[發明專利]一種裂縫指示劑及其應用方法

有效

• 申請號: 201210180282.9
• 申請日: 2012-06-04
• 公開（公告）號: CN102692655A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 溫長云
• 申請（專利權）人: 能新科（西安）油氣技術有限公司
• 主分類號: G01V15/00
• 分類號: G01V15/00;E21B49/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明涉及石油化工領域，涉及石油、天然氣開采中壓裂工藝用材料，更具體涉及一種清潔無污染的裂縫指示劑及其應用方法。

背景技術

經過數十年對石油、天然氣的開采，使石油、天然氣開采深度不斷加深，地層閉合壓力也越來越大，所開采的儲層滲透性能也越來越低。為了給油氣流通提供高滲透性的通道，提高油氣產量，最有效的方法就是應用水力壓裂等技術改造油氣層，提高采油（氣）指數，從而提高單井產量。一般可提高2至3倍，有的更多。

正因為水力壓裂能為油田帶來如此好的經濟效益，所以油田才對水力壓裂施工是否成功非常重視。但同時，一口井壓裂施工的成功并不能說明這口井壓裂措施的成功，盡管施工完全按照設計的參數的要求進行操作，但是并不一定說明就能保證真實的實際而有效的壓裂效果，是否提供了高導流能力的流通通道及對儲層有針對性的改造是油井改造的最終目標。從油藏工程的角度出發，如考慮油井的開采現狀，井網井距的分布等，優化合理的裂縫半長，再根據油井儲層地質參數、巖石力學參數、有效儲層段的縱向組合等，選取適當的裂縫擴展模型，利用計算機優化計算一定裂縫幾何維度所需的砂量、液量以及所需的設備功率等等，從而指導壓裂施工，以期在儲層中形成所設計的裂縫幾何尺寸。施工結束后，實際的壓裂人工裂縫是否按照設計的狀態延伸，裂縫是否在欲改造的儲層段擴展，裂縫高度是否經控制在相應的儲層范圍內，還是穿過隔層進入了危險的水層。這些對于壓裂效果而言都是很重要的，因此如何認識壓裂施工的裂縫擴展，對優化壓裂設計、優選壓裂作業參數有著不言而喻的重要意義。

國際現有的壓裂裂縫監測技術主要有兩種，一種是通過間接的方法進行壓裂監測，如施工凈壓力分析、不穩定試井等。第二種是直接的測量技術，如井下微地震裂縫監測、傾斜儀裂縫監測技術等。間接的裂縫監測分析方法由于面對的變量太多，而導致分析結果的不確定性，直接的監測方法所監測的結果除放射性示蹤技術外，所監測的是水力裂縫擴展的范圍，和后期油（氣）井的生產分析無法建立直接的關系；而放射性示蹤劑技術，用帶有放射性核素的示蹤物來辨別陶粒支撐劑的運動情況和分布規律，但是由于放射性核素的自身特性，比如半衰期、放射性等，在使用過程中，需要得到環境部門的批準，施工時間也需要受到嚴格的限制，一旦出現危險將嚴重危害施工人員的健康。

發明內容

為彌補現有的壓裂裂縫監測技術存在的諸多問題和不足之處，本發明提供了一種以鋁礬土、粘土、二氧化錳、硼化物為主要原料的特種陶瓷，將特種陶瓷燒制成顆粒狀，并將其作為石油壓裂施工支撐劑進行常規使用。在壓裂施工前后，對作業井使用常規測井，利用熱中子俘獲截面效應采集獲得壓裂前后的測井數據。根據計算機數據模型分析，確定壓裂裂縫的位置、裂縫高度并估算其寬度，以達到對壓裂效果的評估提供數據基礎的目的。

本發明所制備的裂縫指示劑，其組分按重量份計為：

鋁礬土40-70份

粘土5-20份

二氧化錳1-5份

硼化物1-30份

鉀長石0.5-3份

稀土0.5-1份。

其中發明人著重在組方中添加了硼化物，這是由于硼化物為熱中子俘獲截面效應中性價比最好的無機化合物。當裂縫指示劑進入到壓裂裂縫中時，堆積在水力裂縫從井筒到遠端的一定范圍內。當熱中子探測器的中子發射工具從井底向井口上提的過程中，持續不斷的通過中子源發射中子，所發射的中子通過井筒到達地層，由于清潔裂縫指示劑和組成地層的普通礦物相比具有較高的熱中子俘獲截面效應，在壓裂施工的前后，熱中子的測井曲線在含有裂縫指示劑的裂縫處，會有較大程度的偏移。在眾多的硼化物中，優選采用碳化硼或氮化硼或硼酸或高硼玻璃或硼酸鋅或硼砂或及其混合物。更優選的采用碳化硼,這是由于碳化硼作為熱中子俘獲截面的材料，碳化硼中的硼元素質量百分比較高（相較于其他含硼的硼化物），可以使得在盡可能減少裂縫指示劑顆粒中總硼化物質量分數的情況下，盡可能多的添入硼元素的數量。

而之所以選擇硼元素,最主要的原因就是硼元素（B）有高的熱中子俘獲截面:地層中常見核素及示蹤劑硼(B)等的熱中子微觀俘獲截面列于表1。

表1??地層中常見核素的熱中子微觀俘獲截面

【數據出自《核素常用數據表》核素圖表編制組編，原子能出版社，1977年8月】