[发明专利]土地水力压裂区深度测定法

说明书

本发明一般涉及测定土地水力裂区深度的方法，具体地说，涉及在钻井中施加液压造成井孔周围地质环境中断裂后、测定钻井水力压裂区深度的方法。

从地质储集层经济取得石油和天然气在过去是，现在仍然是有不可估量的重要性。这种储集层的可及度从几百英尺以至二英里以上的矿井深度变化。

为在给定时间内取得比其他方法所获得的更为充分的回采，至少早在1949年，已经实行一种在地层结构中岩石的压裂技术。参见颁发给法里斯（Farris）的美国专利第2，596，843号，及维契（R.W.VEATCH，jR）著《水力压裂设计及处理技术现状概论》第1、2部分，原载《石油技术杂志》1983年四，五月号，第677-687、853-864页。后文讨论水力压裂技术，特点和以温度，压力，放射性及声学数据等为基础的压裂研究。

这种压裂方法包括将有适当压力的流体泵送到井中的一个选定高度上，以产生地层的部分分裂。一般这会造成流体的某些漏泄和压力强度的降低。继续泵入流体一般可使断裂延长。

为了提高石油及天然气的回采，将一种诸如硅氧砂粒的颗粒物质，泵入裂隙中，流体压力降低时将裂隙部分撑开。

如上所述，由于压裂处理指定在估计可能有储集层的地层中进行，所以常常在很深的深度下进行。

这种压裂处理涉及设备与泵液的大规模布置，所以必须作特定设计以适合特殊的环境条件。此外，在一个给定的区域中可能有许多矿井，由于其空间关系及其他关系则要求作特殊的压裂设计。

过去，为使设计者能了解压裂设计效果，并产生有预计效果的断裂结果，曾通过各种步骤尝试寻求测定断裂地层的具体性质。一旦水力压裂处理完毕后，描绘出受影响区域的实际位置（离地面深度）及垂直范围（高度）是很重要的工作。实际产生的断裂与设计的断裂可能有很大的差别。例如断裂可能突破预计有断裂的天然地质障壁。预测向上并向外发展的断裂有可能向下发展。在某些情况下，则不能做出可靠的预处理预测。

因此，需要对断裂的深度与高度做出独立的确定或描绘。然后运用这种数据来（a）评估处理设计是否成功，（b）对将来的处理提出建议，（c）使矿井成功地运转，（d）对周围储集层成功地管理。此外，当将这些数据与其他类型数据结合时，还可能在对钻探新油田和对现有油田钻探的正当的要求做出决策是很重要的。

由于断裂结构的孤立和不可及的性质，在伴随有高温度级和底的渗透性的大深度的地层中找油与天然气，应用适当压裂处理的需要与困难有很大的增高。

过去使用的压裂调查方法，包括对流体流量，放射性，温度，压力的感测，包括其脉冲及共振;以及对钻井内和钻井附近的地面上或对微地震活动的运动或在断裂结构以外震源产生的信号作地震感测和声学感测。那种方法包括用各种方法进行数据分析及应用理论计算机模型。

但是，由于各种原因，过去的调查和分析并不可靠，造成产品潜力损失和断裂资源的不经济使用。过去方法不可靠的原因之一，是井腔中的流体转移到受感测的区域以外，造成流体性能数据不准确。其他的方法假设只有一个平面断裂，这就违背了事实。各种方法在分析接收到的数据时，作了不正确的假设，因此不能取得有效的结果。于是，对可靠的断裂调查和分析方法方面，仍有一个未取得满意解决的需要。

叙述相关领域的专利与出版物举例见于下文。

在颁发给米朗（Mihram）等人的第2，951，535号、里波格（Lebourg）的第3，306，102号、怀利（Wyllie）的第3，332，483号及多格特（Doggett）等人的3，402，769号美国专利中公开了为提供断裂位置的指示而在压裂流体中利用放射性物质以对钻井中的断裂流体进行探测并作测井记录。

颁发给沃克（Walker）的美国专利第3，205，941号公开了一种井内测井工具以产生或接收由包括断裂在内的不连续层所反射和折射的声学信号。

颁发给塞克（Shuck）的美国专利第4，057，780号公开了将液体炸药在断裂中引爆，用多个声学传感器在井腔上方的相互间隔的各位置上监测发射波，以便测定断裂的形状和方向。

颁发给洛伦（Loren）的美国专利第3，356，177号公开了在井中以一种方式传递声脉冲以显示声波的干涉和异常以表示井壁上的断裂。

颁发给麦克唐纳（MacDonald）的美国专利第4，310，346号和道奇（Dodge）的美国专利4，328，567号进一步举例说明有关钻井的声学测井的专利。