[发明专利]页岩压裂之前进行的经烃填充的裂缝形成测试

说明书

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，涉及一种沿完井的排管长度在井段处测定经烃填充的天然裂缝，即甜点(sweet spot)的存在的方法。

为了满足我们的能源需求，如今对所谓的非常规资源越来越关注。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加以增产。通过在打孔的井段处在高速率和压力下将水、化学品和支撑剂的混合物泵送于地层中来进行增产。这一压裂作业的目标在于使岩石中的天然裂缝打开。支撑剂(砂石、陶瓷、经涂布的树脂或其它等等)的作用是当完成增产时，使裂缝保持打开。在典型的井中，可存在高达50个经打孔和增产的井段，其中井段相隔高达100m(30段可被视为平均值)。

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。

据估算，用于进行压裂作业以对每一井段进行增产的化学品和支撑剂的成本为约25,000USD。因此，在40个井段处对单个井进行增产会花费运营商约一百万美元的生产成本。这表示对每一井来说，所估算的钻探(三百万美元)和增产(三百万美元)成本相当大。如果半数井段开采不出烃，那么会浪费掉五十万美元成本而提供不了回报。这可相当于完井成本的约20％到30％。

本发明的一个目标在于提供一种在完井中的井段处测定具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝的存在的方法，以使得在不存在具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝的情况下，作业可移到另一个井段，以节省进行将不产生烃产物的压裂作业的时间和成本。

根据本发明的第一方面，提供一种在井中测定具有大量侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝的存在的方法，其中通过水力压裂进行增产为待进行的，所述方法包含以下步骤：

(a)在进行预期压裂作业之前在第一井段处暴露地层，以第一速率将第一流体泵送于井中；

(b)以第一数据采集速率采集压力响应迹线；

(c)根据压力响应迹线测定第一井段处具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝的存在；

其特征在于：

(d)第一速率小于预期压裂作业的泵速率；和

(e)第一数据采集速率高于预期压裂作业的数据采集速率。

通过以低泵速率、高数据采集速率收集压力响应数据，可在压力响应迹线中鉴别出特征性要素，其指示存在或不存在具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝。这些天然裂缝将以足以为烃开采提供大容量裂缝体积的距离从井筒行进到地层中。

优选地，所述方法包括以下步骤：当鉴别不到具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝时，中止预期压裂作业并且堵住第一井段。通过这种方式，进行无烃开采压裂作业的成本和时间得到节省。

或者，所述方法包括以下步骤：当具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝被鉴别为存在时，进行预期压裂作业。通过这种方式，将已知压裂作业会开采出烃。

优选地，在位于井口处的测计处采集压力响应迹线。此外，优选地，通过井口处的测计测量第一速率。通过这种方式，由于通常在井口处测得压力和速率，因此所述方法仅需要在井口测计处采集在较高频率下获得的数据并且因此不需要其它井干预，相较于其，进行预期压裂作业需要所述井干预。

优选地，压力响应迹线包含一个或多个特征性要素，特征性要素的存在和组合用于测定在第一井段处存在具有足够的侧向延伸部分的经烃填充的天然裂缝。

优选地，以第一速率通过高压精确低速率泵泵送第一流体。这将需要使用专业化泵，因为当前用于压裂作业的那些泵无法以所需的高压精确低速率运作。然而，与压裂作业通常所需的30到50个泵相比，将仅需要一个或两个泵。

优选地，第一速率小于10bpm(桶/分钟)。第一速率可小于2bpm。更优选地，第一速率小于1bpm。通过这种方式，在泵送时地层不会遇到震动并且压力响应迹线将提供来自地层的响应的更精确指示。压裂作业的泵速率通常在50到200bpm范围内，因为其意图震动地层以打开裂缝。