專利名稱：用于確定地下地層裂縫幾何形狀的方法和組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及確定地下地層裂縫幾何形狀的方法和組合物。
背景技術(shù)：
來自地下地層的碳氫化合物如氣體和石油的產(chǎn)量，可以通過壓裂地層以便刺激這些碳氫化合物在地層中的流動而增加。多種地層壓裂方法現(xiàn)在被使用，比如，水力壓裂，在水力壓裂中液體、氣體和或兩者的組合在高壓下(通常利用支撐劑)注入到地層中。水力壓裂通常在工業(yè)上用來提高來自地下地層的油和天然氣的產(chǎn)量。在水力壓裂操作期間，流體，通常稱為“前置液(pad) ”，在足夠的壓力下被泵到井下以壓開井周圍的地層。一旦產(chǎn)生裂縫，就開始進行前置液伴隨著包含了液體和支撐劑的攜砂液相(slurryphase)的泵送，直到是夠體積的支撐劑被攜砂液攜帶到裂縫中。適宜時間之后，泵送操作停止，此時，支撐劑撐開地層中的裂縫，從而防止該裂縫閉合。相對于之前已有方式而言，裂縫導(dǎo)致向圈閉的碳氫化合物提供了到井筒的更具傳導(dǎo)性的路徑，因而增加井的產(chǎn)量。除了產(chǎn)生深度穿透的裂縫，壓裂過程還對克服井筒損壞很有用，有助于二次操作，并輔助所產(chǎn)生的地層鹵水或工業(yè)廢料的注入或排出。壓裂過程期間，裂縫貫穿地層進行傳播。這些裂縫的豎直傳播對于確定裂縫覆蓋范圍是很有用，因為其涉及生產(chǎn)間隔。裂縫的高度測量幫助井操作人員確定壓裂操作的成功，且如果必要，優(yōu)化將來的對本區(qū)域中其他井的處理。此外，裂縫高度信息可幫助診斷增產(chǎn)(stimulation)問題，如低產(chǎn)率或不利的含水量。裂縫高度數(shù)據(jù)可指示生產(chǎn)地層和相鄰水或-非碳氫化合物生產(chǎn)地層區(qū)域之間是否建立聯(lián)通。高度測量還提供了對預(yù)測裂縫幾何形狀的工作之前使用的裂縫設(shè)計模擬器的精確性的檢查。如果測定到過量的裂縫高度增長，即意味著裂縫長度短于設(shè)計值。如前所述，監(jiān)控裂縫豎直傳播的一個原因是關(guān)注壓裂超出所限定的碳氫化合物生產(chǎn)區(qū)域至進入相鄰的出水區(qū)域。當(dāng)這一情況發(fā)生時，水會流入到碳氫化合物生產(chǎn)區(qū)和井筒中，導(dǎo)致主要出水而不是所希望的碳氫化合物的井。此外，如果仍然需要從井中繼續(xù)生產(chǎn)碳氫化合物，操作者必須解決安全處置不希望的水的嚴重問題。解決源自區(qū)域外裂縫的問題，還將增加操作的費用。此外，如果裂縫傳播到相鄰的非碳氫化合物生產(chǎn)地層，用于保持裂縫的材料在液壓降低之后可浪費在生產(chǎn)性地層區(qū)域之外的區(qū)域中。簡而言之，對于碳氫化合物生產(chǎn)區(qū)之外已被壓裂的井的拯救是很昂貴的。由于區(qū)域之外的裂縫可導(dǎo)致嚴重問題，希望的是確定地層裂縫的發(fā)展。存在數(shù)種用來監(jiān)視和評估地層裂縫的發(fā)展的技術(shù)和裝置，如在壓裂液中的放射性示蹤物、溫度測井、鉆孔電視、被動聲測和伽馬射線測井。大部分技術(shù)提供了一些對井筒中壓裂區(qū)高度的直接評估。用來確定地層裂縫高度發(fā)展的一個方法采用了放射性示蹤物。在這個方法中，包含放射性示蹤物的壓裂液被注入地層以產(chǎn)生并延伸裂縫。當(dāng)使用這些放射性流體和支撐劑示蹤物時，在沉積了示蹤物之處的對向，壓裂后伽馬輻射測井已經(jīng)顯示出較高的活性水平，因而使得操作者可以評估裂縫的發(fā)展。另一個確定裂縫高度的途徑是使用溫度和伽馬射線測井儀。在增產(chǎn)之前和之后進行的溫度測井進行對比，以限定通過壓裂液注入而冷卻的區(qū)間且因而提供了對壓裂區(qū)的評估。然而，這個技術(shù)受到限制并具有不確定性。比如，由于低溫對比、處理前后從地層回流、或鉆孔套管背后的流體移動，溫度測井可能難以被解釋。此外，放射性示蹤物的使用引起環(huán)境問題如對地下水流的污染，以及類似的問題，因此是不希望的。其他評估裂縫幾何形狀的方法包括使用井下聲波電視或使用聲學(xué)方法。利用井下聲波電視受限，因為它只可以用于裸井中裂縫高度的評估。此外，由于更深地層中存在的極端溫度和壓力條件，利用井下聲波電視受限。聲學(xué)方法由于當(dāng)工具在井中時非均勻的地層阻抗和/或需要泵送而受阻。除了與每一類型的監(jiān)測有關(guān)的問題外，在地層壓裂技術(shù)中還存在一些固有的問題。壓裂過程中，壓裂液通常在高壓下被泵入地層中，以強迫裂縫打開，且比例增加的砂被加入到該流體中以撐開所產(chǎn)生的裂縫?，F(xiàn)有技術(shù)中存在的一個問題是，確定地層是否已被壓裂出生產(chǎn)區(qū)之外的方法依賴于后處理(在裂縫出現(xiàn)后)測量。在這種系統(tǒng)中，實施壓裂處理，停止處理，對井進行測試，分析數(shù)據(jù)。此外，利用現(xiàn)有的檢測系統(tǒng)，等待后壓裂數(shù)據(jù)可占用大量時間，甚至達到數(shù)天，這會延緩操作完成，導(dǎo)致較高的人力成本和操作成本。另一個與現(xiàn)有后處理“測井”或測量裝置有關(guān)的問題為，與中斷壓裂工作以便進行裂縫測量有關(guān)的成本既不實際也不可行。壓裂過程期間，由于壓裂液在高壓下被泵入地層，在壓裂操作期間暫時終止泵送會導(dǎo)致由地層裂縫的壁對壓裂液施壓。這會導(dǎo)致不希望的結(jié)果，如裂縫的閉合，因而導(dǎo)致流體反轉(zhuǎn)，流回到井筒中，或者在井筒中堆積沙子。此外，進行測量和完成測井過程后，操作者不能在于壓裂工藝點重新啟動泵送裝置之后立刻中斷。而是，操作者必須重復(fù)完整的壓裂工作，由此帶來額外的花費以及不可預(yù)測的結(jié)果。監(jiān)控系統(tǒng)可解決上述問題，并可使得井操作人員能夠監(jiān)控壓裂過程，從而控制裂縫尺寸并高效地在所希望的地層位置放置更高濃度的支撐劑。此外，如果存在裂縫接近延伸到所選區(qū)之外的信息，操作者可立刻終止壓裂工作。而且，正在進行的處理步驟的分析使得操作者能夠確定什么時候需要泵送更高濃度的支撐劑，取決于因素，比如相對于井筒而言豎直和橫向親油/水接觸、出水層地層的存在或者不存在以及存儲材料物理性能的水平變化。因而，利用不貴、可預(yù)測及環(huán)保的方法和組合物監(jiān)測裂縫幾何形狀是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開的方法的一個實施方式中，包括在地層裂縫中設(shè)置包含輻射敏感性材料的支撐劑和/或處理液；且單測井道次期間用中子輻照輻射敏感性材料；測量輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射；從輻射敏感性材料發(fā)射出的峰值能量輻射中扣除背景輻射；以及從測量的伽馬輻射確定地層裂縫高度。本文公開的一個支撐劑的實施方式中，包括基材、設(shè)置在基材上的涂層，其中基材和/或涂層包含輻射敏感性材料。本文公開的一個支撐劑的實施方式中，包含含有有機或無機材料的復(fù)合材料基材、分散于其中的填料，以及輻射敏感性材料。本文公開的用來處理地下地層的一個方法實施方式，包括在地層裂縫中設(shè)置包含了輻射敏感性材料的支撐劑、壓裂液或兩者，在地層裂縫中設(shè)置了輻射敏感性材料之后，相鄰地層裂縫的至少一個區(qū)段定位測井工具，使用第一探測設(shè)備測量從所述地層裂縫的至少一個區(qū)段發(fā)射的伽馬輻射，相鄰于所述至少一個區(qū)段定位中子發(fā)射儀，輻照所述地層裂縫的至少一個區(qū)段，相鄰于所述地層裂縫的至少一個區(qū)段定位第二探測設(shè)備，測量從所述地層裂縫的至少第一區(qū)段的任意經(jīng)輻照的輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射，并從所述地層裂縫的至少一個區(qū)段的經(jīng)輻照的輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射扣除從所述地層裂縫的至少一個區(qū)段發(fā)射的伽馬輻射。輻射敏感性材料在輻照之前是非放射性的。上面的步驟以單測井道次實施。測井工具包括地層裂縫中的第一探測設(shè)備、中子發(fā)射儀、以及第二探測設(shè)備。本文公開的一個支撐劑實施方式中，包括基材以及設(shè)置在基材上的涂層，其中基材、涂層中至少一個或者兩個，包含一種或多種選自由含鹵素材料、鑭系材料和它們的組合組成的組中的輻射敏感性材料，且其中一種或多種輻射敏感性材料包括粒徑或厚度小于約20微米(μ m或microns)的顆粒，且其是非放射性的直至被中子轟擊。本文公開的一個支撐劑實施方式中，包括基材以及設(shè)置在基材上的涂層，其中基材、涂層中至少一個或者兩個，包含一種或多種選自由釩、銦、含鹵素的材料、鑭系材料和它們的組合組成的組中的輻射敏感性材料，且其中一種或多種輻射第三性材料包括粒徑或厚度小于約20微米(μπι或microns)的顆粒，且其是非放射性的，直至被中子轟擊。


圖1示出了支撐劑的一個示例性實施方式，其包含實芯，實芯上布置了包含輻射敏感性材料的有機涂層；圖2示出了支撐劑的另一示例性實施方式，其包含顆粒制成的芯，芯上布置了包含輻射敏感性材料的有機涂層；以及圖3示出了支撐劑的另一示例性實施方式，其包含有機材料，在有機材料中分散著填料和輻射敏感性材料。
具體實施例方式要指出，本文使用的詞語“第一”、“第二”等，不表示任意順序或重要性，只是用來相互區(qū)分元素，而詞語“the”、“a”和“an”不表示對數(shù)量的限定，只是用來表示所提及的項目存在至少一個。此外，本文公開的所有范圍都包括端點并可以獨立結(jié)合。本文公開的是使用環(huán)保材料來確定裂縫幾何形狀的方法。這些環(huán)保材料是非輻射性的直至被中子轟擊，并將被稱為輻射敏感性材料。在一個實施方式中，該方法涉及使用包括了輻射敏感性材料的靶元素確定地層裂縫幾何形狀。所述輻射敏感性材料具有短半衰期，其有利地允許將它們用于地層中，同時使任何來自在井恢復(fù)生產(chǎn)之后處理支撐劑或使得支撐劑流回到井外的不利的環(huán)境影響最小化。如上所指出的那樣，本文限定的輻射敏感性材料是那些在受到中子轟擊之后變成放射性的材料。輻射敏感性材料可有利地設(shè)置在處理液中，如壓裂液中，或可形成設(shè)置在處理液中的部分或整體支撐劑。支撐劑可包括在涂層中的輻射敏感性材料，該涂層設(shè)置支撐劑上和/或是作為支撐劑自身的芯即基材的一部分或整體。包含了輻射敏感性材料的處理液和/或支撐劑可在各個井筒處理過程期間使用。包含了輻射敏感性材料的處理液和/或支撐劑可在生產(chǎn)過程期間注入到井筒中，比如水力壓裂處理期間或后壓裂過程中注入裂縫中。在注入到井筒之后，對輻射敏感性材料用來自中子源的中子輻照。從輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射或中子由測井工具檢測。由于輻射敏感性材料具有短半衰期，這些材料僅在短期內(nèi)變?yōu)槭欠派湫缘摹ＹゑR輻射的定位用來確定輻射敏感性材料在裂縫中的位置，且還用來確定裂縫幾何形狀。在一個實施方式中，輻射敏感性材料的定位有利地用來確定裂縫高度。本方法有利之處在于輻射敏感性材料的活化期間獲得的背景輻射可在單道次中收集，并從峰值能量輻射中扣除。所有其他的商業(yè)可用方法通常使用兩個或更多個測井道次以確定壓裂地層的裂縫幾何形狀。獲得的背景輻射通常包括來自多個源頭的多重貢獻。第一個貢獻可通常獲自天然存在的放射性元素比如鈾、鉀和/或釷。隨著時間流逝，有細密紋理的地層可捕獲包含這些天然放射性元素的礦物質(zhì)和流體。當(dāng)?shù)貙又械妮椛涿舾行圆牧媳恢凶踊罨瘯r，這些天然存在的放射性材料將還發(fā)射輻射，其作為背景輻射獲得。對背景的第二個貢獻獲自之前被置于地層中以便確定裂縫高度的放射性材料。因而該第二貢獻源自在之前的嘗試中用來確定裂縫幾何形狀而放置在地層中的放射性示蹤物。對背景的第三個貢獻是由中子輻射引起的，該中子輻射目前被用于活化輻射敏感性材料。該輻射主要從存在于地層和/或支撐劑的鋁和硅中發(fā)射。來自用于井筒套管中的鐵/錳的背景輻射也可以是該第三貢獻的一部分。希望的是在計算裂縫幾何形狀之前從峰值能量輻射中移除所有背景輻射的痕跡。在一個實施方式中，峰值能量輻射測量以及背景輻射測量都以測井工具的單道次移動進行，且將背景輻射測量從單道次的峰值能量輻射測量中扣除。在單道次過程中，測井工具的移動可以連續(xù)模式或容許中子源沿著井筒輻照特定區(qū)域(位置或點)的周期性(時間固定)停止方式進行。單道次過程可用于單個或多個步驟的豎直鉆井技術(shù)以及水平鉆井技術(shù)中。在一個實施方式中，測井工具可具有至少第一探測設(shè)備和第二探測設(shè)備，它們自中子發(fā)射儀起沿著測井工具豎直地設(shè)置。在一個實例中，第一探測設(shè)備位于中子發(fā)射儀之上，而第二探測設(shè)備位于中子發(fā)射儀之下。還可基于測井工藝和井筒地層的需要而使用探測設(shè)備的位置的反向配置。第一和第二探測設(shè)備的每一個可分別包括一個或多個獨立的探測器。在操作工藝的一個實施方式中，測井工具沿著井筒以單道次工藝移動。在單道次
7工藝中，沿著井筒的一個或多個區(qū)段(區(qū)域)或位置可首先暴露于第一探測設(shè)備以收集第一時間段的必要的預(yù)輻射或背景數(shù)據(jù)。然后將該工具移動，并且中子源相鄰于沿著井筒第一探測設(shè)備已經(jīng)收集到預(yù)輻射或背景數(shù)據(jù)的區(qū)域定位。然后，地層的該區(qū)段，或區(qū)域，受到中子源第二時間段的輻射。在由井筒的周圍地層的中子源處理第二時間段之后，該工具再次移動，這樣第二探測儀定位于相鄰于第一探測器和中子源已經(jīng)進行了預(yù)輻射或背景數(shù)據(jù)收集以及輻照過程的區(qū)域。然后收集第三時間段的輻射區(qū)域數(shù)據(jù)。第三時間段可大約等于或等于第一探測器已經(jīng)在該區(qū)域靜止的時間。該三個步驟的工藝可被重復(fù)直到周圍地層中感興趣的間隔區(qū)域都被檢查過。測井工藝可在待操作的井筒區(qū)段的頂部或底部開始?？商娲兀瑴y井工藝可進一步包括隨著工具在感興趣的區(qū)段中的下放而進行自下而上開始的過程的井筒的測井。所述三個步驟的工藝可以周期性移動模式或連續(xù)移動模式進行。周期性移動模式提供在所述三步驟的工藝中的一個或多個步驟期間工具的明顯中斷。周期性移動模式的整個平均測井速度從約2英尺每分(ft/min)到4ft/min。在連續(xù)方式中，測井工具保持持續(xù)移動且井筒平均測井速度，比如可從約2英尺每分(ft/min)到4ft/min。在穿過井筒地層的單道次工藝中，第一和第二探測設(shè)備可在不同區(qū)域或位置上沿著井筒在相同時間段期間收集數(shù)據(jù)。比如，第一探測設(shè)備可在第一區(qū)域收集數(shù)據(jù)，而發(fā)射的中子輻照已經(jīng)由第一探測器操作過的第二區(qū)域，且第二探測設(shè)備收集已被發(fā)射儀輻照過的第三區(qū)域的信息。對于周期性工藝，初始的預(yù)輻射或者背景數(shù)據(jù)收集，輻射暴露及經(jīng)輻射的材料的數(shù)據(jù)的收集可在使用周期性工藝的相同時間段時發(fā)生。每個工藝步驟的相同時間段可以是從約2到約10分鐘，如從約2到約8分鐘，比如約3. 5分鐘。可替代地，基于待輻照的材料和區(qū)域，以及任意輻射敏感性材料的半衰期時間段，單個步驟可以不同時間段進行。比如，具有短半衰期的輻射敏感性材料可以一個或多個步驟產(chǎn)生更為快速的工藝結(jié)果。對于一個或多個上述步驟，在具有不同時間段的操作中，初始預(yù)輻射或背景數(shù)據(jù)收集的單個時間段可從約1-約10分鐘，如從約2-約8分鐘。輻射暴露的初始時間段可以從約1-約10分鐘，如從約2-約8分鐘。初始的經(jīng)輻照的材料數(shù)據(jù)收集的單個時間段可以從約1-約10分鐘，如從約2-約8分鐘?？商娲?，測井工具可具有這樣的設(shè)計，即兩個或更多個發(fā)射儀且每一發(fā)射儀設(shè)置在探測設(shè)備之間。比如，該工具可具有由第一探測設(shè)備、第一中子發(fā)射儀、第二探測設(shè)備、第二中子發(fā)射儀以及第三探測設(shè)備構(gòu)成的配置。這樣的設(shè)計可有利于探測輻射敏感性材料的發(fā)射，該材料具有短的半衰期，如小于10秒，或者以便更為精確地探測來自輻射敏感性材料的發(fā)射信號。探測設(shè)備可以是適合的光譜伽馬射線工具或探頭，其可用于測量獲自受到中子轟擊后的輻射敏感性材料的伽馬輻射。工具的至少一部分，比如，至少伽馬射線探測器，放置在井內(nèi)以提供所需的測井。該工具可以比如用于產(chǎn)生所需比例的向下井眼，或伽馬射線光譜可傳遞到表面，比例由光譜數(shù)據(jù)確定?？墒褂玫头直媛侍綔y器，如NaI (Tl)或等效檢波器，或高分辨率探測器，如本征鍺，Ge (Li)或等效檢波器。由于希望獲得一個或多個峰值區(qū)域的精確測量，通常使用高分辨率的設(shè)備。測井可以以連續(xù)移動工具模式，或者周期性模式(逐步或暫時靜止模式)進行，在周期性方式情況下，工具在井筒地層中所選擇的位置停止。如果希望可以在探測器上使用準直儀。在一個實施方式中，使用旋轉(zhuǎn)準直儀來測量裂縫的取向。這樣的準直儀由于其減少了從鉆孔上或下的位置進入到探測器的伽馬射線數(shù)量，即來自在套管背后但在探測器目前位置之上或之下的支撐劑的伽馬射線的數(shù)量，而傾向于增加測量的敏感度。在一個實施方式中，可使用不具有準直儀的探測器?？捎脕韴?zhí)行該過程的適宜裝置的實例在2007年09月12日提交的美國專利申請?zhí)?2/088544中公開，以及在2006年09月13日提交的美國專利申請?zhí)?1/520234中公開，它們通過參考以不與本申請的權(quán)利要求方面和說明書相違背的方式并入本文。當(dāng)支撐劑和/或處理液包含射敏感性材料時，被認為是，將它們用輻射敏感性材料標記。本文所用詞語“標記”意味著支撐劑和/或處理液包含輻射敏感性材料。因此，當(dāng)設(shè)置在基材上的涂層包含輻射敏感性材料時，支撐劑被認為是用輻射敏感性材料標記的。用輻射敏感性材料標記支撐劑和/或處理液允許在輻射敏感性材料的活化情況下產(chǎn)生光峰對光峰的比例。光峰對光峰的比例提供了支撐劑填充的裂縫的垂直高度的測量。如本文所描述，輻射敏感性材料可設(shè)置在引入井筒地層的支撐劑中，如在形成和撐開裂縫的過程中。在一個實施方式中，支撐劑可包括基材，在基材上設(shè)置包含輻射敏感性材料的涂層。在另一個實施方式中，基材可包括輻射敏感性材料。在另一個實施方式中，基材和涂層都可以包括輻射敏感性材料?，F(xiàn)在參考圖1或圖2，支撐劑10的一個示例性實施方式包括基材2，在其上設(shè)置可選涂層4。所述可選涂層4可以是在基材上的連續(xù)涂層或者部分涂層?？蛇x涂層4可包含有機材料、無機材料(包括金屬)及其組合。可選涂層可部分地由輻射敏感性材料6形成。可替代地，可選涂層可不含輻射敏感性材料或者可以完全由輻射敏感性材料形成?？蛇x涂層4在用于地下地層之前可以是未固化的、部分地固化的或者完全固化的有機材料。該固化可在地下裂縫的之內(nèi)和/或之外發(fā)生。如果希望，可選涂層4可可選地包括顆粒填料或纖維填料8。顆粒填料或纖維填料8還可部分或整體包括，如本文所述的一種或多種輻射敏感性材料。當(dāng)輻射敏感性材料構(gòu)成涂層的一部分時，以無論何種形式的輻射敏感性材料可以基于支撐劑的總重量計最高達約^wt. %的量使用?？商娲?，當(dāng)涂層中使用輻射敏感性材料時，以無論何種形式的輻射敏感性材料可以基于涂層的總重量計最高達約IOOwt. %的量使用。當(dāng)基材至少包含輻射敏感性材料時，該涂層還可以是不含輻射敏感性材料的涂層。另外，涂層可包括兩個或更多個相互疊置設(shè)置的獨立涂層或者由它們組合形成單一涂層。每一涂層可是連續(xù)的或非連續(xù)的，且每一層可包含輻射敏感性材料。比如，涂層之一可以是有機涂層、無機涂層或者兩者，不含輻射敏感性材料，且第二涂層包含輻射敏感性材料。比如，涂層可以包括熱固性樹脂涂層的部分涂層和輻射敏感性材料的部分涂層，當(dāng)組合時，可形成連續(xù)或非連續(xù)涂層。輻射敏感性材料可以是整涂層、部分涂層或，可作為一種填料分散在/位于/嵌于涂層中。在基材上形成的涂層可在基材表面上是連續(xù)的或者非連續(xù)的。所述涂層可在基材上以約0. 01 μ m到約1000 μ m,如從約0. 5 μ m到約20 μ m,比如約1 μ m的平均厚度形成。對于包含無機材料(如單質(zhì)金屬)的涂層，所述涂層可以通過特別是化學(xué)氣相淀積工藝、電化學(xué)沉積工藝、靜電沉積工藝和它們的組合等適合的沉積工藝在基材上形成?？稍谕繉有纬芍靶纬蛇B續(xù)或非連續(xù)的底層，比如用于金屬涂層沉積的種子層。圖1和2的支撐劑10包括可包含單個顆?；蚨鄠€顆粒的團塊的基材2。單個顆?；目墒菍嵭念w粒，包括多孔結(jié)構(gòu)，或者中空顆粒結(jié)構(gòu)，比如空心的珠子或球體。單個顆粒基材可部分或整體包含本文描述的輻射敏感性材料。團塊(或聚集體)可包括具有一種或多種不同材料的顆粒，每一顆料可不包含、部分包含、或整體包含本文所述的輻射敏感性材料。比如，聚集體可是含輻射敏感性材料的顆粒與其他顆粒的組合，如不含輻射敏感性材料的陶瓷材料顆粒?；目梢曰谥蝿┛傊亓坑嫾s10至約90重量百分比(wt. % )的量存在于支撐劑中。在一個實施方式中，基材以基于支撐劑總重量計約20-約80wt. %的量存在。在另一個實施方式中，基材以基于支撐劑總重量計約30-約75wt. %的量存在于反應(yīng)性溶液中。 在又一個實施方式中，基材以基于支撐劑總重量計約35-約65wt. %的量存在。基材2可包含有機材料、無機材料(包括金屬)及其組合。有機材料可以是粘合劑或本文所述的聚合材料。有機材料可進一步包含輻射敏感性材料。比如，形成基材的熱固性樹脂或熱塑性樹脂可進一步包含輻射敏感性材料，其以單元形式引入聚合物骨架或作為沿著聚合物主鏈的側(cè)鏈/側(cè)基存在。形成基材的無機材料可以是金屬。可以用在基材2中的金屬的實例包括本文所述的輻射敏感性材料的單質(zhì)金屬、金屬合金，以及金屬復(fù)合物。如果不使用涂層或者與輻射敏感性基材一起使用輻射敏感性材料的涂層，當(dāng)在基材中使用輻射敏感性材料時，輻射敏感性材料可以基于支撐劑總重量計最高達約IOOwt. %的量使用。當(dāng)輻射敏感性材料在支撐劑的基材中和/或涂層中以最高達的約IOOwt. %的量使用時，如上所述，輻射敏感性材料可在支撐劑中占較少的量。在一個實施方式中，輻射敏感性材料可以基于支撐劑總重量計最高達約55wt. %，如從0. Iwt. %到約5wt. %，比如約 3wt. %的量使用。輻射敏感性材料可以基于支撐劑總重量計低至0. Olwt. %的量使用?？商娲?，輻射敏感性材料可以基于支撐劑總重量計最高達約25wt. %，最高達約15wt. %, 或最高達約5wt. %的量用于基材和/或支撐劑的涂層中。在另一個實施方式中，當(dāng)在支撐劑和/或處理液中使用輻射敏感性材料時，輻射敏感性材料，以輻射敏感性材料計，可以基于支撐劑和/或壓裂液計最高達約30wt. %,比如從約0. 01到約5wt. %的量，包括從約0. 05到約2wt. %，及比如約0. 1到約Iwt. %的量使用。更進一步，可用在基材中的金屬的實例為形狀記憶合金。形狀記憶合金呈現(xiàn)出“形狀記憶效果”。形狀記憶效果使得可以在兩個晶態(tài)即馬氏體態(tài)到奧氏體態(tài)之間可逆轉(zhuǎn)變，反之亦然。通常，在低溫下，或在馬氏體態(tài)，形狀記憶合金可以塑性變形，并在暴露于一些高溫下時將轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體態(tài)，因而返回到它們變形之前的形狀。形狀記憶合金的適宜實例為鎳鈦合金，例如是Nitinol 合金。希望的是，可以使形狀記憶合金發(fā)泡。在一個實施方式中，由形狀記憶合金制成的基材可在引入到裂縫中前是實心，但可以在引入到裂縫中后膨脹成為泡沫，這通常是在比地面溫度高的溫度下發(fā)生的。這種膨脹將允許油和氣從裂縫的更好的傳導(dǎo)性。在圖3所示的一個實施方式中，基材可包括本文所述的無機和有機材料的復(fù)合材料。這樣的基材被稱為復(fù)合材料基材。復(fù)合材料基材可包括無機材料和有機材料的組合。有機材料還可以與無機材料化學(xué)結(jié)合?；瘜W(xué)結(jié)合包括共價鍵結(jié)合、氫鍵結(jié)合、離子鍵結(jié)合或它們的組合。涉及共價鍵結(jié)合的有機材料和無機材料之間的適宜反應(yīng)的實例為溶膠-凝膠反應(yīng)。有機材料和無機材料之間的化學(xué)結(jié)合可產(chǎn)生納米復(fù)合材料基材。雖然未示出，但是復(fù)合材料基材可選地可涂覆有上述的有機涂層和/或無機涂層。在一個實施方式中，復(fù)合材料基材還可以包括輻射敏感性材料。比如，在基材制造期間(如陶瓷基材制造期間)引入輻射敏感性材料。在另一個實施方式中，當(dāng)復(fù)合材料基材涂覆有有機涂層和/或無機涂層時，復(fù)合材料基材和位于其上的涂層可以都包括輻射敏感性材料。在一個實施方式中，復(fù)合材料基材可包含基于支撐劑的總重量計最高達約 35wt. %量的輻射敏感性材料。輻射敏感性材料的示例性量基于支撐劑總重量計為約 5wt. %?？捎迷诨闹械臒o機材料的實例為無機氧化物、無機碳化物、無機氮化物、無機氫氧化物、具有氫氧化物涂層的無機氧化物、無機碳氮化物、無機氧氮化物、無機硼化物、無機硼碳化物等，或者包含至少一種上述無機材料的組合。適宜無機材料/金屬復(fù)合材料的實例為金屬氧化物、金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氫氧化化物、具有氫氧化物涂層的金屬氧化物、金屬碳氮化物、金屬氧氮化物、金屬硼化物、金屬硼碳化物等，或者包含至少一種上述無機材料的組合。在上述無機材料中使用的金屬可以是過渡金屬、堿金屬、堿土金屬、稀土金屬等，或者包含至少一種上述金屬的組合。這樣的金屬還可以是單質(zhì)金屬或者本文所述的輻射敏感性材料的金屬合金。適宜的合成制造的無機氧化物的實例包括二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(&02)、二氧化鈰(CeO2)、氧化錳(MnO2)、氧化鋅(ZnO)、鐵氧化物(如， FeO, α -Fe203> Y -Fe203> Fe3O4 等)、氧化鈣(CaO)、二氧化錳(ΜηΑ 和 Mn3O4)、或包含至少一種上述無機氧化物的組合物。適宜的合成制造的無機碳化物的實例包括碳化硅(SiC)、碳化鈦(TiC)、碳化鉭(TaC)，碳化鎢(WC)、碳化鉿(HfC)等，或包含至少一種上述碳化物的組合。適宜的合成制造的氮化物的實例包括氮化硅(Si3N4)、氮化鈦(TiN)等，或包含至少一種上述的組合。示例性無機基材是包括自然存在或合成制備的二氧化硅和/或氧化鋁的那些。可用在基材中的適宜的天然存在的無機材料的實例包括硅石(砂)、易解石(稀土釔鈦鈮氧化物氫氧化物)、銳鈦礦(鈦氧化物)、水銻鉛礦(鉛銻氧化物氫氧化物)、方鐵錳礦(錳鐵氧化物)、板鈦礦(鈦氧化物)、金綠玉(鈹鋁氧化物)、鈮鐵礦(鐵錳鈮鉭氧化物)、金剛砂(鋁氧化物)、赤銅礦(銅氧化物)、黑稀金礦(稀土釔鈮鉭鈦氧化物)、褐釔鈮礦(稀土鐵鈦氧化物)、黑錳礦(錳氧化物)、赤鐵礦(鐵氧化物)、鈦鐵礦(鐵鈦氧化物)、 鈣鈦礦(鈣鈦氧化物)、方鎂石(鎂氧化物)、復(fù)稀金礦(稀土釔鈦鈮鉭氧化物)、鐵板鈦礦 (鐵鈦氧化物)、燒綠石組成員如鈮鈦鈾礦(稀土鈣鈉鈾鈦鈮鉭氧化物氫氧化物)、細晶石 (鈣鈉鉭氧化物氫氧化物氟化物)、燒綠石(鈉鈣鈮氧化物氫氧化物氟化物)等，或包含上述燒綠石組成員中至少一種的組合；斜方錳礦(錳氧化物)、鋇硬錳礦(水合鋇錳氧化物)， 金紅石組的成員，例如，錫石(錫氧化物)、塊黑鉛礦(鉛氧化物)、軟錳礦(錳氧化物)、金紅石(鈦氧化物)、超石英(硅氧化物)等，或包含上述金紅石組成員中至少一種的組合； 鈮釔礦-(Y)(稀土釔鐵鈦氧化物)、方銻礦(銻氧化物)、尖晶石組中的成員，如鉻鐵礦(鐵鉻氧化物)、鋅鐵尖晶石(鋅錳鐵氧化物)、鋅尖晶石(鋅鋁氧化物)、鎂鉻鐵礦(鎂鉻氧化物)、磁鐵礦(鐵氧化物)、及尖晶石(鎂鋁氧化物)等，或包含上述尖晶石組成員中至少一種的組合；鈹鎂晶石(鈹鎂鋁氧化物)、鉭鐵礦(鐵錳鉭鈮氧化物)、重鉭鐵礦(鐵錳鉭鈮氧化物)、浙青鈾礦(鈾氧化物)、銻華(銻氧化物)、紅鋅礦(鋅錳氧化物)、氫氧化物，例如， 水鎂石(氫氧化鎂)、水鋁礦(氫氧化鋁)、針鐵礦(鐵氧化物氫氧化物)、褐鐵礦(水合鐵氧化物氫氧化物)、水錳礦(錳氧化物氫氧化物)、硬錳礦(鋇錳氧化物氫氧化物)、銻鈣石 (鈣鈉鐵錳銻鈦氧化物氫氧化物)、水銻銀礦(銀銻氧化物氫氧化物)、黃銻華(銻氧化物氫氧化物)等，或包含至少一種上述天然存在的無機材料的組合。經(jīng)過后續(xù)改性的天然存在的有機和無機材料也可用做基材。經(jīng)過改性的并適宜用在基材中的有機和無機材料的實例為剝離型粘土(如，膨脹蛭石)、膨脹石墨、吹制玻璃或二氧化硅、空心玻璃球、泡沫玻璃球、空心微珠、泡沫熔渣、燒結(jié)礬土、燒結(jié)氧化鋁等，或者包含上述有機和無機材料之一的組合。示例性無機基材可源自砂子、粉碎玻璃珠、燒結(jié)礬土、 燒結(jié)氧化鋁、天然存在的礦物纖維，如鋯石和多鋁紅柱石，等，或者包含天然存在的無機基材中之一的組合。空心玻璃球可從Diversified Industries Ltd商購獲得。用在基材中的有機材料可是熱塑性聚合物、熱固性聚合物或者包含了熱固性聚合物和熱塑性聚合物的組合。可用作基材的適宜有機材料的實例為聚合物前體(如，低分子量物質(zhì)，如單體、二聚體、三聚體等)、低聚物、聚合物、共聚物如嵌段共聚物、星形嵌段共聚物、三元共聚物、無規(guī)共聚物、交替共聚物、接枝共聚物等；樹狀大分子、離聚物等，或者包含了上述中至少一項的組合。當(dāng)基材包含熱固性聚合物時，希望的是使得有機材料在熱能、電磁輻射或包括上述中至少一項的組合的應(yīng)用下進行固化(交聯(lián))。引發(fā)劑可用來引發(fā)固化。 也可以使用其他促進或者控制固化的添加劑，如促進劑、抑制劑等。適宜用在基材中的熱固性聚合物的實例包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、甲基丙烯酸酯樹脂、苯酚-甲醛樹脂、環(huán)氧改性的酚醛清漆樹脂、呋喃樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺-醛樹脂、聚酯樹脂、醇酸樹脂、苯酚甲醛清漆樹脂、苯酚甲醛甲階樹脂、苯酚-醛，甲階酚醛樹脂加酚醛清漆樹脂、環(huán)氧改性酚醛塑料、聚縮醛類、聚硅氧烷類、聚氨酯類等，或者包括至少一種上述熱固性聚合物的組合。環(huán)氧改性酚醛清漆樹脂在GilDb等人的美國專利號4923714中公開，并通過參考并入本文中。酚的部分可包括苯酚酚醛清漆樹脂聚合物、苯酚甲階酚醛樹脂聚合物、苯酚酚醛清漆樹脂聚合物與苯酚甲階酚醛樹脂聚合物的組合；酚/呋喃的固化組合物或呋喃樹脂以形成預(yù)固化樹脂(如在Armbruster的美國專利No. 4694905中所公開，其通過參考引入本文)；或可固化的呋喃/酚樹脂體系，其在強酸存在的情況下可固化形成為可固化樹脂(如在Armbruster的美國專利No. 4785884中所公開)。上述酚醛清漆樹脂或甲階酚醛樹脂聚合物的酚可以是苯酚結(jié)構(gòu)部分或者雙酚結(jié)構(gòu)部分。熱固性塑料可以是冷固化樹脂。冷固化樹脂是那些可以在室溫條件不需要使用額外加熱便可反應(yīng)的樹脂。冷固化樹脂通常在小于65°C的溫度下固化。因而，比如，在80°C 下固化的熱固性塑料并不是冷固化樹脂。適宜的冷固化樹脂的實例包括用胺固化的環(huán)氧樹脂當(dāng)單獨使用時，或與下述一起使用時聚氨酯、聚氨酯樹脂、用酯固化的堿改性甲階酚醛樹脂(如ALPHASET BETASET )、呋喃樹脂，如，糠醇甲醛、脲甲醛樹脂、和用酸固化的含自由三羥甲基的三聚氰胺。為了本說明書的目的，冷固化樹脂是通?？梢栽谑覝叵鹿袒娜我鈽渲?。ALPHASET m BETASET ；樹脂為酯固化的酚。聚氨酯樹脂在Geoffrey的美國專利No. 5733952中公開。三聚氰氨樹脂在 Walisser的美國專利No. 5952440、5916966和5296584中公開。ALPHASET樹脂在美國專利 No. 4426467和Re. 32812 (美國專利No. 4474904的再發(fā)行)中公開，所有這些通過參考并入本文。在美國專利No. 5218038中公開的改性甲階酚醛樹脂通過參考的方式全文并入到本文中。這樣的改性甲階酚醛樹脂通過非取代酚和選自由芳基酚、烷基酚、烷氧基酚和芳氧基酚組成的組的至少一種酚類物質(zhì)的共混物與醛反應(yīng)制得。改性甲階酚醛樹脂包括烷氧基改性的甲階酚醛樹脂。示例性烷氧基改性甲階酚醛樹脂為甲氧基改性的甲階酚醛樹脂。示例性苯酚甲階酚醛樹脂為通過在每個分子中含有兩個或更多個羥基的脂肪族羥基化合物存在下，酚與醛發(fā)生反應(yīng)制備的改性含正芐型醚的甲階酚醛樹脂。在一個示例性工藝改進中，該反應(yīng)還可以在一元醇的存在下進行。可用在基材中的適宜熱塑性聚合物的實例為聚烴烯類、聚丙烯酸類、聚碳酸酯類、 聚醇酸樹脂類、聚苯乙烯類、聚酯類、聚酰胺類、聚芳酰胺類、聚酰胺酰亞胺類、聚芳酯類、聚芳基砜類、聚醚砜類、聚苯硫醚類、聚砜類、聚酰亞胺類、聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯類、聚醚酮類、聚醚醚酮類、聚醚酮酮類、聚苯并噁唑類、聚噁二唑類、聚苯并噻嗪并吩噻嗪類、聚苯并噻唑類、聚吡嗪并喹喔啉類、聚均苯四甲酰亞胺類、聚喹喔啉類、聚苯并咪唑類、聚羥基吲哚類、聚氧代異吲哚啉類、聚二氧代異吲哚啉類、聚三嗪類、聚噠嗪類、聚哌嗪類、聚吡定類、聚哌啶類、聚三唑類、聚吡唑類、聚碳硼烷、聚氧雜二環(huán)壬烷、聚二苯并呋喃類、聚苯酞類、聚縮醛類、聚酐類、聚乙烯基醚類、聚乙烯基硫醚類、聚乙烯基醇類、聚乙烯基酮類、聚乙烯基氯化物類、聚乙烯基腈類、聚乙烯基酯類、聚磺酸酯類、聚硫化物類、聚硫代酯類、聚砜類、聚磺酰胺類、聚脲類、聚磷嗪類、聚硅氮烷類、聚硅氧烷類、酚醛塑料、環(huán)氧樹脂、或包括至少一種上述熱塑性材料的組合。天然存在的有機基材為研磨或粉碎堅果殼、研磨或粉碎種殼、研磨或粉碎水果核、 加工過的木材、研磨或粉碎動物骨頭等，或者包含至少一種天然存在的有機基材的組合物。 適宜的研磨或粉碎殼的實例為堅果的殼，如胡桃、美洲山核桃、杏仁、象牙棕櫚果、巴西堅果、落花生(花生)、松果子、腰果、向日葵籽、榛子(榛果)、昆士蘭果、大豆仁(soy nut)、 開心果、南瓜子等，或包含至少一種上述堅果的組合物。適宜的研磨或粉碎種殼(包括水果核)的實例為水果的種子，如，李子、桃子、櫻桃、杏、橄欖、芒果、木菠蘿、番石榴、南美番荔枝、石榴、西瓜，其他植物的研磨或粉碎種殼，如玉米(如玉米棒子或玉米仁)、小麥、稻、高粱等，或者包含前述加工過的木材之一的組合物，比如，那些來自木材如橡木、山胡桃木、胡桃木、楊木、桃花心木，包括這樣的已經(jīng)通過粉碎、切成碎片的加工過的或者其他顆?；问降哪静摹Ｊ纠缘奶烊淮嬖诘幕氖墙?jīng)研磨的橄欖核。該基材可以具有任何希望的形狀，如球狀、橢圓體、立方體、多邊形等。示例性的基材是球形的?；牡男螤顬榍驙畹耐ǔＪ呛虾跣枰?。基材的平均粒徑約為1微米(Pm或 microns)到約1200微米。在一個實施方式中，基材的平均粒徑可為約100微米到約1000 微米。在另一個實施方式中，基材的平均粒徑可為約300微米到約500微米。當(dāng)基材是多孔基材時，可以預(yù)見該基材可以包括能夠聚集形成微?；牡念w粒。 在這樣的情況下，結(jié)合起來形成基材的單個顆?？删哂屑s2到約30微米的平均粒徑。在一個實施方式中，聚集形成基材的顆?？删哂行∮诨虻扔诩s觀微米的平均粒徑。在另一個實施方式中，聚集形成基材的顆粒可具有小于或等于約25微米的平均粒徑。在又另一個實施方式中，聚集形成基材的顆?？删哂行∮诨虻扔诩s20微米的平均粒徑。在又另一個實施方式中，聚集形成基材的顆?？删哂行∮诨虻扔诩s15微米的平均粒徑?？墒褂秒p峰或更高級的粒徑分布。如上所述，基材可以是實心的(即，不存在任何實質(zhì)的孔隙)，且可以進一步是多孔的。通常，多孔基材使得可以被有機材料浸入，因而賦予基材彎曲的能力以及在不變形情況下吸收沖擊和應(yīng)力的能力。多孔基材還允許被以單質(zhì)形式或者多組分形式(如鹽)的輻射敏感性材料的浸漬，或作為有機材料的一部分。聚合物浸漬基材的能力也使得支撐劑破裂的能力最小化，因而減少灰塵的產(chǎn)生。通過用有機材料浸漬多孔無機基材，可調(diào)節(jié)支撐劑的密度以適合各種裂縫條件。通常而言，基材可以具有基于基材總體積為從約到約90%的孔隙率，如大于或等于約20%且小于90%。在一個實施方式中，基材具有基于基材總體積為約20%到約 40%的孔隙率。多孔基材通常具有高表面積。如果基材是多孔的，則希望基材的表面積大于或等于約10平方米每克(m2/gm)。在一個實施方式中，希望基材的表面積大于或等于約IOOm2/ gm。在另一個實施方式中，希望基材的表面積大于或等于約30m2/gm。在又一個實施方式中， 希望基材的表面積大于或等于約500m2/gm。在又一個實施方式中，希望基材的表面積大于或等于約80m2/gm。基材的密度可以根據(jù)支撐劑所用于的應(yīng)用而選擇。希望選擇這樣的基材，其可以賦予支撐劑0. 5-4克每立方厘米(g/cc)的表觀密度。表觀密度被定義為整體支撐劑的密度(即，包括了支撐劑內(nèi)固有的空隙的單位體積的整體材料的重量)。如前所述，在圖1和2中，在基材上設(shè)置了涂層。涂層可以是有機涂層、無機涂層， 如金屬涂層，或者包含至少一個前述涂層的涂層，且還進一步包括輻射敏感性材料。示例性的有機涂層可來自上面列出的熱塑性和熱固性聚合物。輻射敏感性材料是中子響應(yīng)性的，因而它易于與中子反應(yīng)，如通過吸收熱中子以呈現(xiàn)出相對較大的原子截面。通過對中子的這種響應(yīng)性，輻射敏感性材料產(chǎn)生特征伽馬輻射或者中子吸收，其可與周圍地層的材料特性相區(qū)別。優(yōu)選的輻射敏感性材料是那些相對于天然存在于地層中的材料在更大或者不同程度上更容易吸收中子，并比地層中天然存在的材料以不同水平輻射出伽馬輻射和/或中子的材料。優(yōu)選的輻射敏感性材料還在光譜的特征區(qū)域提供了足夠強的信號或者特定輻射敏感性材料的典型的“指紋”信號。這些輻射敏感性材料還起初是非放射性的，以便在引入系統(tǒng)(經(jīng)由它將這些輻射敏感性材料移入井中)中之前，它們可以被安全處理而無在井表面處暴露于輻射或污染的擔(dān)憂或風(fēng)險。盡管輻射敏感性材料起初是非放射性的，而輻射敏感性材料的同位素是這樣的材料，其會變成放射性的(借此，所產(chǎn)生的放射性同位素衰變并發(fā)射可由適宜探測儀探測到的伽馬輻射)，或者經(jīng)過原子核或者原子反應(yīng)，例如通過簡單地吸收一種或多種中子到大于周圍地層的材料的程度。這樣的反應(yīng)可以響應(yīng)于從加速器發(fā)射出的外部中子而進行。如果原始物質(zhì)要通過形成放射性同位素而反應(yīng)，放射性同位素優(yōu)選具有公知的半衰期，從而為了反應(yīng)發(fā)生而不需要延長的加速器輻射，且一旦轉(zhuǎn)化發(fā)生便可存在足夠的探測時間。有利
14的是，在測井工藝完成之后，輻射敏感性材料很快地衰變到非放射性狀態(tài)，因而可以在不必擔(dān)心產(chǎn)生放射性材料的情況下允許使井回到生產(chǎn)狀態(tài)。通常希望的是可測量的輻射的時期為時間長度，從而當(dāng)井開始生產(chǎn)氫碳化合物時材料不再發(fā)射輻射。同樣有利的是，在輻射敏感性材料的半衰期到期之后，可以根據(jù)再次輻照輻射敏感性材料的需要對所述井進行多次重新測井。在一個實施方式中，輻射敏感性材料具有約1秒到小于或等于約100天的半衰期。 在另一個實施方式中，輻射敏感性材料具有約10秒到約50分鐘的半衰期。在又一個實施方式中，輻射敏感性材料具有約12秒到小于或等于約30分鐘的半衰期。輻射敏感性材料的示例性半衰期為從約12秒到約10分鐘。比如，釩的同位素可能具有3. 8分鐘的半衰期， 及銦的同位素可能具有約14秒的半衰期?？蓸?gòu)成支撐劑和/或處理液的一部分的適宜的輻射敏感性材料的實例可以用下面一種或多種材料形成。稀土金屬的鑭系元素可包括鑭、鏑、銪、镥、鈥、釤、釓、鈰及其組合可用作輻射敏感性材料。此外，輻射敏感性材料可包括IIA族0族)元素，如鈣、鎂、鋇和鍶，VIA族(14族)元素，如硒和碲，IB族(11族)元素，如銅、銀和金，IIB族(12族)元素， 如鋅，IIIB族(3族)元素，如鉈，IVB族G族)元素，如鈦和鋯，VB族(5族)元素，如釩、 鈮和鉭，VIB族(6族)元素，如鎢和鉻，VIIB族(7族)元素，如錳，及它們的組合也可以使用?？墒褂玫钠渌牧习ǎ琁IB族(12族)元素，如鎘，VIIB族(7族)元素，如錸，VIIIB 族(8-10族)元素，如鈷、銠、鉬、銣和銥，及它們的組合。上述元素的組合也可以用作輻射敏感性材料。優(yōu)選的輻射敏感性材料包括含鹵素的材料、鏑、鋇、鍶、金、鋯、鉭，及其組合。其他優(yōu)選的輻射敏感性材料包括釩、銦，及它們的組合。優(yōu)選的輻射敏感性材料包括釩、銦、含鹵素的材料、鏑、鋇、鍶、金、鋯、鉭及其組合。其他優(yōu)選的輻射敏感性材料包括釩、銦，及其組
I=I O在一個實施方式中，輻射敏感性材料可包括含鹵素的材料，如單質(zhì)鹵、含氟材料、 含溴材料、含氯材料、含碘材料及其組合。在一個實施方式中，含商素的材料可是非鹽有機材料。適宜的含鹵素的材料的實例包括四溴雙酚A(TBBPA)、三溴苯酚、十溴二苯醚、六溴環(huán)十二烷、聚四氟乙烯(Teflon)、聚三氟氯乙烯(Kel-F)、2_碘-5，5 二氫全氟壬烷、碘代酚及其組合。鹵素物質(zhì)可包括在基材中或者包括在涂層材料中。比如，鹵素物質(zhì)可是形成有機聚合物涂層的聚合物的一部分或者是形成基材的有機材料(粘合劑)或者陶瓷材料的一部分。鹵素物質(zhì)可形成聚合有機涂層、粘含劑材料、或者陶瓷材料的從約Iwt. %到50wt. %, 如從約3到約IOwt. %，比如，從約5wt. %到約6wt. %0輻射敏感性材料可包括各元素的一種或多種同位素，比如溴的Br79和Br81，以及銥的Ir191和Ir193。富同位素的材料的一個來源是可用作輻射敏感性材料的IS0TEC 材料，且可從密蘇里州圣路易斯Sigma-Aldrich獲得。優(yōu)選的同位素各自具有與本文所述的適宜輻射敏感性材料的半衰期時間的半衰期。從本文所述的輻射敏感性材料排除出來的材料IIIA族(13族)元素的硼、鋁、和鎵，IVA族(14族)元素的硅和鍺。因此，支撐劑具有不含有硼、鋁、鎵、硅、鍺及其組合的輻射敏感性材料。另外，支撐劑可具有不含釩、銦或兩者的輻射敏感性材料。在一個實施方式中，用于支撐劑中的輻射敏感性材料是與構(gòu)成基材材料的組分的一種或多種元素或材料不同的材料。因此，輻射敏感性材料可以不含構(gòu)成基材材料的組分的一種或多種元素或材料。比如，如果基材材料是氧化鋯，輻射敏感性材料可以是不同于鋯、氧、或氧化鋯的材料，或換言之，輻射敏感性材料可不含鋯、氧、或氧化鋯。在這樣的實施方式中，輻射敏感性材料可以設(shè)置在基材、涂層或者兩者中。輻射敏感性材料可包括單質(zhì)金屬、金屬合金、金屬鹵化物、鹽、復(fù)合物、懸浮體、及其組合。適宜的金屬鹽的實例包括硫酸鹽、硫化物、及其組合。輻射敏感性材料還可以為包括金屬碳化物、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳氮化物、金屬氮氧化物、及其組合的金屬復(fù)合物。輻射敏感性材料可以為所有可得的形式，包括粉末/顆粒、薄片、聚集物、及其組合。在一個實施方式中，輻射敏感性材料可為顆粒形式，該顆粒具有的顆粒尺寸或直徑從約 1到約20微米(μ m)，比如從約1到約15微米或從約1到約10微米，比如從約2到約5微米。顆粒尺寸使得輻射敏感性材料可以在基材上的聚合物涂層中使用或用于形成聚集物基材?？商娲兀椛涿舾行圆牧峡梢宰陨頌榛纳系耐繉拥男问?，其可以沉積為厚度從約1 到約20微米(μπι)的連續(xù)或非連續(xù)層?？蓪椛涿舾行圆牧线M行選擇以提供與天然存在的材料不同的可測量信號。就此而言，可選擇一種或多種輻射敏感性材料以提供半衰期時間、伽馬射線發(fā)射、伽馬能量 (MeV)、伽馬射線波長、伽馬射線強度、(單一或多種輻射敏感性材料)信號圖案、其他信號特征、及其組合，也即是說不同于任何來自井筒地層材料(背景或天然存在)所產(chǎn)生的輻射。在一個實施方式中，優(yōu)選的輻射敏感性材料單獨選擇或者組合選擇為，一種或多種不是地層的一種或多種特征(非特征)元素的材料。比如，如果地層具有鋁作為特征元素，可以選擇具有不同于鋁的伽馬發(fā)射的輻射敏感性材料?？商娲?，由于本文所描述的過程還可通過測得的伽馬射線放射的程度來區(qū)別輻照前后輻射敏感性材料的量，在一個實施方式中，輻射敏感性材料可還包括地層的一種或多種特征元素。比如，如與背景輻射測量步驟中測量到的地層的一種或多種特征元素的初始量相比，包括了地層的一種或多種特征元素的支撐劑在輻照后將提供不同信號，例如較大的伽馬輻射發(fā)射。在一個實施方式中，兩種或更多種輻射敏感性材料可設(shè)置在支撐劑上或構(gòu)成相同的支撐劑。比如，所述兩種或更多種輻射敏感性材料可設(shè)置在涂層中，可形成基材的一部分或其全部，或者可包括涂層中的第一輻射敏感性材料，和構(gòu)成基材的一部分或全部的第二輻射敏感性材料。據(jù)信通過具有兩種或更多種特征信號或信號圖案，兩種或更多種輻射敏感性材料的構(gòu)造允許與自然環(huán)境更好的區(qū)分，或提供與背景輻射相區(qū)別的獨特信號或者信號圖案。 比如，銦可在井筒中被發(fā)現(xiàn)，如果銦和釩都設(shè)置在涂層中，則含有兩種輻射敏感性材料的支撐劑可位于可以檢測到銦和釩組合產(chǎn)生的特征伽馬輻射信號的任何地方。所述兩種或更多種輻射敏感性材料以不同量和/或比例提供至相同涂層和/或相同基材，或不同涂層和基材，或不同支撐劑。比如具有類似信號的不同量的輻射敏感性材料可形成獨特的信號或信號圖案。類似地，與第二輻射敏感性材料相比，強發(fā)射信號可需要使用于較少量的材料來形成可檢測的信號。而且，可使用具有不同的半衰周期的輻射敏感性材料，來生產(chǎn)隨著時間的獨特的信號或者信號圖案。不同的比例還可以幫助形成獨特的信號或信號圖案，以幫助從背景輻射區(qū)分支撐劑。
在另一個實例中，輻射敏感性材料比如釩的顆粒，可分散在酚類聚合物或環(huán)氧聚合物中，在這些聚合物中，四溴雙酚A已經(jīng)引入聚合物骨架中或者作為獨立的輻射敏感性材料分散。釩和溴都可以用作輻射敏感性材料。兩種輻射敏感性材料都可以作為有機材料而引入。比如，聚四氟乙烯的顆?？梢苑稚⒃诤宓沫h(huán)氧樹脂或者酚醛樹脂中，其中氟和溴都起輻射敏感性材料的作用。可替代地，顆粒基材可涂有聚四氟乙烯以及含溴環(huán)氧或酚醛樹脂，且，氟和溴再次都用作輻射敏感性材料。在一個實施方式中，包括輻射敏感性材料的支撐劑在引入到裂縫中之前，可與不含任何輻射敏感性材料的支撐劑混合。包含輻射敏感性材料的支撐劑與不含任何輻射敏感性材料的支撐劑的混合物被稱為“支撐劑組合物”。支撐劑組合物可含最高達^wt. %的量的輻射敏感性材料，基于支撐劑組合物總重量計。在支撐劑組合物中輻射敏感性材料的示例性量為約0. 5wt. %到約IOwt. %，基于支撐劑組合物總重量。在另一個實施方式中，可以將含有不同輻射敏感性材料的支撐劑混合。比如，第一支撐劑可包含第一輻射敏感性材料，而第二支撐劑可包含第二輻射敏感性材料。比如，第一支撐劑可包括某種含釩的化合物，而第二支撐劑包括不同的含釩化合物或者含銦化合物。在輻射敏感性材料的一個實例中，輻射敏感性材料可包括釩和/或銦或包含前述輻射敏感性材料的至少一種的組合物。釩和銦是實用的，因為它們在其自然狀態(tài)下具有非常強烈的響應(yīng)。在一個實施方式中，在涂覆基材之前，釩和/或銦金屬顆粒被分散在有機和 /或無機材料中。在另一個實施方式中，釩的和/或銦的鹽可在施涂基材之前分散在有機和 /或無機材料中?？捎米鬏椛涿舾行圆牧系氖纠遭C鹽為硫酸氧釩、正礬酸鈉或鉀、偏釩酸鈉或鉀、 釩的氯化物鹽等，或者包含至少一種上述釩鹽的組合。還可以使用其他含釩的化合物?？梢允褂玫拟C化合物的實例為氧化釩類，比如，三氧化二釩、五氧化二釩等，或包含至少一種上述氧化物的組合。其他釩化合物的實例(可單獨或相互組合使用)，包括釩金屬、釩合金， 如釩/鋁合金、鐵礬合金，或釩碳氮化物粉末，如NITR0VAM 釩，其可以從賓夕法尼亞州的匹茲堡Mratcor有限公司商購得到。示例性的銦鹽是氯化銦、硫酸銦等，或包含至少一種上述銦鹽的組合物。在一個實施方式中，銦鹽或者釩鹽可分散在支撐劑涂層中，且可在支撐劑引入到地層中之后反應(yīng)形成金屬。在優(yōu)選的實施方式中，釩化合物可與為釩碳氮化物粉末或OTTR0VAM釩的釩化合物一起使用。該粉末的粒徑約1-15微米(μ m)，優(yōu)選1-10微米且更優(yōu)選地2-5微米。在另一個優(yōu)選的實施方式中，釩化合物為釩碳氮化物粉末或NITROVAiHA (其中以釩金屬計 65wt. %到75襯.％ )，其基于支撐劑和/或壓裂液總重量以0.01到5wt. %，優(yōu)選0. 05到 2wt. %且更優(yōu)選地0. 1到Iwt. %的水平(以釩金屬計)使用。輻射敏感性材料可以存在于處理液中。處理液為被設(shè)計且制備為解決特定井筒或者油層條件的流體。處理液通常在井場處為廣泛目的而制備，比如，油層氣或水的增產(chǎn)、 隔離或者控制。處理液可包括，但不限于，增產(chǎn)液、含表面活性劑的流體，及其組合，以及任何能夠運送本文所述的輻射敏感性材料的流體，比如以水或者鹵水為例。增產(chǎn)液是為增產(chǎn)目的如壓裂(也稱為水力壓裂)而制備的處理液。增產(chǎn)液可以是，比如，酸或以溶劑為基礎(chǔ)的，比如鹽酸。增產(chǎn)液可以為壓裂液。壓裂液可用于周期性作用于油井或者氣井進行增產(chǎn)處理，以提高對油層的滲透性，引致豎直裂縫打開。本文所述的支撐劑可與處理液混合以便當(dāng)處理完成時保持裂縫打開。當(dāng)輻射敏感性材料存在于處理液中時，它可以是以懸浮顆粒、乳液、分散體、溶解在處理液中，及其組合的形式存在。懸浮顆?？梢允潜疚乃龅闹蝿?。輻射敏感性材料可包括部分表面活性劑或者任意其他設(shè)置在處理液中的聚合物材料。該處理液，比如壓裂液，可包括基于處理液總重約0. Olwt. %到約35wt. %的量的輻射敏感性材料。在一個實施方式中，處理液，如壓裂液，可包括基于處理液總重量的約 2wt. %到約25wt. %的量的輻射敏感性材料。在又一個實施方式中，處理液可包括基于處理液總重量的約3wt. %到約15wt. %的量的輻射敏感性材料。示例性的輻射敏感性材料的量為基于處理液總重量的約5wt. %。在一個實施方式中，處理液可包括非反應(yīng)性流體或反應(yīng)性流體。非反應(yīng)性流體為對井筒地層的材料而言化學(xué)惰性或基本上化學(xué)惰性的流體。如此，該流體和井筒地層的材料之間最小限度發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或沒有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。非反應(yīng)性流體可涉及井筒地層材料的物理轉(zhuǎn)變。非反應(yīng)性流體的實例包括水、稠化水、滑溜水(水和提高水的流體流動性的化學(xué)品)、油、碳氫化化合物、稠化烴，如柴油，及其組合。非反應(yīng)性流體可以是用二氧化碳或氮進一步賦能的流體(包括泡沫)。反應(yīng)性流體可包括與地層材料起化學(xué)反應(yīng)的任意材料。反應(yīng)性流體的實例包括酸體系、稠化酸體系、苛性體系、延遲反應(yīng)體系、水、鹵水(鹽水)、含表面活性劑的溶液及其組合。反應(yīng)性流體可以是用二氧化碳或氮進一步賦能的流體(包括泡沫)。在一個實施方式中，反應(yīng)性流體可以是與其他工藝中所用的相同流體，比如反應(yīng)性流體是與用于在地層中產(chǎn)生裂縫的流體相同的流體。優(yōu)選的反應(yīng)性流體將減少或者不與輻射敏感性材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。流體是反應(yīng)性還是非反應(yīng)性的，可進一步取決于地層的材料和其他操作參數(shù)。比如，當(dāng)井筒地層為沙石地層時，水為上述非反應(yīng)性流體。相反，當(dāng)井筒地層為粘土地層時，水可以為反應(yīng)性流體。一種反應(yīng)性流體是酸體系，其可包括無機酸。礦物酸可用于使材料在井筒地層中去穩(wěn)定，或者從井筒地層中將材料移除，比如當(dāng)材料為碳酸鹽類，且傾向于酸溶解時。氫氟酸和土酸可用來使沙石、粘土和其他硅酸鹽和鋁硅酸鹽膠結(jié)材料去穩(wěn)定或?qū)⑺鼈円瞥?。氫氟酸可為氫氟酸前體的形式，如氟化氫銨的形式，且尤其是可以與酸前體如酯類、聚乳酸、 和/或硫酸氫鈉一起泵送。酸體系的一個實例可以為氫氟酸和鹽酸的混合物。在另一個實例中，12% HCl/3% HF或8% HBF4(四氟硼酸或氟硼酸)的混合物可用在含鉀礦物沙石中， 以將沙石地層中的近井筒危害除去。示例的酸處理液特別地用來溶解破壞性的固體顆粒， 通常為來自鉆泥或來自地層自身的粘土。其他體系包括用于酸壓裂處理技術(shù)中的酸體系。反應(yīng)性流體可具有不同的濃度的上述各種酸。酸濃度可以為反應(yīng)性流體的從約 0. Iwt %到約55wt. %，如從約5wt. %到約35wt. %。酸體系可包括稠化(粘稠)或未稠化的酸混合物?？列泽w系的一個實例為含有強堿如氫氧化鈉(NaOH)的體系?？列泽w系已在之前用來溶解硅酸鹽，且可以與支撐劑和本文所述的材料一同使用以使顆粒之間的膠結(jié)去穩(wěn)定。另一種反應(yīng)流體為延遲反應(yīng)體系，比如氧化鎂(MgO)，固體NaOH片，或堿玻璃，其在泵送完成后可保持在裂縫中，并允許該反應(yīng)流體進行反應(yīng)。另外，所述反應(yīng)性體系可包括各種類型的有機螯合劑，如乙二胺四乙酸(EDTA)。如果地層材料是粘土，那么一些簡單的鹵水 (NaCl)、新鮮水、或簡單的表面活性劑可用作反應(yīng)性流體，以使材料去穩(wěn)定。另外，反應(yīng)性流體被設(shè)計為具有恰當(dāng)?shù)牧髯冃院托沽魈卣鳎员闶蛊淇梢员槐盟停?并使其可以將反應(yīng)性材料置于離井筒足夠遠的地方。對于此的基本技術(shù)與在其他壓裂操作中所用技術(shù)基本上相同。這樣的技術(shù)進一步在2009年11月2日提交的美國專利申請?zhí)?12/520905中公開，其通過參考至與本文所主張的實施方式和說明書不存在不一致之處的程度并入本文。反應(yīng)性流體可用來承載并放置支撐劑，或在沒有支撐劑的情況下進行泵送。當(dāng)不包括有支撐劑時，酸在地層材料上的反應(yīng)可形成不規(guī)則表面，其甚至在處理結(jié)束且所產(chǎn)生的裂縫試圖閉合之后仍然保持打開。使用反應(yīng)性流體的實例可以為在酸壓裂處理過程中使用。優(yōu)選的反應(yīng)性流體具有減少與本文所述的輻射敏感性材料進行化學(xué)反應(yīng)或者不與之進行化學(xué)反應(yīng)的組成。在又一個實施方式中，處理液如壓裂液和包含在外理液中的支撐劑都可包括輻射敏感性材料。在一個實施方式中，處理液和支撐劑可都含有相同的一種或多種輻射敏感性材料，或者在相同的一種或多種輻射敏感性材料的鹽陽離子的情況下。比如，處理液可包括溶解的硫酸氧釩，而包含在處理液中的支撐劑可包含三氧化二釩。在暴露于中子中時，硫酸氧釩和三氧化二釩可發(fā)射可用于計算裂縫幾何形狀的伽馬輻射。在又一個實施方式中，處理液和包含在處理液中的支撐劑可包括不同的材料或陽離子。比如，處理液可包含第一輻射敏感性材料，而包含在處理液中的支撐劑可包含第二輻射敏感性材料或者本文中描述的支撐劑涂層中和/或基材中的一種或多種輻射敏感性材料。比如，處理液可包含第一輻射敏感性材料的鹽，比如硫酸氧釩，而支撐劑可包含本文所述的第二輻射敏感性材料的鹽。在相關(guān)的實施方式中，處理液可包含輻射敏感性材料的鹽， 而支撐劑可包含包含有金屬顆粒的輻射敏感性材料。比如，處理液可包含硫酸氧釩，而支撐劑可包含本文所述的第二輻射敏感性材料的顆粒。當(dāng)處理液和支撐劑都包含輻射敏感性材料時，處理液和支撐劑可位于井筒中對方不存在的不同的位置。比如，支撐劑可位于裂縫中，而處理液位于裂縫中，也位于離開裂縫的井筒的某部分。在一個實施方式中，在一個確定裂縫高度的方法中，具有本文所述的輻射敏感性材料的(標記的)支撐劑和/或(標記的)處理液，如壓裂液，被引入到地層中。比如，標記的支撐劑和/或標記的處理液可包含銦和/或釩。然后將標記的支撐劑和/或標記的處理液在測井道次期間用中子轟擊。測井道次是測井工具被引入到井中及地層裂縫的中子轟擊被引發(fā)的階段。然后在包含了標記的支撐劑和/或標記的處理液的經(jīng)輻照的地層材料上進行伽馬射線光譜分析，以在高于和低于峰值能量(也被稱為非高峰能量)獲得來自輻射敏感性材料，如釩和/或銦的伽馬計數(shù)率。來自輻射敏感性材料，如釩和/或銦的伽馬計數(shù)率在峰值能量處測量。非峰值測量用來從峰值能量移除背景輻射的部分。使用光譜學(xué)軟件程序來完成背景移除。由存在的比如是鋁、硅、鐵等的材料發(fā)射的額外的背景輻射，也在獲得被注入裂縫中的輻射敏感性材料如銦和/或釩的峰值能量之前移除。材料，如鋁、硅、鐵等，通常存在于地層中和井筒套筒中，也由于中子轟擊而產(chǎn)生伽馬輻射。移除(扣除)該背景輻射的貢獻以及非峰值能量輻射，通常留下被注入的輻射敏感性材料的峰值能量。這些峰值能量可用來評估裂縫的幾何形狀。在示例性實施方式中，注入的輻射敏感性材料的峰值能量位置可用來確定裂縫的高度。在評估由于如鋁、硅、鐵等的材料造成的輻射的一個方法中，在單測井道次期間用中子輻照地層裂縫。在該道次期間，進行整個能量譜的伽馬射線光譜分析。在測井道次之后，由于具有短的半衰期的材料(如釩和/或銦)所造成的所有輻射將消失，留下自然存在于壓裂地層的那些元素發(fā)射出來的輻射?？商娲?，測井道次可分級進行或者以連續(xù)方式執(zhí)行，其中輻照過程及第二探測過程之間的時間差比沉積的輻射敏感性材料的半衰期長。為了以單道次測量裂縫的高度，希望的是，獲得涵蓋了由輻射敏感性材料(如釩和/或銦)以及其他在壓裂的地層中天然存在的材料發(fā)射的伽馬射線的整個能譜的伽馬射線測量。所述輻射測量通過使用測井工具中存在的探測器進行。如上所述，從峰值能量處獲得的測量值中扣除在非峰值能量處獲得的測量值，以移除背景輻射。該背景輻射涉及從天然存在于地層中的原子核(如鋁、硅、鐵等)的活化而獲得的輻射信號。要注意的是，一些輻射還可從井筒套筒中使用的材料中發(fā)射出來，且它們將被移除。這些來自存在于井筒和地層中材料的背景輻射因為以類似于來自注入到地層裂縫中的輻射敏感性材料的方式暴露于中子中而產(chǎn)生。在測井道次之后，從輻射敏感性材料的活化而發(fā)射的輻射將會因為這些材料的半衰期而消失，留下來自存在于地層中的如鋁、硅、鐵等材料的自然背景輻射。然后，可以測量該背景輻射并被從輻射敏感性材料的測量峰值能量中扣除，以評估裂縫高度。在另一個實施方式中，在另一個確定裂縫高度的方法中，可向地層中引入具有不同密度的經(jīng)標記的支撐劑。然后，經(jīng)標記的支撐劑的重力分離可用來確定裂縫的幾何形狀。 較重的經(jīng)標記的支撐劑將沉到裂縫底部，而較輕的支撐劑將浮到裂縫的頂部。在一個實施方式中，具有較高密度的支撐劑可用第一輻射敏感性材料標記，而具有較輕密度的支撐劑可用第二輻射敏感性材料標記。從經(jīng)標記的支撐劑獲得的伽馬輻射信號可用于確定高度， 以及裂縫的其他幾何特征。比如，如果密度較大的支撐劑包含釩，且較輕的支撐劑包含銦， 那么來自釩的伽馬輻射信號和來自銦的伽馬輻射信號可用來確定裂縫的高度。在又一個實施方式中，在另一個確定裂縫高度的方法中，能夠被取向的標記的支撐劑可用來確定裂縫高度。所述支撐劑除輻射敏感性材料以外還可包含活性材料，其中所述活性材料可用來使支撐劑取向。促進支撐劑中取向的該活性材料可通過外部活化信號進行活化，例如無線電信號、電場、磁場、超聲波信號等。在一個實施方式中，標記的支撐劑可包括導(dǎo)電顆粒，例如，導(dǎo)電金屬顆粒、碳納米管等，這使得支撐劑可通過施加的電場進行重新排列。因此，在標記的支撐劑被引入到地層中之后，活性材料可通過施加適宜的外部活化信號而活化，從而促進再取向。在達到所希望的定位之后，標記的支撐劑被中子轟擊而產(chǎn)生伽馬射線。測得的伽馬射線與取向相關(guān)，從而推導(dǎo)出關(guān)于裂縫幾何形狀的信息。當(dāng)標記的支撐劑能夠被取向時，測井工具可包括能夠使懸浮的顆粒取向以及能夠測量標記的顆粒中所產(chǎn)生的取向的設(shè)備。該方法是有利的，因為它使用了測井工具的單道次來確定裂縫高度。在輻照之后， 輻射敏感性材料因為其極其短的半衰期而可留在井下。這允許發(fā)生了壓裂之后在很大的時間間隔后可以再確定裂縫的幾何形狀。比如，裂縫幾何形狀的測定可在壓裂發(fā)生的一開始
20就進行。由于輻射敏感性材料可保留在地層中，而不對土壤或地下水或地上的人員造成任何損害，裂縫幾何形狀的另一測量可在數(shù)月間隔之后進行，以觀測裂縫的變化。其他方法通常需要測井工具的兩個或更多道次來確定裂縫高度。本發(fā)明方法的有利之處還由于防止土壤和地下水被放射性材料污染。由于用于本發(fā)明方法中的輻射敏感性材料具有短的半衰期，可以防止地下水流和土壤的污染。此外，如果發(fā)生從井中倒流，那么大大降低操作人員遭受輻射的風(fēng)險。這個方法還避免了放射性示蹤物的使用。放射性示蹤物的使用可污染地下水流并對環(huán)境有害。其他使用放射性示蹤物的方法必須進行背景-測井道次，以移除來自存在于地層內(nèi)的物質(zhì)的天然伽馬輻射。當(dāng)注入的放射性材料消失時，和/或當(dāng)該材料難于定位時， 和/或當(dāng)這個材料在地層中定位很深難以找到的時候，這個背景移除最為重要。為了提供對本發(fā)明(包括其代表性的優(yōu)點)更好的理解，提供下面的實施例?？梢岳斫?，實施例僅作為解釋性目的，不應(yīng)視為將本發(fā)圍內(nèi)限定為任何特定材料或條件。
實施例通過預(yù)混合70克油井樹脂Oil Well Resin 0WR-262E (其是液態(tài)酚醛甲階樹脂) 和(3. 75克80%的)或(6. O克50%的)的釩合金復(fù)合物的溶液制成預(yù)固化樹脂涂層。 然后將預(yù)混合溶液加入到預(yù)熱到380-400° F(193-204°C )的溫度的1千克壓裂基材中。 然后，將該基材和預(yù)混合溶液在持續(xù)攪動下混合在一起。在2分鐘30秒時將表面活性劑 (Chembetaine)添加到該循環(huán)中。在3分鐘40秒停止攪動并將該經(jīng)涂覆的材料放到預(yù)熱到 320° F(160°C)的爐中進行3分鐘40秒的后烘烤。然后從爐內(nèi)移出該經(jīng)涂覆的材料并冷卻到室溫。使用上述步驟，制備數(shù)種釩合金復(fù)合物(具有不同粒徑)用于進一步的測試。結(jié)果顯示在表1中。
表權(quán)利要求
1.用于處理地下地層的方法，包括a)將包含輻射敏感的支撐劑、壓裂液或者兩者設(shè)置在地層裂縫中，其中輻射敏感性材料是非放射性的；b)在將輻射敏感性材料設(shè)置在地層裂縫中之后，相鄰于地層裂縫的至少一個區(qū)段定位測井工具，其中所述測井工具包括第一探測設(shè)備，中子發(fā)射儀以及第二探測設(shè)備；c)使用第一探測設(shè)備將所述地層裂縫的至少一個區(qū)段所發(fā)射的伽馬輻射測量第一時間段；d)相鄰于所述至少一個區(qū)段定位中子發(fā)射儀；e)對所述地層裂縫的至少一個區(qū)段輻照第二時間段；f)相鄰于所述地層裂縫的至少一個區(qū)段定位第二探測設(shè)備；g)將由設(shè)置在所述地層裂縫的至少一個區(qū)段的支撐劑、壓裂液或兩者的任何經(jīng)輻照的輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射測量第三時間段；并且h)從由所述地層裂縫的至少一個區(qū)段的經(jīng)輻照的輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射扣除所述地層裂縫的至少一個區(qū)段所發(fā)射的伽馬輻射，其中步驟b)到步驟h)以單測井道次進行。
2.權(quán)利要求1的方法，進一步包括i)由所述地層裂縫的至少一個區(qū)段發(fā)射的伽馬輻射與相鄰于所述地層裂縫的至少第一區(qū)段的經(jīng)輻照的輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射之間的差確定地層裂縫的高度。
3.權(quán)利要求2的方法，進一步包括j)在輻射敏感性材料的半衰期到期之后重復(fù)步驟b)到h)，以再次確定地層裂縫的高度。
4.權(quán)利要求4的方法，其中單測井道次包括對壓裂地層的第二區(qū)段執(zhí)行步驟b)到h)。
5.權(quán)利要求1的方法，其中單測井道次包括連續(xù)性移動或者周期性移動。
6.權(quán)利要求5的方法，其中第一時間段、第二時間段和第三時間段各持續(xù)約2到約10分鐘。
7.權(quán)利要求1的方法，其中輻射敏感性材料包括選自單質(zhì)金屬、金屬合金、鹽、復(fù)合物、懸浮體及其組合組成的組中的材料。
8.權(quán)利要求1的方法，其中輻射敏感性材料，在被輻照之后，具有小于或等于約100天的半衰期。
9.權(quán)利要求1的方法，其中輻射敏感性材料包括約1-20μ m的粒徑。
10.權(quán)利要求1的方法，其中輻射敏感性材料包括選自由鑭、鏑、銪、镥、鈥、釤、釓、鈰、溴、錳、金、錸、鎢、鋇、鍶、鍺、金、鋯、鉭、鎢、鉻、錳、硼、銥、鎘、鎵、錸及其組合組成的組中的材料。
11.權(quán)利要求1的方法，其中支撐劑包括基材和設(shè)置于其上的涂層，且輻射敏感性材料包括基材、涂層或兩者。
12.權(quán)利要求11的方法，其中涂層包括具有最高達約20μ m的厚度的輻射敏感性材料的連續(xù)或非連續(xù)沉積。
13.權(quán)利要求1的方法，其中支撐劑包括含有輻射敏感性材料的第一支撐劑和不含任何輻射敏感性材料的第二支撐劑的混合物。
14.權(quán)利要求1的方法，其中支撐劑包含釩碳氮化物粉末。
15.權(quán)利要求1的方法，其中支撐劑設(shè)置在包含酸混合物的處理液中。
16.支撐劑，包括基材和設(shè)置在基材上的涂層，其中基材、涂層中的至少一個或者兩者包含一種或多種輻射敏感性材料，該輻射敏感性材料選自由含鹵素的材料、鑭系材料及其組合組成的組中，且其中所述一種或多種輻射敏感性材料包括小于約20 μ m的粒徑或者厚度，且其是非放射性的，直至被中子轟擊。
17.權(quán)利要求16的支撐劑，其中所述涂層包括選自有機材料、無機材料及其組合的組中的連續(xù)或非連續(xù)材料。
18.權(quán)利要求16的支撐劑，其中所述一種或多種輻射敏感性材料包括涂層，且其被沉積為從0. 1 μ m至Ij 20 μ m的厚度。
19.權(quán)利要求17的支撐劑，其中所述有機材料包括聚合物材料，該聚合物材料包括設(shè)置在聚合物材料中或整合入聚合物材料的聚合物骨架內(nèi)的一種或多種輻射敏感性材料。
20.權(quán)利要求17的支撐劑，其中所述無機材料包括選自由單質(zhì)金屬、金屬合金、鹽、復(fù)合物、懸浮體及其組合組成的組中的材料。
21.權(quán)利要求16的支撐劑，其中所述基材包括具有填料的有機顆粒，并且一種或多種輻射敏感性材料分散在基材中。
22.權(quán)利要求16的支撐劑，其中輻射敏感性材料至少包含釩，且其中，被輻照后，輻射敏感性材料具有約10秒到約50分鐘的半衰期。
23.權(quán)利要求16的支撐劑，其中輻射敏感性材料為釩粉末。
24.權(quán)利要求23的支撐劑，其中，釩粉末包括釩碳氮化物材料并具有約1_20μπι的粒徑，且其中以釩金屬計，釩粉末的量是0. 01 %到5wt. %，基于支撐劑總重量。
25.權(quán)利要求16的支撐劑，其中，基材包含第一輻射敏感性材料，而涂層包含不同于第一輻射敏感性材料的第二輻射敏感性材料。
26.包含權(quán)利要求17的支撐劑的處理液。
全文摘要
本發(fā)明提供了利用輻射敏感性材料的制品和方法。一方面，支撐劑、處理液或兩者可包含輻射敏感性材料。另一方面，提供如下的方法，包括在地層裂縫中設(shè)置包含輻射敏感性材料的支撐劑和/或處理液，用中子對輻射敏感性材料進行輻射，以單道次測量輻射敏感性材料發(fā)射的伽馬輻射，并由測量的伽馬輻射確定地層裂縫高度。該單道次可以是連續(xù)或者周期性的過程。
文檔編號E21B47/10GK102587895SQ201110463168
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者A·L·麥克拉里, J·W·格林, R·R·麥克丹尼爾 申請人:邁圖專業(yè)化學(xué)股份有限公司