[发明专利]用于追踪地下岩层中的压裂液的位置的设备和方法

说明书

本申请要求在2011年1月31日提交的题目为“用于追踪地下岩层中的压裂液位置的设备和方法”的美国临时专利申请序列号No.61/437,756的优先权，其全部内容在此以援引的方式并入本发明。

技术领域

本公开整体涉及获得关于地下岩层中的裂隙或者压裂液的位置的信息。

背景技术

目前，应用在油田工业中的水力压裂技术通常包括在高于岩石破裂压力的压力条件下将大量压裂液泵送到地下岩层中，以使得岩石破裂并且增加岩石中的地下孔隙空间。可以包括支撑剂，以保持裂隙的裂纹开放，以便允许碳氢化合物回流。这种压裂处理过程已经成功地提高了碳氢化合物的产量和回收率，尤其是在非常规油气储层中，诸如页岩或致密砂岩的情况中。

在压裂处理期间，有益的是了解产生的裂隙的朝向、尺寸和分布。还有益的是当压裂液通过岩层时获得关于所述压裂液位置的信息。所述信息例如能够用于对注入的流体作出必要的改变，以增强刺激并且增加碳氢化合物的产量。因此，存在对改进的系统、设备和方法的需求，以获得关于形成于或者存在于地下岩层中的裂隙和/或当压裂液通过岩层时的压裂液的信息。

附图说明

以下附图是本说明书的一部分并且用来说明本公开的各个实施例的特定方面并且在在此描述的详细描述中引用：

图1是示例性地下页岩岩层的示意图，其中，使用压裂液实施本公开的监测技术的实施例，所述压裂液包括凝胶化灌浆形式的专门设计的添加剂（purposed-designed additives,PDA），以便根据本公开的实施例在四个示例性位置处产生暂时的PDA屏障；和

图2是根据本公开的实施例在规定的注入时间之后形成图1的PDA屏障的分解视图。

具体实施方式

在各实施例中，本公开涉及用于诸如在水力压裂期间提供关于地下岩层信息的设备和方法。所述信息能够例如用于最小化所需的压裂液量，优化并且更好地控制水力压裂操作，改进对碳氢化合物生产的刺激，其它目的或者其组合。

在多个实施例中，本公开涉及如下的设备和方法，所述设备和所述方法用于通过追踪压裂液运动通过岩层时其流动模式、位置或者扩散来获得关于形成于或者存在于地下岩层中的裂隙的信息。在各个实施例中，新型监测技术用于实时追踪地下岩层中的压裂液的扩散。根据具体应用的不同，监测技术可以包括例如反射压力脉冲、有源地震、无源微震或者其它声波（例如，X线断层技术）监测。

在各实施例中，增强压裂液，以允许追踪诸如在页岩岩层中前进的压裂液前缘（front）的位置。在多个实施例中，可以利用专门设计的添加剂（PDA）来增强压裂液。在一些实施例中，PDA可以包括凝胶化灌浆。例如，在压裂液中设置灌浆可以用于产生受控的凝固灌浆屏障，以便暂时堵塞通路并且使得压裂液前缘停止前进。在屏障就位之后，可以产生且检测一个或多个信号，以便确定屏障的距离和/或位置或关于屏障、压裂液或者岩层的其它信息。

因此，本公开包括据信能够改进地下信息收集技术的特征和优势。在考虑各实施例的以下详细描述时，本领域中的那些技术人员将易于理解上述本公开的特点和潜在优势和其它潜在的特征和益处。

在参照附图考虑本公开的示例性实施例的以下详细描述时，本领域中的那些技术人员将易于理解本公开的特点和优势以及其它特征和益处。应当理解的是，作为示例性实施例的此处描述和附图并不旨在限制本专利申请或者任何要求其优先权的专利或者专利申请的权利要求。相反，本发明涵盖落入在权利要求的精神和范围内的所有修改方案、等效方案和替代方案。可以在不背离精神和范围的前提下对具体实施例和本文的详细公开描述做出修改。

在示出并且描述的优选实施例中，从附图和/或本文的描述中可以显而易见地看到相同或者类似的元件。附图并非必要地按照比例绘制并且附图的特定特征和特定视图可能以放大比例示出或者因清晰和简洁的目的而示意性示出。

贯穿本专利申请的各部分（和标题）所使用的术语“发明”、“本发明”和其变体并不旨在表示由本公开或者任何具体的权利要求（多个权利要求）所涵盖的每种可能的实施例。因此，仅仅由于这种引用参考，每一个引用的主题不应当认为是其每个实施例或者任意一个具体权利要求（多个权利要求）而言所必需的或者是其每个实施例或者任意一个具体权利要求（多个权利要求）的一部分。