[发明专利]热诱发低流动速率压裂

说明书

一种通过在页岩地层中进行水力压裂来增加烃产量的方法，所述方法通过使用在关井期间以低速率循环喷射冷却水性流体的地震性方法以诱发所述地层拉伸断裂，并且在完井中形成具有足够的侧向延伸部分的高和极高导流性裂缝的裂缝网络。使用水性流体和支撑剂的最终单次循环，其中支撑剂的体积已根据井下压力的测量结果得到测定。在每一喷射循环之后测定和分析其它裂缝参数和所述整体裂缝网络形状的评估结果，所述其它裂缝参数是：所述极高导流性裂缝的体积、所述极高导流性裂缝的侧向延伸部分、所述极高导流性裂缝的表面。

本发明涉及通过在页岩地层中进行水力压裂来提取烃，并且更具体地说，主要涉及在关井期间以低速率循环喷射冷却流体的地震性方法，其诱发所述地层拉伸断裂并且在完井中形成高和极高导流性裂缝的裂缝网络。

为了满足我们的能源需求，如今所谓的非常规资源越来越受关注。因此，已研发出技术以对来自低渗透率次表面地层，诸如页岩、泥灰岩、粉砂岩等的烃产量进行增产。在典型配置中，提供水平支脚来使井钻穿盖岩下的已知页岩地层。随后沿排管长度在井段处对井进行打孔并且在堵住每一井段的情况下加以增产，之后对下一个井进行打孔并且通过进行压裂作业来增产。30到40个井段通常间隔100m，这是井段之间的典型分隔距离。在所述过程结束时，随后打开整个井以进行开采。压裂作业中所用的泵送流体会被回采，之后是烃流。

在典型的压裂作业中，以相对较高初始速率，比如10bpm喷射水或呈凝胶形式的稠化水。以约20bpm的梯级斜升泵送速率以获得100到200bpm的最大泵送速率。这一阶梯式方法用于震动地层并且打开地层中预先存在的天然裂缝。在这一高泵送速率下，随后将支撑剂添加到水中以填充裂缝，保持其打开以进行开采。支撑剂是砂石或工程陶瓷颗粒，其经大小设定而提供支撑同时还允许烃，即页岩油和/或页岩气流动。当泵压力用完时继续泵送直到供给的支撑剂耗尽或发生脱砂(screen out)为止。

在增产过程中，如果经烃填充的天然存在的裂缝存在于井段处，那么可以对这些裂缝进行开采。然而，每一井段的产量可大不相同。这部分归因于以下事实：尽管可以通过测井在井筒壁处鉴别到裂缝迹线，但此类测井并未表明裂缝的侧向延伸部分，并且侧向延伸部分会决定烃的开采量。目前估算出约50％的经增产的井段开采不出任何烃，主要是因为所述井段处缺乏具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然存在的裂缝。

Dusseault和Bilak的US 2013/0284438涉及一种在岩层中生成裂缝网络以从地层提取烃或其它资源的方法。所述方法包括以下步骤：i)通过在适于促进天然裂缝膨胀、剪切和/或水力连通的条件下将非浆水溶液喷射于井中来强化地层中的天然裂缝和初期裂缝的网络，并且之后ii)通过在一系列喷射事件中将包含载流体的多种浆液和较大粒度的颗粒状支撑剂依次喷射于所述井中来诱发大裂缝网络，其与强化后的天然裂缝网络水力连通。这一方法是基于引起地层中天然和初期裂缝的网络发生剪切断裂。还要求将非浆水溶液进一步喷射于井中将延伸自支撑裂缝的区域。

本发明的目标在于提供一种在完井中井段处的地层中产生具有足够的侧向延伸部分的极高导流性裂缝的裂缝网络的方法，所述方法用于改进增产效率并且因此改进烃产量。

根据本发明的第一方面，提供一种通过在井中进行水力压裂来增加烃产量的方法，所述井具有至少一个暴露地层中的岩石的打孔井段，并且在井段处，所述方法包含以下步骤：将水性流体喷射于地层中，随后将水性流体和支撑剂喷射于地层中，其特征在于：

存在喷射水性流体的多次循环，随后以单次循环喷射水性流体和一定体积的支撑剂，其中每一循环在关井期内终止；

支撑剂的体积根据井下压力的测量结果得到测定；

并且所述方法是地震性的，其中喷射速率较低而防止震动地层，并且喷射的水性流体的温度不高而诱发岩石拉伸断裂，并且因此提供针对烃开采的具有足够的侧向延伸部分的极高导流性裂缝和高导流性裂缝的裂缝网络。