执行井下增产作业的系统和方法

执行井下增产作业的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及执行油田作业的技术。更特别地，本公开涉及执行增产作业的技术，例如射孔、注入和/或压裂在其中具有至少一个储层的地下岩层。在该部分中的描述仅仅提供与本公开相关的背景信息并且不构成现有技术。
【背景技术】
[0002]执行油田作业以定位和收集有价值的井下流体，例如烃。油田操作可以包括，例如，勘测、钻孔、井下评价、完井、开采、增产和油田分析。勘测可以包括地震测量，例如，地震车用于发送和接收井下信号。钻井可包括将井下工具送入到地层中以形成井眼。井下评价可包括将井下工具布置到井眼中进行井下测量和/或取回井下采样。完井可以包括准备固井和套管用于开采。开采可以包括将开采油管设置到井眼中以将流体从储层输送到地面。增产可以包括，例如，射孔、压裂、注入和/或其它增产作业以促进从储层开采流体。
[0003]油田分析例如可以包括关于井场和各种作业的评价信息，和/或执行井计划作业。这种信息例如可以是，由岩石物理学家采集和/或分析的岩石物理信息；由地质学家采集和/或分析的地质信息；或由地球物理学家采集和/或分析的地球物理信息。岩石物理、地质和地球物理信息可以通过彼此之间断开的数据流分别分析。操作者可以利用多功能软件和工具手动移动和分析数据。井计划可被用于基于采集的井场信息设计油田作业。

【发明内容】

[0004]本概述目的是介绍可供选取的构思，其在下面的详细说明中进一步描述。本概述既不用于确定要求保护的主题的关键或基本特征，也不用于帮助限制要求保护的主题的范围。
[0005]这里公开的技术涉及包括分阶段设计的增产作业。在本公开的典型实施例中，该方法可以包括根据多个测井记录生成多个质量指标，并且将所述多个质量指标结合以形成复合质量指标。复合质量指标可以与应力测井记录结合以形成组合应力和复合质量指标，组合应力和复合质量指标包括多个在其之间具有分界线的块。该方法可以进一步包括确定所述多个块的分类；基于该分类沿着组合应力和复合质量指标限定各个阶段；并且基于其上的分类在选取的阶段中选择性地设置射孔。
【附图说明】
[0006]用于执行井下增产作业的方法和系统的实施例参照以下的附图进行描述。为了前后一致，相同的附图标记用于表示相同的部件。为了清楚起见，在每个附图中并没有标记每个组件。
[0007]图1.1-1.4示出井场中的不同油田作业的示意图；
[0008]图2.1-2.4为通过图1.1-1.4的作业收集的数据的示意图。
[0009]图3.1示出不同井下增产作业的井场的示意图。
[0010]图3.2-3.4为图3.1的井场的不同裂缝的示意图。
[0011]图4.1为描绘出井下增产作业的示意流程图。
[0012]图4.2和4.3为描绘出井下增产作业的部分的示意图。
[0013]图5.1和图5.2分别为示出对致密气砂岩地层的增产作业进行分阶段的方法的示意图和流程图。
[0014]图6为描绘出一组结合用于形成加权复合测井的测井记录的示意图。
[0015]图7为描绘出根据第一和第二测井记录形成的储层质量指标的示意图。
[0016]图8为描绘出根据完井和储层质量指标形成的复合质量指标的示意图。
[0017]图9为描绘出基于应力分布图和复合质量指标的分阶段设计的示意图。
[0018]图10为描绘出用于提高复合质量指标同质性的阶段边界调整的示意图。
[0019]图11为描绘出基于复合质量指标的阶段分割的示意图。
[0020]图12为描绘出基于质量指标的射孔分布的示意图。
[0021]图13为示出对用于页岩储层的增产作业进行分阶段的方法的流程图。
[0022]图14为示出执行井下增产作业的方法的流程图。
[0023]图15.1和图15.2分别为示出对具有转向器的致密气砂岩地层的增产作业进行分阶段的方法的示意图和流程图。
[0024]图16-19为示出在垂直井中对页岩储层的增产作业进行分阶段的方法的示意图。
[0025]图20为示出沿侧面的连续应力(作为裂缝初始压力Pini)的示意图，其基于能够采用转向器克服的初始压力差被用于机械隔离装置的优选位置的确定。
[0026]图21是井眼和其相应的应力测井记录，其中，射孔位于应力测井记录的局部最小值和局部最大值处。
[0027]图22是增产的井眼和其相应的应力测井记录，其中，诱发的裂缝在较低应力区域中扩散并且岩石中的应力改变已经产生应力释放裂缝。
[0028]图23是增产井眼和其相应的应力测井记录，其中，诱发裂缝被转向并且高应力区域中的射孔被增产以形成复合裂缝。
【具体实施方式】
[0029]以下说明包括典型系统、设备、方法和指示序列，其体现出本主题的技术。然而，应该理解的是所描述的实施例没有这些具体细节也可以实施。
[0030]本公开涉及在井场执行的增产作业的设计、实施和反馈。增产作业可以采用储层中心、集成方法执行。这些增产作业可以包括集成增产设计(其基于多学科信息(例如，岩石学者、地质学者、地质力学者、地球物理学者和储层工程师所使用的))、多井应用、和/或多阶段油田作业(例如，完井、增产和开采)。一些应用可以被定制成非传统井场应用(例如，致密气、页岩、碳酸盐、煤等等)、复杂的井场应用(例如多井)、和各种裂缝模型(例如，用于沙岩储层的传统平面双翼裂缝模型或用于天然裂缝低渗透率储层的复杂网状裂缝模型)等等。这里使用的非传统储层涉及例如致密气、砂石、页岩、碳酸盐、煤等等的储层，其中，地层不均匀或者被天然裂缝分割(所有其它储层被认为是传统的)。
[0031]增产作业也可以采用最优化执行，对于特殊类型储层(例如，致密气、页岩、碳酸盐、煤等等)进行定制、集成评价标准(例如，储层和完井标准)、以及集成来自多源的数据。增产作业可以采用传统技术手动执行以单独分析数据流，其具有被断开的单独分析和/或包括人类操作者使用多个软件和工具手动移动数据并且集成数据。这些增产作业也可以是集成的，例如以自动或半自动方式使多学科数据最大化而简化。
[0032]油田作业
[0033]图1.1-1.4描述可在井场执行的不同油田作业，并且图2.1-2.4描述可在井场采集的不同的信息。图1.1-1.4描述典型的具有地下地层102的油田或井场100的简化示意图(所述地下地层102中包括例如储层104)，并且描绘了在井场100上执行的各种油田作业。图1.1描述由测量工具，例如地震车106.1执行的测量作业，用以测定地下地层的特性。测量作业可以是用于生成声振动的地震测量作业。在图1.1中，由源110生成的一种这样的声振动112远离地层116中的多个地平线114反射。声振动112可以通过位于地球表面上的传感器、例如地震检波器-接收器118接收，并且地震检波器118生成电输出信号，在图1.1中被标记为接收的数据120。
[0034]响应于代表声振动112的不同参数(例如振幅和/或频率)的接收的声振动112，地震检波器118可以生成包括与地下地层相关的数据的电输出信号。接收的数据120可以作为给地震车106.1的计算机122.1的输入数据而提供，并且响应于输入数据，计算机122.1可以生成地震和微震数据输出124。地震数据输出124可以按所需被存储、传输或(例如通过数据整理)进一步处理。
[0035]图1.2描述一种钻井作业，其由通过钻机128悬挂的钻井工具106.2执行并且推进地下地层102以形成井眼136或其它通道。泥浆池130可被用于通过流动管线132将钻井泥浆抽入钻井工具中，以便通过钻井工具将钻井泥浆向上循环到井眼136并且返回地面。钻井泥浆可以被过滤并且返回泥浆池。循环系统可被用于储存、控制或过滤流动的钻井泥浆。在该例子中，钻井工具被推进地下地层中以达到储层104。每个井可以对准一个或多个储层。钻井工具可以适用于采用随钻测井工具测定井下特性。随钻测井工具也可被适用于提取如图所示的岩心样本133，或者被移除以使得可以采用另一工具提取岩心样本。
[0036]地面单元134可被用于与钻井工具和/或异地作业通讯。地面单元可以与钻井工具通讯以将指令发送给钻井工具，并且从钻井工具那里接收数据。地面单元可设置有计算机设备用于接收、存储、处理和/或分析来自作业的数据。地面单元可以收集在钻井作业期间生成的数据并且生成可被存储或被传输的数据输出135。计算机设备，例如地面单元的那些计算机设备，可被定位在井场周围的不同位置处和/或远程位置处。
[0037]传感器(S)，例如测量仪，可以围绕油田定位以收集涉及如上所述的不同作业的数据。如图所示，传感器(S)可以在钻井工具和/或钻机中的一个或多个位置中定位以测定钻井参数，例如钻压、钻头上的扭矩、压力、温度、流率、成分、旋转速度和/或作业的其它参数。传感器(S)也可以被设置在循环系统中的一个或多个位置中。
[0038]由传感器采集的数据可以通过地面单元和/或其它数据收集源收集，以用于分析或其它处理。由传感器收集的数据可被单独使用或者结合其它数据使用。数据可被收集在一个或多个数据库中和/或现场或异地传输。数据的所有或可选部分可以选择性地用于分析和/或预测当前作业和/或其它井眼的作业。数据可以是历史数据、实时数据或它们的组合。实时数据可实时使用，或被存储以用于以后使用。数据也可以结合历史数据或其它输入以进一步分析。数据可被存储在分开的数据库中，或结合到单个数据库中。
[0039]所收集的数据可被用于执行分析，例如建模作业。例如，地震数据输出可被用于执行地质学、地球物理学和/或储层工程分析。储层、井眼、地面和/或处理过的数据可被用于执行储层、井眼、地质学和地球物理学或其它模拟。来自作业的数据输出可以直接从传感器生成，或在一些预处理或建模后生成。这些数据输出可以作为进一步分析的输入。
[0040]数据可被收集或存储在地面单元134中。一个或多个地面单元可以位于井场中，或远程连接到井场。地面单元可以是单个单元或多个单元的复杂网络以执行整个油田的必要的数据管理功能。地面单元可以是手动或自动系统。地面单元134可以由使用者操作和/或调整。
[0041]地面单元可设置有收发器137，以允许地面单元和现场油田的不同部分或其它位置之间进行通讯。地面单元134也可以设置有或功能性地连接到一个或多个控制器，以用于启动井场100上的机构。地面单元134接着可以将指令信号发送给响应于接收的数据的油田。地面单元134可以通过收发器接收指令或其自身可以执行给控制器的命令。可以提供处理机用于分析数据(本地的或远程的)，做出决定和/或启动控制器。以这种方式，作业可以基于收集的数据可选择地调整。作业的部分，例如控制钻井、钻压、泵的速率或其它参数可以基于信息而优化。这些调整可以基于计算机协议自动做出，和/或通过操作者手动做出。在一些情况下，井计划可被调整以选择最优化的作业条件，或避免发生问题。
[0042]图1.3描述通过电缆工具106.3执行的电缆作业，电缆工具106.3通过钻机128悬挂并进入图1.2的井眼136中。电缆工具106.3可适用于设置到井眼136中以生成钻井记录、执行井下测试和/或收集样本。电缆工具106.3可被用于提供其他执行地震测量作业的方法和设备。图1.3的电缆工具106.3例如可以具有易爆的、放射性的、电的或声的能量源144，所述能量源144能发送和/或接收电信号至周围地下地层102及周围地下地层102中的流体。
[0043]电缆工具106.3例如可被操作连接至图1.1的地震车106.1的地震检波器118