CN103299031B - 用于提高页岩资源产量的多阶段裂缝灌注法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在岩石地层中形成裂缝网络以便从地层中开采烃类或其他资源的方法。本方法包括步骤：i）在适于促进天然裂缝的扩张、剪切和/或液体流通的条件下，通过向钻井内灌注非浆液水性溶液而增强地层中天然裂缝和初期裂缝的网络，和后续的ii)通过在一系列灌注期间向所述井内灌注包含载体液及后续大粒度支撑剂的多种浆液，以诱发与增强的天然裂缝网络互相液体流通的大范围裂缝网。
Description
技术领域
本发明涉及通过水力压裂技术从页岩或其他低渗透性自然断裂(fractured)地层中开采烃类物质或其他资源，例如如地热能源。
背景技术
在地表以下的页岩石地层和其他低渗透性地层中存在着大量可开采的烃类物质，如美国的蒙特利地层以及位于加拿大和美国的巴肯地层。然而，从技术、经济性以及环境的角度看来，以商业可用率在某些低渗透性地层开采烃类均被认为是一种挑战。从页岩或其他低渗透性岩石中开采烃类的一种方法原来是采用对通过井筒接触岩石的液体施以高液压来诱发形成大规模裂缝。但是，这种方法往往也会伴随很多严重的环境后果，如必要物资和设备留下的大面积“足迹”，以及较高的成本。另外，还必须考虑关注由于在水力压裂溶液中使用合成添加剂造成的潜在环境影响。这些经济或其他因素导致难以从页岩油床或其他低渗透性地层中商业性开采烃类。总的来说，传统的水力压裂或“压裂”（fracking）法会在岩石中产生大规模的新裂缝或裂缝网络，而并没有很好地利用自然形成裂缝的已有网络以及在页岩地层中特有的初期裂缝。
典型的页岩地层或其他低渗透性储集岩包括：岩石基质（matrix rock），其被低传导性自然或天然裂缝10和全闭合初期裂缝12的裂缝网络分割，如图1所示。图1是含低渗透性基质的岩体的三维裂缝网络的二维描述。应理解，在现实中存在许多的三维效果，岩体受三个正交方向的主压应力作用，但在图1中，仅分别标出了作用于横断面的最大及最小远场压应力——σHmax14以及σHmin16。天然裂缝10和薄弱面通常会以高度网状化的结构存在，裂缝之间有交叉，且往往(但不总是)会在某些方向比其他方向产生更多的裂缝，这取决于过去的地质进程。在其自然状态下，一些裂缝可能会开放以便（液体）流过，但大多数情况下，需要增产处理（stimulation）。大部分裂缝是几乎完全闭合的或是没有完全成型的裂缝。这些是“初期”裂缝，它们可在灌注过程中通过适当的增产处理而形成开放的裂缝。岩石的相对刚度以及其地质历史造成了真正的或初期裂缝网络的自然地层。如图1所示，作用于岩石的高压应力以及岩体并未受到其他弯曲（力）或形变（力）的影响，因此，天然裂缝10是几乎闭合的。在其闭合状态下，裂缝中很少有路径以便油、气或水流向生产井。当闭合时，裂缝在烃类或热能的开采过程中并不能起到特别有效的作用。
在现有的压裂法中，有时称为“高速压裂”或“压裂与充填法”(“frack-n-pack”)，将通常是高粘度的含颗粒支撑剂以及载体液的压裂液(fracture fluid)以高速（比如15-20罐/分钟bpm或更高）通过“井筒”18注入灌注井19。如图2和图3所示，这个方法易于产生自灌注井19的井筒18向外扩散的较宽裂缝。在典型的砂岩储集层中，该方法产生了主要为双向型的裂缝方向，其主要诱导缝的方向与最小地壳内应力约呈90°，如图2中的原生裂缝20所示。由图2可见，次生裂缝22可在一定范围内形成。生成裂缝的液体穿过裂缝壁面，沿着最大压力梯度的方向逐渐扩散，例如，压裂液顺梯度漏失(fracture fluid down-gradientleak-off)24(图2)。在现有的高支撑剂压缩法(high proppant concentration method)中，采用颗粒型支撑剂含量极高的粘性液体(图3)，在高水力压裂速率下，所述支撑剂还易被压(forced)在井筒18和岩石21之间，从而形成完全或基本上完全围绕灌注井19的支撑剂区带23。如此能与诱发裂缝11良好接触，并与自井筒18区域扩散出的原生20及次生裂缝22连接(图2)。由于水力裂缝两翼28的范围很大，会与自然应力场30(图2)相互作用，因此必需在基本上高于最低远场压应力最小值σHmax14的压力下灌注(图1和2)，现有技术认为，必须联合灌注悬浮在粘性液体中的较大量支撑剂，以便在高灌注压力终止后能维持诱发的裂缝11仍处于开放且可渗透的状态。至少某些现有技术方法产生的裂缝格局的特点是，相对受限的双向裂缝方向，且由于裂缝臂(fracture arm)数量有限造成的裂缝波及体积(volumetric fracture sweep)较小。在这样的情况下，据信，地层内产生的裂缝以及天然裂缝流动体系之间相互作用的效率较低，而最低有效性与狭缝的水力诱发裂缝11相关，其仅由两条对立的侧翼构成，且没有次生裂缝。
在某些现有的压裂方法中，通过使用凝胶、聚合物以及其他添加剂，刻意使得液体更粘稠，从而能将支撑剂在纵向或横向上更深地带入裂缝。此外，在所述的现有压裂方法中，可向粘性载体液中加入极细粒度的颗粒状物质，以进一步填塞孔隙并降低液体渗漏至地层的速度，从而使压裂液能将支撑剂带入更远的诱发裂缝。现有技术中的压裂法主要设计为灌注期间无间断的连续过程，且无压力衰减(pressure decay)，也无压力积蓄。在该过程中使用PFOT、SRT等测试来评估对天然裂缝10网络上的增产效果或在所形成的互通延伸裂缝网络中的流体性质。通常，现有技术中的压裂方法不会关井(shut down)，而在某些实际情况下，提高在具体方法中压裂支撑剂的浓度，以产生短且宽的裂缝。
发明概述
本发明涉及采用较低的裂缝灌注速率、较长灌注时间，和多阶段、循环周期，利用水和压裂支撑浆液压裂目标地层—称为浆液裂缝灌注法“SFI”TM——以便形成较大裂缝影响体积，从而提高地层中油、气或热能等资源的开采量。一方面，用于本方法的裂缝液体包括基本不含添加剂的水、盐水或水/颗粒浆液。一方面，本发明涉及产生水力压裂裂缝以及水力增强地层中天然裂缝形成的方法，这种方式可加速和提高烃类或地热能源的开采。本发明还涉及通过顺序灌注来产生和增强在地下地层中由天然裂缝及诱发裂缝所形成网络的裂隙径及传导性的系统和方法，所述网络包括现有的天然裂缝系统以及诱发的液压裂缝系统，尤其是在页岩、泥灰岩、粉砂岩或其他低渗透性地层。一方面，本发明尤其寻求最大程度增加灌注点周围较大范围的体积改变，以诱发产生在增产位点周围大量岩体内的较大压力变化，从而使天然裂缝开放、剪切并使初始裂缝转变为真正开放的裂缝。一种适用的目标地层为页岩，但应注意本发明描述的方法或其改进方法可适用于其他任何低渗透性岩石种类。
本发明的一个方面涉及在岩石地层中产生增强和互相连通的裂缝网络的方法，其中所述岩石地层包括但并不限于页岩，该方法使得岩体更适用于从地层经济性开采烃类或热源。含烃类的地层包括岩石基质及天然裂缝网络，其中岩石基质在孔隙中含有大量的自然烃类，天然裂缝网络在性质上包括天然开放的、完全关闭的或初期的。总的说来，所述方法包括以提供至少一口伸入所述地层的灌注井以及用于在适用于诱发该地层产生液压裂缝的压力和条件下注入所述灌注井的加压水和支撑剂浆液，并按序实施以下阶段：
阶段1：在适于裂缝面扩张、剪切以及偏移(offsetting)的条件下，向灌注井19内灌注不含颗粒的水溶液，从而增强所述地层中的天然裂缝网络；并使这些增强的天然裂缝网络在所述地层中延伸。更佳地，所述水溶液是无添加剂的水或是盐水溶液。该溶液可不含任何类型的颗粒物，即不会在岩石裂缝或孔隙中沉淀下矿物质颗粒。
阶段2：在适于进一步延伸和支撑由阶段1所述步骤打开、加强并互相连通的天然裂缝网络的条件下，向所述灌注井中灌注包含载体液及细粒度颗粒支撑剂的浆液，可进行到以下程度：经过在最大经济程度上打开、剪切和支撑天然裂缝永久产生了大量体积变化，从而在周围岩石中产生应力变化。
阶段3：在适于以下的条件下将含有粗粒度颗粒支撑剂的浆液注入所述灌注井：与阶段2中经沙石支撑的区带完全连通，同时能够使新诱发的裂缝生成、支撑和延展以便与阶段2和阶段1中产生的加强天然裂缝网络相互作用；还能够通过产生集中的体积变化以利于天然裂缝的持续打开和剪切，以及新裂缝经由远离井筒的初期裂缝平面开放而产生和延伸，从而进一步加强在阶段2中产生的已增强的天然裂缝网络。
上述过程中，可以任选多次重复任一阶段，再进入下一阶段。同样，也可以重复阶段1和2，或2和3的任意两阶段组合，再进入下一阶段。也可以多次重复阶段1-3的整个循环。
在一方面，阶段2在阶段1之后，其间基本无时间间隔。
阶段2或3可包括一串不连续的沙石灌注期，由水灌注期或无灌注期隔开。该方法还可以包括含阶段1-3的多个循环，在所述循环之间有无灌注的关井期(shut-in period)。该方法还包括多个循环，且循环之间的时期内，先将压力分散，再重新开始灌注。在进入下一连续阶段之前（如果有的话），可以先多次重复阶段1-3的任一阶段。
定义
如本文所用，术语“地层”指：地表下的一层或有限邻近层的岩石，其是含烃类或其他资源的商业性开发的目标，因此，可经增产方法来促进所述资源的开发。应理解，所述资源可以是烃类、热能或其它流体或可溶性物质，对于它们，互相连通的裂缝网络可提高开采效率。
如本文所用，术语“浆液裂缝灌注法”以及可互相替换的“SFI”为商标，均指一种方法，包括将可泵送的浆液在现场压裂压力下灌注入地层的一定深度，所述浆液包括沙石/支撑剂和水的混合物，(该方法)采用循环灌注策略、长时程灌注时段(通常是8-16小时/天，最多20-26天/月的级别)，且在灌注过程中采用程序控制技术，从而优化地层注入性能(injectivity)，最大程度增大地层通道(access)，并在地层内维持裂缝。
如本文所用，术语“裂缝”是指：岩石地层中的缝隙，可以为自然存在或由水力压裂技术诱发的。裂缝可以是开放的或闭合的。
如本文所用，术语“增强的”是指：对自然存在或由水力压裂技术诱发的裂缝的裂隙径、液体传导性，和/或水力流通性的增强。
如本文所用，“天然裂缝”或其可互相替换的“自然裂缝”均指：岩石地层中自然出现的表面，即，非人造的、完全分离的，但可能紧密接触的；或是部分分离的但通常保持紧密接触的表面；这些(表面)被认为是能沿着它们产生完全开放裂缝的薄弱面。
术语“初期裂缝”是指：完全闭合且未完全就地形成的天然裂缝，但是可作为分离的薄弱面，通过施用适当的增产方法如SFITM等能打开和延伸。
如本文所用，术语“诱发裂缝”或“生成的裂缝”是指：岩石地层中由人工水力压裂技术形成的一条或多条裂缝，所述技术包括利用水力液或借助水力液，在本发明方法中，水力液应是清水连同添加剂(如减阻剂)以利于水力压裂的过程。
如本文所用，术语“浆液”是指：颗粒材料(如)沙石/支撑剂与清水的混合物，含或不含用于控制摩擦力和裂缝形成的额外添加剂。
术语“支撑剂”是指在灌注停止时，用于维持诱发的裂缝打开的固体颗粒材料，通常，其含有直径为50-2000微米(或)0.002-0.10英寸的石英沙石或人造颗粒材料。在本文中，词语支撑剂和沙石通常可以互换使用。
缩略语PFOT指压降测试(Pressure Fall-Off Test)
缩略语SRT指台阶状流量测试(Step-Rate Test)
本文及附图中所用的其他术语、符号以及单位的所需含义均为本领域中常规认可的含义，仅当此类术语的含义明显与常规认可含义不同时，会给出另外的解释。
附图说明
图1为岩石地层的剖面示意图，显示了基本上闭合状态的天然(自然)裂缝10以及初期裂缝12。该图为三维岩体的水平剖面图，且在该图中，两种主要远场压应力沿着剖面正交作用。最大及最小远场压应力分别示为σ HMAX以及σ hmin，如箭头14和16所示。图中显示的两种主要远场压应力(far-field compressive stresses)的方向不应表示任何优选的方向，而仅简单表示所述应力。应理解，在三维岩体中，存在着三种各不相同的所述压应力，正交作用于岩体。通常，天然裂缝10因所述远场压应力而维持闭合或压缩状态。
图2为用现有技术方法形成的水力压裂裂缝的剖面图，显示了典型的原生裂缝20及次生裂缝22，经过水力压裂法形成平面开放后，在它们中还包含向地层内延伸很远的支撑剂局部沉积。出于演示目的，诱发和撑开的裂缝面的厚度被夸大；而在较大压应力下，坚硬岩石中的裂缝面厚度很少超过10-20mm。通过钻井18的井筒19向地层中泵注液体产生压裂。
图3是在近井筒区中，通过现有技术形成裂缝的剖面图，显示了完全或基本上完全围绕钻井19的井筒18产生支撑剂区带23，在井筒18附近的诱发裂缝8的部分中，显示了井筒18和诱发裂缝8之间的互通关系。
图4描述了地表下的地层，其含有一对水平或接近水平的灌注井19，或一对平行于地层倾斜角的灌注井19，各灌注井19之间的典型间距A为50-500米，但应理解这是典型的距离，实际上可能还需要其他尺度。沿着其长度，各灌注井19经历一系列水力压裂灌注增产处理38。各井筒为直径合适的、现场水泥浇筑钢套管36。灌注井的典型长度为约500-2000米，井间间距C为约50-300米。这均是灌注井长度和间距的典型距离，实际上还可有其他数值。沿着目标地层中水平段的长度选择位点并隔开一定距离，在钢套管上产生打孔点25。然后，在每个打孔点进行水力压裂灌注增产处理。每个水力压裂灌注增产处理均包括在诸如页岩或粉砂岩等低渗透性目标地层中施行的多个阶段。就天然裂缝的扩张以及诱发裂缝的位置而言，受影响的扩张带38通常是三维的椭圆结构，其短轴方向平行于现场最小应力σ3方向(40)。应理解，该图中选择水平或接近水平的灌注井方向并不排除在垂直井或斜井中使用本方法，而在某些情况中这些井是更优选的灌注井，如应力场异常、已有钢管井、无法水平钻井，等等。
图4还描述了水泥浇筑表面套管42对存在的浅层地下水还提供了额外的保护，以防压裂液体与地下浅层的任何意外相互作用。
图5描述了地表下地层，显示了灌注井19的更广泛的排列，以覆盖储集层。在一个非限制性的实施例中，灌注井19长约3000-6000米，其井间间距约为50-300米。沿着各灌注井19的轴，有多个扩张带38，其中各扩张带38均根据本文描述的方法处理以产生经增产处理的体积，包括将沙石灌注入天然裂缝10的区域以及周围区域，在周围区域中，本发明方法通过增加裂隙径而增强天然裂缝体系，而裂隙径增加是本发明方法造成应力改变所致。
图6A和6B描述了在施行本方法期间典型的应力改变以及在地层内产生剪切。图6A显示了剪切的趋向，并在主要有效应力轴上进行标绘，其中σ′1和σ′3分别代表最大和最小主要有效应力，其方向并规定。图6A描述了典型的初始应力状态(state)50以及应力条件，其限定为发生剪切的剪切滑移区(shear slip region)52和不发生剪切的无剪切滑移区54。术语有效应力为本领域技术人员广为知晓，指特定方向的总压应力与孔隙压力之差，因此，当孔隙压力等于或大于该方向的压应力时，则达到适合天然裂缝10打开或剪切32的条件。达到滑移条件的典型应力路径(path)是随着孔隙压力通过灌注56而增加的剪切滑移的路径，随σ′358降低而滑移的路径，以及随σ′1增加和σ′358降低而滑移的路径(图6A)。图6B显示了一旦天然或初期剪切面上的应力和压力达到滑移的临界条件，岩体中适当导向的天然裂缝10即显示出剪切32位移。图6B显示了岩体中较多的这样的面，由此说明了本方法中适当设计并实施的裂缝增产处理可以激活许多这样的面。
图7A和7B显示了地层中其它剪切反应。图7A显示了最大σ′H及最小σ′h远场应力的原始方向的有效压应力，其与图解相匹配，从而作为所选实施例表示水平面二维剖面图。典型的应力路径(path)是减少孔隙压降造成的无滑移路径，随σ′h提高而滑移的路径以及随σ′H降低而滑移的路径(图7A)。由停止导致的孔隙压力降低不会形成开放或剪切位移的条件。在本方法的描述中，中央缺口是其内不发生剪切滑移的“无剪切”滑移区54。所描述的应力路径用于证实：有很多应力路径不会导致剪切滑移，或者对于剪切或扩张，这些应力路径是不可能的应力路径。本图用于显示对于理解和实施本发明方法至关重要的岩石力学原理。应力以及天然裂缝体系中孔隙压力的巨大改变作用于裂缝的特定方向，并通过提高裂缝的分离压力而有助于打开这些裂缝，或通过提高孔隙压力和应力改变的结合而沿着裂缝造剪切位移，两种方法均能提高岩体的渗透性。
图8A为页岩层的横断面，显示了天然裂缝10的网络，这些裂缝被劈开和剪切以形成开放的天然裂缝69，而这是通过本文所述特别分阶段的灌注法，按照阶段1、2和3设计并实施的，在诱发裂缝8中适当填充沙石造成的体积改变、应力改变以及压力改变所致。在这样的情况下，本图显示了连通地层的垂直井筒36，应理解，这仅为描述，而原则上任何方向的灌注井均能使用。在井筒36周围，为大致呈椭圆形的阶段3区带70，其限定了本发明阶段3中确切置入的粗粒度沙石的区域。在阶段3区带70的周围，为一更大体积的阶段2区带72，在其中本发明阶段2中置入的细粒度沙石延伸出。在阶段2区带周围，为一更大体积的未有支撑剂到达的区带，称之为扩张带38。实际上，扩张带38为从本方法获益的总体积的集合，而无论支撑剂是否实际在所述开放的天然裂缝69中。扩张体积大体上呈椭圆形，其短轴平行于远场最小主要压应力方向，在这片区域中，液体因实施本发明方法造成通透性增加，从而流动更方便。凭借着本发明方法刻意诱发的巨大应力和压力变化，许多天然裂缝10的裂隙径通过各种方法得到大幅提高，如高压灌注、劈开、剪切，也可通过大石块对每个阶段强加的大体积改变起反应而小幅旋转(未显示)。通过图8B所示方法，例如劈开和图8C所示水压分离和剪切，经增产处理的天然裂缝的长度通常会显著延伸而超出沙石端78。具体地说，图8B显示了迫使沙石进入裂缝76是如何打开天然裂缝10并使其延展远离沙石端78。图8C还图释了水力压裂和支撑剂与天然裂缝10的相互劈开作用，劈开一部分成为开放的天然裂缝69，使一部分经历剪切32位移，这也增大了裂隙径。最后，应注意，尽管含沙石的开放天然裂缝69被描述为多个窄椭圆形，而实际这些网络是经水力打开的天然裂缝和初期裂缝网络，并部分充满了支撑剂。
图9描述了使用本方法的典型增产处理方法的结果。图9A描述了阶段2之后的所述增产处理，但应理解，所述的扩张带38的延伸远超过了表示阶段2沙石区带72的椭圆区带并到达更远的地层。图9A显示了不同方向排列并支撑的地层，其是由自然裂缝体系的方向和存在所决定的。在某些方向，高灌注压力分离天然裂缝10，并使其转化为开放的天然裂缝69，而如图6、7和8的描述所示，剪切在不同的方向发生，以便于进一步的增强和沙石的进入。应力改变和位移越大，该方法就越有效。由于在阶段2中使用了细颗粒沙石(图9A)，相较于阶段3生产的支撑裂缝而言(图9B)，支撑的裂缝可能看上去较细长，且近井体积改变ΔV较小。阶段3增产处理使用粗颗粒沙石，这能在称为沙石带“填塞”的过程中沉积更快，从而在岩体周围形成大量的变形和位移，包括产生通过阶段1和2的灌注过程所增产的体积，导致更多的近井ΔV及升高Δσ′，触发天然裂缝10的劈开和剪切扩张，并形成开放的天然裂缝69，以及使初期裂缝12开放并延伸。在图9B中，经填塞的裂缝80被描述为完全位于阶段2沙石带的体积中，而实际上，这些阶段3的经填塞裂缝可能是诱发的裂缝和/或在前一阶段中被劈开和剪切成为开放天然裂缝69的同一裂缝，它们仅在此时被沙石大量填塞，从而在井筒36周围形成高渗透性的区带以及能导致剪切和大石块旋转的大范围变形。在本方法中，就置入低渗透性地层的沙石和水而言，优选采用周期性的灌注过程和评估，从而改变方法和浓度以达到最佳可行的增产作用。
图10显示了本文描述的方法如何在所有阶段的裂缝定位带的区域内特意诱发应力改变而在各方向上支撑天然裂缝10。随着裂缝82之后立即产生了新方向裂缝84，继而，随着粗粒度支撑剂在阶段3中被带入地层，进一步又有新方向裂缝86、88、90产生。每个裂缝面增加了体积的变化，并使天然裂缝网的裂隙径增宽，这进而导致局部地层中更多的应力改变以及更高的压力，由此，沿着适当定向的裂缝，会有额外的应力产生以及孔隙压力提高，从而造成沙石填充的裂缝带周围岩体的剪切、劈开和扩张。不同的裂缝方向，即，82、84、86、88、90应解读为本方法并非要在岩体中形成全新的裂缝面，而是对硬质、低渗透性岩石地层中常见的现存天然裂缝10和初期裂缝12作增产处理。
图11是对阶段3后更概括性的描述，显示了扩张带38、阶段2（72）和阶段3（74）的沙石带，以及周围岩体中适当定向的裂缝面的剪切作用，从而导致包括沙石带和扩张带38在内的增产体积。在阶段2和阶段3期间，在沙石带中灌注沙石在该沙石带周围形成更大的扩张带38。尽管为清楚起见未示出，在阶段3后的诱发剪切过程的物理性质造成天然裂缝10成为开放的天然裂缝69，然而其他天然裂缝则靠永久的自支撑进行剪切和扩张。当Δp接近于零时，开放的天然裂缝69并不闭合，但在衰减过程中仍对Δp敏感。
图12描述了一种称为裂缝上升(fracture rise)的现象，出现该现象是因为用于压裂液的清水的密度小于岩体中的水平应力梯度，从而使非目标带裂缝92自目标带94脱离进入非目标带96。然而，在本文描述的方法中，在清液中携带的沙石随着水的上升98而沉淀，这能防止沙石上升进入非目标带96，而非目标带96中缺乏烃类而不需要沙石出现。因此，沙石能够倾向于留在经增产处理的目标带94。作为本发明方法的一方面，防止沙石在垂直方向上沉积过高的这种倾向可以通过裂缝施工速度、压力、沙石浓度、间歇式的性质得到控制，与现有技术相反，藉此可以保证灌注的沙石最大程度的分散，以及对于感兴趣的增产处理区带中诱发现场体积变化。在本说明书中，仅为了清楚起见，省略了天然裂缝10的出现。
图13和14描述了可用于本发明方法的收集微震和形变数据方法的现有技术方法，这些数据有助于追踪岩体的定位和体积变化。具体地，对于压力和速度监测的性质具有监测能力对于分析增产处理带的大小及性质，待进行的后续循环或阶段的设计决定以及操作步骤是至关重要的，这种监测用于在主动灌注实施的同时追踪压裂进程，以及在多个灌注循环和阶段后评估蚀变带(altered zone)的性质。图13描述了地层反应的评估以改进本发明方法所有阶段中的设计以及工艺控制，包括浆液灌注期间的井筒测井100、井底压力以及井口压力的测量102、井筒的压力感知104、偏移量Δp监试井106、地震检波器108以及压力器110，从而测量目标带中体积变化ΔV。图14描述了用于测量目标带94中体积变化ΔV的变形测试阵列，包括了表面Δθ测斜仪112，浅层Δθ测斜仪114，深层Δθ测斜仪116，以及地面120的Δz表面测量，卫星图像和航空摄影测量。
图15A是单个天然存在的裂缝面122的剖面图，其中，裂缝面122为闭合的，且与图1中所示的无数裂缝相似。图15B描述了切变位移124，其中，剪切使裂缝扩散、初期裂缝开放，并出现错位，从而形成了永久扩张和流动增强的裂缝126。该图描述了图6、7、8、10、11所示天然裂缝10的剪切32期间发生的过程。图15C描述了裂缝的延伸使得初期裂缝12同样受到剪切，从而出现了位移和扩张，并导致渗透性大幅提高。本发明的阶段灌注方法仔细评估多个阶段以及循环的效果，其主要目的是基于对所收集资料的分析、通过在进行主动压裂施工和灌注循环之间过程的有利选择，提高压裂法的效率，从而增强剪切扩张以及裂缝的开放。
图16和17描述了应用本文所述的灌注阶段的多次循环，以及为了废物处理而将废沙灌注入高渗透性砂岩过程中所收集的数据。图16A描述了能将压力提高至地层压力128以上的SFITM方法的每日循环，包括水灌注相130、灌注起始段132、形成扩散压力136的沙石灌注相134中，再次水灌注相138，以及压力衰减期140。图16B描述了多个日循环，其确保长时程沙石-水浆液SFITM灌注是可以持续的。所述的SFITM方法可在(但并不限于)数月的时间段上维持(图17)。图16和17描述了本文所述方法可以在长时间的增产处理过程中(包括多日和多个循环)使裂缝重新起始、停止、再开始(re-initiation,cessation,re-starting)等等。本文所述的方法可包括步骤：偶尔停止灌注以便评估实施进展；而视需要改变设计和后续循环及阶段的施工性质以便使低渗透性坚硬岩体中的井筒周围区域实现经济有效的增产，其中，岩体含有大量天然裂缝10。
图18描述了地层中沿着井筒36分布的多个增产处理区域38，其中，自然产生的裂缝网络通过应用本文描述的过程和方法而得到增强、扩张并增大。
本方法可用于含油或含气的页岩层存在于较深埋状态的地理区域中。本方法引起在地层中自然生成的较小裂缝形成增强网络，并使初期天然裂缝开放并延伸为扩张带38(图11)，且与沙石支撑的诱发次生裂缝网络70、72连接并围绕它们。与现有技术方法相比，本方法涉及大规模的地层压裂。本方法可利用地层中的天然裂缝10网络作为产生广阔传导的裂缝网络要素以供烃类开采，通过实行基于许多测量结果而设计和实施的多个阶段和循环可将该要素增产至有效状态，其中，所述测量包括PFOT、SRT、变形以及微震扩散场。
如图4和5所示，阶段1为垂直或水平的一个或多个井筒36的情况，这些井筒安排用于提供沿着一个或多个灌注井19的一个或多个位置通往目标地层的通道。在一种可用的结构中，如图4所示，沉下井筒36，并随着接近目标地层，井筒36改变轨道以在目标地层中形成长水平段。将钢套管下放至井中，并按照现有技术中描述的标准方法进行水泥浇注。沿着水平井的长度，标记特定的位置，并通过在钢套管上打孔形成通往地层的开放部位。打孔位点25可大约为2-3米长，一旦打孔，打孔位点可形成至少50个直径不小于18mm的开放部位。将多个相似的水平井钻入目标地层，彼此平行，如图5所示，或在某些其他情况下，如结合水平井、垂直井或斜井，都被视为以所需间隔充分接触地层。这些井筒36也装有水泥浇注的钢套管，且通过打孔获得在水泥套管后通往岩层的通道。图5显示了基本水平或斜率平缓的灌注阵列，其安装在基本水平或斜率平缓的页岩地层或其他低渗透性地层内。很明显的是，合适的目标地层也可能是倾斜或弯曲方向的，因此灌注井的区域也可以类似地在倾斜和/或弯曲面上布置。典型地，虽然行间距可取决于地层的特性或其他因素而各不相同，但典型的灌注井行间距为50-500米，如图4所示。图4详细说明了两口井筒36的水平灌注段，在一个实施方式中，沿着其全长可包括多达45个打孔开放区带，每段钻孔的长度构成了一个用于在地层内形成相应裂缝增产带的位点。
一个或多个完成的灌注井打孔位点25与钻井的其他部分隔开，然后首先注入加压水，然后注入水和沙石浆液，从而在页岩层中诱发裂缝。如下文所述，所述的水或水和沙石浆液按设计的顺次方式注入灌注井19。一种或多种浆液来源可包括能够产生加压含水浆液的任何机械系统，其中加压含水浆液包含沙石或其他颗粒物质作为支撑剂以及为所选阶段的所需的合适添加剂。可用于灌注或与支撑剂和添加剂混合以制备浆液的任何合适的水来源包括地表水、海水，或之前在开采油或天然气时产出的水，只要所述的水不含可能损害页岩产出天然裂缝10以及孔隙中所含烃类的能力的矿物质和颗粒。如果地质学分析或其他研究认为必要，这些水可经过化学处理，从而避免任何对于需要增产地层中的天然水和矿物的有害反应。
本方法包括了分阶段的方法，以便在井筒36周围的地层中产生具有延伸传导性以及互相连通的裂缝网络，从而有利于并加速烃类或热能的开采。先沿着井筒36并按一系列设计的阶段将整个过程施用于一个打孔位点250，再沿着同一个或另一井筒36转移到另一打孔位点25。一旦在打孔位点25完成了水力压裂增产过程，(与)沿着井筒36的另一打孔位点25隔开，在新的打孔位点25重复所述过程，视需要作改进以对之前沿着井筒作增产处理的效果进行总结。继续沿着井筒36上多个打孔位点25的这种顺次、阶段性增产处理，直到所有的打孔位点25都经过恰当的增产处理，然后可处理新的井筒36。
在沿着井筒36的特定打孔位点25开始灌注阶段之前，要进行SRT评估，即台阶状流量裂缝压力评估。这个过程需要以恒定的低灌注速度开始注入上述的清水，清水中不含添加剂或颗粒性物质，同时测定注入水的压力反应。通常，灌注速度的初始值为0.25到1.0bpm数量级，时间通常为5分钟至1小时以使灌注压力到达恒定值。然后，无需停止灌注过程或改变其他条件，将灌注速度提高相同的量，0.25-1.0bpm的数量级，并再次平衡压力。将灌注速度和灌注压力以下述方式绘图：操作者能决定以何种灌注速度和压力在灌注位点产生实质性水力压裂缝。该信息还用于评估最小压裂压力的值，从而用来设计所述的顺次水力压裂进程的阶段。特别地，可先具体选择稍高于最小压裂压力的灌注速度进行裂缝处理增产，然后，如果需要，根据监测测得的效果，在循环中采用更高或更低的速度。此外，可在下述水力压裂增产过程中重复所述的SRT，以评估目标地层中应力改变以及注入性能变化，藉此收集更多信息以便改变和重新设计灌注策略而有助于达到最佳结果。
阶段1天然裂缝系统的增强
阶段1包括与现有技术压裂方法相比，更长的灌注时间和更低的裂缝灌注速度，用于在井筒36选定的打孔位点25及其周围的地层中造成水力压裂增产。在一优选例中，注入的水优选不含添加剂或颗粒性物质，且藉此具有提高地层内孔隙压力的效果，从而扩大了对于天然裂缝10和初期裂缝12自打孔位点25深入地层的增强的水力压裂增产效果。如此提高地壳中天然应力导致的地层中的孔隙压力触发提高了天然裂缝裂隙径的宽度以及可导致自支撑的剪切扩张效果(图8、15)。水灌注压高于地面中最小自然应力，从而造成了由液压诱发的天然裂缝开放以形成开放的天然裂缝69。通过连续灌注，开放天然裂缝的过程会自紧邻灌注井19的区域向外传播进入地层。长时程、高压力、高速度的水灌注通过许多方式与天然裂缝相互作用。首先，其通过水力作用将无数天然裂缝10相连，即，在裂缝之间建立液体连通、产生与灌注井19互相连通的路径网络。第二，由于岩体要使其本身适应于大体积灌注速度和有效应力改变，高压力作用于开放天然裂缝10和初期裂缝12，而这些天然裂缝10和初期裂缝12的部分开口在性质上是永久的，从而产生了与灌注井19相连的永久高渗透性通道。第三，图6A还表明，在高速灌注产生了高灌注压的情况下，会使适当定向的天然裂缝10经历切变位移。高压力有助于天然裂缝10的开放和切变位移，以形成开放的天然裂缝69，如图6、7、8、10和11所示，因此，相对面在闭合时不能够完全闭合或很好地匹配，从而因切变位移和扩张造成了残留的高渗透性通道，如图15所示。这后一过程中天然裂缝10网络的切变位移和永久扩张称为自支撑，这形成了与水力诱发裂缝互相连通的高渗透性通道网络，其中水力诱发裂缝有利于油和气流入生产井筒中。本方法的一部分是持续积极地注入清水，从而使这一进程自灌注点向外传播并形成大量互相连通的、开放的天然裂缝69，从而通过本文描述的机制在灌注点周围形成广阔的引流区域。在某些情况下，比如当目标地层含有膨胀性页岩或其他地化敏感(geochemically sensitive)的岩石，可采用盐水或其他盐溶液以抑制其膨胀。总的来说，应避免或尽少使用凝胶或其他化学剂，因为大部分化学剂会在地层中有残余沉积，并降低岩石的通透性或部分阻断经诱发或增产处理的裂缝网络中的液体路径。为了确保灌注液体和目标地层岩石相容，实施时需谨慎。例如，盐水溶液可能影响岩石的可湿性(wettability)。同样，如果溶液过酸，这可能造成岩石更亲油(oilwet)，而如果溶液不含盐且呈pH更高的碱性，则有利于页岩中那些易受化学效应影响的粘土矿物的膨胀。本发明考虑到灌注液可由任何液体组成，从淡水至饱和氯化钠盐水，其中，pH控制值为6.0-7.0，或大致为中性、酸性/碱性。
根据天然裂缝10网络的性质以及其对于灌注过程的反应，具体的水力压裂时程长度可变。阶段1包含了一个或多个延长的灌注期，其持续时间、特征性速率、压力、时段、关井段、回流段、添加剂都能通过许多种测井、形变测试、微震波扩散测试或这些方法的组合来决定。具体地，可持续进行包括积极水灌注的阶段1过程，任选地使用不同时长的多次循环，直到该过程在灌注地点接近获得最大可能增产量。使用形变数据时，可利用高精度测斜仪，即112、114或其他适用的仪器测量岩石和地壳表面对高速水灌注起反应产生的形变。随着灌注的持续，通过对体积的增量及其空间分布进行数学分析，从而决定何时停止灌注。例如，当形变数据显示在灌注位点周围进行扩张的岩石体积不再有大幅提升，则可停止灌注。类似地，可以采用相似方式研究微震波的扩散进行研究；其数量、定位、性质以及扩散的波度，各自代表了灌注位置周围的剪切事件，可在灌注持续时将微震波扩散绘制成图并进行研究。由于微震监测仪监测的每一次剪切事件都与一次切变位移期相关，对这些事件的主动监测和绘制与绘制发生剪切和自支撑的扩散和延伸区域是一致的。例如，一旦微震事件的向外扩散速度充分放缓，则进一步灌注最多只对增产处理带体积产生边际效益是明显的，就可停止灌注。一旦阶段1中的灌注停止，或需要在阶段1水灌注过程中评估灌注带，则灌注带的增产效果可通过以下方式评估：测定压力衰减140的速率而无水回流PFOT；如果钻井可有液体流通，根据回流速率和体积的改变；或利用特定的加压或灌注测试如SRT，进行这些测试来专门评估经阶段1灌注过程影响的井筒36周围区域的程度和性质。若前述的测井结果显示通过持续灌注能够获得进一步的收益，则再重新启动并持续进行阶段1的水灌注，直到有明确表明认为在该位点的条件下已接近可获得的最大增产(量)。另外，阶段1的合适持续时间为4-72小时之间。如本文所述，无论在初始阶段1终止或在如下述的多阶段水力压裂循环过程中的后续阶段终止，阶段1均可重复进行多个循环。
任选地，在第一次灌注循环末，而在非后续阶段1灌注之后，可将钻井关闭大约12小时的时间，以测量井底压力的衰减速率。这种PFOT评估了关闭后钻井的表现，并根据以下情况定量评估天然裂缝系统的增强情况：渗透裂缝的传导性或导流性改变、半径或体积改变和液流特性的产生或改善以及灌注部位附近的组分、线性流、双线性流、径向流、边界条件效应，等等。这种地层反应信息对于细化和改良阶段1灌注策略至关重要，同时也有助于设计和实施阶段2支撑剂浆液的灌注性能。压力下降测定有多种选择，(本文)描述了数种。一种可用于增产处理带的体积和性质的评估方法为：在阶段1灌注后，在持续恒定的回流压力下使钻井产生回流。对水流速率持续地进行测定，直到回流几乎停止，然后降低钻井内的回流压力，并对重新启动的回流进行仔细测定。重复该过程并对结果进行分析。另一种可用于评估阶段1增产处理效果的方法是：执行一种或多种在现有技术中描述过的灌注测试、加压-衰减测试SRT，PFOT或其改进形式，这些方法也能在测定形变和微震波扩散的同时进行测定。
阶段2支撑天然裂缝系统
阶段2可在阶段1的最后部分结束时或结束后不久立即开始，或灌注过程没有任何实质性的间断，如果在先的分析和评估如此决定的话，但通常是在额外PFOT之后。阶段2包括灌注含有水和细粒度支撑剂(如100目的石英砂支撑剂)。细粒度颗粒材料的合适粒径范围包括50-250微米(或)0.002-0.01英寸(晶粒直径)。阶段2期间，灌注速率相对缓和，且可根据设备、深度、应力等大幅改变，但通常在3-8bpm的范围内。阶段2的目的在于引入细粒度的沙石/颗粒并使其深入地层，从而通过将颗粒物质填充入开放的天然裂缝69和增强的天然裂缝，以便支撑阶段1中形成的开放裂隙。因此，阶段2与图9A对应，图8C描述了导引沙石端78的效果细节。该过程通过打开天然裂缝10形成开放的天然裂缝69而产生进一步的体积改变，由此增强了剪切以及天然裂缝10网络的互通性，这就如同阶段1中由高孔隙压力形成的增强一样。在这些情况下，浆液中的沙石分散深入地层以支撑天然裂缝10网络中形成的开放裂隙，并加强了阶段1中形成的增强天然裂缝网络的剪切、维持以及延伸。
阶段2可包括多次循环，其含有不连续的沙石灌注期(浓度可能不同)，且每一期后进行一次PFOT，更佳地，在开始下一次沙石灌注期开始之前，(PFOT)持续至少12小时甚至20小时或更多。对PFOT的结果进行数学分析，以助于决定下一循环的支撑剂浓度、灌注速度以及时长。通常，一旦开始灌注含颗粒支撑剂材料的水，则不应允许液体回流至灌注井19，因为可能堵塞钻井。对于每个(压力)下降周期，都需精确收集井筒36的压力数据，从而使施工人员可以一致地分析单位时间的压力改变Δp/Δt，从而使一致的PFOT解释能够径向后续的增产处理评估。
每次沙石压裂期开始时以恒定速率灌注清水。灌注速率的具体方案可如下，每期采用相同值，并在15-30分钟的前浆液水填充(pre-slurry water pad)置入过程中测定压力的总和。若能一致地完成该步骤，则也能对此进行一致的分析，从而给出关于有效导流性(transmissivity)变化和，较低程度上，液体流动带围绕灌注井程度的确认信息。这是另一项为了实施计划进程的而与其他测定同时进行的测试。
通过上述步骤形成细粒度支撑剂增强的天然裂缝系统后，优选进行不少于12小时的关井阶段以评估地层液体流动状态和阶段1的基线PFOT后12小时关井的改变，包括压力的衰减率，所述步骤由多次循环的支撑剂灌注、压降阶段以及清水灌注构成。通过一种或多种方法进行分析，包括多个不同渗透性的周围区带，以及经典的裂缝翼长度分析。对关井数据的PFOT分析定量评估了天然裂缝10系统的“增强”情况，包括渗透性裂缝的传导性改变，能改善传导性的体积变化率，以及一旦灌注停止，流动液体组分的产生和改善、线性流、双线性流、径向流、边界条件效应，等等。
在上述步骤中形成的地层反应信息可用于细化和改善阶段2的灌注策略、对灌注设计和规范以及后续阶段3的灌注活动中支撑剂的性质。
阶段3产生大的裂缝体系作为次级流动系统
阶段3的一个或多个时期可被用于产生或诱发大的裂缝体系，其与阶段1-2中产生的诱发裂缝和增强的天然裂缝体系有合适的液体流通。SFITM方法通过在近井筒区域深至地层内进行良好的体积波及(volumetric sweep)，以可控方式下使一系列断裂事件扩散，从而形成了大的裂缝体系，而非如现有技术中通常设定的目标那样利用具有深且长的大尺寸的巨大单一裂缝。
优选地，在进行阶段3之前，应使阶段2的断裂进程“稳定”一下。在大多数情况下，在阶段2后相对延长的关井时段后，可施行包括阶段3的使用粗粒度沙石或颗粒支撑剂材料的末次灌注。在某些实施方式中，沙石由16-32的沙石或20-40的石英砂支撑剂构成，且粒径在200-2000微米的沙石在任何情况下都可用，包括中等粒度到粗粒度沙石的各级大小。然而，在这个阶段的支撑剂种类并不是很重要，只要是相对高强度且刚度合适的颗粒物质，优选包括所有适度的或圆润的颗粒。该阶段的一方面，在压裂水灌注前后的相关压裂液填充需在全压力和速率测定下持续地小心进行，从而减少堵塞灌注井的概率，并增加进行有效数据分析的机会。
为了确保阶段3诱发的裂缝体系中有最佳支撑剂的设计，其中可处理的问题包括：
i.压裂支撑问题——压力-时间-支撑进程的性质造成了诱发的裂缝11具有宽的裂隙，其中成功性与近井诱发裂缝11的宽度以及诱发裂缝11和天然裂缝10的连通程度相关联。在这种情况下，图9B和图10描述了阶段3的所需效果，即在相对更接近井筒36处产生了含有粗粒度沙石的更短更宽的裂缝，且与阶段1和2中形成的增产网络相连。
ii.置入问题——沙石置入深达诱发的及增强的天然裂缝体系的一致性决定了沙石置入过程的成功率。
iii传导性问题——通过裂隙填充、切变位移、自支撑以及水力诱发裂缝和井筒36之间的连通组合增强的天然及次生裂缝决定处理点附近区域的液体流通能力改善的幅度和程度。
iv现场应力改变——在近井筒附近(区域)的压裂压力改变通过台阶状流量测试或通过压裂回流或PFOT进行评估。尤其地，阶段3期间实行的巨大额外体积改变会作用于地层应力，其与近井筒36的区域中体积改变的幅度有函数关系；为了有利于应力转换和压裂转换而控制并优化该体积-应力改变是本方法的关键因素。
阶段3中粗粒度沙石的灌注应当比阶段2中细粒度沙石的灌注更快速，通常以5bpm或更快的灌注速度，如果物质设备允许，灌注速度可高达10bpm或更快，这种速度可避免任何过早产生的堵塞，并与阶段1和2中生产的增强网络间建立良好的液体流通。
在阶段3之前及其进行过程中，需持续并重复压力监测以及与阶段1和2中相关的其他检测步骤，与压裂前填充、压裂后关井基本上相同的方式，从而能比较阶段2和3之间地层反应。一旦沙石置入结束，可以重复压裂后阶段的PFOT分析，维持至少12小时，但也可通过可延长关井时段以便评估更远的支撑后裂缝的效果。
一旦收集到压力衰减数据，可在最后一次主动灌注之后、完全回流之前进行SRT应力测试，并尝试使钻井开始生产。
在阶段3中使用SFITM，在各阶段中泵入的沙石体积比泵入的沙石浓度更为重要，即，沙石以何种速度置入，以及可在较长的灌注时间段中以更低沙石浓度进行更大体积的沙石灌注。阶段2和3中沙石支撑剂的浓度以及灌注速度的特定值是由所收集数据的一致性分析决定的，其中数据是自阶段1开始之前进行的初始台阶状流量测试开始的处理过程中收集的，并包括该测试之后的所有数据。
阶段的循环
本发明方法可含有重复的循环和/或子循环，包括如下：
1.在进行下一阶段前任一单独阶段的重复。
2.在进行下一阶段前，任意两个阶段的按序重复，例如，在进行阶段3之前，阶段1和2可按序重复很多次；或在结束进程前或返还到阶段1之前，阶段2和3的多次重复。
3.对所有3个阶段进行按序重复特定的次数。
4.在灌注中或关井过程中改变参数或范围。
阶段1到3总体被考虑为一个完整的“压裂循环”。在一个实施方式中，关井的时间在于各重复的压裂循环之间。在一个实施方式中，关井的时间至少为24小时。该关井时段能够达成以下一种或多种：
i现场应力再分布/及稳定化。
ii利于裂缝旋转。
iii评估PFOT以评估全地层渗透性的改善情况。
iv最大程度提高地层剪切应力或对其进行控制，从而造成页岩的切变移动以及后续自支撑活动的改善。
最大程度降低沿着交界面的大范围剪切应力聚集，这种应力聚集可能影响井筒的完整性，尤其对于易受沿水平地质界面的剪切力影响的垂直井。
各循环之间的关井时间可基于以下参数：
i.泵入的沙石体积
ii泵注的持续时间
iii地层的PFOT数据
可根据裂缝增强的结果，视需要在一个循环中重复各阶段。例如，阶段1和2的数个子循环可用于有效增强和支撑天然裂缝网络。整个循环可以是重复的阶段1-3，从而以可控的方式有效地形成大(范围)的液体流通以及自井筒36延伸至地层的引流区域。
在最后阶段3结束时提高支撑剂的浓度以隔离井筒36区域，从而在井筒36的周围形成一个高传导路径，以使(液体)自所有流通体系很好地流入井筒36也可能是理想的。在现有技术中，该过程称为“强制裂缝末端脱砂”(forced fracture tip screen-out)或“压裂与填充”(frac-n-pack)。
每个额外的阶段/循环的灌注策略都可根据循环次数的增加有所不同。例如，在初始的循环中，粗粒度支撑剂20-40可用于阶段3。在之后的循环中，阶段3可用的支撑剂可换为60-40。与首次循环的阶段2相比，在后续循环的阶段2可用粗粒度的沙石。
SFITM的使用在本文中是以重复的循环和多阶段的形式，将沙石带入地面深处。沙石在地层中沉积并在每次循环中引起局部地层应力增加。这种性质的局部地层应力导致了当使用高压力浆液灌注而重新启动天然裂缝的开放时，后续循环中形成的新裂缝发生再定向，从而造成了如图9和10图释的裂缝旋转。
图8和11描述了典型裂缝增产带的结果——本发明方法形成的全面扩张带38，其部分得到沙石支撑而部分未得到支撑。增产带地层具有高渗透性，其外形呈双面凸起或椭圆形，邻近灌注位点的区域包括结合的沙石带70和72以及扩张增产带的外部区域。这一含有支撑剂及沙石带外更远部分的内部地带构成了采用本发明方法而得到的大体积扩张带。由于扩张的天然裂缝，相互交错的现有裂隙的孔隙相连、开放以及注入水和引入沙石支撑剂后导致的裂缝，造成了该地带的整体具有增强流动的性质。另外，天然裂缝10以及初期裂缝12可在既定方法的作用下进行剪切和扩张，并且即使其未能通过物理方式开放，也能通过强大的剪切应力和升高的孔隙压力进行位移。当Δp等于0，这样的裂缝不大可能闭合，虽然在烃类消耗期间，未经支撑剂打开的此类裂缝仍对改变敏感。
图12描述了单个灌注井筒36，显示了如果情况允许，开放的水力诱发裂缝自灌注位点形成的紧邻灌注带出现，但其沙石(流动)减缓并滞留在目标带94。本发明方法还要求保护通过仅使用低粘度水作为液体试剂来影响天然裂缝10网络的开放，从而限制沙石支撑剂的上升。图13图解了监测本文所述灌注过程的地层反应的方法。监测反应包括以下任意组合：位于灌注井19及灌注系统的压力感受器，表面Δθ测斜仪112，浅层Δθ测斜仪114，离灌注井19距离增加的深层Δθ测斜仪116，含有地震检波器108或加速仪的微震传感器，可用于收集由岩石中粘滑剪切和位移形成的震动能量传播。偏移量Δp测试井106可位于远离灌注井19处，其距离为离开地层中预设扩张带38的远处。偏移量Δp测试井106包括地震检波器108，加速计和策略上沿着测试井106的长度分布的压力器110，以便测定地层内的压力改变并收集震动能量反应。这种监测井106或灌注井内的测试仪器还能检测由灌注井内的灌注液体流出的压裂液顺梯度漏失24造成的压力改变。
图14描述了形变监测技术，包括位于灌注井19不同距离的浅层Δθ测斜仪114以及深层Δθ测斜仪116的阵列，用于检测烃类储集层中诱发的体积改变相关的形变区域的变化。钻井可包括检测地层位移的装置，其精度足以分析数据并测得天然裂缝10体系的诱发扩张面及幅度。此外，可进行多种表面测量以检测表面水平的改变，包括表面测量、卫星图像和航空摄影测量120。
图16和17描述了当本方法以长期(如数天或数月)多循环至很长时间方式施用时，底孔压力的变化。
在另一方面，灌注液可包括纳入废弃物的浆液，如受污染的沙石或其他废弃物。这可达到增强烃类产量以及永久处理颗粒状可用废弃物提供方便渠道的双重目的，从而构成了实现多项目的的新方法。
本文通过具体描述的实施例及其方面描述本发明。本领域技术人员应理解，本发明并不受其具体实施例及其方面所限制，包括单独的步骤、过程、组件等等。应参考其专利说明书对本发明作出最优的整体理解，包括其权利要求、特定的功能或机械设备及文中描述的可替换的元素。
Claims (20)
1.一种在岩石地层中形成裂缝网络的方法，所述地层具有以下特征：天然裂缝、初期裂缝的网络,和具有最小水力压裂产生压力和速度，所述方法包括：
步骤i)在适于促进天然裂缝和初期裂缝的孔隙压力增高、剪切、扩张和/或液体流通的条件下，以稍高于最小压裂压力和速度的压力和速度通过向伸入所述地层的钻井内灌注非浆液水性溶液，其中，所述步骤i)产生自支撑裂缝，其形成与灌注井相连的永久性高渗透性通道；且进行所述步骤i)直到地层反应测试表明在该位点的条件下已接近可获得的最大增产量；
步骤ii)向所述地层中灌注包含细粒度颗粒支撑剂的第一浆液，从而对步骤i)中产生的裂缝的一部分进行支持以在所述自支撑区域中形成沙石支撑的区带；和
步骤iii)向所述地层中灌注包含粗粒度颗粒支撑剂的第二浆液，从而在所述沙石支撑的区带中产生大型裂缝，且在所述沙石支撑的区带中的裂缝和所述自支撑区域互相连通，其中，所述的细粒度支撑剂的颗粒粒径比所述粗颗粒支撑剂更小。
2.如权利要求1所述的方法，还包括步骤iv)：对步骤i、ii或其组合进行序贯重复以逐渐扩张所述自支撑区域。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤iii的实施条件有利于形成延伸至步骤ii产生的沙石区带之外的裂缝。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的步骤ii和/或iii还包括步骤：产生地层体积改变以影响地层应力，而地层应力与地层中体积改变的幅度具有函数关系；和，任选的控制和优化所述地层体积改变以利于应力旋转和裂缝旋转。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括顺次循环步骤i、ii和iii的多个循环，或重复步骤i、ii或iii，或重复步骤i、ii或iii中任意一对，从而逐渐扩张所述的自支撑和沙石区带。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水性溶液不含颗粒。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水性溶液包括水或盐水，不含有添加剂。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤ii继于步骤i之后，基本无时间间隔。
9.如权利要求1的方法，其特征在于，所述的步骤ii包括通过对所述地层内所述天然裂缝的开放、剪切、和支撑而在所述地层内形成永久性体积改变，从而在周围的岩石中造成应力改变。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤ii和/或步骤iii还包括一系列不连续的浆液灌注时段和水灌注时段。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括施行各自包含步骤i-iii的多个循环，并在所述的循环之间提供关井时段。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按顺序多次重复步骤i-iii的任一步骤。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其用于从所述地层内开采原油、烃类气体或地热能源的一种或多种。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的地层为含有资源的低渗透性岩石。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤ii包括多个循环的不连续支撑灌注时段及其后的压降测试。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的方法在步骤ii和iii之间包括含有关闭时段的稳定步骤。
17.一种用于在地表下岩石地层中形成裂缝网络以便从所述地层开采烃类或其他资源的系统，所述的地层具有以下特征：天然裂缝、初期裂缝的网络和具有最小水力压裂产生压力和速度，所述系统包括至少一口深入所述地层的灌注井，至少一个泵，用于在适用于水力压裂所述地层的压力和条件下，向所述井中灌注加压水性溶液和浆液，和一个控制子系统用于控制所述系统施行以下步骤：
步骤i)在适于促进天然裂缝和初期裂缝的孔隙压力增高、剪切、扩张和/或液体流通的条件下，以稍高于最小压裂压力和速度的压力和速度通过向伸入所述地层的钻井内灌注非浆液水性溶液，其中，所述步骤i)产生自支撑裂缝，其形成与灌注井相连的永久性高渗透性通道；且进行所述步骤i)直到地层反应测试表明在该位点的条件下已接近可获得的最大增产(量)；
步骤ii)向所述地层中灌注包含细粒度颗粒支撑剂的第一浆液，从而对步骤i)中产生的裂缝的一部分进行支持以在所述自支撑区域中形成沙石支撑的区带；和
步骤iii)向所述地层中灌注包含粗粒度颗粒支撑剂的第二浆液，从而在所述沙石支撑的区带中产生大型裂缝，且在所述沙石支撑的区带中的裂缝和所述自支撑区域互相连通，其中，所述的细粒度支撑剂的颗粒粒径比所述粗颗粒支撑剂更小。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括一个或多个表面升高探测器，一个地表下探测器。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述地表下探测器选自下组：井筒压力感受器、微震探测器、或井筒测斜仪。
20.一个用于控制水力压裂系统操作的控制器，所述的控制器包括含有计算机代码的计算机可读介质以便控制所述系统执行权利要求1-16任一所述的步骤。
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| RU2561420C1 (ru) * | 2014-07-31 | 2015-08-27 | Открытое акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" | Способ гидравлического разрыва пласта в двух параллельных горизонтальных стволах скважин |
| US20160047215A1 (en) * | 2014-08-17 | 2016-02-18 | Petro Research And Analysis Corp | Real Time and Playback Interpretation of Fracturing Pressure Data |
| AU2015345950B2 (en) * | 2014-11-10 | 2020-09-24 | Roman Bilak | Multi-stage fracture injection process for enhanced resource production from shales |
| WO2016126240A1 (en) * | 2015-02-03 | 2016-08-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Capsules containing micro-proppant and a substance to produce micro-seismic events |
| US10655441B2 (en) * | 2015-02-07 | 2020-05-19 | World Energy Systems, Inc. | Stimulation of light tight shale oil formations |
| RU2591999C1 (ru) * | 2015-04-21 | 2016-07-20 | Шлюмберже Текнолоджи Б.В. | Способ ориентирования трещин гидравлического разрыва в подземном пласте, вскрытом горизонтальными стволами |
| GB2539056A (en) | 2015-06-03 | 2016-12-07 | Geomec Eng Ltd | Improvements in or relating to injection wells |
| WO2017003501A1 (en) * | 2015-06-30 | 2017-01-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Real-time, continuous-flow pressure diagnostics for analyzing and designing diversion cycles of fracturing operations |
| AU2015409590B2 (en) | 2015-09-23 | 2021-07-01 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhancing complex fracture geometry in subterranean formations, sequential fracturing |
| AU2015409638B2 (en) * | 2015-09-23 | 2021-07-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Enhancing complex fracture geometry in subterranean formations, sequence transport of particulates |
| US10267133B2 (en) * | 2016-06-06 | 2019-04-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods for fracturing a subterranean formation |
| WO2017213625A1 (en) | 2016-06-06 | 2017-12-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Flow constraint material and slurry compositions |
| US10954768B2 (en) | 2016-06-06 | 2021-03-23 | Halliburton Energy Services, Inc. | Fracturing a subterranean formation |
| CN107503729B (zh) * | 2016-06-14 | 2019-08-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种提高压裂稳定期的微支撑压裂方法 |
| CA2939679A1 (en) * | 2016-08-18 | 2018-02-18 | Velvet Energy Ltd. | Fracture length increasing method |
| CN106851564A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-06-13 | 中国石油大学(华东) | 一种基于无线传感器网络的压裂裂缝监测系统及其工作方法 |
| US11131174B2 (en) | 2017-01-13 | 2021-09-28 | Bp Corporation North America Inc. | Hydraulic fracturing systems and methods |
| CN109098707B (zh) * | 2017-06-21 | 2022-02-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 砂砾岩体油藏的直井缝网压裂的适应性评价方法、砂砾岩体油藏的直井缝网压裂方法 |
| RU2660683C1 (ru) * | 2017-06-22 | 2018-07-09 | Акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (АО "РИТЭК") | Способ разработки нефтяных низкопроницаемых залежей, основанный на применении горизонтальных скважин с продольными трещинами гидроразрыва пласта |
| CN107762475B (zh) * | 2017-11-16 | 2020-02-07 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | 一种页岩储层压裂前水化诱导预处理和评判方法 |
| CN108678722B (zh) * | 2018-07-06 | 2024-03-15 | 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 | 一种多井联合干热岩人工热储建造系统及建造方法 |
| CN108798683B (zh) * | 2018-08-14 | 2023-11-14 | 河北工业大学 | 一种用于地质构造三维定位的智能骨料及注浆系统和方法 |
| CN108952663B (zh) * | 2018-08-15 | 2019-10-18 | 中国石油大学(北京) | 采用间歇压裂方式产生复杂缝网的现场压裂方法 |
| CN111911128B (zh) * | 2019-05-08 | 2022-11-29 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高构造应力常压页岩气体积压裂方法 |
| CN110044778A (zh) * | 2019-05-24 | 2019-07-23 | 贵州大学 | 一种模拟岩溶裂隙-管道水流及溶质运移规律的试验设备 |
| CN112012709B (zh) * | 2019-05-30 | 2022-11-04 | 新奥科技发展有限公司 | 一种地热生产井及地热层多级压裂方法 |
| CN112177598B (zh) * | 2019-07-01 | 2024-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种考虑压裂液压缩性的地层起裂压力预测方法 |
| CN112211608A (zh) * | 2019-07-09 | 2021-01-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种页岩储层微裂缝自支撑的压裂方法 |
| CN110929413B (zh) * | 2019-12-04 | 2020-11-10 | 西南石油大学 | 一种模拟裂缝性储层中水力裂缝壁面不连续性行为的方法 |
| CN113356821A (zh) * | 2020-03-06 | 2021-09-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种井组开发方法 |
| CN114059980B (zh) * | 2020-07-29 | 2024-03-26 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种页岩储层压裂方法 |
| CN114412427B (zh) * | 2020-10-12 | 2023-11-14 | 北京星油科技有限公司 | 气举和生产一体化的油气开采系统 |
| CN114458266A (zh) * | 2020-10-21 | 2022-05-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种提高干热岩热储改造人工裂缝复杂性的方法及其应用 |
| CN112377174A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-02-19 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种水力压裂加沙困难区的预警方法及装置 |
| CN114622884A (zh) * | 2020-12-11 | 2022-06-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油气井多尺度裂缝的全支撑压裂方法和应用 |
| CN115045645B (zh) * | 2022-05-26 | 2023-08-25 | 西南石油大学 | 一种超深高温裂缝性储层提高有效改造体积的工艺 |
| CN115199252A (zh) * | 2022-06-07 | 2022-10-18 | 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心 | 一种拉张构造应力环境下的干热岩直井储层改造方法 |
| CN115875030A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-31 | 西南石油大学 | 一种注水井压驱条件下注入量设计及油井裂缝参数优化方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1729346A (zh) * | 2002-11-06 | 2006-02-01 | 施蓝姆伯格技术公司 | 水力压裂方法 |
| CN1756892A (zh) * | 2003-01-28 | 2006-04-05 | 索菲泰克公司 | 具有较高有效表面积的加撑裂缝 |
| WO2008004172A2 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-10 | Schlumberger Canada Limited | Rheology controlled heterogeneous particle placement in hydraulic fracturing |
| CN101371005A (zh) * | 2006-01-27 | 2009-02-18 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 用于地层的水力压裂的方法 |
| CA2735572A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Schlumberger Canada Limited | Hydraulic fracturing proppants |
Family Cites Families (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3050119A (en) * | 1958-12-30 | 1962-08-21 | Pan American Petroleum Corp | Method of fracturing formations |
| US3372752A (en) * | 1966-04-22 | 1968-03-12 | Dow Chemical Co | Hydraulic fracturing |
| US3917345A (en) | 1973-12-06 | 1975-11-04 | Kennecott Copper Corp | Well stimulation for solution mining |
| US4220205A (en) * | 1978-11-28 | 1980-09-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of producing self-propping fluid-conductive fractures in rock |
| US4549608A (en) * | 1984-07-12 | 1985-10-29 | Mobil Oil Corporation | Hydraulic fracturing method employing special sand control technique |
| US5875843A (en) * | 1995-07-14 | 1999-03-02 | Hill; Gilman A. | Method for vertically extending a well |
| US7032671B2 (en) * | 2002-12-12 | 2006-04-25 | Integrated Petroleum Technologies, Inc. | Method for increasing fracture penetration into target formation |
| CA2644213C (en) * | 2003-03-18 | 2013-10-15 | Bj Services Company | Method of treating subterranean formations using mixed density proppants or sequential proppant stages |
| US7207386B2 (en) * | 2003-06-20 | 2007-04-24 | Bj Services Company | Method of hydraulic fracturing to reduce unwanted water production |
| US7350582B2 (en) * | 2004-12-21 | 2008-04-01 | Weatherford/Lamb, Inc. | Wellbore tool with disintegratable components and method of controlling flow |
| US7334635B2 (en) * | 2005-01-14 | 2008-02-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods for fracturing subterranean wells |
| US7595281B2 (en) * | 2005-05-18 | 2009-09-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Methods to increase recovery of treatment fluid following stimulation of a subterranean formation comprising in situ fluorocarbon coated particles |
| US20070215345A1 (en) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Theodore Lafferty | Method And Apparatus For Hydraulic Fracturing And Monitoring |
| US8162048B2 (en) * | 2008-09-09 | 2012-04-24 | Tetra Technologies, Inc. | Method of delivering frac fluid and additives |
| US7878248B2 (en) * | 2008-12-29 | 2011-02-01 | Schlumberger Technology Corporation | System, method, and apparatus for post-fracture treatment |
| US8886502B2 (en) * | 2009-11-25 | 2014-11-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Simulating injection treatments from multiple wells |
| US8437962B2 (en) * | 2009-11-25 | 2013-05-07 | Halliburton Energy Services, Inc. | Generating probabilistic information on subterranean fractures |
| US8898044B2 (en) * | 2009-11-25 | 2014-11-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Simulating subterranean fracture propagation |
| CA2799555A1 (en) * | 2010-05-18 | 2011-11-24 | Schlumberger Canada Limited | Hydraulic fracturing method |
| US20130014951A1 (en) * | 2011-07-15 | 2013-01-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Applying treatment fluid to a subterranean rock matrix |
-
2011
- 2011-12-22 WO PCT/CA2011/050802 patent/WO2012083463A1/en active Application Filing
- 2011-12-22 CA CA2775787A patent/CA2775787C/en active Active
- 2011-12-22 US US13/578,810 patent/US8978764B2/en active Active
- 2011-12-22 CN CN201180058359.9A patent/CN103299031B/zh active Active
- 2011-12-22 EP EP11850531.2A patent/EP2655795B1/en active Active
- 2011-12-22 BR BR112013017767A patent/BR112013017767A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1729346A (zh) * | 2002-11-06 | 2006-02-01 | 施蓝姆伯格技术公司 | 水力压裂方法 |
| CN1756892A (zh) * | 2003-01-28 | 2006-04-05 | 索菲泰克公司 | 具有较高有效表面积的加撑裂缝 |
| CN101371005A (zh) * | 2006-01-27 | 2009-02-18 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 用于地层的水力压裂的方法 |
| WO2008004172A2 (en) * | 2006-07-03 | 2008-01-10 | Schlumberger Canada Limited | Rheology controlled heterogeneous particle placement in hydraulic fracturing |
| CA2735572A1 (en) * | 2008-08-21 | 2010-02-25 | Schlumberger Canada Limited | Hydraulic fracturing proppants |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012083463A1 (en) | 2012-06-28 |
| EP2655795A1 (en) | 2013-10-30 |
| CN103299031A (zh) | 2013-09-11 |
| BR112013017767A2 (pt) | 2016-10-11 |
| CA2775787A1 (en) | 2012-07-10 |
| EP2655795B1 (en) | 2019-02-20 |
| US8978764B2 (en) | 2015-03-17 |
| CA2775787C (en) | 2013-05-21 |
| US20130284438A1 (en) | 2013-10-31 |
| EP2655795A4 (en) | 2017-08-02 |
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