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用于评估并改进地理特定 页岩储集层生产的方法和材料

阅读：435发布：2021-11-20

专利汇可以提供用于评估并改进地理特定页岩储集层生产的方法和材料专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且对于获取关于在主页岩储集层刺激之后发生的影响页岩储集层生产的众多过程的经验知识，诊断或辅助侧向井筒相对于在主侧向井筒穿孔处进行的传统注入在将处理流体和其他材料注入并分布在复杂裂缝网络内方面可具有显著益处。用于了解生产优化、诸如水封去除、细粉迁移去除的诊断处理流体或处理化学品以及用于防止水垢和石蜡沉积的处理化学品的注入可沿着所述诊断侧向井筒或裂缝区段侧向井筒注入，以产生与通过使用单孔中央诊断注入技术相比到所述裂缝网络中的更宽广和/或更深的分布。诊断侧向处理技术还可改进流体或化学品分布，诸如在包括反向导流方法的生产优化处理期间，使用气体注入来帮助激励流体到所述主侧井的流动。，下面是用于评估并改进地理特定页岩储集层生产的方法和材料专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种获取用于改进烃类从地表下页岩体积(30)中的至少一个主侧向井筒(34)的流动的数据的方法，所述地表下页岩体积(30)的特征在于具有基本上邻近早先已经被刺激的所述主侧向井筒(34)的至少一个辅助侧向井筒(54)，并且其中所述至少一个主侧向井筒(34)具有侧向长度并且沿着所述侧向长度包括至少一个裂缝网络(40)，其中所述方法包括：
选自由以下各项组成的组的子方法：
(1)利用中等紧密接近度至超紧密接近度成像仪器和用于确定所述压裂网络(40)内到所述主侧向井筒的储集层生产流动的过程进行超高分辨率成像；
(2)通过所述裂缝网络和所述至少一个辅助侧向井筒(54)将至少一种诊断剂引入到所述至少一个主侧向井筒(34)中；
(3)将至少一种处理流体引入所述至少一个侧向井筒(34、54)和所述裂缝网络中以用于利用所述处理流体来处理所述至少一个侧向井筒(34、54)和/或所述裂缝网络(40)；
(4)对所述裂缝网络(40)内的流动和流动变化进行成像；以及
(5)其组合。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)：
与彼此在50英尺至600英尺(15米至183米)内，并且
与彼此所成的角度在0°至70°内。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，并且所述子方法是子方法(1)，并且在所述子方法(1)中，所述超高分辨率成像包括使用声传感器(68)的阵列来获取来自沿着所述主侧向井筒(34)定位的多个声发生器(82)的地震信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，并且所述子方法是子方法(1)，并且在所述子方法(1)中，所述超高分辨率成像包括使用定位在所述诊断侧向井筒中的声发生器(82)的阵列和沿着所述主侧向井筒(34)定位的声传感器(68)的阵列，并且所述方法还包括由所述声传感器(68)获取来自所述声发生器(82)的地震信号。
5.如权利要求1所述的方法，其中存在多于一个辅助侧向井筒(54)，其中所述辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，所述子方法是子方法(1)，并且其中所述子方法(1)是超高分辨率成像，并且其中所述超高分辨率成像包括使用定位在所述诊断侧向井筒中的至少一个中或定位在所述主侧向井筒(34)中的声发生器(82)的阵列，并且所述方法还包括获取来自沿着不同诊断侧向井筒(54)和/或所述主侧向井筒(34)定位的声传感器(68)的所述地震信号。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，并且所述子方法是子方法(2)，并且在所述子方法(2)中，所述诊断剂包含至少一种示踪剂。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述示踪剂选自由以下各项组成的组：油田储集层诊断学中所使用的有机和无机示踪剂。
8.如权利要求3所述的方法，其中所述示踪剂存在于流体中，并且其中所述示踪剂以在
0.001ppm至50,000ppm范围内的量存在于所述流体中。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，并且所述子方法是子方法(2)，并且在所述子方法(2)中，所述诊断剂选自由以下各项组成的组：
无机质水垢去除溶剂；
石蜡去除溶剂；
沥青质去除溶剂；
聚合物残留清理溶液；
水封去除溶液；以及
其组合。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，并且所述子方法是子方法(3)，并且在所述子方法(3)中，所述至少一种处理流体选自由以下各项组成的组：
水封去除溶液；
用于细粉迁移去除和/或细粉固着的流体；
水垢沉积抑制剂；
石蜡沉积抑制剂；
用于去除残留聚合物的流体；
用于去除无机质水垢的流体；
用于去除有机沉积物的流体；
转向剂材料；以及
其组合。
11.如权利要求1所述的方法，其还包括至少一个裂缝区段注入侧向井筒(62)从所述至少一个辅助侧向井筒(54)在所述至少一个侧向井筒(34)的方向上延伸，其中所述至少一个裂缝区段注入侧向井筒(62)与所述裂缝网络(40)流体连通。
12.如权利要求1所述的方法，所述裂缝网络(70)是第一裂缝网络，并且其中：
所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)各自具有跟端和趾端，所述跟端与所述趾端之间具有侧向井筒长度；
所述至少一个第一页岩区段(22)接近所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)的所述趾端(38、58)，所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)在所述至少一个第一页岩区段(22)内；
所述第一页岩区段(21)与所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)的所述跟端(36、56)之间存在第二页岩区段(23)，所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)在所述第二页岩区段(23)内；
其中所述方法还包括：
将所述至少一个主侧向井筒(34)在所述至少一个第一页岩区段(22)内的部分与所述第二页岩区段(23)暂时隔离；
将所述至少一个辅助侧向井筒(54)在所述至少一个第一页岩区段(22)内的部分与所述第二页岩区段(23)暂时隔离；
从所述至少一个主侧向井筒(34)在所述至少一个辅助侧向井筒(54)的方向上水力压裂第二页岩区段(23)以形成第二裂缝网络(50)；
选自由以下各项组成的组的子方法：
(1)利用中等紧密接近度至超紧密接近度成像仪器和用于确定所述压裂网络(70、50)内到所述主侧向井筒(34)的储集层生产流动的过程进行超高分辨率成像；
(2)通过所述第二裂缝网络(50)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)将至少一种诊断剂引入到所述至少一个主侧向井筒(34)中；
(3)将至少一种处理流体引入到所述至少一个侧向井筒(34、54)和所述第二裂缝网络(50)中以用于利用所述处理流体来处理所述至少一个侧向井筒(34、54)和/或所述第一裂缝网络(70)；
(4)对所述裂缝网络(50、70)内的流动和流动变化进行成像；以及
(5)其组合；以及。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述水力压裂包括停止/开始-低黏度/高黏度分段导流过程以形成复杂裂缝(40、50、60、70、80、90、100、110)。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述方法还包括形成至少一个平面裂缝，所述至少一个平面裂缝从所述至少一个主侧向井筒(34)在所述至少一个辅助侧向井筒(54)的方向上延伸，使得所述第一裂缝网络(70)、所述第二裂缝网络(50)和所述平面裂缝彼此流体连通。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个辅助侧向井筒(54)是诊断侧向井筒，并且所述方法还包括：
将至少一个诊断装置(68、82)设置在所述至少一个诊断侧向井筒中；
在所述地表下体积(30)与所述至少一个诊断装置(68、82)之间发射至少一个信号；
检测与所述至少一个发射信号相关联的至少一个接收信号；以及
分析所述至少一个接收信号以查明所述至少一个主侧向井筒(34)和/或所述地表下体积(30)的至少一个参数。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)从相同垂直井延伸。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)从不同垂直井(32、52)延伸。
18.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)位于所述地表下体积(30)的不同平面中。
19.如权利要求1所述的方法，其中所述至少一个主侧向井筒(34)和所述至少一个辅助侧向井筒(54)与彼此成2°至70°范围内的角度。
20.如权利要求16所述的方法，其中所述至少一个参数用于决定再压裂所述地表下页岩体积(30)并决定使用选自由以下各项组成的组的过程来再压裂所述地表下页岩体积(30)的方式：生成新的裂缝，注入转向流体，增大裂缝复杂性，改进现有和新的裂缝中的支撑剂分布，以及其组合。

说明书全文

用于评估并改进地理特定页岩储集层生产的方法和材料

技术领域

[0001] 本发明涉及使用多个井筒获得关于地下地层及其中的特征的信息的方法，并且更具体地，在一个非限制性实施方案中，涉及使用多个井筒获得关于非常规页岩地下地层及其特征的信息并处理所述非常规页岩地下地层及其特征的方法，所述多个井筒包括至少一个主侧向井筒和与其相邻的至少一个诊断侧向井筒。技术背景

[0002] 众所周知，烃类(例如，原油和天然气)是通过以下方式来从地下地层采收：将井筒钻探到烃类所处于的地下储集层中，并使用烃的自然压力或其他提升机制(诸如，泵送、气升、电动潜油泵(ESP))或者另一种机制或原理来从储集层生产烃类。常规地，大部分烃生产使用单个井筒来实现。然而，已经开发出使用多个井筒的技术，诸如水驱二次采收技术，其中通过一个井筒将水注入到储集层中以通过另一个井筒将油置换出去。来自注入井的水将所置换油物理地清扫到相邻生产井。与水驱技术相关联的潜在问题包括由于可变渗透率或影响储集层内流体输送的类似条件造成的低效采收。水早期突破油是可能引起生产问题和地表处理问题的现象。

[0003] 水力压裂是通过加压液体对地下岩石进行的压裂，所述加压液体通常是混合有支撑剂(经常是砂)和化学品的水。在高压下将压裂液注入到井筒中以在例如页岩中在深岩层中形成裂缝网络，从而允许烃类迁移到井。当将液压力从井移除时，一旦允许或发生裂缝闭合，支撑剂、例如砂、氧化铝等就保持裂缝打开。在一个非限制性实施方案中，添加化学品以增强流体流动并减少摩擦，从而产生可用作低摩擦压力置换液的“滑溜水”。可替代地，在不同非限制性变体中，通过添加诸如交联或非交联多糖(例如，瓜尔胶)等聚合物和/或通过添加粘弹性表面活性剂(VES)来增加压裂液的黏性。

[0004] 最近，定向钻探和水力压裂的组合使得在经济上有可能通过以下方式从新的且早先未开发的超低渗透率含烃岩相(诸如，页岩)生产油气：侧向地放置井筒，使得与占据生产带的相对较小量的垂直取向的井相比，井筒的更多部分以及从井筒延伸的一系列水力压裂网络出现在生产带中，从而允许生产更多烃类。“侧向地”在本文中被定义为偏离井筒，所述偏离井筒通过定向钻探而偏离远离更常规垂直井筒，使得井筒可沿循在非垂直平面或构型中取向的含油岩层。在一个非限制性实施方案中，侧向井筒是任何非垂直井筒。在另一个非限制性实施方案中，侧向井筒被定义为相对于垂直线处于范围是约45°至约135°的倾斜角的任何井筒。应理解，所有井筒开始于垂直定向到土壤中的孔，然后通过诸如通过使用斜向器、井底电动机等进行的定向钻探来从偏离垂直线。垂直地开始并且然后转向到总体上水平的方向中的井筒可被说成具有“跟端”和“趾端”，所述跟端在井筒改变方向的弯曲部或转弯处，在趾端处，井筒在侧向或偏离井筒部分的末端处终止。含烃储集层的“甜蜜点”是非常规储集层内的所希望目标位置或区域的非正式术语或表示最佳生产量或潜在生产量的远景区(play)。定向钻探和水力压裂的组合从大约2003年就已经开始在美国导致所谓的快速扩大油气提取的“压裂热潮”。

[0005] 一直需要改进钻机找到甜蜜点并对其进行绘图以使得能够将井筒放置在储集层最具生产性的区域中的能力。页岩储集层中的甜蜜点可由母岩丰度或厚度、由存在于其中的天然裂缝或由其他因素限定。常规地，使用地质数据(例如岩芯分析、测井数据、地震数据以及这些的组合)来识别非常规远景区中的甜蜜点。

[0006] 还需要改进关于裂缝网络的知识以及控制裂缝几何形状和储集层生产量的参数的量和质量，可处理水平井筒、裂缝网络和储集层以优化烃采收等。

[0007] 发明概述

[0008] 在一个非限制性实施方案中，提供一种用于学习通过方法、规程和经验调查技术改进烃类从地表下页岩体积中的至少一个主侧向井筒的流动的方式的方法，所述地表下页岩体积具有基本上邻近并且基本上平行于所述主侧向井筒的至少一个辅助侧向井筒，其中所述方法包括：从所述至少一个主侧向井筒在所述至少一个辅助侧向井筒的方向上水力压裂所述地表下页岩体积中的至少一个第一页岩区段以形成至少第一裂缝网络，其中所述第一裂缝网络与所述至少一个辅助侧向井筒流体连通。可替代地，所述方法可利用至少一个主侧向井筒，所述至少一个主侧向井筒沿着所述主侧向井筒的侧向长度具有至少一个裂缝网络。所述方法另外包括以下子方法中的一个或多个子方法：(1)利用中等紧密接近度至超紧密接近度成像仪器和用于确定所述压裂网络内到所述主侧向井筒的储集层生产流动的过程进行超高分辨率成像；(2)通过所述裂缝网络和所述至少一个辅助侧向井筒将至少一种诊断剂引入到所述至少一个侧向井筒中；(3)将至少一种处理流体引入到所述至少一个侧向井筒和所述裂缝网络中以用于利用所述处理流体来处理所述至少一个侧向井筒和/或所述裂缝网络；和/或(4)对所述裂缝网络内的流动和流动变化进行成像。此外，所述方法可包括：从所述侧向井筒中的至少一个生产烃类。

[0009] 附图简述

[0010] 图1是沿着两个主侧向井筒和一个辅助或诊断侧向井筒的地表下体积中的一系列页岩区段的示意性平面图，其中复杂裂缝网络被示意性地示出为从主侧向井筒远离主侧向井筒延伸并且还在用于放置诸如示踪剂等诊断剂的辅助或诊断侧向井筒的方向上延伸；

[0011] 图2是示出两个主侧向井筒和一个成像或诊断侧向井筒的地表下页岩体积的示意性水平剖面图，其中示出上部和下部成像侧向诊断井筒，如从图1的线2-2来观察；并且[0012] 图3是示出两个垂直井筒和第三垂直井筒的示意性四分之三视图，所述两个垂直井筒定向钻探到从其延伸的相应主侧向井筒，所述第三垂直井筒定向钻探以提供辅助侧向井筒，所述辅助侧向井筒具有在主侧向井筒之上和之下从辅助侧向井筒延伸的上部和下部诊断侧向井筒。

[0013] 应理解，附图是示意性的并且应理解为不必按比例或比率绘制，并且为了强调而扩大某些特征。此外，本文所述的方法和构型不应局限于附图中所示的具体实施方案。

[0014] 发明详述

[0015] 使用单个井筒或“单孔”途径从地下地层获得烃流体，即使实施定向钻探和水力压裂，也具有数种限制，这些限制包括但不必限于用于获得关于单个井筒的直接环境的信息的主要方法。

[0016] 已经发现，邻近或接近至少一个主侧向井筒或另一个诊断侧向井筒使用至少一个诊断侧向井筒可提供关于至少一个主侧向井筒和/或诊断侧向井筒和/或这些井筒周围的地表下体积的大量信息，也就是，经验知识(在本文中定义为数据)。如本文所定义的，在一个非限制性实施方案中，辅助或诊断井筒是侧向井筒，所述侧向井筒被钻探用于：沿着侧向井筒的长度在一个或多个压裂区段位置内执行基于诊断的处理；了解并改进诊断、刺激、处理、生产以及甚至再压裂地理特定页岩储集层的最佳方式，并且辅助或诊断井筒可包括最终从储集层生产烃类，所述侧向井筒针对许多处理类型和/或处理条件以及影响储集层烃生产的最佳方式被放置到所述储集层中。

[0017] 还如本文所定义的，在一个非限制性实施方案中，“近井筒”是在井筒10英尺至20英尺(3m至6m)内，可替代地在井筒40英尺至60英尺(12m至18m)内。在一个非限制性实施方案中，“远场”被定义为与井筒相距超过60英尺(18m)；可替代地如与井筒相距100英尺(30m)或更大。

[0018] 常规单孔途径的另一限制是：在对含烃储集层的地表下体积中的页岩地层进行压裂处理之后，难以知道储集层中实际发生的情况。存在并且可能存在大量且多种不同类型的复杂裂缝网络。应理解，每个复杂裂缝网络与接着的网络不同，即使将相邻裂缝区段进行比较也是如此。

[0019] “裂缝网络”或“复杂裂缝网络”意思是水力生成一系列多个裂缝和/或多个裂缝的分布，它们提供穿过超低渗透率页岩储集层到一个或多个井筒的流体流动路径和连通，这与在页岩储集层内简单地形成连接到井筒的单个裂缝和/或几个裂缝形成对比。与具有单个裂缝或数个大裂缝相比，更加希望的是在近井筒区域和远场区域两者中产生裂缝复杂性。页岩储集层的通过水力压裂而暴露于一个或多个井筒并与其连接的表面区域(即，复杂裂缝网络)越大越好，也就是，靠近井筒(近井筒复杂裂缝)以及远离井筒(远场复杂裂缝)。在大多数情况下，当进行水力压裂时，远场复杂裂缝网络更难以形成，并且与近井筒复杂裂缝相比，通常具有减少数量的裂缝、减小的表面区域以及更远地与井筒有关的更少的流动路径系统。

[0020] 另外地，不同地理特定页岩对相同压裂处理的反应不同。此外，本文所述的方法将帮助在这些复杂裂缝网络产生时对其进行诊断、分析和解释，并且获得关于其他地表下体积结构(包括井筒壁以及井筒周围的土壤和岩石)以及在压裂网络系统的区域中随时间推移的支撑和无支撑裂缝导流能力等的更准确信息。可使用本文所述的方法中的一种或多种确定的参数包括但不必限于针对地理特定页岩控制随时间推移的储集层压裂网络产生的参数。这些方法还可用于更快速地定位储集层中的甜蜜点地层(在本文中定义为表示最佳地生产或潜在地生产的页岩区段内的层段)以及所采收储集层对再压裂(refrac)技术作出反应的方式。“再压裂”在本文中被定义为在初始生产阶段之后在井早先被压裂的地方再刺激井的操作。再压裂尝试避开或避免井筒附近的损坏并重新建立与储集层的良好连接性，和/或还与具有更高渗透率和孔隙压力的储集层部分连接。再压裂操作也是在可由于耗尽而改变储集层中的应力的烃生产期之后执行，并且再刺激可允许新的裂缝在不同方向上重新取向。换句话说，通过本文所限定的方法和结构可改进靶向和压裂甜蜜点地层的准确度。

[0021] 已经发现，这些问题和限制中的许多问题和限制可使用多个侧向井筒来克服—超过常规“单孔”途径。使用多个侧向井筒可提供关于包括但不必限于以下各项的过程的知识：裂缝网络闭合、裂缝网络清理、最优生产增强和/或补救处理以及其他井处理、多侧向再压裂(“refrac”)处理以及这些的组合。

[0022] 所述方法包括用于在诊断处理和其他井处理期间和之后进行裂缝成像和其他数据收集的邻近和/或接近一个或多个主侧向井筒的一个或多个诊断侧向井筒的组合。所述方法可通过诊断仪器到压裂区段的最优紧密接近度至超紧密接近度(即，仅用于改进受刺激区段的成像分辨率)实时地、也就是在对岩石体积进行水力压裂处理的不同阶段期间对页岩复杂裂缝网络进行成像。通过紧密接近至超紧密接近地放置这一个或多个诊断侧向井筒以获得裂缝区段的高成像分辨率至超高成像分辨率，这些方法帮助观察并且从而学习并了解处理参数控制地理特定页岩中的复杂压裂网络生长和几何形状的方式。如本文所定义的，中等紧密接近度被定义为与主侧向井筒相距约300英尺至小于约600英尺(约91米至小于约183米)之间，紧密接近度被定义为与主侧向井筒约200英尺至小于约300英尺(约61米至小于约91米)之间，非常紧密接近度被定义为与主侧向井筒相距约100英尺与小于约200英尺(约30米至小于约61米)之间，并且超紧密接近度被定义为与在初步诊断处理期间生成的主水力裂缝和/或裂缝平面相距约0英尺至小于约100英尺(0米至小于约30米)之间。超高分辨率在本文中是关于以下各项来定义：基于声的信号方法(在一个非限制性实施方案中，在主侧向井筒与诊断侧向井筒之间实践信号传输时)，也就是，在水力压裂之前穿过储集层的岩相的声信号的可观察到的行进时间差；在水力压裂期间储集层的变化；在水力压裂之后、在储集层烃生产期间、在诊断处理以及对储集层执行的其他流体行进过程期间储集层的变化。用于超高分辨率的储集层变化的细节层次可包括但不必限于以下情况：微裂缝开始时并且它们变得分开更宽；液压压力扩大诊断仪器(诸如，诊断侧向传感器的阵列，其拾取来自排列在主侧向井筒中的声发生器的声波)之间的页岩中的天然和/或水力诱导的裂缝的宽度；水力诱导的裂缝在所述裂缝中不具有支撑剂和具有支撑剂的情况下闭合(裂缝中损失水性和/或气体流体并且裂缝间隙受地理机械压缩)(即，与放置在储集层中的支撑剂的大小和数量等有关的声波行进几何和时间相关的观察结果的速度变化)；在发生器-传感器布置之间的多个实时声信号路径中观察到的差异，所述发生器-传感器布置被布置来观察储集层中在空间上的声速降低差异，并且因此观察“水力裂缝生成”和“裂缝网络发展”实时发展；以及在多个裂缝的“裂缝网络”闭合期间随时间推移的反向空间信号速度变化(信号速度变化速率下降，直到获得更快更恒定声波速度(即，裂缝闭合))，其中通过观察信号速度变化的速率、之后是声波速度空间差异的稳定性，裂缝网络的几何区域可比其他区域“更快闭合”；声发生器之间的距离是在约5英尺(1.5m)独立地至约50英尺(约15.2m)之间，或可替代地在约10英尺(约3m)独立地至约40英尺(12.2m)之间，并且再次地在相距约15英尺(约4.6m)独立地至约30英尺(约9.1m)之间，并且可沿着发生器阵列具有脉动序列，其中每个声发生器在信号时间/持续时间、所生成的信号强度或幅值(诸如，沿着声发生器阵列的协调脉冲序列中的一秒的时间段内的非常强的声信号幅值，其中一个发生器一次生成一个信号，之后是构成阵列的发生器的方法次序，诸如沿着声发生器的阵列连续地)等上可改变；在另一个非限制性实例中，声传感器在约4英尺独立地至约40英尺(约1.2m至约12.2m)之间，或在约5英尺独立地至约30英尺(约1.5m至约9.1m)之间，并且再次在约6英尺独立地至约20英尺(约1.8m至约6.1m)之间；声发生器与传感器之间的空间区域等效于针对在主侧向井筒与诊断侧向井筒之间列出的距离，诸如中等紧密接近度、紧密接近度、非常紧密接近度等；所生成数据的类型与跟主侧向井筒和诊断侧向井筒的接近度、连同声发生器的数量和距离或声传感器的数量和距离直接相关，所述数量和距离与信号持续时间、信号强度、沿着发生器阵列的信号传输的定时或排序、以及用于声波传输穿过储集层的其他声波脉动方法有关；以及其组合。声信号速度变化可与处理过程、体积、流体性质等(即，诊断处理参数以及如由与多个信号路径测角有关的信号速度变化观察到的储集层的空间变化等)相关。在另一个实施方案中，也呈阵列形式的电磁波发生器和传感器可类似地用于声波传输和传感器收集实施方案。发生器可产生电磁信号，并且电磁传感器可收集信号，这些信号像声波信号一样可提供如以上列举的数据。在本文中使用诊断侧井及其接近放置是为了[0023] 获得最高成像分辨率，以用于尽可能多地收集关于直接储集层岩石体积在诊断水力压裂过程期间、在处理流体的清理期间、在裂缝网络和/或区段的诊断井诱导清理(即，用于了解处理流体清理对生产的重要程度的辅助清理)期间的物理变化的信息、关于源自主和/或诊断侧井的生产优化处理期间的裂缝网络闭合过程的信息、和/或改进裂缝网络生长和处理流体回收以用于再压裂处理的参数。

[0024] 更确切地，使用诊断侧向井筒可改进裂缝成像和诊断处理。裂缝成像包括但不限于：对水力裂缝生成进行成像、对裂缝网络清理进行绘图、生产流体绘图、对再压裂期间的裂缝进行成像、以及初探井油田开发数据、一次或多次井处理之前、期间和之后的流体流动和烃生产等。诊断处理包括但不必限于：诊断压裂处理、诊断闭合实验、改进裂缝网络清理、优化生产处理以及诊断再压裂处理。可生成的诊断信息包括但不必限于：控制地理特定页岩中的裂缝几何形状的参数、控制地理特定页岩的储集层生产的参数、用于更快速定位储集层中的甜蜜点地层的参数、用于更有效的处理流体回收和所得裂缝网络渗透率和/或导流能力和/或确定所开采储集层对再压裂技术进行反应的方式的参数和材料以及化学过程。

[0025] 在新油田评估中，使用多个诊断侧向井筒可辅助定位经济地层。在早期油田学习中，这多个诊断侧向井筒可帮助识别并抵达甜蜜点地层；帮助确定主侧向井筒位置和长度；帮助确定诊断侧向井筒类型、放置和目的；对压裂处理(作为设计参数的函数的裂缝网络复杂性)进行绘图；帮助设计裂缝区段的数量，改进基础压裂处理设计，调查侵略性压裂和再压裂过程，以及改进裂缝网络清理和处理清理技术。在主油田完井中，使用多个侧向诊断井筒可辅助优化压裂处理和清理设计。在井生产中期至后期，多个侧向井筒可帮助进行生产流体绘图、评估生产优化处理以及应用处理化学品。在再压裂中，多个侧向井筒可辅助选择候选油田、裂缝区段、压裂处理设计和绘图以及裂缝清理技术。使用一个或多个诊断侧向井筒可帮助针对地理特定页岩储集层(也就是，地理上特定的位置处的页岩地层)优化压裂处理设计以及再压裂设计。对于页岩完井工业来说重要的是，更确切地且更快速地学习应针对最佳裂缝复杂性、所生成表面积、裂缝导流能力的量和分布、高渗透率和/或烃甜蜜点地层的确定等对每个页岩储集层进行水力压裂或再压裂的方式。对于工业同样重要的是，知道哪些井处理对于哪些复杂裂缝网络是多产的，使得仅采用多产井处理。

[0026] 学习和诊断页岩水力压裂包括至少七个方面：(1)裂缝几何形状；(2)裂缝导流和裂缝复杂性；(3)裂缝导流能力；(4)裂缝闭合；(5)裂缝清理；(6)双井筒和多井筒改进(超过单孔刺激和生产)；以及(7)甜蜜点(控制对甜蜜点地层的接近和刺激的参数)。裂缝几何形状包括但不必限于：(a)流体参数的影响；(b)处理参数的影响；(c)储集层参数的影响；以及(d)检测甜蜜点地层的方式。裂缝导流和裂缝复杂性包括但不必限于：(a)控制特定位置中的裂缝的方式；(b)各种处理流体的影响；(c)材料、浓度和分段的影响；(d)泵浦速率的影响；以及(e)储集层参数的影响。裂缝导流能力包括但不必限于：(a)支撑剂输送和分布；(b)复杂裂缝网络导流能力；(c)主裂缝平面导流能力；以及(d)过渡导流能力对阻塞点。裂缝闭合包括但不必限于：(a)主裂缝；(b)复杂裂缝网络；(c)对裂缝导流能力的影响；以及(d)用于诱导闭合的最佳位置。裂缝清理包括但不必限于：(a)天然清理方法的影响；(b)诱导清理方法的影响；(c)复杂裂缝网络清理的重要性；(d)主裂缝网络清理的重要性；(e)距离和导流能力对穿孔的重要性；以及(f)对甜蜜点生产率的影响。

[0027] 在另一个非限制性实施方案中，在相邻侧向生产井筒之间建立连通以用于改进用于诱导裂缝网络闭合的方法、用于清理裂缝网络、注入生产化学品和执行井处理、执行再压裂的过程，以及钻探主侧井与辅助侧井之间的时间，可以是数年，并且是在主侧井或其他侧井已经生产数年之后。换句话说，在现有侧向井筒之间或其附近在油田内钻探另外的侧向井筒可被配置来诊断多侧向刺激和生产益处之前，侧向生产井筒的土地和场地可已经存在。在一个非限制性实例中，所钻探的更新的生产侧向井筒可被标记为“主侧井”，并且现有或更旧且已经生产的侧向井筒被标记为“辅助侧井”或可替代地“诊断侧井”。加密新侧向井筒然后可使用现有生产侧向井筒来进行多侧向刺激，其中新侧向井筒首先进行近井筒压裂，然后向更旧侧井的裂缝网络中和/或向更旧侧向井筒或其很近处生成导流主裂缝，之后通过更旧侧向井筒释放处理压力以诱导新主侧向裂缝网络闭合，然后最终使用更旧侧向井筒来供应能量和质量或者供应处理流体或清理流体以清理先前的和/或新形成的裂缝网络，其中清理流体和残留处理流体被开采到新主侧向井筒中。“加密井”意思是定位在早已存在的两个或更多个井筒之间的井筒。

[0028] 对操作者来说，首先钻探并开采常规油田侧向井筒、之后在后来的时间进行加密侧向钻探由于许多原因而可以是有利的。这里所描述的使用诊断侧向井筒的方法可帮助诊断因素，包括但不必限于：(a)确定烃生产经济性；(b)确定可指示具有更高总烃含量的土地和页岩储集层的区域；(c)通过不同完井参数(诸如，区段间距、穿孔间距和密度等)学习的教训；(d)页岩区段的是甜蜜点的地层的更好指示；(e)哪些井处理对改进的烃生产有效的更好指示等等，这些因素可在后来的加密钻探程序中起作用，所述加密钻探程序利用在旧侧向井筒与在多个侧向井筒之间刺激的新侧向井筒之间建立的侧井的双向连通。所有侧井(旧的和新的两种)然后可潜在地是生产侧井。在相对于新钻探的相邻侧井利用旧侧井和穿孔区段的方式上可能存在宽范围的变量。

[0029] 在另一个非限制性实例中，更旧侧向井筒可被再压裂，之后进行新主侧向井筒刺激过程，其中再刺激包括新加密完井过程。在又一非限制性实例中，一旦通过更旧相邻侧向井筒刺激并清理新侧向井筒，更旧侧向井筒就可在开始或稍后相对于新主侧向井筒及其生产特性变成远场复杂裂缝网络。在另一个非限制性实例中，通过使用一个或多个诊断侧向井筒，加密过程还可提供新加密主侧向井筒的钻探、刺激、闭合、清理和生产方面的宽范围的诊断信息。相较于新钻探的并且在通过在如本文所述的多侧井完井中建立的侧井到侧井连通的刺激、处理、闭合和清理过程之前未生产的所有相邻侧向井筒，诊断信息可以是不同的或类似的。关于井底过程和事件的更完整且更准确的信息对于如何更好地改进总体的或地理特定区域中的页岩储集层的刺激和完井可具有相当大的经济价值。

[0030] 存在用于接近或邻近一个或多个主侧向井筒的一个或多个诊断侧向井筒的众多合适的构型。本文可仅描述有限数量。

[0031] 转向附图，图1是沿着两个主侧向井筒34和44和一个辅助或诊断侧向井筒54的地表下体积或地下地层30中的一系列页岩区段21-25的示意性平面图，其中基本上在相同裂缝平面内的复杂裂缝网络40、50、60、70、80、90、100和110被示意性地示出为从主侧向井筒34和44延伸。地表下体积30可具有基本上平行于彼此的不同裂缝平面。主侧向井筒34和44各自从相应垂直井筒32和42延伸(从顶端看)并且具有相应跟端部分36和46以及相应趾端部分38和48。辅助或诊断侧向井筒54从垂直井筒52延伸(从顶端看)并且具有其自身的相应跟端56和趾端58。相应跟端部分与趾端部分之间、例如36至38、46至48以及56至58之间的距离在本文中被定义为侧向长度或侧向井筒长度。

[0032] 对于区段23，复杂裂缝网络50和90分别从主侧向井筒34和主侧向井筒44中的穿孔(未示出)朝向辅助或诊断侧向井筒54延伸。对于区段24，复杂裂缝网络70和110分别从主侧向井筒34和主侧向井筒44中的穿孔(未示出)朝向辅助或诊断侧向井筒54延伸。应理解，为了简单起见，其他区段21、24和25也可具有从主侧向井筒34和44朝向辅助或诊断侧向井筒54延伸的复杂裂缝网络。复杂裂缝网络40、50、60和70沿着主侧向井筒34的侧向长度放置；
复杂裂缝网络80、90、100和110沿着主侧向井筒44的侧向长度放置。

[0033] 通过常规压裂技术，主侧向井筒34可通过复杂裂缝网络50和70、通过辅助或诊断侧向井筒54中的穿孔或其他孔口(未示出)与辅助或诊断侧向井筒54流体连通。类似地，通过常规压裂技术，主侧向井筒44可通过复杂裂缝网络90和110、通过辅助或诊断侧向井筒54中的穿孔或其他孔口(未示出)与辅助或诊断侧向井筒54流体连通。然而，为了辅助主侧向井筒34和44与辅助或诊断侧向井筒54之间通过复杂裂缝网络50、70、90和110进行的流体连通，可钻探一个或多个裂缝区段侧向井筒62，所述一个或多个裂缝区段侧向井筒62从辅助或诊断侧向井筒54朝向主侧向井筒34和44延伸相对短的距离，并且裂缝区段侧向井筒62可与复杂裂缝网络50、70、90和110在相同裂缝平面中。裂缝区段侧向井筒62可设置有多个穿孔、孔洞和/或孔口，以与相应相邻复杂裂缝网络连通并且因此提供与相应相邻复杂裂缝网络的流体连通。这些裂缝区段侧向井筒62可具有“中等长度”，在一个非限制性实施方案中，所述“中等长度”被定义为约20英尺至约200英尺(约6米至约61米)或可具有不同长度。

[0034] 图1中还示出在主侧向井筒34上方和之上从辅助或诊断侧向井筒54延伸的多个诊断侧向井筒64以及在主侧向井筒44上方和之上从辅助或诊断侧向井筒54延伸的多个诊断侧向井筒66。图1中另外示出在主侧向井筒34下方和之下从辅助或诊断侧向井筒54延伸的多个诊断侧向井筒72以及在主侧向井筒44下方和之下从辅助或诊断侧向井筒54延伸的多个诊断侧向井筒74。

[0035] 应理解，存在可将主侧向井筒和辅助或诊断侧向井筒相对于彼此进行配置的无数方式。在图1中，主侧向井筒34和44和辅助或诊断侧向井筒54总体上在相同裂缝平面中并且总体上平行于彼此。然而，诊断侧向井筒64和66总体上在与彼此相同的平面中，但在主侧向井筒34和44和辅助或诊断侧向井筒54所驻留的裂缝平面上方。类似地，诊断侧向井筒72和74总体上在与彼此相同的平面中，但在主侧向井筒34和44和辅助或诊断侧向井筒54所驻留的裂缝平面下方。然而，如在图1中从上方观察，诊断侧向井筒64、66、72和74被视为垂直于主侧向井筒34和44和辅助或诊断侧向井筒54。

[0036] 可预想图1-3中所示的那些之外且与其不同的主侧向井筒和辅助或诊断侧向井筒的各种组合和构型。非限制性实施方案包括在相同水平或裂缝平面中或在不同水或平裂缝平面中彼此相互交叉的多个主侧向井筒和多个诊断侧向井筒。它们可基本上平行于彼此，或者如果在不同水平或裂缝平面中，当从上方或下方观察时，它们可相对于彼此处于一定角度，在另一个非限制性实例中，处于直角或总体上垂直，诸如在图1中看到的那样。主侧向井筒和/或诊断侧向井筒各自可从它们的单独的相应垂直井筒分出或延伸，或可替代地，单个垂直井筒可具有从其延伸的多于一个主侧向井筒和/或多于一个诊断侧向井筒。其他合适的构型在215年9月30日提交的美国专利申请序列号14/870,880和2016年5月5日提交的15/147,449中有所描绘。

[0037] 在非限制性实施方案中，当至少一个诊断侧向井筒基本上邻近和/或接近主侧向井筒时，这在本文中被定义为与彼此相距在约50英尺独立地至约600英尺(约15米独立地至约183米)内，可替代地与彼此相距在独立地约100英尺至约400英尺(约30米独立地至约122米)内。“基本上平行”在本文中被定义为与彼此所成的角度在0°独立地至约45°内；与彼此所成的角度在0°独立地至约20°内；可替代地与彼此在约0°独立地至约5°内。如本文关于范围所使用的术语“独立地”意思是任何下限阈值可与任何上限阈值结合以产生合适的替代范围。然而，如将解释并示出的，相邻诊断侧向井筒不需要平行于主侧向井筒和正在诊断的地表下体积。

[0038] 在图1实施方案的一个非限制性变体中，诸如示踪剂等诊断剂通过诊断侧向井筒54被注入到裂缝区段侧向井筒62中从而进入复杂裂缝网络70和110、50和90中，并且将随通过主侧向井筒34和44开采的烃类一起被开采以分别用于对裂缝区段22和23的产量进行评估。通过隔离区段(例如，22和23)，可将不同诊断剂引入到不同区段中，并且可在复杂裂缝网络之间进行比较，以便查看一个区段的生产性是相对更高还是相对更低。如果区段以与彼此不同的方式被压裂和/或进行处理，那么可关于哪种压裂技术和/或哪种井处理比另一种更有利作出判断。因此，可替代地使用更成功的压裂技术，或可替代地使用比其他井处理更有利的井处理。在一个非限制性实施方案中，至少每三个月独立地至六个月一次地、可替代地至少每一天独立地至三十天一次地将诊断剂引入到至少一个侧向井筒中。在不同非限制性变体中，处理流体也可按这种计划表来引入。这些引入计划表可以是周期性的、间歇性的或其组合。

[0039] 使用诸如图1-3中所示那些的构型，可对储集层采出流体绘图以观察随时间推移的裂缝区段产量。在评估多个区段的产量的情况下，处理化学品注入点沿着诊断侧井(在一个非限制性实施方案中，平行于主或生产侧井)或从定位在复杂裂缝网络内的裂缝区段侧井的放置可用于注入少量的区段特定的或“一次一个区段的”示踪剂或其他诊断剂，以用于分析曾在地表处的反排流体。这种方法是对在压裂处理中使用具有有限使用期限的示踪剂的当前实践的显著改进，而利用诊断侧向井筒注入位置可提供每个区段的井开采期信息。另外地，对储集层流体产量下降或减少的可能原因的评估可通过以下方式来诊断：注入诊断流体，诸如用于去除无机质水垢的溶剂、石蜡和沥青质溶剂、聚合物残余物清理溶液、水封去除溶液等，并观察储集层生产响应。

[0040] 图2示出地表下页岩体积30的示意性水平剖面图，其示出两个主侧向井筒34和44、一个成像或诊断侧向井筒54(从端部看)，其中示出上部成像侧向诊断井筒64和66以及下部成像侧向诊断井筒72和74，如从图1的线2-2来观察。针对与图1中相同的元件在图2中使用相同参考号。图2示出一个区段的截面或“切片”。裂缝区段侧向井筒62从诊断侧向井筒54的任一侧延伸。从这个图2可看出，两个主侧向井筒34和44和成像或诊断侧向井筒54全都在相同裂缝平面中。尽管这个视图中未示出复杂裂缝网络，但在主侧向井筒34和44上示意性地示出穿孔76，压裂流体将被强迫从这些穿孔76离开主侧向井筒以形成复杂裂缝网络40、50、60、70、80、90、100和110。再一次，中等长度的裂缝平面取向的注入侧井62可用于放置诸如示踪剂等诊断材料以用于评估裂缝区段流体产量。

[0041] 在另一个示例性实施方案中，图3是示出两个垂直井筒330和334和第三垂直井筒332的示意性四分之三视图，所述两个垂直井筒330和334定向钻探到从其延伸的相应主侧向井筒344和348，第三垂直井筒332定向钻探到穿过地表下体积342的辅助或诊断侧向井筒
346，所述辅助或诊断侧向井筒346具有分别在主侧向井筒344和348上方和下方从所述辅助或诊断侧向井筒346延伸的上部诊断侧向井筒350和下部诊断侧向井筒352。

[0042] 在图3的更多细节中，之间具有诊断侧向井筒346的左侧主侧向井筒344和右侧主侧向井筒348全都在相同的总体上水平的平面、即裂缝平面中。出于简明的目的示出三个裂缝区段23、24和25，但可容易想象出23之外的多个另外裂缝区段。诊断侧向井筒346具有向上并且在上部水平面中分别在左侧主侧向井筒344和右侧主侧向井筒348之上延伸的多个上部成像诊断侧向井筒350，以及向下并且在上部水平面中分别在左侧主侧向井筒344和右侧主侧向井筒348之下延伸的多个下部成像诊断侧向井筒352。诊断侧向井筒346和上部成像诊断侧向井筒350具有放置在其中的多个声发生器354，并且下部成像诊断侧向井筒352和主侧向井筒344和348具有放置在其中的多个声传感器356。

[0043] 诊断侧向井筒346具有在裂缝平面中的中等长度的裂缝区段侧井358，其用于裂缝网络诊断、处理、闭合和/或清理功能。“在裂缝平面中”意思是通过主侧向井筒344和348中的穿孔(未示出)从主侧向井筒344和348生成复杂裂缝网络(未示出)。再次地，“中等长度”意思是约20英尺至约200英尺(约6米至约61米)。

[0044] 在图3构型中，可通过以下方式就对处理流体移动和去除的评估与相邻裂缝区段(23、24、25)进行比较：在水力裂缝网络(为了清楚起见未示出)周围及其中放置诊断侧向井筒346，之后从远场平行诊断侧向井筒(未示出，但在非限制性实例中，是在主侧向井筒344左侧的诊断侧向井筒，以及在主侧向井筒348右侧的诊断侧向井筒)和/或从自平行诊断侧向井筒346延伸的裂缝区段侧井358注入例如CO2气体。对实时气体放置过程(即，裂缝中的处理流体的置换)成像可示出水力压裂系统的未独自地进行有效清理(即，与来自相邻区段的数据相比较)的区域。因此，可针对地理特定页岩确定对裂缝网络系统清理程度的诊断评估，包括用于改进处理流体负载回收以及用于确定负载回收对改进储集层烃生产的相关影响和/或重要性的过程、参数和/或处理材料。

[0045] 诊断清理流体可以是任何合适的处理流体，诸如惰性气体(例如，氮(N2)或二氧化碳(CO2))、像2％KCl的淡盐水、包含地层和/或裂缝清理化学品的其他类型的水性流体，所述化学品诸如但不必限于：粘土抑制剂、KCl替代物、粘土控制剂、腐蚀抑制剂、铁控制剂、互溶剂、水湿润表面活性剂、发泡剂、微乳液清理剂、烷基硅烷和/或用于镀在裂缝的壁上和/或支撑剂上的其他疏水诱导剂、抗微生物剂、聚合物破乳剂、示踪剂或跟踪剂、防乳化剂、还原剂、螯合剂(诸如，氨基羧酸及其盐类)、有机酸、酯、树脂、矿物酸、粘弹性表面活性剂、用于VES流体的内部破乳剂(诸如，矿物油和/或富含不饱和脂肪酸的天然植物油和鱼油)、基于聚合物的减摩剂、无机纳米颗粒、有机纳米颗粒、盐类、有机防垢剂、无机防垢剂、缓释防垢剂(像可从Baker Hughes获得的ScaleSORBTM、pH缓冲剂等及其组合。

[0046] 在页岩储集层清理中，在水力压裂处理之后，10-20体积％的水力压裂处理流体返回量被认为是典型的或平常的。流体的其余部分由于各种原因而保留在地层中，并且可能在压裂处理之后立即和/或某时引起约束和/或减少烃产量的各种类型的地层损坏。许多地理特定储集层可能对留在裂缝网络中的残留处理流体的量高度敏感。本文提出的诊断清理处理方法可帮助增大处理流体的卸载百分比，从而帮助尽可能多地移除流体以抑制或防止或减少它们引起可能的损坏。预期通过本文所述的构型和方法学习获得约30体积％或更多、可替代地约40体积％或更多、并且在另一个非限制性实施方案中约60体积％或更多的返回量的方式。

[0047] 应理解，使用诊断或成像侧向井筒对于将处理流体和材料注入并分布在复杂裂缝网络内可具有超越在主侧向穿孔处进行的常规注入的显著益处。用于生产优化(诸如，水封去除、细粉(fine)迁移去除)的处理流体或处理化学品、用于防止水垢和石蜡沉积的处理化学品、用于去除残留聚合物的化学品、用于去除无机质水垢的化学品、用于去除有机沉积物的化学品和/或转向剂材料可沿着诊断侧向井筒和/或裂缝区段侧向井筒注入，并且可更宽广和/或更深地分布裂缝网络中。处理技术还可改进流体或化学品分布，诸如在生产优化处理期间使用气体注入来帮助激励朝向主侧向井筒的流体流动。诊断侧向井筒和裂缝区段侧向井筒对工业的价值对于需要频繁补救处理的页岩和其他非常规储集层来说可以是重大的。

[0048] 此外，页岩完井工业在不断地评估再压裂处理的经济合理性。对现有水力裂缝对比新形成水力裂缝成像的能力以及通过诊断处理和成像过程优化处理设计的能力对于再压裂商业市场可具有显著重要性。特别重要的是，可对诊断压裂技术成像以确定所开采储集层对特定再压裂技术作出反应的方式。在一个非限制性实例中，初始地可使用较低的气体注入速率来扩大储集层裂缝，以便对现有裂缝网络进行成像。然后可执行诊断压裂处理以确定处理参数，所述处理参数控制新裂缝生成、流体导流、裂缝复杂性以及将支撑剂最佳地分布到新的和/或现有的水力裂缝网络中的方式。通过使用各种成像技术生成的信息的量和质量、诊断水力处理技术/过程/材料以及诊断侧向井筒放置和构型在页岩再压裂市场上可以是意义重大的。

[0049] 虽然一旦实现完井，所有这些井34、44、54、344、346和348最终都可以是生产井，但是所预期的是，主侧向井筒34和44以及344和348将是主生产井筒，以便了解特定诊断处理过程和条件可积极或消极地影响地理特定储集层的清理和可生产性的方式。

[0050] 可替代地，裂缝区段外部侧井，诸如从平行诊断侧向井筒54延伸的62以及从平行诊断侧向井筒346延伸的裂缝区段外部侧井358，可以是在压裂处理期间用于控制远场复杂裂缝发展(即如在双压裂处理过程中)的用于气体、滑溜水等的注入点。从裂缝区段侧井62和358注入的速率、体积等可针对每个区段改变或定制，并且页岩区段岩石响应、裂缝复杂性、裂缝网络几何形状等可使用本文所述的诊断装置来观察。同样特别重要的是控制处理流体导流和分布的参数，诸如化学转向材料的类型和量、转向剂的分段或连续添加、流体的黏性、流体的分段和体积、流体泵浦速率、页岩中的天然裂纹的存在等。可执行方法诊断处理以确定产生近井筒裂缝网络复杂性、远场裂缝复杂性能力等的因素。改变诊断处理参数的重要部分可以是找到促进与储集层天然裂缝的最佳处理流体交互的参数以及储集层中侧向和/或垂直的各向异性应力。

[0051] 应理解，裂缝区段外部侧井62和358可用于多种多样的目的和方法，包括但不必限于：成像、双压裂、裂缝网络的强迫性闭合、裂缝清理、示踪剂和补救注入、再压裂处理以及这些方法的最有可能按顺序次序的组合。

[0052] 除了用于对水力压裂处理期间的水力裂缝/天然裂缝交互、以及地理特定页岩中的诊断水力压裂处理期间的水力压裂流体和材料的相关流动和分布进行绘图之外，可潜在地通过诊断侧向井筒(诸如，图2实施方案中的64、66、72和74，以及图3实施方案中的350和352)、储集层成像仪器和诊断清理规程和材料的结合使用来以2D和/或3D形式对水力压裂流体的清理进行绘图。复杂裂缝区段清理的重要性对于页岩储集层的生产率来说可能是比许多操作员所认识到更大的问题，并且关于网络清理的信息的生成对于工业来说可以是非常有价值的。也许可能的是，侧向辅助的强迫性裂缝网络闭合连同侧向辅助的置换方法和处理，可示出哪些地理特定页岩区域可能需要双孔处理来实现最大烃生产和最大化投资回报(ROI)。

[0053] 在不同关注方面，趾端到跟端多区段压裂过程在处理完成时隔离下部裂缝带，使得所形成的水力裂缝网络随时间推移独自地“闭合”。在许多情况下，由于页岩通常具有纳达西渗透率，所以裂缝闭合时间常常花费数天至数周。在这些延长的时间段期间，裂缝的上半部中出现极端支撑剂沉降和垂直裂缝导流能力损失。水力裂缝和支撑剂成像技术可与可在诊断侧向井筒以及从平行诊断侧向井筒延伸的裂缝侧向井筒中激活的压力释放工具结合使用。

[0054] 压力释放点沿着诊断侧向井筒的位置可被配置来影响更快地经历闭合的区域。主支撑裂缝位置可以是对于发起裂缝网络闭合有利的位置。闭合位置和闭合时间上的变化可根据支撑剂沉降的程度来评估。例如，导电支撑剂可通过电定位技术来成像。支撑剂或导电颗粒的大小上的变化可用于确定闭合时间在裂缝网络系统内可潜在地改变的方式。如果主侧向井筒在页岩区段中被放置在与成像确定信息(其示出具有更高渗透性的位置或烃甜蜜点地层)相比更低处，那么结果将是，由于甜蜜点地层裂缝在支撑剂不存在的情况下闭合，缓慢自然闭合时间和所造成的延长支撑剂沉降将更显著地不利地影响储集层生产率。

[0055] 应理解，在非限制性实施方案中)，裂缝区段外部侧井62和358可具有用于诱导裂缝网络闭合的中等长度(约10英尺至约100英尺；约3米至约30米)，或可具有用于在更大距离处和/或在更宽区域内诱导裂缝网络闭合的延长长度(约100英尺至约300英尺；约30米至约91米)。

[0056] 压裂系统的双压裂或双注入是从两个或三个相邻侧向井筒进行的注入，其中处理流体和裂缝网络彼此趋近并最终交互。注入速率、流体类型、流体黏性以及流体注入的起止分段可因相邻井筒的不同而不同，其中参数和条件改变以获得对可几何地控制储集层性质和裂缝网络的方式以及可更优地刺激裂缝区段储集层区域的方式的基于诊断的了解。也就是说，水力裂缝的大小、量、分布等可改变，并且在裂缝区段内生成相关的有支撑和无支撑导流能力。对于学习优化储集层受刺激岩石体积和地理特定页岩的相关烃生产率的方式，这与“单孔”裂缝刺激方法显著不同。

[0057] 存在可在用于诊断包括至少主侧向井筒的地表下体积的方法和构型中实现的数种已知成像技术，这些技术包括但不必限于以下各项。

[0058] A.R.Rahmani等人在“Crosswell Magnetic Sensing of Superparamagnetic Nanoparticles for Subsurface Applications,”SPE 166140,SPE年度技术展览会议(SPE Annual Technical Conference and Exhibition),New Orleans,Louisiana,USA,2013年9月30日-10月2日中公开：超顺磁纳米颗粒的稳定分散能够跨适度保留在岩石中的储集层中的长距离流动穿过微米级的孔。这些颗粒可改变水淹区域的磁导率，并且因此可用于增强注水的图像。“铁磁流体芯”穿过主侧向井筒在地表下体积中的传播可使其响应由井间磁层析成像系统监测，如这篇论文中所描述。这种用于监测储集层内的流体运动的途径以所建立的电磁(EM)传导率监测技术为基础。

[0059] Baker Hughes股份有限公司的美国专利号8,253,417公开可用于确定来自地下井筒的地球地层的至少一个地质特征的至少一个尺寸的电定位设备，所述电定位设备包括设置在井筒中的至少两个电流传输电极和至少两个感测电极。电流传输电极被配置来形成电场，并且感测电极被配置来检测由至少一个目标对象在电场中形成的扰动。这种电定位设备和方法可粗略估计或确定几何特征、诸如水力裂缝的至少一个尺寸。

[0060] S.Basu等人在“A New Method for Fracture Diagnostics Using Low Frequency Electromagnetic Induction,”SPE 168606,SPE水力压裂技术会议,the Woodlands,Texas,USA,2014年2月4-6日中公开：在写这篇文章时，微震监测已广泛用于裂缝诊断。由于这种方法监测剪波传播故障事件，因此它是对支撑裂缝几何结果的间接测量。
这篇论文的主焦点是评估“支撑”裂缝(与所形成裂缝相对比)的取向和长度，因为这是井生产率的主要驱动因素。这篇论文提出新的低频电磁感应(LFEI)方法，所述方法不仅有潜力评估水力裂缝的支撑长度、高度和取向，而且有潜力评估支撑剂在裂缝内的垂直分布。所提议的技术涉及将导电支撑剂泵送到裂缝中，然后使用测量地层的电磁响应的专门建造的测井工具。针对所提议测井工具呈现结果，所提议测井工具由分别以6、30和60英尺(分别1.8米、9.1米和18米)间隔的三组三向发射器和接收器组成。麦克斯韦方程的解证明：有可能使用所述工具通过检测这些颗粒在水力压裂之后在地层中的位置来确定裂缝的取向和长度。
呈现延长灵敏度分析的结果以示出页岩地层中的平面裂缝的不同支撑长度、高度和取向的效果。使用前沿电磁模拟器(FEKO)进行的多个数值模拟指示：可检测到高达250英尺(76m)长、0.2英寸(0.5cm)宽且45°倾斜的裂缝并相对于井筒对裂缝进行绘图。

[0061] 图3示出地表下体积342的示意性四分之三剖面图，其示出两个平行主侧向井筒344和348以及基本上平行于它们并在其间延伸的裂缝平面取向的成像诊断侧向井筒346。
上部成像诊断侧向井筒350大约在裂缝区段23、24和25中的每一个的边界处从成像诊断侧向井筒346垂直向上延伸并在两个平行主侧向井筒344和348之上延伸。下部成像诊断侧向井筒352大约在裂缝区段23、24和25中的每一个的边界处从成像诊断侧向井筒346垂直延伸到两个平行主侧向井筒344和348下方并在其下延伸。可容易想象到：裂缝区段23、24和25具有以图1所示的方式从主侧向井筒344和348朝向诊断侧向井筒346延伸的复杂裂缝网络，并且复杂裂缝网络图案和/或几何形状可以是高度可变的并且对地理特定页岩地质力学性质、诊断处理参数等是特定的。导电支撑剂(未示出)将注入到复杂裂缝网络中。应理解，实际上，不可预期的是，所有或每个复杂裂缝网络将填充有导电支撑剂；也就是说，更可能的是，裂缝网络将仅部分地填充有或大部分填充有支撑剂。诸如以上所述那些的电定位设备，例如声发生器354和声传感器356，将分别放置在裂缝平面取向的诊断侧向井筒350和352中，以便测量针对地理特定岩石和特定压裂处理条件生成的复杂裂缝网络的裂缝的长度、宽度和取向。因此，图3是其中可实践用于在包括至少一个主侧向井筒(例如，344和/或348)的地表下体积内进行诊断(包括裂缝发展和/或支撑剂放置成像)的方法以用于了解刺激页岩储集层并且具体地是刺激地理特定页岩的方式的许多可能构型中的一个，所述至少一个主侧向井筒邻近至少一个诊断侧向井筒(346)。更确切地，诊断装置(例如，354和356)可放置在裂缝平面取向的诊断侧向井筒(例如，分别是350和352)中以将至少一个信号发射到或发射穿过地表下体积342，所接收信号可由相同或不同的诊断装置检测，并且然后所接收信号可被分析以查明或确定或测量至少一个主侧向井筒344和/或348和/或地表下体积342的至少一个参数。在一个非限制性实例中，图3构型可用于在使用选定处理参数进行压裂处理期间对地理特定页岩内的支撑剂的动态放置和分布进行成像。

[0062] 图2提供用于使用诊断侧向井筒64和66中的多个声发生器1-24以及诊断侧向井筒54上的声发生器82结合诊断侧向井筒72和74上的多个声传感器68对地表下体积30进行成像的非限制性替代实施方案。这些声发生器1-24和82以及声传感器68将类似于以上所述那些起作用。

[0063] 应理解，声发生器354、83和1-24以及声传感器356和68仅是一个典型成像工具，并且可采用诸如本文在别处所述那些的其他类型的成像工具以及其他成像工具。

[0064] 主侧向井筒和诊断侧向井筒的方法和构型可利用微震裂缝绘图。例如，R.Downie等人在“Utilization of Microseismic Event Source Parameters for the Calibration of Complex Hydraulic Fracture Models,”SPE 163873,SPE水力压裂技术会议,the Woodlands,Texas,USA,2014年2月4-6日中指出：在水力压裂处理期间检测到的微震事件的观察结果提供了开发复杂裂缝模型的动力。当仅使用微震事件的位置和时间时，这些模型的校准可能是困难的。将微震事件源参数合并到模型校准工作流中揭示了不容易可视化的裂缝行为的变化并且对选择建模参数提供另外的指导。微震事件在储集层和周围地层的变形产生地震波形时发生。所记录波形的矢端图分析和行进时间用于定位微震事件源，而波形的振幅和极性提供关于已经发生的变形的信息。从波形振幅得到的地球物理性质称为地震矩并且与故障的面积和位移有关。

[0065] 地震矩值与产生微震事件的变形之间的关系可应用到工程质量评定以识别微震响应中的变化。这个源参数的使用补充其中已经测绘微震活动的对微震响应的常用可视化。三维浏览器中的地震矩分布的测绘提供对可用于校准复杂水力裂缝模型的裂缝行为的了解。这通过集成软件包无缝地完成，所述集成软件包有助于将微震评估和复杂裂缝建模输出进行比较。可容易且快速地评估复杂裂缝模型输入的变化以确定裂缝建模是否与所测量微震响应良好相关。用于测试不同完井和刺激设计情境的生产评估、历史拟合和正演模拟可使用校准裂缝模型进行，其中置信度得到改进。SPE 163873的复杂裂缝模型可通过使用本文所述的邻近至少一个诊断侧向井筒的至少一个主横向井筒的方法和构型来改进。

[0066] 本文所述的邻近至少一个诊断侧向井筒的至少一个主侧向井筒的方法和构型还可应用于诱导声波裂缝绘图或微成像。“微成像”在本文中被定义为在单个裂缝区段的规模上收集的图像数据。这种技术可使用一个或多个诊断侧向井筒中的低频高能(LFHE)(也称为低频高强度或LFHI)声发生器和一个或多个主侧向井筒中的低频传感器阵列。本文所述的高分辨率至超高分辨率发生器-岩石-传感器构型中的声发生器信号(波传播)的顺序脉冲或交替脉冲、持续时间和扫频的使用为压裂处理期间的实时水力裂缝生成绘图提供更大的数据清晰度和/或分辨度，并且可给出复杂裂缝网络的2D和/或3D图形显示。复杂裂缝网络生成的高分辨率绘图应提供水力裂缝-天然裂缝交互的经验数据，以用于校准用于改进地理特定页岩刺激和生产的裂缝和储集层模型。

[0067] A.Bolshakov等人在“Deep Fracture Imaging Around the Wellbore Using Dipole Acoustic Logging,”SPE 146769,SPE年度技术展览会议,Denver,Colorado,US,2011年10月30日-11月3日中描述了如何实现这一点的一种非限制性方式，这篇文章公开：
表征储集层岩石中的裂缝是重要的，因为它们提供用于将烃从储集层开采到井筒中的重要渠道。所述标准方法使用声学和电阻率浅井眼成像服务，所述浅井眼成像服务实质上着眼于井眼壁处的裂缝的相交。正交偶极子技术已经通过测量裂缝诱导的方位剪切波各向异性使评估的深度延伸到井眼周围约2ft-4ft(0.6m-1.2m)。最近开发的剪切波反射成像技术提供用于在井眼周围的径向广度近似60ft(18.3m)的更大体积中进行裂缝表征的方法。这种技术使用偶极子声学工具来生成剪切波，所述剪切波辐射远离井眼并撞击裂缝表面。所述工具还记录来自裂缝的剪波反射。剪切波反射、具体地平行于裂缝表面偏振的SH波对打开的裂缝尤其敏感，使得能够使用这个偶极子剪波反射数据来对裂缝进行成像。(SH波是被偏振以使得其质点运动和传播方向包括在水平平面中的剪切波。)作者使用案例来演示这种剪切波成像技术测绘高达60ft(18.3m)远的裂缝并且甚至检测不拦截井眼的裂缝的有效性。

[0068] 对地表下体积的横截面进行的诱导声波裂缝成像可使用水平和/或平行于彼此相邻的一个或多个主侧向井筒的一个或多个诊断侧向井筒来实现。此类相邻关系贯穿本说明书进行描述和/或示意性地说明并描述。在非限制性实施方案中，诊断侧向井筒可每裂缝区段具有两个低频高能(LFHE)声发生器。此外，主侧向井筒可具有位于其中的发射并检测穿过复杂裂缝网络的信号的声传感器阵列。LFHE声发生器和声传感器是合适在本文所述的方法和构型中使用的诊断装置的非限制性实例。到每个传感器的基线信号传送时间的变化指示诸如复杂裂缝网络中的裂缝的存在。与传送时间一起合作，从每个发生器到每个传感器的信号的角度可指示随时间推移的裂缝大小、生长、分支和水平网络几何形状。

[0069] 所生成声波将具有行进穿过页岩区段的相对短的距离(与仅使用相邻的基本上垂直的井筒的常规方法相对比)，使得信号类型、强度、失真量等将遇到更少的岩石矿物、孔、流体、天然裂缝等，并且因此提供改进的信息质量，具体地是通过控制声波发生器的强度、持续时间、脉冲计时等以用于获取基线以及储集层和水力裂痕随时间推移的变化来提供。换句话说，LHFE声发生器可定位在各种诊断侧向井筒中而低频传感器则位于相邻侧向井筒中，以给出对声波的速度、反射、折射等的更好采样测量，以便更好地了解局部页岩区段性质和特性。本文所述的井筒构型和方法还将采用成像技术，所述成像技术可测量裂缝在特定页岩中传播的方式，即它们针对一组给定处理参数因页岩的不同而不同的方式。页岩储集层总体上具有与彼此不同的物理、化学和机械特性。水力裂缝在一个页岩储集层中生成和传播的方式与在另一个中相比较在地理上将有所不同，即使在相同的一组给定水力压裂处理参数下也是如此。因此，使用本文所述的构型和方法得到的知识对于以下各项是重要的：学习水力压裂每个页岩储集层以获得最佳的裂缝复杂性、所生成表面积、支撑裂缝数量、支撑剂分布、所生成裂缝网络导流能力的方式，更好地了解确定储集层的显示出更高渗透率的选定区域和用于确定烃甜蜜点地层的位置的相关标准的方式，等等。

[0070] 应理解，当使用更多声发生器1-24、82和354以及更多声传感器68和356时，地表下体积30和342的声成像分辨率因采用更大数量的信号而极大地增大。例如，在图2中，每个声发生器1-24和82可由多个声传感器68检测，并且作为一个非限制性实例，每个声发生器1-24和82以一定强度、持续时间、频率进行脉冲发送，并且按顺序序列(诸如，发生器1、然后发生器2、然后发生器3等的脉动)加时间戳，这是针对由声传感器68在处理(即，基线)之前、处理期间以及处理之后收集的数据进行，所述数据用于表征(包括随时间推移表征)包括水力裂缝和相关裂缝网络的动态生长以及区段内的岩石应力变化，以用于确定并了解地理特定页岩如何对选定处理参数和过程作出响应。迄今为止，尚无用于页岩水平完井的诊断方法可提供这种类型和质量的信息，如在这个非限制性实例中所描述的，是以下各项：声信号传输持续时间、声信号传输幅值(即，结合声波的频率传输的声能量的量，诸如可包括更可检测的高强度低频率声波利用的变体)、沿着声发生器阵列协调信号传输计时的方法、测角信号收集的过程(一次一个声发生器信号传输、然后由在空间分布上呈阵列形式的众多声传感器收集的过程(即，每声发生器多传输路径数据收集，通过测角相关))、以及在基于诊断的处理期间和之后的处理。所处理区段内的信号分辨度对于获得可提供所开发水力裂缝网络的2D和/或3D可视化的数据以及为了校准裂缝模型以便具有用于在地理特定页岩区域中进行其他处理的预测技能所需的数据非常重要，也就是说，与过去的缓慢学习曲线的试错法以及有时在学习适当地对目标储集层进行刺激和完井的方式之前的数年延长处理成本投资相比较，获取关于在地理特定页岩中开发优化几何裂缝网络的相当多的了解(实质上增大的学习速率)。详尽投资成本和显著缓慢的学习曲线的一个非限制性实例由2008年对
2010年对2015年的Eagle Ford页岩中所利用类型的压裂处理设计(材料、体积和过程)辨识。

[0071] 关于用于在新的地质或地理特定页岩远景区中定位页岩甜蜜点的初探井，付出大量的工作和花费以找到最成功地对页岩区段进行完井以获得经济ROI的地方和方式。最新的远景区操作员需要钻探、刺激超过十个侧向井并使其生产，以学习页岩地理特性的最低基础知识以及用于最佳地达到经济页岩远景区的合适刺激方法。由于这个原因，操作员需要在他们的初始油田评估和开发阶段获取一系列信息。本文论述用于帮助操作员在更短的时间段内获得重要储集层和刺激技术信息的方法，所述方法还降低已知油田和区段生产潜力方面的风险。诊断侧向井筒可与成像技术和基于诊断的处理一起使用来生成供操作员评估新地理特定页岩远景区的重要钻探和完井信息。例如，当钻探垂直井以便然后进一步钻探评估侧向井筒时，提出其中评估侧井的长度不需要太长并且其中出于以下目的在各种构型中邻近主侧向井筒钻探一个或多个诊断侧向井筒的方法和技术：以更快速率获取关于储集层侧井以及压裂处理参数对生成复杂裂缝网络的有效性的重要信息；甜蜜点地层确定；对于裂缝网络清理的要求；关于页岩岩石岩相的侧向和垂直非均匀性的另外诊断信息；岩石物理性质、地质力学性质、天然裂纹性质、水力裂缝-天然裂缝交互、用于优化天然裂缝扩张和延伸的方法、用于获取近井筒和远场复杂裂缝网络的最佳地理特定实践、用于选择和使用支撑剂以便在复杂裂缝网络内达到过渡纳至微至毫至宏达西导流能力对比突然的纳至宏达西和/或微至宏达西导流能力的最佳地理特定实践等。“纳至微至毫至宏达西导流能力”是指将导流能力从纳达西表征的渗透率一直改进到微达西、毫达西和宏达西渗透率的努力。

[0072] 诊断井筒的直径可以是任何大小，包括复绕管钻探的细直径井筒。另外地，主侧向井筒和潜在诊断侧向井筒可以是套管井和/或裸井，包括其各种组合。在一个非限制性实例中，具有端口、滑动套管和/或可移除穿孔塞的选定位置的裸井套管封隔器可在井筒完井过程期间下入到孔中，所述井筒完井过程包括在将套管下入到主侧向井筒和/或潜在诊断侧向井筒中之前或之时在地表处定位通信和/或信号发生器和传感器。

[0073] 应理解，诊断装置(包括但不必限于声发生器和声传感器)可放置在诊断侧向井筒和/或相对更短的主侧向井筒中以分析一个或多个参数，以便查明相对更短的主侧向井筒及其周围的地表下体积的至少一个参数，包括但不限于：地表下体积的整体和/或分层岩相参数、邻近相对更短的主侧向井筒诱导复杂裂缝网络的一次或多次水力压裂处理。这些参数可提供关于从地表下体积找到并采收烃的方式(也就是，用于生成近井筒和/或远场复杂裂缝网络的最佳地理特定水力压裂过程、最佳地理特定处理流体采收过程、对地理特定井筒完井选项和过程的差异(即，滑动套筒和/或穿孔簇的量和距离、裂缝区段的大小和穿孔簇的数量、对地理特定页岩进行多簇断裂和水力压裂刺激的有效性)的最佳或更好了解等)的更精确信息。本文所述的方法与已知诊断工具和测量手段(诸如，光纤感测技术(像分布式温度感测(DTS)和诊断声学感测(DAS)、微震、井筒和储集层测井工具等的组合可改进在初探井钻探、完井和生产过程期间获得的知识的量和准确度。

[0074] 所查明参数可提供关于从地表下体积找到并采收烃的方式的更精确信息。作为本文所示出并公开的侧向井筒的钻探和完井的单独形式和/或组合的非限制性实例，如同其他图示中的其他侧向井筒，主侧向井筒并且更具体地诊断侧向井筒可以是复绕管钻探的细孔。

[0075] 应理解，至少一个诊断侧向井筒与至少一个主侧向井筒的方法和构型可用于评估应力阴影对裂缝传播方向和复杂性的影响。“应力阴影”可被定义为主侧向井筒的任一侧上由压力注入形成的区域或区。这在侧向方向上给岩石加应力以便在压裂页岩中提供更多控制。对于双向压裂处理，对区域、计时、交互等应力阴影利用和/或控制选项提供数种控制，在一个非限制性实施方案中，从主侧向井筒进行的压裂可首先开始并且然后停止，之后在一个或多个循环中而不是同时地从诊断侧向井筒和/或平行辅助侧向井筒进行泵送。在一个非限制性实施方案中，这种停止/开始-低黏度/高黏度分段导流过程可用于形成复杂裂缝。也就是说，泵送相对低黏度的压裂流体、停止压力、然后泵送相对高黏度的压裂流体可交替地或循环地使用以便形成复杂裂缝网络。与已经保留裂缝压力和岩石应力的先前压裂处理相比，成像和/或诊断装置可被布置来在压裂处理期间从仅主侧向井筒或通过双向压裂处理捕捉水力裂缝的方向、传播和复杂性。诊断方法可用于将压裂处理操纵远离可能已经保留裂缝压力的邻近区段。

[0076] 用于评估应力阴影效应的一种简单技术如下：a)；具有两个隔离的裂缝区段，在一个上执行压裂处理并保留处理压力；然后对相邻(例如，左侧)区段进行压裂并对裂缝传播和复杂性进行成像；b)像以上a)那样做，但在第一压裂处理之后对另一侧(例如，右侧)进行压裂处理，并且对裂缝传播和复杂性进行成像。比较a)和b)裂缝几何形状以便看看应力阴影是否引起裂缝传播弯曲或偏离。另外，可执行更复杂的技术，包括但不必限于：对裂缝区段中与主侧向井筒平行的诊断侧向井筒加压以确定前置应力阴影影响裂缝生长、方向和复杂性的方式。

[0077] 在另一个非限制性实施方案中，紧密接近水力裂缝或沿着裂缝平面从至少一个主侧向井筒延伸的至少一个诊断侧向井筒可帮助确定用于若干成像装置和技术的高分辨率使用的理想位置，所述成像装置和技术包括可用于确定在压裂处理期间和之后支撑剂(作为一个非限制性实例，诸如在闭合期间，玻璃珠、砂或其他支撑剂)在复杂裂痕网络中的放置的LFHI、声学成像、电定位成像以及噪声颗粒成像技术和材料。对支撑剂分布进行成像的能力将允许评估支撑剂大小对在所处理区段中的窄裂缝和复杂裂缝网络区域内的放置的重要性。通过使用诊断侧向井筒，改进的裂缝成像技术可评估常规和新的支撑剂悬浮剂。悬浮剂用于帮助防止支撑剂沉降和在裂缝闭合之前沉降。在非限制性实例中，一个或多个诊断侧向井筒可用于获取特定裂缝网络在初始分布时以及然后在支撑剂沉降期间和/或之后的图像。然后可对防沉剂、支撑剂的密度等做出结构、组成和/或浓度变化，并且可使用通过支撑剂成像能力生成的信息继续对产物性能进行评估。确实，可由操作员使用邻近至少一个主侧向井筒和/或另一个诊断侧向井筒的至少一个诊断侧向井筒在现场条件下评估许多类型的常规和未来技术。也就是说，在准确、综合且几何地评估新技术性能的能力方面已经存在主要限制。将一种技术与另一种的有效性进行区分的能力对于将来开发并推进用于页岩完井的技术具有显著的经济重要性。

[0078] 例如，在其中电定位装置与诊断侧向井筒垂直地放置并且放置在每个裂缝区段的中间的四区段系列的水力压裂处理中，通过使用相同压裂处理设计并且仅改变每个区段中使用的导电材料涂布的支撑剂的大小和量，诸如第一区段中的2ppa的30/70网眼(595/210微米)支撑剂材料，第二区段中的2ppa的150网眼(112微米)支撑剂材料，第三区段中4ppa的200网眼(74微米)支撑剂材料，以及第四区段中的4ppa的1.1比重200网眼支撑剂材料，可执行压裂处理期间和之后来自每个带的电定位信号的测量以查看支撑剂大小-裂缝宽度影响支撑剂分布的方式。支撑剂分布测试还将提供关于各种裂缝宽度内的支撑剂沉降的标准。
可在具有和不具有支撑剂“防沉剂”的情况下执行另外的评估测试，以便更准确地确定这些剂的性能。缩写“ppa”是指添加到一加仑流体体积的支撑剂的磅数。

[0079] 在另一个非限制性实施方案中，诊断侧向井筒可处于距主侧向井筒的各种距离处，例如成角度或在步进式构型中，其中诊断侧向井筒的相对短的部分与主侧向井筒基本上平行。在非限制性实例中，单个诊断侧向井筒距主侧向井筒具有三个距离；诊断侧向井筒具有在50英尺(15.2m)距离处的基本上平行的部段、在100英尺(30.5m)距离处的基本上平行的部段以及在150英尺(45.7m)距离处的基本上平行的部段。对于总共六个裂缝区段，可进一步想象到每个基本上平行的侧向井筒部段存在两个裂缝区段。在六个裂缝区段中的每一个处执行诊断注入测试以便学习关于与地理特定页岩储集层的水力压裂处理交互的至少一个或多个参数，所述诊断注入测试包括但不限于用于确定裂缝复杂性储能模量的裂缝命中时间测试。裂缝命中时间是将从注入点或滑动套筒(等)泵送到压力传感器的泵浦时间和处理流体体积作为首先指示压力时所需的时间和体积。裂缝复杂性储能模量是总处理体积跟主侧向井筒与诊断侧向井筒(平行井筒部段)之间的裂缝模型计算的平面裂缝体积之比。除了裂缝命中时间测试之外，针对每个裂缝区段进行的诊断注入测试可包括一个或多个注入测试，也就是，作为非限制性实例，用不同处理流体、在具有和不具有化学转向剂的情况下、以不同注入速率、以不同处理和/或阶段体积、在不同支撑剂大小和密度下、在具有或不具有示踪剂材料等情况下进行的注入测试。在不同侧向距离(即50英尺、100英尺等)处执行的诊断测试将帮助生成对于近井筒(诸如，作为非限制性实例，0英尺至约50英尺(15.2m))的裂缝复杂性的量、中场(诸如，作为非限制性实例，50英尺(15.2m)至约100英尺(30.5m))裂缝复杂性和远场(诸如，作为非限制性实例，大于100英尺(30.5m))裂缝复杂性生成能力特定的数据。作为另一个非限制性实例，近井筒裂缝复杂性是距注入侧向井筒0英尺至约40英尺(12.2m)，中场裂缝复杂性是约40英尺(12.2m)至约80英尺(24.4m)，并且远场复杂裂缝是近似大于80英尺(24.4m)。也就是说，在具有前50英尺(15.2m)距离裂缝区段的部段中生成的裂缝复杂性体积将用于确定所评估地理特定页岩的近井筒裂缝复杂性，在100英尺(30.5m)长度裂缝区段处的部段中生成的裂缝复杂性体积将用于确定所产生的近似中场裂缝复杂性，并且在150英尺(45.7m)长度裂缝区段处的部段中生成的裂缝复杂性体积将用于确定所产生的近似远场裂缝复杂性。当计算出在于各种平行侧向井筒部段上执行的测试之间的命中时间和处理体积上所得的差时，结果将允许了解获得远场复杂裂缝(即，水力裂缝/天然裂缝交互和扩张等)的困难程度，并且允许确定在比较诊断处理期间通过改变一组诊断处理标准(作为用于在侧向井筒之间执行诊断注入测试的非限制性实例，所述标准包括注入速率、流体黏性、化学转向剂的类型和量以及颗粒大小分布和/或使用方法等)是否可增大远场裂缝复杂性的量。

[0080] 成角度诊断侧向井筒(或起到诊断井筒的作用的井筒)可与它所相关联的主侧向井筒(被定义为在本文所述的诊断注入方法期间具有从一个向另一个发射和/或由其检测的至少一个信号)成角度，所述角度在约2°独立地至约70°的范围内，可替代地在约5°独立地至约40°的范围内。

[0081] 如所提及的，在一个非限制性实施方案中，可通过裂缝区段侧向井筒(诸如，图1和2的62和图3的358)注入示踪剂，其中示踪剂对于每个裂缝区段是独特的。在图1实施方案中，对于对每个裂缝区段21-25独特的来自主侧向井筒34和44的产物的分析可指示裂缝区段内的情况，包括但不必限于：导流能力、流动速率、流动压力、裂缝网络复杂性、沿着主侧向井筒34和44的生产高级烃的裂缝区段、裂缝区段21-25的诊断信息、不同地(即，处理泵浦速率、每裂缝区段穿孔簇的数量、裂缝区段的宽度、垫液的体积以及支撑剂浆料阶段)处理裂缝时的产量、处理流体的类型和/或组合(即，滑溜水、VES、线性聚合物、交联聚合物、发泡流体等)、放置在区段中的总支撑剂、长期防垢添加剂影响的比较(例如，一个或两个区段利用缓释抑制剂，像可从Baker Hughes股份有限公司购得的ScaleSORBTM，并且其他带在无抑制剂的情况下完井)、清理流体配方的类型、从辅助侧向井筒54进行的清理过程的类型、快速被强迫进行裂缝闭合的区段与被允许在数天内自然地进行裂缝闭合的区段的比较、用于在再压裂候选选择中使用的生产信息等。常规地，示踪剂来自主侧向井筒34和44(或图3实施方案中的344和348)。示踪剂的引入可在本文所述的包括至少一个辅助侧向井筒的方法中的任何时间进行。在另一个非限制性实施方案中，可在多个裂缝区段上执行各种诊断过程和/或处理，其中其他诊断技术可与示踪剂一起或不与示踪剂一起使用来得到关于执行处理和过程以优化地理特定页岩储集层的完井和生产的方式的诊断知识。

[0082] 合适的示踪剂包括但不必限于油田储集层诊断学中所用的已知的有机和/或无机示踪剂。示踪剂在其被引入的流体中的合适的量可在约0.001ppm独立地至约50,000ppm的范围内，可替代地在约0.01ppm独立地至约20,000ppm的范围内，并且在另一个非限制性变体中，在约0.1ppm独立地至约1000ppm的范围内。

[0083] 回顾图1和2，裂缝生长可在主侧向井筒34和44的每一侧上进行(即，常见的双翼几何形状)。更确切地，在区段22中，复杂裂缝网络60和70在主侧向井筒34的任一侧上延伸，并且复杂裂缝网络100和110在主侧向井筒44的任一侧上延伸。朝向诊断侧向井筒54生成的复杂裂缝网络50、70、90和110在大多数情况下并且在给定时间应垂直于主侧井34和44，并且注入体积应与诊断侧井54相交，从而增大诊断侧向井筒54上的阵列中的多个压力传感器(未示出)中的至少一个的压力。在与诊断侧向井筒54的交点处，水力裂缝压力将由阵列中的一个或多个压力传感器拾取(传感器感测)，并且这于在区段上进行诊断注入测试期间可称为裂缝命中时间。超过已经通过位于注入位置与压力检测位置之间的区段中的平面裂缝的裂缝模型计算的量的处理流体体积量将是在数据压裂测试期间通过HF/NF(水力裂缝/天然裂缝)交互生成的复杂裂缝(交叉、移开、分支、扩张、延伸、剪切、发展等的裂缝)的推断体积，并且在区段在主侧井34或44与诊断侧井54之间具有50英尺(15.2m)距离的情况下，所述处理流体体积量将与近井筒裂缝复杂性的体积量有关。(注意：可评估从主侧向井筒34或44和诊断侧向井筒54生成的双翼平面裂缝和有关的双侧复杂裂缝，并且可通过不同数据压裂构型确定更高准确度。)作为获取HF/NF交互、扩张、分支、生长、延伸等的经验数据的继续非限制性实例，可在裂缝区段上执行处理流体注入测试以获取关于平行诊断部段的裂缝命中时间数据，并且任选地，可在不同裂缝区段的注入点(例如，滑动套筒)和储集层注入位置处执行第三处理流体注入测试，以获取获得平行诊断部段上的不同位置处的压力命中时间所需的处理流体体积和时间。来自针对一个裂缝区段产生的裂缝命中时间和/或压力命中时间、连同针对不同区段的裂缝命中时间的结果，可组合地和独立地彼此相减，并且作为净值从针对压力命中时间的处理流体体积减去，以便近似得出针对给定诊断处理注入测试条件生成的相对的近井筒裂缝复杂性、中场区域裂缝复杂性，连同远场裂缝复杂性的相对量。作为用于针对地理特定页岩储集层经验地确定影响和/或控制裂缝复杂性的最近井筒、中场和远场生成的参数的方法，可在相应区段中执行近井筒部段、中场部段和远场井筒部段中的其他数据压裂测试，以进一步确定使用不同处理参数时的HF/NF交互的体积量和所得的裂缝复杂性的分布。

[0084] 另外的裂缝命中时间的顺序、隔离压力子部段中的压力增大速率等可推断为复杂裂缝的裂缝网络生长、相对位置和大小等。通过主侧向井筒注入另外的流体和材料等可提供进一步的信息，诸如化学转向剂的类型和量、流体的黏性、流体注入的速率的影响；用于观察保留在储集层中对比在诊断侧向井筒中采出的支撑剂的类型和量的宽大小分布范围支撑剂、超轻量支撑剂和/或示踪剂标记的支撑剂的输送；与放置在裂缝网络中的支撑剂的不同大小、密度、浓度、类型序列和/或总量等相比，支撑剂对裂缝网络闭合参数的影响，所述参数包括闭合时间、在强制闭合期间采出的处理流体的持续时间和体积；等等。在一个非限制性实例中，通过与沿着隔离压力部段具有单个压力命中点的平面计算结果相比显示出非常小的裂缝命中时间变化，并且当结合在改变转向剂的注入速率、流体黏度、类型、量和/或大小等时在诊断侧向井筒的子部段中无其他压力命中时可能进一步理解到，数据压裂测试可允许操作员意识到地理特定页岩储集层具有各向异性应力差结合非常少量的HF/NF交互、扩张以及所得裂缝网络复杂性。在另一个非限制性实例中，裂缝复杂性可主要在近井筒部段中生成，而所生成的中场裂缝复杂性则非常小并且远场裂缝复杂性甚至更小，除非结合转向剂使用流体注入速率，压力命中时间和压力命中分布的这种变化对于远场区段数据压裂可大大地改变，从而可评估用于确定用于生成地理特定页岩的近井筒和远场裂缝复杂性的最佳参数的方法。可理解，通过利用本文呈现的方法和构型来执行诊断注入测试，现在可实现对刺激地理特定储集层的方式的更快且更准确的学习。因此可在钻探和/或刺激侧向油田之前生成有价值的信息。此外，在用于页岩远景区的时间、努力和成本方面，试错刺激设计学习可大大地减少。

[0085] 本领域中已知，当在常规陆地储集层中执行压裂处理和典型离岸压裂充填处理时，在初级压裂处理之前执行“数据压裂”处理过程，以诱导、生成并测量用于微调最终压裂处理设计的处理参数和储集层参数，也就是，从通过注入阶梯速率测试生成的信息、裂缝断裂压力、裂缝传播压力、数据压裂注入停止之后的储集层闭合时间、以及流体效率(流体喷射和Cw泄露参数)等了解适当的注入速率、垫液体积、支撑剂阶段的数量、针对支撑剂阶段的支撑剂浓度等。不幸地，像其他常规压裂技术一样，由于页岩储集层的纳达西渗透率，用于定制设计的数据压裂测量和计算标准尚不可转移，也就是说，通常无法在页岩压裂处理之前执行“数据压裂处理”，并且因此，无法知道裂缝网络闭合时间；复杂裂缝对比平面裂缝生长(即，HF/NF交互)的数量、大小、间距等参数；等等。压裂处理数据压裂处理特定于页岩储集层以获得和/或测量并计算对于针对特定地理页岩确定特定刺激处理参数(包括但不必限于：处理流体的类型、处理流体的量、流体注入速率、支撑剂的大小、负载和总量、化学转向剂的有效性)来说非常重要的信息，以及关于在压裂操作期间影响和/或控制水力裂缝交叉对比与天然裂缝和/或脆弱岩石平面的扩张交互的能力的最重要信息。执行页岩数据压裂的一个非限制性实例是通过从主侧向井筒中的特定裂缝区段位置注入并且利用压力传感器观察在配置有隔离压力部段的数据收集和/或诊断侧向井筒处以及沿着所述侧向井筒的压力增大，来确定“裂缝命中时间”。理论上，在通过已知或预计储集层参数确定选定压裂处理和/或注入测试流体、泵浦速率等参数之后，通过使用已知裂缝模型，可确定达到诊断侧向井筒的最近点、诸如50英尺(15.2m)远的针对平面裂缝的双翼平面压裂处理流体体积和预计时间。由于术语原因，参数“储集层复杂性储能模量”作为流体体积的比给出，其中分子是所泵送的注入和/或压裂流体的总体积，并且分母是裂缝模型计算的针对平面裂缝的仅达到诊断侧向井筒的流体体积。所需时间量越大，并且从而所注入流体的体积越大，储集层复杂性储能模量将越大。这个模量在理论上是在诊断数据压裂测试期间“生成的裂缝复杂性”的体积。此外，可生成间接的、推断的和计算的信息，诸如潜在水力诱导裂缝的数量和/或非平面裂缝的平均可能宽度，通过观察压力命中，可推断出潜在复杂裂缝网络的相对宽度或侧向几何形状等。另外地，在相同区段中或针对下一个区段进行的进一步注入可包括选定大小微粒的示踪剂(作为一个非限制性实例)或化学转向剂(作为另一个非限制性实例)，并且然后沿着诊断侧向井筒注入并观察抵达和/或压力命中，以及沿着诊断侧向井筒的裂缝命中时间变化和更宽压力命中分布，这指示转向剂改进水力裂缝-天然裂缝(和/或脆弱平面)交互和复杂裂缝生成等。

[0086] 另一个非限制性实施方案是在现有侧向油田(包括接近和/或结束它们的经济烃生产能力的侧向油田)内执行数据压裂测试。由于已经钻探侧井，垂直井筒已经完井，因此使用至少一个现有水平侧向井筒与至少一个另外钻探的诊断侧向井筒由于若干经济原因而可以是获取裂缝复杂性储能模量的更经济手段。诊断侧向井筒的放置可在油田的非压裂地点中或在已经压裂的区域内，以用于生成和收集一系列信息。另外地，对于新的和更旧的侧向油田，可部分地处理主侧井和诊断侧井的部段，诸如在一个非限制性实例中，处理十六个数据压裂区段中的八个，以用于确定初始侧向油田刺激处理设计标准，并且然后在稍后时间进行裂缝命中时间测试，诸如用于了解储集层在生产期期间的可能应力变化，诸如用于确定用于再压裂处理设计的工程和处理标准等。也就是，数据压裂可在井历史的任何阶段执行，并且可在一段时间内分阶段以用于了解储集层初始地以及然后还在储集层烃生产的一个或多个时间段之后对刺激处理标准作出反应的方式。这个实践可示出：初始地进行压裂对于一些地理特定页岩存在限制，因为与初始地并且同时地对侧向部段进行的刺激相比，对还未压裂的部段的稍后刺激可在已经压裂的那些部段中生成更大裂缝复杂性以及所得烃产量。关于如何对非常规页岩储集层进行完井并使其更有经济价值，仍有许多需要学习。稍后再注入到先前数据压裂处理的区段中还可示出水力裂缝-天然裂缝交互随时间推移可如何变化，其中生成更多裂缝，也就是，更大量的新的裂缝。还可确定关于再数据压裂的压力命中是否沿着诊断侧向井筒给出更宽距离的压力命中，并且其中再数据压裂裂缝复杂性储能模量与初始或第一时间段数据压裂服务相比显示出实质性增大。使用数据压裂测试可导致实践，诸如计划在一段时间之后再压裂相同区段以用于生成改进的区段裂缝几何复杂性，并且作为用于增大总生产量的方法，例如从一个侧向井筒向相对紧密接近的相邻诊断侧向井筒注入可提供关于如何更经济地对侧向油田进行完井并使其生产的新方法。

[0087] 可使用诊断侧向井筒获得的改进包括但不必限于：改进井筒附近的地表下体积和特征的图像、特别是微图像的分辨率；获取并改进关于页岩区段的刺激、清理、生产和再压裂、水力裂缝网络的特性和复杂性的信息；改进控制裂缝闭合的能力；改进用于压裂处理流体的处理和过程；改进裂缝网络清理；以及改进生产优化处理。使用从一个或多个诊断侧向井筒获得的信息来压裂相邻井筒的技术将在以下方面有帮助：岩石应力、处理压力、处理流体、导流流体或剂、清理剂的分布，处理改进添加剂的放置，改进远场支撑裂缝导流能力，和/或支撑主井筒裂缝延伸部到远场裂缝网络的连接。通过本文所述的方法和构型获得的信息对于基于特定页岩地层和裂缝如何在某些条件下的表现方式来指明裂缝网络生成规程和参数上的变化将是重要的。这将导致处理效率增大，以产生更大的裂缝复杂性和裂缝导流能力，从而使烃生产和总烃采收最大化。本文所述的方法和构型将显著改进使用初探井来定位新的地质或地质或地理特定页岩远景区中的页岩甜蜜点的速度和准确性。有用的成像诊断成像技术包括但不必限于电定位、电磁法、噪声质点等。与已知诊断工具和测量装置(诸如，DTS、DAS、微震、井筒测井等)的组合可改进在实践所公开方法和构型的过程中得到的知识的量和准确性。

[0088] 在上述说明书中，已经参考特定实施方案描述本发明，并且已经说明本发明能有效提供用于改进关于已经和/或将要水力压裂的地下地层的信息、关于其的数据以及其参数的构型、方法和组成。然而，将显而易见的是：在不脱离如在所附权利要求书中阐述的本发明的更宽广范围的情况下，可以对本发明做出各种修改和改变。因此，本说明书应以说明性的意义而非限制性的意义来理解。例如，落入要求保护参数内但未在特定组成或方法中确切识别或尝试的主和/或诊断侧向井筒的数量和种类、这些井筒的构型、诊断装置、成像工具、压裂、清理和处理规程、处理流体、示踪剂、再压裂方法、特定压裂流体、清理流体和气体、处理流体、流体组成、稠化剂、支撑剂、支撑剂悬浮剂、方法步骤的顺序以及其他部件和过程预期在本发明的范围内。此外，预期主井筒和侧向辅助井筒以及用于压裂、处理和清理裂缝网络的规程可因应用的不同而稍作改变并且仍然实现本文所述的方法的所陈述目的和目标。例如，所述方法可使用不同井筒构型、成分、流体、井筒、成分组合、诊断装置、不同流体和成分比例、所使用的数据压裂参数、所调查的数据压裂变量、专用于压裂软件开发所生成的经验数据以及本文所述并示例的那些之外的或与其不同的步骤或顺序。

[0089] 本发明可适当地包括所公开的要素、由其组成或基本上由其组成，并且可在缺少未公开的要素的情况下实践。例如，可提供一种获取用于改进烃从地表下页岩体积中的至少一个主侧向井筒的流动的数据的方法，所述地表下页岩体积具有邻近所述主侧向井筒的至少一个辅助侧向井筒，其中所述方法实质上由或者由以下各项组成：(A)从所述至少一个主侧向井筒在所述至少一个辅助侧向井筒的方向上水力压裂所述地下页岩体积中的至少一个第一页岩区段以形成至少第一裂缝网络，其中所述第一裂缝网络与所述至少一个辅助侧向井筒流体连通；和/或(B)所述主侧向井筒先前已经被刺激，并且沿着其侧向长度存在至少一个主侧向井筒；选自由以下各项组成的组的子方法：(1)利用中等紧密接近度至超紧密接近度成像仪器和用于确定所述压裂网络内到所述主侧向井筒的储集层生产流动的过程进行超高分辨率成像；(2)通过所述裂缝网络和所述至少一个辅助侧向井筒将至少一种诊断剂引入到所述至少一个侧向井筒中；或(3)将至少一种处理流体引入到所述至少一个侧向井筒和所述裂缝网络中以用于利用所述处理流体来处理所述至少一个侧向井筒和/或所述裂缝网络；(4)对所述裂缝网络内的流动和流动变化进行成像；以及(5)其组合。

[0090] 如本文所用，术语“包含”、“包括”、“含有”、“其特征在于”及其语法等效用语是包括性或开放性术语，其不排除另外的、未叙述的要素或方法动作，而且还包括更限制性的术语“由……组成”和“基本上由……组成”及其语法等效用语。如本文所用，关于材料、结构、特征或方法动作的术语“可以”指示此术语被考虑用于实施本公开的实施方案并且此术语的使用优先于更限制性的术语“是”，从而避免以下任何暗示：应当或必须排除可与其组合使用的其他相容的材料、结构、特征和方法。

[0091] 除非上下文中另有明确指示，否则本文所用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也意在包括复数形式。

[0092] 如本文所用，术语“和/或”包括相关联列举条目中的一个或多个的任何和所有组合。

[0093] 如本文所用，除非上下文中另有明确指示，否则关系术语，诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等的使用是为了清楚且便利地理解本公开和附图，并且这些术语不暗示或取决于任何特定偏好、取向或次序。

[0094] 如本文所用，关于给定参数、性质或条件的术语“基本上”在一定程度上意味着并且包括：本领域普通技术人员应理解，给定参数、性质或条件可发生一定程度的变化，诸如在可接受的制造容差内。举例而言，根据基本上满足的特定参数、性质或条件，所述参数、性质或条件可至少90.0％得到满足、至少95.0％得到满足、至少99.0％得到满足或甚至至少99.9％得到满足。

[0095] 如本文所用，关于给定参数的术语“约”包括所陈述值，并且具有由上下文所指定的意义(例如，所述术语包括与给定参数的测量相关联的误差程度)。

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用于评估并改进地理特定页岩储集层生产的方法和材料

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