如果用戶輸入是每個階段3個射孔，滿足條件(例如，射孔之間的間隔以及在應(yīng)力梯度的范圍內(nèi))的最佳位置(即最低應(yīng)力梯度)可被搜索。如果未定位，可以繼續(xù)搜索下一個最佳位置并且重復(fù)搜索，直到找到例如三個位置以放置射孔。
[0120]如果地層不均勻或者被主要天然裂縫和/或高應(yīng)力屏障分割，就可能需要附加的井計劃。在一個實施例中，地下地層可被分成多組離散體積，并且每個體積可基于信息(比如地層的地球物理學(xué)特性)以及其與天然裂縫的接近度)而被表征。對于每個因素，指標(biāo)(比如“G” (好的)、“B” (壞的)、或“N” (中性的))可被分配給各個體積。然后多個因素可綜合在一起以形成復(fù)合指標(biāo)，比如“GG”、“GB”、“GN”等等。具有多個“B”的體積指示不太可能被裂縫增產(chǎn)穿透的位置。具有一個或多個“G”的體積可指示更可能能夠被裂縫增產(chǎn)處理的位置。多個體積可組合成一個或多個鉆井井場，其中，每個井場表示用于接收井或分支的潛在位置。多井的間隔和定向可被優(yōu)化，以提供具有充分增產(chǎn)的整個地層。該過程可根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行。
[0121]盡管圖5.1-6和圖7-12分別描繪出用于分階段的特定技術(shù)，但是分階段的各個部分可以可選地組合。根據(jù)井場，可以在階段設(shè)計中施加變化。
[0122]圖13是示出執(zhí)行轉(zhuǎn)向輔助增產(chǎn)作業(yè)的方法(1300)的流程圖。該方法包括:識別(1340)沿井眼橫向區(qū)段的儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)；將多個測井記錄整合(1342)至單個質(zhì)量指標(biāo)中；將質(zhì)量指標(biāo)分離(1344)至好的和壞的分類中；將儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)組合(1346)以形成復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)；將復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)和應(yīng)力塊組合(1348)以形成被分成GG、GB、BG和BB分類的組合的應(yīng)力塊和質(zhì)量塊；采用應(yīng)力梯度測井記錄來限定(1350)質(zhì)量指標(biāo)的階段和邊界；消除(1352)間距小于最小階段長度的小應(yīng)力塊；分離(1354)間距大于最大階段長度的大階段以形成多個階段；選擇性地移動(1356)BB區(qū)段并且基于轉(zhuǎn)向器輔助階段分類選擇性地定位(1358)射孔。
[0123]圖14是示出執(zhí)行增產(chǎn)作業(yè)的方法(1400)的流程圖。該方法包括:獲得(1460)關(guān)于井場的巖石物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)數(shù)據(jù)；使用儲層表征模型來執(zhí)行(1462)儲層表征，以便基于整合的巖石物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)和地球物理學(xué)數(shù)據(jù)來生成地質(zhì)力學(xué)模型(例如參見預(yù)增產(chǎn)計劃445)。該方法進(jìn)一步包括:基于生成的力學(xué)地球模型生成(1466)增產(chǎn)計劃。所述生成(1466)例如可包括:在圖4的增產(chǎn)計劃447中的井計劃465、階段設(shè)計466、增產(chǎn)設(shè)計468、開采預(yù)測470和優(yōu)化472。接著增產(chǎn)計劃通過在連續(xù)的反饋回路中重復(fù)(1462)被優(yōu)化(1464)直到生成優(yōu)化的增產(chǎn)計劃。
[0124]該方法也可以包括執(zhí)行(1468)優(yōu)化的增產(chǎn)計劃(例如圖4的449)的校準(zhǔn)。該方法也可以包括:執(zhí)行(1470)增產(chǎn)計劃；在增產(chǎn)計劃執(zhí)行過程中測量(1472)實時數(shù)據(jù)；基于實時數(shù)據(jù)執(zhí)行實時增產(chǎn)設(shè)計和開采預(yù)測(1474);通過重復(fù)實時增產(chǎn)設(shè)計和開采預(yù)測來實時優(yōu)化(1475)被優(yōu)化的增產(chǎn)計劃，直到生成實時優(yōu)化計劃；以及基于實時優(yōu)化增產(chǎn)計劃控制(1476)增產(chǎn)作業(yè)。該方法也可以包括:在完成增產(chǎn)計劃后評價(1478)增產(chǎn)計劃；和更新(1480)儲層表征模型(例如參見圖4的設(shè)計/模型更新453)。各個步驟可在多種順序下被執(zhí)行并且根據(jù)需要重復(fù)進(jìn)行。
[0125]轉(zhuǎn)向作業(yè)
[0126]井作業(yè)的一個特定類型是轉(zhuǎn)向處理。水平井以及多層地層的水力和酸性壓裂可能需要使用轉(zhuǎn)向技術(shù)用于實現(xiàn)不同區(qū)域之間的壓裂重新定向。合適的轉(zhuǎn)向技術(shù)的例子可以包括密封球、泥衆(zhòng)苯甲酸薄片(slurried benzoic acid flake)和/或可移動/可降解顆粒的應(yīng)用，如在美國專利申請公開N0.2012/0285692中所述的，其公開內(nèi)容通過引用全部合并于此。同樣，其它處理可以使用轉(zhuǎn)向技術(shù)。
[0127]這里公開的是用于穿透地下地層的井的轉(zhuǎn)向器輔助分階段算法。分開的算法可被用于垂直和水平井。轉(zhuǎn)向器輔助階段算法可以包括多種半自動處理，以識別最優(yōu)的多階段射孔以及階段設(shè)計，以用于使用轉(zhuǎn)向器進(jìn)行處理。如這里使用的，術(shù)語“轉(zhuǎn)向器”涉及放置在地下地層中以部分或完全塞堵地下地層的結(jié)構(gòu)特征(例如地層的射孔或裂縫)的器件。術(shù)語“轉(zhuǎn)向器”不應(yīng)被限定為包括被用以隔離井眼的特定部分的“橋段塞”或任何相似的裝置。
[0128]階段算法利用可從地下地層和/或3D地質(zhì)模型獲得的各種儲層數(shù)據(jù)。該算法也可利用巖石物理學(xué)特性(例如，裸眼井和下套管井測井記錄、井眼圖像、巖心數(shù)據(jù)和3D儲層模型)以決定儲層質(zhì)量。地質(zhì)力學(xué)特性(例如，原巖應(yīng)力、彈性模量、濾失系數(shù)、井眼的泊松比)可被用于確定目標(biāo)區(qū)域中的裂縫起裂、傳播、容量(containment)(完井質(zhì)量)。
[0129]對于垂直井，一旦邊界、儲層(產(chǎn)油層)區(qū)域、FracUnit被限定并且完成階段設(shè)計，轉(zhuǎn)向器克服應(yīng)力變化的能力就可被結(jié)合進(jìn)射孔設(shè)計以促進(jìn)壓裂流體的分布，比如受限的進(jìn)入方法，其通過選擇射孔直徑和射孔數(shù)量，以使得預(yù)期的注入率產(chǎn)生足以通過每個射孔而在水力裂縫和井眼之間產(chǎn)生壓差的速度。
[0130]提供了用于包括致密氣砂巖的非傳統(tǒng)儲層(例如參見圖3.1中的儲層304.1-304.3)的典型增產(chǎn)設(shè)計和下游工作流程。對于致密氣砂巖儲層工作流程，可采用傳統(tǒng)的增產(chǎn)(即水力壓裂)設(shè)計方法，例如單層或多層平面裂縫模型。
[0131]用于頁巖儲層的垂直井穿透地層的轉(zhuǎn)向器輔助完井指導(dǎo)在圖15.1和圖15.2中示出。圖15.1和15.2描繪出包括具有轉(zhuǎn)向器的致密氣砂石儲層的分階段的例子?？商峁┒嚯A段完井指導(dǎo)，以用于致密氣砂巖儲層的儲層計劃，其中，富烴區(qū)域的多個薄層(例如圖3.1的儲層304.1-304.3)可被分散或分布在相鄰井眼(例如336.1)的地層的大部分中。一模型可被用于開發(fā)近井眼區(qū)域模型，其中，關(guān)鍵特征(比如儲層(支出)區(qū)域和地質(zhì)力學(xué)(應(yīng)力)區(qū)域)可被捕獲。
[0132]圖15.1示出井眼(例如圖3.1的井眼336.1)的一部分的測井記錄1500。測井記錄可以是測量結(jié)果(比如沿井眼記錄的電阻率、滲透率、孔隙度或其它儲層參數(shù))的圖。在一些情況下，如圖6所示，多個測井記錄600.1、600.2和600.3可被結(jié)合成結(jié)合的測井記錄601，以便在方法1501(如圖15.2中示出的)中使用。結(jié)合的測井記錄601可基于多個測井記錄的加權(quán)線性結(jié)合，并且相應(yīng)的輸入截止可相應(yīng)地加權(quán)。
[0133]測井記錄1500(或601)與方法1501相關(guān)聯(lián)，所述方法1501包括分析測井記錄1500以基于提供的數(shù)據(jù)來限定(1569)沿測井記錄1500成間距的邊界1568。邊界1568可被用于識別(1571)沿著井眼的產(chǎn)油層區(qū)域1570。裂縫塊1572可沿井眼被確定(1573)。分階段設(shè)計可被執(zhí)行(1575)，以限定沿著井眼的階段1574。射孔1576可沿階段1574中的位置被設(shè)計(1577)。最后，轉(zhuǎn)向處理可沿階段1574中的位置中的一個或多個被設(shè)計(1579)。轉(zhuǎn)向設(shè)計應(yīng)當(dāng)包括某一數(shù)量的轉(zhuǎn)向器，例如，該數(shù)量的或總數(shù)的轉(zhuǎn)向器用于插入多個射孔，以在水力裂縫和井眼之間生成將流體轉(zhuǎn)向至其它射孔所需要的附加的壓差。轉(zhuǎn)向器可基于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的信息來選擇，并在規(guī)則(比如能夠插入具備誘發(fā)裂縫的井眼)下選擇。
[0134]對于水平井，如以下進(jìn)一步詳細(xì)描述的，儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)被分類并且結(jié)合成復(fù)合質(zhì)量塊。通常，應(yīng)力信息可被用于生成應(yīng)力塊。這里，應(yīng)力可以指根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)力和井眼特性計算得出的裂縫起裂或破裂壓力。如果塊之間的應(yīng)力差低于由通過轉(zhuǎn)向器生成的壓力所限定的閥值，那么應(yīng)力塊就被合并。合并的應(yīng)力塊和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)被結(jié)合以設(shè)計各個階段和射孔簇。最后，轉(zhuǎn)向器能夠添加選擇性地定位射孔的最終步驟。
[0135]用于頁巖儲層的水平井穿透地層的轉(zhuǎn)向器輔助完井指導(dǎo)在圖16中示出。轉(zhuǎn)向器輔助完井指導(dǎo)可以生成多階段增產(chǎn)設(shè)計，包括連續(xù)的分階段間隔集和連續(xù)的階段集。附加輸入，例如斷層區(qū)或任意其它間隔信息也可被包括在增產(chǎn)設(shè)計中以避免布置階段。
[0136]圖16描述用于頁巖儲層的階段定義。首先，應(yīng)力測井記錄通過應(yīng)力梯度差值(例如大約0.15psi/ft)被分成應(yīng)力塊(1601)。接著比較(1602)應(yīng)力塊之間的應(yīng)力差和由轉(zhuǎn)向器生成的壓力。如果兩個(2)塊之間的應(yīng)力差小于可通過轉(zhuǎn)向器生成的壓力，接著應(yīng)力塊就被“合并”或“結(jié)合”(1603)。復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)1604(其可以是圖8中的復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)803)與應(yīng)力測井記錄結(jié)合，所述應(yīng)力測井記錄通過低于轉(zhuǎn)向器生成的壓力的應(yīng)力梯度差被分成合并的應(yīng)力塊(1604)。從而得到成間距地被分成GB、GG、BB和BG類的結(jié)合的應(yīng)力和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)(1605)?？刹捎脩?yīng)力梯度測井903以確定邊界來沿應(yīng)力和復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)1065限定各個階段。初始的階段邊界集907被確定在應(yīng)力梯度差大于可由轉(zhuǎn)向器克服的差的位置。該過程可以沿著結(jié)合的應(yīng)力和質(zhì)量指標(biāo)生成同質(zhì)的合并的應(yīng)力塊。
[0137]應(yīng)力塊可被調(diào)整至期望大小的塊。例如，間隔小于最小階段長度的小應(yīng)力塊可通過使其與相鄰塊合并以形成精煉的復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)1606而被消除。具有較小應(yīng)力梯度差的兩個相鄰塊中的一個可被當(dāng)做合并目標(biāo)。在另一個例子中，間隔大于最大階段長度的大應(yīng)力塊被分離以形成另一精煉的復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)1607。
[0138]圖17是示出執(zhí)行轉(zhuǎn)向輔助增產(chǎn)作業(yè)的方法(1700)的流程圖。該方法包括:沿著井眼的側(cè)向區(qū)段識別(1740)儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)；將多個測井整合(1742)成單個質(zhì)量指標(biāo)；將儲層質(zhì)量指標(biāo)分離(1744)成好的和壞的分類；以及結(jié)合(1746)儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)以形成復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)。獨立于該識別(1740)、整合(1742)、分離(1744)和結(jié)合(1746)步驟，該方法進(jìn)一步包括:沿井眼的側(cè)向區(qū)段生成(1748)應(yīng)力塊；以及采用在1603中討論的轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)來合并(1750)應(yīng)力塊。該方法接著進(jìn)一步包括:將復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)(1746)與合并的應(yīng)力塊(1750)結(jié)合(1752)以形成結(jié)合的應(yīng)力塊和質(zhì)量塊，所述結(jié)合的應(yīng)力塊和質(zhì)量塊被分成以下轉(zhuǎn)向器輔助分類中的至少一個:GG、GB、BG和BB ;采用結(jié)合的復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)和合并的應(yīng)力塊(1752)來限定(1754)各個階段；消除(1756)間距小于最小轉(zhuǎn)向器輔助階段長度的小階段；將大階段分割(1758)多個間距大于最小轉(zhuǎn)向器輔助階段長度的階段；選擇性地調(diào)整(1760)階段邊界以形成統(tǒng)一的質(zhì)量塊；和基于轉(zhuǎn)向器輔助分類的選擇性的定位(1762)射孔。最小階段長度通常是隨著階段變長而降低的時間效率(例如處理成本)和增產(chǎn)降低質(zhì)量之間的平衡。在一些場合中，在水平完井中階段長度可以是大約200到大約500ft ο
[0139]圖18是示出執(zhí)行轉(zhuǎn)向輔助增產(chǎn)作業(yè)的方法(1800)的流程圖。該方法包括:沿著井眼的側(cè)向區(qū)段識別(1840)儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)；將多個測井整合(1842)成單個質(zhì)量指標(biāo)；將儲層質(zhì)量指標(biāo)分離(1844)成好的和壞的分類；以及結(jié)合(1846)儲層質(zhì)量指標(biāo)和完井質(zhì)量指標(biāo)以形成復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)。獨立于該識別(1840)、整合(1842)、分離(1844)和結(jié)合(1846)步驟，該方法進(jìn)一步包括:沿著井眼的側(cè)向區(qū)段生成(1848)應(yīng)力塊；采用井眼特性、近井眼特性和應(yīng)力測井中的一個或多個來計算(1850)裂縫初始壓力；以及采用在1603中討論的轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)來合并(1852)裂縫初始塊。該方法接著進(jìn)一步包括:將復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)(1846)與合并的裂縫初始塊(1852)結(jié)合(1854)以形成被分成GG、GB、BG和BB分類的結(jié)合的裂縫初始塊和質(zhì)量塊；采用結(jié)合的復(fù)合質(zhì)量指標(biāo)和合并的裂縫初始塊(1854)來限定(1856)各個階段；消除間距小于最小轉(zhuǎn)向器輔助階