[发明专利]扩展现存裂隙网络的方法无效

专利信息
申请号: 201280044732.X 申请日: 2012-07-26
公开(公告)号: CN103797213A 公开(公告)日: 2014-05-14
发明(设计)人: 金-弗朗索斯·莱昂 申请(专利权)人: 道达尔公司
主分类号: E21B43/26 分类号: E21B43/26
代理公司: 上海天协和诚知识产权代理事务所 31216 代理人: 童锡君
地址: 法国库*** 国省代码: 法国;FR
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摘要:
搜索关键词: 扩展 现存 裂隙 网络 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及地质地层中岩石压裂的方法。

背景技术

本节中所描述的方法是可以实现的,但不一定是之前已经构思或实现的方法。因此,除非本文另有指示,本节中所描述的方法对于本申请的权利要求而言不是现有技术,且不承认本节中所包含内容为现有技术。此外,所有实施例不必旨在解决本节中提出的所有甚至任何问题。

为了提高或恢复使流体(例如石油、水,或天然气)能够从地下天然储层中生产出来的速率,需要压裂地层中的岩石。

储层通常是多孔砂岩、石灰石或白云灰岩,但也包括“非常规的储层”,比如页岩或煤层。岩石压裂能从地面下深层(一般深于1000米)岩层中生产出天然气或石油。

在如此深度下或特殊的配置中,可能没有足够的渗透率或储层压力来以经济的速率允许天然气或石油从岩石中流入钻井孔。因此,由于页岩极其低的天然渗透率,在岩石中创造传导裂隙是有利于从页岩储层中提取气体的。裂隙提供了将大体积储层连接到井的传导路径。

为了压裂岩石,可以使用:

-“脉冲压裂”技术:这些技术允许通过产生施加到地质结构上的压力脉冲来压裂。这些脉冲可以通过爆破、耗材开关、烧穿隔膜或爆破阀门等的释放来产生。例如,这可能涉及使用电线或管道传送工具来点燃推进剂填料(类似于固体火箭燃料的组成),推进剂填料穿过地层放置。推进剂在几毫秒内燃烧,从而产生高压气体脉冲。这些技术通常被称为“超正压”;

-“水压致裂”技术:这些技术允许通过足够的速率将流体泵送到钻井孔以提高井下压力来压裂岩石。因此,井下压力超过岩石破裂的压力。在这些技术中,操作者经常注入支撑剂,如沙粒、陶瓷粒或其他微粒等材料,这能够在注射停止和流体压力降低的时候防止裂隙闭合。

这些技术使用广泛,但主要针对在没有裂隙网络的地方创造裂隙网络,并具有一些重要的限制。这些方法存在缺点。

“脉冲”技术不允许精确控制已创造的裂隙,且已创造裂隙的扩展受到所使用脉冲中所包含能量的限制。甚至在多脉冲的情况下,每个脉冲的小能量限制了创造长裂隙的能力。

“水压致裂”技术在其地面需要重要的泵送装置来提高和维持钻孔中几个小时的压力,该压力从而超过岩石破裂的压力。此外,压力的控制在这些技术中可能是困难的。最后,支撑剂(包括很多化学添加剂)的使用被认为是有污染性的。支撑剂的使用还诱发了很多约束,例如恒流通量的泵速(流速)的控制、携带流体pH值的控制和其他各种流变因素的控制。例如,在实践中,使用工业用水强制性验证了这些约束。

因此需要采用地面最小的泵送装备和对环境最小的影响,从现存初始裂隙网络中允许多方向的裂隙网络的扩展。

发明内容

本发明涉及扩展地层中现存裂隙网络的方法,包括:

/a/将第一流体泵送到增压空间以在所述增压空间中将可压缩流体加压到预定压力;

/b/将第二流体从增压空间中释放到连接现存裂隙的限制空间中,第二流体由于增压空间中已加压的可压缩流体的放松而被释放。

第二流体的释放在现存裂隙上施加超过地层压裂阈值的压力。

第一流体和第二流体可以是相同的流体。它们也可以是具有特定特征(例如密度,粘度,等)的不同流体。

可压缩流体通常是气体,如氮气。

第二流体的释放产生脉冲:超压波/压缩波在包含于限制空间中的流体中传播,从而在现存裂隙上施加压力。

地面上的泵送装备可以比用于作为中间空间(其起缓冲区的作用)的标准水压致裂的泵送装备更小,且可以积累力/压力并在几分之一秒中释放它们。

压裂方法可以从现存初始裂隙网络中扩展多方向的裂隙网络。这种扩展通过如下方法完成:向着优先裂隙面的裂隙转向的曲率半径是可以控制的。

本方法可以提供带有巨大能量的脉冲。

所述释放也可以通过一组参数控制,该组参数包括至少:

施加到现存裂隙上的最大压力,

释放时间段,

施加到现存裂隙上的压力剖面,

两次连续释放间的时间。

因此,每个脉冲可以适于压裂连接到钻井孔的所有裂隙。可以设置最大压力和每个脉冲的时间段/上升时间,从而每个脉冲的压裂方向与现存裂隙的定向保持得尽可能接近。

另外,可以调整两次连续释放间的时间,从而裂隙不会往回关闭。

对于最初远离优先裂隙面存在的裂隙,可以发生向着优先裂隙面的转向。这可以通过压力脉冲的幅度和上升时间控制,也可以通过随后每个脉冲尾部的快速下降来控制。这种控制可以通过高粘度流体的使用进一步加强。

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