способ и устройство для определения формы трещин в горных породах

Формула изобретения

1. Способ определения формы трещин гидроразрыва в горной породе, заключающийся в том, что обеспечивают, по меньшей мере, одну скважину, нагнетают в, по меньшей мере, одну из обеспеченных скважин заранее заданную жидкость под давлением, позволяющим упомянутой жидкости создавать трещины вблизи скважины и проникать в них и далее через поверхности трещин в породу, внутри скважины измеряют электрическое или магнитное поле, индуцированное проникновением упомянутой жидкости в трещины и далее через поверхности трещин в породу, и определяют форму трещин, используя значение одного или обоих измеренных полей в функциональной зависимости от времени измерения, или места измерения, или от времени и места измерения.

2. Способ по п.1, в котором обеспечивают, по меньшей мере, две скважины, причем электрическое или магнитное поле, индуцированное проникновением жидкости в трещины вблизи одной из скважин и далее через поверхности трещин в породу, измеряют внутри другой из обеспеченных скважин.

3. Способ по п.1, в котором дополнительно обеспечивают прямую модель распределения электрического или магнитного поля для заранее заданных формы трещины и давления нагнетания путем расчета этого распределения в функциональной зависимости от времени измерения, или от места измерения, или от времени и места измерения, измеряют внутри скважины электрическое или магнитное поле для тех же значений места и времени измерения, которые использованы в прямой модели распределения электрических или магнитных полей, чтобы получить наблюдаемое распределение электрического или магнитного поля, и определяют форму трещин в породах путем минимизации расхождения между наблюдаемым и обеспеченным прямой моделью распределениями электрического или магнитного полей.

4. Способ определения формы трещин гидроразрыва в горной породе, заключающийся в том, что обеспечивают, по меньшей мере, одну скважину, нагнетают в, по меньшей мере, одну из обеспеченных скважин заранее заданную жидкость под давлением, позволяющим упомянутой жидкости создавать трещины вблизи скважины и проникать в них и далее через поверхности трещин в породу, понижают давление до величины, позволяющей упомянутой жидкости проникать обратно из породы в трещины через поверхности трещин, внутри скважины измеряют электрическое или магнитное поле, индуцированное обратным проникновением жидкости из породы в трещины, и определяют форму трещин, используя значение одного или обоих измеренных полей в функциональной зависимости от времени измерения, или места измерения, или от времени и места измерения.

5. Способ по п.4, в котором обеспечивают, по меньшей мере, две скважины, причем электрическое или магнитное поле, индуцированное обратным проникновением жидкости из породы в трещины через поверхности трещин вблизи одной из скважин, измеряют внутри другой из обеспеченных скважин.

6. Способ по п.4, в котором обеспечивают прямую модель распределения электрического или магнитного поля для заранее заданных формы трещины и величины пониженного давления путем расчета этого распределения в функциональной зависимости от времени измерения, или места измерения, или от времени и места измерения, измеряют внутри скважины электрическое или магнитное поле для тех же значений места и времени измерения, которые использованы в прямой модели распределения электрических или магнитных полей, чтобы получить наблюдаемое распределение электрического или магнитного поля, и оценивают формы трещин в породах путем минимизации расхождения между наблюдаемым и обеспеченным прямой моделью распределениями электрического или магнитного поля.

7. Устройство для определения формы трещин гидроразрыва в горной породе, включающее в себя средство для нагнетания в по меньшей мере одну скважину заранее определенной жидкости под давлением, позволяющим упомянутой жидкости создавать трещины вблизи скважины и проникать в них, по меньшей мере одно скважинное средство для измерения электрических и магнитных полей, индуцированных проникновением жидкости в трещины и перемещением жидкости через поверхности трещин в горную породу и обратно, и средство для определения формы трещин с использованием значения одного или обоих измеренных полей в функциональной зависимости от времени измерения, или от положения точки измерения, или от времени и положения точки измерения.

8. Устройство по п.7, в котором по меньшей мере одно из средств для измерения внутри скважины электрического или магнитного поля выполнено с возможностью перемещения в скважине.

9. Устройство по п.7, в котором средство для нагнетания заранее заданной жидкости представляет собой насос, расположенный на поверхности.

10. Устройство по п.7, в котором средство для нагнетания заранее заданной жидкости выполнено с возможностью изменения давления и поддержания его на различных уровнях при прекращении нагнетания жидкости.

11. Устройство по п.7, дополнительно включающее в себя по меньшей мере один блок памяти для хранения значений электрических или магнитных полей для заранее заданной формы трещины и давления в зависимости от времени измерения и положения точки измерения, средство для определения местоположения скважинного устройства относительно скважины, по меньшей мере один процессор для отбора измерений электрического или магнитного поля, измеренных скважинным средством для времен и мест измерения, для которых эти значения хранятся в блоке памяти, и для минимизации расхождения между хранимыми и измеренными значениями, и средство вывода данных об определенной таким образом форме трещин в горной породе.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для определения формы трещин гидроразрыва в горной породе. Оно может быть успешно применено для определения форм трещин, окружающих нефтяную скважину.

Уровень техники

Формирование трещин гидроразрыва широко используется для интенсификации добычи углеводородов. Трещины гидроразрыва создают посредством нагнетания высоковязкой жидкости (называемой также жидкостью разрыва) с большим расходом, позволяющим формировать в породе трещину нормального отрыва длиной порядка 100 метров. Трещина, формируемая посредством гидроразрыва, подвергается такому воздействию продолжительностью от 30 минут до 4 часов. Жидкость разрыва содержит расклинивающий наполнитель (проппант), малоразмерные частицы которого добавляют в жидкость для поддержания трещины открытой после того, как нагнетание жидкости прекращают и давление сбрасывают для создания в породе дренирующего слоя с высокой пропускной способностью. Такими частицами являются частицы песка или керамического материала. Ширина трещины при пропускании составляет около 0.4 см и 4 мм при закрытии расклинивающим наполнителем. Для эффективности использования трещина должна располагаться внутри продуктивного пласта и не выходить в прилегающие слои, а также иметь достаточные длину и толщину. Определение геометрии трещины является, таким образом, важным этапом обеспечения оптимизации процесса.

Геометрию созданных трещин определяют, применяя различные технологии и методики. Наиболее широко используется методика косвенного определения, основанная на анализе характеристик изменения давления в ходе разработки и добычи. Упомянутый способ описан, например, в публикации Reservoir Stimulation, Third Edition, M.J. Economides and K.G. Nolte (Ed.), Chichester, UK, Wiley, (2000). Такой анализ позволяет получить достаточно общую информацию о длине и толщине трещин, но не позволяет определить их однозначным образом, в связи с чем не обеспечивает какой-либо информации относительно точной геометрии трещин.

Более надежной методикой является технология акустического исследования трещин, применяемая в полевых условиях и основанная на локации событий с использованием пассивного акустического излучения. Такая технология описана, например, в публикации D.Barree, M.K.Fisher, R.A.Woodroof, "A practical guide to hydraulic fracture diagnostic technologies", материал SPE 77442, представленный на Ежегодной технической конференции и выставке в Сан-Антонио, штат Техас, США, 28 сентября - 2 октября 2002. Акустические излучения, которые записывают в ходе образования трещин гидроразрыва, представляют собой микро-землетрясения, происходящие вокруг трещины и вызываемые высокой концентрацией напряжений впереди трещины, либо снижением эффективных напряжений вокруг трещины, сопровождающим утечки жидкости разрыва внутрь породы. Для наилучших случаев события анализируют с тем, чтобы получить некоторую информацию относительно механизма источника (энергии, поля смещений, снижения напряжений, размера источника и т.д.). Такие события записывают решеткой геофонов или акселерометров, расположенных в соседних скважинах. Однако они никогда не позволяют непосредственно получить количественную информацию об основной трещине. Эта технология широко применяется на практике для полевых исследований и особенно приспособлена для оценки азимута и падения трещины, однако она не подходит для точного определения конца трещины. Одним из недостатков этой технологии является то, что микро-землетрясения происходят вокруг трещин и рассредоточены по некоторой области, что не позволяет выполнять точное определение геометрии трещины.

Еще одной технологией оценки размеров трещины гидроразрыва является построение карты наклона свободной поверхности, раскрытое в публикации D.Barree, M.K.Fisher, R.A.Woodroof, "A practical guide to hydraulic fracture diagnostic technologies", упомянутой выше. Это технология включает в себя отслеживание поля деформаций породы, окружающей трещину. Решеткой датчиков наклона измеряют градиент смещения (наклона) поля в функции от времени. Индуцированное поле деформаций зависит главным образом от азимута, падения, глубины залегания средней точки и полного объема трещины. Форма индуцированного поля деформаций почти полностью независима от механических свойств резервуара и напряженного состояния пласта, если порода является однородной. Недостатком этой технологии является прежде всего невозможность получения с помощью поверхностных датчиков наклона точных оценок длины и высоты трещины из-за глубины расположения трещины под поверхностью, поскольку расстояние до точки измерения велико по сравнению с размерами трещины, в связи с чем имеет место размытие кромок источника трещины, и хотя расположенные внутри разрабатываемой скважины датчики наклона и позволяют получать более качественную информацию о высоте трещины, они по-прежнему не позволяют определить длину трещины.

Использование электрокинетического эффекта было предложено в виде одного из возможных путей повышения качества и достоверности внутрискважинных измерений. Электрокинетический эффект состоит в генерировании электрического тока потоком жидкости, проходящим сквозь пористую среду. Его первопричиной является разная подвижность ионов, часть из которых удерживается поверхностью твердого скелета (матрицы) пористой среды, тогда как растворенные противоионы могут двигаться вместе с жидкостью в порах или вызывать ее движение при приложении электрического поля. В патенте США №5519322 этот эффект используется для измерения проницаемости породы, окружающей скважину, посредством измерения магнитного поля, вырабатываемого потоком жидкости, нагнетаемой в породу. Проницаемость действительно дает информацию относительно емкости продуктивного пласта для добычи нефти, но по-прежнему не позволяет прямо или косвенно определить форму трещин в породах, окружающих скважину. Оценка проницаемости в соответствии с положениями, изложенными в патенте США №5519322, находится даже в некотором противоречии с самим формированием трещин гидроразрыва в породах, проницаемость которых должна быть измерена по изложенной в этом патенте методике, поскольку при формировании нагнетаемой жидкостью трещин достоверность результатов определения проницаемости с использованием электрокинетического эффекта существенно снижается.

Таким образом, существует необходимость в обеспечении таких способа и устройства для определения форм трещин гидроразрыва в горных породах, которые были бы лишены недостатков известных в данной области техники решений.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание способа и устройства для определения форм трещин в горных породах, окружающих нефтяные скважины.

Для решения этой задачи в соответствии с изобретением предложен способ определения формы трещин гидроразрыва в горной породе, в котором обеспечивают по меньшей мере одну скважину, в по меньшей мере одну из обеспеченных скважин нагнетают заранее заданную жидкость под давлением, позволяющим этой жидкости создавать трещины вблизи скважины и проникать в эти созданные трещины и далее в породу через поверхности трещин, электрическое или магнитное поля, индуцированные проникновением упомянутой жидкости в трещины и далее через поверхности трещин в породу, измеряют внутри скважины, и форму трещин определяют с использованием значений одного или обоих измеренных полей в функциональной зависимости от времени измерения или места измерения, или от времени и места измерения. При обеспечении по меньшей мере двух скважин способ позволяет выполнять внутри одной из обеспеченных скважин измерения электрического или магнитного полей, индуцированных проникновением жидкости в трещины и далее через поверхности трещин в породу вблизи другой из обеспеченных скважин.

Способ дополнительно может включать в себя обеспечение прямой модели распределения электрического или магнитного поля для заранее заданных формы трещины и давления нагнетания путем расчета такого распределения в функциональной зависимости от места измерения и от времени измерения, измерение внутри скважины электрического или магнитного поля для тех же значений мест и времен измерения, которые использованы в прямой модели распределения электрических или магнитных полей, чтобы получить наблюдаемое распределение электрического или магнитного полей, и определение формы трещин в породах путем минимизации расхождения между наблюдаемым и рассчитанным в соответствии с прямой моделью распределениями электрического или магнитного полей.

В соответствии с настоящим изобретением также предложен способ определения формы трещин гидроразрыва в горной породе, в котором обеспечивают по меньшей мере одну скважину, в по меньшей мере одну из обеспеченных скважин нагнетают заранее заданную жидкость под давлением, позволяющим этой жидкости создавать трещины вблизи скважины и проникать в них и далее через поверхности трещин в породу, затем давление понижают до величины, позволяющей жидкости проникать обратно из породы в трещины через поверхности трещин, и измеряют внутри скважины электрическое или магнитное поля, индуцированные обратным проникновением жидкости из породы в трещины, причем форму трещин определяют, используя значение одного или обоих измеренных полей в функциональной зависимости от времени измерения или места измерения, или от времени и места измерения. При обеспечении по меньшей мере двух скважин способ позволяет выполнять внутри одной из обеспеченных скважин измерения электрического или магнитного полей, индуцированных обратным проникновением жидкости из породы в трещины через поверхности трещин вблизи другой из обеспеченных скважин.

Способ дополнительно может включать в себя обеспечение прямой модели распределения электрического или магнитного поля для заранее заданных формы трещины и величины пониженного давления путем расчета такого распределения в функциональной зависимости от места измерения и от времени измерения, измерение внутри скважины электрического или магнитного поля для тех же значений мест и времен измерения, которые использованы в прямой модели распределения электрических или магнитных полей, чтобы получить наблюдаемое распределение электрического или магнитного полей, и определение формы трещин в породах путем минимизации расхождения между наблюдаемыми и рассчитанными в соответствии с прямой моделью распределениями электрического или магнитного полей.

В соответствии с изобретением также предложено устройство для определения формы трещин гидроразрыва в горной породе, включающее в себя средство для нагнетания в по меньшей мере одну скважину заранее заданной жидкости под давлением, позволяющим нагнетаемой жидкости создавать трещины вблизи скважины и проникать в них, по меньшей мере одно скважинное средство для измерения электрических или магнитных полей, индуцированных проникновением нагнетаемой жидкости в трещины и перемещением жидкости через поверхности трещин в горную породу и обратно, и средство для определения формы трещин с использованием значения одного или обоих измеренных полей в функциональной зависимости от места и времени измерения. Устройство может содержать по меньшей мере одно средство для измерения внутри скважины электрического или магнитного поля, выполненное с возможностью перемещения в скважине. Средством для нагнетания заранее заданной жидкости может быть насос, расположенный на поверхности, а само устройство может дополнительно включать в себя по меньшей мере один блок памяти для хранения значений электрических или магнитных полей для заранее заданной формы трещины и давления в зависимости от места и времени измерения, средство для определения местоположения скважинного устройства относительно скважины, по меньшей мере один процессор для отбора измерений электрического или магнитного поля, выполненных скважинным средством для мест и времен измерения, для которых эти значения хранятся в блоке памяти, и для минимизации расхождения между хранимыми и измеренными значениями, а также средство вывода данных об определенной посредством использования этого устройства форме трещин в горной породе.

Перечень чертежей

Вышеуказанные и другие признаки и преимущества настоящего изобретения раскрыты в нижеследующем описании вариантов его осуществления, приводимых со ссылками на фигуры чертежей, на которых:

Фиг.1а - схематичный вид скважины с подвижным измерительным приспособлением;

Фиг.1b - схематичный вид скважины с неподвижным измерительным приспособлением;

Фиг.2 - схематичный вид скважины с устройством, выполненным в соответствии с изобретением;

Фиг.3 - схематичный вид скважины с перфорированной обсадной трубой и зацементированными датчиками;

Фиг.4 - схематичный вид, представляющий реализацию предложенного способа для двух скважин;

Фиг.5 - схематичный вид, представляющий реализацию способа в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения;

Фиг.6 - схематичный вид, представляющий реализацию способа в соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения;

Фиг.7 - блок-схема устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

Фиг.8 - схематичный вид породы, включающей в себя три слоя;

Фиг.9а и 9b - трехмерные диаграммы распределения электрического потенциала в функциональной зависимости от координат и глубины.

На Фиг.1a представлен схематичный вид скважины 1 с измерительным приспособлением 21, которое включает в себя датчики 2 электрического поля и датчик 3 магнитного поля. Датчики 2 электрического поля представляют собой потенциальные электроды, которые соприкасаются со скважиной, а датчиком 3 магнитного поля является магнетометр. Измерительное приспособление 21 выполнено с возможностью перемещения вдоль скважины посредством привода 5, обеспечивая таким образом выполнение измерений электрического и магнитного полей в разных участках скважины. Средство 4 обработки измерений условно показано расположенным снаружи скважины. На Фиг.1b представлено неподвижное измерительное приспособление 22, которое включает в себя множество датчиков 2 электрического поля и датчиков 3 магнитного поля. Продольное разнесение датчиков может быть таким, чтобы обеспечить выполнение измерений выше и ниже предсказуемых границ породы 23. Для специалистов в этой области техники очевидным является, что местоположения датчиков 2 и 3 в компоновке с неподвижным измерительным приспособлением могут быть настраиваемыми. Подвижное измерительное приспособление по Фиг.1a показано включающим в себя два потенциальных электрода и один датчик 3 магнитного поля, однако такая компоновка не является единственно возможной и в зависимости от конкретных требований может быть выбрано другое необходимое количество датчиков.

Устройство в соответствии с изобретением схематически представлено на Фиг.2. Кроме измерительного приспособления 21, размещенного внутри скважины 1, устройство содержит насос 6, соединенный каналом 11 со скважиной 1. Насос 6 соединен также с резервуаром 12, заполненным жидкостью 7 разрыва. Жидкость 7 разрыва представляет собой в общем случае высоковязкую структурированную или неполимерную жидкость на водной или нефтяной основе, или на основе поверхностно-активного вещества. Жидкости на водной основе (полимерные или поверхностно-активные) крайне предпочтительны, или даже обязательны для оптимизации эффекта в скважинах, добывающих сухой газ. Измерительное приспособление 21 может быть выполнено подвижным или фиксированным, как раскрыто выше. Расположенный на поверхности насос 6 может иметь средство управления давлением (условно не показано), позволяющее непрерывно повышать и понижать величину давления.

При работе насос 6 нагнетает жидкость 7 в скважину 1 через канал 11. Жидкость 7 нагнетают под давлением, достаточно высоким для того, чтобы произошел разрыв паста, тем самым обеспечивая перемещение жидкости в скважине. Величина давления жидкости 7 позволяет ей создавать трещины вокруг скважины и проникать через поверхности трещин в породу 23 вокруг скважины. Проникновение жидкости 7 в породу условно показано стрелками 24.

Проникновение жидкости 7 в трещины и ее перемещение внутри них индуцирует как электрическое, так и магнитное поля, которые обнаруживаются датчиками 2 электрического поля и датчиком 3 магнитного поля соответственно. Средство обработки измерений 4 обрабатывает сигналы, полученные от датчиков 2 и 3, и обеспечивает их вывод в приемлемой форме, то есть в виде промежуточной информации для последующей обработки или в виде окончательных выходных данных. Выходные данные со средства 4 обработки позволяют определять форму трещин.

Многие скважины, используемые в нефтедобыче, имеют внутреннюю обсадку в виде обсадной трубы с перфорацией для обеспечения поступления нефтепродуктов внутрь скважины. Такая конфигурация в общем виде представлена на Фиг.3, на которой скважина 1 имеет обсадную трубу 25 с перфорацией 8. Обсадные трубы выполняют из различных материалов, однако наиболее широко в качестве материала обсадной трубы используют сталь. Однако для выполнения достоверных и точных измерений датчиками магнитного поля обязательным условием является выполнение измерений магнитного поля в открытой (не обсаженной) части скважины или в имеющей обсадку части при условии, что обсадная труба не оказывает существенного воздействия на магнитное поле (обсадная труба из композитного материала, например).

Предпочтительным, но не обязательным является выполнение измерений электрического поля также в открытой или имеющей неметаллическую обсадку части скважины, однако оно может быть успешно измерено датчиками, заделанными в зацементированное кольцевое пространство 26, посредством которого изолируют обсадную трубу, как представлено на Фиг.3.

В ситуациях, когда обсадная труба 25 не позволяет успешно применять измерительное приспособление внутри имеющей обсадку скважины, способ в соответствии с изобретением может быть осуществлен с использованием подходящей скважины, расположенной поблизости от скважины 1. Вариант осуществления такого способа схематически представлен на Фиг.4, на которой показано, что жидкость 7 разрыва посредством насоса 6 нагнетают в скважину 1, имеющую обсадную трубу 25 с перфорацией 8.

Около первой скважины 1 находится другая скважина 9, в которой размещено измерительное приспособление 21. Как было раскрыто выше, измерительное приспособление 21 включает в себя потенциальные электроды 2, находящиеся в контакте со скважиной, и высокоточный магнетометр 3, такой как, например, высокоточный ядерно-магниторезонансный прибор соответствующего типа выпускаемый, например, фирмой Schlumberger. Приборы подобных типов позволяют осуществлять измерения электрических или магнитных полей, возбужденных в породах, расположенных на расстояниях от 100 до 500 метров от скважины, в которую нагнетают жидкость. При необходимости, в нескольких скважинах, расположенных в пределах 500 метров вокруг скважины 1, могут быть размещены подвижные измерительные приспособления 21 и неподвижные приспособления 22 для осуществления измерений с их помощью.

Пригодные для измерения электрические и магнитные поля возбуждаются не только потоком нагнетаемой под давлением жидкости, которая создает трещины и проникает в них и далее в горные породы, окружающие скважину, но также и обратным потоком жидкости разрыва, то есть при ее прохождении назад в скважину из созданной трещины. Такая ситуация имеет место, когда давление внутри скважины 1 снижают, например, посредством клапана 10 до величины, равной или меньшей, чем величина давления, воздействующего на жидкость 7 разрыва в породах и трещинах. Как схематически представлено на Фиг.5, предварительно нагнетенная внутрь горных пород жидкость 7 начинает протекать обратно из этих пород внутрь скважины 1. Такое обратное проникновение жидкости 7 возбуждает пригодные для измерения электрические и магнитные поля, регистрируемые датчиком 2 электрического поля и датчиком 3 магнитного поля. Сигналы от датчиков поступают на средство 4 обработки измерений 4, как это было раскрыто выше со ссылкой на Фиг.2.

На Фиг.6 представлено выполненное в соответствии с изобретением устройство, в котором скважина 1 имеет обсадку в виде обсадной трубы 25 с перфорацией 8. Вокруг обсадной трубы 25 имеется зацементированное кольцевое пространство 26 и совокупность датчиков 2 электрического поля, заделанных в кольцевое пространство 26. Датчики 3 магнитного поля установлены на измерительном приспособлении 27, которое подвижным или неподвижным образом размещено внутри другой скважины 9, находящейся от скважины 1 на расстоянии, позволяющем осуществлять датчиками 3 регистрацию магнитного поля, возбуждаемого трещинообразующей жидкостью, протекающей обратно из трещины внутрь скважины 1, когда клапан 10 понижает давление внутри скважины 1 до соответствующего уровня. Сигналы от датчиков поступают на средство 4 обработки измерений, как это было раскрыто выше со ссылкой на Фиг.2.

Раскрытые выше со ссылками на Фиг.1-6 варианты осуществления изобретения могут быть применены в различных комбинациях, например несколько измерительных приспособлений 21 или 27 могут быть подвижно или неподвижно установлены в скважинах, окружающих скважину 1, в которую жидкость 7 разрыва нагнетают или куда она поступает обратным потоком из созданных трещин. Такая комбинация позволяет обеспечить выполнение измерений одновременно по 360-градусной диаграмме вокруг скважины 1. В альтернативном варианте измерительные приспособления 21 и 27 могут быть последовательно размещены в скважинах вокруг скважины 1. В других вариантах осуществления неподвижные и подвижные измерительные приспособления 21 и 27 могут быть размешены в одной и той же скважине.

Таким образом, общая блок-схема примерного варианта устройства для реализации предложенного способа представлена на Фиг.7. В этом примерном варианте устройства сигналы от датчиков 2 и 3, а также от привода 13 поступают на преобразовательный блок 14. Преобразовательный блок 14 выдает полученные им сигналы в форме, пригодной для их дальнейшей обработки и сохранения в цифровом виде в оперативной памяти (ОЗУ) 16 и в памяти для хранения данных/программ (ПДП) 19. В ПДП 19 сохраняют программы, которые необходимы для реализации различных вариантов осуществления предложенного способа, а также данные для вычислений, связанных с моделированием. Данные в блок 15 обработки поступают из ОЗУ 16, и этот блок выполняет необходимые вычисления для выработки выходной информации и сигналов управления насосом 6, клапаном 10 и приводом 13 посредством управляющего блока 18. Выходную информацию от блока 15 обработки сохраняют в ОЗУ 16 и ПДП 19, выходные данные также могут быть отображены посредством блока 20 отображения. Синхронизация, в том числе внутренних элементов, обеспечивается блоком 17 синхронизации.

Дополнительные варианты осуществления предлагаемого способа предусматривают обеспечение прямой модели распределения электрического и магнитного полей для заданных формы трещины и давления внутри скважины и определение формы трещин в горных породах путем минимизации ошибок между прямой моделью распределения электрического и магнитного полей и их распределением, измеренным внутри скважины.

Прямую модель распределения полей рассчитывают на основании следующих уравнений. Электрокинетический эффект как таковой заключается в генерировании электрического тока течением потока жидкости через пористую среду и в обратном эффекте возбуждении потока посредством приложения электрического поля. Основной причиной возникновения этого эффекта является различие в подвижности ионов, часть которых неподвижно сцепляется с поверхностью твердого скелета (матрицы) пористой среды, тогда как противоположные растворенные ионы могут двигаться через поры вместе с жидкостью или возбуждать ее движение при приложении электрического поля. Макроскопически поток и электрический ток описываются уравнениями

где k - проницаемость резервуара, _f - проводимость жидкости резервуара, p - давление жидкости, - электрокинетический потенциал, S - электропроводность породы и C - коэффициент электрокинетической связи.

Для коэффициентов связи C и связи справедливо соотношение Онзагера:

Магнитное поле, создаваемое током, возбужденным потоком жидкости, может быть определено в общем случае на основе закона Био-Савара. Однако для рассмотрения особых случаев представляется более удобным использовать выражение вектора B магнитной индукции через векторный потенциал A:

причем векторный потенциал удовлетворяет уравнению (в единицах системы СИ)

Прямую модель распределений электрического и магнитного полей рассчитывают путем решения вышеприведенных уравнений с учетом законов сохранения, граничных условий, соображения симметричности и с использованием преобразования Фурье. Модель принимает в расчет влияние нескольких слоев.

Пример применения представлен ниже для разработки резервуара. Порода состоит из трех слоев S₁, S₂ и S ₃, как показано на Фиг.8, причем электропроводность слоев измеряли общеизвестными электрокаротажными приборами и определили как равную соответственно около 0.001, 0.1 и 0.001 Siemens/m. Трещина целиком расположена в резервуаре и имеет высоту H и длину 2L, как показано на Фиг.8. Используют следующие безразмерные параметры:

На Фиг.9а и 9b представлено ожидаемое распределение электрического потенциала в функциональной зависимости от координат x и y на двух различных глубинах измерения. Распределения, показанные на этих фигурах, имеют характерные размеры, определяемые длиной и высотой трещины, и анизотропию, определяемую направлением трещины.

Реальное распределение электрического и магнитного полей, возбужденных потоком трещинообразующей жидкости в скважине и трещинах, определяют посредством измерения этих полей внутри скважины в тех же местах и для тех же времен измерений, которые были использованы для расчета прямой модели распределения электрического и магнитного полей. Измеренное распределение называют также «наблюдаемым распределением электрического или магнитного полей». Ориентацию, длину и высоту трещины в прямой модели изменяют до достижения достаточно малого различия между значениями прямой модели и измеренными значениями. Таким образом определяют ориентацию, длину и высоту трещин.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретные варианты его осуществления. Для специалистов в данной области техники могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение не следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.