. Давления в объеме разрыва в основном возникает вследствие сжатия текучей среды или расширения в ограниченном объеме разрыва, где разрыв может эффективно передавать давление и имеет более высокую проницаемость по сравнению с пластом закачки. Давление объема в разрыве обычно наблюдают после механического закрытия разрыва на твердой фазе шлама, обеспечивающего пере-5 021727 распределение текучей среды и давления внутри разрыва. Факторы, влияющие на продолжительность накопления в объеме разрыва, могут включать в себя разницу проницаемости и давления между разрывом и пластом закачки и серьезность повреждения, возникшего на поверхности разрыва. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения профиль давления во время операции обратной закачки бурового шлама, который аналогично показанному на фиг. 4, представляет снижение давления объема в разрыве, может указывать оператору, что поверхность разрыва может быть поврежденной, что обусловливает локализацию разрыва. В одном варианте осуществления оператор может, поэтому, повторно оценить фильтрацию текучей среды из разрыва в пласт с использованием графика Gфункции, оценить локализацию разрыва выполнением дополнительной имитации гидроразрыва с обновленными параметрами фильтрации текучей среды и основными параметрами разрыва (например, давлением закрытия разрыва). Восстановление давления при снижении. На фиг. 5 профиль давления представляет восстановление давления при снижении. В показанном варианте осуществления восстановление давления на поверхности, указанное линией 508, наблюдали во время снижения давления после остановки скважины, когда закачка остановлена на длительный период. Одновременное бурение или эксплуатационные действия в нагнетательной скважине во время операции обратной закачки бурового шлама могут увеличивать амплитуду восстановления давления. Вначале давление при снижении падает ниже давления закрытия разрыва и продолжает снижаться, пока текучая среда в стволе скважины не станет нагреваться, воздействуя, тем самым, на гидростатическое давление в стволе скважины. Текучая среда в стволе скважины может нагреваться теплом, образуемым во время бурения и/или добычи нефти. Когда температура текучей среды в стволе скважины увеличивается, гидростатическое давление уменьшается, обусловливая увеличение давления на поверхности (т.е. действие восстановления давления). Амплитуда увеличения давления во время периода восстановления является пропорциональной увеличению температуры текучей среды в стволе скважины. Несмотря на увеличение давления во время периода восстановления, разрыв может повторно не инициироваться, вследствие термоупругого динамического воздействия на пласт. Другими словами, изменение температуры в стволе скважины меняет напряженное состояние, особенно в приствольной зоне скважины. Обычно, нагрев пласта во время периода консервации создает дополнительный компонент напряжения в горизонтальной плоскости, тогда как нагрев пласта в приствольной зоне скважины увеличивает нормальное напряжение. Таким образом, нагрев текучей среды в стволе скважины может приводить к повышенному давлению прорыва, требуемому для преодоления дополнительного теплового напряжения в приствольной зоне скважины для инициирования разрыва. Риск, связанный с чрезмерным нагревом текучей среды в стволе скважины, в основном относится к повышенному давлению закачки на поверхности и невозможности закачки в заданных пределах давления на поверхности. Таким образом, в одном варианте осуществления компонент термоупругого напряжения в приствольной зоне скважины можно уменьшать поддержанием регулярной закачки морской воды во время увеличенных периодов консервации, эффективно охлаждающей статичную текучую среду в стволе скважины. В результате, требуется уменьшенное давление для инициирования разрыва после периода консервации и давление закачки на поверхности можно поддерживать ниже максимальных пределов. Закачка над покрывающим слоем. На фиг. 6 показан профиль давления, соответствующий закачке над покрывающим слоем, на графике в логарифмическом масштабе. В данном документе покрывающим слоем называется пласт или горная порода, перекрывающая область или точку, представляющую интерес в недрах земли. Если давление закачки меньше напряжения в покрывающем слое, разрыв может распространяться только в вертикальной плоскости. Вместе с тем, в ситуации, когда закачка происходит в условиях малой глубины в пластах с тектонически активными с распирающими напряжениями в среде, напряжение покрывающего слоя может являться минимальным главным напряжением. В таких условиях малых глубин разрыв может распространяться как в вертикальной, так и горизонтальной плоскостях. Такая геометрия называется Т-образным разрывом и возникает, когда давление закачки немного превышает напряжение в покрывающем слое. Реакция давления во время такого периода, где давление закачки немного превышает напряжение в покрывающем слое, создает базу диагностики для определения, является ли плоскость гидроразрыва полностью вертикальной или также включает в себя горизонтальный компонент. Горизонтальный компонент (распространение в горизонтальном направлении) возникает, когда давление гидроразрыва является, по существу, постоянным и приблизительно равным или превышающим напряжение в покрывающей породе пласта, как показано на фиг. 6. После превышения давлением закачки напряжения в покрывающем слое проникновение вертикального компонента становится менее эффективным, поскольку превалирует распространение горизонтального компонента. Горизонтальный компонент разрыва увеличивает площадь поглощения текучей среды, уменьшает эффективность действия текучей среды и ограничивает ширину разрыва. Чрезмерное поглощение теку-6 021727 чей среды в горизонтальном компоненте и ограниченная ширина разрыва могут приводить к преждевременному выпадению песка из жидкости гидроразрыва или тампонированию разрыва во время закачки. Горизонтальные разрывы могут создавать увеличенную площадь охвата с большей производительностью утилизации. Вместе с тем, вследствие риска, связанного с пересечением горизонтальным разрывом траекторий проектируемых смещенных скважин, для таких горизонтальных разрывов может быть необходимой всесторонняя оценка. Величину в напряжения покрывающем слоем можно оценить из диаграммы плотностного гамма-каротажа и сравнить с величиной давления закачки, как часть анализа давления. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения профиль давления во время операции обратной закачки бурового шлама, аналогично показанной на фиг. 6 соответствующей закачке над покрывающим слоем, можно использовать для определения геометрии разрыва в пласте. Оператор может определить решение для уменьшения чрезмерного поглощения текучей среды и/или увеличения ширины разрыва для предотвращения преждевременного выпадения песка из жидкости гидроразрыва или тампонирования разрыва во время закачки. Если профили давления указывают, что разрыв может включать в себя горизонтальный компонент, тогда оператор может, например, перепроектировать траектории будущих скважин, чтобы избежать пересечения с горизонтальным компонентом гидроразрыва. Кроме того,оператор может регулярно выполнять детальную интерпретацию профилей давления для предотвращения преждевременного выпадения песка из жидкости гидроразрыва, особенно в приствольной зоне скважины или на пересечении между вертикальными и горизонтальными компонентами разрыва. Предпочтительно варианты осуществления, описанные в данном документе, создают способ определения протекания гидроразрыва пласта во время операции обратной закачки бурового шлама. Дополнительно, варианты осуществления, описанные в данном документе, могут создавать способ оптимизации производительности скважины, обеспечивая оператору возможность определения протекания гидроразрыва или пласта и подземных событий во время операции обратной закачки бурового шлама. В других вариантах осуществления, описанных в данном документе, создан способ определения решения и реализации решения на основе протекания гидроразрыва, определенного интерпретированием профилей давления. Предпочтительно варианты осуществления, описанные в данном документе, могут давать операторам способ решения проблемы реального поведения давления во время операций обратной закачки бурового шлама и способ оценки потенциальных рисков и динамических воздействий операции обратной закачки бурового шлама на подземные системы и пласт. Хотя изобретение описано для ограниченного числа вариантов осуществления, специалистам в данной области техники, воспользовавшимся настоящим описанием, должно быть ясно, что можно выработать другие варианты осуществления, не отходящие от объема изобретения, описанного в данном документе. Соответственно, объем изобретения следует ограничивать только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ разработки ответной реакции на протекание гидроразрыва пласта во время обратной закачки бурового шлама в пласт, согласно которому определяют профиль давления за период времени; интерпретируют профиль давления за период времени как один из группы, состоящей из нормального снижения давления, снижения давления в объеме ствола скважины, снижения давления в объеме разрыва, восстановления снижения давления и закачки над покрывающим слоем в процессе гидроразрыва пласта; определяют характер протекания гидроразрыва пласта по результатам интерпретирования профиля давления; закачивают морскую воду или продолжают обратную закачку бурового шлама в зависимости от характера протекания гидроразрыва пласта. 2. Способ по п.1, согласно которому дополнительно получают второй профиль давления за период времени после закачки морской воды или продолжения обратной закачки бурового шлама, если закачка морской воды или продолжение обратной закачки бурового шлама повлияли на протекание гидроразрыва. 3. Способ по п.1, согласно которому дополнительно характеризуют подземный риск протекания гидроразрыва. 4. Способ по п.1, согласно которому дополнительно создают визуальное представление профиля давления. 5. Способ по п.1, согласно которому при интерпретировании профиля давления за период времени дополнительно сравнивают профиль давления с известным профилем давления. 6. Способ по п.1, согласно которому период времени является периодом закрытия разрыва. 7. Способ по п.1, согласно которому период времени является интервалом времени после остановки скважины.

МПК / Метки

МПК: E21B 43/12, E21B 21/00

Метки: способ, характеристик, скважин, прогнозирования, давления, аномалий, использования, нагнетательных

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-21727-sposob-ispolzovaniya-harakteristik-davleniya-dlya-prognozirovaniya-anomalijj-nagnetatelnyh-skvazhin.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ использования характеристик давления для прогнозирования аномалий нагнетательных скважин</a>

Похожие патенты