用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法
用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及钻井和烃回收操作，且更特定来说涉及用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。
【背景技术】
[0002]页岩地层在烃回收中已变得愈加重要，因为石油和天然气的全球价格一直上涨。然而，从页岩地层提取烃通常较昂贵，且因此具有相对小的利润率。在典型钻凿操作中，可与增产和完井操作分开而钻凿井眼。这通常增加了钻凿操作的时间和成本。另外，通过将钻凿、增产和完井操作分开，可能难以基于井下条件动态地修改增产操作。这也增加了操作的总体时间和成本。
【附图说明】
[0003]通过部分参考以下描述和附图可理解本公开的一些特定示例性实施方案。
[0004]图1说明根据本公开的方面的示例性井规划。
[0005]图2说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0006]图3说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0007]图4说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0008]图5说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0009]虽然已图示和描述且通过参考本公开的示例性实施方案界定本公开的实施方案，但此类参考不暗示对本公开的限制，且不应推断出此类限制。所公开的主题容许有形式和功能上的大量修改、更改和等效物，如相关领域的且受益于本公开的技术人员将想到的。本公开的所图示和描述的实施方案仅为示例，且并不穷举本公开的范围。
【具体实施方式】
[0010]本公开大体涉及钻井和烃回收操作，且更具体地涉及用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。
[0011]在本文中详细描述本公开的说明性实施方案。为简洁起见，本说明书中可能不描述实际实现方式的所有特征。当然，将了解，在任何此类实际实施方案的开发过程中，必须作出大量实现方式特定的决策以实现特定实现目标，所述实现目标将依据实现方式不同而变化。此外，将了解，此开发努力可能复杂且耗费时间，但仍将是得到本公开的益处的本领域的一般技术人员的常规做法。
[0012]为促进对本公开的较好理解，给出特定实施方案的以下示例。以下示例决不应理解为限制或界定本公开的范围。本公开的实施方案可适用于任何类型的地下地层中的水平井眼、竖直井眼、偏移井眼、多分支井眼、U形管连接井眼、交叉井眼、旁路井眼(围绕中等深度通过卡落物来钻凿且回到下方的井中)或其它非线性井眼。特定实施方案可适用于例如记录以线路、钢丝和LWD获取的数据。以下相对于一个实现方式描述的实施方案不应被认为是限制性的。
[0013]根据本公开的实施方案，本文描述了多种用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。所述方法可包括确定地层内的第一规划增产位置。所述第一规划增产位置可至少部分地基于地层的预定模型。地层中的井眼可用井下工具来钻凿。第一规划增产位置至少部分地基于在井下工具处接收的数据。另外，井下工具可在调整后的第一规划增产位置处使地层增产。在特定的其它实施方案中，可在调整后的第一规划增产位置处使地层增产之后，基于在井下工具处接收的数据确定第二增产位置。
[0014]图1说明根据本公开的方面的示例性井规划100。如图所示，井规划100可包括地层102内的计划井路径106。井路径106可在地面101处开始，且沿着穿过岩层103、104和105的预定路径前进。井规划100可进一步包括岩层105内的规划增产位置107。增产操作可包括(但不限于)使地层断裂和使地层穿孔。如本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的，井规划100可至少部分地基于在开始钻井之前收集的先验数据(a-pr1ri dat)的集合。此先验数据的集合可包括来自偏移井眼的地层调查数据、来自地面101的地震数据、来自地层102内的其它生产井眼的测井数据、建模软件、关于地层101的先前经验值等。此先验数据的集合可用于确定所关注岩层，例如井路径106应被导向和到达的岩层105。另夕卜，所述先验数据的集合可用于确定针对至少一个断裂或穿孔操作的规划增产位置107。规划增产位置107可例如经选择以使烃回收最大化、使针对周围岩层的数据最小化等。可使用其它选择准则，如一般技术人员鉴于本公开将了解的。
[0015]一旦井规划100被确定，就可开始钻凿、增产和完井操作。通常，钻凿操作首先被完成。钻凿操作可包括将钻柱和钻凿组件引入到地层中。在特定实施方案中，钻凿组件可包括钻头，钻头由钻柱驱动或由井下马达驱动。钻凿组件还可包括测井和测量设备，在钻井时该测井和测量设备对地层102以及其它岩层103、104和105进行测井。一旦钻凿完成，钻柱和钻凿组件就可被取回到地面，且可通过将套管用混凝土胶粘就位来完成井眼。接着可将单独增产工具降低到井下，以使套管穿孔且使地层断裂。
[0016]图2说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作200。如本领域的一般技术人员鉴于本公开和下文的描述将了解的，示例性钻凿和完井操作可将钻凿和完井过程中的多个步骤组合而且设置实时更改井规划的机构。这样可总体上减少钻凿和完井操作的时间和费用，并且增加有效烃输出和正在被钻凿的地层的寿命。如图所示，钻凿和完井操作200可包括位于地面101处、处在地层102内的井眼202的上方的钻机201。井眼202可遵循图1中说明的井路径106。钻机201可被耦合到位于井眼202内的井下工具203。在特定实施方案中，井下工具203可经由钻柱208耦合到钻机。在特定的其它实施方案中，井下工具可经由例如线路或钢丝耦合到钻机。
[0017]井下工具203可包括底部钻孔组件(BHA) 204和增产组件205。BHA 204可包括钻头207和LWD/MWD区段206 ;所述LWD/MWD区段206可在井眼202正在被钻凿时以及在井被钻凿以优化断裂位置(如下文将描述)之后，对地层102和岩层103-105进行测井。在特定实施方案中，钻柱208可旋转和驱动钻头207。在特定其它实施方案中，BHA 207可进一步包括井下泥浆马达，该井下泥浆马达驱动钻头207。在此类实施方案中，增产工具205和BHA 204可经由钢丝连接到地面。在任一实施方案中，BHA 204可与位于地面处的控制单元212通信。控制单元212可包括处理和存储器装置，处理和存储器装置可含有指令集，所述指令集引起处理器接收来自LWD/MWD区段206的测量值和测井输出值并将命令输出到井下设备。如下文将描述的，控制单元212还可含有指令，所述指令引起处理器通过将来自LWD/MWD区段206的实时测量值和测井输出值与先验模型比较来更改井规划，包括规划增产位置107。
[0018]钻凿泥浆209可在钻凿操作期间被泵送到井下，且可经由钻头207中的端口退出钻柱，从而将处在钻柱208与井眼202之间的环空中的切肩(钻肩)带到地面。在井眼202已被钻凿到特定位置之后，钻凿操作可停止。接着可任选地通过在钻柱内且经由钻头循环清洁流体以将钻凿泥浆循环到地面，来“清洁”井眼。这样可防止地层被钻凿流体破坏。
[0019]根据本公开的方面，一旦钻凿已停止，BHA就可与井下工具203内的增产组件205隔离。在特定实施方案中，增产组件205可经由隔离组件211被耦合到BHA 204。BHA 204可使用球210而被隔离，球210下坠在向下流动的流体209内且安置在隔离组件211内。通过隔离BHA 204，向下流动的流体209的压力可增加且经由增产组件205喷射以用于增产操作。尽管球210和隔离组件211在本文中被描述为一种借以隔离BHA 204的机构，但其它机构也是可能的，包括多种电控阀。
[0020]如本领域一般技术人员鉴于本公开将了解的，通过将BHA 204与钻柱208隔离，井下工具203可从钻凿设备被转换为完井设备。具体地说，在BHA204被隔离的情况下，井下工具203的增产组件205可用于使地层102 (包括岩层105)在钻凿完成之后即刻断裂，而不必在井下坐放额外工具。
[0021]在特定实施方案中，地层102可随着井下工具203从井眼202中被取出而断裂，从而进一步缩短操作时间。此外，如下文将描述的，钻凿和完井组件203的LWD/MWD区段206可在断裂操作之后继续对地层102进行测井。在断裂操作已完成之后，继续实时记录数据，可使用测井数据来确保断裂成功，以依据实时测量值从井规划中排除断裂，或添加额外断裂位置。
[0022]图3说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作200，其中井下工具203的BHA 204已被隔离，且增产组件205正在使地层102中的岩层105断裂。增产组件205可包括水流喷射(hydrajet)工具，或本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的另一断裂/增产工具。在所展示的实施方案中，可在钻柱208中从地面101泵送高压流体302。高压流体302可离开增产组件205且在岩层105中引起断裂301。另外，支撑剂303可被引入到钻柱208与井眼202之间的环空中，或经由钻柱208被引入，且可被引入到断裂301中和/或一旦断裂完成就将断裂隔离。
[0023]如图所示，断裂301的位置不同于来自井规划100的规划增产位置107。值得注意的是，随着井眼202被钻凿，LWD/MWD区段206可对地层102进行测井和测量，且将结果例如经由遥测系统发射到控制单元212。控制单元212可接着使这些结果与所描述的先验数据进行比较，且用所述结果更新地层模型。控制单元212可接着确定对于断裂，以替代位置来取代位置107，以优化地层响应和烃回收。
[0024]除了从井规划中更改断裂的位置107外，控制单元212还可确定需要用于优化回收的另一断裂，且识别用于这种额外断裂的位置。值得注意的是，这种确定可基于钻凿操作期间取得的测井和测量的结果来作出。另外，所述确定 可基于在已产生断裂301之后取得的地层测井和测量来作出。一旦已产生断裂301，钻凿和完井组件就可朝向地面101移动。随着组件被取出，LWD/MWD片段206可继续对地层进行测井和测量。这些测量值可反映出断裂301的相对成功。基于断裂301的相对成功，举例来说，可产生额外断裂。图4，举例来说，示出了钻凿和完井组件203在第二位置401处使地层断裂。如本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的，可在组件203正在从井眼202中被取出时产生断裂401，从而缩短操作时间。另外，尽管示出的是一个额外断裂401，但可在多个位置产生多个额外断裂。
[0025]如图5中可见，一旦断裂301和401已被完成，且钻凿和完井设备203从井眼202中被移除，完井柱500就可被引入到井眼202中。尽管为便于阐释仅示出了两个断裂301和401以及层级，但整合有本公开的多个方案的操作可用于在许多地层岩层(多个层级)上产生数十个断裂。如图所示，完井柱可根据地层102中的断裂位置301和401来配置。举例来说，完井柱500可包括被设置在断裂401的任一侧上的膨胀式封隔器502，膨胀式封隔器502将该断裂与完井柱500的外部隔离。同样，完井柱500可包括被设置在断裂301的任一侧上的膨胀式封隔器504，膨胀式封隔器504将该断裂与完井柱500的外部隔离。值得注意的是，完井柱500可具有开口 506和508，开口 506和508分别接近断裂401和301，这些开口允许烃进入完井柱500的内部以在地面处进行收集。
[0026]如本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的，可在完井柱500被引入到井眼202中之前，依据断裂的位置和配置，视需要来修改膨胀式封隔器和开口的位置。同样，在特定实施方案中，完井柱500可包括智能元件，例如流入控制装置和可控套筒，该流入控制装置和可控套筒可通过限制流体流动来延长地层的有用寿命。
[0027]根据本公开的特定实施方案，用于页岩地层中优化型井生成的示例性系统可包括底部钻孔组件(BHA)，其中BHA包括钻头和随钻测井LWD设备。增产组件可被耦合到BHA。控制单元可与LWD设备通信。控制单元可包括处理器和存储器装置，其中存储器装置含有指令集，所述指令集当由处理器执行时引起处理器执行以下步骤:在钻凿操作期间接收来自LWD设备的第一数据；至少部分地基于第一数据调整第一规划增产位置，其中所述第一规划增产位置至少部分地基于地层的预定模型；在第一规划增产位置处地层被增产之后，从LWD设备接收第二数据；且至少部分地基于第二数据确定第二增产位置。在特定实施方案中，所述指令当由处理器执行时可进一步引起处理器执行以下步骤:至少部分地基于地层的预定模型确定地层内的第二规划增产位置；且至少部分地基于第二数据，确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。
[0028]根据本公开的特定实施方案，用于页岩地层中优化型井生成的示例性方法可包括用井下工具来钻凿井眼。井下工具可包括钻头、随钻测井(LWD)组件和增产组件。钻头可与增产组件隔离。在第一位置处，地层可使用增产组件而被增产。在第一位置处使地层增产之后，可在LWD组件处接收来自地层的第一测量值。另外，可至少部分地基于第一测量值来确定是否在另一位置处使地层增产。在特定实施方案中，至少部分地基于第一测量值来确定是否在另一位置处使地层增产可包括:至少部分地基于地层的预定模型来确定地层内的第二规划增产位置；以及至少部分地基于第一测量值来确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。在特定其它实施方案中，至少部分地基于第一测量值来确定是否在另一位置处使地层增产可包括:至少部分地基于第一测量值来确定第二增产位置。
[0029]因此，本公开较好地适于获得所提及的以及其中固有的目标和优点。上文公开的特定实施方案仅为说明性的，因为本公开可以得到本文教示的本领域技术人员显而易见的不同但等效方式修改和实践。此外，除所附权利要求书中所描述之外，不希望对本文展示的构造或设计的细节的限制。因此，显然，上文公开的特定说明性实施方案可经更改或修改，且所有此类变化应视为在本公开的范围和精神内。并且，除非专利权持有人以其它方式明确且清楚地界定，否则权利要求书中的术语具有其普通、一般含义。如权利要求书中使用的不定冠词“一”在本文中被定义为表示其引入一个或多个元件。在权利要求书的范围内为方便起见使用术语“天然气”来表示各个等式。应了解，权利要求书中的术语“天然气”可与术语“石油”互换使用，因为油母质孔隙度计算同等适用于含有产生天然气的油母质的地层以及含有产生石油的油母质的地层。
【主权项】
1.一种用于页岩地层中优化型井生成的方法，其包括: 用井下工具在地层中钻凿井眼； 至少部分地基于在所述井下工具处接收的数据调整第一规划增产位置，其中所述第一规划增产位置对应于地层的预定模型；以及 用所述井下工具在调整后的所述第一规划增产位置处使地层增产。2.如权利要求1所述的方法，其中所述井下工具包括: 钻头; 随钻测井(LWD)组件；以及 增产组件。3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括:使用球和座的机构将所述钻头与所述增产组件隔离。4.如权利要求3所述的方法，其中所述钻头被与所述增产组件隔离。5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括: 在调整后的所述规划增产位置处地层被增产之后，至少部分地基于在所述井下工具处接收的数据确定第二增产位置。6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括: 至少部分地基于地层的所述预定模型确定地层内的第二规划增产位置；以及在调整后的所述规划增产位置处地层被增产之后，至少部分地基于所述井下工具处接收的数据，确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括:将完井柱引入到地层中，其中所述完井柱被配置为与调整后的所述第一规划增产位置对准。8.如权利要求7所述的方法，其中所述完井柱包括至少一个膨胀式封隔器，以及与调整后的所述第一规划增产位置对准的至少一个开口。9.一种用于页岩地层中优化型井生成的系统，其包括: 底部钻孔组件(BHA)，其中所述BHA包括钻头和随钻测井LWD设备； 增产组件，其被耦合到所述BHA ;以及 控制单元，其与所述LWD设备通信，其中所述控制单元包括处理器和存储器装置，其中所述存储器装置含有指令集，所述指令集当由所述处理器执行时弓I起所述处理器: 在钻凿操作期间从所述LWD设备接收第一数据； 至少部分地基于所述第一数据调整第一规划增产位置，其中所述第一规划增产位置至少部分地基于地层的预定模型； 在所述第一规划增产位置处地层被增产之后，从所述LWD设备接收第二数据；且 至少部分地基于所述第二数据确定第二增产位置。10.如权利要求9所述的系统，其中所述BHA经由隔离组件而被耦合到所述增产组件。11.如权利要求9所述的系统，其中所述指令集当由所述处理器执行时进一步引起所述处理器: 至少部分地基于地层的所述预定模型确定地层内的第二规划增产位置；且 至少部分地基于所述第二数据确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。12.如权利要求9所述的系统，其进一步包括完井柱，其中所述完井柱被配置为至少与调整后的所述第一规划增产位置对准。13.一种用于页岩地层中优化型井生成的方法，其包括: 用井下工具钻凿井眼，其中所述井下工具包括: 钻头; 随钻测井(LWD)组件；以及 增产组件； 将所述钻头与所述增产组件隔离； 在第一位置处使用所述增产组件使地层增产； 在所述第一位置处使地层增产之后，在所述LWD组件处接收来自地层的第一测量值； 至少部分地基于所述第一测量值确定是否在另一位置处使地层增产。14.如权利要求13所述的方法，其中将所述钻头与所述增产组件隔离包括使用球和座的机构。15.如权利要求13所述的方法，其中所述增产组件包括水流喷射断裂工具。16.如权利要求13所述的方法，其中所述第一位置包括地层内的第一规划增产位置，所述第一规划增产位置至少部分地使用地层的预定模型而被确定。17.如权利要求13所述的方法，其中至少部分地基于所述第一测量值确定是否在另一位置处使地层增产包括: 至少部分地基于地层的所述预定模型确定地层内的第二规划增产位置；以及 至少部分地基于所述第一测量值确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。18.如权利要求13所述的方法，其中至少部分地基于所述第一测量值确定是否在另一位置处使地层增产包括至少部分地基于所述第一测量值确定第二增产位置。19.如权利要求13所述的方法，其进一步包括:将完井柱引入到地层中，其中所述完井柱被配置为与调整后的所述第一规划增产位置对准。20.如权利要求13所述的方法，其中所述完井柱包括至少一个膨胀式封隔器，以及与调整后的所述第一规划增产位置对准的至少一个开口。
【专利摘要】本文描述用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。所述方法包括基于地层的预定模型确定所述地层内的第一规划增产位置(107)。使用底部钻孔组件(204)以及LWD/MWD区段(206)钻凿井眼。使用实时测量值来更新所述地层模型，且确定用于增产的替代位置(301)。通过将下坠球安置在LWD区段与增产组件之间的球座上来将所述BHA与所述增产组件(205)隔离。在所述替代增产位置处地层被增产之后，可基于在所述BHA处接收的数据来确定第二增产位置。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN104903541
【申请号】CN201380069921
【发明人】小斯图尔特·H·福勒, A·沙玛, C·E·温德勒, K·E·霍尔茨曼
【申请人】哈利伯顿能源服务公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年2月21日
【公告号】CA2898736A1, EP2929135A1, US20150068735, WO2014130036A1
【技术领域】
[0001]本公开大体涉及钻井和烃回收操作，且更特定来说涉及用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。
【背景技术】
[0002]页岩地层在烃回收中已变得愈加重要，因为石油和天然气的全球价格一直上涨。然而，从页岩地层提取烃通常较昂贵，且因此具有相对小的利润率。在典型钻凿操作中，可与增产和完井操作分开而钻凿井眼。这通常增加了钻凿操作的时间和成本。另外，通过将钻凿、增产和完井操作分开，可能难以基于井下条件动态地修改增产操作。这也增加了操作的总体时间和成本。
【附图说明】
[0003]通过部分参考以下描述和附图可理解本公开的一些特定示例性实施方案。
[0004]图1说明根据本公开的方面的示例性井规划。
[0005]图2说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0006]图3说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0007]图4说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0008]图5说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作。
[0009]虽然已图示和描述且通过参考本公开的示例性实施方案界定本公开的实施方案，但此类参考不暗示对本公开的限制，且不应推断出此类限制。所公开的主题容许有形式和功能上的大量修改、更改和等效物，如相关领域的且受益于本公开的技术人员将想到的。本公开的所图示和描述的实施方案仅为示例，且并不穷举本公开的范围。
【具体实施方式】
[0010]本公开大体涉及钻井和烃回收操作，且更具体地涉及用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。
[0011]在本文中详细描述本公开的说明性实施方案。为简洁起见，本说明书中可能不描述实际实现方式的所有特征。当然，将了解，在任何此类实际实施方案的开发过程中，必须作出大量实现方式特定的决策以实现特定实现目标，所述实现目标将依据实现方式不同而变化。此外，将了解，此开发努力可能复杂且耗费时间，但仍将是得到本公开的益处的本领域的一般技术人员的常规做法。
[0012]为促进对本公开的较好理解，给出特定实施方案的以下示例。以下示例决不应理解为限制或界定本公开的范围。本公开的实施方案可适用于任何类型的地下地层中的水平井眼、竖直井眼、偏移井眼、多分支井眼、U形管连接井眼、交叉井眼、旁路井眼(围绕中等深度通过卡落物来钻凿且回到下方的井中)或其它非线性井眼。特定实施方案可适用于例如记录以线路、钢丝和LWD获取的数据。以下相对于一个实现方式描述的实施方案不应被认为是限制性的。
[0013]根据本公开的实施方案，本文描述了多种用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。所述方法可包括确定地层内的第一规划增产位置。所述第一规划增产位置可至少部分地基于地层的预定模型。地层中的井眼可用井下工具来钻凿。第一规划增产位置至少部分地基于在井下工具处接收的数据。另外，井下工具可在调整后的第一规划增产位置处使地层增产。在特定的其它实施方案中，可在调整后的第一规划增产位置处使地层增产之后，基于在井下工具处接收的数据确定第二增产位置。
[0014]图1说明根据本公开的方面的示例性井规划100。如图所示，井规划100可包括地层102内的计划井路径106。井路径106可在地面101处开始，且沿着穿过岩层103、104和105的预定路径前进。井规划100可进一步包括岩层105内的规划增产位置107。增产操作可包括(但不限于)使地层断裂和使地层穿孔。如本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的，井规划100可至少部分地基于在开始钻井之前收集的先验数据(a-pr1ri dat)的集合。此先验数据的集合可包括来自偏移井眼的地层调查数据、来自地面101的地震数据、来自地层102内的其它生产井眼的测井数据、建模软件、关于地层101的先前经验值等。此先验数据的集合可用于确定所关注岩层，例如井路径106应被导向和到达的岩层105。另夕卜，所述先验数据的集合可用于确定针对至少一个断裂或穿孔操作的规划增产位置107。规划增产位置107可例如经选择以使烃回收最大化、使针对周围岩层的数据最小化等。可使用其它选择准则，如一般技术人员鉴于本公开将了解的。
[0015]一旦井规划100被确定，就可开始钻凿、增产和完井操作。通常，钻凿操作首先被完成。钻凿操作可包括将钻柱和钻凿组件引入到地层中。在特定实施方案中，钻凿组件可包括钻头，钻头由钻柱驱动或由井下马达驱动。钻凿组件还可包括测井和测量设备，在钻井时该测井和测量设备对地层102以及其它岩层103、104和105进行测井。一旦钻凿完成，钻柱和钻凿组件就可被取回到地面，且可通过将套管用混凝土胶粘就位来完成井眼。接着可将单独增产工具降低到井下，以使套管穿孔且使地层断裂。
[0016]图2说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作200。如本领域的一般技术人员鉴于本公开和下文的描述将了解的，示例性钻凿和完井操作可将钻凿和完井过程中的多个步骤组合而且设置实时更改井规划的机构。这样可总体上减少钻凿和完井操作的时间和费用，并且增加有效烃输出和正在被钻凿的地层的寿命。如图所示，钻凿和完井操作200可包括位于地面101处、处在地层102内的井眼202的上方的钻机201。井眼202可遵循图1中说明的井路径106。钻机201可被耦合到位于井眼202内的井下工具203。在特定实施方案中，井下工具203可经由钻柱208耦合到钻机。在特定的其它实施方案中，井下工具可经由例如线路或钢丝耦合到钻机。
[0017]井下工具203可包括底部钻孔组件(BHA) 204和增产组件205。BHA 204可包括钻头207和LWD/MWD区段206 ;所述LWD/MWD区段206可在井眼202正在被钻凿时以及在井被钻凿以优化断裂位置(如下文将描述)之后，对地层102和岩层103-105进行测井。在特定实施方案中，钻柱208可旋转和驱动钻头207。在特定其它实施方案中，BHA 207可进一步包括井下泥浆马达，该井下泥浆马达驱动钻头207。在此类实施方案中，增产工具205和BHA 204可经由钢丝连接到地面。在任一实施方案中，BHA 204可与位于地面处的控制单元212通信。控制单元212可包括处理和存储器装置，处理和存储器装置可含有指令集，所述指令集引起处理器接收来自LWD/MWD区段206的测量值和测井输出值并将命令输出到井下设备。如下文将描述的，控制单元212还可含有指令，所述指令引起处理器通过将来自LWD/MWD区段206的实时测量值和测井输出值与先验模型比较来更改井规划，包括规划增产位置107。
[0018]钻凿泥浆209可在钻凿操作期间被泵送到井下，且可经由钻头207中的端口退出钻柱，从而将处在钻柱208与井眼202之间的环空中的切肩(钻肩)带到地面。在井眼202已被钻凿到特定位置之后，钻凿操作可停止。接着可任选地通过在钻柱内且经由钻头循环清洁流体以将钻凿泥浆循环到地面，来“清洁”井眼。这样可防止地层被钻凿流体破坏。
[0019]根据本公开的方面，一旦钻凿已停止，BHA就可与井下工具203内的增产组件205隔离。在特定实施方案中，增产组件205可经由隔离组件211被耦合到BHA 204。BHA 204可使用球210而被隔离，球210下坠在向下流动的流体209内且安置在隔离组件211内。通过隔离BHA 204，向下流动的流体209的压力可增加且经由增产组件205喷射以用于增产操作。尽管球210和隔离组件211在本文中被描述为一种借以隔离BHA 204的机构，但其它机构也是可能的，包括多种电控阀。
[0020]如本领域一般技术人员鉴于本公开将了解的，通过将BHA 204与钻柱208隔离，井下工具203可从钻凿设备被转换为完井设备。具体地说，在BHA204被隔离的情况下，井下工具203的增产组件205可用于使地层102 (包括岩层105)在钻凿完成之后即刻断裂，而不必在井下坐放额外工具。
[0021]在特定实施方案中，地层102可随着井下工具203从井眼202中被取出而断裂，从而进一步缩短操作时间。此外，如下文将描述的，钻凿和完井组件203的LWD/MWD区段206可在断裂操作之后继续对地层102进行测井。在断裂操作已完成之后，继续实时记录数据，可使用测井数据来确保断裂成功，以依据实时测量值从井规划中排除断裂，或添加额外断裂位置。
[0022]图3说明根据本公开的方面的示例性钻凿和完井操作200，其中井下工具203的BHA 204已被隔离，且增产组件205正在使地层102中的岩层105断裂。增产组件205可包括水流喷射(hydrajet)工具，或本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的另一断裂/增产工具。在所展示的实施方案中，可在钻柱208中从地面101泵送高压流体302。高压流体302可离开增产组件205且在岩层105中引起断裂301。另外，支撑剂303可被引入到钻柱208与井眼202之间的环空中，或经由钻柱208被引入，且可被引入到断裂301中和/或一旦断裂完成就将断裂隔离。
[0023]如图所示，断裂301的位置不同于来自井规划100的规划增产位置107。值得注意的是，随着井眼202被钻凿，LWD/MWD区段206可对地层102进行测井和测量，且将结果例如经由遥测系统发射到控制单元212。控制单元212可接着使这些结果与所描述的先验数据进行比较，且用所述结果更新地层模型。控制单元212可接着确定对于断裂，以替代位置来取代位置107，以优化地层响应和烃回收。
[0024]除了从井规划中更改断裂的位置107外，控制单元212还可确定需要用于优化回收的另一断裂，且识别用于这种额外断裂的位置。值得注意的是，这种确定可基于钻凿操作期间取得的测井和测量的结果来作出。另外，所述确定 可基于在已产生断裂301之后取得的地层测井和测量来作出。一旦已产生断裂301，钻凿和完井组件就可朝向地面101移动。随着组件被取出，LWD/MWD片段206可继续对地层进行测井和测量。这些测量值可反映出断裂301的相对成功。基于断裂301的相对成功，举例来说，可产生额外断裂。图4，举例来说，示出了钻凿和完井组件203在第二位置401处使地层断裂。如本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的，可在组件203正在从井眼202中被取出时产生断裂401，从而缩短操作时间。另外，尽管示出的是一个额外断裂401，但可在多个位置产生多个额外断裂。
[0025]如图5中可见，一旦断裂301和401已被完成，且钻凿和完井设备203从井眼202中被移除，完井柱500就可被引入到井眼202中。尽管为便于阐释仅示出了两个断裂301和401以及层级，但整合有本公开的多个方案的操作可用于在许多地层岩层(多个层级)上产生数十个断裂。如图所示，完井柱可根据地层102中的断裂位置301和401来配置。举例来说，完井柱500可包括被设置在断裂401的任一侧上的膨胀式封隔器502，膨胀式封隔器502将该断裂与完井柱500的外部隔离。同样，完井柱500可包括被设置在断裂301的任一侧上的膨胀式封隔器504，膨胀式封隔器504将该断裂与完井柱500的外部隔离。值得注意的是，完井柱500可具有开口 506和508，开口 506和508分别接近断裂401和301，这些开口允许烃进入完井柱500的内部以在地面处进行收集。
[0026]如本领域的一般技术人员鉴于本公开将了解的，可在完井柱500被引入到井眼202中之前，依据断裂的位置和配置，视需要来修改膨胀式封隔器和开口的位置。同样，在特定实施方案中，完井柱500可包括智能元件，例如流入控制装置和可控套筒，该流入控制装置和可控套筒可通过限制流体流动来延长地层的有用寿命。
[0027]根据本公开的特定实施方案，用于页岩地层中优化型井生成的示例性系统可包括底部钻孔组件(BHA)，其中BHA包括钻头和随钻测井LWD设备。增产组件可被耦合到BHA。控制单元可与LWD设备通信。控制单元可包括处理器和存储器装置，其中存储器装置含有指令集，所述指令集当由处理器执行时引起处理器执行以下步骤:在钻凿操作期间接收来自LWD设备的第一数据；至少部分地基于第一数据调整第一规划增产位置，其中所述第一规划增产位置至少部分地基于地层的预定模型；在第一规划增产位置处地层被增产之后，从LWD设备接收第二数据；且至少部分地基于第二数据确定第二增产位置。在特定实施方案中，所述指令当由处理器执行时可进一步引起处理器执行以下步骤:至少部分地基于地层的预定模型确定地层内的第二规划增产位置；且至少部分地基于第二数据，确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。
[0028]根据本公开的特定实施方案，用于页岩地层中优化型井生成的示例性方法可包括用井下工具来钻凿井眼。井下工具可包括钻头、随钻测井(LWD)组件和增产组件。钻头可与增产组件隔离。在第一位置处，地层可使用增产组件而被增产。在第一位置处使地层增产之后，可在LWD组件处接收来自地层的第一测量值。另外，可至少部分地基于第一测量值来确定是否在另一位置处使地层增产。在特定实施方案中，至少部分地基于第一测量值来确定是否在另一位置处使地层增产可包括:至少部分地基于地层的预定模型来确定地层内的第二规划增产位置；以及至少部分地基于第一测量值来确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。在特定其它实施方案中，至少部分地基于第一测量值来确定是否在另一位置处使地层增产可包括:至少部分地基于第一测量值来确定第二增产位置。
[0029]因此，本公开较好地适于获得所提及的以及其中固有的目标和优点。上文公开的特定实施方案仅为说明性的，因为本公开可以得到本文教示的本领域技术人员显而易见的不同但等效方式修改和实践。此外，除所附权利要求书中所描述之外，不希望对本文展示的构造或设计的细节的限制。因此，显然，上文公开的特定说明性实施方案可经更改或修改，且所有此类变化应视为在本公开的范围和精神内。并且，除非专利权持有人以其它方式明确且清楚地界定，否则权利要求书中的术语具有其普通、一般含义。如权利要求书中使用的不定冠词“一”在本文中被定义为表示其引入一个或多个元件。在权利要求书的范围内为方便起见使用术语“天然气”来表示各个等式。应了解，权利要求书中的术语“天然气”可与术语“石油”互换使用，因为油母质孔隙度计算同等适用于含有产生天然气的油母质的地层以及含有产生石油的油母质的地层。
【主权项】
1.一种用于页岩地层中优化型井生成的方法，其包括: 用井下工具在地层中钻凿井眼； 至少部分地基于在所述井下工具处接收的数据调整第一规划增产位置，其中所述第一规划增产位置对应于地层的预定模型；以及 用所述井下工具在调整后的所述第一规划增产位置处使地层增产。2.如权利要求1所述的方法，其中所述井下工具包括: 钻头; 随钻测井(LWD)组件；以及 增产组件。3.如权利要求2所述的方法，其进一步包括:使用球和座的机构将所述钻头与所述增产组件隔离。4.如权利要求3所述的方法，其中所述钻头被与所述增产组件隔离。5.如权利要求1所述的方法，其进一步包括: 在调整后的所述规划增产位置处地层被增产之后，至少部分地基于在所述井下工具处接收的数据确定第二增产位置。6.如权利要求1所述的方法，其进一步包括: 至少部分地基于地层的所述预定模型确定地层内的第二规划增产位置；以及在调整后的所述规划增产位置处地层被增产之后，至少部分地基于所述井下工具处接收的数据，确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括:将完井柱引入到地层中，其中所述完井柱被配置为与调整后的所述第一规划增产位置对准。8.如权利要求7所述的方法，其中所述完井柱包括至少一个膨胀式封隔器，以及与调整后的所述第一规划增产位置对准的至少一个开口。9.一种用于页岩地层中优化型井生成的系统，其包括: 底部钻孔组件(BHA)，其中所述BHA包括钻头和随钻测井LWD设备； 增产组件，其被耦合到所述BHA ;以及 控制单元，其与所述LWD设备通信，其中所述控制单元包括处理器和存储器装置，其中所述存储器装置含有指令集，所述指令集当由所述处理器执行时弓I起所述处理器: 在钻凿操作期间从所述LWD设备接收第一数据； 至少部分地基于所述第一数据调整第一规划增产位置，其中所述第一规划增产位置至少部分地基于地层的预定模型； 在所述第一规划增产位置处地层被增产之后，从所述LWD设备接收第二数据；且 至少部分地基于所述第二数据确定第二增产位置。10.如权利要求9所述的系统，其中所述BHA经由隔离组件而被耦合到所述增产组件。11.如权利要求9所述的系统，其中所述指令集当由所述处理器执行时进一步引起所述处理器: 至少部分地基于地层的所述预定模型确定地层内的第二规划增产位置；且 至少部分地基于所述第二数据确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。12.如权利要求9所述的系统，其进一步包括完井柱，其中所述完井柱被配置为至少与调整后的所述第一规划增产位置对准。13.一种用于页岩地层中优化型井生成的方法，其包括: 用井下工具钻凿井眼，其中所述井下工具包括: 钻头; 随钻测井(LWD)组件；以及 增产组件； 将所述钻头与所述增产组件隔离； 在第一位置处使用所述增产组件使地层增产； 在所述第一位置处使地层增产之后，在所述LWD组件处接收来自地层的第一测量值； 至少部分地基于所述第一测量值确定是否在另一位置处使地层增产。14.如权利要求13所述的方法，其中将所述钻头与所述增产组件隔离包括使用球和座的机构。15.如权利要求13所述的方法，其中所述增产组件包括水流喷射断裂工具。16.如权利要求13所述的方法，其中所述第一位置包括地层内的第一规划增产位置，所述第一规划增产位置至少部分地使用地层的预定模型而被确定。17.如权利要求13所述的方法，其中至少部分地基于所述第一测量值确定是否在另一位置处使地层增产包括: 至少部分地基于地层的所述预定模型确定地层内的第二规划增产位置；以及 至少部分地基于所述第一测量值确定在所述第二规划增产位置处不使地层增产。18.如权利要求13所述的方法，其中至少部分地基于所述第一测量值确定是否在另一位置处使地层增产包括至少部分地基于所述第一测量值确定第二增产位置。19.如权利要求13所述的方法，其进一步包括:将完井柱引入到地层中，其中所述完井柱被配置为与调整后的所述第一规划增产位置对准。20.如权利要求13所述的方法，其中所述完井柱包括至少一个膨胀式封隔器，以及与调整后的所述第一规划增产位置对准的至少一个开口。
【专利摘要】本文描述用于页岩地层中优化型井生成的系统和方法。所述方法包括基于地层的预定模型确定所述地层内的第一规划增产位置(107)。使用底部钻孔组件(204)以及LWD/MWD区段(206)钻凿井眼。使用实时测量值来更新所述地层模型，且确定用于增产的替代位置(301)。通过将下坠球安置在LWD区段与增产组件之间的球座上来将所述BHA与所述增产组件(205)隔离。在所述替代增产位置处地层被增产之后，可基于在所述BHA处接收的数据来确定第二增产位置。
【IPC分类】E21B43/26
【公开号】CN104903541
【申请号】CN201380069921
【发明人】小斯图尔特·H·福勒, A·沙玛, C·E·温德勒, K·E·霍尔茨曼
【申请人】哈利伯顿能源服务公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年2月21日
【公告号】CA2898736A1, EP2929135A1, US20150068735, WO2014130036A1
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