[发明专利]脉冲断裂设备和方法

说明书

本申请要求2007年11月30日提交的美国临时专利申请61/004,773的优先权，其全部内容在此整体并入作为参考。

技术领域

本发明大体上涉及地下资源勘探，更具体地说，涉及通过在至少部分延伸到地质结构中的井孔内的流体介质中产生压力波，从而在地质结构中引入断裂。

背景技术

井孔周围区域的断裂能够提高特定类型的地层的石油勘探效率。通常，通过产生液压来将断裂引入到地质结构中，所述液压可以是在井孔内的流体中生成的静态或准静态的压力。另一种常规方法包括通过在火花隙上产生放电形成与液压波相关联的震动。

发明内容

本发明的各个实施例方面提供了一种在地质结构的至少一部分中引入断裂的方法，该方法包括在至少部分穿透到地质结构中的井孔内的流体介质中产生声波，所述声波具有足以在地质结构的一部分内、至少在流体和所述结构的边界处引入断裂的频率、持续时间和幅值，所述声波是普通的声波(即不是冲击波)。

本发明的实施例的一个方面可以包括：在产生声波之前，使井孔内的流体加压到低于一个压力阈值的压力，如超过该压力阈值就会使地质结构断裂，并将流体加热到低于在该压力下流体沸点的温度。

本发明的实施例的一个方面包括一种用于在紧邻井孔的地质结构的至少一部分中引入断裂的设备，该设备包含上封隔器和下封隔器，当被放置在井孔中时，所述上封隔器和下封隔器与井孔侧壁共同限定了一个确定的体积空间；一对电极，设置在上封隔器和下封隔器之间，限定了这对电极之间的火花隙；电源，与所述电极电连通，并被配置和设置为在火花隙上生成火花；泵，能够与确定的体积空间连通，并被配置和设置为当使用该设备时在确定的体积空间内产生压力；以及加热器，被配置和设置为当使用所述设备时对确定的体积空间内存在的流体介质进行加热。

本发明的实施例的各个方面可包括一种用计算机可执行指令编码以执行前述方法或控制前述设备的计算机可读介质。

本发明的实施例的各个方面可包括一个系统，该系统包括前述设备，并被配置和设置为用于控制根据前述方法提供对所述设备的控制。这样的系统例如可包括计算机，该计算机被编程为允许用户根据所述方法或其他方法控制该设备。

本发明的这些和其他目标、特征和特性，以及操作方法和相关结构部件的功能、部件组合以及制造成本，考虑到下述说明和参照附图所附的权利要求并将更为明显，这些部分一起构成了该说明书的一部分，其中各个附图中相同的附图标记表示相应的部件。但应当理解的是，附图仅用于阐释和说明的目的，并不能作为本发明的限制的规定。在说明书和权利要求书中所使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”包括多个对象，除非文中明确规定是其他情况。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的设备的实例；

图2示出了根据本发明的实施例的替换电极配置；

图3示意性地示出了根据本发明的一个实施例的设备实例的例子，并且包括电气和液压的子系统；以及

图4表示出了根据本发明的一个实施例的方法步骤的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的断裂引入设备2。井孔10进入具有多个层12、14、16的地层构造。作为示例，层14已经被标识为提供对地质资源、例如石油资源的获取入口，因此其可用于引入断裂，以提高获得这些资源的便利性。

断裂引入设备2包括一对封隔器20、22，用于将一定体积的流体24限定在与被设置为承受断裂的层14的一部分相邻的井孔部分内。通过示例，封隔器可以被分隔大约2到3英尺。在实施例中，这些封隔器20、22与井孔10的壁以足够好的一致性相配合，并且有足够的强度，一定体积的流体24内的压力被增大到高于井孔内的环境压力。因此，这些封隔器共同限定了近似为圆柱形的体积空间，其高度为几英尺的数量级，直径等于井孔的直径，一般约为4英寸到12英寸的数量级。

在封隔器20、22之间，一个高压电极26沿着井孔10的轴延伸。如图1所示，电极26包括上电极28和下电极30。上电极28和下电极30之间的距离构成了一个火花隙32，其中通过在电极28、30之间施加的高电压生成一个火花，从而超过该体积空间24内的流体的击穿电压。

下电极30包括在其基部周围的一个高压绝缘环34。另外，多个杆36，例如中空的金属杆，在上封隔器和下封隔器之间延伸，可以说限定了一个火花发生器的外轮廓。