NO340593B1 - Fremgangsmåte og system for å planlegge hydrokarbonutvinning fra en hydrokarbonformasjon - Google Patents

Description

Bakgrunn

Konstruksjon av systemer for produksjon fra undergrunnshydrokarbonreservoarer involverer flere svært vitenskapelige oppgaver. For eksempel, før boring bruker en reservoaringeniør sofistikerte reservoarmodeller for å bestemme parametere slik som formasjonskapasitet, permeabilitet og fluidstrøm innenfor reservoaret for å bestemme et optimalt antall og plasseringer hvor et borehull kan penetrere formasjonen ("uttakspunkter"). For hvert uttakspunkt som er identifisert vil videre modellering bli utført for å hjelpe til å identifisere en korrekt type av fysisk grensesnitt mellom formasjonen og borehullet ("ferdigstillelse"). For eksempel, geomekanisk modellering kan bli brukt til å bestemme stresstørrelse og stressorientering inn og i nærhet til formasjonen, og også å bestemme hvordan poretrykkforminskning (forårsaket av hydrokarbonuttrekk) påvirker stresstørrelsen og orientering. Ved å bruke initiell stressinformasjon og forventede stressforandringer over tid kan materiell modellering bli utført på fjellformasjonen for å bestemme feilmodus og feilomhylning i formasjonen. Ved å bruke modelleringsresul-tatene vil en selvstendig orientering og type bli valgt på hvert bestemte uttakspunkt for å tilpasse det forventede lokaliserte fysiske fenomenet, produksjonskriterier og mulig finansielle betraktninger. Fra uttakspunktenes plasseringer og ferdigstillelsesbestem-melse for hvert uttakspunkt vil en borestrategi bli anvist for å gi et borehull til hvert uttakspunkt med den lavest mulige kostnad, som oversettes til å velge et boresentrum som gir det kortest mulige borehullet for hvert uttakspunkt.

Mens den vitenskapelige oppgaven relatert til å identifisere uttakspunkt og å identifisere ferdigstillelsestyper representerer en stor forbedring over tidligere dager når borestrategi og borebudsjett var de drivende faktorene i å bestemme antallet av borehull boret og deres plassering er en videre forbedring for plassering av uttakspunkt og utvinnings-strategi nå blitt gjort mulig.

US 2004/122640 Al beskriver en prosess for å bestemme optimal kompietteringstype og konstruksjon før det bores en hydrokarbonproduserende brønn ved å benytte informasjon fra hydrokarbongjenvinningsmodellering slik som reservoar-, geomekanisk- og materialmodellering gjennom produksjonslivssyklusen til brønnen. Prosessen inkluderer modellering av en hydrokarbonformasjon under forventede produksjonsvilkår, bestemme fra modellen forventet tidsvarierende stress for hydrokarbonformasjonen, velge en overflate-til-uttakspunktsborehullsbane for et uttakspunkt, og bore fra overflaten til uttakspunktet basert på overflate-til-uttakspunktsborehullsbanen.

Vitenskapelige artikler "SPE 35505 Techniques for Multibranch Well Trajectory Design in the Context of a Three-Dimensional Reservoir Model", CA. Ehlig-Economides et al., 17. April 1998, og "SPE 68092 A New Approach to Borehole Trajectory Optimisation for Increased Hole Stability", M.R. Awal et al, 20. Mars 2001 beskriver at permeabilitet og stressanisotropi spiller en viktig rolle i det å definere orienteringen til den optimale brønnbanen.

Oppsummering

Problemet nevnt ovenfor er løst ved fremgangsmåten ifølge krav 1, ved det datamaskinlesbare mediumet ifølge krav 7, og ved datamaskinsystemet ifølge krav 9.1 det minste noe av de illustrerte utførelser er fremgangsmåter innbefattende å modellere en hydrokarbonformasjon under forventede produksjonsbetingelser, å bestemme fra modellen forventet tidsvarierende stress for hydrokarbonformasjonen, å velge ferdigstillelsesparametere for et uttakspunkt (valget tar hensyn til forventet tidsvarierende stress), og så å velge en overflate-til-uttakspunktsborehullbane for uttakspunktet (overflate-til-uttakspunktsborehullbanen er valgt basert på fremherskende stressretning i en formasjon gjennom hvilket overflaten-til-uttakspunktsborehullene skal penetreres), og så boring fra overflaten-til-uttakspunktet er basert på overflate-til-uttakspunktsborehullbanen.

Andre illustrerte utførelser er datamaskinlesbare medier som lagrer programmer som, når utført i en prosessor, forårsaker at prosessoren velger ferdigstillelsesparametere for et uttakspunkt for en hydrokarbonformasjon (valget av ferdigstillelsesparametere tar hensyn til forventet tidsvarierende stress i hydrokarbonformasjonen), og så å velge en uttakspunkt-til-overflateborehullbane for uttakspunktet (uttakspunkt-til-overflatebore-hullbanen er valgt basert på fremherskende stressretning i en formasjon gjennom hvilket uttakspunkt-til-overflateborehullet skal penetrere).

Andre illustrerte utførelser er datamaskinsystemer innbefattende en prosessor, og en hukommelse koplet til prosessoren. Prosessoren er konfigurert til å velge ferdigstillelsesparametere for et uttakspunkt for en hydrokarbonformasjon (valget av ferdigstillelsesparametere tar hensyn til forventet tidsvarierende stress i hydrokarbonformasjonen), og så velges en overflate-til-uttakspunktsborehullbane for uttakspunktet (overflate-til-uttakspunktsborehullbanen er valgt basert på fremherskende stressretning i en forma sjon, gjennom hvilket overflate-til-uttakspunktsborehullet skal penetrere og uttakspunktsbanen).

Den fremlagte innretning og fremgangsmåte innbefatter en kombinasjon av egenskaper og fordeler som muliggjør dem å bøte på svakheter i den kjente teknikk. De forskjellige karakteristikkene beskrevet ovenfor, så vel som andre egenskaper, vil være enkelt forstått for en fagmann ved lesing av følgende detaljerte beskrivelse, og med referanse til de vedlagte tegninger.

Kort beskrivelse av tegningene

For en detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser av foreliggende oppfinnelse vil referanse nå bli gjort til de vedlagte tegninger hvor: Figur 1 viser en injektorbrønns og produksjonsbrønns relative plassering for å illustrere manglene ved ikke å ta hensyn til den fremherskende stressretningen når det planeres relativ plassering av injektorbrønner og produksjonsbrønner. Figur 2 viser en injektorbrønn og produksjonsbrønnplassering i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser et plott over borerisiko som en funksjon av vinkel for boreretning relativ til den fremherskende stressretningen. Figur 4 viser en hydrokarbonproduksjonsformasjon under en overflate, og hvordan borehull blir boret når det ikke tas hensyn til stress. Figur 5 viser uttakspunkt og/eller injeksjonspunkter i formasjonen som i figur 4, men med borehullbaner for uttakspunktene og/eller injeksjonspunktene valgt i henhold til noen utførelser.

Figur 6 viser en fremgangsmåte i henhold til noen utførelser, og

Figur 7 viser et datamaskinsystem i henhold til noen utførelser.

Betegnelser og nomenklatur

Visse uttrykk er brukt gjennom følgende beskrivelse og krav for å referere til bestemte systemkomponenter. Dette dokumentet er ikke begrenset til å skille mellom kompo-nenter som er forskjellige i lag, men ikke i funksjon.

I den følgende diskusjonen og kravene er uttrykkene "inkluderende" og "innbefattende" brukt på en åpen måte, og dermed bør de bli tolket som å bety "inkluderende, men ikke begrenset til...". Også uttrykket "kople" eller "koplende" er ment å bli enten en indirekte eller direkte forbindelse. Dermed, dersom en første innretning koples til en andre innretning kan denne forbindelsen være en direkteforbindelse, eller være gjennom en indirekte forbindelse via andre innretninger og forbindelser.

Detaljert beskrivelse av de foretrukne utførelser

De forskjellige utførelser i henhold til foreliggende oppfinnelse er rettet mot fremgangsmåter og systemer for å bestemme uttakspunktsplassering ("produksjonsbrønner") og injektorbrønnplassering (dvs. for sekundær gjenvinning ved å bruke vanninjeksjon), hvor bestemmelsen tar hensyn til reservoarbreddestress og andre reservoarkarakteristikker, ikke bare ved initiell plassering, men også over levetiden for produksjon fra formasjonen. Uttalt annerledes er de forskjellige fremgangsmåter og systemer en holistisk fremgangsmåte for plassering av produksjonsbrønn og ferdigstillelse, så vel som holistisk fremgangsmåte for plassering av injektorbrønn og ferdigstillelse, for å redusere kostnad, øke produksjon (over tidligere plasseringsfremgangsmåter), og/eller for å sikre finansiell pålitelig produksjon og over forventet levetid av feltet. For å over-føre de forskjellige ideer adressert i utførelsene av foreliggende oppfinnelse, adresserer spesifikasjonen individuelle betraktninger med den forståelse at noen eller alle de individuelle betraktninger er betraktet i den holistiske fremgangsmåten. Den individuelle betraktningen begynner med formasjonsstress som er relatert til injektorbrønn-plassering.

Mens alle undergrunnshydrokarbonformasjoner er under noen form for stress, vil det i noen tilfeller være slik at stresset ikke har en fremherskende komponent eller retning. Det vil si, for eksempel, det horisontale sammentrykte stresset i nord-syd retningen følt av et enhetsvolum i hydrokarbonformasjonen kan være tilnærmet det samme som det horisontale sammentrykkende stresset i øst-vest retningen, og det vertikale sammentrykte stresset kan være tilnærmet det samme som det horisontale stresset. I enda andre hydrokarbonkarbonformasjoner kan stresset ha en dominerende komponent eller retning, og dermed kan formasjonen fremvise det som er benevnt stressanisotropi. For eksempel, et bestemt enhetsvolum med hydrokarbonformasjon kan være under et "strøkslipp" stress som tenderer til å skjære enhetsvolumet til hydrokarbonformasjonen i et horisontalt plan. Formasjoner tenderer til å briste mer enkelt i retningen av det dominerende stresset, og i henhold til noen utførelser er stress tatt i betraktning når det besluttes om injektorbrønnplassering. Figur 1 viser en injektorbrønn og produksjonsbrønn med deres relative plassering for å illustrere mangelen ved ikke å ta hensyn til den dominerende stressretningen når det planeres relativ plassering av injektorbrønner og produksjonsbrønner. Særlig, figur 1 illustrerer tre borehull i en hydrokarbonformasjon: to injektorbrønnborehull 12 og 14, og et produksjonsbrønnborehull 16.1 illustrasjonen i figur 1 er alle tre borehull i det samme horisontale planet. Den dominerende stressretningen i denne illustrasjonen er parallell med det horisontale planet, som vist med koordinatene 18 (Smax er retningen for dominerende stress, og Smin er retningen for ikke-dominerende stress). Siden vann under høyt trykk blir injisert inn i hvert injektorbrønnborehull 12 og 14 i situasjonen i figur 1, tenderer formasjonen til å briste i det horisontale planet. Med andre ord, og i relevant del, tenderer formasjonen til å briste i retningen for produksjonsborehullet 16. Brist av en formasjon øker permeabiliteten i retningen av bristen, og dermed den fysiske avstanden for vannsveipet mot produksjonsbrønnborehullet 16 fra hvert av injektor-brønnborehullene 12 og 14 som vil være større enn den fysiske avstanden til vannsveipet normalt på det horisontale planet, som illustrert med pilene 17 og 19. Dermed vil tidlig vanngjennomtrengjng i produksjonsbrønnen være sannsynlig. Figur 2 illustrerer en injektorbrønn og produksjonsbrønnplassering i henhold til utfør-elser av foreliggende oppfinnelse hvor relativ plassering tar hensyn til dominerende stressretning. Særlig illustrerer figur 2 tre borehull i en hydrokarbonformasjon: to injektorbrønnborehull 20 og 22, og et produksjonsbrønnborehull 24.1 illustrasjonen i figur 2 er alle tre borehull i det samme horisontale planet; imidlertid, den dominerende stressretningen i denne illustrasjonen er normal på det horisontale planet, som vist med koordinatene 26. Siden vann under høyt trykk blir injisert inn i hvert injektorbrønn-borehull 20 og 22, tenderer formasjonen til å briste normalt på det horisontale planet. Med andre ord, formasjonen tenderer til å briste normalt på retningen for produksjons-brønnborehullet 24. Brist øker permeabiliteten i retningen av bristen, og dermed den fysiske avstanden for vannsveipet utover fra hvert av injektorbrønnborehullene 20 og 22, som vil være større enn den fysiske avstanden til vannsveipet mot produksjons-brønnen, som illustrert med pilene 27 og 29. Dermed vil vanngjennomtrenging i produksjonsbrønnen være mindre sannsynlig (for den samme sentrum-til-sentrum avstand i figur 1), og vannsveipet mot produksjonsbrønnborehullet 24 har en større vertikal spredning. Dermed vil "sveipe"-handlingen i den andre gjenvinningen bruke vanninjeksjon som er mer effektiv, og sjansene for vanngjennomtrenging er mindre sannsynlig siden bristretningen er normalt på planet hvor injektor og produksjonsbore-hullene er.

I illustrasjonene i figur 1 og 2 er den dominerende stressretningen horisontal og vertikal; imidlertid, horisontale og vertikale dominerende stressretninger er bare illustrerende. Den dominerende stressretningen kan være i enhver orientering, og dermed kan man anta at det å ha produksjon og injektorbrønner i et horisontalt plan alltid er den korrekte orienteringen. Det å ha produksjon og injektorbrønner i det samme horisontale planet vil være den korrekte orienteringen dersom den dominerende stressretningen var vertikal. Mer generelt vil det i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse være slik at for injektorbrønner og produksjonsbrønner som er i det samme planet, bør den dominerende stressretningen i formasjonen være vesentlig normal på dette planet. Spesifikasjonen vender seg nå mot betraktninger relatert til forkastninger.

Undergrunnsforkastninger kan være tektoniske i sin natur (dvs. San Andreas-forkastningen som går vesentlig gjennom California), eller undergrunnsforkastningene kan være mer lokale. Uansett skala vil en forkastning resultere en faktisk eller potensiell geologisk ustabilitet. Lokale forkastninger innenfor eller nær et hydrokarbonreservoar er i de fleste tilfeller inaktive så lenge det ikke er noen hovedfysisk forandring i de omkringliggende formasjoner. Imidlertid, ved tilstedeværelse av fysiske forandringer (dvs. redusert trykk på én av sidene i forkastningen forårsaket av fjerning av hydro-karbon, et forsøk på å utføre sekundær gjenvinning i formen av vanninjeksjon hvor vannet blir tvunget tvers over forkastningen), vil den lokale forkastningen bli aktiv. Dermed, i de forskjellige utførelser av foreliggende oppfinnelse, vil det bli tatt hensyn til forkastninger i nærheten eller som er innenfor en hydrokarbonformasjon når det bestemmes plasseringer av produksjonsbrønner og injektorbrønner. For eksempel, ingen del av et borehull (enten for en produksjonsbrønn eller injektorbrønn) bør krysse en lokal forkastning, særlig dersom forskjellige modelleringer (dvs. reservoarmodellering, geomekanisk modellering og/eller materiell modellering) indikerer forkastningsbeveg-else som sannsynlig over produksjonslevetiden i reservoaret. Videre vil injektorbrønn - plassering relativ til produksjonsbrønnplassering i henhold til noen utførelser ta hensyn til lokale forkastninger. Særlig, for å unngå ustabilitet assosiert med de lokale forkastningene i henhold til noen utførelser, vil injektorbrønner være posisjonert slik at ingen forkastning eksisterer mellom injektorbrønnene og en eller flere produksjonsbrønner, mot hvilket injektorbrønnen sveiper. Enda videre vil de lokale forkastningene i en hydrokarbonformasjon kunne fremstille svært varierende stressregimer, og i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse vil den relative plasseringen av produksjons-brønner og injektorbrønner kunne variere over formasjonen. For eksempel, i en del av formasjonen vil injektorbrønner kunne være fysisk over og under produksjonsbrønnene, mot hvilket de sveiper. I en annen del av formasjonen kan injektorbrønnene være innenfor det samme horisontale planet, som alt er en funksjon av stress i formasjonen forårsaket av geologisk skift i den lokale forkastningen.

Oppsummert før fortsettelsen vil produksjonsbrønn- og injektorbrønnsplassering i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse ta hensyn til ikke bare reservoarkarakteristikker som dikterer de beste uttakspunkt, men også ta hensyn til initiell og tidsvarierende stressregimer i formasjonen så vel som lokale forkastningsbetraktninger.

Spesifikasjonen henvender seg nå mot betraktninger for ferdigstillelse. En ferdigstillelse er det fysiske grensesnittet mellom borehullet og formasjonen. Ferdigstillelse antar

mange former. For eksempel, når formasjonsegenskapene tillater det vil ferdigstillelsen kunne være bare borehullet i seg selv (ingen mantel eller foring). I andre situasjoner vil ferdigstillelsen kunne være en oppdelt mantel som tillater hydrokarbonstrøm inn i mantelen; det er slik at mantelen fremdeles gir noe strukturell understøttelse. I enda en annen situasjon vil en mantel kunne være tilstede med mantelen perforert i bestemte retninger i et forsøk på å øke hydrokarbonfremstillingen fra bestemte retninger. I andre situasjoner vil ferdigstillelsen kunne være gruspakning i terminal enden av borehullet. I situasjoner hvor initiell eller fremtidig permeabilitet av formasjonen er en bekymring, vil ferdigstillelsen kunne involvere hydraulisk bruddannelse i formasjonen omkring borehullet, og i noen tilfeller hydraulisk innføring av en "propant" inn i formasjonen for å hjelpe til å sikre fortsatt permeabilitet til tross for formasjonssammentrykning. Alle disse variasjoner for ferdigstillelse kan bli anvendt i vertikalt orienterte borehull, høy-vinkelborehull eller horisontale borehull som den bestemte situasjonen dikterer. Sam-tidig innsendt og felles signert gjøres patentsøknad nr. 2004/012640, med tittelen "System and process for optimal selection of hydrocarbon completion type and design", er her referert til, diskuterer ferdigstillelsesvalg for produksjonsbrønner, inkludert betraktninger slik som sannsynlig feilmekanismer (dvs. reservoarsammentrykning, skjærfeil, forkastningsreaktivering og multifase hydrokarbonstrømning) og ferdigstillel-seskrav (dvs. sandutelukkelse, sandunngåelse og utsatt sandstyring). Uttalt annerledes vil det forannevnte patent diskutere betraktninger for å velge en optimal orientering og

avvik (som sammen kan bli referert til som bane og/eller retning), så vel som å velge en optimal ferdigstillelsestype for en produksjonsbrønn).

I henhold til i det minste noen utførelser, i tillegg til å gjøre beslutninger med hensyn til ferdigstillelsestype for produksjonsbrønner, vil tilsvarende valg kunne bli gjort for injektorbrønner. I den relaterte teknikk er feilmekanismer ikke tatt hensyn til når det velges ferdigstillelsestyper for injektorbrønner, og dermed, i de fleste tilfeller, vil den minst dyre ferdigstillelsen bli valgt. Dermed, i henhold til noen utførelser, vil den potensielle feilmekanismen for produksjonsbrønner som man forsøker å adressere basert på ferdigstillelsestypen også påpeke injektorbrønnene. Videre, i henhold til noen utfør-elser, vil de sekundære betraktningene til samstyring også bli tatt hensyn til. I tilfellet av en injektorbrønn vil imidlertid sandstyringsbetraktninger ikke være produksjon av sand, men heller formasjonsplugging og redusert formasjonspermeabilitet forårsaket av sand og andre "småpartikler" (fine kornmaterialer). Dersom injektorbrønnferdigstillelsen ikke reduserer eller eliminerer sand og småpartikkelproduksjon, vil vanninjeksjonen gjennom injektorbrønnen føre sand og småpartikler inn i formasjonen, som sitter fast og reduserer permeabilitet. Den reduserte permeabilitet reduserer dermed det injiserte vannets mulighet til å bevege seg innenfor formasjonen, og negativt påvirke sveipeegen-skapen til injektorbrønnen. Dermed, i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse, vil en eller flere av de forskjellige modellene (dvs. reservoarmodell, geomekanisk modell og materialmodell) og kriteriene diskutert ovenfor, bli brukt til å velge plassering, orientering, avvik og ferdigstillelsestype for injektorbrønnene som gir den laveste risikoen og høyeste utbyttet på investering for det samlede reservoaret over levetiden til reservoaret.

Ved nå å ha diskutert den holi sti ske fremgangsmåten for produksjonsbrønn- og injektor-brønnplassering ved å ta hensyn til formasjonsstress, forkastninger og ferdigstillelses-betraktninger, vil oppmerksomhet nå bli snudd mot borebetraktninger. I den relaterte teknikk vil uttakspunkter bli bestemt, og boreren bestemmer så den mest kosteffektive plan for å få borehull fra overflaten til hvert av uttakspunktene. Den mest kosteffektive plan er i de fleste tilfeller å velge boresenter (sentrert over formasjonen), og å bore borehull til hvert uttakspunkt. Dermed, i den relaterte teknikk vil borehull være konstruert fra overflaten til uttakspunktet. Dermed, i den relaterte teknikk, vil borehullene bli konstruert fra overflaten til uttakspunktet. Imidlertid, stress i hydrokarbonformasjoner, så vel som formasjoner over hydrokarbonformasjonen ("overdekning"), påvirker borerisiko som en funksjon av boreretning i relasjon til dominerende stressretning. Særlig vil risikoen for borehullinnfall og vesentlig veggutvaskning øke når retningen av boringen nærmer seg den dominerende stressretningen.

Figur 3 illustrerer et plott over borerisiko 30 som en funksjon av vinkle til boreretningen relativt til den dominerende stressretningen (med borefluidvekt, og derfor nedhulltrykk som holdes konstant). I origo (null grader eller boreretning foretrukket opplinjert med den dominerende stressretningen), vil borerisikoen for stressinduserte borehullfeil være på sitt maksimale. Når retningen forandrer seg relativt til den dominerende stressretningen, vil borerisikoen til de stressinduserte borehullfeil også falle, der minimum risiko for stressindusert borehullfeil opptrer når boreretningen er normalt på den dominerende stressretningen. Illustrasjonen i figur 3 antar et todimensjonalt stressregime med den hensikt å forenkle forklaringen. Imidlertid, ideen i figur 3 skaleres til tredimensjonalt rom der borerisiko for stressindusert boerhullfeil på sitt maksimum i den tredimensjo-nale dominerende stressretningen. Diskusjonen relatert til figur 3 antar også en konstant borefluidvekt; imidlertid, risikoen for stressindusert borehullfeil kan også være påvirket av økt borefluidvekt (og derfor høyere nedhullstrykk som dytter mot veggene). Figur 3 viser relasjonen mellom risiko og borefluidvekt med den prikkede linjen 32. Særlig illustrerer den prikkede linjen 32 den stressrelaterte risikoen med en økt borefluidvekt.

Ved nå å ta i betraktning borerisikoen som en funksjon av dominerende stressretning betraktes figur 4 som illustrerer en hydrokarbonformasjon 34 under en overflate 36, og som også illustrerer hvordan borehull blir boret i henhold til den kjente teknikk. Et flertall av laterale borehull 38 strekker seg inn i formasjonen 34 på forhåndsvalgte uttakspunkt, og/eller injeksjonspunkter som alle forgrener seg fra et enkelt vertikalt borehull 40 sentrert over formasjonen 34. Videre, betrakt at i den illustrerte situasjonen i figur 4 er det dominerende stresset i overdekningsformasj onene (ikke spesifikt vist) som er illustrert med koordinatene 42. Dermed vil risikoen assosiert med flertallet av laterale borehull 38 være høyere, i noen tilfelle signifikant høyere, på grunn av det historiske momentet med å plassere det enkle vertikale borehullet 40 sentrert over formasjonen og å bore mot hvert uttakspunkt og/eller injeksjonspunkt. Videre vil valg av borehullbane på denne måten ikke ta hensyn til den optimale ferdigstillelsesorientering som diskutert ovenfor.

I henhold til i det minste noen utførelser i henhold til foreliggende oppfinnelse når borehullene til uttakspunktene og injeksjonspunktene som er konstruert startende i det respektive uttakspunkt og injeksjonspunkt, der konstruksjonen/rutevalget tar hensyn til den foretrukne orienteringen for ferdigstillelsen så vel som det dominerende stresset i overdekningsformasjonen. Konstruksjonen av borehull og/eller valg av ruter for borehullene på denne måten dikterer at i situasjoner hvor overdekningsformasjonen har en dominerende stressretning behøver ikke boresenteret å samsvare med det fysiske senteret til formasjonen. Heller kan boresenteret være forskjøvet i retningen av det ikke-dominerende stresset. Mens en slik skifting forkorter noen borehull vil lengdene til andre borehull bli lengre; imidlertid, borerisikoen assosiert med vesentlig hvert borehull kan bli senket i boreretningen relativ til retningen for det dominerende stresset i forma-sjonene.

Figur 5 illustrerer uttakspunkt og/eller injeksjonspunkt i formasjonen som i figur 4, men i dette tilfellet (og å anvende de forskjellige utførelsene av oppfinnelsen), er det vertikale borehullet 42 forskjøvet i ikke-dominerende stressretning, slik at, i det hele, vil de laterale borehull bli boret på en slik måte at det reduserer risikoen for stressindusert borehullfeil. Figur 5 illustrerer også at en foretrukket boreretning (normalt på det dominerende stresset), behøver ikke å være den foretrukne ferdigstillelsesorientering, og dermed vil noe boring i en ikke-foretrukket retning måtte bli tolerert for å understøtte

bestemte ferdigstillelsesorienteringer bestemt før boring. Ved å bruke denne fremgangsmåten vil imidlertid lengden av borehullene boret i høyrisikoretningen bli redusert over "spindelvev"-fremgangsmåten i den relaterte teknikk, og risikoen for å bore i høyrisiko-retningene kan bli dempet ved forsiktig kontroll av borefluidvekt, som diskutert ovenfor.

Figur 6 illustrerer en fremgangsmåte i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse. Særlig illustrerer figur 6 en fremgangsmåte som knytter sammen de individuelle betraktningene diskutert ovenfor. Fremgangsmåten starter (blokk 600) og beveger seg til å samle inn data med hensyn til en hydrokarbonformasjon og overdekningsforma-sjoner (blokk 604). I situasjoner hvor hydrokarbonformasjonen under undersøkelse er en formasjon fra hvilken hydrokarboner aldri er blitt produsert ville dataene som blir samlet inn kunne være fra seismiske data eller data med hensyn til nærliggende formasjoner, som er antatt å være av tilsvarende karakter. I andre utførelser vil en test eller utforskningsbrønn kunne bli boret inn i hydrokarbonformasjonen, og data kan bli samlet inn ved å bruke logging mens man borer, måling mens det bores, kabellinjeverktøy, kjerneprøver og liknende. Dataene som blir innsamlet kan være data, slik som formasjon og overdekningsstressregimer, tilstedeværelsen og nærheten av forkastninger, formasjonsporøsitet, fjellstyrke og permeabilitet. I enda andre utførelser vil fremgangsmåten kunne bli anvendt på en aldrende hydrokarbonformasjon hvis produksjon har falt, og dermed data av type diskutert ovenfor som kan bli enkelt tilgjengelig.

Uansett hvordan data med hensyn til formasjonen og overdekningen blir samlet inn vil stressregjmet i hydrokarbonformasjonen og overdekningen bli analysert (blokk 608), og basert delvis på analysereservoarmodellene og/eller en geologisk modell som er bygget, der modellene tar hensyn til det initielle stressregjmet og lokale og ikke-lokale forkastninger (blokk 612). Fra den ene eller flere modeller vil det tidsvarierende stresset som kan forventes å finne sted i hydrokarbonformasjonen bli bestemt (blokk 616), mulig sammen med andre reservoarkarakteristikker (dvs. hydrokarbonkapasitet, forventet produksj onsstrømningsrate).

Basert på modellene og den tidsvarierende stressprediksjonen vil uttakspunktene og injeksjonspunktene (om noen) bli valgt (blokk 620). Uttakspunkt er valgt basert på modellene for å oppnå den mest voluminøse produksjonen og/eller mest effektive hydrokarbonfjerning fra hydrokarbonformasjonen. Uansett dette vil injeksjonspunktet for sekundærgjenvinning (selv om de faktiske brønnene ikke er boret før senere i levetiden til feltet (dvs. år tre til fem)) bli valgt for å oppnå en eller flere av de mest volumi-nøse produksjonene og/eller den mest effektive hydrokarbonfjerning.

Med referanse til figur 6 vil med en gang uttakspunktene og injeksjonspunktene er bestemt være slik at orientering, avvik og ferdigstillelsestype for hvert uttakspunkt og hvert injeksjonspunkt blir bestemt (blokk 624). Sammensendte og felles signerte patent med tittelen "System and process for optimal selection of hydrocarbon kompi eti on type and design", diskuterer i detalj bestemmelsen med hensyn til orientering, avvik og ferdigstillelsestype for uttakspunkt. Videre, i henhold til utførelser av foreliggende oppfinnelse vil den samme orientering, avvik og ferdigstillelsestypebestemmelse bli gjort med hensyn til injeksjonsunkter for sekundær gjenvinning. Andre betraktninger som påvirker injeksjonspunktplassering er betraktet likeledes, slik som retning av det dominerende stresset, og plassering av lokale forkastninger.

Til slutt, med en gang uttakspunktene og injeksjonspunktene er bestemt, og orientering og avvik er bestemt, vil de forskjellige borehullbanene, for å nå uttakspunktene og injeksjonspunktene, bli konstruert (blokk 628), ta hensyn til stress i formasjonen og overdekningen, inkludert plassering av det sentrale borehullet (dersom brukt) i en posisjon som er utenfor sentrum fra senteret til formasjonen. Deretter vil prosessen stoppe (blokk 632). Illustrasjonen i figur 6 opptrer som en enkel iterasjon; imidlertid, i situasjoner hvor bare delvise data er brukt for å gjøre de forskjellige beslutningene i fremgangsmåten (dvs. der det ikke var noen utforskningsbrønn som er boret), når nye og/eller bedre data blir tilgjengelige (dvs. under boreprosessen), kan fremgangsmåten bli brukt om igjen og tidligere beslutninger evaluert om igjen og forandret, basert på de nye og/eller bedre data.

En prosess for å velge brønnferdigstillelse og konstruksjon som beskrevet her kan bli implementert i sin helhet eller delvis i et utall av forskjellige datasystemer. Figur 7 illustrerer et datamaskinsystem passende for å implementere de forskjellige utførelsene av foreliggende oppfinnelse. Datamaskinsystemet 700 innbefatter en prosessor 702 (også referert til som en sentral prosesseringsenhet, eller CPU) som er koplet til hukom-melsesinnretninger, slik som primær lagringsinnretning 704 (dvs. en tilfeldig aksess-hukommelse, eller RAM) og primære lagringsinnretninger 706 (dvs. ikke slettbar hukommelse, eller ROM).

ROM virker slik at det overføres data og instruksjoner i én retning til prosessoren 702, mens RAM er brukt til å overføre data og instruksjoner i en toveismåte. Både RAM 704 og ROM 706 kan være betraktet som datalesbare media. Et sekundært lagringsmedium 708 (dvs. massehukommelsesinnretning) er også koplet toveis til prosessoren 702 og gir tilleggsdatalagringskapasitet. Massehukommelsesinnretningen 708 kan også være betraktet som et datamaskinlesbart medium som kan bli brukt til å lagre programmer og data. Massehukommelsesinnretning 708 kan være et lagringsmedium, slik som ikke-slettbar hukommelse (dvs. harddisk eller en tape) som i de fleste tilfeller har lavere aksesstid enn RAM 704 og ROM 706. En spesifikk hukommelsesinnretning 708, slik som en CD-ROM, kan også påføre data enveis til prosessoren 702.

Prosessor 702 er også koplet til en eller flere inngangs/utgangsinnretninger 710 (dvs. videomonitorer, dyrekuler, mus, tastatur, mikrofoner, berøringssensitive skjermer, transduserkortlesere, magnetisk eller papirtapelesere, digjtaliseringsbord, posisjons-pekere, stemme- eller håndskriftgjenkjennere eller andre datamaskiner). Til slutt kan prosessoren også være koplet til en datamaskin eller telekommunikasjonsnettverk ved å bruke en nettverksforbindelse 712. Med nettverksforbindelsen 712 er det å forstå at prosessoren kan ta imot informasjon fra nettverket, eller kan sende ut informasjon til et nettverk når den utfører prosessen i henhold til de forskjellige utførelsene. Slik informasjon, som ofte er presentert som en sekvens med instruksjoner som skal bli utført av prosessoren 702 kan bli utført fra, og sendt ut over nettverket i formen av et data-maskinsignal lagt inn i en bærebølge.

Diskusjonen ovenfor er ment å være illustrerende for prinsippene og forskjellige utfør-elser av foreliggende oppfinnelse. Utallige variasjoner og modifikasjoner vil være åpen-bare for en fagmann med en gang beskrivelsen ovenfor er fullstendig forstått.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte,karakterisert vedå innbefatte: å modellere en hydrokarbonformasjon (34) under forventede produksj onsbetingelser, å bestemme fra modellen forventet tidsvarierende stress for hydrokarbonformasjonen (34), å velge ferdigstillelsesparametere for et uttakspunkt, der valget tar hensyn til det forventede tidsvarierende stresset bestemt fra modellen, og så å velge en overflate-til-uttakspunktsborehullbane for uttakspunktet, der overflate-til-uttakspunktsborehullbanen er valgt basert på dominerende stressretning for en formasjon gjennom hvilken overflate-til-uttakspunktsborehullet skal penetrere, og så å bore fra overflaten til uttakspunktet basert på overflate-til-uttakspunktsborehullbanen, og å velge ferdigstillelsesparametere for en eller flere injeksjonspunkter basert på modellen for å oppnå den mest voluminøse produksjonen og/eller mest effektive hydrokarbonfjerning fra hydrokarbonformasjonen, utvelgelsen tar hensyn til det forventede tidsvarierende stresset, og så å velge en overflate-til-injeksjonsborehullbane for det ene eller flere injeksjonspunkter, overflate-til-injeksjonsborehullbanen er valgt basert på dominerende stressretning for en formasjon gjennom hvilken overflate-til-injeksjonspunktborehullet skal penetrere, hvori formasjonens fremherskende stressretning gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullbanen skal penetrere er bestemt fra modellen av formasjonen, gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullet skal penetrere eller fra innsamlet data, og så å bore fra overflaten til det ene eller flere injeksjonspunkter basert på overflate-til-injeksjonspunktsborehullbanen som tar hensyn til den foretrukne orienteringen for ferdigstillelsesparameterne så vel som det dominerende stresset i formasjonen gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullet skal penetrere.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat å velge ferdigstillelsesparametere videre innbefatter: å velge en bane for uttakspunktet basert på en dominerende stressretning i hydrokarbonformasjonen (34), og å velge en bane for det ene eller flere injeksjonspunkter basert på en dominerende stressretning i hydrokarbonformasjonen (34), hvor uttakspunktsbanen og den ene eller flere injeksjonspunktbaner er i et plan, og hvor planet er vesentlig normalt på den dominerende stressretningen.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat å velge ferdigstillelsesparametere for det ene eller flere injeksjonspunkter videre innbefatter å velge en eller flere fra gruppen som består av: orientering, avvik og ferdigstillelsestype.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat å velge overflate-til-uttakspunktsborehullbane videre innbefatter å velge et borehulls-senter forskjøvet fra et horisontalt senter for hydrokarbonformasjonen (34), der forskyvningen er i retningen av det ikke-dominerende stresset for en formasjon gjennom hvilket overflate-til-uttakspunktsborehullet skal penetrere.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, viderekarakterisertved å innbefatte: å velge en plassering for uttakspunktet basert på nærhet av forkastninger i, og i nærheten av forkastninger, til hydrokarbonformasjonen (34), og å velge steder for det ene eller flere injeksjonspunkter basert på nærhet til forkastninger i, og i nærheten av forkastninger til, hydrokarbonformasjonen (34), hvor uttakspunktet og det ene eller flere injeksjonspunkter er valgt slik at en vannsveiping fra det ene eller flere injeksjonspunkt mot uttakspunktet ikke krysser en forkastning.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat å velge ferdigstillelsesparametere for uttakspunktene videre innbefatter å velge en eller flere fra gruppen som består av: orientering, avvik og ferdigstillelsestype.

7. Datamaskinlesbart medium for å lagre et program som, når det utføres i en prosessor (702), erkarakterisert vedat prosessoren (702): modellerer en hydrokarbonformasjon (34) under forventede produksj onsbetingelser, bestemmer fra modellen forventet tidsvarierende stress for hydrokarbonformasjonen (34), velger ferdigstillelsesparametere for et uttakspunkt i hydrokarbonformasjonen (34), der valget av ferdigstillelsesparametere tar hensyn til det forventede tidsvarierende stresset i hydrokarbonformasjonen (34), og så å velge et overflate-til-uttakspunktsborehullbane for uttakspunktet, overflate-til-uttakspunktsborehullbanen er valgt basert på dominerende stressretning i en formasjon, gjennom hvilket overflate-til-uttakspunktsborehullet skal penetrere, å velge ferdigstillelsesparametere for en eller flere injeksjonspunkter basert på modellen for å oppnå den mest voluminøse produksjonen og/eller mest effektive hydrokarbonfjerning fra hydrokarbonformasjonen, og så å velge en overflate-til-injeksjonspunkstborehullbane for det ene eller flere injeksjonspunkter, der overflate-til-injeksjonspunktsborehullbanen er valgt basert på dominerende stressretning i en formasjon gjennom hvilken overflate-til-injeksjonspunktsborehullet skal penetrere, hvor formasjonens fremherskende stressretning gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullbanen skal penetrere er bestemt fra modellen av formasjonen gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullet skal penetrere eller fra innsamlet data.

8. Datamaskinlesbart medium i henhold til krav 7,karakterisertved at programmet videre forårsaker prosessoren (702) til: å velge en plassering for uttakspunktet basert på nærhet av forkastninger i, og nær forkastninger til, hydrokarbonformasjonen (34), og å velge plasseringer for det ene eller flere injeksjonspunkter basert på nærhet til forkastninger i, og i nærheten av forkastninger til, hydrokarbonformasjonen (34), hvor uttakspunktet og det ene eller flere injeksjonspunkter er valgt slik at vannsveiping fra det ene eller flere injeksjonspunkter mot uttakspunktet ikke krysser en forkastning.

9. Datamaskinsystem (700) innbefattende: en prosessor (702), en hukommelse (704, 706, 708) koplet til prosessoren (702), karakterisert vedat prosessoren (702) er konfigurert til: å modellere en hydrokarbonformasjon (34) under forventede produksj onsbetingelser, å bestemme fra modellen forventet tidsvarierende stress for hydrokarbonformasjonen (34), å velge ferdigstillelsesparametere for et uttakspunkt i hydrokarbonformasjonen (34), valget av ferdigstillelsesparametere tar hensyn til det forventede tidsvarierende stresset i hydrokarbonformasjonen (34), og så å velge en overflate-til-uttakspunktsborehullbane for uttakspunktet, overflate-til-uttakspunktsborehullbanen er valgt basert på dominerende stressretning i en formasjon gjennom hvilket overflate-til-uttakspunktsborehullet skal penetrere, å velge ferdigstillelsesparametere for en eller flere injeksjonspunkter basert på modellen for å oppnå den mest voluminøse produksjonen og/eller mest effektive hydrokarbonfjerning fra hydrokarbonformasjonen, og så å velge en overflate-til-injeksjonspunktsborehullbane for det ene eller flere injeksjonspunkter, der overflate-til-injeksjonspunktsborehullbanen er valgt basert på dominerende stressretning i en formasjon gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktborehullet skal penetrere, hvor formasjonens fremherskende stressretning gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullbanen skal penetrere er bestemt fra modellen av formasjonen gjennom hvilket overflate-til-injeksjonspunktsborehullet skal penetrere eller fra innsamlet data.

10. Datamaskinsystem (700) i henhold til krav 9,karakterisertved at prosessoren (702) videre er konfigurert til: å velge en plassering for uttakspunktet basert på nærhet til forkastninger i, og nærhet til forkastninger til, hydrokarbonformasjonen (34), og å velge plasseringer for det ene eller flere injeksjonspunkter basert på nærhet til forkastninger i, og i nærheten av forkastninger til, hydrokarbonformasjonen (34), hvor uttakspunktet og det ene eller flere injeksjonspunkter er valgt slik at en vannsveiping fra det ene eller flere injeksjonspunkter mot uttakspunkter ikke krysser en forkastning.