[發明專利]用于確定地下地層裂縫幾何形狀的方法和組合物

無效

• 申請號: 201110463168.2
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102587895A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: J·W·格林;A·L·麥克拉里;R·R·麥克丹尼爾
• 申請（專利權）人: 邁圖專業化學股份有限公司
• 主分類號: E21B47/11
• 分類號: E21B47/11;E21B43/267;C09K8/80
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

相關申請數據

本申請為2010年05月27日提交的美國專利申請No.12/789094的同時待審的申請的部分繼續申請，該申請是2006年08月09日提交的美國專利申請號11/501575，授權專利號為7726397的申請的分案申請，該申請要求2005年08月09日提交的美國臨時申請號60/706791的權益，所有申請的全部內容通過參考并入到本發明中。

技術領域

本公開涉及確定地下地層裂縫幾何形狀的方法和組合物。

背景技術

來自地下地層的碳氫化合物如氣體和石油的產量，可以通過壓裂地層以便刺激這些碳氫化合物在地層中的流動而增加。多種地層壓裂方法現在被使用，比如，水力壓裂，在水力壓裂中液體、氣體和或兩者的組合在高壓下(通常利用支撐劑)注入到地層中。

水力壓裂通常在工業上用來提高來自地下地層的油和天然氣的產量。在水力壓裂操作期間，流體，通常稱為“前置液(pad)”，在足夠的壓力下被泵到井下以壓開井周圍的地層。一旦產生裂縫，就開始進行前置液伴隨著包含了液體和支撐劑的攜砂液相(slurry?phase)的泵送，直到是夠體積的支撐劑被攜砂液攜帶到裂縫中。適宜時間之后，泵送操作停止，此時，支撐劑撐開地層中的裂縫，從而防止該裂縫閉合。相對于之前已有方式而言，裂縫導致向圈閉的碳氫化合物提供了到井筒的更具傳導性的路徑，因而增加井的產量。除了產生深度穿透的裂縫，壓裂過程還對克服井筒損壞很有用，有助于二次操作，并輔助所產生的地層鹵水或工業廢料的注入或排出。

壓裂過程期間，裂縫貫穿地層進行傳播。這些裂縫的豎直傳播對于確定裂縫覆蓋范圍是很有用，因為其涉及生產間隔。裂縫的高度測量幫助井操作人員確定壓裂操作的成功，且如果必要，優化將來的對本區域中其他井的處理。此外，裂縫高度信息可幫助診斷增產(stimulation)問題，如低產率或不利的含水量。裂縫高度數據可指示生產地層和相鄰水或-非碳氫化合物生產地層區域之間是否建立聯通。高度測量還提供了對預測裂縫幾何形狀的工作之前使用的裂縫設計模擬器的精確性的檢查。如果測定到過量的裂縫高度增長，即意味著裂縫長度短于設計值。

如前所述，監控裂縫豎直傳播的一個原因是關注壓裂超出所限定的碳氫化合物生產區域至進入相鄰的出水區域。當這一情況發生時，水會流入到碳氫化合物生產區和井筒中，導致主要出水而不是所希望的碳氫化合物的井。此外，如果仍然需要從井中繼續生產碳氫化合物，操作者必須解決安全處置不希望的水的嚴重問題。解決源自區域外裂縫的問題，還將增加操作的費用。此外，如果裂縫傳播到相鄰的非碳氫化合物生產地層，用于保持裂縫的材料在液壓降低之后可浪費在生產性地層區域之外的區域中。簡而言之，對于碳氫化合物生產區之外已被壓裂的井的拯救是很昂貴的。

由于區域之外的裂縫可導致嚴重問題，希望的是確定地層裂縫的發展。存在數種用來監視和評估地層裂縫的發展的技術和裝置，如在壓裂液中的放射性示蹤物、溫度測井、鉆孔電視、被動聲測和伽馬射線測井。大部分技術提供了一些對井筒中壓裂區高度的直接評估。

用來確定地層裂縫高度發展的一個方法采用了放射性示蹤物。在這個方法中，包含放射性示蹤物的壓裂液被注入地層以產生并延伸裂縫。當使用這些放射性流體和支撐劑示蹤物時，在沉積了示蹤物之處的對向，壓裂后伽馬輻射測井已經顯示出較高的活性水平，因而使得操作者可以評估裂縫的發展。

另一個確定裂縫高度的途徑是使用溫度和伽馬射線測井儀。在增產之前和之后進行的溫度測井進行對比，以限定通過壓裂液注入而冷卻的區間且因而提供了對壓裂區的評估。然而，這個技術受到限制并具有不確定性。比如，由于低溫對比、處理前后從地層回流、或鉆孔套管背后的流體移動，溫度測井可能難以被解釋。此外，放射性示蹤物的使用引起環境問題如對地下水流的污染，以及類似的問題，因此是不希望的。

其他評估裂縫幾何形狀的方法包括使用井下聲波電視或使用聲學方法。利用井下聲波電視受限，因為它只可以用于裸井中裂縫高度的評估。此外，由于更深地層中存在的極端溫度和壓力條件，利用井下聲波電視受限。聲學方法由于當工具在井中時非均勻的地層阻抗和/或需要泵送而受阻。