[發(fā)明專利]估測(cè)裂縫幾何形狀的方法，用于該方法的組合物和制品

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200580033875.0
• 申請(qǐng)日: 2005-10-04
• 公開（公告）號(hào): CN101123890A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·M·麥卡錫;R·R·麥克丹尼爾;M·L·謝里夫;J·弗勞爾斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 禾遜專業(yè)化學(xué)公司
• 主分類號(hào): A23L2/02
• 分類號(hào): A23L2/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 龍傳紅

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2004年10月10日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)No.60/615,835以及2005年1月14日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)No.60/643,850的權(quán)益，它們的整個(gè)內(nèi)容被引入這里供參考。

背景技術(shù)

本公開物涉及估測(cè)裂縫幾何形狀的方法并涉及用于促進(jìn)該方法的制品。尤其本公開物涉及估測(cè)該裂縫的長度和高度的方法。

在鉆進(jìn)土地的井的完井中，套管柱通常進(jìn)入到井中并讓水泥漿流入在套管柱和井壁之間的環(huán)形空間。讓水泥漿固化并形成水泥環(huán)，后者將套管柱連接于井壁。通過與地表下巖層相鄰的套管和水泥環(huán)提供穿孔。流體，如油或氣，通過這些穿孔生產(chǎn)而進(jìn)入井中。

常常需要處理地下巖層以便提高由該井的產(chǎn)出。例如，在石油工業(yè)中對(duì)地下巖層進(jìn)行水力壓裂，以便促進(jìn)油和/或氣流入到井中或有利于流體如氣體或水從井中注入該巖層中。該水力壓裂是通過將合適的壓裂液置于與所處理的巖層相對(duì)的井內(nèi)來實(shí)現(xiàn)的。其后，對(duì)壓裂液施加足夠的壓力以便引起巖層破裂，在其中附帶形成一個(gè)或多個(gè)裂縫。與裂縫形成同時(shí)或在其之后，將在其中懸浮了支撐劑如砂子或其它顆粒材料的合適攜帶液引入該裂縫中。該支撐劑沉積在裂縫中并在流體壓力釋放之后用于保持該裂縫開放。含有支撐劑的流體具有較高的粘度以便產(chǎn)生更寬的裂縫寬度和減少當(dāng)該流體向下注入該井和進(jìn)入到巖層中時(shí)支撐劑從流體沉降出來的趨勢(shì)。高粘性流體增大裂縫寬度和讓更多支撐劑被輸送到裂縫中。它還幫助控制壓裂液的泄漏進(jìn)入到正在產(chǎn)生的裂縫的壁中。

巖層壓裂的程度和支撐劑材料的定位的某些方面已經(jīng)通過使用放射性示蹤劑來確定。已經(jīng)將該放射性示蹤劑包覆或涂覆在支撐劑上或作為液體添加并與壓裂液一起注入。這些涂層一般含有放射性同位素。雖然此類放射性示蹤劑或涂層的使用獲得了有用的信息，但是它的使用限于在井眼附近的裂縫定位并且當(dāng)該裂縫延伸到該巖層時(shí)得到很少(如果有的話)與裂縫尺寸有關(guān)的有用信息。放射性示蹤劑的使用還出現(xiàn)了監(jiān)測(cè)、后勤和環(huán)境問題。此類示蹤劑的短的半衰期不利于監(jiān)測(cè)此類示蹤劑在巖層裂縫中的運(yùn)動(dòng)，而只能經(jīng)過短的時(shí)間間隔監(jiān)測(cè)。放射性同位素的運(yùn)輸和使用是高成本的并且服從官方法規(guī)或限制。過量放射性支撐劑的處置也是問題，特別是近海作業(yè)。

因此希望開發(fā)水力壓裂的方法，其中在不使用放射性同位素示蹤劑的情況下測(cè)量該壓裂的程度。還希望測(cè)定巖層裂縫的幾何形狀和尤其從井眼延伸的裂縫的穿透度或長度。

發(fā)明概述

在這里公開的是測(cè)定地下裂縫的裂縫幾何形狀的方法，該方法包括向裂縫中引入目標(biāo)顆粒和/或支撐劑；向裂縫中發(fā)送具有約300兆赫到約100千兆赫的頻率的電磁輻射；和分析反射信號(hào)以確定裂縫幾何形狀。

還在這里公開的是測(cè)定地下裂縫的裂縫幾何形狀的方法，該方法包括向裂縫中引入目標(biāo)顆粒和/或支撐劑；其中該目標(biāo)顆粒和/或支撐劑包括介電常數(shù)大于或等于約2的高介電常數(shù)陶瓷；向裂縫中發(fā)送具有小于或等于約3千兆赫的頻率的電磁輻射；和分析來自該目標(biāo)顆粒或裂縫表面的反射信號(hào)以確定裂縫幾何形狀。

還在這里公開的是包括金屬或無機(jī)氧化物基材的支撐劑；和置于金屬或無機(jī)氧化物基材之上的涂層；其中該支撐劑具有大于或等于約2的介電常數(shù)。

還在這里公開的是制造支撐劑的方法，該方法包括將涂層置于金屬或無機(jī)氧化物基材之上；其中涂層在基材上的添加可以將支撐劑的介電常數(shù)提高到大于或等于約2的量。

附圖說明

該圖代表了在井孔中引入測(cè)井儀器以便確定裂縫幾何形狀的方法的一個(gè)舉例性實(shí)施方案。

詳細(xì)敘述

在這里公開的是測(cè)定為了一些目的或從地下回收資源所產(chǎn)生的地下裂縫的裂縫幾何形狀和尺寸的方法。此類資源包括油和天然氣、水、礦物等等。該裂縫幾何形狀包括裂縫長度和/或裂縫高度。該方法有利地使用在電磁波譜中約300兆赫(MHz)到約100千兆赫(GHz)的頻率，或它的任何部分，以獲得關(guān)于該裂縫幾何形狀和裂縫尺寸的信息。在一個(gè)實(shí)施方案中，小于或等于約3GHz的頻率能夠有效地發(fā)送(transmit)通過位于地下裂縫中的支撐劑并且可以有利地用于測(cè)定裂縫幾何形狀。關(guān)于裂縫幾何形狀所獲得的信息能夠提供完井或裂縫優(yōu)化的新穎和改進(jìn)的方法。