[发明专利]估测裂缝几何形状的方法，用于该方法的组合物和制品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年10月10日申请的美国临时申请序列号No.60/615,835以及2005年1月14日申请的美国临时申请序列号No.60/643,850的权益，它们的整个内容被引入这里供参考。

背景技术

本公开物涉及估测裂缝几何形状的方法并涉及用于促进该方法的制品。尤其本公开物涉及估测该裂缝的长度和高度的方法。

在钻进土地的井的完井中，套管柱通常进入到井中并让水泥浆流入在套管柱和井壁之间的环形空间。让水泥浆固化并形成水泥环，后者将套管柱连接于井壁。通过与地表下岩层相邻的套管和水泥环提供穿孔。流体，如油或气，通过这些穿孔生产而进入井中。

常常需要处理地下岩层以便提高由该井的产出。例如，在石油工业中对地下岩层进行水力压裂，以便促进油和/或气流入到井中或有利于流体如气体或水从井中注入该岩层中。该水力压裂是通过将合适的压裂液置于与所处理的岩层相对的井内来实现的。其后，对压裂液施加足够的压力以便引起岩层破裂，在其中附带形成一个或多个裂缝。与裂缝形成同时或在其之后，将在其中悬浮了支撑剂如砂子或其它颗粒材料的合适携带液引入该裂缝中。该支撑剂沉积在裂缝中并在流体压力释放之后用于保持该裂缝开放。含有支撑剂的流体具有较高的粘度以便产生更宽的裂缝宽度和减少当该流体向下注入该井和进入到岩层中时支撑剂从流体沉降出来的趋势。高粘性流体增大裂缝宽度和让更多支撑剂被输送到裂缝中。它还帮助控制压裂液的泄漏进入到正在产生的裂缝的壁中。

岩层压裂的程度和支撑剂材料的定位的某些方面已经通过使用放射性示踪剂来确定。已经将该放射性示踪剂包覆或涂覆在支撑剂上或作为液体添加并与压裂液一起注入。这些涂层一般含有放射性同位素。虽然此类放射性示踪剂或涂层的使用获得了有用的信息，但是它的使用限于在井眼附近的裂缝定位并且当该裂缝延伸到该岩层时得到很少(如果有的话)与裂缝尺寸有关的有用信息。放射性示踪剂的使用还出现了监测、后勤和环境问题。此类示踪剂的短的半衰期不利于监测此类示踪剂在岩层裂缝中的运动，而只能经过短的时间间隔监测。放射性同位素的运输和使用是高成本的并且服从官方法规或限制。过量放射性支撑剂的处置也是问题，特别是近海作业。

因此希望开发水力压裂的方法，其中在不使用放射性同位素示踪剂的情况下测量该压裂的程度。还希望测定岩层裂缝的几何形状和尤其从井眼延伸的裂缝的穿透度或长度。

发明概述

在这里公开的是测定地下裂缝的裂缝几何形状的方法，该方法包括向裂缝中引入目标颗粒和/或支撑剂；向裂缝中发送具有约300兆赫到约100千兆赫的频率的电磁辐射；和分析反射信号以确定裂缝几何形状。

还在这里公开的是测定地下裂缝的裂缝几何形状的方法，该方法包括向裂缝中引入目标颗粒和/或支撑剂；其中该目标颗粒和/或支撑剂包括介电常数大于或等于约2的高介电常数陶瓷；向裂缝中发送具有小于或等于约3千兆赫的频率的电磁辐射；和分析来自该目标颗粒或裂缝表面的反射信号以确定裂缝几何形状。

还在这里公开的是包括金属或无机氧化物基材的支撑剂；和置于金属或无机氧化物基材之上的涂层；其中该支撑剂具有大于或等于约2的介电常数。

还在这里公开的是制造支撑剂的方法，该方法包括将涂层置于金属或无机氧化物基材之上；其中涂层在基材上的添加可以将支撑剂的介电常数提高到大于或等于约2的量。

附图说明

该图代表了在井孔中引入测井仪器以便确定裂缝几何形状的方法的一个举例性实施方案。

详细叙述

在这里公开的是测定为了一些目的或从地下回收资源所产生的地下裂缝的裂缝几何形状和尺寸的方法。此类资源包括油和天然气、水、矿物等等。该裂缝几何形状包括裂缝长度和/或裂缝高度。该方法有利地使用在电磁波谱中约300兆赫(MHz)到约100千兆赫(GHz)的频率，或它的任何部分，以获得关于该裂缝几何形状和裂缝尺寸的信息。在一个实施方案中，小于或等于约3GHz的频率能够有效地发送(transmit)通过位于地下裂缝中的支撑剂并且可以有利地用于测定裂缝几何形状。关于裂缝几何形状所获得的信息能够提供完井或裂缝优化的新颖和改进的方法。