Способ, система и программное запоминающее устройство для моделирования сдвига на поверхности раздела в программном обеспечении моделирования гидравлического разрыва

Номер патента: 10457

Опубликовано: 29.08.2008

Авторы: Пирс Энтони, Сибритс Эдуард

Есть еще 22 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Реализуемый компьютерной системой способ моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, в которой зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом способ содержит этапы, на которых:

(a) вычисляют матрицу коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывают существование упомянутой зоны сдвига;

(b) вычисляют ширину разрыва на первом временном шаге с использованием упомянутой матрицы коэффициентов влияния;

(c) вычисляют давление жидкости на упомянутом первом временном шаге с использованием упомянутой ширины разрыва и

(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (с).

2. Способ по п.1, в котором численная сетка содержит множество передаточных элементов, и при этом вычислительный этап (a) для вычисления упомянутой матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, содержит этапы, на которых:

(a1) выполняют цикл по передаточным элементам упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;

(a2) вычисляют опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;

(a3) сохраняют упомянутые опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой матрице коэффициентов влияния и

(a4) повторяют этапы (a2) и (a3), связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке.

3. Способ по п.2, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) содержит этапы, на которых:

(a21) формируют Фурье-преобразование для каждого передаточного элемента упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке и

(a22) определяют семейство низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента.

4. Способ по п.3, в котором этап (a22) определения содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием одномерного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела.

5. Способ по п.4, в котором этап (a22) определения дополнительно содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела с использованием следующего уравнения:

Рисунок 1

6. Способ по п.4, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование решения UAS Рисунок 2

7. Способ по п.6, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS Рисунок 3 с использованием следующего уравнения:

Рисунок 4

8. Способ по п.6, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования Рисунок 5

9. Способ по п.8, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования Рисунок 6 численным расчетом следующего уравнения:

Рисунок 7

10. Способ по п.8, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS.

11. Способ по п.10, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS с использованием следующего уравнения:

Рисунок 8

12. Считываемое компьютерной системой программное запоминающее устройство, физически реализующее программу, образованную командами, исполняемыми компьютерной системой для выполнения этапов способа моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, где зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом способ содержит этапы, на которых:

(a) вычисляют матрицу коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывают существование упомянутой зоны сдвига;

(b) вычисляют ширину разрыва на первом временном шаге с использованием упомянутой матрицы коэффициентов влияния;

(c) вычисляют давление жидкости на упомянутом первом временном шаге с использованием упомянутой ширины разрыва и

(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (c).

13. Программное запоминающее устройство по п.12, в котором численная сетка содержит множество передаточных элементов, и при этом вычислительный этап (a) для вычисления упомянутой матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, содержит этапы, на которых:

(a1) выполняют цикл по передаточным элементам упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;

(a2) вычисляют опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;

(a3) сохраняют упомянутые опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой матрице коэффициентов влияния; и

(a4) повторяют этапы (a2) и (a3), связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке.

14. Программное запоминающее устройство по п.13, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) для вычисления опорных напряжений содержит этапы, на которых:

(a21) формируют Фурье-преобразование для каждого передаточного элемента упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке и

(a22) определяют набор низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента.

15. Программное запоминающее устройство по п.14, в котором этап (a22) определения содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела.

16. Программное запоминающее устройство по п.15, в котором этап (a22) определения дополнительно содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела с использованием следующего уравнения:

Рисунок 9

17. Программное запоминающее устройство по п.15, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование решения UAS Рисунок 10

18. Программное запоминающее устройство по п.17, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS Рисунок 11 с использованием следующего уравнения:

Рисунок 12

19. Программное запоминающее устройство по п.17, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котоЁюь выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования Рисунок 13

20. Программное запоминающее устройство по п.19, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования Рисунок 14 численным расчетом следующего уравнения:

Рисунок 15

21. Программное запоминающее устройство по п.19, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS.

22. Программное запоминающее устройство по п.21, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS с использованием следующего уравнения:

Рисунок 16

23. Компьютерная система, предназначенная для моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, где имеет место сдвиг по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом система содержит

первое средство, выполненное с возможностью вычисления матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутый сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывается существование упомянутого сдвига;

второе средство, выполненное с возможностью вычисления ширины разрыва на первом временном шаге с использованием упомянутой матрицы коэффициентов влияния;

третье средство, выполненное с возможностью вычисления давления жидкости на упомянутом первом временном шаге с использованием упомянутой ширины разрыва; и

четвертое средство, выполненное с возможностью корректирования контура разрыва по данным вычисления, выполненного третьим средством.

24. Система по п.23, в которой численная сетка содержит множество передаточных элементов, и при этом первое средство, выполненное с возможностью вычисления матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутый сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, содержит

пятое средство, выполненное с возможностью выполнения цикла по передаточным элементам упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;

шестое средство, выполненное с возможностью вычисления опорных напряжений, связанных с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;

седьмое средство, выполненное с возможностью сохранения упомянутых опорных напряжений, связанных с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой матрице коэффициентов влияния; и

восьмое средство, выполненное с возможностью повторения ряда функций, выполняемых пятым, шестым и седьмым средствами, связанных с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке.

25. Система по п.24, в которой упомянутое шестое средство содержит

девятое средство, выполненное с возможностью формирования Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке; и

десятое средство, выполненное с возможностью определения набора низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента.

26. Система по п.25, в которой упомянутое десятое средство содержит средство, выполненное с возможностью определения набора низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела с использованием следующего уравнения:

Рисунок 17

27. Система по п.26, в которой упомянутое шестое средство дополнительно содержит одиннадцатое средство, выполненное с возможностью выполнения аналитически обратного преобразования решения UAS Рисунок 18 с использованием следующего уравнения:

Рисунок 19

28. Система по п.27, в которой упомянутое шестое средство дополнительно содержит двенадцатое средство, выполненное с возможностью выполнения обратного преобразования низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования Рисунок 20 численным расчетом следующего уравнения:

Рисунок 21

29. Система по п.28, в которой упомянутое шестое средство дополнительно содержит тринадцатое средство, выполненное с возможностью объединения набора низкочастотных напряжений и набора напряжений UAS с использованием следующего уравнения:

Рисунок 22

30. Реализуемый компьютерной системой способ моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев упомянутого многослойного пласта, при этом способ содержит этапы, на которых (a) задают матрицу коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом упомянутое множество чисел упомянутой матрицы коэффициентов влияния вычисляют и определяют так, чтобы в упомянутом способе моделирования упомянутого гидравлического разрыва учитывалось существование упомянутого сдвига между упомянутой по меньшей мере одной смежной парой упомянутых слоев упомянутого многослойного пласта.

31. Способ по п.30, в котором этап (a) задания матрицы коэффициентов влияния содержит этапы, на которых:

(a1) определяют Фурье-преобразование набора векторов напряжений-смещений поверхности раздела в связи с текущим передаточным элементом и

(a2) определяют набор спектральных коэффициентов слоя.

32. Способ по п.31, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:

(a3) определяют набор нормальных компонент напряжения в плоскости разрыва и

(a4) определяют однородное асимптотическое решение (UAS), которое содержит высокочастотные компоненты.

33. Способ по п.32, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:

(a5) определяют набор низкочастотных компонент и

(a6) выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS.

34. Способ по п.33, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:

(a7) выполняют численно обратное преобразование низкочастотных компонент Фурье-преобразования и

(a8) объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS для получения семейства напряжений, обусловленных текущим передаточным элементом.

35. Способ по п.34, в котором сетка налагается на упомянутый разрыв, тем самым определяя множество элементов, при этом способ содержит этапы, на которых:

(b) задают временной шаг как первый временной шаг;

(c) на упомянутом первом временном шаге итерационно вычисляют ширину разрыва в каждом элементе при наличии давления жидкости в упомянутом каждом элементе и итерационно вычисляют давление жидкости в каждом элементе при наличии ширины разрыва в каждом элементе, пока не происходит схождение;

(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (с);

(e) корректируют временной шаг до второго временного шага;

(f) повторяют этапы (с), (d) и (е), пока не будет достигнуто ограничение; и

(g) формируют выходные данные, представляющие ширину разрыва и давление жидкости в каждом элементе упомянутого множества элементов упомянутой сетки.

36. Считываемое компьютерной системой программное запоминающее устройство, физически реализующее программу, образованную командами, исполняемыми компьютерной системой для выполнения этапов способа моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойэыщ пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев упомянутого многослойного пласта, при этом упомянутый способ содержит этапы, на которых (a) задают матрицу коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом упомянутое множество чисел упомянутой матрицы коэффициентов влияния вычисляют и определяют так, чтобы в упомянутом способе моделирования упомянутого гидравлического разрыва учитывалось существование упомянутого сдвига между упомянутой по меньшей мере одной смежной парой упомянутых слоев упомянутого многослойного пласта.

37. Программное запоминающее устройство по п.36, в котором этап (a) задания матрицы коэффициентов влияния содержит этапы, на которых:

(a1) определяют Фурье-преобразование набора векторов напряжений-смещений поверхности раздела в связи с текущим передаточным элементом и

(a2) определяют набор спектральных коэффициентов слоя.

38. Программное запоминающее устройство по п.37, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:

(a3) определяют нормальные компоненты напряжения в плоскости разрыва и

(a4) определяют однородное асимптотическое решение (UAS), которое содержит высокочастотные компоненты.

39. Программное запоминающее устройство по п.38, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:

(a5) определяют набор низкочастотных компонент и

(a6) выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS.

40. Программное запоминающее устройство по п.39, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:

(a7) выполняют численно обратное преобразование низкочастотных компонент Фурье-преобразования и

(a8) объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS для получения семейства напряжений, обусловленных текущим передаточным элементом.

41. Программное запоминающее устройство по п.40, в котором сетка налагается на упомянутый разрыв, тем самым определяя множество элементов, при этом программное запоминающее устройство дополнительно содержит этапы, на которых:

(b) задают временной шаг как первый временной шаг;

(c) на упомянутом первом временном шаге итерационно вычисляют ширину разрыва в каждом элементе при наличии давления жидкости в упомянутом каждом элементе и итерационно вычисляют давление жидкости в каждом элементе при наличии ширины разрыва в каждом элементе, пока не происходит схождение;

(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (с);

(e) корректируют временной шаг до второго временного шага;

(f) повторяют этапы (с), (d) и (е), пока не будет достигнуто ограничение; и

(g) формируют выходные данные, представляющие ширину разрыва и давление жидкости в каждом элементе упомянутого множества элементов упомянутой сетки.

42. Компьютерная система, предназначенная для моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев упомянутого многослойного пласта, при этом система содержит средства, выполненные с возможностью задания матрицы коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом упомянутое множество чисел упомянутой матрицы коэффициентов влияния вычисляется и определяется так, чтобы в упомянутом способе моделирования упомянутого гидравлического разрыва учитывалось существование упомянутого сдвига между упомянутой по меньшей мере одной смежной парой упомянутых слоев упомянутого многослойного пласта.

Рисунок 23

 

Текст

Смотреть все

010457 Предшествующий уровень техники Предмет изобретения, предлагаемый в настоящем описании, относится к программному обеспечению моделирования гидравлического разрыва, предназначенному для проектирования и контроля, а также оценивания разрыва нефтяного пласта, и, в частности, к программному обеспечению моделирования гидравлического разрыва, предназначенному для моделирования явления, известного как "сдвиг" или"нарушение сцепления" между смежными слоями формации, при проектировании и контроле, а также численном выражении разрыва нефтяного пласта. При гидравлическом разрыве тысячи галлонов жидкости нагнетают под высоким давлением в скважину для расклинивания породы в подземной формации, т.е. проводят процесс, который известен как "разрыв нефтяного пласта", ассоциируемый с "событием разрыва". Проппант или расклинивающий наполнитель вводится в разрыв посредством загущенной жидкости и осаждается в разрыве. Проппант обеспечивает проницаемый канал притока пластовых флюидов, например нефти и газа, для движения вверх по стволу скважины и на поверхность земли. Разрыв предполагает взаимосвязь между многими переменными параметрами, включая вязкость жидкости разрыва, скорость фильтрации жидкости разрыва в пласт, удерживающую способность жидкости, вязкость жидкости в зависимости от температуры,динамику изменения объемов жидкости (т.е. количества жидкости, закачиваемой в течение данного периода времени), динамику изменения объемов проппанта, физические константы жидкости, свойства проппанта и геологические свойства различных зон пласта. Программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва может моделировать "событие разрыва". Фактически программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва будет проектировать и контролировать, а также численно выражать "разрыв нефтяного пласта", ассоциируемый с"событием разрыва", со времени, продолжающегося до, в течение и после "события разрыва". Однако,когда программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва проектирует и контролирует, а также численно выражает "разрыв нефтяного пласта", ассоциируемый с "событием разрыва", программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва должно также выполнять функцию моделирования явления, известного как "сдвиг на поверхности раздела" или "нарушение сцепления". "Сдвиг на поверхности раздела" или "нарушение сцепления" между смежными слоями формации будет часто иметь место во время "события разрыва", и "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" должно моделировать "сдвиг на поверхности раздела" или "нарушение сцепления", который(ое) имеет место во время "события разрыва". Поэтому требуется программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва, которое способно моделировать или имитировать "сдвиг на поверхности раздела" или "нарушение сцепления",который(ое) имеет место между смежными слоями формации, когда программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва проектирует и контролирует, а также численно выражает "разрыв нефтяного пласта", ассоциируемый с "событием разрыва". Сущность изобретения В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом способ содержит этапы, на которых:(a) вычисляют матрицу коэффициентов влияния при условии, что сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывают существование упомянутого сдвига;(b) вычисляют ширину разрыва на первом временном шаге с использованием матрицы коэффициентов влияния;(с) вычисляют давление жидкости на первом временном шаге с использованием ширины разрыва и(d) корректируют контуры разрыва по вычислительному этапу (с). В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается машиночитаемое программное запоминающее устройство, физически реализующее программу с командами, исполняемыми машиной для выполнения этапов способа моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом способ содержит этапы, на которых:(a) вычисляют матрицу коэффициентов влияния при условии, что сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом при вычисление упомянутой матрицы учитывают существование упомянутого сдвига;(b) вычисляют ширину разрыва на первом временном шаге с использованием матрицы коэффициентов влияния;(с) вычисляют давление жидкости на первом временном шаге с использованием ширины разрыва и(d) корректируют контуры разрыва по вычислительному этапу (с). В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается система, предназначенная для моделирования гидравлического разрыва в земной формации, содержащей множество слоев, где имеет место сдвиг по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом система содержит первое устройство, выполненное с возможностью вычисления матрицы коэффициентов влияния-1 010457 при условии, что сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывается существование упомянутого сдвига; второе устройство, выполненное с возможностью вычисления ширины разрыва на первом временном шаге с использованием матрицы коэффициентов влияния; третье устройство, выполненное с возможностью вычисления давления жидкости на первом временном шаге с использованием ширины разрыва; и четвертое устройство, выполненное с возможностью корректирования контуров разрыва по данным вычисления, выполненного третьим устройством. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается машиночитаемое программное запоминающее устройство, физически реализующее программу, образованную командами,исполняемыми машиной для выполнения этапов способа моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев многослойного пласта, при этом способ содержит этапы, на которых задают матрицу коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом множество чисел матрицы коэффициентов влияния вычисляют и определяют так, чтобы в способе моделирования гидравлического разрыва учитывалось существование сдвига по меньшей мере между одной смежной парой слоев многослойного пласта. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ моделирования гидравлического разрыва в формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев многослойного пласта, при этом способ содержит этапы, на которых задают матрицу коэффициентов влияния,причем матрица содержит множество чисел, при этом множество чисел матрицы коэффициентов влияния вычисляют и определяют так, чтобы в способе моделирования гидравлического разрыва учитывалось существование сдвига по меньшей мере между одной смежной парой слоев многослойного пласта. В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается система, созданная для моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев многослойного пласта, при этом система содержит устройство, выполненное с возможностью задания матрицы коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом множество чисел матрицы коэффициентов влияния вычисляется и определяется так, чтобы в способе моделирования гидравлического разрыва учитывалось существование сдвига по меньшей мере между одной смежной парой слоев многослойного пласта. Дополнительная область применения очевидна из нижеследующего подробного описания. Следует понимать, однако, что подробное описание и приведенные ниже конкретные примеры, хотя и представляют предпочтительные варианты осуществления, приведены только для иллюстрации, поскольку специалистам в данной области техники из нижеследующего подробного списания очевидна возможность различных изменений и модификаций в рамках существа и объема "принципа линейных пружин", изложенного и заявленного в настоящем описании. Краткое описание чертежей Полное объяснение предлагается в нижеследующем подробном описании предпочтительного варианта осуществления и на прилагаемых чертежах, которые служат только для иллюстрации и не имеют ограничительного смысла, где: фиг. 1-3 - иллюстрация типичных работ по гидравлическому разрыву (HF) в стволе скважине; фиг. 4 - перфорированный ствол скважины в многослойной формации, которую разрывают, при этом показана протяженность разрыва или контуры разрыва в моменты времени t1, t2, t3, , tn. фиг. 5 - разрыв, показанный в момент времени tn, на фиг. 4, в сечении, которое взято по линии 5-5 на фиг. 4; фиг. 6, 7 - контуры разрыва, созданного в формации, пройденной стволом скважины, когда выполняют работы по накачиванию для HF; фиг. 8 - иллюстрация того, как численная сетка, составленная из множества активных и неактивных ячеек сетки или элементов, будет налагаться поверх контура разрыва, изображенного на фиг. 7, причем каждая ячейка сетки характеризуется шириной и давлением, некоторые ячейки сетки, называемые "краевыми элементами", пересекаются периметром контура разрыва, при этом краевые элементы характеризуются шириной и давлением (w, p), участок каждого краевого элемента содержит расположенную в нем жидкость разрыва; фиг. 9 - устройство, применяемое в связи с работами по гидравлическому разрыву (HF), предназначенными для разрыва формации, вскрытой стволом скважины, причем устройство содержит компьютерную систему для хранения в ней программного обеспечения, называемого в данном описании "программным обеспечением моделирования гидравлического разрыва"; фиг. 10 - компьютерная система по фиг. 9, которая хранит программное обеспечение, называемое"программным обеспечением моделирования гидравлического разрыва", предназначенное для моделирования "сдвига на поверхности раздела" или "нарушения сцепления" между смежными слоями формации-2 010457 во время события "разрыва нефтяного пласта"; фиг. 11 - подробное представление "других данных", показанных на фиг. 10; фиг. 12 - представление "других команд программного обеспечения", показанных на фиг. 10; фиг. 13 - представление структуры "программного обеспечения моделирования гидравлического разрыва", показанного на фиг. 10; фиг. 14 - представление функции, применяемой на этапе "Задать матрицу [C] коэффициентов влияния" на фиг. 13; фиг. 15 и 16 - более подробное представление структуры "программного обеспечения моделирования гидравлического разрыва", показанного на фиг. 13; фиг. 17 и 18 - блок-схема последовательности операций, которая изображает структуру вычисления"матрицы коэффициентов влияния" на этапе "Задать матрицу коэффициентов влияния", показанном на фиг. 13, и этапе "Сформировать матрицу упругих коэффициентов влияния для исходной сетки", показанном на фиг. 15; и фиг. 19 - численная сетка, которую используют в связи с блок-схемами последовательности операций, показанными на фиг. 17 и 18. Описание Настоящее описание представляет программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва, составленное с возможностью хранения в памяти программного запоминающего устройства компьютерной системы для моделирования и имитации "сдвига на поверхности раздела" или "нарушения сцепления" между смежными слоями формации, когда программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва проектирует и контролирует, а также численно выражает разрыв нефтяного пласта. Программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва содержит первый этап, дополнительно содержащий этап "Задать матрицу коэффициентов влияния", и второй этап, дополнительно содержащий два итерационных цикла, через посредство которых, после первого итерационного цикла на первом временном шаге, второй итерационный цикл будет непрерывно вычислять ширину разрыва для каждого элемента сетки, при наличии ранее определенного давления жидкости, и будет непрерывно вычислять давление жидкости для каждого элемента сетки, при наличии ранее определенной ширины разрыва, и на этой стадии контур разрыва корректируется до первого значения, затем, после первого итерационного цикла на втором временном шаге, второй итерационный цикл непрерывно вычисляет ширину разрыва для каждого элемента сетки, при наличии ранее определенного давления жидкости, и непрерывно вычисляет давление жидкости для каждого элемента сетки, при наличии ранее определенной ширины разрыва, и на этой стадии контур разрыва корректируется до второго значения, и процесс повторяется,пока решение не сходится до заданного допуска, и с этого места формируются выходные данные. Выходные данные содержат ранее определенное первое значение контура разрыва, ранее определенное второе значение контура разрыва, , и ранее определенное "n-e" значение контура разрыва для дополнительных временных шагов. Выходные данные, характеризующие скорректированный контур разрыва на каждом из наращиваемых временных шагов, формируются и записываются или отображаются записывающим устройством или дисплеем. На первом шаге, содержащем этап "Задать матрицу коэффициентов влияния", матрицу коэффициентов влияния вычисляют и определяют специальным способом так, что, когда определяют матрицу коэффициентов влияния и во время любого "события разрыва", программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва будет моделировать и имитировать "сдвиг на поверхности раздела" или "нарушение сцепления", которые(ое) имеет место между смежными слоями формации, как показано на фиг. 4 и 5. Для приближенного представления сдвига на поверхности раздела слоев можно использовать пружины с линейными характеристиками. Строгий способ использовал бы закон трения, например МораКулона, для моделирования сдвига на поверхностях раздела. Вышеупомянутый принцип пружин с линейными характеристиками (далее именуемый "принципом линейных пружин") позволяет сокращать объем вычислений за счет риска снижения точности физических характеристик. "Принцип линейных пружин" можно применить во множестве разных алгоритмов, которые выполняют вычисления упругости многослойной среды. В результате "принцип линейных пружин" можно применить в связи с формулировками, предназначенными для представления упругости многослойных сред при использовании в моделирующих программах типа Planar 3D (для моделирования 3-мерных объектов планарными сечениями) для гидравлического разрыва. Соответствующий способ, подразумевающий "принцип линейных пружин" в связи с формулировками упругости многослойных сред в моделирующих программах типа Planar 3D для гидравлического разрыва, моделировал бы сдвиг на поверхности раздела (или нарушение сцепления) в многослойных пластах, предназначенный для использования в моделирующих программах гидравлического разрыва."Принцип линейных пружин" можно использовать для моделирования сдвига на поверхности раздела(или нарушения сцепления) при опоре на математическую базу, заключающуюся в применении схемы-3 010457 метода граничных элементов в решении в рамках теории упругости многослойной среды. Соответственно, в настоящем описании предлагаются способ, система и программное запоминающее устройство, которые предназначены для моделирования сдвига на поверхностях раздела в многослойных пластах вычислением матрицы [C] коэффициентов влияния "специальным способом", при этом при вычислении "матрицы [C] коэффициентов влияния" "специальным способом" применяется принцип"линейных пружин", пригодный для использования в моделирующих программах для гидравлического разрыва. Принцип "линейных пружин" применяется для моделирования сдвига на поверхности раздела на основе математической базы, заключающейся в применении схемы метода граничных элементов для решения в рамках теории упругости многослойной среды. Как показано на фиг. 1, стреляющий перфоратор 10 расположен в стволе 12 скважины, и пакер 14 изолирует множество кумулятивных зарядов 16 стреляющего перфоратора 10, расположенных ниже по скважине, относительно среды, расположенной выше по скважине. Кумулятивные заряды 16 детонируют, и в формации 17, пройденной стволом 12 скважины, создается соответствующее множество перфорационных каналов 18. Как показано на фиг. 2, после перфорирования формации 17 жидкость 22 разрыва закачивают в расположенные ниже по скважине перфорационные каналы 18 в соответствии с конкретным графиком 24 закачивания. В ответ на закачивание формация 17, окружающая перфорационные каналы 18, разрывается. Как показано на фиг. 3, после разрыва формации 17, окружающей перфорационные каналы 18, отложения 26 нефти или других углеводородов начинают вытекать из разрывов в перфорационные каналы 18, в ствол 12 скважины и вверх по скважине на поверхность. Отложения нефти или других углеводородов вытекают с некоторым "дебитом отдачи" 28 (например, т/сутки). На фиг. 4 изображен перфорированный ствол 12 скважины в многослойной формации 17, подвергнутой гидравлическому разрыву. Как показано на фиг. 4, в стволе 12 скважины расположены насоснокомпрессорные трубы и формация 17, пройденная стволом 12 скважины, перфорирована детонацией множества кумулятивных зарядов 16, которые расположены в насосно-компрессорных трубах, как схематически показано на фиг. 4. В результате в формации 17 располагается множество перфорационных каналов 18. Автомобильная насосная установка 23 будет создавать разрывы в формации 17, пройденной стволом скважины, посредством закачивания жидкости разрыва (т.е. содержащей проппанты) в перфорационные каналы 18. Дополнительным результатом, как показано на фиг. 4, будет образование разрывов в формации 17. На фиг. 4 схематические изображения одного гидравлического разрыва 32 в фиксированные моменты времени через ряд временных шагов показаны в моменты времени t1, t2, t3, , tn, как обозначено в "модели типа Planar 3D гидравлического разрыва" 25, показанной на фиг. 4. Формация 17 содержит множество слоев 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, 17f, 17g, 17h, 17i и 17j. Каждый из слоев 17a-17j можно охарактеризовать модулем Юнга (E) и коэффициентом Пуассона (v). Модуль Юнга (E) и коэффициент Пуассона (v) описывают упругие свойства каждого из слоев 17a-17j на фиг. 4. Например, упругие свойства слоя 17 а можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ea, va), упругие свойства слоя 17b можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Eb, vb), упругие свойства слоя 17 с можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ec, vc), упругие свойства слоя 17d можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ed, vd), упругие свойства слоя 17e можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ee, ve), упругие свойства слоя 17f можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ef, vf), упругие свойства слоя 17g можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Eg, vg), упругие свойства слоя 17h можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Eh, vh), упругие свойства слоя 17i можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ei, vi) и упругие свойства слоя 17j можно охарактеризовать модулем Юнга и коэффициентом Пуассона (Ej, vj). На фиг. 4 схематически изображен участок 27 "сдвига", известный также как участок 27 "нарушения сцепления". Когда под давлением жидкости разрыва создается разрыв 32 в моменты времениt1, t2, t3, , tn, то смежные слои формации 17, например слой 17f, смежный по отношению к слою 17e, и слой 17h, смежный по отношению к слою 17g, могут "сдвигаться" один относительно другого или "терять сцепление" один с другим. В результате "сдвиг" 27 на фиг. 4 характеризует степень сдвига смежных слоев формации 17 (например, слоев 17e и 17f) относительно друг друга, когда под давлением жидкости разрыва будет создаваться разрыв 32 в моменты времени t1, t2, t3, , tn. В частности, когда создается гидравлический разрыв, показанный в моменты времени t1, t2, t3, , tn на фиг. 4, в окружающей породе пласта создаются напряжения и деформации. В результате данных вызванных напряжений и деформаций в породе пласта, может быть вызван сдвиг 27 на поверхности раздела между смежными слоями формации 17, например между слоями 17e и 17f формации 17 или между слоями 17g и 17h формации 17, или между любыми другими смежными слоями, как показано на фиг. 4. Два участка породы могут проскальзывать или "сдвигаться" один относительно другого и/или даже "терять сцепление" один с другим. "Программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80, представленное на фиг. 10, будет моделировать данное явление "сдвига" или "нарушения сцепления", поскольку "программное обеспечение мо-4 010457 делирования гидравлического разрыва" 80 позволит поверхностям раздела между разными слоями 17a17j сдвигаться (смотри сдвиг 27) друг относительно друга, когда под давлением жидкости разрыва будет создаваться разрыв 32 в моменты времени t1, t2, t3, , tn. В частности, "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80, представленное на фиг. 10, будет вычислять степень сдвига 27,который имеет место между смежными слоями 17a-17j формации 17, например между смежными слоями 17e и 17f или между смежными слоями 17g и 17h. На фиг. 5 схематически представлено сечение формации 17, показанной на фиг. 4, взятое по линии сечения 5-5, приведенной на фиг. 4. Как видно из фиг. 5, ствол 12 скважины проходит формацию 17 и гидравлический разрыв 29 показан между слоями 17e и 17h. Разрыв 29 имеет некоторую "ширину разрыва" 29 а, которая образована при нагнетании давления в формации 17 жидкостью разрыва. Разрыв 29 имеет ширину 29 а разрыва, поскольку "породный массив", окружающий слой 17g "деформировался". Фактически, поскольку разрыв 29 создает "деформацию" в "породном массиве" с образованием, тем самым,ширины 29 а разрыва, показанной на фиг. 5, то любое место внутри формации 17 будет испытывать некоторое напряжение и деформацию, и поэтому любое место внутри формации 17 будет обнаруживать некоторую "деформацию" "породного массива". В частности, "деформации" "породного массива" будут различаться в каждом месте внутри формации 17, показанной на фиг. 5. Поскольку "деформации" "породного массива" различаются в каждом месте внутри формации 17, некоторый сдвиг 27 может происходить на поверхности раздела между смежными слоями формации 17, например на поверхности раздела между слоями 17e и 17f, показанными на фиг. 5. Фактически, возможно также некоторое нарушение сцепления на поверхности раздела между смежными слоями, например на поверхности раздела между смежными слоями 17e и 17f, показанными на фиг. 5. Например, на фиг. 5 на поверхности 31 раздела между смежными слоями 17g и 17h породы пласта на поверхности 31 раздела могут терять сцепление или сдвигаться друг относительно друга, как показано на сдвиге 27 на фиг. 5. В результате жидкость может распространяться внутрь сдвига 27 на поверхности 31 раздела. По мере того как разрыв 29 разрастается к сдвигу 27, сдвиг 27 на фиг. 5 может:(1) остановить разрастание разрыва 29 и(2) задавать высоту разрыва 29. Поэтому важно моделировать сдвиг 27, показанный на фиг. 5, и его влияние на разрыв 29, показанный на фиг. 5. "Программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80, показанное на фиг. 10, будет моделировать сдвиг 27 и его влияние на разрыв 29, показанный на фиг. 5. На фиг. 6 и 7, начиная с фиг. 6, представлено упрощенное схематичное трехмерное изображение контура 32 разрыва, показанного на фиг. 4. На фиг. 6 контур 32 разрыва имеет длину "L", высоту "H" и ширину "w". На фиг. 7 снова представлен ствол 12 скважины и множество перфорационных каналов 18,образованных в формации 17, пройденной стволом 12 скважины, как показано на фиг. 1-3. Формация 17 содержит множество разных слоев 17a-17j. Как показано на фиг. 7, когда автомобильные насосные установки 23 закачивают жидкость разрыва в перфорационные каналы 18, в формации 17 образуется "контур разрыва" 32, который аналогичен контуру 32 разрыва с фиг. 4, который образован через разные периоды времени t1, t2, t3, , tn. Следует отметить, что "контур разрыва" 32 на фиг. 7 имеет сечение 44, при этом сечение 44 характеризуется шириной "w" разрыва, аналогичной ширине "w" разрыва контура 32 разрыва,показанного на фиг. 6. При рассмотрении фиг. 8, имеющей отношение к контуру 32 разрыва, показанному на фиг. 7, очевидно, что на фиг. 8 численная сетка 48, составленная из множества элементов 48a сетки или ячеек 48a сетки, налагается на контур 32 разрыва. Предполагается, что контур 32 разрыва (согласно модели, приведенной в настоящем описании) расположен на 2-мерной поверхности, хотя, в принципе и в действительности, контур 32 разрыва расположен на 3-мерной поверхности. Сетка 48 содержит множество активных элементов или активных ячеек 48a1 сетки и множество неактивных элементов или неактивных ячеек 48a2 сетки. Активные ячейки 48a1 сетки будут перекрывать контур 32 разрыва, а неактивные ячейки 48a2 сетки не будут перекрывать контур 32 разрыва. Каждый(ая) из активных элементов сетки или ячеек 48a1 сетки 48 характеризуется назначенными ему шириной "w" и давлением "p", обозначаемыми символом (w, p). Поэтому каждая активная ячейка 48a1 сетки 48 характеризуется значением (w, p) ширины/давления, назначенным упомянутой активной ячейке сетки. Поскольку, как показано на фиг. 7, жидкость разрыва, распространяющаяся вниз по стволу 12 скважины, поступает в перфорационные каналы 18 и образует контур 32 разрыва, то, как показано на фиг. 8, каждая из активных ячеек 48a1 сетки 48 содержит распределенную в нее жидкость разрыва. На фиг. 8 представлены два типа активных ячеек 48a1 сетки:(1) активная ячейка 48a1 сетки, которая пересекается периметром 46a контура 32 разрыва, и(2) активная ячейка 48a1 сетки, которая не пересекается периметром 46a контура 32 разрыва. Активная ячейка 48 а 1 сетки, которая пересекается периметром 46a контура 32 разрыва, называется"краевым элементом". Например, как показано на фиг. 8, "краевой элемент" 50 представляет собой активную ячейку 48 а 1 сетки, которая пересекается периметром 46a контура 32 разрыва. Активная ячейка 48a1 сетки, которая не пересекается периметром 46a контура 32 разрыва, обладает объемом, который полностью занят жидкостью разрыва (т.е. 100% объема активной ячейки сетки занято жидкостью разры-5 010457 ва), при этом "жидкость" разрыва может содержать или не содержать проппант. Например, на фиг. 8,активная ячейка 52 сетки не пересекается периметром 46a контура 32 разрыва, и ее объем полностью занят жидкостью разрыва (100% объема активной ячейки 52 сетки занято жидкостью разрыва). Однако активная ячейка 48a1 сетки, которая пересекается периметром 46a, (т.е. "краевой элемент") занята жидкостью разрыва "меньше чем на 100%". Например, активная ячейка сетки или "краевой элемент" 54 пересекается периметром 46a контура 32 разрыва, однако только 45% порового объема активной ячейки 54 сетки занято жидкостью разрыва. Для сравнения, неактивная ячейка 48a2 сетки, например неактивная ячейка 55 сетки имеет объем, который полностью свободен от жидкости разрыва (0% объема неактивной ячейки 55 сетки занято жидкостью разрыва). В предыдущей, находящейся на рассмотрении заявке 10/831799, дата подачи 27 апреля 2004 г., "Method and Apparatus and Program Storage Device for FrontTracking in Hydraulic Fracturing Simulators", относящейся к "программному обеспечению VOF", "программное обеспечение VOF" упомянутой предыдущей, находящейся на рассмотрении заявки вычисляет за ряд временных шагов "количество жидкости разрыва, которое содержится внутри каждой из активных ячеек 48a1 сетки, которые пересекаются периметром 46a контура 32 разрыва". Другими словами, "программное обеспечение VOF" согласно предыдущей, находящейся на рассмотрении заявке 10/831799 вычисляет за ряд временных шагов "количество жидкости разрыва, которое содержится внутри каждого из краевых элементов 50". "Количество жидкости разрыва, которое содержится внутри каждого из краевых элементов 50" вычисляют из "коэффициента заполнения", при этом "коэффициент заполнения" обозначают буквой "F". Например, на фиг. 8, "коэффициент заполнения" F для "краевого элемента" 54 равен 45%. Поэтому "программное обеспечение VOF" согласно предыдущей, находящейся на рассмотрении заявке 10/831799 вычисляет за ряд временных шагов "коэффициент заполнения" (F) для каждой из"активных ячеек 48a1 сетки 48, которые пересекаются периметром 46a контура 32 разрыва". А именно,"программное обеспечение VOF" согласно предыдущей, находящейся на рассмотрении заявке 10/831799 вычисляет за ряд временных шагов "коэффициент заполнения" (F) для каждого из "краевых элементов" 50 сетки 48, показанной на фиг. 8. В результате путем вычисления "коэффициента заполнения" (F) для каждого из "краевых элементов" 50 за ряд временных шагов можно определить величину или степень, на которую расширяется (или сжимается) периметр 46a контура 32 разрыва вследствие закачивания жидкости разрыва в перфорационные каналы 18 в формации 17 автомобильными насосными установками. Как видно из фиг. 9, автомобильные насосные установки 23, показанные на фиг. 4, будут закачивать жидкость 62 разрыва (жидкость разрыва и проппант 62) в забой ствола 12 скважины в соответствии с графиком 60 закачивания (в примере, использованном в связи с настоящим пояснением). Жидкость 62 разрыва будет поступать в перфорационные каналы 18 и, соответственно этому, создавать "контур разрыва" 32, аналогичный контуру 32 разрыва, показанному на фиг. 7. Датчик(и) 64 микросейсмических данных и датчик(и) 66 наклонометрических или других данных будут контролировать приблизительную геометрическую форму контура 32 разрыва и, соответственно этому, датчик(и) 64 и 66 будет(дут) формировать выходные сигналы, при этом датчик(и) 64 микросейсмических данных формирует(ют) выходной сигнал 66a микросейсмических данных, датчик(и) 66 наклонометрических данных формирует(ют) выходной сигнал 66 а наклонометрических данных, и график 60 закачивания формирует выходной сигнал 60a графика закачивания, характеризующий график 60 закачивания. Выходной сигнал 60a графика закачивания, выходной сигнал 66 а наклонометрических данных и выходной сигнал 66a микросейсмических данных объединяются на временной шкале на этапе 68 "объединения на временной шкале". На данном этапе 68 "объединения на временной шкале", выходной сигнал 60a графика закачивания, выходной сигнал 66 а наклонометрических данных и выходной сигнал 64a микросейсмических данных "синхронизируются во времени" особым образом, чтобы выходной(ные) сигнал(ы) 66 а наклонометрических данных и выходной(ные) сигнал(ы) 64a микросейсмических данных были синхронизированы с моментами времени, присутствующими в графике 60 закачивания. Как только этап 68 "объединения на временной шкале" завершается, формируется выходной сигнал 70 "объединенных на временной шкале графика закачивания и наклонометрических данных, и микросейсмических данных", который подается в качестве "входных данных" (смотри "входные данные" 82, показанные на фиг. 10) в "компьютерную систему" 72, размещенную, по желанию, в автомобиле 74, расположенном на площадке ствола 12 скважины, например, в контрольном автомобиле 74 или "FracCAT-автомобиле" 74 (который представляет собой автомобиль с программным обеспечением, которое контролирует и измеряет разрыв и управляет операцией по гидравлическому разрыву пласта). На фиг. 10 представлена "компьютерная система" 72, которая размещена на автомобиле 74, показанном на фиг. 9, например в "FracCAT-автомобиле" 74. Фиг. 10 напоминает, что выходной сигнал 70"объединенных на временной шкале графика закачивания и наклонометрических данных и микросейсмических данных", показанный на фиг. 9, подается в качестве "входных данных" в компьютерную систему 72, размещенную на автомобиле 74, при этом выходной сигнал 70 состоит из графика закачивания и наклонометрических данных и микросейсмических данных, объединенных на временной шкале, плюс других данных, включающих в себя температуру в скважине и давление пластовых флюидов у забоя скважины. Компьютерная система 72 на фиг. 10 содержит процессор 72a с рабочим подключением к сис-6 010457 темной шине, память или другое программное запоминающее устройство 72b с рабочим подключением к системной шине и записывающее устройство или дисплей 72c с рабочим подключением к системной шине. Память или другое программное запоминающее устройство 72b хранит следующее программное обеспечение (76, 78 и 80): программное обеспечение пользовательский интерфейс 76 Planar 3D, "машину" или программное обеспечение 78 Planar 3D и программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва. Программное обеспечение 76, 78 и 80, которое хранится в памяти 72b, показанной на фиг. 10, можно первоначально хранить на CD-ROM (ПЗУ на компакт-диске), при этом упомянутый CDROM также представляет собой "программное запоминающее устройство". Упомянутый CD-ROM можно вставлять в компьютерную систему 72 и затем программное обеспечение 76, 78 и 80, которое включает в себя программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва, можно загружать с упомянутого CD-ROM в память/программное запоминающее устройство 72b компьютерной системы 72, показанной на фиг. 10. Программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва подробно описано в нижеследующих параграфах, поскольку программное обеспечение 80 будет моделировать "сдвиг на поверхности раздела" или "нарушение сцепления", который(ое) имеет место между смежными слоями формации. Компьютерная система 72, показанная на фиг. 10, получает входные данные 82, которые содержат:(1) объединенные на временной шкале график закачивания и наклонометрические данные и микросейсмические данные 84 и(2) другие данные 86. Компьютерная система 72 получает также другие команды 88 программного обеспечения. Процессор 72a будет исполнять программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва (включая программное обеспечение - пользовательский интерфейс 76 Planar 3D и "машину" 78 Planar 3D) с одновременным использованием входных данных 82 других команд 88 программного обеспечения; и, соответственно этому, записывающее устройство или дисплей 72c будет формировать множество "выходных данных" 72c1, которое предназначено для записи или отображения, соответственно, записывающим устройством или дисплеем 72c. Компьютерная система 72 может представлять собой персональный компьютер (PC), рабочую станцию или базовый компьютер. Примеры возможных рабочих станций включат в себя рабочую станцию Silicon Graphics Indigo 2 или рабочую станцию Sun SPARC, или рабочую станциюSun ULTRA, или рабочую станцию Sun BLADE. Память или программное запоминающее устройство 72b представляет собой машиночитаемый(ое) носитель или программное запоминающее устройство, который(ое) считываются машиной, например процессором 72a. Процессор 72a может представлять собой,например, микропроцессор, микроконтроллер или процессор базового компьютера или рабочей станции. Память или программное запоминающее устройство 72b, которая(ое) хранит программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва, может представлять собой, например, жесткий диск, ROM(постоянное запоминающее устройство), CD-ROM, DRAM (динамическое оперативное запоминающее устройство) или другое RAM (оперативное запоминающее устройство), флэш-память, магнитное запоминающее устройство, оптическое запоминающее устройство, регистры или другую энергозависимую и/или энергонезависимую память. На фиг. 11 и 12 представлены другие данные 86 и другие команды 88 программного обеспечения с фиг. 10. На фиг. 11 другие данные 86 будут содержать напряжения, обусловленные горным давлением, в слое и его свойства, интервал и глубину перфораций, данные о стволе скважины, свойства жидкости разрыва и проппанта, динамику изменения количеств жидкости, подаваемых насосом, динамику изменения количеств проппанта, подаваемых насосом, и каротажные диаграммы с указанием идентификационных данных, свойств и расположения геологических зон. На фиг. 12 другие команды 88 программного обеспечения содержат команды для вычисления значений, представляющих физические размеры разрыва и давления внутри разрыва. На фиг. 13 изображена структура программного обеспечения 80 моделирования гидравлического разрыва, находящегося внутри программного обеспечения 78 Planar 3D и пользовательского интерфейса 76 Planar 3D. Как показано на фиг. 13, входные данные 82 подаются в пользовательский интерфейс 76Planar 3D, в программное обеспечение 78 Planar 3D и программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва. Программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва содержит начальный этап 90 "пошагового временного приращения", второй этап 92, на котором вычисляется ширина (w) разрыва при наличии давления (p) жидкости; третий этап 94, на котором вычисляется давление(p) жидкости при наличии ширины (w) разрыва; и четвертый этап 96, предназначенный для корректировки контура разрыва. "Контур" 32 разрыва показан на фиг. 4 и 13 в моменты времени t1, t2, t3, , tn. В работе следует отметить цикл 98 пошагового временного приращения на фиг. 13, при исполнении которого на этапе 90 "пошагового временного приращения" будет производиться наращивание от первого временного шага (t1) ко второму временному шагу (t2), к третьему временному шагу (t3),и к n-му временному шагу (tn). В рамках действий первого временного шага t1, на втором 92 и третьем 94 этапах будут выполняться итерации одна за другой (как показано стрелкой 100), пока ширина (w) разрыва и давление (p) жидкости не будут вычислены в каждой точке геометрической формы разрыва, показанного на фиг. 4. Как только итерирование 100 этапов 92 и 94 "сходится", контур разрыва корректируется на этапе 96. На-7 010457 этапе 97 вычисляют концентрацию проппанта для каждой ячейки сетки в скорректированном контуре разрыва. Формируются и сохраняются "выходные данные" 72c1, связанные с последним итерационным циклом 100. "Сходимость" имеет место, когда "решение не изменяется от одной итерации к следующей". Затем временной шаг 90 наращивают до второго временного шага t2, и тогда, соответственно этому, на втором 92 и третьем 94 этапах будут снова выполняться итерации одна за другой (как показано стрелкой 100), пока ширина (w) разрыва и давление (p) жидкости не будут вычислены в каждой точке геометрической формы разрыва, показанного на фиг. 4. Как только итерирование 100 этапов 92 и 94 завершится,контур разрыва корректируется на этапе 96. На этапе 97 вычисляют концентрацию проппанта для каждой ячейки сетки в скорректированном контуре разрыва. Формируются и сохраняются "выходные данные" 72c1, связанные с последним итерационным циклом 100. Затем временной шаг 90 снова наращивают до третьего временного шага t3, тогда на втором 92 и третьем 94 этапах будут снова выполняться итерации одна за другой (как показано стрелкой 100), пока ширина (w) разрыва и давление (p) жидкости не будут вычислены в каждой точке геометрической формы разрыва, показанного на фиг. 4. Как только итерирование 100 этапов 92 и 94 сходится, контур разрыва корректируется на этапе 96. На этапе 97 вычисляют концентрацию проппанта для каждой ячейки сетки в скорректированном контуре разрыва. Формируются и сохраняются "выходные данные" 72c1, связанные с последним итерационным циклом 100. Затем временной шаг 90 снова наращивают, и вышеописанный процесс повторяется, пока не истекает заданное пользователем время. Внутренний итерационный цикл 100 выполняется для вычисления двух значений:(2) давления (p) жидкости с использованием "уравнений движения жидкости". Следовательно, "решение не изменяется от одной итерации к следующей", когда изменение решения "уравнения упругости" и изменение решения "уравнения движения жидкости" оказываются ниже"допуска". Как только изменение решения "уравнения упругости" и изменение решения "уравнения движения жидкости" оказываются ниже "допуска", то становится понятно, что внутренний итерационный цикл 100 сошелся. В частности, вышеупомянутое "схождение" будет достигнуто, когда разность между шириной (w) разрыва этапа 92 в текущем итерационном цикле 100 и шириной (w) разрыва этапа 92 в предыдущем итерационном цикле 100 становится меньше или равной малой величинеи разность между давлением (p) жидкости этапа 94 в текущем итерационном цикле 100 и давлением (p) жидкости этапа 94 в предыдущем итерационном цикле 100 становится меньше или равной малой величине . Выходные данные 72c1 формируются в конце каждого временного шага. Однако "дополнительные выходные данные" 99 формируются, когда прекращается пошаговое временное приращение во внешнем итерационном цикле 98, при этом "дополнительные выходные данные" 99 используют в последующих вычислениях,например при формировании других графических кривых. Кроме того, этапы 92 и 94 могут быть решены разными способами, например итерированием двух уравнений, как показано в настоящем описании, или непосредственной постановкой результатов одного уравнения в другое уравнение, или наоборот. На фиг. 13 показано, однако, что перед вторым этапом 92 осуществляют первый этап 102, при этом первый этап 102 имеет название "Задать матрицу [C] коэффициентов влияния" 102. Этап 102 "Задать матрицу [C] коэффициентов влияния", показанный на фиг. 13, поясняется ниже со ссылкой на фиг. 14. Фиг. 14 служит иллюстрацией к "уравнению упругости" 33. При рассмотрении фиг. 14 следует помнить в отношении этапов 92 и 94, показанных на фиг. 13, что на этапе 92 будет вычисляться ширина(w) разрыва с использованием "уравнения упругости" и на этапе 94 будет вычисляться давление (p) жидкости с использованием "уравнений движения жидкости". Как показано на фиг. 14, ширину (w) разрыва на этапе 92 фактически вычисляют с использованием "уравнения упругости" 33. В "уравнении упругости" 33 ширину (w) 35 разрыва вычисляют при наличии обратной "матрицы [C] влияющих коэффициентов" 37 или "матрицы [C] коэффициентов влияния" 37, умноженной на давление "р" 39 жидкости минус напряжение с 41, обусловленное горным давлением, следующим образом:[C] означает "матрицу коэффициентов влияния" 37, и верхний индекс "-1" означает обратную ей матрицу;c означает напряжение 41, обусловленное горным давлением. На фиг. 14 "матрица [C] коэффициентов влияния" 37 показана в общем виде, где "матрица [C] коэффициентов влияния" 37 содержит "M" строк и "M" столбцов. На фиг. 14 "матрица [C] коэффициентов влияния" 37 целиком заполнена числами 43 и служит для вычисления ширины (w) разрыва на этапе 92,показанном на фиг. 13."Уравнение упругости" 33 обычно предполагает, что все слои в пласте полностью связаны, и,вследствие этого, отсутствует "сдвиг" 27 или другое нарушение сцепления между смежными слоями пласта, например между слоями 17e и 17f, показанными на фиг. 4. Однако в реальном пласте между смежными слоями пласта может существовать "сдвиг" 27.-8 010457 Поэтому "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80, представляемое в настоящем описании, будет моделировать влияние или учитывать существование "сдвига" 27, который может существовать между смежными слоями резервуара (например, между слоями 17e и 17f на фиг. 4). Следовательно, чтобы "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80 моделировало влияние или учитывало существование "сдвига" 27, который может существовать между смежными слоями резервуара, необходимо вычислить "матрицу [C] коэффициентов влияния" 37 в "уравнении упругости" 33 специальным способом (согласно фиг. 17 и 18) для моделирования влияния "сдвига" 27 или "нарушения сцепления" 27, который(ое) может существовать между смежными слоями пласта. Если"специальным способом" (изложенным ниже со ссылками на фиг. 17 и 18), числа 43 в "матрице [C] коэффициентов влияния" 37 будут изменяться. Как изложено в настоящем описании, существует систематический способ определения и изменения чисел 43 в "матрице [C] коэффициентов влияния" 37 на фиг. 14 для моделирования и учета существования "сдвига" 27 или "нарушения сцепления" 27 между смежными слоями пласта. Поэтому ниже в настоящем описании представлен "способ" (с сопутствующей"системой" и "программным запоминающим устройством"), реализуемый в "программном обеспечении моделирования гидравлического разрыва" 80, для определения того, как будут изменяться числа 43 в"матрице [C] коэффициентов влияния" 37, чтобы "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80 моделировало и учитывало существование "сдвига" 27 и/или "нарушения сцепления" 27, которые могут существовать между смежными слоями пласта, например, между слоями 17e и 17f или между слоями 17g и 17h пласта, показанного на фиг. 4. На фиг. 15 и 16 более подробно представлена структура "программного обеспечения моделирования гидравлического разрыва" 80, показанного на фиг. 13, которое размещено внутри программного обеспечения 78 Planar 3D и пользовательского интерфейса 76 Planar 3D. Как показано на фиг. 15, входные данные 82 подаются с человеко-машинного интерфейса, например, в виде графика закачивания, который содержит временную зависимость интенсивности закачивания и проппанта, концентрацию проппанта, вязкость жидкости, геологические данные или свойства упругих слоев пласта, включая упругие постоянные, содержащие вышеупомянутые модуль Юнга и коэффициент Пуассона (E, v) и характеристику фильтрации. На фиг. 15 показано вычисление на этапе 116 "Сформировать места нахождения поверхностей раздела слоев" глубин каждой из "поверхностей раздела" (31 на фиг. 5) "слоев" (17a-17j на фиг. 5), показанных на фиг. 5, например край слоя песчаника, край слоя с газовой залежью и т.д. На этапе 118 "Назначить свойства (пружинные постоянные для каждой поверхности раздела) сдвига на поверхности раздела слоя", пружинные постоянные для каждой поверхности раздела слоев назначают каждому из "слоев" (на фиг. 4), глубины которых вычислены на этапе 116. На этапе 117"Назначить максимальные ожидаемые высоту разрыва и протяженность разрыва", показанном на фиг. 15,до выполнения какого-либо моделирования, предполагают и вводят максимальную возможную "длину",до которой будет распространяться "разрыв", и максимальную возможную "высоту", до которой будет распространяться "разрыв"; затем назначают исходную сетку "разрыву", при этом исходная сетка поделена на прямоугольные "элементы". На фиг. 8 приведен пример исходной сетки с прямоугольными "элементами". Исходная сетка разбита на пересекающиеся строки и столбцы, составляющие "ячейки сетки" или "элементы", которые, по существу, имеют прямоугольную форму. Предполагают, что "разрыв" будет распространяться в "элементы" исходной сетки, но не далее. На этапе 122 "Сформировать численную исходную сетку", формируют численную исходную сетку; а именно, на этапе 122 формируют "координаты" каждой(ого) "ячейки сетки" или "элемента" исходной сетки. "Координаты" будут определять, где каждая(ый) "ячейка сетки" или "элемент" будут находиться в системе координат, например, в системе координат (x, y) (при этом следует помнить, что, как предполагается в модели, рассматриваемой в настоящем описании, контур 46 разрыва, представленного на фиг. 8 расположен на 2-мерной поверхности,хотя, в принципе и в действительности, контур 46 разрыва расположен на 3-мерной поверхности). Поэтому на этапе 122 на фиг. 15, назначаются "координаты" каждой из ячеек сетки (например, "ячеек сетки" 48, показанных на фиг. 8). После этого известно, где существуют интересующие "слои", известна численная сетка, которая содержит прямоугольную сетку элементов, и известно, где существует разрыв в пределах исходной сетки, содержащей все их координаты. Следующим этапом на фиг. 15 является этап 102 "Сформировать матрицу упругих коэффициентов влияния для исходной сетки", который является этапом, аналогичным этапу 102 "Задать матрицу коэффициентов влияния" на фиг. 13. На этапе 102,представленном на фиг. 13 и 15, формируется матрица [C] коэффициентов влияния (37 на фиг. 14). Как упоминалось выше, матрица [C] коэффициентов влияния (37 на фиг. 14) содержит строки и столбцы "чисел" 43, при этом матрица [C] коэффициентов влияния целиком заполнена данными "числами" 43. Каждое из "чисел" 43 матрицы [C] коэффициентов влияния будет указывать, как один "элемент" сетки связан с другим "элементом" сетки "упругим образом". Например, если разрыв присутствует в одном "элементе" сетки, числа 43 указывают, какой вид напряжения или деформации присутствует в другом "элементе" сетки в зависимости от упомянутого разрыва (явление, которое называется "характеристикой упругости"). Каждое из "чисел" 43 в матрице [C] коэффициентов влияния 37 описывает данную "характеристику упругости". Поэтому матрица [C] коэффициентов влияния (37 на фиг. 14) представляет собой матри-9 010457 цу, которая указывает, как один "элемент" исходной сетки (например, сетки, показанной на фиг. 8) сообщается с другим "элементом" исходной сетки "упругим образом". Данное явление поясняется ниже в функциональном описании. Поэтому этап 102 на фиг. 13 и 15 (т.е. этап 102 "Задать матрицу коэффициентов влияния" на фиг. 13 и этап 102 "Сформировать матрицу упругих коэффициентов влияния для исходной сетки" на фиг. 15), который определяет матрицу 37 коэффициентов влияния, показанную на фиг. 14, является ответственным за то, чтобы программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва показанное на фиг. 10 и 13, могло моделировать "сдвиг" 27 или "нарушение сцепления" 27, изображенный(ое) на фиг. 4 и 5. Этап 90 "Время=время+t" на фиг. 16 представляет собой этап "пошагового приращения времени". Следует отметить цикл 98, который представляет собой цикл с пошаговым приращением времени. Цикл 98 управляет тем, как разрыв распространяется в зависимости от времени на протяжении графика закачивания. На этапе 126 "Назначить последнюю протяженность разрыва (активные элементы)" на любом конкретном временном шаге разрыв будет распространяться в исходной сетке до какой-то протяженности, которую называют "контуром" разрыва; при этом этап 126 будет выполнен по всем "ячейкам сетки" или "элементам" всей исходной сетки, и тогда этап 126 определит, является ли конкретный(ая) "элемент" или "ячейка сетки" в пределах периметра "контура разрыва" "неактивным элементом" или "активным элементом", или "частично активным элементом". На этапе 128 "Извлечь матрицу упругих коэффициентов влияния для текущей геометрической формы разрыва" матрица [C] 37 коэффициентов влияния, ранее описанная в отношении к этапу 102, содержит "все возможные комбинации в рамках исходной сетки"; и на любом конкретном временном шаге требуется подгруппа вышеупомянутых "всех возможных комбинаций в рамках исходной сетки"; следовательно, на этапе 128 извлекают из матрицы [C] 37 коэффициентов влияния "подматрицу", которая содержит существенную информацию, касающуюся текущего размера "контура разрыва". На этапе 130 "Назначить специальные характеристики коэффициентам для краевых элементов" "конкретная подгруппа" "ячеек сетки" или "элементов" исходной матрицы будет пересекать "периметр контура разрыва"; и в связи с только "конкретной подгруппой" "ячеек сетки", которые пересекут "периметр контура разрыва", необходимо изменить некоторые из свойств "подматрицы" (следует учитывать, что "подматрица" содержит существенную информацию, касающуюся текущего размера"контура разрыва"); поэтому этап 130 внесет упомянутое изменение в "подматрицу". На этапе 132 "Назначить нагрузку (давление жидкости) каждому элементу в текущей сетке" имеют дело с текущим временным шагом и текущим контуром разрыва; и, кроме того, каждый "активный элемент" характеризуется "давлением жидкости"; поэтому этап 132 будет назначать "давление жидкости" каждому "элементу" исходной сетки. На этапе 92 "Решить систему уравнений упругости относительно значений ширины разрыва" применяют "уравнение упругости" 33, приведенное на фиг. 14, (включая их Фурьепреобразования), чтобы найти решение относительно "ширины разрыва" в каждом(ой) "элементе" или"ячейке сетки" в исходной сетке (приведенной на фиг. 8) на текущем временном шаге при наличии "давления жидкости", которое назначено каждому "элементу" сетки на этапе 132. На этапе 134 "Вычислить матрицу влияния для движения жидкости в текущей сетке с использованием полученных выше значений ширины", теперь, когда вычислена "ширина разрыва" в каждом "элементе" на текущем временном шаге с этапа 92, можно выполнить то же самое для уравнений движения жидкости на этапе 94. Поэтому на этапе 94 "Решить уравнения движения жидкости относительно давления жидкости в текущей сетке" можно найти решения относительно "давлений жидкости". Следует отметить цикл 100 на фиг. 13, посредством которого, когда "давления жидкости" определяют на этапе 94, упомянутые "давления жидкости", определенные на этапе 94, используют для получения решений относительно значений "ширины разрыва" на этапе 92, и данный цикл 100 будет продолжать обработку указанным образом, пока не достигается "глобальный баланс масс" на этапе 136. Таким образом, с этапа 136 по этап 132 будет иметь место внутреннее итерирование; в ходе данного внутреннего итерирования продолжается итерирование по давлению жидкости и ширине разрыва, пока на данном временном шаге не будет иметь место схождение решения; схождение имеет место, когда решение не изменяется от одной итерации к следующей. Внутренний итерационный цикл 100 получает решения относительно двух значений:(2) давления жидкости с использованием "уравнений движения жидкости"; когда изменение в каждом из упомянутых "уравнений" оказывается меньше допуска, то ясно, что внутреннее итерирование 100 сошлось. Этапы 138, 96 и 140 связаны с корректировкой для следующего временного шага. Этап 138 ("Вычислить локальную скорость распространения края разрыва") и этап 96 ("Распространить разрыв: скорректировать новую контурную схему") описаны в предыдущей, находящейся на рассмотрении заявке 10/831799, "Method and Apparatus and Program Storage Device for Front Tracking in Hydraulic FracturingSimulators", поданной 27 апреля 2004 г., относящейся к "алгоритму VOF". На этапе 97 вычисляют концентрацию проппанта для каждой ячейки сетки в скорректированном контуре разрыва. Формируются и сохраняются "выходные данные" 72c1, связанные с последним итерационным циклом 100. На этапе 140,если "время" превосходит максимально допустимое, то формируются "дополнительные выходные данные" 99, при этом "дополнительные выходные данные" 99 сохраняются в запоминающем устройстве,- 10010457 например в памяти или программном запоминающем устройстве 72b, показанном на фиг. 16. "Дополнительные выходные данные" 99 используют в последующих вычислениях, например, при формировании других графических кривых. На фиг. 16 выходные данные 72c1 содержат на каждом временном шаге давление (p) жидкости и ширину (w) разрыва в каждом(ой) из "элементов" или "ячеек сетки" 48a1, показанных на фиг. 8, или"элементов" 67a и 67b, показанных на фиг. 19 (также на каждом временном шаге). Поскольку выходные данные 72c1 содержат давление (p) жидкости и ширину (w) разрыва для каждой(ого) из "ячеек сетки" или "элементов", показанных на фиг. 8 и 19, на каждом временном шаге, то выходные данные 72c1 могут также содержать некоторое количество 2-мерных или 3-мерных графических кривых, представляющих давление (p) жидкости и ширину (w) разрыва в каждом(ой) из "элементов" или "ячеек сетки", показанных на фиг. 8 и 19, на каждом временном шаге. Этапы 92, 134 и 94 можно выполнить разными способами,например итерированием двух уравнений, представленных в настоящем описании (т.е. "уравнения упругости" и "уравнения движения жидкости"), или прямой подстановкой результатов одного уравнения в другое уравнение, или наоборот. На фиг. 17 и 18 подробно изображены структура этапа 102 "Задать матрицу коэффициентов влияния", показанного на фиг. 13, и структура этапа 102 "Сформировать матрицу упругих коэффициентов влияния для исходной сетки", показанного на фиг. 15 (следует отметить, что этап 102 на фиг. 13 является аналогичным этапу 102 на фиг. 15). На фиг. 17 и 18 представлена блок-схема последовательности операций, которая изображает, как изменяют числа 43 в "матрице [C] коэффициентов влияния" 37, чтобы"программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80, представленное на фиг. 10,могло моделировать и "учитывать существование" "сдвига" 27 и/или "нарушение сцепления" 27, которые могут существовать между смежными слоями пласта. В частности, блок-схема последовательности операций на фиг. 17 и 18 изображает последовательность этапов, необходимых для пересчета "матрицы [C] коэффициентов влияния" 37 для случая, когда "сдвиг" 27 или "нарушение сцепления" 27 возможны на любых "поверхностях раздела слоев", например, поверхностях раздела между слоями 17e/17f и между слоями 17g/17h на фиг. 4. Как показано фиг. 17, на этапе 47 в алгоритм вводят исходные "входные данные", например модуль упругости Юнга El и коэффициент Пуассона vl слоя, толщину dl слоя и линейно-пружинные постоянныеklyx и klyz, где 1 означает номер поверхности раздела слоя. Линейно-пружинные постоянные klyx и klyz используют для приписывания физической жесткости каждой поверхности раздела слоя и непосредственно связывают "касательные напряжения на поверхностях раздела" со "сдвиговыми перемещениями". Что касается члена "x(1:nelemx)" входных данных 47, он относится к направлению по оси x с максимумом элементов "nelemx" в направлении по оси x, обозначенном позицией 63 на фиг. 19; и, что касается члена"y(1:nelemy)" входных данных 47, он относится к направлению по оси y с максимумом элементов"nelemy" в направлении по оси y, обозначенном позицией 61 на фиг. 19. Член "1:nelemx" представляет цикл из "1, 2, 3, , nelemx" по всем элементам в направлении по оси x, и член "1:nelemy" представляет цикл из "1, 2, 3, , nelemy" по всем элементам в направлении по оси y. Что касается членов "a" и "b", каждый элемент или "ячейка сетки" 67a, 67b прямоугольной формы на фиг. 19 имеют локальные размеры"2a2b" по направлениям, соответственно, осей x и y, обозначенных позициями 63 и 61 на фиг. 19. Как показано фиг. 17, на этапе 47 выполняют цикл по каждому "передаточному" элементу iys численной сетки 67 на фиг. 19 в направлении, которое ортогонально направлению поверхностей раздела слоев (заданное как направление по оси y, при максимуме элементов nelemy в направлении оси y, обозначенной 61 на фиг. 19). Определение "передаточный" элемент поясняется ниже. Как показано фиг. 17, на этапе 51 "численная сетка" 67 на фиг. 19 (которая представляет собой такую же "сетку", что и "сетка", которая показана на фиг. 8, которая налагается на контур 46 разрыва) состоит из сетки "элементов" или "ячеек сетки" прямоугольной формы, например, "элементов" 67a и 67b,при этом каждый(ая) "элемент" или "ячейка сетки" 67a и 67b прямоугольной формы, показанный(ая) на фиг. 19, имеют локальные размеры "2 а 2b" по направлениям осей х и у, соответственно, 63 и 61, на фиг. 19 (где направление 63 по оси x на фиг. 19 определено как параллельное направлению поверхности раздела слоя в плоскости фиг. 4)."Передаточный" элемент определяют следующим образом: любой элемент численной сетки 67 может передавать данные напряжения любому другому элементу численной сетки 67. На этом основан способ, по которому заполняют матрицу [C] 37 коэффициентов влияния, а именно элемент, передающий"данные напряжения" другому элементу, называют "передаточным" элементом, а элемент, который получает и записывает такие "данные напряжения" в матрицу [C] 37, является "принимающим" элементом. Чтобы заполнить матрицу [C] 37, каждый элемент в численной сетке 67 становится по очереди "передаточным" элементом и передает данные напряжения всем остальным элементам, включая самого себя, в численной сетке 67, и все остальные элементы являются в таком случае "принимающими" элементами, в которых записываются данные напряжения. Описанный процесс повторяется до тех пор, пока все элементы не станут по очереди "передаточными" элементами, и матрица [C] 37 не будет заполнена целиком.- 11010457 Как показано фиг. 18, этап 53 содержит этапы 53a, 53b, 53c, 53d и 53e. Для каждого "передаточного" элемента на этапе 49, показанном на фиг. 17, вычисляют опорные напряжения слоя "lzz(x(ixr=1:nelemx),y(iyr=1:nelemy" во всех местах численной сетки посредством этапов 53a-53e этапа 52, где направление по оси "z" 65 выходит из плоскости фиг. 4, как показано на фиг. 19, и "l" является номером слоя. Как показано фиг. 18, на этапе 53a решают уравнение (8), которое приведено ниже относительно обусловленных текущим передаточным элементом, чтобы, тем самым,напряжений-смещений поверхности раздела. преобразование (FT) векторов Используют уравнение (4), которое приведено ниже для вычисления уравнение (3) приведено ниже Уравнение (3) используют для определения спектральных коэффициентов Alj(k) слоя. Нормальную компоненту напряжения в плоскости разрыва определяют из где clp(m, n, y) зависит от модулей упругости слоев и р=1. См. явные выражения для "clp(m, n, y)" и соответствующее "р" в следующей ссылке: A.P. Peirce, andE. Siebrits, "Uniform asymptotic approximations for accurate modeling of cracks in layered elastic media", International Journal of Fracture, 110, 205-239, 2001. Как показано на фиг. 18, на этапе 53b вычисляют "низкочастотные" компоненты (обозначенные верхним индексом "LOW" на фиг. 18) вычитанием "однородного асимптотического решения (UAS)" для трех слоев и двух поверхностей раздела (см. верхний индекс "UAS" в уравнении 53b1 на фиг. 18), чтобы получить уравнение, обозначенное цифровой позицией 53b1 на фиг. 18, где уравнение 53b1 воспроизведено ниже Следует отметить, что "однородное асимптотическое решение (UAS)" представляет собой аналитическое решение, найденное суперпозицией двух связанных решений для полупространств для получения приближения решения для 3 слоев и 2 поверхностей раздела, которое содержит доминирующие высокочастотные компоненты. Это дает возможность отделить низкочастотные компоненты в решении для нескольких слоев (которое можно эффективно подвергнуть обратному преобразованию численным интегрированием) от высокочастотных компонент, представленных UAS (которые можно подвергнуть обратному преобразованию в аналитическом виде). Это приводит к эффективному и точному средству определения искомых влияний, обусловленных отдельными элементами с разрывом смещений. Как показано на фиг. 18, на этапе 53 с выполняется аналитически следующее обратное преобразование "однородного асимптотического решения (UAS)": Как показано на фиг. 18, на этапе 53d выполняется в цифровой форме следующее обратное преоб: разование низкочастотных компонент FT Наконец, как показано на фиг. 18, на этапе 53e низкочастотные напряжения и напряжения по "однородному асимптотическому решению (UAS)" объединяются для получения напряжений, обусловленных текущим передаточным элементом, что представлено приведенным ниже уравнением 53e1, показанным на фиг. 18- 12010457 На фиг. 17 и 18 не показано, что после этого напряжения lzz из уравнения 53e1 сохраняют в "матрице [C] коэффициентов влияния" 37 следующим образом: Способ сохранения представляет собой компактную форму фактической матрицы [C] 37 коэффициентов влияния, содержащей только существенные данные, которые необходимы для определения всех однозначных введенных данных в матрице [C] 37 коэффициентов влияния и исключения любых дублирующих введенных данных. На фиг. 17 и 18 не показано также, что затем номер передаточного элемента "iys" наращивают на 1 и повторяют этапы 49, 51 и 53, показанные на фиг. 17 и 18, для следующего передаточного элемента. А именно, после этапов 53, показанных на фигуре, и упомянутых этапов сохранения и наращивания, осуществляется возвращение к этапу 49 на фиг. 17. По окончании выполнения этапов 49, 51 и 53 для всех передаточных элементов численной сетки 67 на фиг. 19, матрицу [C] 37 коэффициентов влияния, показанную на фиг. 14, сохраняют в запоминающем устройстве (например, на диске) для последующего использования программным обеспечением 78 Planar 3D и программным обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва на этапе 92 "Вычислить ширину (w) разрыва ", показанном на фиг. 13. Функциональное описание порядка действий по настоящему изобретению приведено ниже со ссылками на фиг. 1-19. Между смежными слоями 17e и 17f формации и между смежными слоями 17 д и 17h формации, показанными на фиг. 4 и 5, может иметь место "сдвиг" или "нарушение сцепления" 27, и, в результате,жидкость может распространяться внутри зоны 27 сдвига 27, например, по поверхности 31 раздела между слоями 17e и 17f на фиг. 5. Поскольку разрыв 29 на фиг. 5 распространяется к поверхности 31 раздела,зона 27 сдвига может остановить распространение разрыва 29 и регулировать высоту разрыва 29. Поэтому важно, чтобы программное обеспечение 80 моделирования гидравлического разрыва, показанное на фиг. 10, моделировало "сдвиг" 27 или "нарушение сцепления" 27, показанный(ое) на фиг. 4 и 5, и его влияние на разрыв 29. "Сдвиг" 27 на фиг. 4 и 5 можно моделировать с помощью рабочей станции или другой компьютерной системы 72, показанной на фиг. 10. Входные данные 82, которые обеспечиваются как входные данные в компьютерную систему 72 на фиг. 10, могут содержать свойства пород слоев пласта, постоянные упругости каждого слоя, напряжение,создаваемое горным давлением в каждом слое, утечку в формацию в каждом слое, толщину каждого слоя, пружинные постоянные на каждую поверхность раздела слоев и график закачивания. В частности,на фиг. 17, входные данные 82, которые обеспечиваются как входные данные в компьютерную систему 72 на фиг. 10, должны также содержать модуль упругости El Юнга и коэффициент vl Пуассона для каждого слоя 17a-17j формации 17 на фиг. 4, толщину dl каждого слоя 17a-17j, линейно-пружинные постоянные klyx и klyz, где l означает номер слоя, "х(1:nelemx)", относящееся к направлению по оси x с максимумом элементов "nelemx" в направлении по оси x, обозначенном позицией 63, "у(1:nelemy), относящееся к направлению по оси y с максимумом элементов "nelemy" в направлении по оси y, обозначенном позицией 61; и "а" и "b", относящиеся к локальным размерам "2a2b" по направлениям 63 и 61 соответственно,по осям х и у на фиг. 19 и связанные с каждым(ой) "элементом" или "ячейкой сетки" 67a и 67b прямоугольной формы на фиг. 19. Процессор 72a, показанный на фиг. 10, будет исполнять "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80, которое встроено в программное обеспечение 78 Planar 3D и пользовательский интерфейс 76 Planar 3D, при одновременном использовании "входных данных" 82 вышеописанным образом. В результате, формируются "выходные данные" 72c1, при этом "выходные данные" 72c1 либо распечатываются в форме распечатки на записывающем устройстве или дисплее 72c, либо отображаются на дисплейном экране записывающего устройства или дисплея 72c, показанных на фиг. 10. "Выходные данные" 72c1 могут содержать контур разрыва на каждом временном шаге, давление (p) жидкости и ширину (w) разрыва в каждом(ой) "элементе" или "ячейке сетки" 48a1 прямоугольной формы на фиг. 8 и 67a, 67b на фиг. 19, связанном(ой) с "контуром разрыва" в моменты времени t1, t2t t3, , tn, показанные на фиг. 4, распределение концентрации проппанта и другие выходные данные моделирующих программ,например, проницаемость скважины и результирующее давление. Когда "программное обеспечение моделирования гидравлического разрыва" 80 (встроенное в программное обеспечение 78 Planar 3D и пользовательский интерфейс 76 Planar 3D) исполняется процессором 72a компьютерной системы 72, показанными на фиг. 10, с использованием входных данных 82 для формирования выходных данных 72c1, процессор 72a реализует следующие этапы. Процессор 72a, в ответ на входные данные 82, выполняет этап 102 "Задать матрицу [C] коэффициентов влияния", показанный на фиг. 13, (и этап 102 "Сформировать матрицу упругих коэффициентов влияния для исходной сетки", показанный на фиг. 15, который представляет собой этап, идентичный этапу 102 на фиг. 13). На этапе 102 "Задать матрицу [C] коэффициентов влияния", "матрицу [C] коэффициентов влияния" 37 в уравнении упругости 33 на фиг. 14 "вычисляют специальным способом", чтобы создать для программного обеспечения 80 моделирования гидравлического разрыва возможность моде- 13010457 лирования и учета эффекта "сдвига" 27 и/или "нарушения сцепления" 27 между смежными слоями пласта(например, между смежными слоями 17e/17f и 17g/17h). Для моделирования и учета эффекта "сдвига" 27 и/или "нарушения сцепления" 27, "матрицу [C] коэффициентов влияния" 37 вычисляют "специальным способом" посредством процессора 72a компьютерной системы 72, при этом процессор 72a выполняет этапы 47, 49, 51 и 53 на фиг. 17 и 18 с целью вычисления "матрицы [C] коэффициентов влияния" 37, показанной на фиг. 14, упомянутым "специальным способом". На фиг. 17 процессор 72a начинает вычисление "матрицы [C] коэффициентов влияния" 37 упомянутым "специальным способом" посредством выполнения циклов по каждому "передаточному элементу" численной сетки 67, представленной на фиг. 19 в направлении, которое ортогонально поверхностям раздела слоев и задано как направление по оси y на фиг. 19. Процессор 72a начинает с "элемента или ячейки сетки (67a/67b на фиг. 19) номер 1" и заканчивает максимальным из элементов "nelemy" в направлении по оси y 61. Для заполнения "матрицы [C] коэффициентов влияния" 37, каждый(ая) "элемент или ячейка сетки" (67a/67b) в численной сетке 67 на фиг. 19 становится по очереди "передаточным" элементом и передает данные напряжения всем остальным элементам, в том числе самому себе, в численной сетке 67,и все остальные элементы являются в данном случае "принимающими" элементами, в которых записываются данные напряжения. Данный процесс повторяется, пока все "элементы или ячейки сетки"(67a/67b) не перебывают по очереди "передаточными" элементами, и с этого момента "матрица [C] коэффициентов влияния" 37 становится целиком заполненной. Как показано на этапе 49 на фиг. 17, процессор 72a с учетом прямоугольного "передаточного элемента" [т.е. "ячейки сетки" (67a/67b) на фиг. 19] с размерами (2 а)(2b) и координатами [х(1), y(iys)] в слое l (шаг 51 на фиг. 17), начинает после этого выполнять этап 53 на фиг. 18. Как показано на фиг. 18, когда процессор 72a выполняет этап 53, показанный на фиг. 18, процессор 72a будет вычислять "опорные напряжения" lzz(x(ixr=1:nelemx), y(iyr=1:nelemy по всей исходной численной сетке 67, показанной на фиг. 19, осуществлением следующих этапов.(1) На этапе 53a, в связи с "текущим передаточным элементом" или "текущей ячейкой 67a/67b сетки на фиг. 19", решают уравнение (8) для "текущего передаточного элемента", чтобы, тем самым, произвести Фурье-преобразование (FT) "опорных напряжений", которые представлены обозначением где уравнение (8) более подробно поясняется в разделе "Подробное описание" настоящего описания и воспроизведено ниже(2) На этапе 53b и 53b1, определяют "низкочастотные компоненты (LOW)" вычитанием "однородного асимптотического решения (UAS)" для трех слоев и двух поверхностей раздела(3) На этапе 53 с аналитически выполняется обратное преобразование однородного асимптотического решения (UAS) с использованием уравнения (5), где уравнение (5) более подробно поясняется в разделе "Подробное описание" настоящего описания и воспроизведено ниже(4) На этапе 53d, выполняется обратное преобразование низкочастотных компонент Фурье-преобразования (FT) численным расчетом уравнения (5), которое ниже воспроизведено еще раз(5) На этапе 53e, низкочастотные "опорные напряжения" и "опорные напряжения" по однородному асимптотическому решению (UAS) объединяют следующим образом: Процессор 72a после этого сохранит "опорные напряжения", связанные с "текущим передаточным элементом" (т.е. связанные с одним(ой) из "элементов или ячеек 67a/67b сетки прямоугольной формы" на фиг. 19) в "матрице [C] коэффициентов влияния" 37 [т.е. в матрице коэффициентов влияния Наращивают прежний номер iys "передаточного элемента" (т.е. прежнего "передаточного элемента или прежней ячейки сетки" 67a/67b на фиг. 19), чтобы получить или сформировать новый номер (iys+1)"передаточного элемента", где этап наращивания выполняется добавлением 1 к прежнему номеру iys"передаточного элемента", и повторяют этапы 49, 51 и 53, представленные на фиг. 17 и 18, для следующего элемента. По окончании выполнения этапов 49, 51 и 53 для всех передаточных элементов (т.е. всех "переда- 14010457 точных элементов или ячеек сетки прямоугольной формы" 67a/67b) в численной сетке 67, показанной на фиг. 19, процессор 72a сохранит "матрицу [C] коэффициентов влияния" 37 в запоминающем устройстве для последующего использования на этапе 92 программного обеспечения 80 моделирования гидравлического разрыва, приведенного на фиг. 13. Когда выполнение этапа 53 на фиг. 18 завершено, будет сформирована "новая матрица [C] коэффициентов влияния" 37, при этом теперь "новая матрица [C] коэффициентов влияния" 37 позволит программному обеспечению 80 моделирования гидравлического разрыва моделировать и учитывать существование "сдвига" 27 или "нарушения сцепления" 27 между смежными слоями пласта, показанного на фиг. 4, например, "сдвига" 27 или "нарушения сцепления" 27, который(ое) существует между смежными слоями 17e/17f и смежными слоями 17g/17h пласта или формации 17, показанного(ой) на фиг. 4. Теперь, когда процессором 72a сформирована "новая матрица [C] коэффициентов влияния" 37, выполнение этапа 102, изображенного на фиг. 13 и 15, завершено; и в результате процессор 72a сразу же начнет выполнять оставшиеся этапы "программного обеспечения моделирования гидравлического разрыва" 80, показанные на фиг. 13 и 15, включая этапы 92, 94 и 96. На фиг. 13, теперь, когда на этапе 102 "Задать матрицу коэффициентов влияния" сформирована вышеописанная "новая матрица [C] коэффициентов влияния" 37, которая учитывает "сдвиг" 27 или "нарушение сцепления" 27, этап 90 "пошагового временного приращения" начнет наращивание временных шагов, начиная с временного шага t1. На временном шаге t1 процессором 72a компьютерной системы 72, показанной на фиг. 10, будет выполнен этап 92 "вычислить ширину (w) разрыва при наличии давления (p) жидкости (упругость многослойной среды)", показанный на фиг. 13, (называемый "вторым этапом 92"). На втором этапе 92 на фиг. 13 будет вычислена ширина (w) разрыва с использованием нижеследующего уравнения 33 упругости, приведенного на фиг. 14 В вышеприведенном уравнении 33 упругости, "новая матрица [C] коэффициентов влияния" 37, вычисление которой выполнено в вышеописанном порядке с использованием фиг. 17 и 18, будет применена в связи с матрицей [C] 37 коэффициентов влияния в уравнении 33 упругости. Член с представляет собой локальное напряжение, создаваемое горным давлением, которое может изменяться от одного слоя к следующему. Исходное приблизительное значение давления (p) жидкости будет выбираться. Поэтому с помощью "новой матрицы [C] коэффициентов влияния" 37, вычисление которой выполнено в вышеописанном порядке с использованием фиг. 17 и 18 и с помощью вышеупомянутых значений p и с процессором 72a компьютерной системы 72, показанной на фиг. 10, будет вычислена ширина (w) разрыва на втором этапе 92, показанном на фиг. 13. Теперь процессором 72a будет выполнен этап 94 "вычислить давление (p) жидкости при наличии ширины (w) разрыва (движение жидкости)", показанный на фиг. 13 (называемый "третьим этапом 92"). На третьем этапе 94, давление (p) жидкости будет вычислено с использованием ширины (w) разрыва,которая вычислена в вышеописанном порядке на втором этапе 92, показанном на 13. В результате в рамках действий первого временного шага, второй 92 и третий 94 этапы будут выполнять итерирование один за другим (как показано стрелкой 100), пока ширина (w) разрыва и давление(p) жидкости не будут вычислены в каждой точке геометрической формы разрыва, показанного на фиг. 4. Когда итерирование 100 на этапах 92 и 94 заканчивается, контур разрыва корректируется на этапе 96,показанном на фиг. 13. Затем временной шаг 97 наращивается до второго временного шага t2, и, соответственно этому, второй этап 92 и третий этап 94 будут снова выполнять итерации один за другим (как показано стрелкой 100), пока ширина (w) разрыва и давление (p) жидкости не будут вычислены в каждой точке геометрической формы разрыва, показанного на фиг. 4. Когда итерирование 100 на этапах 92 и 94 заканчивается, контур разрыва корректируется на этапе 96. Затем временной шаг 97 снова наращивается до третьего временного шага t3, и второй 92 и третий 94 этапы будут снова выполнять итерации один за другим (как показано стрелкой 100), пока ширина (w) разрыва и давление (p) жидкости не будут вычислены в каждой точке геометрической формы разрыва, показанного на фиг. 4. Когда итерирование 100 на этапах 92 и 94 заканчивается, контур разрыва снова корректируется на этапе 96, затем временной шаг 97 снова наращивается, и вышеописанный процесс повторяется вплоть до достижения "сходимости". Вышеупомянутая "сходимость" будет достигнута, когда разность между шириной (w) разрыва на этапе 92 в текущей итерации цикла 100 и шириной (w) разрыва на этапе 92 в предыдущей итерации цикла 100 становится меньше или равна малой величине , и разность между давлением (p) жидкости этапа 94 в текущем итерационном цикле 100 и давлением (p) жидкости этапа 94 в предыдущем итерационном цикле 100 становится меньше или равна малой величине . Выходные данные 72c1, показанные на фиг. 13, формируются, когда достигнута вышеупомянутая "сходимость". Выходные данные 72c1 могут содержать контур разрыва на каждом временном шаге, давление (p) жидкости и ширину (w) разрыва в каждом(ой) "элементе" или "ячейке сетки" контура разрыва.- 15010457 Подробное описание изобретения Далее приведены более подробные сведения о настоящем изобретении, изложенном выше в разделе"Описание". 1. Модель сдвига. Ниже рассмотрена процедура моделирования гидравлического разрыва в многослойных пластах, в которых допускается сдвиг по поверхностям раздела слоев. Предполагается наличие линейной зависимости между сдвиговыми усилиями на каждой поверхности раздела и сдвиговой деформацией, которая имеет место вдоль каждой поверхности раздела. 2. Матрица коэффициентов влияния. Поскольку уравнения, определяющие упругую деформацию, а также уравнения, определяющие сдвиг вдоль поверхностей раздела, являются линейными, то применим принцип суперпозиции. Следовательно, снова решением является линейное сочетание решений для данной системы, что может представлять различные ситуации нагрузок. Поэтому можно построить матрицу влияния, которая отражает влияния напряжений от всех возможных компонент с разрывом смещений (DD), которые находятся внутри планарного окна (т.е. плоскости, содержащей гидравлический разрыв), изображенного на фиг. 4. При рассмотрении фиксированной сетки прямоугольных элементов можно сэкономить вычислительные ресурсы. Например, влияние элемента (i, j)=(1, 1) на элемент (8, 6) идентично влиянию (3, 1) на(10, 6), где i = номер элемента в направлении по оси x и j = номер элемента в направлении по оси y. Данная "инвариантность относительно переноса" позволяет выразить все возможные комбинации влияния на основе первого столбца элементов (1, j) в сетке. Следовательно, памяти требуется меньше, и можно применить свойство свертки, связанное с инвариантностью относительно переноса, для исключительно быстрого определения межэлементных влияний с помощью быстрых Фурье-преобразований (FFT). 3. Составление коэффициентов влияния с помощью Фурье-преобразования. Для определения влияний отдельных DD (разрывов смещений) предлагается способ, основанный на Фурье-преобразовании (FT), который использует многослойную структуру упругой среды (как изложено в работах авторов Пейрса и Сибритца (Peirce and Siebrits), на которых приведены ссылки в другом месте настоящего описания). В частности, характеристические дифференциальные уравнения слоя имеют вид Равновесие: где fli является слагаемым объемных сил, принимаемым равным нулю в рассматриваемом случае;l означает номер слоя или поверхности раздела слоев (назначаемый так, чтобы номер слоя согласовался с номером поверхности раздела слоев для поверхности раздела в основании каждого слоя). Связь деформации и смещения где u1,3, например, определяют следующим образом: Объединение вышеприведенного позволяет записать: где представляет собой дифференциальный оператор; верхний индекс Т означает математический оператор транспортирования;bl является слагаемым объемных сил, которое равно нулю в рассматриваемом случае. Двумерное Фурье-преобразование функции g(х, z) определяют как- 16010457 где "e" означает экспоненциальный оператор и "i" означает мнимое число. Вычисление FT по (2 а) дает выражение которое параметризируют 2-мерным волновым числом В (2b) преобразованное слагаемое объемных сил равно нулю. Решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений (2b) можно записать в форме где Zl (k,y) является матрицей 66, которая зависит от постоянных упругости слоев, в которых требуется решение, волнового числа k и y, которая определяет горизонт в конкретном слое, в котором требуется решение, и определяется уравнением (3.5) в следующей работе: A.P. Peirce, and E. Siebrits, "Uniform Asymptotic Approximations for Accurate Modeling of Cracks in Layered Elastic Media", International Journal ofFracture, 110, 205-239, 2001. Al(k, у) представляет собой вектор постоянных интегрирования с размерностью 6 на 1 столбец и k-параметризацией. Коэффициенты Al (k) для каждого из слоев определяют разделением компонент напряжения и смещения в Итак, рассмотрим векторы pl и ul наверху (pli и uli) и внизу (plb и ulb) каждого упругого слоя и исключим коэффициенты Al(k) для получения следующей блочно тридиагональной системы, которая связывает вектора pli с разрывами смещений по любой поверхности раздела l: где члены R определяются выражениями (3.14)-(3.18) в следующей работе: А.Р. Peirce, and E.Siebrits, "Uniform Asymptotic Approximations for Accurate Modeling of Cracks in Layered Elastic Media",International Journal of Fracture, 110, 205-239, 2001. После того, как решение системы (4) определено для требуемых длин волн, неизвестные коэффициенты Al(k) для каждого слоя можно вычислить с использованием уравнения (3). После вычисления Al(k), напряжения и смещения на любом горизонте у можно вычислить с использованием уравнения (3). После этого можно получить компоненты напряжений и смещений в пространстве (х, у,z) по формуле обратного преобразования: 4. Условия сдвига на поверхности раздела. Для реализации подходящих условий сдвига вдоль каждой поверхности раздела рассмотрим две стороны поверхности раздела, подлежащие соединению двумя пружинами, которые задают относительное сдвиговое перемещение между сторонами поверхности раздела. Линейную взаимосвязь между касательными напряжениями и сдвиговыми смещениями можно записать в виде: Для обеспечения равновесия требуется, чтобы следующие компоненты напряжения были непрерывными на поверхности раздела: И, наконец, предположим, что поверхности раздела находятся в контакте так, что В общих словах, 6 условий на поверхности раздела (необходимых для определения 6 несвязанных постоянных в каждом слое) определяются следующим образом: Установлено, что при реализации граничных условий (7) требуется объединить с (4) следующим образом: Следует отметить, что, поскольку компоненты напряжения в (7) являются непрерывными на поверхности раздела, то члены pl и pl-1 в уравнении (4) обратились в нуль. К рассматриваемому вопросу относятся следующие ссылки (1), (2) и (3) на известный уровень техники:(3) "Backward Transfer-Matrix Method for Elastic Analysis of Layered Solids with Imperfect Bonding",Journal of Elasticity, 50: 109-128, 1998, copyright 1998 Kluwer Academic Publishers. Несмотря на вышеприведенную конкретную форму описания "программного обеспечения моделирования гидравлического разрыва", очевидно, что данное программное обеспечение можно изменять различным образом. Подобные изменения нельзя считать выходом за пределы существа и объема заявленного способа или устройства или программного запоминающего устройства, и предполагается, что все подобные модификации, которые были бы очевидны специалисту в данной области техники, должны входить в объем притязаний нижеследующей формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Реализуемый компьютерной системой способ моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, в которой зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом способ содержит этапы, на которых:(a) вычисляют матрицу коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывают существование упомянутой зоны сдвига;(b) вычисляют ширину разрыва на первом временном шаге с использованием упомянутой матрицы коэффициентов влияния;(c) вычисляют давление жидкости на упомянутом первом временном шаге с использованием упомянутой ширины разрыва и(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (с). 2. Способ по п.1, в котором численная сетка содержит множество передаточных элементов, и при этом вычислительный этап (a) для вычисления упомянутой матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, содержит этапы, на которых:(a1) выполняют цикл по передаточным элементам упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;(a2) вычисляют опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;(a3) сохраняют упомянутые опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой матрице коэффициентов влияния и(a4) повторяют этапы (a2) и (a3), связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке. 3. Способ по п.2, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) содержит этапы, на которых:(a21) формируют Фурье-преобразование для каждого передаточного элемента упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке и(a22) определяют семейство низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента. 4. Способ по п.3, в котором этап (a22) определения содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием одномерного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела. 5. Способ по п.4, в котором этап (a22) определения дополнительно содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела с использованием следующего уравнения: 6. Способ по п.4, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап,на котором выполняют обратное преобразование решения UAS 7. Способ по п.6, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап,на котором выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS следующего уравнения: 8. Способ по п.6, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап,на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурьепреобразования 9. Способ по п.8, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап,на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурьепреобразования численным расчетом следующего уравнения: 10. Способ по п.8, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап,на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS. 11. Способ по п.10, в котором упомянутый вычислительный этап (a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS с использованием следующего уравнения: 12. Считываемое компьютерной системой программное запоминающее устройство, физически реализующее программу, образованную командами, исполняемыми компьютерной системой для выполнения этапов способа моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев,где зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом способ содержит этапы, на которых:(a) вычисляют матрицу коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывают существование упомянутой зоны сдвига;(b) вычисляют ширину разрыва на первом временном шаге с использованием упомянутой матрицы коэффициентов влияния;(c) вычисляют давление жидкости на упомянутом первом временном шаге с использованием упомянутой ширины разрыва и(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (c). 13. Программное запоминающее устройство по п.12, в котором численная сетка содержит множество передаточных элементов, и при этом вычислительный этап (a) для вычисления упомянутой матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутая зона сдвига имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, содержит этапы, на которых:(a1) выполняют цикл по передаточным элементам упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;(a2) вычисляют опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке;(a3) сохраняют упомянутые опорные напряжения, связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой матрице коэффициентов влияния; и(a4) повторяют этапы (a2) и (a3), связанные с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке. 14. Программное запоминающее устройство по п.13, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) для вычисления опорных напряжений содержит этапы, на которых:(a21) формируют Фурье-преобразование для каждого передаточного элемента упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке и(a22) определяют набор низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента. 15. Программное запоминающее устройство по п.14, в котором этап (a22) определения содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела. 16. Программное запоминающее устройство по п.15, в котором этап (a22) определения дополнительно содержит этап, на котором определяют набор низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела с использованием следующего уравнения: 17. Программное запоминающее устройство по п.15, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование решения UAS 18. Программное запоминающее устройство по п.17, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS 19. Программное запоминающее устройство по п.17, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования 20. Программное запоминающее устройство по п.19, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) дополнительно содержит этап, на котором выполняют обратное преобразование низкочастотных численным расчетом следующего уравнения: компонент упомянутого Фурье-преобразования 21. Программное запоминающее устройство по п.19, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS. 22. Программное запоминающее устройство по п.21, в котором упомянутый вычислительный этап(a2) дополнительно содержит этап, на котором объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS с использованием следующего уравнения: 23. Компьютерная система, предназначенная для моделирования гидравлического разрыва в формации, содержащей множество слоев, где имеет место сдвиг по меньшей мере между одной смежной парой слоев, при этом система содержит первое средство, выполненное с возможностью вычисления матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутый сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, при этом при вычислении упомянутой матрицы учитывается существование упомянутого сдвига; второе средство, выполненное с возможностью вычисления ширины разрыва на первом временном шаге с использованием упомянутой матрицы коэффициентов влияния; третье средство, выполненное с возможностью вычисления давления жидкости на упомянутом первом временном шаге с использованием упомянутой ширины разрыва; и четвертое средство, выполненное с возможностью корректирования контура разрыва по данным вычисления, выполненного третьим средством. 24. Система по п.23, в которой численная сетка содержит множество передаточных элементов, и при этом первое средство, выполненное с возможностью вычисления матрицы коэффициентов влияния при условии, что упомянутый сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой упомянутых слоев, содержит пятое средство, выполненное с возможностью выполнения цикла по передаточным элементам упо- 20010457 мянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке; шестое средство, выполненное с возможностью вычисления опорных напряжений, связанных с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке; седьмое средство, выполненное с возможностью сохранения упомянутых опорных напряжений,связанных с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой матрице коэффициентов влияния; и восьмое средство, выполненное с возможностью повторения ряда функций, выполняемых пятым,шестым и седьмым средствами, связанных с каждым передаточным элементом упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой численной сетке. 25. Система по п.24, в которой упомянутое шестое средство содержит девятое средство, выполненное с возможностью формирования Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента упомянутого множества передаточных элементов в упомянутой сетке; и десятое средство, выполненное с возможностью определения набора низкочастотных компонент упомянутого Фурье-преобразования для каждого передаточного элемента. 26. Система по п.25, в которой упомянутое десятое средство содержит средство, выполненное с возможностью определения набора низкочастотных компонент вычитанием однородного асимптотического решения (UAS) для трех слоев и двух поверхностей раздела с использованием следующего уравнения: 27. Система по п.26, в которой упомянутое шестое средство дополнительно содержит одиннадцатое средство, выполненное с возможностью выполнения аналитически обратного преобразования решения 28. Система по п.27, в которой упомянутое шестое средство дополнительно содержит двенадцатое средство, выполненное с возможностью выполнения обратного преобразования низкочастотных компочисленным расчетом следующего уравнения: нент упомянутого Фурье-преобразования 29. Система по п.28, в которой упомянутое шестое средство дополнительно содержит тринадцатое средство, выполненное с возможностью объединения набора низкочастотных напряжений и набора напряжений UAS с использованием следующего уравнения: 30. Реализуемый компьютерной системой способ моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев упомянутого многослойного пласта,при этом способ содержит этапы, на которых (a) задают матрицу коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом упомянутое множество чисел упомянутой матрицы коэффициентов влияния вычисляют и определяют так, чтобы в упомянутом способе моделирования упомянутого гидравлического разрыва учитывалось существование упомянутого сдвига между упомянутой по меньшей мере одной смежной парой упомянутых слоев упомянутого многослойного пласта. 31. Способ по п.30, в котором этап (a) задания матрицы коэффициентов влияния содержит этапы, на которых:(a1) определяют Фурье-преобразование набора векторов напряжений-смещений поверхности раздела в связи с текущим передаточным элементом и(a2) определяют набор спектральных коэффициентов слоя. 32. Способ по п.31, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:(a3) определяют набор нормальных компонент напряжения в плоскости разрыва и(a4) определяют однородное асимптотическое решение (UAS), которое содержит высокочастотные компоненты. 33. Способ по п.32, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:(a5) определяют набор низкочастотных компонент и(a6) выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS. 34. Способ по п.33, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:(a7) выполняют численно обратное преобразование низкочастотных компонент Фурьепреобразования и(a8) объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS для получения семейства напряжений, обусловленных текущим передаточным элементом. 35. Способ по п.34, в котором сетка налагается на упомянутый разрыв, тем самым определяя множество элементов, при этом способ содержит этапы, на которых:(b) задают временной шаг как первый временной шаг;(c) на упомянутом первом временном шаге итерационно вычисляют ширину разрыва в каждом элементе при наличии давления жидкости в упомянутом каждом элементе и итерационно вычисляют давление жидкости в каждом элементе при наличии ширины разрыва в каждом элементе, пока не происходит схождение;(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (с);(e) корректируют временной шаг до второго временного шага;(f) повторяют этапы (с), (d) и (е), пока не будет достигнуто ограничение; и(g) формируют выходные данные, представляющие ширину разрыва и давление жидкости в каждом элементе упомянутого множества элементов упомянутой сетки. 36. Считываемое компьютерной системой программное запоминающее устройство, физически реализующее программу, образованную командами, исполняемыми компьютерной системой для выполнения этапов способа моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев упомянутого многослойного пласта, при этом упомянутый способ содержит этапы, на которых (a) задают матрицу коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом упомянутое множество чисел упомянутой матрицы коэффициентов влияния вычисляют и определяют так, чтобы в упомянутом способе моделирования упомянутого гидравлического разрыва учитывалось существование упомянутого сдвига между упомянутой по меньшей мере одной смежной парой упомянутых слоев упомянутого многослойного пласта. 37. Программное запоминающее устройство по п.36, в котором этап (a) задания матрицы коэффициентов влияния содержит этапы, на которых:(a1) определяют Фурье-преобразование набора векторов напряжений-смещений поверхности раздела в связи с текущим передаточным элементом и(a2) определяют набор спектральных коэффициентов слоя. 38. Программное запоминающее устройство по п.37, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:(a3) определяют нормальные компоненты напряжения в плоскости разрыва и(a4) определяют однородное асимптотическое решение (UAS), которое содержит высокочастотные компоненты. 39. Программное запоминающее устройство по п.38, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:(a5) определяют набор низкочастотных компонент и(a6) выполняют аналитически обратное преобразование решения UAS. 40. Программное запоминающее устройство по п.39, в котором этап (a) задания дополнительно содержит этапы, на которых:(a7) выполняют численно обратное преобразование низкочастотных компонент Фурьепреобразования и(a8) объединяют набор низкочастотных напряжений и набор напряжений UAS для получения семейства напряжений, обусловленных текущим передаточным элементом. 41. Программное запоминающее устройство по п.40, в котором сетка налагается на упомянутый разрыв, тем самым определяя множество элементов, при этом программное запоминающее устройство дополнительно содержит этапы, на которых:(b) задают временной шаг как первый временной шаг;(c) на упомянутом первом временном шаге итерационно вычисляют ширину разрыва в каждом элементе при наличии давления жидкости в упомянутом каждом элементе и итерационно вычисляют давление жидкости в каждом элементе при наличии ширины разрыва в каждом элементе, пока не происходит схождение;(d) корректируют контур разрыва по вычислительному этапу (с);(e) корректируют временной шаг до второго временного шага;(f) повторяют этапы (с), (d) и (е), пока не будет достигнуто ограничение; и(g) формируют выходные данные, представляющие ширину разрыва и давление жидкости в каждом элементе упомянутого множества элементов упомянутой сетки. 42. Компьютерная система, предназначенная для моделирования гидравлического разрыва в земной формации, причем формация содержит многослойный пласт, составленный из множества слоев, где сдвиг имеет место по меньшей мере между одной смежной парой слоев упомянутого многослойного пласта, при этом система содержит средства, выполненные с возможностью задания матрицы коэффициентов влияния, причем матрица содержит множество чисел, при этом упомянутое множество чисел упомянутой матрицы коэффициентов влияния вычисляется и определяется так, чтобы в упомянутом способе моделирования упомянутого гидравлического разрыва учитывалось существование упомянутого сдвига между упомянутой по меньшей мере одной смежной парой упомянутых слоев упомянутого многослойного пласта.

МПК / Метки

МПК: G06N 7/00, G06F 17/10

Метки: разрыва, способ, устройство, программном, система, раздела, программное, обеспечении, моделирования, гидравлического, запоминающее, сдвига, поверхности

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/30-10457-sposob-sistema-i-programmnoe-zapominayushhee-ustrojjstvo-dlya-modelirovaniya-sdviga-na-poverhnosti-razdela-v-programmnom-obespechenii-modelirovaniya-gidravlicheskogo-razryva.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ, система и программное запоминающее устройство для моделирования сдвига на поверхности раздела в программном обеспечении моделирования гидравлического разрыва</a>

Похожие патенты