CN109312616B - 用于水力压裂储层的分析的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

各种方法和井系统被提供，用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层。该方法和井系统分析从井流出的流体的地面流动特性(例如，使用多相流量计)，以便表征用于井的一个或多个间隔(或其他部分)的一个或多个间隔的局部地层特性。

Description

用于水力压裂储层的分析的方法和系统
背景技术
生产储存在致密储层中的烃的完井通常很复杂且安装和维护成本高。认识到这些复杂性和费用后，人们更加强调与这些完井相关的效率及对井的寿命的维护。
生产储存在紧密储层中的烃的井被分隔成沿井的长度间隔开的多个间隔(也称为段或区域)是常见的。短部分的无孔生产管(例如衬管或套筒部分)可以位于这些间隔之间以支撑相应间隔的隔离。在完井期间，可以在井的间隔内执行水力压裂操作。水力压裂操作将高压压裂流体通过压裂套管或衬管/套筒穿孔引入相邻地层，其导致旨在释放储层岩石中储存的油气的相邻地层的储层岩石破裂，使得它流入井中以便于更容易的生产。压裂流体通常包含支撑剂(例如沙子)，其有助于在压裂应用完成之后保持裂缝打开。
注意到，由于储层的岩石物理和地质力学特性可以沿井的长度变化，因此并不是井的所有间隔都能同样地对井的烃类生产作出贡献。用于评估井的各个间隔的生产率的当前工作流程基于两种主要技术。第一种技术，通常被描述为生产测井，基于使用旋转器和压力测量的流体速率的井下测量。第一种技术需要在井中运行生产测井工具，因此增加了井的成本。第二种技术基于示踪剂浓度的测量。在井的间隔内用压裂流体将不同的示踪剂注入储层。在井的初始生产期间，示踪剂由压裂流体和/或烃很好地生产。生产的每个给定示踪剂的量是放置给定示踪剂的相应间隔的流贡献的函数。多个不同示踪剂的使用允许评估相对于井的间隔数量的流贡献。除了对生产流体(包括示踪剂，压裂流体和/或烃)的解释所固有的限制之外，第二种技术在可以放入单个井的间隔中的示踪剂数量以及生产液中的示踪剂的检测方面存在限制。
发明内容
提供本发明内容是为了介绍将在以下详细描述中进一步描述的一些概念的选择。本发明内容不旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用作限制所要求保护的主题的范围的辅助。
本公开的说明性实施例涉及一种用于表征水力压裂的含烃地层的方法和系统，该地层由被分隔成多个间隔的井穿过。该方法和井系统分析从井流出的流体的地面流动特性(例如，使用多相流量计)，以便表征用于井的一个或多个间隔(或其他部分)的局部地层特性。
在一些方面，用于表征由具有多个压裂套管的井穿过的水力压裂含烃地层的方法采用井下工具来打开(或关闭)该井的一组一个或多个压裂套管。在打开或关闭井的该一组一个或多个压裂套管之后，可以分析从井返回到地面设施的生产流体的地面流动特性，以及表征邻近该井的该一组一个或多个压力套管的水力压裂地层的至少一个局部地层特性可以基于这样的地面流动特性得出。
在实施例中，可以分析所生产的流体的地面流动特性以确定流过井的该一组一个或多个压裂套管的至少一个流贡献，并且这样的流贡献可以用于得出表征与井的该一组一个或多个压裂套管组相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
在进一步的实施例中，可以与所生产的流体的井下压力测量结果一起分析所生产的流体的地面流动特性，以便确定流过该井的该一组一个或多个压裂套管的至少一个流贡献。建模和节点分析可用于分析所生产的流体的地面流动特性和所生产的流体的井下压力测量结果，以便确定流过该井的该一组一个或多个压裂套管的至少一个流贡献。
在又进一步的实施例中，可以评估表征与该井的该一组一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性，以便确定是否选择性地关闭(或打开)该井的该一组一个或多个压裂套管。在表征与井的该一组一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性提供了指示枯竭的地层或地层或井损坏或其他合适条件的情况下，则井的该一组一个或多个压裂套管可以关闭，如果打开的话，或者如果关闭的话则保持关闭。否则，该井的该一组一个或多个压裂套管可以打开，如果关闭的话，或者如果打开的话则保持打开。
可以对井的至少一个附加组的一个或多个压裂套管重复所述操作，以便得出表征与该井的该至少一个附加组的一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
在一些方面，用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂含烃地层的方法采用井下封隔器将该封隔器上游的一组一个或多个井间隔与该封隔器下游的一个或多个井间隔隔离。在该构造中，在封隔器上游的该一组一个或多个井间隔与地面设施流体连通，而封隔器下游的一个或多个井间隔与地面设施流体隔离和分离。在隔离封隔器上游的该一组一个或多个井间隔后，可以分析从井流回到地面设施的生产流体的地面流动特性，以及表征与该封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性可以基于这样的地面流动特性而得出。
在实施例中，可以分析所生产的流体的地面流动特性以确定流过封隔器上游的该一组一个或多个井间隔的至少一个流贡献，并且这样的流贡献可以用于得出表征与在封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
在进一步的实施例中，可以与所生产的流体的井下压力测量结果一起分析所生产的流体的地面流动特性，以便确定流过封隔器上游的该一组一个或多个井间隔的至少一个流贡献。建模和节点分析可用于分析所生产的流体的地面流动特性和所生产的流体的井下压力测量结果，以便确定流过封隔器上游的该一组一个或多个井间隔的至少一个流贡献。
在又进一步的实施例中，可以评估表征与在封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性，以便确定是否通过施加密封剂来选择性地密封所述封隔器上游的该一组一个或多个井间隔。
可以重复这些操作以隔离至少一个附加组的一个或多个井间隔，以便得出表征与该至少一个附加组的一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
在一些方面，用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法采用位于特定井间隔中的井下扼流封隔器。在将扼流封隔器定位在特定井间隔中之后，可以分析从井回流到地面设施的生产流体的地面流动特性，以及表征与特定井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特征可以基于这样的地面流动特性得出。
在实施例中，可以与穿过扼流封隔器的所生产的流体的井下压差测量结果一起分析所生产的流体的地面流动特性以便得出表征与特定井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
可以利用位于至少一个附加的井间隔中的扼流封隔器重复所述操作，以便得出表征与至少一个附加的井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
在进一步的方面，用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法采用分析从所述井随时间推移流出到地面设施的所生产的流体的地面流动特性的数据分析器，以便检测所生产的流体中的段塞流并确定这样的段塞流的特性。数据分析器可以分析流动的特性(例如段塞流的幅度，频率和周期特征)或生产的流体随时间的地面流动特性，以确定有助于这样的段塞流的一个或多个井间隔。数据分析器可以将数据存储在计算机存储器中，该数据识别有助于这样的段塞流的一个或多个井间隔。
在一个实施例中，数据分析器可以是瞬态多相井眼流动模拟器，其分析这样的段塞流的特性或所生产的流体随时间的地面流动特性，以确定有助于这样的流动的一个或多个井间隔。
在进一步的实施例中，瞬态多相井眼流动模拟器可以使用流的特性(包括在地面处观察到的单相流)作为输入数据的解，从该解计算井眼体积(wellbore volume)和基于该井眼体积估算有助于该流动的井间隔的特性(例如，位置、横截面和总长度)。
在又进一步的实施例中，瞬态多相井眼流动模拟器可以确定地面处的各个相流量以及其他确定的参数(例如井下压力，井口压力)，用于改变井的几何特性的其他流体特性等，将这些确定的用于改变井的几何特性的参数与相应的测量的参数进行比较以确定是否获得足够的匹配，以及基于估算的井的几何形状来估算有助于段塞流的井间隔的特性(例如位置、横截面和总长度)。
在进一步的方面，提供了一种用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法。该方法涉及将井下工具定位在特定井间隔中，其中井下工具使流体循环以便清理特定井间隔。分析了从井回流到地面设施的生产流体的地面流动特性。基于这样的地面流动特性得出表征来自特定井间隔的固体生产的至少一个特性。
所述至少一个特性可以表征来自于与特定滑动套管流体连通的裂缝的固体生产。所述至少一个特性可以进一步表征来自与井的多个滑动套管流体连通的裂缝的固体生产的分布图。
所述至少一个特性还可表征靠近特定滑动套管的沉积固体。所述至少一个特性可以进一步表征靠近井的多个滑动套管的沉积固体的分布图。
在这些方法和井系统中，所生产的流体的地面流动特性可以通过位于地面的多相流量计来测量。生产的流体的地面流动特性可包括用于生产的流体的不同相的流量。所生产的流体的不同相可选自由油相、气相、水相和固相组成的组。
附图说明
图1A是穿过水力压裂的含烃储层的井的示意图。该井包括具有生产管的水平部分，该生产管包括多个沿着井的水平部分的长度彼此偏移的压裂套管。井下移位工具可以在井中运行并且构造成选择性地接合压裂套管中的一个。在接合构造中，可操作移位工具以打开或关闭压裂套管的端口；
图1B是可以是图1A的井的一部分的示例性压裂套管的透视图；
图1C是处于关闭构造的图1B的压裂套管的端口的横截面图；
图1D是处于打开构造的图1B的压裂套管的端口的横截面图；
图1E是图1B的压裂套管的横截面图，其中移位工具位于其中；
图2是地面设施的功能框图，该地面设施分析在打开(或关闭)一组一个或多个压裂套管之后从井流到地面的生产流体的流动特性，以便表征邻近该一组一个或多个压裂套管的地层的局部特性；
图3示出了可用于实施图2的数据分析器的示例计算系统；
图4A是示出例性工作流程的流程图，其打开一组一个或多个压裂套管并分析在打开该一组一个或多个压裂套管之后从井流到图2的地面设施的生产流体，以便表征邻近该一组一个或多个压裂套管的地层的局部特性。图4A示出了可以针对另外几组一个或多个压裂套管重复操作，以便表征邻近该另外几组一个或多个压裂套管的地层的局部特性；
图4B是示出由图2的数据分析器执行的详细操作的流程图，该数据分析器测量流过一组新打开的压裂套管并且表征邻近该组新打开的压裂套管的地层的局部特性的生产流体的入流；
图5A是穿过水力压裂的含烃储层的井的水平部分的示意图。水平部分包括生产管(例如，生产衬管和套筒)，其限定了多个井间隔，每个井间隔具有穿孔区域，该穿孔区域允许水力压裂的含烃地层与生产管的内部空间之间的流体连通。可重置的封隔器工具可以在井中运行并且构造成选择性地隔离与图2的地面设施流体连通的一组一个或多个井间隔(来自与地面设施不流体连通的其他井间隔)；
图5B是适用于图5A的井中的示例性可重置封隔器工具的透视图；
图5C是图5B的可重置封隔器工具的横截面视图；
图5D是图5B和5C的可重置封隔器工具的驱动壳体的横截面视图；
图6A是示出示例性操作的流程图，其构造可重置封隔器以隔离与图2的地面设施流体连通的一组一个或多个井间隔并在构造可重置封隔器之后分析从井流到地面设施的生产流体，以便表征邻近特定井间隔的地层的局部特性；
图6B是示出由图2的数据分析器执行的详细操作的流程图，该数据分析器测量从隔离的一组一个或多个井间隔流出的生产流体的入流并且表征邻近特定井间隔的地层的局部特性；
图7A是示出了示例性操作的流程图，其将扼流封隔器定位在与图2的地面设施流体连通的特定井间隔中并且分析在定位扼流封隔器之后从井流到地面设施的生产流体，以便表征与特定井间隔相邻的地层的局部特性。图7A示出了可以针对其他井间隔重复操作，以便表征与其他井间隔相邻的地层的局部特性；
图7B是示出由图2的数据分析器执行的详细操作的流程图，该数据分析器测量从对应于扼流封隔器的位置的特定间隔流出的生产流体的入流，并且表征与此特定间隔相邻的地层的局部特性；
图8是地面设施的功能框图，该地面设施分析从穿过水力压裂的含烃地层的井流到地面的生产流体的流动特性，以便检测和表征源自一个或多个井间隔的用于储层分析和规划的段塞流；
图9是示出由图8的瞬态多相井眼流动模拟器执行的示例性工作流程的流程图，该瞬态多相井眼流动模拟器分析地面处的生产流体的流动特性以便检测段塞流，表征源自一个或多个井间隔的段塞流，确定这样的段塞流的根本原因，并将与这样的分析相关的存储器数据存储在计算机中用于储层分析和规划中；
图10A是穿过水力压裂的含烃储层的井的示意图。该井包括具有生产管的水平部分，该生产管包括多个沿着井的水平部分的长度彼此偏移的压裂套管。可以在井中运行BHA以在井上执行清理操作(以及可能的其他操作)；
图10B是图10A的BHA的分解图，用于在井上执行清理操作(以及可能的其他操作)；
图11是示出由图2的数据分析器执行的操作的流程图，该数据分析器测量对应于BHA的位置的生产固体的入流，并表征与井的一个或多个滑动套管相关的固体生产；
图12A和12B是示出根据图11的工作流程的在示例性略微欠平衡清理操作期间的数据分析器的数据处理操作的图。
具体实施方式
某些示例在以上标识的附图中示出并在下面详细描述。在描述这些示例时，使用同样或相同的附图标记来标识共同或类似的元件。附图不一定按比例绘制，并且为了清楚和/或简明，附图的某些特征和某些视图可能在比例上或在示意图中被夸大地示出。
“上方(above)”、“上部(upper)”、“上游”、“跟部”与井、井眼、工具或地层相关的类似术语是指靠近或朝向或在装置、物品、流动或其他参考点的地面侧的相对方向或位置，而“下方(below)”、“下部(lower)”、“下游”、“趾部”等类似术语是指靠近或朝向或在装置、物品、流动或其他参考点的底孔侧的相对方向或位置，无论井或井眼的实际物理取向如何，例如，在其竖直、水平、向下和/或向上倾斜的部分中。
如在此所用的，打开间隔或打开井间隔是指具有至少一个穿孔、穿孔群、套筒中的喷穿孔、槽、至少一个滑动套管或井眼套筒阀或生产管中的任何其他打开的井的一部分，其提供地层与井眼之间的连通。
如在此所用的，裂缝应理解为岩石内的一个或多个断裂或破裂地面。通过将孔隙连接在一起，裂缝可以极大地增强岩石的渗透性，因此，在一些储层中通过水力诱导裂缝以便促进烃流动。裂缝也可以称为天然裂缝，以将它们与作为储层刺激的一部分引起的裂缝区分开。
术语“压裂”是指通过在非常高的压力下泵送流体(压力高于所确定的地层的关闭压力)来破坏地质地层和生产裂缝(即井眼周围的岩层)的过程和方法，以便提高烃储层的生产率。在此描述的压裂应用另外使用本领域已知的常规技术。
图1A示出了已经历水力压裂应用的示例井100。在该井中，平台和井架116定位在井眼112上方，井眼112可通过旋转钻井形成在含烃储层102中。虽然图1A和1B中示出了井100的某些元件，但为了清楚说明，已经省略了井的其他元件(例如，喷出防止器，井口，井口“树”等)。井100还包括与井眼112粘合的竖直套筒104，过渡部108和沿井100的水平部分延伸并且粘结到井眼112的生产管107。生产管107包括多个压裂套管110，其沿水平部分彼此偏移。生产管107可包括设置在压裂套管110之间并粘合到井眼112的水平套筒和/或生产衬管部分。竖直套筒104终止于平台和井架116处或附近的套筒头(未示出)和在地面处的地面设施(图2)。压裂套管110具有径向打开或端口120，其可构造成打开构造或关闭构造。相应端口120的打开构造允许水力压裂的含烃储层或地层102与压裂套管110的内部空间之间的流体连通。相应端口120的关闭构造扼流或阻止水力压裂含烃地层102和压裂套管110的内部空间之间的流体连通。压裂套管110可以作为预定井间隔的一部分定位，该井间隔对应于含烃地层102的所需生产区域。用于相应的井间隔的压裂套管110的数量可以是相同的或在各个井间隔内变化。例如，具有一个或多个压裂套管的第一井间隔可以穿过含烃地层102的一个生产区，而具有一个或多个压裂套管的第二井间隔可以穿过含烃地层102的另一个生产区。用于第一和第二井间隔的压裂套管的数量可以是相同的或彼此不同的。
井底钻具组合(“BHA”)122可以通过管106(其可以是盘管或钻杆)在套筒104和生产管107(包括压裂套管110)内部延伸。如众所周知的，用于在套筒104和生产管内输送管106和BHA 122的装置可以设置在地面101处或通过井下机构(例如井下牵引机)提供。BHA122是一种移位工具，其可以在生产管107内输送并且构造成与任何一个压裂套管110接合。在接合构造中，可以操作移位工具以根据预期将接合的压裂套管的端口构造成打开构造或关闭构造。
图1B-1E示出了一个压裂套管110的实施例。转到图1B，压裂套管110具有基本上细长的圆柱形外套筒151，其分别在第一和第二端153和155之间延伸并具有穿过其的中心通道157。外套筒151的第一和第二端153,155具有螺纹接口，用于连接到相邻的套筒/衬管部分或到另一个压裂套管100的外套筒151。压裂套管100还包括具有多个凸起部分161(例如，三个凸起部分)的中心部分159，所述凸起部分沿着中心部分150的纵向方向平行于外套筒161的中心轴线163延伸。凸起部分161围绕中心部分150的外周边径向彼此间隔开，细长通道165设置在它们之间。每个凸起部分161支撑端口主体167，端口主体167具有穿过其延伸的孔口169。孔口169从压裂套管100的外部延伸到内部中心通道157。另外，端口主体167可从中心部分161是径向可延伸的，以使压裂套管110在井眼112内居中并与井眼112接合。压裂套管110的端口主体167和孔口169对应于图1的压裂套管110的端口120。
现在转到图1C和1D，滑动套管171在对应于端口主体167的轴向位置处支撑在外套筒151的中心通道157内。滑动套管171可在中心通道157内在两个位置之间轴向滑动：如图1C所示的关闭位置和如图1D所示的打开位置。在关闭位置，滑动套管171可密封地覆盖端口主体167的孔口169，以便将内部中心通道157与压裂套管110的外部水力隔离。在打开位置，滑动套管171保持打开端口主体167的孔口169，以便在内部中心通道157和压裂套管110的外部之间提供流体通道。滑动套管171可包括环形密封件173，其保持滑动套管171和和外套筒151的内部在关闭构造下的流体密封，在所述关闭构造下，滑动套管可密封地覆盖端口主体167的孔口169。卡环175可设置在环形凹槽177中，环形凹槽177设置在滑动套管171的外表面上并面向外套筒151的内表面。卡环175在打开位置接合形成在外套筒151的内表面中的第一环形凹槽179，并且在关闭位置接合形成在外套筒151的内表面中的第二环形凹槽181。第二环形凹槽81在靠近孔口169的位置从第一环形凹槽179偏移。
现在转向图1D，示出了在压裂套管110的外套筒151的中心通道157内的移位工具200。移位工具200适于接合滑动套管171并使它在如图1D和1E所示的关闭位置和如图1C所示的打开位置之间移位。移位工具200包括基本上圆柱形的细长管状主体202，其限定穿过其的中心孔以接收致动器或允许流体和其他工具通过其中。移位工具200包括至少一个套管接合构件，其从管状主体202是径向可延伸的，以便与滑动套管171是可选择地接合的并使滑动套管171的位置移位。在操作中，施加到移位工具的中心孔的流体压力可以延伸套管接合构件以与滑动套管171接合。随着套管接合构件与滑动套管171接合，移位工具200的轴向移动可以将滑动套管171从打开位置移动到关闭位置，反之亦然。移位工具200的管状主体202的井上端可包括螺纹接口，用于连接到管106或其他上游工具。移位工具200的管状主体202的井下端可包括用于连接到其他下游工具的螺纹接口。
图1B-1E的压裂套管100和移位工具200的其他细节描述于Grant的美国专利公布号US2012/0125627，共同转让给本申请的受让人，并且其全部内容通过引用结合在此。
如图2所示，地面设施200包括井口扼流件201、多相流量计203、流体分离和存储段205，以及数据分析器207。还可以包括一个或多个可选的井下压力传感器209。井下压力传感器209可集成到移位工具BHA 122、用于在移位工具BHA 122中运行的管106、生产管107、压裂套管110或完井的一些其他部分。生产流体130可从水平部分的生产管107沿井上流过管106和竖直套筒104之间的环空(或者可能流过由管106自身提供的返回流动路径)。在地面处，生产的流体130从平台116流过多相流量计203，以通过流体分离和存储段205分离成各种相(固体，油，气体，水)并存储。多相流量计203可以构造成测量构成返回到地面的生产流体130的不同相(例如，油，气，水，固体)的流量。生产流体103的油相和气相可以源自烃，该烃从水力压裂地层102流过压裂套管110的打开端口120并作为生产流体130的一部分返回到地面。生产的流体103的水相可以源自水基压裂流体或原生水，其从水力压裂地层102流过压裂套管110的打开端口120回到地面，作为生产流体130的一部分。所生产的流体130的固相可以源自支撑剂(例如，沙子)或可能的岩石碎片从水力压裂地层102流经压裂套管110的打开端口120(或已经沉降在生产管中并且流动)回到地面作为生产的流体130的一部分，该生产的流体130可以生成为回流过程的一部分，其接着使用压裂套管110进行井的水力压裂处理，以准备清理和从所述井中生产。替代地，生产的流体130可以生成为修井过程的一部分，以准备将井恢复到生产中。
数据分析器207经由合适的数据通信链路(诸如有线电通信链路、无线RF通信链路或光通信链路)与多相流量计203和可能的井下压力传感器209连接。位于地面的多相流量计203可以构造成实时测量从井生产的生产流体130的流的各个相(油/气/水/固体)的流量。在一个实施例中，多相流量计203可以是由Schlumberger Limited of Sugarland,Texas提供的Model Vx Spectra多相流量计。数据分析器207可以被构造为在打开(或关闭)一组一个或多个压裂套管110的端口120之后处理由位于地面的多相流量计203执行的生产的流体130的多相流量测量以及由井下压力传感器209执行的压力测量，以便表征在它们的打开构造流过该一组一个或多个压裂套管110的端口120的一个或多个部分流体相的流动的流贡献。这样的流贡献可以表征在它们的打开构造流过该一组一个或多个压裂套管110的端口120的压裂流体和/或原生水、油、气和/或固体(例如支撑剂)的流量。数据分析器207可以使用由多相流量计203执行的所生产的流体130的多相流量测量的结节分析和建模以及由井下压力传感器209执行的可选的井下压力测量来确定这样的流贡献。在它们的打开构造中流过该一组一个或多个压裂套管110的端口120的一个或多个不同流体相的流贡献可用于表征邻近该一组一个或多个压裂套管110的地层102的局部特性，用于储层分析和/或规划。例如，这样的局部地层特性可以包括与该一组一个或多个压裂套管110相邻的地层的裂缝面积和/或裂缝传导率、或产沙子率。该过程可以与打开(或关闭)附加一组的一个或多个压裂套管组合重复，以便表征沿着井的长度邻近该一组一个或多个压裂套管的局部地层特性。
每个间隔的表征可以允许确定有助于生产的间隔的数量以及它们各自贡献的大小，这是进一步优化的关键信息。它可以用于优化随后的回流程序，生产用于早期生产的安全压力/流量窗口(例如，没有过多的支撑剂回流或早期近井眼裂缝关闭)，因为该操作需要知道每个裂缝的生产率。与固体生产显著但烃流量有限相关的段也可以关闭。这样的信息还可以提供沿井的裂缝生产的可变性的量度，使得它可以通过改变后续井的设计来减轻。在套管打开和回流期之后，间隔的表征可以提供井生产率的第一估算，并且将作为评估对人工举升及其设计的需要的基础。在非常差的刺激的极端情况下，可以通过对间隔的不利表征来标记对立即再刺激或补救刺激的需要。其中一个主要问题是确定潜在的再压裂候选区域。如果发现一个段没有生产，但我们确定它与相邻的生产区域有良好的连接，那么我们可以假设套筒后面的储层实际上正在生产，并且可能不一定是一个好的再压裂候选者。如果我们应该确定一间隔没有生产，并且没有很好地连接到相邻的段，那么它可能是一个非常好的再压裂目标。此外，如果发现一些段被放置在枯竭的储层的部分中，例如，如果分析表明段之间存在交叉流动，则可以关闭从其他生产段获取流体的那些段。
图3示出了可用于实现数据分析器207或其部分的示例计算系统300。计算系统300可以是单独的计算机系统301A或分布式计算机系统的布置。计算机系统301A包括一个或多个分析模块303(计算机可执行指令和相关数据的程序)，其可以被构造为根据一些实施例执行各种任务，例如在此描述的任务。为了执行这些各种任务，分析模块303在一个或多个处理器305上执行，处理器连接到一个或多个存储介质307。处理器305也连接到网络接口309以允许计算机系统301A通过数据网络311与一个或多个附加计算机系统和/或计算系统(例如301B，301C和/或301D)通信。注意到，计算机系统301B，301C和/或301D可以或可以不共享与计算机系统301A相同的架构，并且可以位于不同的物理位置。
处理器305可以包括至少微处理器、微控制器、处理器模块或子系统、可编程集成电路、可编程门阵列、数字信号处理器(DSP)或另一控制或计算设备。
存储介质307可以实现为一个或多个非暂时性计算机可读或机器可读存储介质。注意到，虽然在图3的实施例中，存储介质307被描绘为在计算机系统301A内，但是在一些实施例中，存储介质307可以分布在计算系统301A或其他计算系统的多个内部和/或外部机箱内和/或之间。存储介质307可以包括一种或多种不同形式的存储器，包括半导体存储器设备，例如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)，可擦除和可编程只读存储器(EPROM)，电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)和闪存；磁盘，如硬盘、软盘和可移动磁盘；其他磁介质包括磁带；光学介质，如光盘(CD)或数字视盘(DVD)；或其他类型的存储设备。注意到，计算机可执行指令和分析模块303的相关数据可以提供在存储介质307的一个计算机可读或机器可读存储介质上，或者可选地，可以提供在分布在具有可能多个节点的大型系统中的多个计算机可读或机器可读存储介质上。这样的计算机可读或机器可读存储介质或介质被认为是物品(或制品)的一部分。物品或制品可以指任何制造的单个组件或多个组件。存储介质或介质可以位于运行机器可读指令的机器中，或者位于远程站点，从该远程站点可以通过网络下载机器可读指令以供执行。
应当理解到，计算系统300仅是计算系统的一个示例，并且计算系统300可以具有比所示的更多或更少的组件，可以组合图3的实施例中未描绘的附加组件，和/或计算系统300可以具有图3中描绘的组件的不同构造或布置。图3中示出的各种组件可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现，包括一个或多个信号处理和/或或专用集成电路。
此外，如在此所述的数据分析器207的操作可以通过在诸如通用处理器或专用芯片(诸如ASIC，FPGA，PLD，SOC)的信息处理装置或其他适当的设备中运行一个或多个功能模块来实现。这些模块，这些模块的组合和/或它们与通用硬件的组合都包括在本公开的范围内。
图4A示出了打开一组一个或多个压裂套管并分析在打开该一组一个或多个压裂套管之后从井流到图2的地面设施的生产流体以便表征邻近该一组一个或多个压裂套管110的地层的局部特性的工作流程。井的所有压裂套管110的端口120最初可以构造成其关闭构造，这实现了井的井下关井。工作流程开始于方框401，其中移位工具BHA 122被定位和操作，使得其打开一组一个或多个压裂套管110的端口120。这样的操作允许生产的流体130从邻近该一组一个或多个压裂套管110的裂缝和地层并通过该一组一个或多个压裂套管110的打开端口120流动到地面设施200(图2)。
在方框403中，数据分析器207用于处理由多相流量计203输出的地面流量测量结果和由井下压力传感器209输出的井下压力测量结果，以便分析所生产的流体130并且表征邻近该一组一个或多个压裂套管110(其端口120在方框401中是打开的)的地层的一个或多个局部地层特性。
在方框405中，数据分析器207在计算机存储器中存储如在方框403中确定的表示邻近该一组一个或多个压裂套管110的地层的局部地层特性的数据，用于储层分析和规划。
在方框407中，确定一个或多个局部地层特性是否指示耗尽的地层或井损坏/裂缝坍塌或可通过关闭该一组一个或多个压裂套管的端口来补救的其他条件。方框407的确定可以通过计算机评估一个或多个预限定条件以自动方式、通过人工分析数据以手动方式或以涉及计算机评估和人工分析的半自动方式执行。如果是这样，则工作流程继续到方框409，其中操作移位工具使得其关闭该一组一个或多个压裂套管110的端口120。在其他实施例中，该组的一个或多个压裂套管110的端口120可以保持关闭，如果关闭的话。该操作阻止生产的流体从邻近该一组一个或多个压裂套管110的裂缝和地层流入井中，并且操作继续到方框411。否则(确定一个或多个局部地层特性未指示通过关闭该一组一个或多个压裂套管的端口可以补救的枯竭的地层或井损坏/裂缝坍塌或其他条件)，井的该一组一个或多个压裂套管可以保持打开并且工作流程继续到方框411。在其他实施例中，如果最初关闭，则可以打开该一组一个或多个压裂套管110中的端口120。
在方框411中，确定是否对另一组一个或多个压裂套管重复方框401至409的操作。方框411的确定可以通过计算机评估一个或多个预定条件以自动方式、通过人工分析数据以手动方式或以涉及计算机评估和人工分析的半自动方式执行。如果是这样，则工作流程返回到方框401，以便重复方框401到409的操作。否则，工作流程继续到方框413，其中移位工具BHA 122从井中移除并且工作流程结束。
注意到，通过工作流程打开其端口的压裂套管的顺序可以根据预期改变。例如，各个压裂套管的端口可以从井的跟部到趾部(或从井的趾部到跟部)打开，以便分析所生产的流体并且表征邻近地层的每个单独的压裂套管的地层的一个或多个局部地层的特性并通过关闭特定井间隔的压裂套管的端口来补救针对特定井间隔检测到的某些条件。在另一个实施例中，可以顺序打开其他组合或组的压裂套管的端口，以便分析所生产的流体并且表征与这些组合或几组压裂套管相邻的地层的一个或多个局部地层特性并且通过关闭特定井间隔的压裂套管的端口来补救针对特定井间隔检测到的某些条件。
还要注意到，可以调整工作流程，使得组合或几组压裂套管的端口从初始打开构造关闭，以便分析生产的流体并且表征邻近组合或几组的压裂套管的地层的一个或多个局部地层特性并且通过关闭特定井间隔的压裂套管的端口来补救针对特定井间隔检测到的某些条件。
在图4B所示的一个实施例中，分析在方框451中通过使用移位工具BHA打开井的压裂套管开始。在方框453中，建立流动井状态，其中BHA穿过打开的压裂套管。在方框455中，一旦建立了流动，数据分析器207可用于处理由多相流量计203输出的地面流量测量结果和由井下压力传感器209输出的井下压力测量结果，以便分析生产流体130并表征返回流体随时间流出到地面。在方框457中，方框455的返回流体测量结果可用于计算和建模来自所有打开间隔的井下贡献。注意到，方框457的模型是来自井的所有打开间隔(包括新的打开间隔)的返回出流的组合或卷积，并且这些打开间隔在其压裂套管是通过操作打开的该系列井间隔内是不同的。在方框459中，数据分析器207通过将新打开的间隔的返回出流的贡献与先前模型(从方框457的最后一次迭代得出)来计算新打开的间隔的返回出流。方框459的计算可以涉及从在方框457中得出的模型的返回出流减去来自于先前模型(从方框457的最后一次迭代得出的)的返回出流。此外，在方框459中，数据分析器207基于新打开的间隔的返回出流，例如通过相关、建模或其他合适的技术，得出新打开的间隔的局部地层特性。
注意到，可以在井的一系列压裂套管上迭代地执行方框451至459的操作，以便得出每个新打开的间隔的局部地层特性。由于该系列的每个给定压裂套管被打开，因此地面流动特性和井下压力测量结果的新测量结果被用来更新方框457的计算和模型。在打开给定压裂套管之前和之后对模型的改变可用来隔离用于新打开的间隔的返回出流的贡献并且在方框459中基于此得出局部地层特征。对应于通过图4B的操作打开的该系列的压裂套管的井间隔可以根据预期改变。例如，压裂套管和相应的间隔可以从井的跟部到趾部(或从井的趾部到跟部)逐个间隔地被打开和表征。
在其他实施例中，图4A和4B的操作可以适于关闭井的一系列压裂套管，以便得出每个新关闭间隔的局部地层特性。在这种情况下，由于该系列的每个给定的压裂套管关闭，因此地面流动特性和井下压力测量结果的新的测量结果用于更新计算和模型。在关闭给定压裂套管之前和之后对模型的改变可用于隔离新关闭间隔的返回出流的贡献并基于此得出局部地层特性。对应于通过工作流程的操作关闭的系列压裂套管的井间隔可以根据预期改变。例如，压裂套管和相应的间隔可从井的跟部到趾部(或从井的趾部到跟部)被逐个间隔地关闭和表征。
图5A示出了已经历水力压裂应用的示例井的水平部分5000。该井包括位于地面的平台和类似于图1A的井的井架和竖直套筒，为了简化描述，它们未示出。水平部分5000包括沿着水平部分延伸并且粘合到井眼5112的生产管5107。生产管5107包括沿水平部分彼此偏移的多个穿孔生产衬管或套筒5110。穿孔的生产衬管或套筒5110具有穿孔区域或端口5120，其被固定打开并允许水力压裂的含烃地层5102与穿孔的生产衬管或套筒5110的内部空间之间的流体连通。穿孔区域或端口5120可以通过子弹枪、研磨剂、水射流、聚能穿孔弹或其他合适的穿孔方法形成，其用于从井眼穿过生产衬管或套筒5110和任何水泥护套进入含烃地层5102初始形成孔。生产管5107还可以包括非穿孔的水平套筒和/或生产衬管部分，其设置在穿孔的生产衬管或套筒5110之间并且粘合到井眼5112。穿孔的生产衬管或套筒5110可以定位为对应于希望的含烃地层生产区5102的预定的井间隔的一部分。用于相应井间隔的穿孔的生产衬管5110的数量可以在相应的井间隔中相同或变化。例如，具有一个或多个穿孔生产衬管或套筒5110的第一井间隔可以穿过含烃地层5102的一个生产区，而具有一个或多个穿孔生产衬管或套筒5110的第二井间隔可以穿过含烃地层5102的另一个生产区。用于第一和第二井间隔的穿孔的生产衬管或套筒5110的数量可以相同或彼此不同。
井底钻具组合(“BHA”)5122可以通过管5106(其可以是盘管或钻杆)在水平部分5000的生产管1107(包括穿孔的生产衬管或套筒5110)内部运行。用于在生产管5107内输送管5106和BHA5122的装置可以设置在地面处或通过井下机构(例如井下牵引机)提供，这是众所周知的。BHA 5122是可重置的封隔器，其可以在生产管5107内输送到期望的位置并且设置成接合并形成到生产管5107的密封界面。封隔器5122提供的密封界面将封隔器5122上游的水平部分500的一组一个或多个间隔与封隔器5122下游的水平部分5000的一个或多个间隔隔离。在该设置构造中，封隔器5122上游的该一组一个或多个间隔与地面设施流体连通，二封隔器5122下游的一个或多个间隔与地面设施(图2)流体隔离并分离。封隔器5122还可以构造成使得封隔器5122和生产管5107之间的密封界面可以被释放，这允许可重置封隔器5122被输送到另一个期望的位置并且被设置为在该新的位置处接合并形成与生产管5107的另一密封界面。
图5B-5D示出了可重置封隔器5122的实施例。转到图5B，封隔器5122具有与第二端5153相反设置的第一端5151，并且围绕中心管状构件或心轴5155形成。中心心轴5155包括第二端5153，其可以使用诸如螺纹之类的已知机构连接到输送管或其他下游工具。如所示的，封隔器5122包括设置在第二端5153附近的夹头臂5157的组件、设置在第一端5151附近的释放部分5159、设置在释放部分5159附近的至少一个可膨胀密封元件5161以及设置密封元件5161和夹头臂5157之间的滑动件5163。
夹头臂5157沿着封隔器5122的外表面纵向延伸。每个夹头臂5157包括径向延伸的接触表面1165，其从封隔器5122径向向外张开，如图5C中最佳示出的，以便引起接触表面5165接合在井的生产管(例如，生产衬管或套筒)上并与之产生阻力。
滑动件5163包括多个枢转臂5167，其沿着封隔器5122的外表面在大致朝向第一端5151的方向上延伸。枢转臂5167由可移动的壳体1169支撑，壳体1169可相对于中心心轴5155纵向滑动。通过可移动壳体5169朝向锥体5171的滑动运动，枢转臂5167在缩回构造(其中臂5167在基本平行于心轴5155的中心轴线的方向上延伸)和延伸构造(其中臂5167以远离心轴5155的中心轴线的角度延伸)之间枢转。锥体5171是截头圆锥形管状体，其围绕中心心轴5155定位，如图5D中最佳示出的。锥体5171包括成角度的表面，该成角度的表面与枢转臂5167的底表面接合，并且通过可移动壳体5169朝向锥体5171的滑动运动将臂5167枢转到其延伸构造。在延伸构造中，臂5167可以接合井的生产管(例如，衬管或套筒)，以便将封隔器5122固定在井中的期望位置。
工具压力可以朝向第二端1153施加到中心心轴5155，其可以压缩一个或多个密封元件5161，使得密封元件5161径向变形和膨胀，以在井的生产管5107(例如衬管或套筒)和封隔器5122之间提供密封界面。该密封界面可用于如在此所述的井间隔隔离目的。如图5B和5C中所示的，封隔器可包括三个密封元件5161；但是，将认识到，也可以使用多于或少于三个。
封隔器5122的释放部分5159包括形成第一端5151的顶部套环5173。顶部套环5173可以使用诸如螺纹等的已知机构连接到输送管5106。释放部分5159还包括旁路心轴5175，旁路心轴5175分别利用第一和第二旁路插塞固定到顶部套环5173。第一和第二旁路插塞可以适于顺序地允许越来越多的材料通过封隔器。
为了释放封隔器5122，顶部套环5173沿大致在5177处指示的方向缩回，其拉动顶部套环5173和旁路心轴5175，通过它拉动第一旁路插塞以便使其与第二旁路插塞脱离，从而允许材料流过封隔器5122。顶部套环5173和旁路心轴5175的进一步缩回运动也将拉动第二旁路插塞，以便使它与中心心轴5155脱离，从而允许材料完全流过封隔器5122。顶部套环5173和旁路心轴5175的缩回运动还可引起中心心轴5155的缩回运动，这将使锥体5171被拉离臂5167，从而允许臂5167与周围的生产管脱离以及减压密封元件5161以便释放井的生产管5107(例如衬管或套筒)和封隔器5122之间的密封界面。然后，可以根据预期移除或重新定位整个封隔器5122。如果希望将封隔器5122重新定位，则可将其定位在所需位置并重置以将井的生产管5107(例如衬管或套筒)与封隔器5122之间的密封界面限定在井中的新位置处，如上所述的。
图2的地面设施200可以被构造为分析从水平部分5000流动的生产的流体，其中可重置的封隔器5122设置在水平部分5000中的位置处。在该定构造中，在封隔器5122的上游的该一组一个或多个间隔与地面设施200流体连通，而封隔器5122下游的一个或多个间隔与地面设施200流体隔离和分离。也可能包括一个或多个可选的井下压力传感器209。井下压力传感器209可以集成到封隔器5122、用于在封隔器5122延伸的管5106、生产管5107或完井的一些其他部分中。生产流体130可以从上部水平部分井上的生产管5107流过输送管道5106和竖直套筒之间的环空(或者可能通过由输送管道5106提供的返回流动路径)。在地面处，生产的流体130从平台116流过多相流量计203，以通过流体分离和存储段205分离成各种相(固体，油，气体，水)并存储。多相流量计203可以构造成测量构成返回到地面的生产流体130的不同相(例如，油，气，水，固体)的流量。生产流体103的油相和气相可以源自从水力压裂地层5102流过穿孔衬管或套筒5110的穿孔区域5120的烃，所述穿孔区域5120是位于封隔器上游的该组隔离的井间隔的一部分。生产的流体130的水相可以源自水基压裂流体或原生水，其从水力压裂地层5102流过多孔衬管或套筒5110的穿孔区域5120，该穿孔区域是位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的一部分。生产的流体130的固相可以源自支撑剂(例如，沙子)或可能从水力压裂地层5102流过穿孔衬管或套筒5110的穿孔区域5120的岩石碎片，所述穿孔区域是位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的一部分。生产的流体130可以生成作为回流过程的一部分，该回流过程接着井的水力压裂处理以准备清理并从井开始生产。替代地，生产的流体130可以生成作为修井过程的一部分，以准备将井返回到生产中。
数据分析器207经由合适的数据通信链路(诸如有线电通信链路、无线RF通信链路或光通信链路)与多相流量计203和可能的井下压力传感器209连接。位于地面的多相流量计203可以构造成实时测量从井生产的生产流体流130的各个相(油/气/水/固体)的流量。在一个实施例中，多相流量计203可以是由Schlumberger Limited of Sugarland,Texas提供的Model Vx Spectra多相流量计。数据分析器207可以被构造为处理在设置封隔器以隔离位于封隔器5122上游的一组隔离的井间隔之后由位于地面的多相流量计203执行的生产的流体130的多相流量测量结果和由井下压力传感器209执行的井下压力测量结果，以便表征流过穿孔衬管或套筒5110的穿孔区域5120的一个或多个不同流体相的流贡献，其中所述穿孔区域是位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的一部分。这样的流贡献可以表征流过穿孔衬管或套筒5110的穿孔区域5120的压裂流体和/或原生水、油、气和/或固体(例如，支撑剂)的流量，所述穿孔区域是位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的一部分。数据分析器207可以使用由多相流量计203执行的生产流体130的多相流量测量结果和由井下压力传感器209执行的井下压力测量结果的节点分析和建模确定这样的流贡献。流过是位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的一部分的穿孔衬管或套筒5110的穿孔区域5120的一个或多个不同的流体相的流贡献可以用于表征邻近位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的地层102的局部特性。例如，这样的局部地层特性可包括邻近位于封隔器5122上游的该组隔离的井间隔的地层的裂缝面积和/或裂缝传导性。该过程可以与隔离位于封隔器5122上游的附加组的井间隔一起重复以便表征沿着井的长度邻近这些附加组的井间隔的局部地层特性。
每个间隔的表征可以允许确定有助于生产的间隔数量以及它们各自贡献的大小。反过来，这样的信息可用于优化随后的回流程序，生产用于早期生产的安全压力/流量窗口(例如，没有过多的支撑剂回流或早期的井眼裂缝关闭)。这样的信息还可以提供沿井的裂缝生产的可变性的量度，使得可以通过改变后续井的设计来减轻裂缝生产的变化。在套管打开和回流期之后，间隔的表征可以提供井生产率的第一估算，并且可以作为用于评估人工升力及其设计的需要的基础。在非常差的刺激的极端情况下，可以通过对间隔的不利表征来标记对立即再刺激或补救刺激的需要。其中一个主要问题是确定潜在的再压裂候选区域。如果发现一个段没有生产，但我们确定它与相邻的生产区域有良好的连接，那么我们可以假设套筒后面的储层实际上正在生产，并且可能不一定是一好的再压裂候选者。如果我们应该确定一个间隔没有生产，并且没有很好地连接到相邻的段，那么它可能是一个非常好的再压裂目标。
图6A示出了将可重置封隔器5122设置在图5A的水平部分5000中的位置的工作流程。在该设置构造中，在封隔器5122上游的该一组一个或多个间隔与地面设施200流体连通，而封隔器5122下游的一个或多个间隔与地面设施200流体隔离和分离。在设置封隔器之后，分析从井流到图2的地面设施的生产流体130，以便表征与位于可重置封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的地层的局部特性。工作流程开始于方框601，其中可重置封隔器5122位于水平部分5000中的期望位置，该期望位置适合于隔离与地面设施200流体连通的该一组一个或多个井间隔。
在方框603中，将可重置封隔器5122设置在方框601的期望位置。在该设置构造中，封隔器5122上游的该一组一个或多个间隔与地面设施200流体连通，而封隔器5122下游的一个或多个间隔与地面设施200流体隔离并分离。这允许生产的流体130从邻近封隔器5122上游的该一组一个或多个井间隔的裂缝和地层5102流动到地面设施200。
在方框605中，数据分析器207用于随时间推移处理由多相流量计203输出的地面流量测量结果以及可能由井下压力传感器209输出的井下压力测量结果以便分析生产流体130并且表征与在封隔器5122上游的该一组一个或多个井间隔相邻的地层5102的一个或多个局部地层特性。
在方框606中，数据分析器207在计算机存储器中存储如在方框605中确定的表示与封隔器5122上游的该一组一个或多个井间隔相邻的地层5102的局部地层特性的数据，用于储层分析和规划。
在方框607中，确定一个或多个局部地层特性是否指示枯竭的地层或井损坏/裂缝坍塌或可通过密封位于封隔器5122上游的一个或多个间隔来补救的其他条件。方框607的确定可以通过计算机评估一个或多个预定条件以自动方式、通过人工分析数据以手动方式或以涉及计算机评估和人工分析二者的半自动方式执行。如果是这样，则工作流程继续到方框609。否则，工作流程继续到方框611。
在方框609中，可以将密封剂泵送到井下，使得密封剂阻止生产的流体从裂缝和地层5102流入位于封隔器5122上游的该组井间隔的一个或多个间隔中，操作继续到方框611。密封剂可以经由作为输送管5106的一部分的流体通道或经由一些其他合适的装置泵送到井下。在放置密封剂之前，可以隔离向井眼打开的其他区域。在一个具体的示例中，可以通过使用双封隔器系统或者通过任何其他方式(例如，通过在这样的间隔上关闭套管，如果这样的套管是可用的)隔离其他打开间隔来完成，该双封隔器系统能够将密封材料注入到计划密封的区域中。
密封剂可包括固体可移除密封剂，其置于穿孔区域5120中和/或在地层5102与穿孔衬管和/或套筒5110之间的空间中。在一个或多个实施例中，固体可移除密封剂可以是可溶解的材料，其可包括酸溶性水泥，碳酸钙和/或碳酸镁，包括乳酸羟基碳酸酯及其共聚物的聚酯，活性金属例如镁、铝、锌及其合金，含有大于30个碳原子的烃，包括例如链烷烃和蜡，和羧酸如苯甲酸及其衍生物。此外，在一个或多个实施例中，可溶解的固体可移除密封剂在某些条件下可微溶于井眼流体中，并且在所述流体中具有长的溶解时间。可移除密封剂和生产微溶性可溶解的可移除密封剂的井眼流体的组合的示例是具有水基井眼流体的苯甲酸和具有井眼流体中的盐水的岩盐。固体可移除的密封剂可以是任何尺寸和形式：颗粒，粉末，球体，球，珠，纤维或本领域已知的其他形式。为了便于将固体组合物输送到期望的密封区域，可以将固体组合物悬浮在液体中，例如凝胶水，粘弹性表面活性剂流体，交联流体，光滑水，泡沫，乳液，盐水，水和海水。
密封剂也可以是粘性流体，其降低地层岩石或裂缝的渗透性。在一个或多个实施例中，粘性流体可包含粘弹性表面活性剂流体、交联聚合物溶液、滑溜水、泡沫、乳液、酸溶性颗粒碳酸盐的分散体、油溶性树脂的分散体或任何其他随后可以溶解或以其他方式移除的(例如通过破坏粘稠化)增粘流体的至少一种。
密封剂还可以包括可移除的密封剂，其可以是任何材料，例如可以从其密封位置移除的固体材料(包括例如可降解的固体)。在一些实施例中，可通过含有适当反应物的洗涤物(例如，能够与密封剂的一个或多个分子反应以裂解密封剂中的一个或多个分子中的键)来辅助或加速该移除，和/或溶剂(例如，能够使密封剂分子从固相转变为分散和/或溶解在液相中)，例如改变井眼内的pH和/或盐度的组分。在一些实施例中，可以通过含有改变pH和/或盐度的适当组分的洗涤物来辅助或加速该移除。例如，当在蒸汽驱(flooding)之前进行处理和/或压力变化时，也可以通过升高温度来辅助该移除。在一些实施例中，可移除的密封剂可以是可降解的材料。可降解的材料是指在期望的时间段内将至少部分降解(例如，通过化学键断裂)的材料，使得不使用额外的干预来移除密封。材料的降解可以通过温度变化和/或通过材料与另一种反应物之间的化学反应来触发。降解可包括材料的溶解。
在美国专利申请公开号2006/0113077，2008/0093073，2012/0181034和2016/0024902中描述了示例性密封剂的其他细节，其公开内容通过引用整体并入在此。
在方框611中，确定是否对附加的一组一个或多个井间隔重复方框601至609的操作。方框611的确定可以通过计算机评估一个或多个预定条件以自动方式、通过人工分析数据以手动方式或以涉及计算机评估和人工分析的半自动方式执行。如果是这样，则操作继续到方框613，其中可重置封隔器5122被停用(以便破坏密封界面并允许封隔器5122在水平部分1000内移动)并且工作流程返回到方框601以便重复方框601至609的操作。否则，工作流程继续到方框613，其中可重置封隔器5122从井中移除并且工作流程结束。
注意到，隔离的井间隔的顺序可以根据预期变化。例如，可以将单个井间隔从井的跟部到趾部(或从井的趾部到跟部)隔离，以便分析所生产的流体并且表征邻近每个单独的井间隔的地层的一个或多个局部地层特性以及通过密封特定井间隔来补救针对特定井间隔检测到的某些条件。
在其他实施例中，可以依次打开井间隔的其他组合或几组井间隔，以便分析生产的流体并且表征与该井间隔的组合或该几组井间隔相邻的地层的一个或多个局部地层特性并且通过密封特定井间隔来补救针对特定井间隔检测到的某些条件。
在图6B中所示的一个实施例中，通过移动和激活可重置封隔器5122，使得其隔离可重置封隔器下游的一个或多个井间隔，在方框651中开始所述分析。在方框653中，建立流动井状态，其中可重置封隔器5122隔离可重置封隔器5122下游的一个或多个井间隔。在方框655中，一旦建立流动，数据分析器207可用于处理由多相流量计203输出的地面流量测量结果和由井下压力传感器209输出的井下压力测量结果，以便分析生产的流体130并表征返回流体随时间到地面的出流。在方框657中，方框655的返回流体测量结果可用于计算和建模来自所有打开间隔(即，可重置封隔器5122上游的间隔)的井下贡献。注意到，方框657的模型是来自井的所有打开间隔(包括新打开的间隔)的返回出流的组合或卷积，并且这些打开间隔在由工作流程的操作打开的该系列井间隔内是不同的。在方框659中，数据分析器207通过隔离来自先前模型(来自于方框657的最后一次迭代)的返回出流的贡献来计算新打开的间隔(即，可重置的封装器5122的上游的间隔)的返回出流。方框659的计算可以涉及将从来自于方框657的模型的返回出流中减去来自先前模型(来自于方框657的最后一次迭代)的返回出流。此外，在方框659中，数据分析器207基于用于新打开的间隔的返回出流，例如通过相关、建模或其他合适的技术得出新打开的间隔(即，可重置的打包器5122的上游的间隔)的局部地层特性。
注意到，可以对一系列井间隔迭代地执行方框651至659的操作，以便得出用于每个新打开的间隔的局部地层特性。当通过可重置封隔器的移动和激活打开该系列的每个间隔时，地面流动特性和井下压力测量结果的新测量结果用于更新方框657的计算和模型。在打开给定间隔之前和之后的模型的改变可用于隔离用于新打开的间隔的返回出流的贡献，并在方框659中基于此得出局部地层特性。通过图6B的操作打开的井间隔的顺序可根据预期改变。例如，这些井间隔可以被打开并且从井的跟部到井的趾部逐个间隔地被表征。
图7A示出了采用可以位于图5A的水平部分5000中的期望位置的扼流封隔器的工作流程。扼流封隔器类似于图5B-5D的可重置封隔器5122，其具有一个或多个密封元件，该密封元件构造成对来自扼流封隔器下方的所生产的流体具有扼流作用(而不是提供如上所述的封隔器5122上方和下方的井间隔之间的隔离密封界面。具体地，密封元件可以构造成具有接近但小于水平部分5000的生产管(例如，衬管/套筒)的内径的外径。随着扼流封隔器设置在适当的位置，扼流封隔器的密封元件将对来自封隔器下方的生产流体生产扼流作用。在该构造中，井下压力传感器可以测量穿过扼流封隔器的生产的流体的压差。在将扼流封隔器设置在适当位置之后，可以将从井流到地面设施的生产流体与由图2的地面设施200在扼流封隔器上生产的流体的压差的压力测量结果一起进行分析，以便表征邻近特定井间隔/扼流封隔器的地层的局部特性。工作流程开始于方框701，其中扼流封隔器被定位并设置在与地面设施200流体连通的特定井间隔中的期望位置。
在方框703中，数据分析器207可用于处理由多相流量计203输出的地面流量测量结果和由井下压力传感器209输出的在扼流封隔器上的生产的流体的压差的压力测量结果，以便分析所生产的流体并且表征与特定井间隔/扼流封隔器相邻的地层5102的一个或多个局部地层特性(例如，储层压力、生产率指数或表皮)。
在方框705中，数据分析器207在计算机存储器中存储表示与特定井间隔/扼流封隔器相邻的地层的一个或多个局部地层特性的数据，用于储层分析和/或规划。
在方框707中，确定是否针对另一个井间隔重复方框701到705的操作。方框707的确定可以通过计算机评估一个或多个预定条件以自动方式、通过人工分析数据以手动方式或以涉及计算机评估和人工分析的半自动方式执行。如果是这样，则操作返回到方框701，以便重复方框701到705的操作。否则，工作流程继续到方框709，其中从井中移除扼流封隔器并且工作流程结束。
在图7B中所示的一个实施例中，通过在一个或多个井间隔上移动扼流封隔器从而对扼流封隔器上游的一个或多个间隔不扼流，开始在方框751中的分析。在方框753中，建立流动井状态。在方框755中，一旦建立了流动，数据分析器207可用于处理由多相流量计203输出的地面流量测量结果和由井下压力传感器209输出的井下压力测量结果，以便分析生产的流体130并表征返回流体随时间到表面的出流。在方框757中，方框755的返回流体测量结果可用于计算和建模来自井的所有间隔的井下贡献。注意到，方框757的模型是来自井的所有间隔的返回出流的组合或卷积。一旦扼流封隔器移动到给定间隔以下，扼流封隔器上游的间隔(现在不扼流)将为井的流体流动行为提供增量增益，这将在速率和压力方面影响地面返回。在方框759中，数据分析器207通过将新的非扼流间隔的增量生产增益与先前模型(由方框757的最后一次迭代得出)隔离来计算扼流封隔器上游(现在未扼流)的间隔的返回出流。方框759的计算可以涉及从方框757中得出的模型的返回出流中减去来自先前模型的返回出流(从方框757的最后一次迭代得出)。此外，在方框759中，数据分析器207基于扼流封隔器上游的间隔的返回出流，例如通过相关、建模或其他合适的技术，得出在扼流封隔器(现在不扼流)上游的间隔的特性。
注意到，可以对一系列井间隔迭代地执行方框751至759的操作，以便为得出用于每个新的未扼流间隔的局部地层特性。可以从地面流动特性和井下压力测量结果得出初始模型，其中扼流封隔器位于该系列的顶部井间隔的上游。由于扼流封隔器的移动不会扼流该系列的每个间隔，因此使用地面流量特性和井下压力测量结果的新测量结果来更新方框757的计算和模型。在不扼流给定的间隔之前和之后之间对模型的变化可用来隔离用于不扼流的间隔的返回出流的贡献并且基于其在方框759中得出局部地层特性。可以根据预期改变通过图7B的操作未扼流的井间隔的序列。例如，井间隔可以是非扼流的，并且从井的跟部到井的趾部逐个间隔地被表征。图8示出了分析生产的流体的流动特性的地面设施800，所述生产的流体从穿过水力压裂的含烃地层的井(例如，图1A或5A的井)流到地面以便检测并且表征源自一个或多个井间隔的段塞流，并在计算机存储器中存储与这样的分析相关的数据，用于储层分析和规划。
地面设施800包括井口扼流件和压力传感器801，多相流量计803和瞬态多相井眼流模拟器807。可以提供用于流体取样和分析的可选设备815。还可以提供一个或多个可选的井下压力传感器809。生产的流体830可以沿井向上流过井的生产管。在地面处，生产的流体830从平台流过井口扼流件801并流过多相流量计803，以通过流体分离和存储段805分离成各种相(固体，油，气体，水)并储存。可以将生产的流体830供应给设备815以进行流体取样和分析。多相流量计803可以构造成测量构成返回到地面的生产流体830的不同相(例如，油，气，水，固体)的流量。生产流体830的油相和气相可以源自从水力压裂地层流入井的生产管的烃。生产流体830的水相可以源自水基压裂流体或原生水，其从水力压裂地层流入井的生产管。生产的流体830的固相可以源自残余支撑剂(例如，沙子)或可能的岩石碎片从水力压裂地层流入井的生产管。生产的流体830可以生成为回流过程的一部分，该回流过程接着井的水力压裂处理，以准备从井中开始清理和开始生产。替代地，生产的流体830可以生成为修井过程的一部分生产，以准备将井返回到生产中。
扼流件801可包括可变尺寸的孔口或孔，其用于控制流体流量或下游系统压力。作为示例，扼流件801可以以各种构造中的任何一种提供(例如，用于固定的和/或可调节的操作模式)。作为示例，可调节扼流件801可以使流体流动和压力参数能够改变以适应过程或生产要求。扼流件801可以是电动或气动操作的。
模拟器807可以经由合适的数据通信链路(例如有线电通信链路、无线RF通信链路或光通信链路)连接到井口扼流件和压力传感器801，多相流量计803以及可能的井下压力传感器809。井口压力传感器801可以被构造为实时测量井口处的生产流体830的压力(例如，在井口扼流件的上游侧和下游侧上的生产流体830的压力)。位于地面的多相流量计803可以构造成实时测量从井生产的生产流体830的流的各相(油/气/水/固体)的流量。在一个实施例中，多相流量计803可以是由Schlumberger Limited of Sugarland,Texas提供的Model Vx Spectra多相流量计。用于流体取样和分析的设备815可以构造成对从井生产的生产流体830进行取样以进行化学分析。这样的化学分析可包括PVT分析；使用电容型器件的电导率测量；使用离子选择性电极、固态检测器或分光光度法进行pH检测；流通分光光度计和红外光谱单元；用于特定离子的离子选择性电极，气相色谱法，气体检测器。化学分析可以生成表征所生产的流体830或其组分的化学特性的数据，例如电导率，总溶解固体(TDS)，pH，温度，总硬度和总碱度。化学分析可以由设备815或由本地或远程测试实验室进行。
模拟器807可以控制扼流件801的操作(例如，改变扼流件的孔径尺寸)以在生产的流体830中引起段塞流。替代地，生产的流体830可以表现出段塞流特性而不会由扼流件801的受控行为引起，而是由于井的井下条件。在任一情况下，模拟器807可以处理由位于地面的多相流量计803执行的生产的流体830的多相流量测量以及可能的其他测量(例如由井口压力传感器801执行的井口压力测量，由可选的井下压力传感器809执行的井下压力测量，以及所生产的流体的化学分析测量)，以便检测段塞流并且表征随着时间的推移这样的段塞流的特性(例如段塞幅度/频率/周期)并且确定有助于段塞流的井的一个或多个间隔(例如，区域)。模拟器807可以在计算机存储器中存储数据，该数据识别有助于段塞流的井的一个或多个间隔以及(例如干预或再压裂)的段塞流的根本原因，用于储层分析和规划。
模拟器807可以采用表示方程组的模型，该方程组预测沿井以及沿着储层中的水力裂缝的瞬态压力分布并且预测沿井和沿水力裂缝的油/气/水饱和度的分布。该模型可以响应于指示井口扼流件801的孔径尺寸随时间推移的扼流控制操作来确定预测的压力分布和油/气/水饱和度的分布。预测的压力分布和油/气/水饱和度分布可用来计算随时间推移的用于油/水/气体的在地面处的确定的生产流量。该模型还可以确定裂缝中和沿着所述井的固体浓度和其他特性。该模型还可以用来表征随时间推移井的井下压力和相关的压降压力。
在一个实施例中，该模型可以解决井中的压降(例如，压差)，例如，通过使用动量方程。例如，这样的动量方程可以解释诸如流体势能(例如，流体静压力)，摩擦(例如，管道壁和流体之间的剪切应力)和加速度(例如，流体速度的变化)的因素。作为示例，一个或多个方程可以以静态储层压力、流动井下压力、井口压力以及在地面处生产的流体的不同相的流量。作为示例，方程式可以解释设备的竖直、水平或成角度布置。在另一个示例中，该模型可以实现包括动量、质量和能量的动态守恒方程的方程。作为一示例，可以隐含地和同时地解决压力和动量，例如，可以在随后的单独段中解决质量和能量(例如，温度)的守恒。各种方程式的示例可以发现在动态多相流模拟器中，例如OLGATM模拟框架的模拟器(Schlumberger Limited，Houston,TX)。OLGA是一种瞬态多相井眼流动模拟器，可用于计算井内的一个或多个井下位置处的井下压力。为此，OLGA使用最初为水平流构造开发和验证的三流体数学模型。OLGA模拟器中的数学模型总结在K.Bendiksen等人的“The dynamictwo-fluid model OLGA：theory and application，”SPE Prod.Eng.，1991，pp.171-180，通过引用整体并入在此。通常，在模拟之前指定边界和初始条件。初始条件包括井内的相体积分数、速度、压力和其他变量的分布。边界条件通常包括在井的出口处指定的井口压力和在井底部处的无流动边界条件。井口压力可以随时间(瞬态)变化，因此被指定为一系列时间步长。一旦指定这些条件，将启动模拟。在模拟过程中，可以在多个时间步长上求解守恒方程组，以得出井中的体积分数、速度、压力(和其他变量)的分布。可由模拟器807使用的示例性流体模型的细节在国际专利申请号PCT/US2016/014424中进行了阐述，其全部内容通过引用并入在此。
在一个实施例中，模拟器807可以由计算机系统300实施，如上面参考图3所述的。
在段塞流期间，如由模拟器807所确定的随着时间推移用于油/水/气体的在地面处的生产流量以及其他确定的参数(如井下压力，井口压力和其他流体特性)可以与相应的实际测量值进行比较和匹配。例如，如由模拟器807确定的随着时间推移用于油/水/气体的在地面处的预测生产流量可以与如由多相流量计803输出的随时间推移用于油/水/气体的在地面处的测量流量进行比较。在另一个示例中，如由模拟器807确定的随时间推移的井下压力可以与由井下压力传感器809输出的随时间推移测量的井下压力进行比较。在又一示例中，如由模拟器807确定的随时间推移的井口压力可以与由井口压力传感器801输出的测量的井口压力随时间推移进行比较。这样的比较可以用于改进或调整模拟器807所采用的模型，直到获得预期的匹配条件。一旦获得预期的匹配条件，模拟器807的输出可用于确定有助于段塞流的井的一个或多个间隔(例如，区域)以及可能的这样的段塞流的根本原因。模拟器807可以在计算机存储器中存储数据，该数据识别有助于段塞流的井的一个或多个间隔和段塞流的根本原因，用于储层分析和规划(例如干预或再压裂)。
图9示出了由图8的瞬态多相井眼流动模拟器807执行的工作流程，该模拟器分析地面处生产的流体的流动特性，以便检测段塞流，表征源自一个或多个井间隔的段塞流，确定这样的段塞流的根本原因，并将与这样的分析相关的数据存储在计算机存储器中，用于储层分析和规划中。工作流程在方框901开始，其中模拟器807可选地控制井口扼流件801，以便在生产的流体中引起段塞流。替代地，所生产的流体可以表现出段塞流特性，而不是由扼流件801的受控行为引起，而是由于井的井下条件。
在方框903中，模拟器807分析如由多相流量计803输出的随时间推移用于所生产的流体的相的地面流量测量结果以及其他压力测量结果(例如，如由井口压力传感器801测量的扼流件上游和下游的压力，以及如由井下压力传感器809测量的井下压力测量结果)以便检测所生产的流体中的段塞流。例如，可以通过自动检查和检测用于所生产的流体的相随时间推移的地面流量测量结果中的周期性振荡行为以及随时间推移的其他压力测量结果中的周期性振荡行为来检测段塞流。
在方框905中，模拟器807检查是否在方框903中的生产的流体中检测到段塞流。如果不是，则操作返回到方框903以等待段塞流的检测。在检测到段塞流的情况下，操作继续到方框907。
在方框907中，模拟器807分析如由多相流量计803输出的用于所生产的流体的相随时间的地面流量测量结果以及其他测量结果(例如如由井口压力传感器801测量的扼流件的上游和下游的压力，如由井下压力传感器809测量的井下压力测量结果，化学分析测量结果等)以便表征随时间的段塞流的特性(例如幅度/频率/段塞周期)并确定有助于段塞流的井的一个或多个间隔(例如，区域)。
在一个实施例中，作为方框907的一部分，模拟器807可以得出段塞的幅度/频率/周期、在地面处观察到的各个相流量和PVT特性，并使用这样的数据作为用于解决方案的输入数据。从该解决方案中，计算获得观察到的段塞流所需的井眼体积。对相之间滑移的额外考虑允许估算有助于段塞流的井间隔的位置、横截面和总长度。可以使用商业软件包(例如OLGA)中可用的算法来计算瞬态流的这些特性。
在另一个实施例中，作为方框907的一部分，模拟器807可以确定油/水/气体随时间在地面处的生产流量以及其他确定的参数(例如井下压力，井口压力，其他流体特性等)，用于改变井的几何特性。如由模拟器807确定的用于井的变化几何特性的这些确定的参数(例如，模拟的生产流量，井下压力，井口压力，流体特性等)可以与相应的测量参数相比较以确定是否获得足够的匹配。当获得足够的匹配时，可以估算井的几何形状。有助于段塞流的井间隔的位置、横截面和总长度可以从井的估算几何形状确定。结果发现，地面处的段塞的幅度和频率是沿着段塞起源的井的位置的强函数，二者都因为它在到达地面之前必须经过的长度以及可能的井的侧向部分的起伏的影响，因为它们可以作为一种分离器，放大段塞的幅度。将预测的地面处的段塞幅度和频率与用于给定的井眼轨迹的测量的地面幅度和频率匹配允许确定段塞的起点位置。
在方框909中，模拟器807可以分析随时间的测量结果，以便确定段塞流的根本原因(例如，枯竭的地层或井损坏/裂缝坍塌)。考虑到所生产的烃的PVT特性，生产段塞所需的井下压力最小。如果预测或测量到井眼内部未达到该压力水平，则必须在裂缝内部达到该压力水平，表明裂缝与枯竭区域相交。
在方框911中，模拟器807在计算机存储器中存储数据，该数据识别如在方框907中确定的有助于段塞流的井的一个或多个间隔以及如在方框909中确定的段塞流的根本原因，用于分析和规划(如干预或再压裂)。
在图10A和10B所示的一个实施例中，BHA 1122可以沿着井的间隔和相关滑动套管1110的顺序移动，以清理井的间隔。该井包括类似于图1A的井的位于地面的平台和井架以及竖直套筒，为了简化描述，未示出。如图10B所示的，BHA 1122包括用于连接到管106的顶部连接件1502，并且可以包括通常已知的机械或水力断开件。BHA 1122包括一个或多个循环和孔口接头(一个示为1518)，其为清理操作提供流体供应，如在此进一步讨论的。BHA1122可以可选地包括如在此所述的移位工具200。循环和孔口接头可以设置在移位工具200的任一侧上。BHA 1122还可以可选地包括在移位工具200下方的喷射工具(未示出)，其中喷射工具包括喷射端口以提供高压力液体的喷射以在井的生产管内穿孔。BHA 1122还可可选地包括生产封隔器(未示出)，用于在喷射操作期间接合和密封在套筒上。BHA 1122还可以可选地包括在工具组件的端部处的牛鼻部(未示出)，但是应当理解到，可以根据需要省略牛鼻部或用其他设备替换牛鼻部。注意到，在清理操作之前，沙子、支撑剂、岩石碎片和/或其他固体碎屑可以沉积在井的一个或多个间隔的井眼中。BHA 1122的循环和孔口接头提供可以移动这样的固体的流体供应，并且流动的固体可以携带在返回到地面的返回流体中，如图10A所示的。返回流体还可以携带从与如所示的在BHA 1122的上游和可能下游的打开滑动套管流体连通的裂缝(并且可能是相邻地层)生产的固体(例如，沙子，支撑剂和岩石碎片)。作为清理操作的一部分，可以计算表征在井的间隔和相关的滑动套管上的固体生产的一个或多个参数，当BHA 1122在清理井的间隔的工作流程期间沿着间隔的顺序移动时。表征井的间隔和相关滑动套管的固体生产的一个或多个参数可用来动态控制操作和/或计划井的下一次处理以减少井的固体生产(如果需要的话)和/或计划用于减少井的固体生产的井的生产策略(如果需要的话)。
图11示出了由图2的数据分析器207执行的工作流程，以分析在井的一个或多个间隔内的清理操作期间返回流体的流动特性。工作流程开始于方框1101，其中BHA 1122移动经过井的特定滑动套管，其中建立流体供应到BHA 1122和从BHA 1122供应流体，以清理特定滑动套管上方和/或下方的固体。在该方框1101中，供应的流体可以在特定的滑动套管附近移动固体，并且移动的固体可以被携带在返回到地面的返回流体中。返回流体还可以携带由裂缝(并且可能是相邻地层)生产的固体，所述裂缝与BHA工具位置的上游和下游的打开滑动套管流体连通。在方框1103中，数据分析器207可以测量作为返回流体的一部分的固体随时间的地面流量并且使用固体的测量流量来确定作为BHA 1122的位置的函数的用于井的间隔和相关的滑动套管的测量的固体生产。数据分析器207可以可选地使用井下压力测量结果来校正测量的流量，以便考虑所供应的流体泄漏到裂缝和/或地层中。在方框1105中，数据分析器207基于井中BHA 1122的位置(深度)得出用于井的间隔和相关滑动套管的固体生产的模型。在方框1107中，数据分析器207将如在方框1103中针对BHA 1122的当前位置确定的测量的固体生产用作约束来求解如在方框1105中针对BHA 1122的当前位置得出的固体生产的模型，以便求解模型的参数。在方框1109中，数据分析器207可以采用在方框1107中求解的模型参数来得出表征用于特定滑动套管的固体生产的参数，例如由与特定滑动套管流体连通的裂缝和/或地层生产的固体的体积。
注意到，方框1101至1109的操作可以对用于井的间隔的一系列滑动套管迭代地执行，以便得出表征针对这些滑动套管和井的有关间隔的固体生产的参数。例如，可以组合这些参数以确定针对该系列的滑动套管和井的相关间隔的固体生产的分布图。例如，固体生产的分布图可以包括在包含该系列的滑动套管的井深内由裂缝生产的固体体积，以及在井的一个或多个间隔内的沉积固体的质量分布。可以根据预期改变被清理的该系列的滑动套管和相应的间隔。例如，井间隔和相应的滑动套管可以从井眼的跟部到井的趾部被清理，反之亦然。
在BHA 1122以欠平衡条件(即，小于地层压力)向井眼供应流体以进行清理的一个示例中，来自与滑动套筒连通的裂缝的固体生产可以通过以下形式的指数递减函数进行描述：
Figure BDA0001914996630000311
其中Usand是来自井的第i个滑动套管的固体生产速率(例如，kg/min)，
Ai和αi是指数递减函数的系数，和
t表示在BHA的位置通过第i个滑动套管之后的时间。
注意到方程式(1)还可以描述来自于与位于BHA 1122的位置上方的滑动套管连通的裂缝中的固体生产。
我们还假定固体可以沉积在每个套管旁边(或套管之间)的井眼中，其中这些固体具有由以下形式的指数递减函数描述的分布：
Figure BDA0001914996630000321
其中
Figure BDA0001914996630000322
是沿着靠近第i个滑动套管的井眼的固体分布(例如，kg/m)，
Bi和βi是指数递减函数的系数，
x是BHA工具的位置(深度)，和
xi是用于第i个滑动套管的沙子沉积物的位置(深度)。
我们还可以假定从BHA 1122下方的套管没有固体生产发生，这对于略微欠平衡类型的清理操作以及平衡和过平衡类型的清理操作通常是正确的。
在这些假定下，随着BHA 1122沿着井的滑动套管移动的固体浓度分布图可以通过以下参数方程来描述：
Figure BDA0001914996630000323
其中Csolids是当BHA沿着井的滑动套管移动时，用于BHA的给定位置(深度)x的固体浓度(kg/立方米)，
Ai和αi是第一求和项的指数递减函数的系数，
Bi和βi是第二求和项的指数递减函数的系数，
x是BHA的位置(深度)，
yi是第i个滑动套管的位置(深度)，
y1是第一滑动套管的位置(深度)，
xi是用于第i个滑动套管的沙子沉积物的位置(深度)，
pump rate(例如，立方米/分钟)是到BHA的流体供应的流量，
BHAspeed是当BHA沿着井的滑动套管移动时BHA的速度，以及
AVC是将返回流体输送到地面的环空的容积(例如，以立方米/米为单位)，这可以由运行BHA工具的管的外径和井的内部井眼直径/套筒来确定。
在该方程式(3)中，固体浓度Csolids表示来自井的所有打开(open)滑动套管的固体的贡献。第一求和项来自方程式(1)的指数递减函数并且表示由与井的打开滑动套管流体连通的裂缝生产的固体的贡献。第二求和项来自方程式(2)的指数递减函数并表示在井的滑动套管附近(或之间)的沉积固体的贡献。
方程式(3)的参数方程可以用作用于图11的工作流程的方框1105的固体生产的模型。方框1103的测量的固体浓度可以用作约束以找到方程式(3)的参数方程的最佳拟合解，当BHA 1122沿着井的滑动套管移动时。该解为井的一系列滑动套管提供了对于方程式(3)的参数方程的系数Ai，αi，Bi，βi和xi的值。求解值可用于得出表征来自每个滑动套管的固体生产的参数。在一个示例中，这些参数可以包括从给定滑动套管的裂缝生产的总固体体积，其可以计算为：
Figure BDA0001914996630000341
针对该系列滑动套管的方程式(4)的参数
Figure BDA0001914996630000342
可以组合以确定在井的该系列滑动套管内的固体生产的分布图。例如，固体生产的分布图可以包括如针对该系列滑动套管从参数
Figure BDA0001914996630000343
得出的在包含该系列滑动套管的井深度内从裂缝和/或地层生产的固体体积。
模型的参数还可以提供在井的一个或多个间隔内的固体的质量分布，其可以计算为：
Figure BDA0001914996630000344
图12A和12B是示出根据图11的工作流程的在示例性略微欠平衡清理操作期间数据分析器的数据处理操作的图。在该示例中，清理操作在流体泵送速率为0.5m3/min下在从2000-2500m的范围内的深度处在一系列五个套管内的井上予以执行。井的环空容积为0.07854m3/m，其相当于内部井眼直径为0.112m、管外径为0.0508m(模型数据)。五个穿孔群位于2030,2130,2230,2330和2430m的深度处。
图12A示出了作为井中BHA位置(深度)的函数的在方框1103中得出的测量的固体浓度的图，其被标记为“测量沙子浓度”。其还示出了作为井中BHA位置(深度)的函数的如在方框1105中得出的建模沙子浓度的图，其标记为“沙子浓度”。它还示出了总固体体积的图，标记为“总沙子量”。
图12B示出了表示如从方框1107和1109的模型拟合和计算得出的该系列五个滑动套管内的固体生产的分布图的图。标记为“流回的沙子”的图表示如从该系列滑动套管的参数
Figure BDA0001914996630000345
得出的在包含该系列五个滑动套管的井深度内从裂缝生产的固体的体积(以千克为单位)。以及标记为“沙子分布”的图表示如从方程式(5)的参数
Figure BDA0001914996630000346
得出的在包含该系列五个滑动套管的井深度内的沉积固体的质量分布(以kg/米为单位)。
注意到，表征井的间隔和相关滑动套管的固体生产的参数可用于动态地控制清理操作的操作。例如，表征由裂缝生产的固体的参数可用于控制井下供给的流体的泵送速率以实现平衡返回，其中在清理操作期间从裂缝生产很少或没有生产固体。
在其他情况下，返回速率可以高于井下供应的流体的泵送速率，并且返回流体中的固体浓度的峰值可以归因于来自井眼的沉积固体和来自裂缝的固体生产。从滑动套管生产的最大可能固体可以计算为总局部固体生产和可以在井眼中累积的沙子量之间的过余量。例如，对于长度为10米、内径为0.1米的井眼部分，具有一个穿孔群并且生产的沙子量(volume)为500千克，由这样的滑动套管生产的比重为2.65、堆积密度为1.6g/cm3的潜在的最大沙子量可以估算为500-3.14*(0.1)^2/4/1000*1.6＝374kg。最大体积可用作约束，由此测量的高于该极限的固体体积可归因于由裂缝或地层生产(而不是来自井眼中沉积的沙子)的固体。
在此已经描述和说明了用于分析水力压裂储层的方法和系统的若干实施例。虽然已经描述了特定实施例，但是并不意图将本公开限制于此，因为本公开旨在与本领域允许的范围一样广泛并且同样地阅读说明书。例如，虽然已经公开了特定类型的井设计和完井，但是应该理解到其他类型的井设计(包括竖直井和多侧井水平井)和其他类型的完井(包括不同的套筒和衬管构造和不同的生产管构造和不同的穿孔构造)可被使用。多侧井包括多分支井，分叉井，具有从一个水平主井眼分支的若干侧井的井，具有从一个竖直主井眼分支的若干侧井的井，具有堆叠侧井的井和具有双相对侧井的井。因此，本领域技术人员将理解到，在不脱离所要求保护的精神和范围的情况下，可以对所提供的公开内容进行其他修改。

Claims (45)

1.一种用于表征由具有多个压裂套管的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法，该方法包括：
i)使用井下工具打开或关闭井的一组一个或多个压裂套管；
ii)在打开或关闭井的该一组一个或多个压裂套管之后，分析从井流回到地面设施的生产流体的地面流动特性；和
iii)基于这样的地面流动特性得出表征与该井的该一组一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
2.如权利要求1所述的方法，其中：
通过位于地面的多相流量计测量所生产的流体的地面流动特性。
3.如权利要求1所述的方法，其中：
所生产的流体的地面流动特性包括用于生产的流体的不同相的流量。
4.如权利要求3所述的方法，其中：
所生产的流体的不同相选自由油相、气相、水相和固相组成的组。
5.如权利要求1所述的方法，其中：
分析所生产的流体的地面流动特性以确定流过该井的该一组一个或多个压裂套管的至少一个流贡献，以及这样的流贡献用于得出表征与该井的该一组一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
6.如权利要求5所述的方法，其中：
所生产的流体的地面流动特性与所生产的流体的井下压力测量结果一起被分析，以便确定流过该井的该一组一个或多个压裂套管的至少一个流贡献。
7.如权利要求6所述的方法，其中：
建模和节点分析被用来分析所生产的流体的地面流动特性和所生产的流体的井下压力测量结果，以便确定流过该井的该一组一个或多个压裂套管的至少一个流贡献。
8.如权利要求1所述的方法，其中：
评估表征与该井的该一组一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性，以便确定是否选择性地关闭或打开该井的该一组一个或多个压裂套管。
9.如权利要求8所述的方法，其中：
在表征与该井的该一组一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性提供了指示枯竭地层或者地层或井损坏的情况下，该井的该一组一个或多个压裂套管关闭或者保持关闭。
10.如权利要求1所述的方法，还包括：
对于该井的至少一个附加组的一个或多个压裂套管，重复i)至iii)的操作，以便得出表征与该井的至少一个附加组的一个或多个压裂套管相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
11.一种用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法，该方法包括：
i)使用井下封隔器将封隔器上游的一组一个或多个井间隔与封隔器下游的一个或多个井间隔隔离，其中位于封隔器的上游的该一组一个或多个井间隔与地面设施流体连通，而封隔器下游的一个或多个井间隔与地面设施流体地隔离并分离；
ii)在隔离封隔器上游的该一组一个或多个井间隔之后，分析从井流回到地面设施的生产流体的地面流动特性；和
iii)基于这样的地面流动特性得出表征与封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
12.如权利要求11所述的方法，其中：
通过位于地面的多相流量计测量所生产的流体的地面流动特性。
13.如权利要求11所述的方法，其中：
所生产的流体的地面流动特性包括用于生产的流体的不同相的流量。
14.如权利要求13所述的方法，其中：
所生产的流体的不同相选自由油相、气相、水相和固相组成的组。
15.如权利要求11所述的方法，其中：
分析生产的流体的地面流动特性以确定流过封隔器上游的该一组一个或多个井间隔的至少一个流贡献，以及这样的流贡献用于得出表征与封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
16.如权利要求15所述的方法，其中：
将生产的流体的地面流动特性与生产的流体的井下压力测量结果一起进行分析，以确定流过封隔器上游的该一组一个或多个井间隔的至少一个流贡献。
17.如权利要求16所述的方法，其中：
建模和节点分析被用来分析所生产的流体的地面流动特性和所生产的流体的井下压力测量结果，以便确定流过封隔器上游的该一组一个或多个井间隔的至少一个流贡献。
18.如权利要求11所述的方法，其中：
评估表征与封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性，以便确定是否选择性地密封封隔器上游的该一组一个或多个井间隔。
19.如权利要求18所述的方法，其中：
在表征与封隔器上游的该一组一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性提供枯竭地层或者地层或井损坏的指示的情况下，封隔器上游的该一组一个或多个井间隔通过施加密封剂被密封；否则，该井的一组一个或多个压裂套管打开或保持打开。
20.如权利要求11所述的方法，还包括：
对于至少一个附加组的一个或多个井间隔，重复i)至iii)的操作，以便得出表征与该至少一个附加组的一个或多个井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
21.一种用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法，该方法包括：
i)将井下扼流封隔器定位在特定井间隔中；
ii)在将扼流封隔器定位在特定井间隔之后，分析从井回流到地面设施的生产的流体的地面流动特性；和
iii)基于这样的地面流动特性得出表征与特定井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
22.如权利要求21所述的方法，其中：
通过位于地面的多相流量计测量所生产的流体的地面流动特性。
23.如权利要求21所述的方法，其中：
所生产的流体的地面流动特性包括用于生产的流体的不同相的流量。
24.如权利要求23所述的方法，其中：
所生产的流体的不同相选自由油相、气相、水相和固相组成的组。
25.如权利要求21所述的方法，其中：
所生产的流体的地面流动特性与穿过扼流封隔器的生产流体的井下差压测量结果一起被分析，以便得出表征与特定井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
26.如权利要求21所述的方法，还包括：
对于至少一个附加井间隔重复i)至iii)的操作，以便得出表征与至少一个附加井间隔相邻的水力压裂地层的至少一个局部地层特性。
27.一种用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法，该方法包括：
分析从所述井随时间回流到地面设施的生产的流体的地面流动特性，以便检测生产的流体中的段塞流并确定这样的段塞流的特性；
分析这样的段塞流的特性或生产的流体随时间的地面流动特性，以确定有助于这样的段塞流的一个或多个井间隔；和
将识别有助于这样的段塞流的一个或多个井间隔的数据存储在计算机存储器中。
28.如权利要求27所述的方法，其中：
段塞流的特性选自由段塞流的幅度、频率和周期特征组成的组。
29.如权利要求27所述的方法，其中：
通过位于地面的多相流量计测量所生产的流体的地面流动特性。
30.如权利要求27所述的方法，其中：
所生产的流体的地面流动特性包括用于生产的流体的不同相的流量。
31.如权利要求30所述的方法，其中：
所生产的流体的不同相选自由油相、气相、水相和固相组成的组。
32.如权利要求27所述的方法，其中：
将生产的流体的地面流动特性与井下压力测量结果一起进行分析，以便确定有助于这样的段塞流的一个或多个井间隔。
33.如权利要求27所述的方法，其中：
瞬态多相井眼流动模拟器被用来分析这样的段塞流的特性或所生产的流体随时间的地面流动特性，以确定有助于这样的段塞流的一个或多个井间隔。
34.如权利要求33所述的方法，其中：
瞬态多相井眼流动模拟器使用段塞流的特性作为输入数据得出解，从该解计算井眼体积，并基于井眼体积来估算有助于该段塞流的井间隔的特性。
35.如权利要求33所述的方法，其中：
瞬态多相井眼流动模拟器确定在地面处的各个相流量以及用于改变井的几何特性的其他确定的参数，将用于改变井的几何特性的这些确定的参数与相应的测量参数进行比较，以确定是否获得足够的匹配，在获得足够的匹配时估算井的几何特性，并基于估算的井的几何形状来估算有助于该段塞流的井间隔的特性。
36.如权利要求34所述的方法，其中，段塞流的特性包括单相流量。
37.如权利要求34或35所述的方法，其中，井间隔的特性包括位置、横截面和总长度。
38.如权利要求35所述的方法，其中，这些确定的参数包括井下压力、井口压力、以及其他流体特性。
39.根据权利要求27所述的方法，还包括：
分析这样的段塞流的特性或生产的流体随时间的地面流动特性，以确定这样的段塞流的根本原因；和
将识别这样的段塞流的根本原因的数据存储在计算机存储器中。
40.一种用于表征由分隔成多个井间隔的井穿过的水力压裂的含烃地层的方法，该方法包括：
i)将井下工具定位在特定井间隔中，其中井下工具使流体循环以便从特定井间隔中清理；
ii)分析从井流回到地面设施的生产流体的地面流动特性；和
iii)基于这样的地面流动特性得出表征来自特定井间隔的固体生产的至少一个特性。
41.如权利要求40所述的方法，其中：
通过位于地面的多相流量计测量所生产的流体的地面流动特性。
42.如权利要求40所述的方法，其中：
井包括至少一个滑动套管；和
iii)的至少一个特性表征来自与特定滑动套管流体连通的裂缝和/或地层的固体生产。
43.如权利要求42所述的方法，其中：
iii)的至少一个特性进一步表征来自与井的多个滑动套管流体连通的裂缝和/或地层的固体生产的分布图。
44.如权利要求40所述的方法，还包括：
iv)基于这样的地面流动特性得出表征沿着一个或多个间隔的固体生产的分布图的至少一个特性。
45.如权利要求44所述的方法，其中：
iv)的至少一个特性表征沿着井的一个或多个间隔的沉积固体的分布图。
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