Способ автоматизированного неоднородного размещения проппанта в подземном пласте
Формула / Реферат
1. Способ неоднородного размещения проппанта в подземном пласте, содержащий следующие этапы:
(а) построение первоначальной модели для неоднородного размещения проппанта в трещине пласта;
(б) разработку первоначальной схемы размещения проппанта для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, прогнозируемую для получения первоначальной модели;
(в) доставку проппанта в трещину согласно первоначальной схеме размещения проппанта;
(г) измерение в реальном времени геометрии трещины в ходе доставки проппанта;
(д) обновление модели согласно измерениям геометрии;
(е) обновление схемы размещения проппанта согласно обновленной модели и доставку проппанта согласно обновленной схеме размещения проппанта;
(ж) повторение этапов (г)-(е) в реальном времени до завершения доставки проппанта.
2. Способ по п.1, в котором параметры модели содержат механические свойства пласта, выбранные из группы, состоящей из модуля Юнга, коэффициента Пуассона, эффективного напряжения пласта и их комбинации.
3. Способ по п.1 или 2, в котором доставка проппанта осуществляется порциями и схема размещения проппанта содержит порции проппанта, перемежающиеся с текучей средой, обедненной проппантом.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий этап фазирования доставки проппанта в смесителе программируемой оптической плотности или фазирование доставки проппанта в трубчатом смесителе.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий этап изменения расхода при доставке текучей среды.
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором на этапе доставки проппанта автоматически управляется нагнетание и смешивание проппанта и текучей среды для обработки пласта.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором на этапе построения и обновления модели определяется количество проппанта для доставки и/или определяются размеры трещины.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором текучая среда для обработки пласта содержит триггер неоднородности для неоднородного размещения проппанта.
9. Способ по п.8, в котором триггер неоднородности является одним из химического триггера неоднородности, физического триггера неоднородности и волоконного триггера неоднородности.
10. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап формирования скоплений проппанта с открытыми каналами между скоплениями.
11. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап доставки волокна в трещину.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором схема размещения проппанта дополнительно содержит изменение профиля концентрации проппанта в текучей среде для обработки пласта.
13. Способ по п.12, в котором профиль концентрации проппанта изменяется согласно методу дисперсии и/или профиль концентрации проппанта изменяется для подавления формирования точек выклинивания.
14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором измерения геометрии трещины содержат сейсмический мониторинг.
15. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором на этапе обновления модели определяется увеличение трещины согласно расчетам материального баланса, измерениям реакции на изменение давления, измерениям сейсмических событий или их комбинации.
16. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап обеспечения смыкания трещины.
17. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап добычи текучих сред из пласта.
18. Способ по любому из предыдущих пунктов, выполняемый с использованием системы, содержащей устройство для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, датчик для измерения геометрии трещины, компьютер, осуществляющий связь с датчиком, содержащий программный инструмент для построения в реальном времени модели для неоднородного размещения проппанта в трещине на основании данных измерений, произведенных датчиком, и программный инструмент для разработки и обновления схемы размещения проппанта для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину в соответствии с моделью, и канал управления между компьютером и устройством для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта согласно обновленной схеме размещения проппанта.
Текст
011447 Область применения Настоящее изобретение относится, в целом, к области гидравлического разрыва геологических пластов и, в частности, к системе и способу для повышения проницаемости трещины путем неоднородного размещения проппанта. Предшествующий уровень техники Гидравлический разрыв является основным инструментом для повышения продуктивности скважины за счет создания или продления каналов высокой проницаемости от ствола скважины к коллектору. Эта операция в основном осуществляется путем гидравлического нагнетания жидкости для гидроразрыва в ствол скважины, проникающий в геологический пласт, и воздействия жидкостью для гидроразрыва на толщу пласта под давлением. Толща пласта или порода под действием жидкости растрескивается и разрывается. Проппант помещается в трещину во избежание смыкания трещины и, таким образом, улучшает течение добываемой текучей среды, т.е. нефти, газа или воды. Эффективность гидравлического разрыва пласта связана с проницаемостью трещины, т.е. способностью текучих сред вытекать из пласта через уплотнение проппанта. Иными словами, уплотнение или матрица проппанта может иметь высокую проницаемость относительно пласта, позволяющую текучей среде втекать с низким сопротивлением в ствол скважины. В традиционных операциях гидроразрыва использовались методы повышения проницаемости уплотнения проппанта за счет повышения пористость внутренних каналов между соседними частицами проппанта в матрице проппанта. Эти традиционные операции призваны распределять пористость и внутренние каналы как можно более равномерно в консолидированной матрице проппанта, заполняющей трещину, и, таким образом, используют процедуры однородного размещения проппанта, по существу,для равномерного распределения проппантного и непроппантного материалов, обеспечивающих пористость, в трещине. Последний подход к повышению гидропроводности трещины состоит в попытке образования скоплений проппанта в трещине, в отличие от построения непрерывного уплотнения проппанта. В патенте США 6776235 раскрыт способ гидравлического разрыва подземного пласта с использованием перемежающихся порций жидкости для гидроразрыва, содержащей проппант, отличающихся скоростью осаждения проппанта, для формирования скоплений проппанта в виде целиков, которые препятствуют смыканию трещины. Этот способ может, например, предусматривать попеременную подачу жидкости для гидроразрыва, обогащенной проппантом и не содержащей проппант, для создания скоплений проппанта в трещине и открытых каналов между ними для протекания пластовых текучих сред. Таким образом,операции по гидравлическому разрыву пласта приводят к неоднородному размещению проппанта (HPP) и образованию камерно-столбовой конфигурации в трещине, вместо однородного размещения проппанта и консолидированного уплотнения проппанта. Количество проппанта, осаждаемого в трещине в ходе каждой стадии HPP, регулируется путем изменения характеристик переноса флюида (например,вязкости и упругости), плотностей, диаметров и концентраций проппанта и темпа закачки жидкости для гидроразрыва. Методы размещения проппанта на основании геометрии трещины были разработаны для использования в ходе традиционных операций уплотнения проппанта. Однако неоднородное размещение проппанта представляет значительно большую трудность, и в технике до сих пор продолжается поиск путей усовершенствования методов неоднородного размещения проппанта. На практике следуют заранее определенной схеме нагнетания проппанта, которая, как предполагается, приводит к желаемой геометрии трещины. Известные операции неоднородного размещения проппанта, отвечающие уровню техники,нуждаются в оценивании в реальном времени фактической геометрии трещины и, при необходимости,возможности изменения или регулировки схемы размещения проппанта для улучшения окончательной геометрии трещины. Сущность изобретения Настоящее изобретение позволяет добиться неоднородного размещения проппанта (HPP) в трещине в подземном пласте с использованием автоматизированной процедуры и системы с обратной связью в реальном времени на основании измерения геометрии трещины по мере осуществления гидроразрыва пласта для обновления схемы размещения проппанта. Идеализированную, прогнозируемую модель размещения проппанта можно обновлять посредством наблюдения размещения проппанта и соответствующей регулировки параметров закачки проппанта в ходе операции гидроразрыва. Таким образом, изобретение позволяет чаще добиваться успеха и в большей степени повышать проницаемость трещины для потока пластовых флюидов в эксплуатационную скважину. Вариант осуществления системы для неоднородного размещения проппанта в трещине в подземном пласте может включать в себя устройство для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, датчик для измерения геометрии трещины и компьютер, осуществляющий связь с датчиком. Компьютер может включать в себя программный инструмент для построения в реальном времени модели для неоднородного размещения проппанта в трещине на основании данных измерений, произведенных датчиком, и программный инструмент для разработки и обновления схемы размещения проппанта для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину в соответствии с моделью.-1 011447 Можно предусмотреть канал управления между компьютером и устройством для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта согласно обновленной схеме размещения проппанта. Согласно варианту осуществления устройство доставки может включать в себя насос, мешалку,смеситель и т.п. Согласно варианту осуществления смеситель может включать в себя смеситель программируемой оптической плотности, трубчатый смеситель и т.п. или их комбинацию. Согласно варианту осуществления датчик может включать в себя датчик давления, сейсмический датчик, датчик наклона, датчик радиоактивности, магнитный датчик, электромагнитный датчик и т.п. или их комбинацию. Вариант осуществления может включать в себя массив датчиков. Согласно варианту осуществления устройство доставки может включать в себя шумный зернистый материал и датчик может включать в себя датчик шума для регистрации детонации, возгорания или экзотермической реакции шумного зернистого материала. Согласно варианту осуществления система может включать в себя передатчик позиции, связанный с датчиком, и приемник, осуществляющий связь с компьютером, для приема данных от передатчика. Вариант осуществления способа неоднородного размещения проппанта в подземном пласте может включать в себя следующие этапы:(а) построение первоначальной модели для неоднородного размещения проппанта в трещине в пласте;(б) разработку первоначальной схемы размещения проппанта для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, прогнозируемую для получения первоначальной модели;(в) доставку проппанта в трещину согласно первоначальной схеме размещения проппанта;(г) измерение геометрии трещины в ходе доставки проппанта;(д) обновление модели согласно измерениям геометрии;(е) обновление схемы размещения проппанта согласно обновленной модели и доставку проппанта согласно обновленной схеме размещения проппанта и(ж) повторение этапов (г)-(е) для завершения доставки проппанта. Согласно варианту осуществления параметры модели могут включать в себя механические свойства пласта, например модуль Юнга, коэффициент Пуассона, эффективное напряжение пласта и пр. и их комбинацию. Согласно варианту осуществления проппант можно доставлять порциями. Схема размещения проппанта может включать в себя порции проппанта, перемежающиеся с текучей средой, обедненной проппантом. Вариант осуществления может включать в себя фазирование доставки проппанта в смесителе программируемой оптической плотности, трубчатом смесителе и т.п. или их комбинации. Вариант осуществления может включать в себя изменение расхода при доставке текучей среды. Согласно варианту осуществления доставка может включать в себя автоматические управление нагнетанием и смешиванием проппанта и текучей среды для обработки пласта. Согласно варианту осуществления построение и обновление модели может включать в себя определение количества проппанта для доставки и/или определение размеров трещины. Согласно варианту осуществления текучая среда для обработки пласта может включать в себя триггер неоднородности для неоднородного размещения проппанта. Триггер неоднородности может представлять собой химический триггер неоднородности и/или физический триггер неоднородности. Согласно варианту осуществления триггер неоднородности может включать в себя волокна. Вариант осуществления может включать в себя формирование скоплений проппанта с открытыми каналами между кластерами. Согласно варианту осуществления схема размещения проппанта может дополнительно включать в себя изменение профиля концентрации проппанта в текучей среде для обработки пласта, который может изменяться согласно методу дисперсии. Согласно варианту осуществления профиль концентрации проппанта может изменяться для подавления формирования точек выклинивания. Согласно варианту осуществления геометрические измерения могут включать в себя сейсмический мониторинг. Согласно варианту осуществления обновление модели может включать в себя определение увеличения трещины согласно расчетам материального баланса, измерениям реакции на изменение давления,измерениям сейсмических событий и т.п. или их комбинации. Вариант осуществления может дополнительно включать в себя обеспечение смыкания трещины. Вариант осуществления может дополнительно включать в себя добычу текучей среды из пласта. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показана схема компонентов системы неоднородного размещения проппанта (HPP) согласно варианту осуществления изобретения; на фиг. 2 - схема компьютерного программного обеспечения и ее входных устройств согласно варианту осуществления изобретения; на фиг. 3 - схема работы комплекта компьютерного программного обеспечения с коррекцией вы-2 011447 клинивания согласно варианту осуществления изобретения; на фиг. 4 - схема последовательности этапов HPP в геологическом пласте согласно варианту осуществления изобретения; на фиг. 5 - график, демонстрирующий концентрацию проппанта согласно схеме размещения проппанта, для текучей среды для гидроразрыва пласта, используемого в традиционной операции гидроразрыва, с использованием непрерывно возрастающей закачки проппанта, в сравнении с гидроразрывомHPP с использованием импульсной закачки проппанта. На фиг. 6 - график, демонстрирующий концентрацию проппанта, согласно схеме размещения проппанта для текучей среды для гидроразрыва пласта, используемого в традиционной операции гидроразрыва, с использованием ступенчатого изменения закачки проппанта, в сравнении с гидроразрывом HPP с использованием импульсной закачки проппанта. Подробное описание Описание и примеры представлены исключительно в целях иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления изобретения, но не в порядке ограничения объема и сферы применения изобретения. Хотя составы, используемые в настоящем изобретении, описаны здесь как содержащие определенные материалы, следует понимать, что состав может, в необязательном порядке, содержать два или более химически различных материала. Кроме того, состав также может содержать некоторые компоненты помимо упомянутых. В сущности изобретения и этом подробном описании каждое численное значение следует читать один раз как измененное термином "около" (если оно уже явно не изменено) и затем читать снова как неизмененное, если в контексте не указано обратное. Измерения "в реальном времени" означают измерения, в которых данные передаются на поверхность вскоре после регистрации, и не обязаны включать в себя все записанные данные измерений. В настоящем изобретении измерения в реальном времени могут производиться в ходе операции гидроразрыва для обновления операции размещения проппанта для управления окончательной геометрией трещины."Микросейсмический" или "пассивный сейсмический" означают слабые сотрясения земли. "Шумный зернистый материал" означает материал, достаточно малый, чтобы его можно было закачивать в ходе гидравлического разрыва пласта, но достаточно энергоемкий для генерации сигнала, который может регистрироваться геофонами или акселерометрами, установленными в скважине, обрабатываемой гидроразрывом, в одной или нескольких наблюдательных скважинах, или на поверхности. Неоднородное размещение проппанта (HPP) радикально отличается от традиционных способов гидравлического разрыва пласта. В патентной заявке США 11/608686 от Lesko и др. раскрыт способ и состав HPP. При традиционном гидравлическом разрыве пласта уплотнение проппанта служит двум целям: поддержание расклиненной трещины в открытом состоянии и обеспечение пористого канала для потока текучей среды в трещине. Как и в традиционных операциях по гидравлическому разрыву пласта,проппант в HPP-обработке призван сохранять трещину открытой, но иным способом, чем в традиционных операциях по гидравлическому разрыву пласта. В HPP-обработке проппант размещается на протяжении трещины и может образовывать скопление проппанта с открытыми каналами между скоплениями. При смыкании трещины скопления могут действовать как целики для поддержания расклиненной трещины в открытом состоянии. Однако скопления проппанта не обязаны быть проницаемыми. В отличие от гидропроводности трещиновитых уплотнений проппанта в традиционных операциях по гидравлическому разрыву пласта гидропроводность трещины HPP может обеспечиваться открытыми каналами. Таким образом, проницаемость HPP может быть очень высокой, поскольку открытые каналы создают минимальное препятствие потоку. На фиг. 1 изображена упрощенная схема системы HPP согласно варианту осуществления изобретения. Устройство 10 доставки, содержащее, например, насос и смеситель, предназначено для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину 12 через ствол скважины 14 и перфорации 16, выполненные в пласте 18. Датчик 20 производит измерения для определения геометрии трещины 12. Датчик 20 может быть связан с процессором 22 данных датчика для передачи этих измерений на компьютер 24. Канал управления между компьютером 24 и устройством 10 позволяет регулировать доставку проппанта и текучей среды для обработки пласта согласно обновленной схеме размещения проппанта. Порции 26 проппанта могут закачиваться устройством 10 для получения участков в стволе скважины 14,например, с высокой концентрацией частиц проппанта, отдельно от порций 28, обедненных проппантом,которые может включать в себя непроппантые частицы. В трещине 12 частицы проппанта могут образовывать скопления 30 проппанта, отделенные друг от друга участками 32, обедненными проппантом, которые могут включать в себя, например, удаляемые частицы, например волокна. Устройство 10 доставки обычно включает в себя баки и линии для приготовления и подачи жидкости для гидроразрыва пласта и любых добавок, точную мешалку непрерывного действия для полимерной или гелевой гидратации, смеситель программируемой оптической плотности, трубчатый смеситель и т.п. или их комбинацию для подачи проппанта и/или других твердых добавок с регулируемыми расходами,поршневые насосы высокого давления, и прочие. Устройство 10 доставки проппанта может автоматически изменять расход при доставке текучей среды и, дополнительно или альтернативно, облегчать управляемую пульсацию проппанта и/или других добавок, например волокон, в соответствии с предписанной-3 011447 схемой размещения проппанта для создания условий, пригодных для создания целиков из порций проппанта, когда они достигнут трещины. Датчик 20 может представлять собой датчик давления, сейсмический датчик, включающий в себя датчики расположения частиц с активным акустическим источником сейсмических волн, датчик наклона, датчик радиоактивности, магнитный датчик, электромагнитный датчик, датчик температуры, включающий в себя распределенные датчики температуры, датчик давления, включающий в себя оптоволоконные скважинные датчики давления, и прочее или их комбинацию. Для повышения точности измерений датчик 20 может включать в себя массив чувствительных элементов различных типов. Повышения точности можно добиться, например, определяя среднее значение показаний от совокупности однотипных датчиков или подвергая множественные показания датчика статистическому анализу согласно другим алгоритмам. Датчик 20 может располагаться в стволе обрабатываемой скважины, в поперечном ответвлении ствола скважины, на поверхности, в наблюдательной скважине и т.п. или в их комбинации. В одном варианте осуществления скважинные сейсмические и/или наклономерные приборы могут отслеживать рост трещины с помощью микросейсмических измерений. Датчик 20 может представлять собой проводной инструмент, установленный на гибкой НКТ, например в скважине, подвергаемой гидроразрыву, с использованием пакера или иного изоляционного механизма, например инструмента OMEGALOCK, доступного от Vetco, когда желательно минимизировать шум прямой закачки и/или для подавления осаждения песка вокруг датчика 20. Существует несколько пригодных вариантов канала управления, включая электрический, инфракрасный, пневматический и пр. и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления канал связи между компьютером и устройством 10 доставки может включать в себя программируемый логический контроллер, распределенную систему управления и прочее или их комбинацию. В некоторых режимах обработки шумный зернистый материал можно подавать вместе с проппантом или, альтернативно или дополнительно, помещать в ствол скважины на непроппантной стадии, и датчик 20 может включать в себя датчик для регистрации детонации, возгорания или экзотермической реакции шумного зернистого материала. Материал может быть, например, взрывчатым, имплозивным или быстровоспламеняющимся. В патенте США 7134492 (Willberg, и др.) раскрыт способ обработки геологического пласта с использованием шумного зернистого материала. В других режимах обработки можно использовать устройство для активной передачи данных для определения положения передающего устройства, и датчик 20 приспособлен принимать передаваемые данные. Подходящие передающие устройства могут представлять собой электронные устройства, например радиочастотные или другие электромагнитные передатчики, акустические устройства, например ультразвуковые приемопередатчики, и пр. или их комбинацию. В патенте США 7082993 В 2 (Ayoub и др.) раскрыт способ гидроразрыва, который включает в себя использование активно передающего устройства. На фиг. 2 показана схема компьютерной системы 24 HPP согласно варианту осуществления изобретения. Система 24 может работать в локальной сети, которая связывает между собой ПК на буровой площадке, а также может обеспечивать подключение к интернету посредством спутникового или сотового телефонного канала. Связь с интернетом может обеспечивать возможность передавать данные, полученные в реальном времени, с удаленной буровой площадки в любую точку мира для анализа в реальном времени и дистанционного управления, если это необходимо. Примеры подходящей компьютерной системы 24 включают в себя универсальный компьютер или ПК с достаточными скоростью процессора и памятью для подавления отставания или сбоя, когда компьютер принимает данные от датчика 20, выполняет комплекты программного обеспечения и управляет системой доставки 10. Компьютер 24 может не быть самой современной моделью, хотя аспект моделирования в реальном времени может быть усилен за счет более быстрого компьютера. Система 24 может включать в себя модуль 34 контроля разрыва для мониторинга, регистрации,управления и отправки данных, полученных в реальном времени, для обработки моделирования HPP,оперативно связанный с модулем 36 мониторинга гидроразрыва, инструментом 38 моделирования разрыва и пользовательским интерфейсом 40. Модуль управления 34 может взаимодействовать с устройством 10 доставки проппанта и управлять закачкой текучей среды для обработки пласта, проппанта и других добавок в трещину. Оператор также может осуществлять управление через модуль 34 посредством пользовательского интерфейса 40. Различные программные инструменты коммерчески доступны для модуля управления 34 либо в виде лицензируемых модулей, либо как часть системы обработки скважины, например системы компьютерной обработки гидроразрыва, доступной от Schlumberger Oilfield Services под торговой маркой FRACCAT. В системе 24 согласно этому варианту осуществления модуль 34 управления может, при желании,обеспечивать пользовательский интерфейс 40 подробной рабочей информацией в реальном времени,включающей в себя, например, изображения, графики, поверхностные схемы и анимации ствола скважины, формируемые в реальном времени. В ходе работы модуль управления может отслеживать конфигурацию обработки и отображать фактические рабочие параметры, сравниваемые с запланированными значениями. Модуль 36 также может использовать конфигурацию для одновременной регулировки кон-4 011447 центраций проппанта и добавки через совокупность смесителей, насосов, баков и т.д. в устройстве 10 доставки проппанта. Эта возможность управления гарантирует, что фактические концентрации и расходы соответствуют плану. Модуль 36 принимает и интерпретирует данные от датчика 20 и других источников для определения геометрии трещины, включая, например высоту, длину и азимут, и передает данные на модуль 34 управления для мониторинга изменения геометрии в реальном времени. Различные программные инструменты коммерчески доступны для модуля 36 либо в виде лицензируемых модулей, либо как часть услуги мониторинга гидроразрыва, например доступной от Schlumberger Oilfield Services под торговой маркой STIMMAP. Модули мониторинга гидроразрыва, коммерчески доступные для использования с однородным размещением проппанта, можно соответствующим образом изменить, прибегнув к помощи опытного специалиста, для интерпретации данных положения целиков и каналов в операции HPP, которые могут включать в себя данные микросейсмических событий, от датчика 20, а также данные нагнетания, связанные с давлением, полученные через модуль 34 контроля разрыва. Инструмент 38 моделирования разрыва может моделировать конфигурацию трещины для определения проницаемости трещины и прогнозирования эксплуатационных характеристик. Например, инструмент 38 может использовать программу моделирования псевдотрехмерного гидравлического разрыва для моделирования трещины; производить исследования чувствительности для выбора наилучшей конфигурации трещины; прогнозировать одновременный рост множественных трещин в одном и том же или разных перфорированных участках; взаимодействовать с модулем 34 контроля разрыва для мониторинга и анализа операций гидроразрыва в реальном времени и разрабатывать схему нагнетания проппанта с использованием модуля 42 создания схем нагнетания и/или модуля 44 автоматического согласования давления. Инструмент 38 может разрабатывать первоначальную модель на основании данных, поступающих от модуля 46 испытания на закрытие, и/или калибровки, выполняемых до гидравлического разрыва пласта, или от другого источника характеристик гидроразрыва, например напряжения закрытия,эффективности жидкости разрыва, коэффициента фильтруемости жидкости разрыва, полудлины трещины, высоты трещины, модуля Юнга и т.п. Рабочие данные поступают на инструмент 38 моделирования в реальном времени, и, если анализ, производимый инструментом 38, указывает на необходимость изменения конфигурации, изменения можно вводить в модуль 34 контроля разрыва, не прерывая обработку. Различные программные инструменты коммерчески доступны для инструмента 38 моделирования разрыва либо в виде лицензируемых модулей, либо как часть общей системы гидроразрыва, например инженерного приложения моделирования и оценивания гидравлического разрыва, доступного от Schlumberger Oilfield Services под торговой маркой FRACCADE, которое входит в состав объединенного комплекта инженерных приложений для создания, эксплуатации и стимуляции скважин, доступного под торговой маркой CADE OFFICE. Например, инструмент 38 моделирования FRACCADE доступен с модулем 46 испытания на закрытие/калибровки под торговой маркой DATAFRAC, модулем 42 создания схемы нагнетания, модулем 44 автоматического согласования давления, субмодулем оптимизации; программой моделирования псевдотрехмерного гидравлического разрыва, программой моделирования кислотного разрыва; субмодулем многослойного разрыва и т.д., которые можно использовать в операцииHPP или можно соответствующим образом изменить с помощью специалиста, для использования в операции HPP. Например, модуль 42 можно видоизменить с помощью алгоритма дисперсии для создания схемы импульсного нагнетания проппанта. Построение и обновление модели может включать в себя определение количества проппанта для доставки. Например, первоначальная модель может решать задачу оптимизации для определения количества проппанта, которое нужно использовать для достижения конкретного размера трещины. Результаты, полученные при решении задачи, можно использовать для разработки первоначальной схемы размещения проппанта. Используемый здесь термин "схема размещения проппанта" означает схему размещения проппанта в трещине и может включать в себя схему нагнетания, стратегию перфорации и прочее или их комбинацию. Схема нагнетания - это план, подготовленный для указания последовательности,типа, содержимого и объема текучей среды, нагнетаемый в ходе конкретной операции обработки. Стратегия перфорации - это план направления потока текучей среды для обработки скважины через определенные перфорации в обсадной колонне скважины и/или для предотвращения потока через другие перфорации и может включать в себя, например, закрытие и/или открытие существующих перфораций или создание новых перфораций для повышения проницаемости и для управления ростом трещины. Схема размещения проппанта может включать в себя изменение профиля концентрации проппанта в текучей среде для обработки пласта. Кроме того, профиль концентрации проппанта можно изменять согласно методу дисперсии. Например, модель может включать в себя алгоритмы управления процессом,которые можно реализовать для изменения профиля концентрации проппанта на поверхности для доставки порции проппанта с конкретным профилем концентрации на перфорированных участках. В нормальном процессе нагнетания порция проппанта, закачиваемая в ствол скважины, испытывает дисперсию и растяжение и теряет "резкость" концентрации проппанта на передних и задних краях порции проппанта. Для однородного профиля концентрации проппанта профиль концентрации на поверхности можно определить, обратив решение задачи дисперсии порции. Таким образом, дисперсия может быть-5 011447 механизмом, который "корректирует" профиль концентрации порции от начального значения на поверхности к конкретному профилю в скважине. Со ссылкой на E.L. Cussler, Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge University Press, p. 89-93 (1984) пример системы уравнения, которую можно решить, показан ниже для задачи дисперсии Тейлора - ламинарного течения ньютоновой жидкости в трубе, где раствор разведен и масса переносится только посредством радиальной диффузии и аксиальной конвекции. Фактически любую задачу механики жидкости можно распространить на вышеописанную систему, включая турбулентное или ламинарное течение, ньютоновы и неньютоновы жидкости и жидкости с частицами или без них. На практике будет задан профиль концентрации в скважине и уравнения будут решены в обращенном виде для определения начальных условий, например темпов добавления проппанта, для достижения конкретных свойств порция в скважине. Уравнения могут включать в себя, например где М - полное растворимое в импульсе (материал, концентрация которого должна быть задана в конкретном месте в скважине);R0 - радиус трубы, по которой распространяется порция;t - время. Можно показать, что коэффициент дисперсии Ez равен где D - коэффициент диффузии. Система уравнении, дающая такое решение, приведена ниже. Определения переменных приведены в E.L. Cussler, Diffusion: Mass Transfer in Fluid Systems, Cambridge University Press, p. 89-93 (1984). Вышеприведенная система уравнений применима, в целом, для построения любого профиля концентрации проппанта в скважине, дискретного или непрерывного. Решение относительно дисперсии потока зернистого материала в жидкости вдоль ствола скважины можно обратить для вычисления соответствующей концентрации проппанта на поверхности в жидкости для гидроразрыва. Затем, согласно технологии управления процессом, можно взять эту схему концентрации на поверхности и, соответственно,дозировать проппант. Например, схему концентрации на поверхности можно проанализировать с построением модели, отрегулировать схему размещения проппанта согласно модели и доставить проппант согласно схеме размещения проппанта. Время нагнетания "без порции", например когда нагнетается текучая среда, обедненная проппантом, является одним из ключевых параметров схемы размещения проппанта HPP. Параметр "без порции" может регулировать между столбцами целиков, создаваемыми в трещине. Слишком большое время "без порции" может привести к образованию точки выклинивания, области, в которой трещина, по меньшей мере, частично смыкается вследствие недостатка поддержки между двумя столбцами целиков. Точка выклинивания, или выклинивание, может блокировать проницаемость трещины и, тем самым, влиять на производительность. На фиг. 3 показана схема комплекта компьютерного программного обеспечения HPP с коррекцией выклинивания согласно варианту осуществления изобретения. Схему 48 размещения проппанта без HPP с суммарными объемами потока можно вводить в конфигурацию 50 без HPP, которая может обеспечивать данные окончания операции. Схема 52 неоднородного размещения проппанта может использовать конфигурацию 50 без HPP для обеспечения хронирования порций проппанта и хронирования порций без проппанта. Схема 52 неоднородного размещения проппанта допустима для инструмента 54 моделирова-6 011447 ния размещения порции. Инструмент 54 моделирования размещения порции моделирует размещение и оценку позиции и концентрации каждой порции и представляет каждый столбец целиков как одну партию проппанта. Субмодель 56 поведения порции может принимать свойства зоны окончания операции и определять высоту порции. Данные высоты и позиции порции из субмодели 56 поведения порции могут использоваться субмоделью 58 реакции пласта для определения критической ширины трещины и анализа определения выклинивания 60. Выклинивание может происходить, например, если расстояние между соседними целиками проппанта слишком велико, что позволяет трещине смыкаться или выклиниваться между целиками. Если анализ выклинивания 60 дает утвердительный ответ, модель 58 реакции пласта может связаться со схемой 52 размещения проппанта HPP для обновления времени нагнетания порции без проппанта для подавления выклинивания. В целом, чем меньше время порция без проппанта, тем ближе друг к другу располагаются целики. Параметры проницаемости могут отображаться как выходной сигнал 62. Скважинный модуль 64 нагнетания может использовать выходной сигнал 62 совместно со схемой ВНР для определения схемы нагнетания в скважине, которая затем может преобразовываться в схему нагнетания на поверхности. Схема 52 размещения проппанта HPP может непрерывно принимать обновления обратной связи 66 по геометрии трещины для сравнения со значениями, оцениваемыми в модели 68, и для обновления в случае отклонения. В первом приближении расстояние L между двумя соседними столбцами целиков в трещине можно вычислить согласно первому соотношению где tnoslug - время нагнетания, в ходе которого проппант не закачивается;Hfrac - высота трещины. Таким образом, числитель включает в себя полный объем порции без проппанта. В знаменателе коэффициент 2 учитывает два крыла трещины. Выклинивание может происходить всякий раз, когда расстояние L меньше критического значения Два параметра в числителе в правой стороне вышеприведенного уравнения можно регулировать в ходе обработки, тогда как два параметра в знаменателе не регулируются и могут изменяться в ходе обработки. Последствия выклинивания могут быть драматическими. Общую проницаемость трещины можно рассматривать как цепочку значений гидропроводности разных частей трещины. Таким образом, общая проницаемость может определяться проницаемостью наименее проницаемой части трещины. В случае выклинивания проницаемость трещины может быть равна проницаемости области, где произошло выклинивание. Упрощенное уравнение можно использовать для вычисления проницаемости трещины. Проницаемость трещины пропорциональна кубу ширины трещины где k - проницаемость трещины иw - ширина трещины. В области выклинивания ширина трещины может составлять порядка 0,05 мм или менее, что обусловлено естественной шероховатостью стенок трещины. В предельных случаях, когда шероховатость стенок мала или отсутствует, ширина трещины, по существу, равна нулю, что дает эффективную проницаемость трещины. На фиг. 4 показана упрощенная последовательность этапов способа согласно варианту осуществления изобретения. Первоначальная модель для неоднородного размещения проппанта в трещине в пласте может быть построена на этапе 70, например, с помощью рассмотренного выше комплекта программного обеспечения компьютерного моделирования. Затем первоначальная схема размещения проппанта может быть разработана на этапе 72 для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, прогнозируемая для получения первоначальной модели. Затем на этапе 4 доставка проппанта в трещину может начинаться согласно первоначальной схеме размещения проппанта. Измерения в реальном времени геометрии трещины могут производиться на этапе 76 в ходе доставки проппанта, например, с использованием сейсмических датчиков, осуществляющих связь с вышеописанным комплектом программного обеспечения геометрии трещины. Модель обновляется на этапе 78 с учетом измерений геометрии. На этапе 80 схема размещения проппанта обновляется по мере необходимости согласно обновленной моде-7 011447 ли, и проппант доставляется согласно обновленной схеме размещения проппанта. Если на этапе 82 принятия решения определено, что доставка проппанта не завершена, автоматический цикл может повторять подпоследовательность, состоящую из измерений в реальном времени геометрии трещины на этапе 76,обновления модели согласно измерениям геометрии на этапе 78 и обновления схемы размещения проппанта согласно обновленной модели и доставки проппанта согласно обновленной схеме размещения проппанта на этапе 80. Если на этапе 82 принятия решения определено, что доставка проппанта завершена, трещине можно дать возможность смыкаться на этапе 84 и можно добывать флюиды из пласта на этапе 86. Механические свойства целиков, формирование которых предполагается, и пласта, например модуль Юнга, коэффициент Пуассона, эффективное напряжение пласта и пр., могут оказывать большое влияние на моделирование трещины и конфигурацию обработки. Например, задача оптимизации согласно механическим свойствам пласта можно решить в ходе построения первоначальной модели для максимизации объема открытых каналов в трещине. Модуль Юнга представляет собой постоянную упругости, которая является отношением продольного напряжения к продольному растяжению и обозначается буквой Е. Его можно математически выразить следующим образом: Е=(F/A)/(L/L),где Е - модуль Юнга;L - первоначальная длина. Коэффициент Пуассона представляет собой постоянную упругости, которая является мерой сжимаемости материала в направлении, перпендикулярном приложенному напряжению, или отношением поперечной деформации к продольной деформации. Коэффициент Пуассона можно выразить через свойства, которые можно измерить в условиях эксплуатации, включая скорости волн сжатия и волн сдвига,следующим образом:Vp - скорость волны сжатия иVs - скорость волны сдвига. Эффективное напряжение, также известное как "эффективное давление" или "межзеренное давление", означает среднюю нормальную силу на единицу площади, передаваемую непосредственно от частицы к частице породы или грунтовой массы. Планирование и размещение проппанта в ходе гидроразрыва пласта HPP могут быть иными, чем в традиционных операциях обработки. В операциях неоднородного размещения проппанта дозирование проппанта может способствовать правильному размещению кластеров в различных местах в трещине. Например, схема размещения проппанта может включать в себя порции проппанта, перемежающиеся с текучей средой, обедненной проппантом, например флюидами "без порции", что проиллюстрировано в примерах HPP, показанных на фиг. 5 и 6, где метод чередования порций проппанта и текучей среды,обедненной проппантом, сравнивается с методами непрерывного увеличения закачки проппанта и ступенчатого изменения закачки проппанта соответственно. Текучие среды, обедненные проппантом, могут включать в себя текучие среды с некоторой концентрацией проппанта, хотя концентрация проппанта в текучей среде, обедненной проппантом, меньше, чем концентрация проппанта в порции проппанта. Неоднородного размещения проппанта для открытых каналов в уплотнении проппанта можно добиться, применяя, например, добавления триггера неоднородности к текучей среде для обработки пласта во время нагнетания. Текучая среда для обработки пласта может включать в себя химический триггер неоднородности, физический триггер неоднородности, например волокна, или их комбинацию. В некоторых операциях обработки триггер может добавляться периодически. Геометрические измерения могут включать в себя мониторинг наклона, давления, акустических и сейсмических явлений и пр. или их комбинацию, как упомянуто выше. Пассивный сейсмический мониторинг подземных пластов с использованием временно устанавливаемых скважинных массивов датчиков представляет собой подход, используемый при работе с модулем мониторинга гидроразрыва. Когда трещине дают возможность смыкаться, наличие целиков может концентрировать напряжение на краях целиков и в средней точке между целиками. Эта концентрация напряжений может порождать микросейсмические события в ходе процесса смыкания и в ряде случаев может концентрировать микросейсмические события вблизи целиков. Таким образом, целики, обусловленные неоднородным размещением проппанта, а также возможность мониторинга целиков с использованием микросейсмических методов позволяют повысить разрешение при построении изображений гидроразрыва. Построение и обновление модели может включать в себя определение размеров трещины, включая,например, размеры трещины, поступающие от модуля мониторинга гидроразрыва. Кроме того, модель-8 011447 можно обновлять с помощью расчетов материального баланса, измерений реакции на изменение давления и пр. или их комбинации. Например, вышеупомянутое инженерное приложение моделирования и оценивания гидравлического разрыва FRACCADE может обеспечивать более детальное моделирование роста трещины на основании расчетов материального баланса и измерений реакции на изменение давления и микросейсмических событий. После обновления модели схему размещения проппанта можно обновить согласно обновленной модели. Например, модуль PSG FRACCADE может автоматически обновлять схему размещения проппанта на основании обновленной модели. В патенте США 6776235 раскрыт способ гидравлического разрыва геологического пласта для формирования кластеров проппанта в виде целиков. В большинстве случае гидравлический разрыв пласта предусматривает нагнетание вязкой жидкости без проппанта или наполнителя, обычно воды с некоторыми текучими добавками для обеспечения высокой вязкости, в скважину быстрее, чем жидкость может уходить в пласт, благодаря чему давление растет и порода разрывается, создавая искусственную трещину и/или увеличивая существующую трещину. Затем проппант, например песок, добавляется в жидкость с образованием суспензии, которая нагнетается в трещину для предотвращения смыкания трещины после сброса давления нагнетания. Способность жидкости-носителя к транспортировке проппанта зависит от типа добавок повышения вязкости, добавляемых к водной основе. Жидкости для гидроразрыва на водной основе с растворимыми в воде полимерами, добавляемыми для создания раствора повышенной вязкости, широко используются для гидроразрыва пластов. С конца 50-х годов прошлого века более половины операций по гидравлическому разрыву пласта подводилось с использованием жидкостей, содержащих гуаровые смолы, высокомолекулярные полисахариды, состоящие из сахаров маннозы и галактозы, или производные гуара, например гидропропиловый гуар, карбоксиметиловый гуар и карбоксиметилгидропропиловый гуар. Сшивающие агенты на основе комплексов бора, титана, циркония или алюминия обычно используются для повышения эффективного молекулярного веса полимера, что повышает его пригодность для использования в высокотемпературных скважинах. Также используются, хотя и в меньшей степени, производные целлюлозы, например гидроксиэтилцеллюлоза или гидроксипропилцеллюлоза и карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза, со сшивающими агентами или без них. Ксантан и склероглюкан, два биополимера, продемонстрировали высокую способность взвешивания проппанта, хотя они дороже производных гуара и потому реже используются. Полимеры и сополимеры полиакриламида и полиакрилата обычно используются в условиях высоких температур или для снижения трения при низких концентрациях для любых температур. Бесполимерные жидкости для гидроразрыва на водной основе можно получать с использованием вязкоупругих поверхностно-активных веществ. Эти жидкости обычно приготавливаются путем смешивания, в соответствующих количествах, подходящих поверхностно-активных веществ, например анионных, катионных, неионных и цвиттер-ионных поверхностно-активных веществ. Вязкость жидкостей с вязкоупругими поверхностно-активными веществами отличается трехмерной структурой, образованной компонентами жидкостей. Когда концентрация поверхностно-активных веществ в вязкоупругой жидкости значительно превышает критическую концентрацию и, в ряде случаев, в присутствии электролита,молекулы поверхностно-активного вещества объединяются в группы, например мицеллы, которые могут взаимодействовать с образованием сетки, демонстрирующей свойства вязкости и упругости. Катионные вязкоупругие поверхностно-активные вещества, обычно состоящие из длинноцепочечных четвертичных солей аммония, например бромида цетилтриметиламмония, представляют основной коммерческий интерес в отношении скважинных флюидов. Обычные реагенты, создающие вязкоупругость в растворах поверхностно-активных веществ, представляют собой соли, например хлорид аммония,хлорид калия, хлорид натрия, салицилат натрия и изоцианат натрия, и неионные органические молекулы,например хлороформ. Содержание электролита в растворах поверхностно-активных веществ также может влиять на их вязкоупругие свойства. В этом отношении можно упомянуть, например, патенты США 4695389, 4725372, 5551516, 5964295, 5979557. Однако жидкостям, содержащим такого типа катионные вязкоупругие поверхностно-активные вещества, обычно свойственно терять вязкость при высокой концентрации минерализованной воды (около 1 кг на 1 л или более). Поэтому эти жидкости имеют ограниченную применимость в качестве флюидов для гравийной набивки или буровых флюидов или в других областях применения, где требуются тяжелые флюиды для уравновешивания давления в скважине. Используются также анионные вязкоупругие поверхностно-активные вещества. Из Европейского патента 0993334 В 1 также известно придание вязкоупругих свойств с использованием амфотерных/цвиттер-ионных поверхностно-активных веществ и органической кислоты,слои и/или неорганической соли. Примерами поверхностно-активных веществ являются дигидроксилалкилглицинат, алкиламфоацетат или -пропионат, алкилбетаин, алкиламидопропилбетаин и алкиламиномоно- или -дипропионаты, являющиеся производными определенных парафинов, жиров или масел. Поверхностно-активные вещества можно использовать совместно с неорганической растворимой в воде солью или органическими добавками, например фталевой кислотой, салициловой кислотой или их солями. Амфотерные/цвиттер-ионные поверхностно-активные вещества, в частности, содержащие долю-9 011447 бетаина, полезны при температуре до около 150 С и поэтому представляют особый интерес для скважин со средними и высокими температурами. Пригодны также другие амфотерные вязкоупругие поверхностно-активные вещества, например,описанные в патенте США 6703352, например аминоксиды. Другие иллюстративные вязкоупругие поверхностно-активные системы включают в себя описанные в патентных заявках США 2002/0147114, 2005/0067165 и 2005/0137095, например амидоаминоскиды. Пригодны смеси цвиттерионных поверхностно-активных веществ и амфотерных поверхностно-активных веществ. Примером является смесь около 13% изопропанола, около 5% 1-бутанола, около 15% этиленгликольмонобутилового эфира, около 4% хлорида натрия, около 30% воды, около 30% кокоамидопропилбетаина и около 2% оксида кокоамидопропиламина. Обработка может состоять в чередующихся стадиях закачки текучей среды на вязкоупругой основе(или текучей среды, имеющей сравнительно низкую способность к переносу проппанта, например текучей среды на основе полиакриламида, в частности, при низкой концентрации) и стадиях закачки текучей среды с высокими концентрациями полимеров. Предпочтительно скорость нагнетания сохраняется постоянной для разных стадий, но способность к транспортировке проппанта можно также повысить (или,альтернативно, снизить), уменьшив (или, альтернативно, увеличив) скорость нагнетания. Можно использовать любой проппант (гравий) при условии, что он совместим с основой и закупоривающими материалами, если таковые используются, пластом, флюидом и желаемыми результатами обработки. Такие проппанты (гравии) могут быть природными или синтетическими, покрытыми или содержащими химикаты; можно использовать более одного проппанта последовательно или в смесях разных размеров или разных материалов. Проппанты и гравии в одной и той же или разных скважинах или операциях обработки могут иметь одинаковый материал и/или одинаковый размер, и термин "проппант" призван включать в себя гравий в этом описании. В целом, используемый проппант имеет средний размер частицы от около 0,15 до около 2,5 мм, в частности, но без ограничения, типичные диапазоны размеров составляют примерно 0,25-0,43 мм, 0,43-0,85 мм, 0,85-1,18 мм, 1,18-1,70 мм и 1,70-2,36 мм. Обычно проппант присутствует в суспензии в концентрации от около 0,12 кг проппанта, добавленного к каждому литру жидкости-носителя, до около 3 кг проппанта, добавленного к каждому литру жидкости-носителя,предпочтительно от около 0,12 кг проппанта, добавленного к каждому литру жидкости-носителя, до около 1,5 кг проппанта, добавленного к каждому литру жидкости-носителя. Варианты осуществления изобретения также могут включать в себя размещение частиц проппанта,которые, по существу, нерастворимы в пластовых текучих средах. Частицы проппанта, переносимые текучей средой для обработки пласта, остаются в созданной трещине, тем самым расклинивая трещину,когда давление гидроразрыва сбрасывается, и скважина переходит в эксплуатационный режим. Можно использовать любой проппант (гравий) при условии, что он совместим с основой и закупоривающими материалами, если таковые используются, пластом, текучей средой и желаемыми результатами обработки. Такие проппанты (гравии) могут быть природными или синтетическими, покрытыми или содержащими химикаты. Можно использовать более одного проппанта последовательно или в смесях разных размеров или разных материалов. Проппанты и гравии в одной и той же или разных скважинах или операциях обработки могут иметь одинаковый материал и/или одинаковый размер, и термин проппант призван включать в себя гравий в этом описании. Проппант выбирают на основании прочности породы,давлений нагнетания, типов закачиваемых флюидов или даже конфигурации заканчивания. Предпочтительно материалы проппанта включают в себя, но без ограничения, песок, спеченный боксит, стеклянные шарики, керамические материалы, материалы природного происхождения или аналогичные материалы. Можно использовать также смеси проппантов. Материалы природного происхождения могут представлять собой непереработанные и/или необработанные материалы природного происхождения, а также материалы на основе материалов природного происхождения, которые были обработаны и/или переработаны. Подходящие примеры зернистых материалов природного происхождения, которые можно использовать в качестве проппантов, включают в себя, но без ограничения: измельченную или раздробленную скорлупу орехов, например грецкого ореха, кокосового ореха, пекана, миндаля, слонового ореха, бразильского ореха и т.д., измельченную или раздробленную шелуху семян (включая фруктовые косточки) фруктов, например сливы, оливок, персика, вишни, абрикоса и т.д., измельченную или раздробленную шелуху семян других растений, например кукурузы (например, стержней кукурузного початка или кукурузных зерен) и т.д., обработанные древесные материалы, например, добываемые из древесины, например дуба, гикори, грецкого ореха, тополя, красного дерева и т.д., включая древесину, обработанную путем измельчения, дробления или иного вида разделения на частицы, обработки и т.д., некоторые неограничительные примеры которых представляют собой проппанты, сделанные из скорлупы грецкого ореха,пропитанной и запечатанной смолами. Дополнительную информацию о некоторых из вышеупомянутых составов можно найти в Encyclopedia of Chemical Technology, изданной Raymond E. Kirk и Donald F.Othmer, 3-е изд., John WileySons, том 16, с. 248-273 (статья "Nuts"), Copyright 1981. Выбирая проппанты, отличающиеся одним из таких свойств, например плотностью, размером и концентрацией, можно добиться разных скоростей осаждения.- 10011447 Обработка "гидроразрыва с использованием воды" предусматривает использование недорогих текучих сред низкой вязкости для стимуляции коллекторов с очень низкой проницаемостью. Полученные результаты оказались успешными (в отношении продуктивности и экономии) и опираются на механизмы создания шероховатости (скалывания породы), сдвигового смещения породы и локализации высокой концентрации проппанта для создания надлежащей проницаемости. Наилучшим из трех механизмов являет тот, который обеспечивает максимальную проницаемость при обработке "гидроразрыва с использованием воды". Механизм можно описать как аналог расклинивания дерева. Варианты осуществления могут способствовать перераспределению проппанта за счет динамического влияния на расклинивание в ходе обработки. В этом примере жидкость низкой вязкости для гидроразрыва с использованием воды перемежается с вязкоупругой жидкостью низкой вязкости, которая обладает хорошими характеристиками переноса проппанта. Чередование стадий подачи вязкоупругой жидкости приводит к подъему, повторному взвешиванию и транспортировке некоторого количества проппантного клина, сформировавшегося вблизи ствола скважины вследствие осаждения после первой стадии. Благодаря вязкоупругим свойствам жидкости, чередующиеся стадии поднимают проппант и образуют локализованные скопления (аналогичные клиньям) и перераспределяют их дальше вверх и наружу в трещину. Системы текучих сред можно чередовать много раз для достижения измененного распределения кластеров в гидроразрыве. Это явление будет создавать малые скопления в трещине, которые могут превратиться в целики, поддерживающие большую часть трещины открытой и обеспечивают более высокую общую проницаемость и эффективную полудлину трещины. С использованием комбинации текучих сред, поднимающих, переносящих и перераспределяющих проппант, можно скомпенсировать негативное влияние малой эффективной полудлины трещины и даже можно устранить смыкание трещины в слоях высокого напряжения. Трещина может смыкаться в слоях высокого напряжения вследствие недостатка вертикального покрытия проппантом в трещине. Существует много различных комбинаций систем текучих сред, которые можно использовать для достижения желаемых результатов на основании условий коллектора. В наименее драматическом случае предпочтительно поднимать песок с наноса, образовавшегося в результате осаждения, и перемещать его в поперечном направлении от ствола скважины. Различные комбинации флюидов и проппантов можно создавать на основании условий отдельной скважины для достижения оптимальной производительности скважины. Примеры Табл. 1 иллюстрирует схему нагнетания без HPP и табл. 2 иллюстрирует схему неавтоматизированного нагнетания HPP. Полный объем суспензии равен 886,1 бар и полное время нагнетания равно 40,4 мин в обоих случаях. В обоих этих традиционных приложениях схема нагнетания является фиксированной и соответствует конкретной операции.- 11011447 Таблица 1 Схема нагнетания без HPP Таблица 2 Традиционная схема нагнетания HPP В отличие от фиксированных известных схем нагнетания варианты осуществления настоящего изобретения позволяют автоматически обновлять схему нагнетания для адаптации к изменяющимся условиям обработки. Например, предположим, что в ходе HPP-обработки согласно табл. 2 в качестве первоначальной схемы нагнетания реакция измерительных систем указывает, что высота трещины увеличилась на 20% сверх ожидаемой высоты трещины, используемой для разработки схемы, представленной в- 12011447 табл. 2. Для компенсации увеличения высоты трещины произведение времени порции без проппанта на скорость нагнетания можно уменьшить с коэффициентом 0,83 (1,0/1,20,83) для поддержания расстояния между порциями ниже критического предела Lcrit. Если скорость нагнетания поддерживается постоянной и равной 35 л/мин, увеличение высоты трещины на 20% приведет к регулировке значений времени без порции до значений 8,63 (10,400,83) и 9,61 (11,580,83) на стадиях 6,0 и 10,0 фунт/гал соответственно. Без автоматического управления в ходе HPP-обработки объем порции без проппанта, подлежащей нагнетанию оказывается завышенным, что приводит к выклиниванию стенок трещины между двумя столбцами целиков. В области выклинивания ширина трещины может составлять порядка 0,05 мм или менее, что обусловлено естественной шероховатостью стенок трещины. В предельных случаях, когда шероховатость стенок мала или отсутствует, ширина трещины, по существу, равна нулю (0), что дает эффективную проницаемость трещины. Если при правильном выполнении автоматизированной HPP-обработке получается минимальная ширина трещины около 0,5 мм, проницаемость трещины можно оценить равной 0,1 мм 3 [kw3(0,5 мм)3]. Если ширина трещины в области выклинивания составляет только 0,05 мм, проницаемость трещины можно оценить равной 0,0001 мм 3 [ k-w3-(0,05 мм)3]. Таким образом, автоматизированная HPPобработка без выклинивания может обеспечивать 1000-кратное повышение проницаемости по сравнению с обработкой с выклиниванием, отвечающей уровню техники. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ неоднородного размещения проппанта в подземном пласте, содержащий следующие этапы:(а) построение первоначальной модели для неоднородного размещения проппанта в трещине пласта;(б) разработку первоначальной схемы размещения проппанта для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, прогнозируемую для получения первоначальной модели;(в) доставку проппанта в трещину согласно первоначальной схеме размещения проппанта;(г) измерение в реальном времени геометрии трещины в ходе доставки проппанта;(д) обновление модели согласно измерениям геометрии;(е) обновление схемы размещения проппанта согласно обновленной модели и доставку проппанта согласно обновленной схеме размещения проппанта;(ж) повторение этапов (г)-(е) в реальном времени до завершения доставки проппанта. 2. Способ по п.1, в котором параметры модели содержат механические свойства пласта, выбранные из группы, состоящей из модуля Юнга, коэффициента Пуассона, эффективного напряжения пласта и их комбинации. 3. Способ по п.1 или 2, в котором доставка проппанта осуществляется порциями и схема размещения проппанта содержит порции проппанта, перемежающиеся с текучей средой, обедненной проппантом. 4. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий этап фазирования доставки проппанта в смесителе программируемой оптической плотности или фазирование доставки проппанта в трубчатом смесителе. 5. Способ по любому из предыдущих пунктов, содержащий этап изменения расхода при доставке текучей среды. 6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором на этапе доставки проппанта автоматически управляется нагнетание и смешивание проппанта и текучей среды для обработки пласта. 7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором на этапе построения и обновления модели определяется количество проппанта для доставки и/или определяются размеры трещины. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором текучая среда для обработки пласта содержит триггер неоднородности для неоднородного размещения проппанта. 9. Способ по п.8, в котором триггер неоднородности является одним из химического триггера неоднородности, физического триггера неоднородности и волоконного триггера неоднородности. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап формирования скоплений проппанта с открытыми каналами между скоплениями. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап доставки волокна в трещину. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором схема размещения проппанта дополнительно содержит изменение профиля концентрации проппанта в текучей среде для обработки пласта. 13. Способ по п.12, в котором профиль концентрации проппанта изменяется согласно методу дисперсии и/или профиль концентрации проппанта изменяется для подавления формирования точек выклинивания. 14. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором измерения геометрии трещины содержат сейсмический мониторинг.- 13011447 15. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором на этапе обновления модели определяется увеличение трещины согласно расчетам материального баланса, измерениям реакции на изменение давления, измерениям сейсмических событий или их комбинации. 16. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап обеспечения смыкания трещины. 17. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий этап добычи текучих сред из пласта. 18. Способ по любому из предыдущих пунктов, выполняемый с использованием системы, содержащей устройство для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину, датчик для измерения геометрии трещины, компьютер, осуществляющий связь с датчиком, содержащий программный инструмент для построения в реальном времени модели для неоднородного размещения проппанта в трещине на основании данных измерений, произведенных датчиком, и программный инструмент для разработки и обновления схемы размещения проппанта для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта в трещину в соответствии с моделью, и канал управления между компьютером и устройством для доставки проппанта и текучей среды для обработки пласта согласно обновленной схеме размещения проппанта.
МПК / Метки
МПК: E21B 43/26, E21B 47/00
Метки: размещения, автоматизированного, проппанта, способ, пласте, подземном, неоднородного
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/18-11447-sposob-avtomatizirovannogo-neodnorodnogo-razmeshheniya-proppanta-v-podzemnom-plaste.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ автоматизированного неоднородного размещения проппанта в подземном пласте</a>
Предыдущий патент: Препаративные формы оральных лекарственных форм мемантина с модифицированным высвобождением
Следующий патент: Способ ультразвуковой сварки и ячеистые (сотовые) системы ограничения, полученные с его использованием
Случайный патент: Способы и нуклеиновые кислоты для анализов клеточных пролиферативных нарушений