用于頁(yè)巖地層中優(yōu)化型井生成的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開大體涉及鉆井和烴回收操作，且更特定來說涉及用于頁(yè)巖地層中優(yōu)化型井生成的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁(yè)巖地層在烴回收中已變得愈加重要，因?yàn)槭秃吞烊粴獾娜騼r(jià)格一直上漲。然而，從頁(yè)巖地層提取烴通常較昂貴，且因此具有相對(duì)小的利潤(rùn)率。在典型鉆鑿操作中，可與增產(chǎn)和完井操作分開而鉆鑿井眼。這通常增加了鉆鑿操作的時(shí)間和成本。另外，通過將鉆鑿、增產(chǎn)和完井操作分開，可能難以基于井下條件動(dòng)態(tài)地修改增產(chǎn)操作。這也增加了操作的總體時(shí)間和成本。
【附圖說明】
[0003]通過部分參考以下描述和附圖可理解本公開的一些特定示例性實(shí)施方案。
[0004]圖1說明根據(jù)本公開的方面的示例性井規(guī)劃。
[0005]圖2說明根據(jù)本公開的方面的示例性鉆鑿和完井操作。
[0006]圖3說明根據(jù)本公開的方面的示例性鉆鑿和完井操作。
[0007]圖4說明根據(jù)本公開的方面的示例性鉆鑿和完井操作。
[0008]圖5說明根據(jù)本公開的方面的示例性鉆鑿和完井操作。
[0009]雖然已圖示和描述且通過參考本公開的示例性實(shí)施方案界定本公開的實(shí)施方案，但此類參考不暗示對(duì)本公開的限制，且不應(yīng)推斷出此類限制。所公開的主題容許有形式和功能上的大量修改、更改和等效物，如相關(guān)領(lǐng)域的且受益于本公開的技術(shù)人員將想到的。本公開的所圖示和描述的實(shí)施方案僅為示例，且并不窮舉本公開的范圍。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本公開大體涉及鉆井和烴回收操作，且更具體地涉及用于頁(yè)巖地層中優(yōu)化型井生成的系統(tǒng)和方法。
[0011]在本文中詳細(xì)描述本公開的說明性實(shí)施方案。為簡(jiǎn)潔起見，本說明書中可能不描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的所有特征。當(dāng)然，將了解，在任何此類實(shí)際實(shí)施方案的開發(fā)過程中，必須作出大量實(shí)現(xiàn)方式特定的決策以實(shí)現(xiàn)特定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，所述實(shí)現(xiàn)目標(biāo)將依據(jù)實(shí)現(xiàn)方式不同而變化。此外，將了解，此開發(fā)努力可能復(fù)雜且耗費(fèi)時(shí)間，但仍將是得到本公開的益處的本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的常規(guī)做法。
[0012]為促進(jìn)對(duì)本公開的較好理解，給出特定實(shí)施方案的以下示例。以下示例決不應(yīng)理解為限制或界定本公開的范圍。本公開的實(shí)施方案可適用于任何類型的地下地層中的水平井眼、豎直井眼、偏移井眼、多分支井眼、U形管連接井眼、交叉井眼、旁路井眼(圍繞中等深度通過卡落物來鉆鑿且回到下方的井中)或其它非線性井眼。特定實(shí)施方案可適用于例如記錄以線路、鋼絲和LWD獲取的數(shù)據(jù)。以下相對(duì)于一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式描述的實(shí)施方案不應(yīng)被認(rèn)為是限制性的。
[0013]根據(jù)本公開的實(shí)施方案，本文描述了多種用于頁(yè)巖地層中優(yōu)化型井生成的系統(tǒng)和方法。所述方法可包括確定地層內(nèi)的第一規(guī)劃增產(chǎn)位置。所述第一規(guī)劃增產(chǎn)位置可至少部分地基于地層的預(yù)定模型。地層中的井眼可用井下工具來鉆鑿。第一規(guī)劃增產(chǎn)位置至少部分地基于在井下工具處接收的數(shù)據(jù)。另外，井下工具可在調(diào)整后的第一規(guī)劃增產(chǎn)位置處使地層增產(chǎn)。在特定的其它實(shí)施方案中，可在調(diào)整后的第一規(guī)劃增產(chǎn)位置處使地層增產(chǎn)之后，基于在井下工具處接收的數(shù)據(jù)確定第二增產(chǎn)位置。
[0014]圖1說明根據(jù)本公開的方面的示例性井規(guī)劃100。如圖所示，井規(guī)劃100可包括地層102內(nèi)的計(jì)劃井路徑106。井路徑106可在地面101處開始，且沿著穿過巖層103、104和105的預(yù)定路徑前進(jìn)。井規(guī)劃100可進(jìn)一步包括巖層105內(nèi)的規(guī)劃增產(chǎn)位置107。增產(chǎn)操作可包括(但不限于)使地層斷裂和使地層穿孔。如本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員鑒于本公開將了解的，井規(guī)劃100可至少部分地基于在開始鉆井之前收集的先驗(yàn)數(shù)據(jù)(a-pr1ri dat)的集合。此先驗(yàn)數(shù)據(jù)的集合可包括來自偏移井眼的地層調(diào)查數(shù)據(jù)、來自地面101的地震數(shù)據(jù)、來自地層102內(nèi)的其它生產(chǎn)井眼的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、建模軟件、關(guān)于地層101的先前經(jīng)驗(yàn)值等。此先驗(yàn)數(shù)據(jù)的集合可用于確定所關(guān)注巖層，例如井路徑106應(yīng)被導(dǎo)向和到達(dá)的巖層105。另夕卜，所述先驗(yàn)數(shù)據(jù)的集合可用于確定針對(duì)至少一個(gè)斷裂或穿孔操作的規(guī)劃增產(chǎn)位置107。規(guī)劃增產(chǎn)位置107可例如經(jīng)選擇以使烴回收最大化、使針對(duì)周圍巖層的數(shù)據(jù)最小化等。可使用其它選擇準(zhǔn)則，如一般技術(shù)人員鑒于本公開將了解的。
[0015]一旦井規(guī)劃100被確定，就可開始鉆鑿、增產(chǎn)和完井操作。通常，鉆鑿操作首先被完成。鉆鑿操作可包括將鉆柱和鉆鑿組件引入到地層中。在特定實(shí)施方案中，鉆鑿組件可包括鉆頭，鉆頭由鉆柱驅(qū)動(dòng)或由井下馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。鉆鑿組件還可包括測(cè)井和測(cè)量設(shè)備，在鉆井時(shí)該測(cè)井和測(cè)量設(shè)備對(duì)地層102以及其它巖層103、104和105進(jìn)行測(cè)井。一旦鉆鑿?fù)瓿?，鉆柱和鉆鑿組件就可被取回到地面，且可通過將套管用混凝土膠粘就位來完成井眼。接著可將單獨(dú)增產(chǎn)工具降低到井下，以使套管穿孔且使地層斷裂。
[0016]圖2說明根據(jù)本公開的方面的示例性鉆鑿和完井操作200。如本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員鑒于本公開和下文的描述將了解的，示例性鉆鑿和完井操作可將鉆鑿和完井過程中的多個(gè)步驟組合而且設(shè)置實(shí)時(shí)更改井規(guī)劃的機(jī)構(gòu)。這樣可總體上減少鉆鑿和完井操作的時(shí)間和費(fèi)用，并且增加有效烴輸出和正在被鉆鑿的地層的壽命。如圖所示，鉆鑿和完井操作200可包括位于地面101處、處在地層102內(nèi)的井眼202的上方的鉆機(jī)201。井眼202可遵循圖1中說明的井路徑106。鉆機(jī)201可被耦合到位于井眼202內(nèi)的井下工具203。在特定實(shí)施方案中，井下工具203可經(jīng)由鉆柱208耦合到鉆機(jī)。在特定的其它實(shí)施方案中，井下工具可經(jīng)由例如線路或鋼絲耦合到鉆機(jī)。
[0017]井下工具203可包括底部鉆孔組件(BHA) 204和增產(chǎn)組件205。BHA 204可包括鉆頭207和LWD/MWD區(qū)段206 ;所述LWD/MWD區(qū)段206可在井眼202正在被鉆鑿時(shí)以及在井被鉆鑿以優(yōu)化斷裂位置(如下文將描述)之后，對(duì)地層102和巖層103-105進(jìn)行測(cè)井。在特定實(shí)施方案中，鉆柱208可旋轉(zhuǎn)和驅(qū)動(dòng)鉆頭207。在特定其它實(shí)施方案中，BHA 207可進(jìn)一步包括井下泥漿馬達(dá)，該井下泥漿馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆頭207。在此類實(shí)施方案中，增產(chǎn)工具205和BHA 204可經(jīng)由鋼絲連接到地面。在任一實(shí)施方案中，BHA 204可與位于地面處的控制單元212通信?？刂茊卧?12可包括處理和存儲(chǔ)器裝置，處理和存儲(chǔ)器裝置可含有指令集，所述指令集引起處理器接收來自LWD/MWD區(qū)段206的測(cè)量值和測(cè)井輸出值并將命令輸出到井下設(shè)備。如下文將描述的，控制單元212還可含有指令，所述指令引起處理器通過將來自LWD/MWD區(qū)段206的實(shí)時(shí)測(cè)量值和測(cè)井輸出值與先驗(yàn)?zāi)Ｐ捅容^來更改井規(guī)劃，包括規(guī)劃增產(chǎn)位置107。
[0018]鉆鑿泥漿209可在鉆鑿操作期間被泵送到井下，且可經(jīng)由鉆頭207中的端口退出鉆柱，從而將處在鉆柱208與井眼202之間的環(huán)空中的切肩(鉆肩)帶到地面。在井眼202已被鉆鑿到特定位置之后，鉆鑿操作可停止。接著可任選地通過在鉆柱內(nèi)且經(jīng)由鉆頭循環(huán)清潔流體以將鉆鑿泥漿循環(huán)到地面，來“清潔”井眼。這樣可防止地層被鉆鑿流體破壞。
[0019]根據(jù)本公開的方面，一旦鉆鑿已停止，BHA就可與井下工具203內(nèi)的增產(chǎn)組件205隔離。在特定實(shí)施方案中，增產(chǎn)組件205可經(jīng)由隔離組件211被耦合到BHA 204。BHA 204可使用球210而被隔離，球210下墜在向下流動(dòng)的流體209內(nèi)且安置在隔離組件211內(nèi)。通過隔離BHA 204，向下流動(dòng)的流體209的壓力可增加且經(jīng)由增產(chǎn)組件205噴射以用于增產(chǎn)操作。盡管球210和隔離組件211在本文中被描述為一種借以隔離BHA 204的機(jī)構(gòu)，但其它機(jī)構(gòu)也是可能的，包括多種電控閥。
[0020]如本領(lǐng)域一般技術(shù)人員鑒于本公開將了解的，通過將BHA 204與鉆柱208隔離，井下工具203可從鉆鑿設(shè)備被轉(zhuǎn)換為完井設(shè)備。具體地說，在BHA204被隔離的情況下，井下工具203的增產(chǎn)組件205可用于使地層102 (包括巖層105)在鉆鑿?fù)瓿芍蠹纯虜嗔?，而不必在井下坐放額外工具。
[0021]在特定實(shí)施方案中，地層102可隨著井下工具203從井眼202中被取出而斷裂，從而進(jìn)一步縮短操作時(shí)間。此外，如下文將描述的，鉆鑿和完井組件203的LWD/MWD區(qū)段206可在斷裂操作之后繼續(xù)對(duì)地層102進(jìn)行測(cè)井。在斷裂操作已完成之后，繼續(xù)實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，可使用測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)來確保斷裂成功，以依據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量值從井規(guī)劃中排除斷裂，或添加額外斷裂位置。
[0022]圖3說明根據(jù)本公開的方面的示例性鉆鑿和完井操作200，其中井下工具203的BHA 204已被隔離，且增產(chǎn)組件205正在使地層102中的巖層105斷裂。增產(chǎn)組件205可包括水流噴射(hydrajet)工具，或本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員鑒于本公開將了解的另一斷裂/增產(chǎn)工具。在所展示的實(shí)施方案中，可在鉆柱208中從地面101泵送高壓流體302。高壓流體302可離開增產(chǎn)組件205且在巖層105中引起斷裂301。另外，支撐劑303可被引入到鉆柱208與井眼202之間的環(huán)空中，或經(jīng)由鉆柱208被引入，且可被引入到斷裂301中和/或一旦斷裂完成就將斷裂隔離。
[0023]如圖所示，斷裂301的位置不同于來自井規(guī)劃100的規(guī)劃增產(chǎn)位置107。值得注意的是，隨著井眼202被鉆鑿，LWD/MWD區(qū)段206可對(duì)地層102進(jìn)行測(cè)井和測(cè)量，且將結(jié)果例如經(jīng)由遙測(cè)系統(tǒng)發(fā)射到控制單元212?？刂茊卧?12可接著使這些結(jié)果與所描述的先驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，且用所述結(jié)果更新地層模型?？刂茊卧?12可接著確定對(duì)于斷裂，以替代位置來取代位置107，以優(yōu)化地層響應(yīng)和烴回收。
[0024]除了從井規(guī)劃中更改斷裂的位置107外，控制單元212還可確定需要用于優(yōu)化回收的另一斷裂，且識(shí)別用于這種額外斷裂的位置。值得注意的是，這種確定可基于鉆鑿操作期間取得的測(cè)井和測(cè)量的結(jié)果來作出。另外，所述確定