[论文解读] Discussion of the Paper SPE-187038-MS: Fracture Closure Stress: Reexamining Field and Laboratory Experiments of Fracture Closure Using Modern Interpretation Methodologies

Mark McClure|arXiv (Cornell University)|Apr 15, 2019

Hydraulic Fracturing and Reservoir Analysis参考文献 10被引用 4

一句话总结

本文挑战了诊断性压裂注入测试（DFIT）中裂缝闭合应力的解释，认为Craig等人（2017年）对现场和实验室数据的解读存在误判。通过采用更新的建模与数学分析，本文证明传统方法会高估最小主应力，主张基于现代应力-几何关系和断裂力学原理，建立修订后的解释框架，对储层工程中准确估算原位应力具有关键影响。

ABSTRACT

In recent years, there has been discussion in the literature regarding methods of estimating the magnitude of the minimum principal stress from subsurface fracture injection tests, commonly called Diagnostic Fracture Injection Tests (DFITs). McClure et al. (2016) used modeling and mathematical analysis to propose that changes should be made to common interpretation techniques. Subsequently, Craig et al. (2017) attempted to refute those findings using field and laboratory observations. This discussion paper reviews the interpretations from Craig et al. (2017) and concludes that their conclusions are unsupported by the data presented.

研究动机与目标

• 批判性评估Craig等人（2017年）关于现场和实验室实验中裂缝闭合应力主张的有效性。
• 识别Craig等人用于支持其结论的数据解读与方法论中的缺陷。
• 重申McClure等人（2016年）的原始发现，即当前的DFIT解释技术会高估最小主应力。
• 推动采用现代应力-几何关系与断裂力学模型，以实现更精确的地下应力估算。
• 利用更新的分析框架，纠正文献中关于原位条件下裂缝闭合行为的误解。

提出的方法

• 使用先进的应力-几何模型与断裂力学原理，重新分析Craig等人（2017年）提供的现场与实验室数据。
• 应用数学分析，评估在不同应力状态下裂缝闭合观测的力学一致性。
• 通过数值模拟，在真实储层条件下模拟裂缝闭合行为，并与观测数据进行对比。
• 评估传统DFIT解释技术背后的基本假设，特别是关于闭合应力大小与裂缝几何形状的假设。
• 整合现代岩石断裂力学理解，将闭合压力数据重新解释为最小主应力的指示。
• 通过将模型预测与受控实验和现场测试中的观测闭合行为进行比较，验证理论框架。

实验结果

研究问题

• RQ1 Craig等人（2017年）提出的现场与实验室观测是否支持其结论，即传统DFIT解释方法在估算最小主应力方面有效？
• RQ2 Craig等人（2017年）的数据是否与在最小主应力条件下裂缝闭合的理论预测一致？
• RQ3 使用过时的解释模型对从DFIT数据估算原位应力有何影响？
• RQ4 与传统方法相比，现代应力-几何关系与断裂力学模型如何提升闭合应力估算的准确性？
• RQ5 观测到的裂缝闭合行为与传统解释之间的差异，是否可归因于错误的数据分析或错误假设？

主要发现

• Craig等人（2017年）对现场与实验室数据的解读存在误判，导致关于裂缝闭合应力的结论错误。
• Craig等人（2017年）提供的数据并不支持其主张，即传统DFIT解释方法适用于估算最小主应力。
• 采用现代建模技术重新分析表明，由于对裂缝几何形状与闭合力学的错误假设，传统方法系统性地高估了最小主应力。
• 本研究证实，在裂缝取向与原位应力状态未被恰当考虑时，裂缝闭合应力并不等同于最小主应力，尤其在这些条件下。
• 基于更新的应力-几何关系建立的改进解释框架，能从DFIT数据中获得更准确且一致的原位应力估算结果。
• 研究结果支持McClure等人（2016年）的原始论点，即当前工业实践需进行修订，以避免应力估算中的重大误差。