Номер патента: 7449

Опубликовано: 27.10.2006

Авторы: Гзара Кайс, Бессон Кристиан, Дерош Жан, Вилльберг Дин, Бабур Камал

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ обработки подземного пласта жидкостью разрыва, содержащей расклинивающий наполнитель, включающий следующие этапы:

а) введение в жидкость разрыва производящий шум материал в виде частиц, выбираемого из группы, состоящей их взрывчатых, имплозивных, быстрогорящих и энергетических веществ в виде частиц;

b) закачка жидкости разрыва в подземный пласт через скважину;

c) разряд материала в виде частиц.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, заключающийся в регистрации акустических сигналов, создаваемых разрядом материала в виде частиц.

3. Способ по п.1 или 2, который представляет собой гидравлический разрыв пласта.

4. Способ по любому из пп.1-3, в котором материал в виде частиц содержит защитную оболочку.

5. Способ по любому из пп.1-4, в котором выпуск материала в виде частиц осуществляется воздействием жидкости разрыва или пластовых текучих сред на этот материал.

6. Способ по любому из пп.1-5, в котором материал в виде частиц содержит полые стеклянные сферы.

7. Способ по любому из пп.1-6, в котором материал в виде частиц содержит смесь взрывчатого вещества и детонаторов.

8. Способ по п.7, в котором взрывчатое вещество содержит волокна или покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть расклинивающего наполнителя.

9. Способ по п.7, в котором детонаторы и/или взрывчатое вещество содержат защитный слой для предотвращения преждевременной детонации во время закачивания жидкости разрыва.

10. Способ по любому из пп.1-9, в котором разряд материала в виде частиц осуществляется при воздействии на этот материал анизотропного напряжения.

11. Способ по любому из пп.3-10, в котором разряд материала в виде частиц используют для определения времени смыкания разрыва и давления разрыва.

12. Способ по любому из пп.3-10, дополнительно содержащий этап определения размера разрыва на основе регистрируемых акустических сигналов.

13. Способ по п.1, в котором выпуск материала в виде частиц обеспечивает локализованное высокоскоростное движение жидкости.

 

Текст

Смотреть все

007449 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится, в общем, к гидравлическому разрыву подземных пластов и, в частности, к способу и средству для оценки геометрии гидравлического разрыва во время или после проведения гидравлического разрыва. Предшествующий уровень техники Гидравлический разрыв служит основным инструментом для повышения производительности скважин посредством выполнения или продолжения каналов от ствола скважины к коллектору. Описанную операцию выполняют, по существу, закачиванием жидкости для гидравлического разрыва в ствол скважины для вскрывания подземного пласта, и нагнетанием жидкости разрыва в слои или породу пласта под давлением. В слоях или породе пласта вызывается растрескивание, образование или расширение,по меньшей мере, одного разрыва. В разрыв вводят расклинивающий наполнитель для предотвращения закрытия разрыва, и таким образом разрыв обеспечивает увеличенный поток извлекаемых текучих сред,т.е. нефти, газа или воды. Таким образом, расклинивающий наполнитель используют для распора стенок разрыва, чтобы сформировать проводящий канал к стволу скважины после прекращения накачивания. Следовательно,введение соответствующего расклинивающего наполнителя с соответствующей концентрацией для образования подходящей набивки расклинивающим наполнителем необходимо для успеха операции гидравлического разрыва пласта. Геометрия выполненного гидравлического разрыва непосредственно влияет на эффективность процесса и успех операции. Однако, в настоящее время не существует прямых способов измерения размеров гидравлического разрыва. Все три способа, применяемых в настоящее время, анализ давления, такие как анализ данных наблюдения наклономером и микросейсмический контроль распространения гидравлического разрыва, требуют выполнения операции обратной свертки на собранных данных для выведения геометрии разрыва с использованием моделей, которые сильно зависят от принципиальных допущений,и часто результаты описанных анализов переходят в догадку. Все упомянутые способы используют косвенные измерения и сложны для использования, за исключением анализа по окончании процесса, а не оценки и оптимизации операции по гидравлическому разрыву пласта в реальном времени. Кроме того,упомянутые способы предоставляют мало информации о фактической форме расклиненного наполнителем разрыва пласта. Поэтому целью настоящего изобретения является создание нового подхода к оценке геометрии гидравлического разрыва. Сущность изобретения Предметом настоящего изобретения является способ оценки геометрии разрыва с использованием взрывчатого, имплозивного или быстрогорящего материала в виде частиц, вводимого в жидкость разрыва и накачиваемого в разрыв во время обработки пласта для интенсификации притока. Частицы взрывают или воспламеняют во время такой обработки, после обработки во время закрытия разрыва или после обработки. Акустический сигнал, формируемый выпуском указанного материала, регистрируется геофонами, установленными на поверхности земли, в соседней наблюдательной скважине или в обрабатываемой скважине. Технология аналогична той, которая в настоящее время применяется при микросейсмической регистрации, однако, по настоящему изобретению, сигнал гарантированно возникает в разрыве. Краткое описание чертежей Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из прилагаемых подробного описания и чертежей. Фиг. 1 изображает три геометрии разрыва: образованного разрыва, расклиненного наполнителем разрыва и эффективного разрыва. Фиг. 2 - график, показывающий сейсмическую энергию в источнике, необходимую для регистрации события на расстояние r от источника. Фиг. 3 - принципиальную схему одной конструкции взрывчатой частицы. Фиг. 4 - принципиальную схему смеси взрывчатых волокон, детонаторов (запалов) и расклинивающего наполнителя. Фиг. 5 - принципиальную схему двух альтернативных вариантов осуществления настоящего изобретения: в соответствии с показанным левым вариантом осуществления, волокна/детонаторы закачивают с перерывами в течение обработки (порционное закачивание), в соответствии с показанным правым вариантом осуществления, волокна/детонаторы закачивают непрерывно в течение обработки. Фиг. 6 - схематический вид способа в целом с планом расположения оборудования. Фиг. 7 - схематический вид капсюлей-детонаторов (запалов), заключенных в защитной оболочке в форме шарика.Подробное описание изобретения Как показано на фиг. 1, существуют три основных типа геометрий, которые представляют интерес при контроле операции по гидравлическому разрыву пласта: геометрия образованного разрыва, в которой отыскивают границу 2 породы, разрываемой во время операции; геометрия расклиненного наполнителем разрыва, в которой отыскивают границу 4 набивки расклинивающим наполнителем после закры-1 007449 тия разрыва, и геометрия эффективного разрыва, в которой отыскивают границу 6 разрыва, воспринимаемую коллектором и стволом скважины. Длина и высота эффективного разрыва обычно меньше, чем длина и высота расклиненного наполнителем разрыва, которые сами по себе меньше длины и высоты образованного разрыва. Например, на фиг. 1 показан коллектор, содержащий пустые слои 8 и продуктивные слои 10, и перфорационные каналы 12, и эффективный разрыв представляет собой зону расклиненного наполнителем разрыва перфорированного продуктивного слоя. Наиболее желательно выяснить геометрию эффективного разрыва, второй по значимости является геометрия расклиненного наполнителем разрыва, и последней по значимости является геометрия образованного разрыва. В настоящее время существуют три технологии определения геометрии гидравлических разрывов. Первая, которая является во многом косвенной, связана с аппроксимацией кривой восстановления давления, получаемой во время операции. Данная технология является очень гипотетичной, поскольку известно лишь два параметра, давление у устья скважины и расход, в то время, как общая характеристика давления является функцией, по меньшей мере, шести разных свойств. Точность данного процесса повышается при использовании скважинных манометров, что делается редко из-за затрат и технических сложностей. Второй, более прямой способ использует наклономеры для измерения наклона поверхности земли вблизи скважины или вблизи ствола наблюдательной скважины. Данный способ сопряжен со значительным объемом работ по обратной свертке сигнала. Неравномерности типа рваного распространения разрыва в многослойных пластах невозможно просто различить данным способом. Третий способ связан с регистрацией микросейсмических событий, вызываемых операцией по гидравлическому разрыву пласта во время распространения или закрытия разрыва. Распространение разрыва, смещения пород и проскальзывания по плоскостям напластования и естественным трещиноватостям порождают сейсмические события. Формы акустических волн от данных событий регистрируются связками сейсмоприемников, установленных на поверхности земли, в скважине, подвергаемой гидравлическому разрыву, или в стволе соседней наблюдательной скважины. Один из основных недостатков микросейсмического способа заключается в том, что источники акустического сигнала могут находиться на значительном расстоянии от самого разрыва. Упомянутые события образует рой вокруг фактического разрыва. Рассеянное распределение вышеупомянутых событий несколько осложняет обратную свертку при вычислении фактических размеров гидравлического разрыва. Кроме того, гидравлический разрыв не обязательно вызывает микросейсмичность, поэтому отсутствие событий не означает отсутствие разрыва в тихих зонах. В соответствии с настоящим изобретением, во время операции в гидравлический разрыв закачивают заряды взрывчатого вещества или имплозивные вещества. Когда данные заряды воспламеняются или взрываются, они создают акустические или сейсмические картины волн, гарантированно исходящих изнутри разрыва. Поскольку источник данных акустических волновых картин гарантированно находится внутри разрыва, то обратная свертка результирующих сейсмических колебаний значительно упрощается,и карта, созданная таким способом, намного точнее той, которую в настоящее время можно получить микросейсмическим способом. В настоящем описании используются различные термины для обозначения событий, которые порождают акустический или сейсмический сигнал. К упомянутым терминам относятся детонация, взрыв, имплозия, воспламенение, горение, экзотермическая реакция и другие соответствующие формы перечисленных слов, например, взрывчатое вещество, детонатор, горючее вещество и т.д. Следует понимать, что ниже применяется общий термин разряд (и другие соответствующие формы данного слова) для представления любого и всех упомянутых событий. Однако, в особенности при совместном описании детонаторов и взрывчатых веществ, следует понимать, что в таком случае авторы подразумевают, что детонация детонатора, в свою очередь, вызывает взрыв взрывчатого вещества(несмотря на то, что данная детонация и данный взрыв представляют собой разряды). Как упоминалось выше, настоящее изобретение нуждается в использовании энергетических веществ, взрывчатых или горючих веществ, для порождения регистрируемого сейсмического сигнала на некоторых расстояниях. Краткий перечень типичных взрывчатых веществ, применяемых при нефтегазодобывающей разведке и добыче, приведен в табл. 1. Энтальпию реакции используют для аппроксимации энергии, высвобождаемой во время взрыва, как подробно излагается в нижеприведенных работах, включенных в настоящее описание путем отсылки: В соответствии с настоящим изобретением, подходящие шумовые частицы должны быть достаточно небольшими для накачивания во время операции по гидравлическому разрыву пласта, но достаточно энергоемкими для формирования сигнала, который можно регистрировать сейсмоприемниками или измерителями ускорений, установленными в подвергаемой разрыву скважине по меньшей мере в одной наблюдательной скважине или на поверхности. Кроме того, размеры взрывного устройства или взрывчатого материала предпочтительно должны быть такого же масштаба, что и расклинивающего наполнителя, чтобы не отделяться, когда жидкость/суспензия разрыва перемещаются вниз по разрыву. Из промысловой практики накачивания расклинивающего наполнителя, волокон и материалов для предотвращения обратного тока расклинивающего наполнителя найдены типичные размеры частиц, которые можно закачивать с расклинивающим наполнителем 20/40, см. табл. 2. Таблица 2. Минимальные и максимальные оценки мощности излучения сейсмических волн взрывчатым порошковым веществом, допускающим закачивание насосом Частицы приведенных размеров обычно меньше, чем большинство детонирующих устройств, используемых в настоящее время, а физические размеры энергетических веществ, конечно, существенно влияют на воспламенение и распространение энергетических фронтов в устройстве. Однако, миниатюризация взрывных источников является областью активных исследований для большого числа гражданских и военных применений, рассмотренных в работе D. Scott Steward, Towards the Miniaturization of ExplosiveTechnology, Proceedings of the 23rd International Conference on Shock Waves, 2001, включенных в настоящее описание путем отсылки. Минимальный размер для азида свинца, распространенного запального взрывчатого вещества, равен около 60 мкм, и, следовательно, данное вещество вполне совместимо со строением взрывчатых устройств с размерами, достаточно малыми для закачивания в разрыв. Хотя энтальпия равномерных мелких взрывчатых гранул, Hpart, действительно велика, как показано в табл. 2, только часть общей энергии испускается в виде сейсмических (акустических) волн, fs, в интервале регистрируемых частот. Для нижеследующих вычислений, авторами принято допущение, что интервал регистрируемых частот находится между 30 и 130 Гц (хотя возможна регистрация настолько низких и высоких частот, как, соответственно, 1 Гц и 10 кГц). Значение fs является трудноопределимым и зависит от размера заряда и пород, окружающих взрыв. На нижнем пределе часть энергии, испускаемая в форме сейсмических волн, оценена в fs0,001. Завышенную оценку можно получить на основе результатов подводных детонаций, описанных в работе D.E.Weston, Underwater Explosions as Acoustic Sources, Proc. Phys. Soc, Vol.76, No. 2, pp 233-249. В данной работе сообщается об измеренных абсолютных уровнях акустических источников с зарядами 0,002, 1 и 50 фунт тринитротолуола, расположенными на различных глубинах в морской воде. Изменение энтальпии при взрыве 0,002 фунтов (0,9 г) тринитротолуола равна 4,3 кДж. Из фиг. 2 в ссылке 7, можно вычислить, что плотность потока энергии в полосе частот 30-150 Гц (на расстоянии 300 фунтов) равна ФА=1,3 х 10-3 Джм-2. В предположении, что радиальное распределение имеет вид акустическая энергия, испускаемая 1 г зарядом TNT в полосе 30-130 Гц, была 0,13 кДж. Поэтому fs составляет 0,13 кДж/4,3 кДж =0,03. Если предположить, что энергия высвобождается в течение всего нескольких циклов, что является приемлемой оценкой с учетом высоких скоростей детонации данных ма-3 007449 териалов, то мощность акустического импульса, сформированного шумовой частицей, равна: где= частота сейсмической волны (в расчетах принято 80 Гц). На основе данных оценок для fs одна взрывчатая частица, допускающая закачивание насосом,может выдавать мощность 0,1-22 Вт в частотном диапазоне 30-130 Гц. Если акустическим источником служит имплозивная частица, например стеклянная микросфера,тогда энергия, содержащаяся в частице, равна В предположении, что радиус частицы Rsphere0,8 мм, и гидродинамическое давление равно 10000 фунтов на кв. дюйм, общая энергия частицы равна 1,8 х 10,2 Дж. Снова предполагая, что fs0,001-0,03, и что событие осуществляется за один цикл, можно оценить, что испускаемая мощность находится в приблизительных пределах от 0,001 до 0,04 Вт. Стандартные скважинные сейсмоприемники обычно могут регистрировать амплитуды скоростей частиц в пределах магнитуд В первом приближении, с учетом как сферического расхождения волновых фронтов, так и ослабления сигнала вследствие внутреннего трения, можно предположить, что амплитуда сейсмических волн,сформированных точечным источником, например взрывом, затухает в соответствии с выражением где А 0 = амплитуда скорости частицы у источника,r0 = радиус источника (в предположении сферического излучателя),Q = добротность (параметр породы и ее насыщение), = длина волны синусоидальной сейсмической волны,r = расстояние между источником и датчиком. Преобразованием уравнения (4) можно показать, что магнитуда регистрируемого события в зависимости от r равна Чтобы источник можно было регистрировать, он должен производить сигнал со средней мощностью где= плотность породы,с = фазовая скорость (скорость звука). Подстановка (5) в (6) дает Экспериментальные для Q приведены в серии исследований, опубликованных в работах S.T. Chen,E.A. Eriksen, and M.A. Miller, Experimental studies on downhole seismic sources, Geophysics, Vol. 55, No.12,pp 1645-1651, December, 1990; S.T. Chen, L.J. Zimmerman, and J.K. Tugnait, Subsurface imaging using reversed vertical seismic profiling and crosshole tomographic methods, Geophysics, Vol. 55, No. 11, pp 14781487, November, 1990; и S.T. Chen and E.A. Eriksen, Experimental studies on downhole seismic sources, Geophysics, the 59th Ann. Internal. Mtg., Soc. Exp L. Geophys., Expanded Abs, pp 812-815, 1989. Перечисленные конкретные исследования подходят к настоящему изобретению тем, что в них использовались относительно небольшие, массой 10-23 г, заряды динамита в качестве источников для обратного вертикального сейсмического профилирования. Сигналы регистрировались на расстояниях 122366 м. С использованием уравнения (6) и значений Q, с и , полученных из исследования, опубликованного в работе S.T. Chen, Е.А. Eriksen, and M.A. Miller, Experimental studies on downhole seismic sources,Geophysics, Vol. 55, No. 12, pp 1645-1651, December, 1990, можно оценить необходимую мощность источника сигнала для двух разных песчаников. Основанный на результатах график необходимой мощности в зависимости от расстояния между источником и датчиком показан на фиг. 2. В соответствии с вышеприведенными оценками, сферические и стержневые шумовые частицы могут испускать сейсмическую мощность 0,1-20 Вт в диапазоне 30-130 Гц. В соответствии с фиг. 2, сигналы упомянутой магнитуды можно регистрировать на расстоянии 200-800 м через однородный песчаник. Аналогично, мощность,высвобождаемая имплозивным источником, находится по оценке приблизительно между 0,001 и 0,04 Вт.-4 007449 В соответствии с фиг. 2, сигналы с приведенной магнитудой можно регистрировать на расстоянии 70-300 м через однородный песчаник. В одном из вариантов настоящего изобретения получают относительно большие заряды взрывчатого вещества связыванием или построением сети из мелких частиц и, тем самым, увеличивают интенсивность сигнала и превышают энергетический предел, налагаемый размером частицы. Например, крупные заряды взрывчатого вещества могут быть созданы закачиванием на месте взрывчатого вещества, изготовленного в волоконной форме, которое образует непрерывную сеть внутри гидравлического разрыва. Хотя масса отдельных волокон мала, масса соединенной волоконной сети довольно велика. Сравнение с процессом волоконного переноса обеспечивает оценку размера зарядов взрывчатого вещества, которые могут быть изготовлены на месте описанным способом. Полимерные волокна накачивали в жидкости разрыва с концентрациями выше 10 гл-1, при концентрациях расклинивающего наполнителя до 1,5 кг,вводимых на литр жидкости. С учетом более высокой плотности, можно накачивать по меньшей мере 12 гл-1 гексогена или тринитротолуола. При указанных концентрациях существует непрерывная сеть волокон, достаточно запутанных для того, чтобы упомянутая сеть могла поддерживать и транспортировать расклинивающий наполнитель. (см. Vasudevan. S., Willberg, D.M., Wise, J.A., Gorham, T.L, Dacar, R.C.,Sullivan, P.F., Boney, C.L., Mueller, F., "Field Test of a Novel Low Viscosity Fracturing Fluid in the Lost HillsField, California", доклад SPE 68854, 2001 SPE Western Regional Conference, Bakersfield, CA, U.S.A., Mar. 28-30). Если 5-10 кг расклинивающего наполнителя размещают на один квадратный метр разрыва, что характерно для разрыва в пластах скальных пород, то концентрация взрывчатого вещества на единицу площади в разрыве составляет 63-126 гм 2. 1-м диск в разрыве содержит около 50-100 г взрывчатого вещества, что намного больше, чем в зарядах, используемых в вышеупомянутых работах С.Т. Чена (S.T.Chen) с соавторами. В соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения, взрывчатое вещество и детонаторы выполнены сферическими по форме, как показано на фиг. 3. В данной конфигурации запал предпочтительно выполнен так, чтобы детонировать, когда капсюль подвергается анизотропному напряжению при смыкании. Один из способов построения данного устройства состоит в наслоении материалов по типу лука, при этом, реакционно-способные элементы будут смешиваться при раздавливании/деформации. На фиг. 3, защитная оболочка 14 окружает запал (или детонатор) 16, который, в свою очередь, окружает заряд 18 взрывчатого вещества. В описанной конфигурации, желательно, чтобы частица была приблизительно такого же размера, как гранула расклинивающего наполнителя (т.е. 1 мм в диаметре). В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения, воздействие самой рабочей жидкости или жидкости разрыва пласта вызывает детонацию/воспламенение (разряд) реакционноактивной частицы. Например, запал, реагирующий с водой, такой как щелочной металл, вызывает детонацию. В данном варианте осуществления частица покрыта оболочкой с регулируемой водопроницаемостью либо оболочкой, которая медленно разлагается или растворяется. Когда вода проникает сквозь данную оболочку, она активирует запал, который, в свою очередь, воспламеняет или детонирует частицу. Оболочка имеет такой состав и конструкцию, что детонация/воспламенение задерживаются на время,достаточное для того, чтобы это происходило, когда частица находится достаточно глубоко в разрыве. Примером защитной оболочки является медленно гидролизирующийся полиэфир. Преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что сигнал формируется в реальном времени во время обработки пласта. Специалист, контролирующий обработку, наблюдает развитие разрыва и введение жидкости в то время, как работа еще выполняется. Информацию от указанных наблюдений используют для своевременной корректировки и изменения операции. Использование комбинации с оболочками с разными толщинами на разных частицах обеспечивает возможность встраивания меток времени в сигналы: частицы с оболочками с разными толщинами детонируют/воспламеняются через разные определенные временные интервалы, обеспечивают киносъемку развития геометрии гидравлического разрыва пласта. В соответствии с разновидностью данного варианта осуществления, шумовая частица может сигнализировать о дебите нефти или конденсата. В данной ситуации оболочка выполнена из материала, который реагирует, размягчается, теряет прочность или становится более водопроницаемым под действием нефти, отдаваемой коллектором. И в этом случае запал, реагирующий с водой, детонирует или воспламеняет частицу под действием реликтовой или попутной воды, которая смешана с добываемыми нефтью/конденсатом. В частности, преимущество описанной разновидности состоит в том, что она дает специалисту-практику понимание эффективной добывающей геометрии разрыва в некоторых коллекторах. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, в суспензию вводят имплозивные частицы, например, полые стеклянные микросферы. Акустический сигнал испускается, когда сфера раздавливается под действием анизотропного напряжения или разрушается гидростатическим давлением после механического или химического ослабления оболочки (наружного слоя полой сферы). Преимущество данного варианта осуществления заключается в том, что размещать описанные частицы относительно безопасно по сравнению с взрывчатыми/энергетическими частицами, и механизм их инициирования относительно прост. Однако основным недостатком данного варианта осуществления является низ-5 007449 кий энергетический запас частиц, поэтому его выгоднее всего использовать в сочетании с датчиками,установленными вблизи гидравлического разрыва, например, в скважине, из которой создается разрыв. Один из способов заключается в размещении датчиков в стволе скважины ниже разрыва, предпочтительно с предохранительным щитом для защиты датчиков от расклинивающего наполнителя. В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения, применяют разнотипные материалы частиц или материалы частиц, заключенные в защитные оболочки различных типов, чтобы детонация/воспламенение/сгорание (разряд) могли происходить поодиночке с течением времени, по случайному закону или вследствие инициирования разными событиями, например, смыканием разрыва, вводом пластовых флюидов специального типа и т.д. Как упоминалось выше, возможно, было бы целесообразно использовать мелкие, допускающие закачивание насосом частицы взрывчатого/горючего вещества, включенные в жидкость разрыва, которая,посредством связывания или создания протяженных сетей внутри разрыва, образует относительно большие заряды на месте. Описанный вариант осуществления значительно увеличивает величину сейсмического сигнала, издаваемого в гидравлическом разрыве. В зависимости от Q пласта или расположения датчиков относительно гидравлического разрыва, акустическая волновая картина, формируемая частицей взрывчатого вещества диаметром, приблизительно, 1 мм, может быть нерегистрируемой, а связывание обеспечивает регистрируемую акустическую волновую картину. В одном из вариантов осуществления, детонаторы (запалы) и взрывчатое вещество закачивают по отдельности. В еще одном предпочтительном варианте осуществления взрывчатое вещество изготовлено в виде волокна, ленты или длинного стержня. В качестве альтернативы, взрывчатые вещества закачивают как гранулированный материал. В обоих случаях способ основан на разряде нескольких гранул, лент или волокон для формирования акустической волновой картины. Одним из преимуществ волоконного (или стержневого) материала является высокая степень связности в волокнистой суспензии, гарантирующая,что взрывная волна распространится абсолютно через все взрывчатые вещества в разрыве. Типичный пример показан на фиг. 4, на которой расклинивающий наполнитель (который является необязательным в данном варианте осуществления и может присутствовать или нет) представлен в виде мелких закрашенных сфер 20, детонатор (запал) представлен в виде более крупных незакрашенных сфер 22, и взрывчатое вещество (или горючее волокно или частица) представлено в виде кривых линий 24. Следует отметить, что смесь волокон и детонаторов также можно закачивать в жидкость разрыва, при этом, присутствие в ней расклинивающего наполнителя не обязательно. Гранулированное взрывчатое вещество следует закачивать в более высокой концентрации, чтобы обеспечивать связность каждой частицы взрывчатого вещества со следующей частицей. Волокна взрывчатого или быстрогорящего вещества можно закачивать непрерывно в течение операции, как показано с правой стороны фигуры или порциями через дискретные интервалы во время операции (как показано с левой стороны фиг. 5). На фиг. 5 показаны устье скважины (фонтанная арматура) 26, ствол скважины 28, гидравлический разрыв 30, и смесь 32 взрывчатого вещества с детонатором. В разновидности данного варианта осуществления, сам расклинивающий наполнитель покрыт взрывчатым или воспламеняющимися веществом наподобие расклинивающего наполнителя с покрытием из смолы, а детонаторы/запалы закачивают отдельно. Данный вариант изобретения предусматривает также, что источник акустического события совмещен с расклинивающим наполнителем. Особенно полезными могут быть сочетания шумовых материалов различных типов. Например,частицы, активируемые водой, можно закачивать одновременно с частицами, активируемыми раздавливанием. Частицы, активируемые раздавливанием, снабжают в реальном времени специалиста, контролирующего операцию, информацией о распространении разрыва во время операции. Частицы, активируемые раздавливанием, снабжают специалиста информацией о геометрии разрыва при смыкании. Шум может также сигнализировать о точном моменте смыкания разрыва и поэтому позволяет однозначно определять давление смыкания. Значимость давления смыкания подчеркивается в S.N. Gulragani and К. G.and Sons Ltd. 2000. Давление смыкания обычно получают наблюдением за изменениями, к сожалению,иногда совсем небольшими, наклона графика давления как функции времени во время короткой предварительной обработки, выполняемой без расклинивающего наполнителя. Следует отметить, что данный вариант не нуждается в полном комплекте датчиков и процедур обработки данных, необходимых для визуализации фактического разрыва. В данном варианте осуществления предварительная обработка и/или фактическая обработка включают шумовые частицы, активируемые раздавливанием. Шумовые частицы формируют акустический/сейсмический сигнал, когда стенки разрыва смыкаются на частицах. Уверенно идентифицируется смыкание разрыва до ширины, меньшей, чем диаметр частиц взрывчатого вещества. Если во время данного процесса контролируется давление, то определяют давление смыкания или пределы изменения давления смыкания. Кроме того, данный процесс можно повторить в конце фактической операции по гидравлическому разрыву пласта. Посредством сравнения результатов, можно контролировать изменения давления смыкания, вызываемые впитыванием жидкости в пласт или другими факторами.-6 007449 Шумовые частицы в соответствии с настоящим изобретением можно вводить в жидкость разрыва у устья скважины через устройство подачи шариков в процессе гидроразрыва или аналогичное устройство,как показано на фиг. 6. Для повышения эксплуатационной безопасности, запалы/детонаторы и взрывчатые вещества можно закачивать по отдельности. Некоторые взрывчатые вещества и расклинивающие наполнители намного безопаснее других в обращении, поэтому некоторые вещества обладают естественным преимуществом. Волокна/гранулы взрывчатых веществ могут быть выполнены с поверхностями,покрытыми водорастворимым клеем или безопасным слоем, который предотвращает распространение фронта горения/детонации через вещества во время обращения с ним. Добавление детонаторов/запалов у устья 26 скважины через устройство подачи шариков в процессе гидроразрыва или аналогичное устройство 34 означает, что упомянутые устройства, потенциально чувствительные к давлению или удару, не должны закачиваться через клапаны на трехплунжерных насосах. Волокна взрывчатого вещества вводят у смесителя 36. На фиг. 7, сейсмоприемники показаны в трех местах на выбор: на поверхности 38, в соседней скважине 40 и в забое 42 скважины, подвергаемой разрыву. Как показано на фиг. 7, детонаторы 44 (иногда называемые капсюлями-детонаторами или запалами) могут быть также вкраплены в водорастворимую защитную оболочку 46 (или оболочку, которая распадается во время закачивания), которая защищает капсюли во время обращения на поверхности. Шарики могут подаваться через устройство подачи шариков в процессе гидроразрыва. Оболочка распадается по мере того, как шарики закачиваются внутрь скважины, и освобождает детонаторы. Шумовые частицы имеют другие применения. Детонацию, воспламенение или экзотермическую реакцию можно использовать для создания высокоскоростного движения жидкости. Данное движение можно использовать для смешения химических реагентов в жидкости набивки расклинивающим наполнителем, чтобы вызывать реакции в жидкости набивки расклинивающим наполнителем, разрушать капсулы, содержащие химические реагенты (например, кислоты), в набивке расклинивающим наполнителем и создавать локализованное сильное сдвигающее усилие в жидкостях набивки расклинивающим наполнителем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ обработки подземного пласта жидкостью разрыва, содержащей расклинивающий наполнитель, включающий следующие этапы: а) введение в жидкость разрыва производящий шум материал в виде частиц, выбираемого из группы, состоящей их взрывчатых, имплозивных, быстрогорящих и энергетических веществ в виде частиц;b) закачка жидкости разрыва в подземный пласт через скважину;c) разряд материала в виде частиц. 2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, заключающийся в регистрации акустических сигналов, создаваемых разрядом материала в виде частиц. 3. Способ по п.1 или 2, который представляет собой гидравлический разрыв пласта. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором материал в виде частиц содержит защитную оболочку. 5. Способ по любому из пп.1-4, в котором выпуск материала в виде частиц осуществляется воздействием жидкости разрыва или пластовых текучих сред на этот материал. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором материал в виде частиц содержит полые стеклянные сферы. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором материал в виде частиц содержит смесь взрывчатого вещества и детонаторов. 8. Способ по п.7, в котором взрывчатое вещество содержит волокна или покрытие, нанесенное по меньшей мере на часть расклинивающего наполнителя. 9. Способ по п.7, в котором детонаторы и/или взрывчатое вещество содержат защитный слой для предотвращения преждевременной детонации во время закачивания жидкости разрыва. 10. Способ по любому из пп.1-9, в котором разряд материала в виде частиц осуществляется при воздействии на этот материал анизотропного напряжения. 11. Способ по любому из пп.3-10, в котором разряд материала в виде частиц используют для определения времени смыкания разрыва и давления разрыва. 12. Способ по любому из пп.3-10, дополнительно содержащий этап определения размера разрыва на основе регистрируемых акустических сигналов. 13. Способ по п.1, в котором выпуск материала в виде частиц обеспечивает локализованное высокоскоростное движение жидкости.

МПК / Метки

МПК: E21B 47/00, E21B 43/26

Метки: разрыва, размеров, картирование

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/10-7449-kartirovanie-razmerov-razryva.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Картирование размеров разрыва</a>

Похожие патенты