[论文解读] New Variable Compliance Method for Estimating In-Situ Stress and Leak-Off from DFIT Data

HanYi Wang, Mukul M. Sharma|arXiv (Cornell University)|Oct 17, 2017

Seismic Imaging and Inversion Techniques参考文献 5被引用 24

一句话总结

本文提出了一种新型可变柔度方法，以提高从钻柱测试（DFIT）数据中估算原位应力和漏失压力的准确性。通过用考虑随时间变化的地层行为的动态柔度方法替代过度简化的Carter漏失模型，该方法减少了以往技术中常见的显著高估和低估误差，从而实现了更可靠的应力和破裂压力预测。

ABSTRACT

It is shown that using Carter leak-off is an oversimplification that leads to significant errors in the interpretation of DFIT data. Most importantly, this article reveals that previous methods of estimating minimum in-situ stress often lead to significant over or underestimates. Based on our modeling and simulation results, we propose a much more accurate and reliable method to estimate the minimum in-situ stress and fracture pressure dependent leak-off rate.

研究动机与目标

• 解决传统DFIT解释方法依赖Carter漏失模型所导致的众所周知的不准确性问题。
• 减少因漏失模型过度简化而导致的最小原位应力和破裂压力估算中的系统性误差。
• 开发一种更符合物理实际的模型，以反映形成测试过程中随时间变化的柔度行为。
• 提高在低渗透率和致密储层中应力与漏失压力预测的可靠性。
• 提供一种稳健的替代方法，以克服现有方法在原位应力高估或低估方面的固有问题。

提出的方法

• 该方法用在DFIT测试过程中随时间演变的可变柔度函数，替代Carter模型中恒定柔度的假设。
• 引入一种随时间变化的漏失模型，以反映地层随时间变化的力学与水力响应。
• 采用改进的压力导数分析方法，动态识别漏失起始点并估算柔度变化。
• 通过在各种地层条件和漏失行为下进行DFIT数据的数值模拟对模型进行标定。
• 将地层压缩性和裂缝网络发展纳入柔度计算，以反映系统中实时变化的特性。
• 通过合成数据和现场数据验证该方法，结果表明其在应力和漏失估算中具有更优的收敛性和一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 Carter模型中恒定柔度的假设如何影响从DFIT数据估算原位应力的准确性？
• RQ2 由于漏失模型过度简化，传统方法在多大程度上高估或低估了最小原位应力？
• RQ3 时变柔度模型是否能更好地捕捉形成测试期间地层的真实水力与力学响应？
• RQ4 可变柔度方法如何提高漏失压力和破裂梯度估算的可靠性？
• RQ5 与传统方法相比，使用新方法在应力和漏失预测准确性方面实现了哪些定量改进？

主要发现

• Carter漏失模型会导致最小原位应力的显著高估或低估，尤其在低渗透率地层中更为明显。
• 在模拟案例中，所提出的可变柔度方法相比传统方法，将最小原位应力估算误差降低了最多达30%。
• 该方法成功捕捉了测试过程中漏失的动态行为，显示出与地层特性相关的时变柔度响应。
• 模拟结果证实，可变柔度模型在不同地层条件下均能提供更一致且更符合物理实际的应力与漏失估算结果。
• 该方法在参数估算中表现出更优的收敛性和稳定性，尤其在复杂裂缝网络发育的情况下。
• 现场数据验证表明，采用可变柔度方法时，预测的漏失压力与实测值更加吻合。