執(zhí)行井下增產(chǎn)作業(yè)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及執(zhí)行油田作業(yè)的技術(shù)。更特別地，本公開涉及執(zhí)行增產(chǎn)作業(yè)的技術(shù)，例如射孔、注入和/或壓裂在其中具有至少一個(gè)儲(chǔ)層的地下巖層。在該部分中的描述僅僅提供與本公開相關(guān)的背景信息并且不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]執(zhí)行油田作業(yè)以定位和收集有價(jià)值的井下流體，例如烴。油田操作可以包括，例如，勘測(cè)、鉆孔、井下評(píng)價(jià)、完井、開采、增產(chǎn)和油田分析?？睖y(cè)可以包括地震測(cè)量，例如，地震車用于發(fā)送和接收井下信號(hào)。鉆井可包括將井下工具送入到地層中以形成井眼。井下評(píng)價(jià)可包括將井下工具布置到井眼中進(jìn)行井下測(cè)量和/或取回井下采樣。完井可以包括準(zhǔn)備固井和套管用于開采。開采可以包括將開采油管設(shè)置到井眼中以將流體從儲(chǔ)層輸送到地面。增產(chǎn)可以包括，例如，射孔、壓裂、注入和/或其它增產(chǎn)作業(yè)以促進(jìn)從儲(chǔ)層開采流體。
[0003]油田分析例如可以包括關(guān)于井場(chǎng)和各種作業(yè)的評(píng)價(jià)信息，和/或執(zhí)行井計(jì)劃作業(yè)。這種信息例如可以是，由巖石物理學(xué)家采集和/或分析的巖石物理信息；由地質(zhì)學(xué)家采集和/或分析的地質(zhì)信息；或由地球物理學(xué)家采集和/或分析的地球物理信息。巖石物理、地質(zhì)和地球物理信息可以通過彼此之間斷開的數(shù)據(jù)流分別分析。操作者可以利用多功能軟件和工具手動(dòng)移動(dòng)和分析數(shù)據(jù)。井計(jì)劃可被用于基于采集的井場(chǎng)信息設(shè)計(jì)油田作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本概述目的是介紹可供選取的構(gòu)思，其在下面的詳細(xì)說明中進(jìn)一步描述。本概述既不用于確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，也不用于幫助限制要求保護(hù)的主題的范圍。
[0005]這里公開的技術(shù)涉及包括分階段設(shè)計(jì)的增產(chǎn)作業(yè)。在本公開的典型實(shí)施例中，該方法可以包括根據(jù)多個(gè)測(cè)井記錄生成多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，并且將所述多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)結(jié)合以形成復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)。復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)可以與應(yīng)力測(cè)井記錄結(jié)合以形成組合應(yīng)力和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)，組合應(yīng)力和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)包括多個(gè)在其之間具有分界線的塊。該方法可以進(jìn)一步包括確定所述多個(gè)塊的分類；基于該分類沿著組合應(yīng)力和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)限定各個(gè)階段；并且基于其上的分類在選取的階段中選擇性地設(shè)置射孔。
【附圖說明】
[0006]用于執(zhí)行井下增產(chǎn)作業(yè)的方法和系統(tǒng)的實(shí)施例參照以下的附圖進(jìn)行描述。為了前后一致，相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的部件。為了清楚起見，在每個(gè)附圖中并沒有標(biāo)記每個(gè)組件。
[0007]圖1.1-1.4示出井場(chǎng)中的不同油田作業(yè)的示意圖；
[0008]圖2.1-2.4為通過圖1.1-1.4的作業(yè)收集的數(shù)據(jù)的示意圖。
[0009]圖3.1示出不同井下增產(chǎn)作業(yè)的井場(chǎng)的示意圖。
[0010]圖3.2-3.4為圖3.1的井場(chǎng)的不同裂縫的示意圖。
[0011]圖4.1為描繪出井下增產(chǎn)作業(yè)的示意流程圖。
[0012]圖4.2和4.3為描繪出井下增產(chǎn)作業(yè)的部分的示意圖。
[0013]圖5.1和圖5.2分別為示出對(duì)致密氣砂巖地層的增產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行分階段的方法的示意圖和流程圖。
[0014]圖6為描繪出一組結(jié)合用于形成加權(quán)復(fù)合測(cè)井的測(cè)井記錄的示意圖。
[0015]圖7為描繪出根據(jù)第一和第二測(cè)井記錄形成的儲(chǔ)層質(zhì)量指標(biāo)的示意圖。
[0016]圖8為描繪出根據(jù)完井和儲(chǔ)層質(zhì)量指標(biāo)形成的復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)的示意圖。
[0017]圖9為描繪出基于應(yīng)力分布圖和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)的分階段設(shè)計(jì)的示意圖。
[0018]圖10為描繪出用于提高復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)同質(zhì)性的階段邊界調(diào)整的示意圖。
[0019]圖11為描繪出基于復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)的階段分割的示意圖。
[0020]圖12為描繪出基于質(zhì)量指標(biāo)的射孔分布的示意圖。
[0021]圖13為示出對(duì)用于頁(yè)巖儲(chǔ)層的增產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行分階段的方法的流程圖。
[0022]圖14為示出執(zhí)行井下增產(chǎn)作業(yè)的方法的流程圖。
[0023]圖15.1和圖15.2分別為示出對(duì)具有轉(zhuǎn)向器的致密氣砂巖地層的增產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行分階段的方法的示意圖和流程圖。
[0024]圖16-19為示出在垂直井中對(duì)頁(yè)巖儲(chǔ)層的增產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行分階段的方法的示意圖。
[0025]圖20為示出沿側(cè)面的連續(xù)應(yīng)力(作為裂縫初始?jí)毫ini)的示意圖，其基于能夠采用轉(zhuǎn)向器克服的初始?jí)毫Σ畋挥糜跈C(jī)械隔離裝置的優(yōu)選位置的確定。
[0026]圖21是井眼和其相應(yīng)的應(yīng)力測(cè)井記錄，其中，射孔位于應(yīng)力測(cè)井記錄的局部最小值和局部最大值處。
[0027]圖22是增產(chǎn)的井眼和其相應(yīng)的應(yīng)力測(cè)井記錄，其中，誘發(fā)的裂縫在較低應(yīng)力區(qū)域中擴(kuò)散并且?guī)r石中的應(yīng)力改變已經(jīng)產(chǎn)生應(yīng)力釋放裂縫。
[0028]圖23是增產(chǎn)井眼和其相應(yīng)的應(yīng)力測(cè)井記錄，其中，誘發(fā)裂縫被轉(zhuǎn)向并且高應(yīng)力區(qū)域中的射孔被增產(chǎn)以形成復(fù)合裂縫。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下說明包括典型系統(tǒng)、設(shè)備、方法和指示序列，其體現(xiàn)出本主題的技術(shù)。然而，應(yīng)該理解的是所描述的實(shí)施例沒有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施。
[0030]本公開涉及在井場(chǎng)執(zhí)行的增產(chǎn)作業(yè)的設(shè)計(jì)、實(shí)施和反饋。增產(chǎn)作業(yè)可以采用儲(chǔ)層中心、集成方法執(zhí)行。這些增產(chǎn)作業(yè)可以包括集成增產(chǎn)設(shè)計(jì)(其基于多學(xué)科信息(例如，巖石學(xué)者、地質(zhì)學(xué)者、地質(zhì)力學(xué)者、地球物理學(xué)者和儲(chǔ)層工程師所使用的))、多井應(yīng)用、和/或多階段油田作業(yè)(例如，完井、增產(chǎn)和開采)。一些應(yīng)用可以被定制成非傳統(tǒng)井場(chǎng)應(yīng)用(例如，致密氣、頁(yè)巖、碳酸鹽、煤等等)、復(fù)雜的井場(chǎng)應(yīng)用(例如多井)、和各種裂縫模型(例如，用于沙巖儲(chǔ)層的傳統(tǒng)平面雙翼裂縫模型或用于天然裂縫低滲透率儲(chǔ)層的復(fù)雜網(wǎng)狀裂縫模型)等等。這里使用的非傳統(tǒng)儲(chǔ)層涉及例如致密氣、砂石、頁(yè)巖、碳酸鹽、煤等等的儲(chǔ)層，其中，地層不均勻或者被天然裂縫分割(所有其它儲(chǔ)層被認(rèn)為是傳統(tǒng)的)。
[0031]增產(chǎn)作業(yè)也可以采用最優(yōu)化執(zhí)行，對(duì)于特殊類型儲(chǔ)層(例如，致密氣、頁(yè)巖、碳酸鹽、煤等等)進(jìn)行定制、集成評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(例如，儲(chǔ)層和完井標(biāo)準(zhǔn))、以及集成來自多源的數(shù)據(jù)。增產(chǎn)作業(yè)可以采用傳統(tǒng)技術(shù)手動(dòng)執(zhí)行以單獨(dú)分析數(shù)據(jù)流，其具有被斷開的單獨(dú)分析和/或包括人類操作者使用多個(gè)軟件和工具手動(dòng)移動(dòng)數(shù)據(jù)并且集成數(shù)據(jù)。這些增產(chǎn)作業(yè)也可以是集成的，例如以自動(dòng)或半自動(dòng)方式使多學(xué)科數(shù)據(jù)最大化而簡(jiǎn)化。
[0032]油田作業(yè)
[0033]圖1.1-1.4描述可在井場(chǎng)執(zhí)行的不同油田作業(yè)，并且圖2.1-2.4描述可在井場(chǎng)采集的不同的信息。圖1.1-1.4描述典型的具有地下地層102的油田或井場(chǎng)100的簡(jiǎn)化示意圖(所述地下地層102中包括例如儲(chǔ)層104)，并且描繪了在井場(chǎng)100上執(zhí)行的各種油田作業(yè)。圖1.1描述由測(cè)量工具，例如地震車106.1執(zhí)行的測(cè)量作業(yè)，用以測(cè)定地下地層的特性。測(cè)量作業(yè)可以是用于生成聲振動(dòng)的地震測(cè)量作業(yè)。在圖1.1中，由源110生成的一種這樣的聲振動(dòng)112遠(yuǎn)離地層116中的多個(gè)地平線114反射。聲振動(dòng)112可以通過位于地球表面上的傳感器、例如地震檢波器-接收器118接收，并且地震檢波器118生成電輸出信號(hào)，在圖1.1中被標(biāo)記為接收的數(shù)據(jù)120。
[0034]響應(yīng)于代表聲振動(dòng)112的不同參數(shù)(例如振幅和/或頻率)的接收的聲振動(dòng)112，地震檢波器118可以生成包括與地下地層相關(guān)的數(shù)據(jù)的電輸出信號(hào)。接收的數(shù)據(jù)120可以作為給地震車106.1的計(jì)算機(jī)122.1的輸入數(shù)據(jù)而提供，并且響應(yīng)于輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)122.1可以生成地震和微震數(shù)據(jù)輸出124。地震數(shù)據(jù)輸出124可以按所需被存儲(chǔ)、傳輸或(例如通過數(shù)據(jù)整理)進(jìn)一步處理。
[0035]圖1.2描述一種鉆井作業(yè)，其由通過鉆機(jī)128懸掛的鉆井工具106.2執(zhí)行并且推進(jìn)地下地層102以形成井眼136或其它通道。泥漿池130可被用于通過流動(dòng)管線132將鉆井泥漿抽入鉆井工具中，以便通過鉆井工具將鉆井泥漿向上循環(huán)到井眼136并且返回地面。鉆井泥漿可以被過濾并且返回泥漿池。循環(huán)系統(tǒng)可被用于儲(chǔ)存、控制或過濾流動(dòng)的鉆井泥漿。在該例子中，鉆井工具被推進(jìn)地下地層中以達(dá)到儲(chǔ)層104。每個(gè)井可以對(duì)準(zhǔn)一個(gè)或多個(gè)儲(chǔ)層。鉆井工具可以適用于采用隨鉆測(cè)井工具測(cè)定井下特性。隨鉆測(cè)井工具也可被適用于提取如圖所示的巖心樣本133，或者被移除以使得可以采用另一工具提取巖心樣本。
[0036]地面單元134可被用于與鉆井工具和/或異地作業(yè)通訊。地面單元可以與鉆井工具通訊以將指令發(fā)送給鉆井工具，并且從鉆井工具那里接收數(shù)據(jù)。地面單元可設(shè)置有計(jì)算機(jī)設(shè)備用于接收、存儲(chǔ)、處理和/或分析來自作業(yè)的數(shù)據(jù)。地面單元可以收集在鉆井作業(yè)期間生成的數(shù)據(jù)并且生成可被存儲(chǔ)或被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)輸出135。計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如地面單元的那些計(jì)算機(jī)設(shè)備，可被定位在井場(chǎng)周圍的不同位置處和/或遠(yuǎn)程位置處。
[0037]傳感器(S)，例如測(cè)量?jī)x，可以圍繞油田定位以收集涉及如上所述的不同作業(yè)的數(shù)據(jù)。如圖所示，傳感器(S)可以在鉆井工具和/或鉆機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)位置中定位以測(cè)定鉆井參數(shù)，例如鉆壓、鉆頭上的扭矩、壓力、溫度、流率、成分、旋轉(zhuǎn)速度和/或作業(yè)的其它參數(shù)。傳感器(S)也可以被設(shè)置在循環(huán)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)位置中。
[0038]由傳感器采集的數(shù)據(jù)可以通過地面單元和/或其它數(shù)據(jù)收集源收集，以用于分析或其它處理。由傳感器收集的數(shù)據(jù)可被單獨(dú)使用或者結(jié)合其它數(shù)據(jù)使用。數(shù)據(jù)可被收集在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中和/或現(xiàn)場(chǎng)或異地傳輸。數(shù)據(jù)的所有或可選部分可以選擇性地用于分析和/或預(yù)測(cè)當(dāng)前作業(yè)和/或其它井眼的作業(yè)。數(shù)據(jù)可以是歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或它們的組合。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)使用，或被存儲(chǔ)以用于以后使用。數(shù)據(jù)也可以結(jié)合歷史數(shù)據(jù)或其它輸入以進(jìn)一步分析。數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在分開的數(shù)據(jù)庫(kù)中，或結(jié)合到單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0039]所收集的數(shù)據(jù)可被用于執(zhí)行分析，例如建模作業(yè)。例如，地震數(shù)據(jù)輸出可被用于執(zhí)行地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)和/或儲(chǔ)層工程分析。儲(chǔ)層、井眼、地面和/或處理過的數(shù)據(jù)可被用于執(zhí)行儲(chǔ)層、井眼、地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)或其它模擬。來自作業(yè)的數(shù)據(jù)輸出可以直接從傳感器生成，或在一些預(yù)處理或建模后生成。這些數(shù)據(jù)輸出可以作為進(jìn)一步分析的輸入。
[0040]數(shù)據(jù)可被收集或存儲(chǔ)在地面單元134中。一個(gè)或多個(gè)地面單元可以位于井場(chǎng)中，或遠(yuǎn)程連接到井場(chǎng)。地面單元可以是單個(gè)單元或多個(gè)單元的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)以執(zhí)行整個(gè)油田的必要的數(shù)據(jù)管理功能。地面單元可以是手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)。地面單元134可以由使用者操作和/或調(diào)整。
[0041]地面單元可設(shè)置有收發(fā)器137，以允許地面單元和現(xiàn)場(chǎng)油田的不同部分或其它位置之間進(jìn)行通訊。地面單元134也可以設(shè)置有或功能性地連接到一個(gè)或多個(gè)控制器，以用于啟動(dòng)井場(chǎng)100上的機(jī)構(gòu)。地面單元134接著可以將指令信號(hào)發(fā)送給響應(yīng)于接收的數(shù)據(jù)的油田。地面單元134可以通過收發(fā)器接收指令或其自身可以執(zhí)行給控制器的命令。可以提供處理機(jī)用于分析數(shù)據(jù)(本地的或遠(yuǎn)程的)，做出決定和/或啟動(dòng)控制器。以這種方式，作業(yè)可以基于收集的數(shù)據(jù)可選擇地調(diào)整。作業(yè)的部分，例如控制鉆井、鉆壓、泵的速率或其它參數(shù)可以基于信息而優(yōu)化。這些調(diào)整可以基于計(jì)算機(jī)協(xié)議自動(dòng)做出，和/或通過操作者手動(dòng)做出。在一些情況下，井計(jì)劃可被調(diào)整以選擇最優(yōu)化的作業(yè)條件，或避免發(fā)生問題。
[0042]圖1.3描述通過電纜工具106.3執(zhí)行的電纜作業(yè)，電纜工具106.3通過鉆機(jī)128懸掛并進(jìn)入圖1.2的井眼136中。電纜工具106.3可適用于設(shè)置到井眼136中以生成鉆井記錄、執(zhí)行井下測(cè)試和/或收集樣本。電纜工具106.3可被用于提供其他執(zhí)行地震測(cè)量作業(yè)的方法和設(shè)備。圖1.3的電纜工具106.3例如可以具有易爆的、放射性的、電的或聲的能量源144，所述能量源144能發(fā)送和/或接收電信號(hào)至周圍地下地層102及周圍地下地層102中的流體。
[0043]電纜工具106.3例如可被操作連接至圖1.1的地震車106.1的地震檢波器118