Определение параметров трещины гидроразрыва на основе анализа акустических полей в скважине

• Автор: Дёров, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
ГЛАВА 1 СКВАЖИНА С ТРЕЩИНОЙ МАЛОГО ВОЛНОВОГО РАЗМЕРА В ПОЛЕ ВНЕШНЕЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ
1.1. Влияние трещины малого волнового размера на возбуждение акустического поля в скважине
1.1.1. Волновое уравнение для акустического поля в скважине
1.1.2. Влияние трещины малого волнового размера на акустическое поле в скважине
1.1.3. Возбуждение гидроволны трещиной малого волнового размера
1.2. Определение ориентации плоскости трещины на основе внутрискважинных измерений
1.3. Выводы
ГЛАВА 2 СКВАЖИНА, ПЕРЕСЕКАЮЩАЯ БЕСКОНЕЧНУЮ ТРЕЩИНУ,
В ПОЛЕ ВНЕШНЕЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ
2.1. Отражение и преломление волнового поля на слое жидкости в упругой среде
2.1.1. Постановка задачи о падении плоской волны на бесконечный слой жидкости в упругом пространстве
2.1.2. Решение задачи для бесконечного слоя жидкости в упругом пространстве
2.1.3. Асимптотические формулы для тонкого слоя
2.1.4. Коэффициенты отражения и преломления для потенциалов
2.1.5. Коэффициенты отражения и преломления для компонент плотности потока энергии
2.1.6. Собственные моды слоя жидкости в упругой среде
2.2. Возбуждение акустического поля в системе скважина-трещина внешней сейсмической волной
2.2.1. Амплитуды волн обжатия в скважине
2.2.2. Выражение для оеЛ (г, со) в рамках модели плоской волны
2.2.3. Акустическое поле в скважине, волны обжатия
2.2.4. Акустическое поле в скважине, гидроволны
2.2.5. Волновые вектора отражённого и преломлённого полей
2.2.6. Расчёт волнового поля в скважине

2.3. Определение ориентации плоскости трещины на основе внутрискважинных измерений
2.4. Выводы
ГЛАВА 3 ТРЕЩИНА КОНЕЧНОГО РАЗМЕРА В ПОЛЕ ВНЕШНЕЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ
3.1. Волновое уравнение для акустического поля в трещине
3.1.1. Акустическое поле во флюидонаполненной трещине в длинноволновом приближении
3.1.2. Раскрытие берегов трещины
3.1.3. Волновое уравнение и дисперсионные соотношения
3.2. Аппроксимация волнового уравнения в спектральной области
3.3. Волновое уравнение в пространственно-временной форме
3.3.1. Обращение преобразования Фурье
3.3.2. Одномерный случай, алгоритм расчёта
3.3.3. Одномерный случай, расчёт для трещины в виде полосы
3.3.4. Двухмерный случай, уравнение для аксиально-симметричной задачи
3.3.5. Проверка волнового уравнения, двухмерный случай
3.4. Граничные условия на периметре трещины, проверка
3.4.1. Расчёт для дисковой трещины
3.4.2. Расчёт для трещины в виде внешности круга
3.5. Выводы
ГЛАВА 4 СКВАЖИНА С ТРЕЩИНОЙ КОНЕЧНОГО РАЗМЕРА В ПОЛЕ ВНЕШНЕЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ
4.1. Возбуждение волнового поля в системе скважина - трещина конечного размера
4.1.1. Акустическое поле в скважине
4.1.2. Акустическое поле в трещине
4.1.3. Граничные условия в точке пересечения скважины с трещиной
4.1.4. Система уравнений для описания акустического поля скважины с трещиной конечного размера
4.2. Проверка модели возбуждения акустического поля в системе скважина - трещина конечного размера
4.2.1. Результаты расчетов
4.2.2. Сравнение и интерпретация результатов расчетов
4.3. Оценка амплитуд вторичных гидроволн в скважине
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
В предлагаемой работе рассматривается применение акустических методов исследования в практике разработки нефтегазовых месторождений. В частности обсуждается возможность исследования трещин гидроразрыва на основе внутрискважинных измерений компонент акустического поля в заполненной жидкостью скважине, возбуждаемого внешним источником.
Гидроразрыв пласта является одним из основных методов повышения производительности нефтедобывающих скважин. Например, в Северной Америке гидроразрыв пласта проводится более чем на 60% всех нефтяных и 85% газовых скважин М. Экономидес и др. [1]. Трещину гидроразрыва в призабойной зоне формируют локальным воздействием давления на пласт за счёт закачки жидкости разрыва, в результате чего порода разрывается, формируя трещину. В зависимости от ориентации ствола скважины и глубины, на которой происходит гидроразрыв пласта, трещины гидроразрыва могут быть как «вертикальными», когда ось скважины лежит в плоскости трещины так и «субгоризонтальными», когда ось скважины пересекает плоскость трещины в точке Г.П. Зозуля и др. [2].
Существует достаточно много технологий гидроразрыва отличающихся друг от друга, как по используемым технологиям формирования трещины, так и по искомым параметрам формируемой трещины. В зависимости от преследуемых целей в качестве жидкости гидроразрыва используются специальные гели с наполнителем (проппантом) или вода. Толщина формируемых трещин зависит от технологии проведения гидроразрыва пласта. В частности при применении технологии концевого экранирования, формируются короткие трещины с линейными размерами порядка десятка метров, и с величиной раскрытия берегов трещины до нескольких сантиметров. Глубоко проникающие трещины имеют линейные размеры порядка сотни и более метров с величиной раскрытия берегов трещины не

В этих выражениях учтено, что в длинноволновом приближении распределение динамических величин в скважине является аксиально симметричным, так что усреднение по углу дает множитель 2л. После усреднения по сечению скважины уравнения непрерывности и уравнения движения (его проекции на ось скважины) в соответствии с соотношениями
(1.1.2), могут быть получены следующие соотношения:
Комбинируя эти уравнения, получим неоднородное волновое уравнение для поля давления в заполненной жидкостью скважине Г.А. Максимов,
Если поток жидкости через стенки скважины отсутствует, то скорость стенки скважины и жидкости вблизи нее совпадают: ¥г (г = г,/) = диг/дЛ, где через
иг обозначено смещение стенок скважины.
В длинноволновом приближении для получения замкнутого уравнения относительно давления в скважине можно использовать квазистатическую связь между приложенным давлением и смещением стенки скважины, которая может быть найдена на основе решений статических уравнений теории упругости. Для обсаженной скважины, находящейся в поле внешних статических напряжений , связь между радиальным смещением иг, оу,г и
Р имеет следующий вид Дж.Э. Уайт [9]:
(1.1.3)
А.М. Ионов и др. [11], [12]
д2Р 2 д2Р
дг С/'ди2
2 д¥г(г = Я,г) Я 5?
(1.1.4)
(1.1.5)
2 М Е