СОБЫТИЯ

Ученые создали сорбент для удаления нефтепродуктов с поверхности воды

Ученые из Южного федерального университета (ЮФУ) разработали сорбент из шелухи подсолнечника, с помощью которого можно удалять с поверхности воды мазут, масло и нефть. Об этом сообщил один из разработчиков лаборант-исследователь кафедры ...

Роснефть добыла на Эргинском кластере пятимиллионную тонну нефти

Роснефть с начала разработки месторождений Эргинского кластера в 2017 году добыла 5 млн тонн нефти. Опережающий рост добычи на проекте был обеспечен в течение 2019 года. За этот период суточный объем извлекаемого сырья увеличился на 20% и ...

Омский НПЗ завершил монтаж основного оборудования на новом комплексе первичной переработки нефти

На площадке строительства комплекса первичной переработки нефти Омского НПЗ «Газпром нефти» завершена установка основного технологического оборудования. Этот проект является одним из ключевых проектов второго этапа программы развития ...

Закупочные службы нефтегазовых компаний соберутся на XV ежегодной конференции Нефтегазснаб-2020

17 марта 2020 года по адресу: Москва, Тверская, 22, отель InterContinental, состоится XVежегодная конференция «Снабжение в нефтегазовом комплексе» (Нефтегазснаб-2020), в которой принимают участие руководители служб ...

Открылась регистрация на выставку «НЕФТЕГАЗ-2020»

В 2020 году выставка пройдет с 13 по 16 апреля в ЦВК «Экспоцентр» и отпразднует 20-летний юбилей. Совместно с Выставкой состоится Национальный нефтегазовый форум, с 14 по 16 апреля соответственно. Среди наших участников вас будут ...

Определение направления трещины ГРП с дневной поверхности с использованием тензора сейсмического момента

Е.В. Биряльцев, к.т.н., В.А. Рыжов, к.ф.­м.н., С.А. Феофилов, И.Р. Шарапов, А.И. Степанов,

М.Р. Камилов, Д.А. Рыжов, Е.В. Мокшин

 

Введение

Задача локации глубинных микросейсмических событий с дневной поверхности в нефтегазовой индустрии приобрела особую актуальность в последнее время, когда наблюдается истощение традиционных запасов углеводородов, а разработка трудноизвлекаемых запасов, как правило, ведется с помощью гидроразрыва пласта (ГРП) (Исламов Д.Э., 2017). Знание о реальных параметрах трещины, образованной в результате ГРП, позволяет оптимизировать разработку месторождения. Наиболее важным параметром, определяемом при монитоинге ГРП, является направление, в которой распространяется трещина гидроразрыва. Знание направления распространения трещины позволяет оптимально ориентировать горизонтальный ствол следующих скважин, а также оптимизировать места заложения вертикальных скважин для оптимизации пдлощади дрегнирования. Направление трещины параллельно направлению главной оси напряждений в геологической среде, что позволяет использовать эту информацию для геомеханического моделирования с целью оптимизации строительства близрасположенных скважин.

 

Технология локации

Направление распространения трещины обычно определяют по ориентации облака событий, сопровождающих процесс образования трещины ГРП. Для локализации микросейсмических событий применяются различные техники наблюдения и обработки микросейсмической информации. Наиболее хорошо известна техника дифракционного суммирования, которая применяется для локализации микросейсмических событий более 50 лет (Krey, 1952; Hagedoorn, 1954). Главный принцип метода дифракционного суммирования заключатся в расчете временных задержек, соответствующих времени хода сигнала от анализируемых точек геосреды до точек приема. После применения вычисленных задержек амплитуды записей суммируются c учетом рассчитанных задержек.

Известен также метод расчетов в обратном времени (Gajewski и Tessmer 2005), данный метод базируется на численном моделирование процесса распространения упругих волн в интересуемой части среды. Сигналы, принимаемые во время мониторинга, инверсируются по шкале времени и используются в качестве источников возбуждения в месте расположения соответствующих датчиков. За время, равное времени хода от источника до наблюдаемой группы приемников, импульсы локализуются в месте возникновения.

Известен также спектральный метод (Kushnir, 2014) локализации микросейсмических событий и ряд других, менее известных подходов.

В (Aki и Richards 1980) показано, что достоверность локализации сейсмических событий на фоне коррелированных шумов существенно увеличивается при применении метода максимального правдоподобия. Авторы используют его для локации одного очага землетрясения на фоне другого. Однако, наличие коррелированных шумов не характерно для сейсмологии, учитывая значительный разнос сейсмологических станций. При локации микросейсмических событий, напротив, коррелированные шумы от работающего оборудования (флот ГРП, нефтегазовая инфраструктура) составляют основную часть шумов. Как показано в (Birialtsev E.V., и др. 2017) метод максимума правдоподобия позволяет полностью исключить коррелированную компоненту шума и позволяет определить не только координаты, но и тензор сейсмического момента при локализаици с дневной поверхности.

Определение тензора сейсмического момента позволяет вычислить направление вызвавшего микросейсм трещины по единичному событию. Таким образом становится возможным уточнить направление трещиноватости в месте проведения ГРП даже при недостаточно четко выраженном облаке микросейсмических событий.

Для применения метода максимального правдоподобия необходимо знать форму полезного сигнала. В общем случае полезным сигналом является полноволновой отклик среды на импульсное воздействие. Рассчитать форму полезного сигнала в геологической среде можно с помощью применения полноволнового 3D численного моделирования (Биряльцев Е.В. и др., 2008). Для расчета тензора сейсмического момента необходимо моделирование 6 типов импульсных воздействий различного типа (Birialtsev E.V., и др. 2017).

Полноволновое 3D численное моделирование и локация событий методом максимального правдоподобия требуют значительных вычислительных затрат, поэтому для получения результатов в приемлемое время применяются суперкомпьютерные вычисления (Галимов М.Р. и др. 2010).

Технология полноволновой локации, характеризуется рядом особенностей:

1. Регистрация при мониторинге ГРП выполняется с дневной поверхности независимыми комплектами широкополосных высокочувствительных сейсмометров, устанавливаемых в самых тихих местах территории (Рыжов В.А., и др., 2015);

2. Благодаря применению полноволнового 3D численного моделирования, при локации используется полная информация о сигнале в местах установки датчиков по трем компонентам (полноволновой отклик, включая волны сжатия, сдвига, обменные, переотраженные) от единичных импульсных воздействий;

3. Локализация событий выполняется с помощью метода максимального правдоподобия — теоретически самого шумоустойчивого метода выделения сигнала на фоне шума, который наилучшим образом локализует событие при низком отношении сигнал/шум.

4. Вычисляется тензор сейсмического момента для каждого сейсмического события, что позволяет определять тип события и ориентацию трещины, образовавшей событие. По типу отбраковываются события, не связанные с раскрытием трещины ГРП, а по ориентации событий возможно оценить азимут трещинообразования без накопления значительного для статистики облака событий.

В то же время, технологический скачок в развитии суперкомпьютерных вычислительных систем (Галимов М.Р. и др., 2010; Демидов Д. и др., 2010; Биряльцев Е.В. и др., 2015; Беляева А.А. и др., 2017), позволил применять ресурсоемкие методы локации (Birialtsev E.V., и др. 2017), использующие максимально полную информацию о сейсмическом событии.

Полноволновая локация применяется для решения задач в нефтегазовой промышленности с 2011 года, вышло несколько статей с результатами её применения (Biryaltsev E.V. и др., 2016; Рыжов В.А. и др., 2015; Хисамов Р.С. и др., 2015; Шабалин Н.Я. и др. 2013).

 

Результаты локации

Деформирование пористых насыщенных жидкостью пород представляет собой сложный процесс, в ходе которого одновременно происходят искажение минерального скелета породы (под влиянием меняющихся эффективных напряжений и градиентов пластового давления) и фильтрация жидкости в порах (в результате действия градиентов пластового давления и объемного деформирования скелета) (Сметанников О.Ю. и др, 2015; Shapiro S.A., 2015).

Следовательно, выявленные в процессе мониторинга ГРП зоны повышенной микросейсмической активности, могут быть ассоциированы с процессами, протекающими в пласте под влиянием ГРП и неразрывно включающими в себя следующее:

1. Образование/смыкание трещин;

2. Раскрытие трещин в процессе заполнения их проппантом;

3. Деформаций породы в областях с предкритическим состоянием за счет продвижения фронта давления по естественным каналам фильтрации;

4. Деформаций породы в областях с предкритическим состоянием за счет продвижения фронта давления по каркасу породы.

При раскрытии трещины, создаваемое давление в районе порта начинает устанавливаться вдоль всей трещины. После этого источником давления становится вся плоскость раскрытой трещины, а не только порт. Далее могут образовываться новые зоны трещиноватости, при этом ранее раскрытая трещина может удлиняться, ответвляться и расширяться.

В процессе расширения трещины происходит деформация пород, примыкающих к её стенкам, вызывая микросейсмическую активность в виде облака событий вокруг трещины. Также причиной образования облака событий, а не линеаментов, является ограничение по точности локации.

Результатом локации является набор событий с координатами в пространстве и тензором сейсмического момента, на основе которого оценивается степень принадлежности события к базовым типам событий. Выделяется несколько базовых типов событий: "Центр взрыва" (EXP), "Трещина разрыва" (TC), "Сдвиг" (DC) и "Компенсированный линейный диполь" (CLVD). Ориентация трещины разрыва оценивается только для событий с высоким весом "Трещина разрыва" (TC). Для событий типа "Центр взрыва" (EXP) говорить об азимуте нецелесообразно, так как все его три собственных вектора равнозначны и параметр азимута в данном случае определяется неустойчиво. Для событий смешанного типа, например, 45% TC и 40% EXP, оценка азимута трещины справедлива, однако с меньшей достоверностью, чем для более выраженной трещины разрыва 80% TC. Для событий типа DC и CLVD определение ориентации трещины не выполняется, напротив, такие события исключаются из обработки, как события, не связанные с изменением объема (раскрытием/смыканием трещины ГРП).

На рис. 1 представлены результаты локации событий с поверхности технологией полноволновой локации для вертикальных глубин порядка 2.7 км. В результате имитационного моделирования получены оценки точности локации для данных условий: погрешность локации не более 35м, погрешность определения азимута трещины не более 15 градусов. На результирующей карте события в области порта имеют достаточно большой разброс не позволяющий уверенно выделить направление трещины только по их местоположению, однако благодаря розе азимутов каждого события, через тензор сейсмического момента стало возможным оценить направление трещины.

 

Заключение

Таким образом, технология локализации микросейсм от ГРП с использованием метода максимального правдоподобия позволяет определять направление трещин ГРП даже в условиях неуверенной пространственной локализации микросейсмических событий. Следует отметить, что неуверенная локализация событий может быть вызвана трудно устранимыми причинами: высоким уровнем шума техногенной активности на поверхности, низкочастотным рабочим диапазоном (из­за затухания высокочастотной компоненты сигнала в следствие большой глубинности), а также самим сложным характером распространения трещины, как fracture fabric (Cipolla C., 2011), образующую сеть параллельных трещин. Определение тензора сейсмического момента и направления трещины с его использованием более устойчиво к перечисленным факторам, что оправдывает применение вычислительно более сложного метода максимума правдоподобия в условиях сложной геологической обстановки.

 


Категория статьи: Без категории

К содержанию журнала
Закрыть

У нас новый сайт!

Вся актуальная информация на новом сайте!

sectormedia.ru

Перейти
Яндекс.Метрика