專利名稱：以用于增強裂縫網(wǎng)連通性的應力卸荷進行非常規(guī)氣藏模擬的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明大致涉及用于處理穿透地下巖層的井的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種水力壓裂方法。
背景技術(shù)：
一些陳述可能僅提供與本公開內(nèi)容相關(guān)的背景信息且無法構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。已知用于壓裂地下巖層以提高來自其中的流體生產(chǎn)的各種方法。在典型應用中，加壓壓裂流體水力形成并且傳播裂縫。壓裂流體將支撐劑顆粒帶至延伸裂縫中。當壓裂流體移除時，裂縫不因水力損失而完全閉合；而是，裂縫保持被充填的支撐劑撐開，允許流體從地層流動穿過支撐劑充填層至生產(chǎn)井筒。壓裂處理的成功可能取決于流體從地層流動穿過支撐劑充填層的能力。換句話說，支撐劑充填層或基質(zhì)必須具有相對于地層的高滲透性供流體以低阻力流動至井筒。此夕卜，裂縫的表面區(qū)域不會被壓裂嚴重破壞以保持流體滲透性用于從地層至裂縫和支撐劑充填層中的最佳流動?，F(xiàn)有技術(shù)試圖通過增大支撐劑基質(zhì)內(nèi)的相鄰支撐劑粒子之間的隙間通道的孔隙度而提高支撐劑充填層的滲透性。例如，US7, 255，169、US7, 281，580、US7, 571，767公開一種用包括壓裂流體、支撐劑顆粒和加重劑的漿料形成高孔隙度支撐的裂縫的方法。這些當前技術(shù)試圖在填充裂縫的固化支撐劑基質(zhì)中盡可能均勻地分配孔隙度和隙間流體通道，以及因此利用均質(zhì)支撐劑布局程序在裂縫內(nèi)大致均勻分布支撐劑和非支撐劑、孔隙度降低材料。在另一方法中，支撐劑顆粒和可降解材料在注入以幫助維持支撐劑基質(zhì)內(nèi)的均勻度之前、期間或之后不會分離。壓裂流體充分混合以防止支撐劑和非支撐劑顆粒的任何分離。在另一種方法中，非支撐劑材料具有類似于支撐劑的大小、形狀和比重以維持壓裂流體中的粒子混合物內(nèi)和所得支撐劑充填層內(nèi)的大致均勻度。顆粒上的增粘化合物涂層也已經(jīng)被用于在其被混合并且在井下泵入裂縫中時提高支撐劑和非支撐劑顆粒的均質(zhì)分配。本發(fā)明的目的是提供一種改進的壓裂方法。

發(fā)明內(nèi)容
本方法用于致密頁巖氣層中的井筒中，且包括提供水力壓裂流體以在頁巖中引發(fā)至少一條裂縫；在所述裂縫中注入處理流體以使頁巖至少部分失穩(wěn)和移除；和重復壓裂頁巖的步驟。


圖1以截面示意圖示根據(jù)一個實施方案的水力壓裂操作中支撐劑和可移除通道劑分布。圖2示意圖示具有用于流體流通之兩個穿孔間隔的初始裂縫。
圖3示意圖示由用于流體流通之兩個井相交的初始裂縫。圖4根據(jù)一個實施方案示意圖示藉由在重復壓裂后流通化學活性流體而在附近的井筒區(qū)域中使地層卸荷后的最終裂縫。圖5示意圖示通過原生裂縫連接至致密頁巖氣儲層資源的井筒(a)。在初始裂縫附近使儲層巖卸荷、重復壓裂和更換支撐劑后，原生裂縫圍繞井筒附近的裂縫部分打開更寬，從而提供至儲層基質(zhì)的更好連通性(b)。圖6示出裂縫復雜度水平的示意圖。圖7示出以增強原生裂縫網(wǎng)連通性為目標的大規(guī)模頁巖移除和地層卸荷的TGS流通系統(tǒng)的不意圖。圖8示出與致密砂巖地層的氣體生產(chǎn)相比的煤床氣體釋放對壓力。圖9示出構(gòu)造裂縫和對割理的地層控制。圖10示出煤床中的水力壓裂情況對應力各向異性和定向(a)_跨面割理的壓裂，(b)_沿著面割理的壓裂，(c)-用單個主導裂縫復合壓裂穿過面割理系統(tǒng)和端割理系統(tǒng)，(d)-具有多個主導裂縫的復合壓裂。
具體實施例方式一開始，應注意在開發(fā)任何實際實施方案時，必須作出許多實施方式專門決策以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，諸如符合系統(tǒng)和業(yè)務相關(guān)限制，其可隨實施方式而不同。此外，應了解這樣一種開發(fā)工作可能很復雜和費時，但是對于受益于本公開內(nèi)容的本領域一般技術(shù)人員來說卻是常規(guī)工作。描述和實施例僅為了說明本發(fā)明的實施方案的目的而提出且不得解釋為對本發(fā)明的范圍和適用性的限制。在發(fā)明概要和具體實施方式
中，每個數(shù)值應根據(jù)術(shù)語“大約”的修飾(除非已明確如此修飾)理解一次且隨后根據(jù)未如此修飾再理解一次，除非上下文中另有規(guī)定。此外，在發(fā)明概要和具體實施方式
中，應理解列為或描述為有用、適當或類似情況的濃度范圍旨在視作已陳述所述范圍內(nèi)的全部濃度(包括端點濃度)。例如，“從I至10的范圍”應理解為指示沿著大約I與大約10之間的連續(xù)區(qū)間的全部可能數(shù)值。因此，即使范圍內(nèi)的特定數(shù)據(jù)點被明確標注或提及為一些特定值或甚至在范圍內(nèi)無數(shù)據(jù)點被明確標注或提及為一些特定值，仍應了解發(fā)明者理解和了解范圍內(nèi)的全部數(shù)據(jù)點被視作已被指定以及發(fā)明者掌握整個范圍和所公開范圍內(nèi)的所有點并且實現(xiàn)整個范圍和范圍內(nèi)的所有點。本文件提出一種用于致密頁巖氣層(TGS)的水力壓裂(HF)的新方法。通常，TGS (諸如北德克薩斯州Barnett頁巖)具有低滲透性壓裂基質(zhì)，其中氣主要累積在多孔塊中但是大規(guī)模滲透性主要由原生裂縫提供。對于Barnett頁巖，地質(zhì)力學公司已報告所有自然裂縫閉合或礦物化。傳統(tǒng)HF通常未得到預期的壓裂井產(chǎn)率。這發(fā)生的原因可能是用支撐劑撐開的人工裂縫不可避免地壓縮周圍儲層巖，如圖1示意所示部分或完全閉合原生裂縫。當原生裂縫閉合時，含氣的可排水儲層體積與井筒的連通性受損。這個假設得到經(jīng)常報告的觀測的支持，即極可能在HF所產(chǎn)生的裂縫的大小或長度與井筒的所得產(chǎn)率之間無關(guān)聯(lián)。通常，處理體積(水和支撐劑)連同泵速已因有利的增產(chǎn)效果而增大。其也得到現(xiàn)有行業(yè)使用以分布在人工裂縫中的極低量支撐劑或砂進行致密頁巖氣層模擬的減阻壓裂或滑水壓裂技術(shù)的趨勢的支持。這種方法允許部分減輕人工主導裂縫附近的天然裂縫網(wǎng)閉合。所提出的完井方法形成被支撐的裂縫并且通過使圍繞人工裂縫的儲層巖卸荷而減輕原生裂縫閉合(壓縮)。以此方式，由儲層巖壓縮引致的連通性受損得到克服。相同方法應可同樣適用于煤床甲烷(CBM)井模擬，因為應力卸荷是煤層的吸收氣釋放的強制性要求。儲層降壓是使甲烷從煤表面解吸的要求。雖然降低儲層壓力將導致降低有效應力，但是是壓力實現(xiàn)甲烷解吸。在圖1中，井筒10通過原生裂縫12連接至TGS儲層11基質(zhì)。傳統(tǒng)HF導致鄰近裂縫的儲層巖壓縮且在附近的裂縫尖端區(qū)域以外的幾乎任何地方伴隨有原生裂縫的部分或完全閉合(b和C)。原生裂縫在具有虛線邊界13的領域內(nèi)閉合。連接至基質(zhì)的人工裂縫12的表面僅位于裂縫尖端附近；其位于在俯視圖(b)上具有虛線邊界14的領域以及在側(cè)視圖(c)上的曲線13與曲線14之間的領域內(nèi)。針對TGS的HF所提出的本文所公開的方法包括下列步驟和程序1.使用現(xiàn)有HF技術(shù)形成填充支撐劑充填層的(可能)較小大小或長度的初始裂縫。2.通過初始水力裂縫注入或流通化學活性流體以使其周圍的儲層巖不連續(xù)地失穩(wěn)以及將失穩(wěn)的頁巖材料從裂縫上侵蝕和移除。這可導致使周圍地層卸荷由HF引致的應力。3.在圍繞初始裂縫的地層巖內(nèi)的應力卸荷后，重復HF以a)移除或重新安置離附近井筒生產(chǎn)區(qū)域更遠的失穩(wěn)頁巖材料和支撐劑的殘余混合物，b)更換井筒附近的支撐劑，和c)通過將化學處理劑注入HF和原生裂縫網(wǎng)而重新穩(wěn)定頁巖。4.在遵循完井方法釋放壓力后，可啟動井生產(chǎn)以清理分布在最終裂縫內(nèi)的支撐劑充填層。這種方法的本質(zhì)和其與目前在Barnett頁巖氣完工中定期部署的現(xiàn)有HF技術(shù)的主要差別在于所構(gòu)想的方法試圖形成將儲層連接至井筒的高滲透性管道(水力裂縫)，同時也使額外引致的儲層巖應力卸荷以維持原生裂縫的敞開。下文更詳細討論上述步驟和程序。初始裂縫的形成。初始裂縫的目的主要是建立至儲層巖(其將包含最終支撐的水力裂縫)的入口，而非將井筒與儲層排水體積連接。為此，初始裂縫不會太長。此裂縫還應具有至少兩個將其連接至井筒的口以提供在同時或交替注入和產(chǎn)生化學活性液體進出裂縫的機會。實現(xiàn)此目標的兩種方式示意示于圖2和圖3中。初始裂縫內(nèi)的流體流通。需要初始裂縫的裂縫面內(nèi)或跨其的化學活性液體流通以使鄰近初始裂縫的儲層巖(即頁巖)薄層失穩(wěn)以及隨后從裂縫中移除殘余失穩(wěn)材料。若裂縫寬度較寬以及支撐劑粒子大小較大，那么這可能更容易實現(xiàn)。為了暴露初始水力裂縫的最大可能面積進行失穩(wěn)處理，井下注入和生產(chǎn)口應針對最佳沖洗效率進行構(gòu)造。失穩(wěn)處理可實施為流體流通(同時注入和生產(chǎn))或通過交替注入和生產(chǎn)循環(huán)實施。幾個流通循環(huán)后裂縫內(nèi)的反流方向(反沖)還可幫助實現(xiàn)初始裂縫內(nèi)的更佳流體部署以及防止初始支撐劑充填層阻塞或使其最小化。支撐劑充填層被殘余材料阻塞的風險不得被低估，尤其在頁巖相對于流通處理流體而言過分活性的情況下。需要工藝設計和處理驗證實驗來建立流體有效性以及穩(wěn)健和可靠的流體流通程序。圖2示出具有用于流體注入的單個穿孔間隔的初始裂縫(a);兩個穿孔間隔可用于流體流通(b);這兩種注入方案25/流通方案26的不同組合也可行。使用封隔器21和穿孔23。技術(shù)可類似于CBM空洞形成技術(shù)，其中執(zhí)行井的交替注入和流動，但是在CBM空洞形成中，井筒和地層高度過壓使得幾乎同時的壓力釋放形成大壓力差，所述壓力差幫助煤地理機械破裂。煤儲層開始時嚴重過壓，其促成本技術(shù)的成功。圖3示出由用于流體流通的兩個井相交的初始裂縫。從鄰近生產(chǎn)井筒中的微地震監(jiān)測和觀測中明顯看到水力裂縫連通。不清楚的是連通是相交的水力裂縫的結(jié)果或與實際鄰近井筒相交的水力裂縫的結(jié)果。將井筒與水力裂縫連接的方法過去(20世紀70年代晚期至20世紀80年代早期)已作為美國干熱巖項目的一部分成功執(zhí)行過。垂直井鉆入地熱儲層中且隨后按順序執(zhí)行水力壓裂處理以連接井筒。意圖是隨后將水注入一個井筒；流通流體穿過水力裂縫以加熱水；產(chǎn)生水穿過另一個井筒并且用加熱的水發(fā)電。流通流體的化學性。初始注入和/或流通處理流體的主要功能是1.形成初始水力裂縫，2.分布支撐劑以維持初始水力裂縫，3.使鄰近和沿著初始水力裂縫面的儲層巖(例如，頁巖)的連續(xù)薄層失穩(wěn)和分散，以及4.將失穩(wěn)地層材料從初始水力裂縫中運送(沖洗)出來。與部署在傳統(tǒng)鉆井和頁巖氣壓裂處理中的流體不同，這個方法構(gòu)想的流體專門設計用于在儲層內(nèi)部和鄰近井筒使巖面失穩(wěn)，促進1.肉眼可見的機械破壞，2.所得的松散顆粒降解，3.顆粒分散至人工裂縫內(nèi)所包含并且穿過人工裂縫的流體中。將部署為所構(gòu)想的完井程序的組成部分的流體的額外關(guān)鍵功能是1.降解的地層顆粒被有效運出鄰近生產(chǎn)井筒的初始裂縫，和2.暴露于處理流體的人工和原生裂縫網(wǎng)內(nèi)的巖面的重新穩(wěn)定。儲層巖地層組成和形態(tài)將影響對于這些處理流體最有效的特定化學性。儲層地層(尤其是頁巖)可因處理流體接觸而失穩(wěn)和分散的特定機理如下1.在鄰近人工水力裂縫的微細裂縫、墊層面或連接處內(nèi)的巖石基質(zhì)和/或駐留填充材料內(nèi)引致所述位置粘土的膨脹/擴張。2.存在于地層基質(zhì)、裂縫或接縫內(nèi)的粘合材料的溶解。3.基質(zhì)或顆粒間粘合(粘固)材料的裂解。4.井筒流體壓力降至等于或小于(頁巖)儲層壓力。5.在裂縫中的流體與地層裂縫面之間的界面上引致湍流。6.任意上述情況的組合。通過應用大多數(shù)鉆井和完井流體技術(shù)的對比，應可以產(chǎn)生及展現(xiàn)有效的地層失穩(wěn)處理?？蓪崿F(xiàn)在這個構(gòu)想的完井程序中的特定處理化學物質(zhì)和/或工藝的實施例如下(所施加的特定化學物質(zhì)很可能將取決于儲層巖性質(zhì))-淡水或鹽水的拖延或連續(xù)注入/流通。-高鹽流體之后淡水的連續(xù)注入/流通。-含淡水的油基流體(乳膠)以乳化相流通。-淡水流通之后含高鹽流體的油基流體(乳膠)以乳化相流通。-含數(shù)種多磷酸化合物的任一種的水性流體的注入/流通。-含數(shù)種聚合反絮凝劑(諸如SSMA)的任一種的水性流體的注入/流通。-酸性流體的注入/流通。-高堿性流體的注入/流通。-含添加界面活性劑和/或分散劑的上述流體的任一種。針對大多數(shù)類型的儲層巖的處理劑組成和設計的優(yōu)化是可行的。處理劑流通時間和速率(序列)將取決于地層巖反應性、分散顆粒大小和初始支撐劑充填層孔隙度和滲透性?？赡苄枰貙又匦路€(wěn)定處理以防止失穩(wěn)后的漸進地層劣化。重新穩(wěn)定可能對于確保支撐劑充填層在重復壓裂處理后保持不受損、無地層碎片可能很關(guān)鍵。重新穩(wěn)定處理很可能涉及含有許多通常被稱作“永久性頁巖抑制劑”的產(chǎn)品(諸如聚胺)的任一種的后處理流體的流通。重復壓裂需要重復壓裂用于初始裂縫內(nèi)部的最終清理。由于巖石卸荷，與初始裂縫的形成相比，裂縫再打開應更容易實現(xiàn)。與理論無關(guān)，其可能松動沉積和(可能)阻塞的支撐劑床。通常在實地中觀測到的支撐劑回流現(xiàn)象表明這不是不可能的。如何在重復壓裂期間提高初始裂縫內(nèi)的支撐劑的活動性尚待了解。裂縫大小或長度需在重復壓裂期間擴大，主要用來容納松動支撐劑與殘余材料的混合物。其將不可避免地在與井筒相距一定距離之處形成巖石壓縮區(qū)。這個距離應足夠大以避免井筒與儲層基質(zhì)之間的連通性受損。在對原有裂縫類型(其可從目前部署的地層評估工具中獲得)有所了解的情況下，這個要求應相對容易滿足。重復壓裂期間的支撐劑分布時間表也需要解決?？赡苄枰萌氤跏剂芽p的許多體積以確保其在開始新支撐劑的分布前被最終清理。新支撐劑的粒子大小可能與分布在初始裂縫內(nèi)的支撐劑的粒子大小不同。其可以更精細以提供更好的裂縫表面支撐。重復壓裂和支撐劑分布的不意圖不于圖4和圖5中。圖5示出在附近井筒區(qū)域中通過在重復壓裂后流通化學活性流體而使地層卸荷后的最終裂縫的示意圖。圖5示出通過原生裂縫連接至TGS儲層資源的井筒(a)。在初始裂縫附近卸荷儲層巖、重復壓裂和更換支撐劑后，原生裂縫圍繞井筒附近的裂縫部分打開更寬，提供至儲層基質(zhì)的更好連通性(b)。裂縫的遠端部分(其用作殘余物和更換的支撐劑的儲層處)對壓裂井產(chǎn)率無貢獻。紅色邊界圍繞具有打開更寬的原生裂縫的未卸荷儲層體積。儲層巖在具有藍色邊界的領域內(nèi)壓縮，其中原生裂縫閉合。重復流通-重復壓裂循環(huán)。流體流通和重復壓裂序列可重復幾次以使用裂縫的遠端部分作為用后的材料/廢料(即失穩(wěn)儲層巖、支撐劑和注入流體的殘余物)的儲層處而實現(xiàn)更好的地層卸荷、初始裂縫清理和支撐劑分布。如果壓裂井的產(chǎn)率隨儲層采空而開始降低，這可立即或在隨后完成。儲層采空通常伴隨著有效應力和基質(zhì)壓縮的增大。在TGS的情況下，原生裂縫將首先閉合。重復流通-重復壓裂循環(huán)能夠擴大儲層的生產(chǎn)以及提高最終采氣率。結(jié)合水力壓裂監(jiān)測。提出的TGS壓裂技術(shù)的關(guān)鍵組成部分是在水力引致裂縫內(nèi)形成地下流通系統(tǒng)，其可用于將頁巖巖石材料從鄰近主導裂縫區(qū)域之處移除，因此使周圍頁巖巖石卸荷以及提高天然裂縫網(wǎng)連通性。HFM的最新進展表明TGS地層中形成的水力裂縫與原生裂縫網(wǎng)相互作用并且具有比經(jīng)典HF理論所研究和建模的傳統(tǒng)平面裂縫復雜得多的幾何形狀。在TGS上的多階段HF作業(yè)執(zhí)行和監(jiān)測期間，微震事件的地圖通常重建。每個點集的縱橫比(也稱作裂縫復雜度指數(shù)或FCI)廣泛用于裂縫幾何形狀特征化或更準確地說其幾何形狀與理想平面裂縫的偏差行業(yè)?；谠S多調(diào)查，具有寬點集(或高FCI)的微震事件與高裂縫幾何形狀復雜度相關(guān)聯(lián)。裂縫復雜度的實施例示意圖示在圖8中，圖8示出與天然裂縫網(wǎng)相互作用的四種不同類型的水力裂縫。圖6示出裂縫復雜度水平的示意圖。但是，目前無可靠技術(shù)用于從HFM井測試數(shù)據(jù)中重建水力裂縫的幾何形狀和其內(nèi)的支撐劑分配。同時，存在雙孔隙度模型，其可校正，但是具有獲得壓裂井生產(chǎn)性能的不確定性。有關(guān)HF傳播的額外信息也(例如)通過在一些模擬相上探測這些井中的壓裂流體的存在而從偏移觀測井中獲得。這個信息有助于重建裂縫傳播圖案和軌跡?；谖⒄鹗录y圖的HFM技術(shù)因此提供形成和優(yōu)化以使TGS地層卸荷自然和引致應力為目標的地下流通系統(tǒng)的有用手段。這樣一種系統(tǒng)的示意圖勾畫在圖7中。首先，多階段HF模擬需從一個側(cè)面進行直到建立與分布在合理接近度內(nèi)的第二側(cè)面的連通性。在此之后，人工裂縫內(nèi)的活性流體的流通需連續(xù)進行或同時監(jiān)測頁巖巖石材料移除、裂縫的水力傳導性和地層中的應力釋放。一旦卸荷階段完成，回流和壓裂清理程序需啟動直到系統(tǒng)準備好用于采氣。圖7示出以增強原生裂縫網(wǎng)連通性為目標進行大規(guī)模頁巖移除和地層卸荷的TGS循環(huán)系統(tǒng)的不意圖。循環(huán)極端之前可以注入一些緩沖流體，其將減輕回流/清理階段期間頁巖巖石失穩(wěn)的影響。應用至煤床甲烷生產(chǎn)。存在TGS與煤床的采氣之間的已知類似性挑戰(zhàn)。使煤層卸荷應力對于CBM生產(chǎn)非常重要，因為氣以吸收狀態(tài)保持在煤基質(zhì)內(nèi)且可僅在應力降低的情況下釋放。解吸機理可提供比如圖8所示具有從4%至8%的范圍內(nèi)的孔隙度的致密砂巖氣層的情況高的采氣率。圖9示出與致密砂巖地層的采氣相比的煤床氣體釋放對壓力。圖9示出構(gòu)造裂縫和對割理的地層控制。可見壓裂區(qū)95和通道砂96。如圖9所示，煤9層通常具有壓裂結(jié)構(gòu)，所述壓裂結(jié)構(gòu)具有兩個割理系統(tǒng)，面割理90和端割理91，反映其地理成因和起源。煤層中水力壓裂的不同情況對水平應力各向異性和定向示于圖10中。模擬引致的水力裂縫可沿著如圖1Oa和圖1Ob所示的現(xiàn)有割理定向或可以更復雜方式與割理系統(tǒng)相互作用，形成復雜單個(圖1Oc)或多個(圖1Od)主導裂縫。
圖10示出針對應力各向異性和定向的煤床中的水力壓裂情況對應力a_跨面割理的壓裂，b-沿著面割理的壓裂，C-用單個主裂縫復合壓裂穿過面割理系統(tǒng)和端割理系統(tǒng)，d-具有多個主導裂縫的復合壓裂。煤層中的流通系統(tǒng)也可在水力壓裂的幫助下形成。此系統(tǒng)隨后可用于以使煤從鄰近主導裂縫區(qū)域之處失穩(wěn)和移除為目標流通活性流體。煤床卸荷需針對其幾何結(jié)構(gòu)、應力狀態(tài)、滲透性和割理定向而定制和調(diào)節(jié)。HFM技術(shù)應在煤床模擬和卸荷規(guī)劃和執(zhí)行期間提供額外信息。根據(jù)可用于現(xiàn)有方法中的流體的一些實施方案所使用的HF流體可為任意傳統(tǒng)水力壓裂流體。流體可包括低量稠化劑。例如在每1000加侖載流流體數(shù)磅凝膠中所述的稠化劑的含量根據(jù)顆粒大小(因沉積速率影響)和壓裂漿料必須攜載的含量、根據(jù)產(chǎn)生所要壓裂幾何形狀所需的粘度、根據(jù)泵速和井筒的外殼或管道構(gòu)造、根據(jù)目標地層的溫度和根據(jù)本領域中已知的其它因素而選擇。在某些實施方案中，低量稠化劑包括載流流體中的可水合膠凝劑，其量小于每1000加侖載流流體20磅，其中壓裂漿料中的顆粒量大于每加侖載流流體16磅。在某些其它實施方案中，低量稠化劑包括載流流體中的可水合膠凝劑，其量小于每1000加侖載流流體20磅，其中壓裂漿料中的顆粒量大于每加侖載流流體23磅。在某些實施方案中，低量稠化劑包括粘彈性界面活性劑，其濃度低于1%載流流體體積比。在某些實施方案中，低量稠化劑包含大于所列實施例的值，因為流體的情況通常利用比實施例大得多的稠化劑量。例如，在具有高支撐劑含量的高溫應用中，載流流體通常可表示每1000加侖載流流體50磅膠凝劑下的稠化劑，其中(例如)40磅膠凝劑可為低量稠化劑。本領域技術(shù)人員可依據(jù)本文公開內(nèi)容基于特定顆?；旌蠄?zhí)行壓裂漿料的常規(guī)測試以確定特定流體實施例的可接受稠化劑量。在某些實施方案中，HF流體可包括酸。裂縫圖示為傳統(tǒng)水力雙翼裂縫，但在其它實施方案中可為(諸如)通過酸處理所形成的蝕刻裂縫和/或酸蝕孔洞。載流流體可包括鹽酸、氫氟酸、氟化氫銨、蟻酸、乙酸、乳酸、乙醇酸、馬來酸、酒石酸、氨基磺酸、蘋果酸、檸檬酸、甲基-氨基磺酸、氨基-多羧酸、3-羥基丙酸、多胺多羧酸和/或任何酸的鹽。在某些實施方案中，載流流體包括多胺多羧酸且為羥乙基乙二胺三乙酸三鈉、羥乙基乙二胺三乙酸的單銨鹽和/或羥乙基乙二胺四乙酸的單鈉鹽。選擇任意酸作為載流流體取決于酸的目的(例如地層蝕刻、破損清理、酸反應離子的移除等)并且還取決于與地層的相容性、與地層中的流體的相容性和與壓裂漿料的其它組分的相容性和與可能存在于井筒中的隔離流體或其它流體的相容性。在某些實施方案中，HF流體包括通常被稱作支撐劑的顆粒材料。支撐劑涉及經(jīng)濟和實用考慮所強加的折衷。選擇支撐劑類型、大小和濃度的標準基于所需的無因次傳導性并且可由熟練技工選擇。這些支撐劑可以是自然的或合成的(包括但不限于玻璃珠、瓷珠、砂和礬土)，涂布或包含化學物多種可依次使用或用作不同大小或不同材料的混合物。支撐劑可涂布樹脂或涂布預固化樹脂。相同或不同井或處理中的支撐劑和砂礫可為彼此相同的材料和/或相同的大小且在本公開內(nèi)容中術(shù)語支撐劑旨在包括砂礫。通常，所使用的支撐劑將具有從大約O. 15mm至大約2. 39mm(大約8美國目數(shù)至大約100美國目數(shù))的平均粒度的，更具體地，但不限于O. 25mm至O. 43mm(40/60目數(shù))、0· 43mm至O. 84mm(20/40目數(shù))、0· 84mm 至1. 19mm(16/20)、0· 84mm 至1. 68mm(12/20 目數(shù))和 O. 84mm 至 2. 39mm(8/20目數(shù))大小的材料。通常支撐劑將存在于漿料中，濃度從大約O. 12kg/L至大約0.96kg/L或從大約O. 12kg/L至大約O. 72kg/L或從大約O. 12kg/L至大約O. 54kg/L。上述公開內(nèi)容和具體實施方式
為其說明和解釋且本領域技術(shù)人員易于了解可進行大小、形狀和材料以及所說明的構(gòu)造或本文所述元件的組合的細節(jié)的各種改變而不脫離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種用于井筒的方法，其包括: a.提供水力壓裂流體以在地下巖層中引發(fā)至少一條裂縫，其中所述地下巖層包括巖石材料； b.在所述裂縫中注入處理流體以至少部分地移除所述巖石材料；以及 c.重復壓裂所述地下巖層的所述步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括隨后在步驟b后，在所述地下巖層中流通所述處理流體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包括在所述地下巖中再流通所述處理流體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包括隨后將所述處理流體從所述井筒移除。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述移除步驟通過另一井筒完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述處理流體還至少部分地包括所述巖石材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述兩個井筒是大致平行的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述兩個井筒是水平的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述兩個井筒是垂直的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述巖石材料是頁巖。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述注入步驟使所述頁巖失穩(wěn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括隨后在步驟b后，在所述地下巖層中形成腔。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水力流體還包括支撐劑。
14.一種用于頁巖地層的井筒的方法，其包括: a.提供水力壓裂流體以在所述頁巖中引發(fā)至少一條裂縫； b.在所述裂縫中注入處理流體以使所述頁巖至少部分失穩(wěn)和移除；以及 c.重復壓裂所述頁巖的所述步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進一步包括隨后在步驟b后，在所述頁巖中流通所述處理流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包括在所述頁巖中再流通所述處理流體。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進一步包括隨后將所述處理流體從所述井筒移除。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟a中的所述水力壓裂流體包括支撐劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中步驟c中的所述水力壓裂流體包括支撐劑。
20.—種用于頁巖地層的方法,其包括: a.通過第一井筒提供水力壓裂流體以在所述頁巖中引發(fā)至少一條裂縫； b.通過所述第一井筒在所述裂縫中注入處理流體以使所述頁巖至少部分失穩(wěn)和移除； c.流通所述處理流體穿過所述頁巖至第二井筒；以及 d.通過所述第二井筒移除所述處理流體。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進一步包括重復壓裂所述頁巖的所述步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述兩個井筒是大致平行的。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述兩個井筒是水平的。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述 的方法，其中所述兩個井筒是垂直的。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于致密頁巖氣層中的井筒中的方法，其包括提供水力壓裂流體以在頁巖中引發(fā)至少一條裂縫；在所述裂縫中注入處理流體以使頁巖至少部分失穩(wěn)和移除；和重復壓裂頁巖的步驟。
文檔編號E21B43/247GK103080469SQ201180034237
公開日2013年5月1日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者亞歷山大·F·扎佐夫斯凱, 史蒂芬·D·曼森, 凱文·W·英格蘭 申請人:普拉德研究及開發(fā)股份有限公司