CN109863282A - 利用无线电波压裂油气储层中的岩石 - Google Patents
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Abstract
本公开描述了用于对油气储层中的地质地层进行压裂的方法和系统。一种方法包括:在油气储层中形成井筒,该井筒从油气储层的地面向下延伸到油气储层内;使电磁(EM)波传输通过井筒;将EM波的至少一部分引导到油气储层中在所述地面下方的一位置处的岩石;以及通过使用所述EM波的一部分辐射井筒周围的岩石,对油气储层中在所述地面下方的位置处的岩石进行压裂,其中辐射岩石升高岩石中的孔隙水压力,从而导致岩石的破裂。
Description
相关领域的交叉引用
本申请要求2016年8月22日提出申请的美国专利申请号15/243,312的优先权,其全部内容据此通过引用并入。
技术领域
本公开涉及例如使用电磁波压裂油气储层中的地质地层。
背景技术
在一些情况下,储层可能具有致密的地质地层。致密的地质地层可能包括具有低渗透率的岩石。烃流体的流动可能在岩石具有致密地层的区域中受到限制。在这些类型的储层中开采烃产品可能是困难的。
在一些情况下,水力压裂技术可以用于压裂致密的地质地层。在水利压裂方法中,可以在地下泵送大量的液压流体来以压裂岩石并保持被压裂的岩石张开。液压流体可以包括水、支撑剂(例如,沙子或其它支撑剂)和化学品的混合物。
发明内容
本公开描述了使用无线电波压裂储层中的岩石的方法和系统。一种方法包括:在油气储层中形成井筒,所述井筒从所述油气储层的地面向下延伸到所述油气储层内;使电磁(EM)波传输通过所述井筒;将所述EM波的至少一部分引导到所述油气储层中在所述地面下方的一位置处的岩石;以及通过使用所述EM波的一部分辐射所述井筒周围的所述岩石,对所述油气储层中在所述地面下方的所述位置处的所述岩石进行压裂,其中辐射所述岩石升高所述岩石中的孔隙水压力,从而导致所述岩石的破裂。
前述和其它实施方式可以分别可选地单独或结合地包括下列特征中的一个或更多个:
第一方面,可与总体实施方式相结合,其中,所述井筒是第一井筒,并且其中所述方法还包括:在所述油气储层中形成包括多个井筒的井筒图案,其中所述多个井筒包括所述第一井筒;以及针对所述多个井筒中的每一个,使用无线电波对所述井筒周围的岩石进行压裂,其中所述无线电波升高所述岩石中的孔隙水压力。
第二方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,所述多个井筒被形成为垂直井图案。
第三方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,所述多个井筒被形成为水平井图案。
第四方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,在所述油气储层中形成所述井筒图案包括:基于所述井筒的直径和被增产处理的裂缝密度确定压裂半径;以及基于所述压裂半径将所述多个井筒定位在所述井筒图案中。
第五方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,井筒图案是5点式图案。
第六方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,无线电波具有在500KHz与5MHz之间的频率。
第七方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,岩石具有在约1纳达西(nD)与0.01毫达西(mD)之间的渗透率。
第八方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,该方法还包括:将EM波发射器定位在储层的地面处;以及使用EM波发射器生成EM波。
第九方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,该方法还包括:将EM波发射器定位在所述井筒中,其中所述EM波发射器被封闭在保护壳体中;使用所述EM波发射器生成所述EM波;以及在所述岩石被压裂之后收回所述EM波发射器。
第十方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,所述位置是第一位置,并且所述EM波是第一EM波。所述方法还包括:使第二EM波传输通过所述井筒;将所述第二EM波的至少一部分引导到所述油气储层中在所述地面下方的第二位置处的岩石;以及通过使用所述第二EM波的至少一部分辐射所述井筒周围的岩石,对所述油气储层中在所述地面下方的所述第二位置处的岩石进行压裂,其中辐射所述岩石升高所述岩石中的孔隙水压力,从而导致所述岩石破裂,并且所述第一位置与所述第二位置之间的距离基于所述第一EM波的穿透深度来确定。
另一种方法包括在油气储层中形成包括多个井筒的井筒图案,所述多个井筒从所述油气储层的地面向下延伸到所述油气储层内;使电磁波传输通过所述多个井筒中的至少一个井筒;以及针对所述多个井筒中的所述至少一个井筒中的每一个,使用所述电磁波对相应井筒周围的岩石进行压裂。
前述和其它实施方式可以分别可选地单独或结合地包括下列特征中的一个或更多个:
第一方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,所述多个井筒形成为垂直井图案。
第二方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,所述多个井筒形成为水平井图案。
第三方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,针对所述多个井筒中的每一个由所述电磁波生成的增产区域的方位覆盖范围是相应井筒的圆周的一部分。
第四方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,针对所述多个井筒中的所述至少一个井筒中的每一个由所述电磁波生成的辐射图案相对于相应井筒在方位上是不对称的。
第五方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,所述方法还包括:还包括:基于被增产处理的裂缝密度确定一距离;以及将所述多个井筒定位成相邻井筒之间具有相等距离的图案,其中,所述相等距离被设置为所确定的距离。
第六方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,该方法包括:将电磁波发射器定位在所述储层的地面处;以及使用所述电磁波发射器生成所述电磁波。
第七方面,可与前述方面中的任一个方面相结合,其中,该方法包括:将电磁波发射器定位在所述多个井筒中的至少一个井筒中,其中,所述电磁波发射器被封闭在保护壳体中;使用所述电磁波发射器生成所述电磁波;以及在所述岩石被压裂后收回所述电磁波发射器。
又一种方法包括在油气储层中形成一井筒,所述井筒从油气储层的地面向下延伸到所述油气储层内;产生对所述油气储层中的岩石进行压裂的电磁波;使所述电磁波传输通过所述井筒;以及通过使用所述电磁波辐射所述井筒周围的岩石,对所述油气储层中在所述地面下方的一位置处的岩石进行压裂,其中所述岩石具有在约1纳达西(nD)和0.01毫达西(mD)之间的渗透率,并且辐射所述岩石升高所述岩石中的孔隙水压力,从而导致所述岩石破裂。
该方面的其它实施方式包括相应的系统和设备。
在附图和以下描述中阐述了本公开的主题的一个或更多个实施方式的细节。本主题的其它特征、方面和优点从说明书、附图和权利要求书中将变得显而易见。
附图说明
图1A是示出根据一种实施方式的包括垂直井眼的示例性井系统的示意图;
图1B是示出根据一种实施方式的包括水平井眼的示例性井系统的示意图;
图1C是示出根据一种实施方式的包括在地面下方的EM波发射器的示例性井系统的示意图;
图2A是示出根据一种实施方式的孔隙水压力与温度变化之间的关系的曲线图;
图2B是示出根据一种实施方式的EM波的频率与穿透深度之间的示例性关系的曲线图;
图3是示出根据一种实施方式的压裂岩石的体积分布的示意图;
图4A是示出根据一种实施方式的包括多个垂直井眼的示例性井系统的示意图;
图4B是示出根据一种实施方式的包括多个水平井眼的示例性井系统的示意图;
图4C示出了根据一种实施方式的井眼地层的示例性图案的俯视图;
图4D示出了根据一种实施方式的井眼地层的示例性图案的侧视图;以及
图5示出了根据一种实施方式的用于使用电磁波压裂岩石的示例性方法。
在各个附图中,相同的附图标记和名称表示相同的元件。
具体实施方式
本公开总体上描述了用于对油气储层中的岩石进行压裂的方法和系统。在一些情况下,储层可以具有在井之间的致密地质地层。烃流体的流动在岩石具有致密地层的区域中可能被非常受限。在一些情况下,致密地层的区域中的岩石可能具有低渗透率。低渗透率的示例可以包括在小于1纳达西(Nd)与0.01毫达西(MD)之间的基质渗透率。具有低渗透率的岩石的示例包括页岩、致密砂岩和致密碳酸盐。因此,如果储层的区域具有致密地层,则可能难以从该区域开采烃产品,例如油或气。在一些情况下,水力压裂可以用于对岩石进行压裂并提高渗透率。然而,使用水力压裂来开采烃产物可能具有一个或多个缺点。例如,水力压裂可能使用大量的水。此外,使用水力压裂的烃开采率对于油来说可能小于10%,而对于气体来说可能小于35%。水力压裂也可能导致对压裂面造成损害并阻碍从地层到裂缝的流。此外,可能难以控制压裂区域的位置。另外,来自水力压裂的开采流体可能产生环境问题,所述流体因此可能需要处置或处理。
在一些情况下,热传递可以用于增加具有高渗透率的地质地层中的油的流动性。在一个示例中,微波可用于提高井中的井筒或加热装置的温度。因为微波具有高强度,所以井筒或加热装置的温度可以被升高到高水平,例如,升高到700F的水平。热量可以从井筒或加热装置传递到井周围的地层中的油。热量可以破坏油的化学结构并降低油的黏度。如果地层具有高渗透率,例如,如果井周围的岩石具有松散的地层,则该方法可以使得油更容易从一个井流到另一个井。然而,使用这种方法来压裂具有致密地层的岩石可能具有一个或多个问题。例如,微波具有短波长,因此可能具有低穿透深度。
在具有致密地质地层的地下结构中,当岩石中的孔隙水被加热时,孔隙水压力会迅速增加。在本公开的上下文中,孔隙水压力是指被保持在土壤或岩石内的颗粒之间的间隙中的原生水的压力。在一些情况下,可以通过增加孔隙水压力来对致密地层中的岩石进行压裂。在一些实施方式中,具有长波长的电磁(EM)波可以用于直接辐射在井筒周围的岩石上。具有长波长的EM波的示例可以包括无线电波。在一些情况下,可以使用频率在500千赫(KHz)与5兆赫(MHz)之间的无线电波来辐射岩石并加热岩石中的孔隙水。当水温升高到足够高的水平时,孔隙水压力可以对岩石进行压裂。替代地或另外地,具有甚至更高频率的EM波,例如高达100MHz的电磁波,可以用于辐射岩石。
在一些情况下,该方法可以提供一种在不需要使用压裂流体的情况下对岩石进行压裂的机构。该机构可以增加致密地层中的岩石渗透率并增加储层中的采收率。此外,这种方法可以通过将被压裂的岩石重新分布在井筒中而引入最小的地层损害。此外,可以选择井筒的图案以优化总增产区域的尺寸,并且因此可以很好地控制被增产区域的尺寸。而且,这种方法可以在具有坚固岩石的深储层中工作,对于这种情况,水力压裂可能是不实用的。此外,该方法在工艺流程中不会引入化学品,因此可以是更加环境友好的。
图1A和图1B是分别示出根据相应的实施方式的示例性井系统102和104的示意图。示例性井系统102和104可以使用EM波来辐射井眼周围的岩石并对所述岩石进行压裂,如下所述。
在一些情况下,孔隙水压力的变化可以取决于储层岩石中的含水量、岩石基质模量、温度变化或其组合。图2A是示出根据一种实施方式的孔隙水压力与温度变化之间的关系的曲线图210。在一些情况下,如果孔隙水压力等于或大于岩石的最小原位有效应力和岩石抗拉强度的总和,则岩石可能会被压裂。在一些情况下,对于来自致密地层的岩石,当孔隙水压力达到几千磅每平方英寸(psi)时,岩石可能会被压裂。曲线图210显示了在具有不同基质模量的岩石中对于10%水的孔隙水压力图。如图2A所示,如果温度增加20摄氏度,则孔隙水压力可以增加到约10,000psi或更高。在这些情况下,孔隙水压力的增加可以将岩石粉碎成小碎块,并因此使岩石破裂并增加渗透率。
在一些情况下,EM波进入到岩层中的穿透深度可以是EM波的波长和岩层的介电特性的函数。微波具有大约12cm的波长,因此不能用于有效地刺激超过12cm很多的地层。另一方面,具有比微波长的波长的EM波(例如,无线电波)可以提供比微波长得多的穿透深度。例如,具有在MHz范围内的频率的无线电波可以从井筒穿透几十英尺进入井筒周围的岩石,并且因此刺激更大体积的致密岩石以在单个井中进行生产。
在一些情况下,由EM波产生的平均功率可以用等式(1)表示:
其中,Pav表示平均功率;
ω表示EM频率;
E表示电场强度;
E*表示E的共轭;
ε″r,i表示包括流体的第i种矿物组合物的相对介电损耗,以及
ε0表示等于8.85×10-12F/m的常系数。
如等式(1)所示,可以通过对EM波辐射在体积上求积分来计算平均功率。EM波辐射的体积取决于EM波的穿透深度。等式(2)表示穿透深度的示例性计算:
其中,D表示穿透深度;
λ表示EM波的波长;
εi’和εr″分别表示岩层的平均相对介电常数和介电损耗。术语εr″可以是介电损耗ε″dl和电导率σ的函数,该电导率σ可以表示为σ=1/ρ,其中,p表示地层电阻率。等式(3)表示介电损耗εr″的示例性计算:
其中,v代表EM频率,并且v=c/λ,c=3×108m/s,并且g0=8.854×10-12F/m。
图2B是示出根据一种实施方式的EM波的频率与穿透深度之间的示例性关系的曲线图220。在所示的示例中,εi’被设置为4,并且ε″dl被设置为0.3。曲线图220示出了对于不同的地层电阻率,作为EM波频率的函数的穿透深度。开采页岩地层的电阻率可以在100Ω·m与1000Ω·m之间。因此,使用在500KHz到5MHz范围内的EM波可以提供几英尺的穿透深度。可选地或另外地,可以使用具有例如高达100MHz的较高频率的电磁波来辐射岩石。
如等式(2)和图2B所示,穿透深度取决于EM波的波长和岩层的性质。在本公开的上下文中,增产区域指的是受EM波影响的岩石的区域。在一些情况下,由于导热性,增产区域的深度可以大于穿透深度。在一些实施方式中,被增产处理的区域的深度可以是几十英尺。如等式(1)所示,地层的加热效率可以取决于EM波的场强度E的平方。
回到图1A,示例性井系统102包括在地表面110下方的井眼114。井眼114通过在致密岩层区域120中的垂直井筒116延伸。致密岩层可以跨越单个岩层、地层的多个部分或多个地层。
井系统102还包括EM波发射器112。EM波发射器112可以作为可以被配置成生成EM波的一个或更多个硬件电路元件、软件或其组合被实施。在一些实施方式中,EM波发射器(例如,EM波发射器112)可以包括电源、振荡器、调制器、功率放大器或其任意组合,其可以被配置成生成EM波以辐射岩层。在一些实施方式中,发射器可以包括合成射频(RF)信号发生器、自由运行RF信号发生器或其组合
井系统102还包括天线115。天线115可以被定位在垂直井筒116中。天线115可以被配置成将无线电波发射到包围垂直井筒116的致密岩层中。天线115可以使用偶极天线来实现。
井系统102还包括与EM波发射器112和天线115耦合的传输线118。传输线可以被配置为将EM波发射器112生成的EM波引导到天线115。传输线118可以使用同轴电缆、双绞线或波导来实现。在一些实施方式中,波导可以使用中空的导电金属管来实现。
在操作中,EM波发射器112生成EM波。EM波可以通过传输线118传播到天线115。天线115将EM波辐射到垂直井筒116周围的岩石。辐射使垂直井筒116周围的水和岩石的温度升高,并增加岩石中的孔隙水压力。增加的孔隙水压力使岩石破裂。垂直井筒116周围的破裂岩石会变得松散。松散岩石中的一些可能会坍塌到垂直井筒116中。崩塌到垂直井筒116中的岩石可以导致岩石的重构,并造成岩石固体渗透率的相应增加。然后,可以通过井眼114开采致密岩层区域120中的烃产品(例如,油或气)。
在一些情况下,可以使用水平井筒代替垂直井筒。如图1B所示,示例性井系统104包括位于地表面130下方的井眼134。井眼134通过在致密岩层区域140中的水平井筒136延伸。井系统104还包括EM波发射器132、传输线138和天线135。
在操作中,EM波发射器132生成EM波,该EM波通过传输线138传播到天线135。天线135将EM波辐射到水平井筒136周围的岩石。辐射使水平井筒136周围的岩石的温度升高,并增加水平井筒136周围的岩石中的孔隙水压力。在一些情况下,辐射的目标是水平井筒136上方的增产区域。增加的孔隙水压力使岩石破裂。破裂的岩石会变得松散。松散岩石中的一些可能会坍塌到水平井筒136中。崩塌到水平井筒136中的岩石可能会导致岩石的重构,并造成岩石渗透率的相应增加。然后,可以通过井眼134开采致密岩层区域140中的烃产品(例如,油或气)。
在一些情况下,如图1A和图1B所示,EM波发射器可以被定位在地面处。可选地或组合地,EM波发射器可以被定位在井筒内部。图1C是示出根据一种实施方式的包括在地面以下的EM波发射器的示例性井系统106的示意图。如图1C所示,EM波发射器112被放置在致密岩层区域120中的垂直井筒116内。在一些情况下,壳体160可以用于保护EM波发射器112、传输线118、天线115或其任何组合免免受坍塌的岩石的影响。壳体160可以使用陶瓷导管来实现。在一些情况下,电缆162可以用于在岩石被辐射和破裂之后取回壳体160以重复使用由壳体160保护的部件。
在一些情况下,可以分阶段地进行辐射。例如,在第一阶段辐射中,天线115可以被定位在第一位置172处。天线115可以辐射第一位置172周围的岩石。在第一阶段辐射之后,天线115可以被重新定位在第二位置174处以辐射第二位置172周围的岩石。第一位置172与第二位置174之间的距离可以基于EM波的穿透深度来确定,如先前在图2B和相关描述中所讨论的。该过程可以重复用于另外的辐射阶段。
图3是示出根据一种实施方式的由于EM波辐射而引起的体积分布的示意图300。示意图300包括增产区域310和320分别图示。增产区域310表示辐射前的地层。如图3所示,增产区域310包括钻入到增产区域310内的井筒312。在所示的示例中,增产区域310具有长度L和半径R。井筒312具有半径r。如前所述,在辐射期间,当无线电波传播通过井筒312时,无线电波辐射井筒312周围的岩石,所述岩石包括增产区域310中的岩石。增产区域320表示辐射之后的地层。增产区域320具有与增产区域310相同的长度L和相同的半径R。在辐射之后,在增产区域310中的破裂岩石由于重力而掉落到井筒312中。
假设裂缝均匀地分布在被增产处理的区域320中,并且被增产处理的裂缝密度为α(裂缝体积相对于被增产处理的体积的分数),等式(3)表示破裂岩石在增产区域310和320中的体积再分布:
πr2·L=απR2·L或
式中,d表示井筒312的直径,且d为=2r。在一些情况下,当被增产处理的裂缝密度α是0.1%时,渗透率可以增加大约3个数量级。这将显著地提高具有致密地层的岩石中的烃开采。在一些情况下,对于6英寸的井筒,被增产处理的区域的半径可以是近似8英尺。对于24英寸的井筒,被增产处理的区域的半径可以延伸到大于60英尺。此外,如果在地层中除了所钻的井筒之外还存在任何原始空隙空间,则可以进一步增加被增产处理的区域或裂缝密度。为了有效地使用用于增产的EM能量,在等式(2)中EM的穿透深度D可以被优化为近似等于等式(3)中的被增产处理的区域的尺寸R。在一些情况下,可以使用等式(3)基于增产区域的目标半径和目标被增产处理的裂缝密度来确定井筒的尺寸。
当井筒被水平定位时,重力和升高的孔隙水压力可以将岩石碎块重新分配到水平井筒中。在一些情况下,对井筒上方的地层的一部分进行压裂可能是有益的,因此井筒上方的岩石可以在重力作用下被重新分布到井筒中。例如,天线135可以被配置成在水平井筒136上方传输EM波,而不是在全方位的方向上传输EM波。因此,增产区域的方位覆盖范围可以包括水平井筒136的圆周的一部分。
在一些情况下,通过使用多个井筒可以显著地增加被增产处理的区域。因为钻多个侧钻井可能相对便宜,所以这种方法可以增加效率。例如,可以使用侧钻来钻出模式化井筒,并且该模式化井筒可以共享一个垂直井筒。
图4A和图4B是分别示出根据一种实施方式的示例性井系统402和404的示意图。示例性井系统402和404可以包括多个井筒。如图4A所示,示例性井系统402包括在地表面410下方的井眼414。井眼414在致密岩层区域420中由多个垂直井筒416a-e延伸。井系统402还包括EM波发射器412和分别将EM波发射器412与天线415a-e连接的传输线418a-e。在操作中,EM波发射器412生成EM波,该EM波使用传输线418a-e被引导通过所述多个井筒416a-e中的每一个到达天线415a-e。天线415a-e传输EM波以辐射井筒416a-e周围的岩石,并利用增加的孔隙水压力对井筒416a-e周围的岩石进行压裂。
在一些情况下,多个井筒416a-e可以形成一图案。在一些实施方式中,针对给定数量的井筒可以选择所述图案以优化总增产区域的尺寸。例如,可以选择5点式图案来定位多个井筒416a-e。在5点式图案中,中心井筒(例如,井筒416c)与周围井筒(例如,井筒416a、416b、416d和416e)中的每一者之间的距离相等。如前所述,由一个井筒引入的增产区域的半径可以基于被增产处理的裂缝密度和EM波的穿透深度来确定。因此,中心井筒与周围井筒之间的距离可以基于增产区域的半径确定。例如,中心井筒与周围井筒之间的距离可以被设置为所确定的半径的2倍。因此,如果根据前述计算设定井筒图案的尺寸,则可以优化总增产区域的尺寸。
图4C示出了根据一种实施方式的井筒地层的示例性图案的俯视图450。如图所示,示例性图案是5点式图案,其中每个周围井筒相对于中心井筒以相同的距离定位。因为该图案覆盖了具有少量井筒的较大的被增产处理的区域,所以这种图案可以提供优化的覆盖范围,因此节省了钻井成本。这种图案也可以容易地被重复以覆盖储层的一部分或整个储层。
在一些情况下,如前所述,可以使用水平井筒代替垂直井筒。如图4B所示,示例性井系统404包括在地表面430下方的井眼434。井眼434在致密岩层区域440中通过多个水平井筒436a-c。井系统404还包括EM波发射器432和分别将EM波发射器432与天线435a-c连接的传输线438a-c。在操作中,EM波发射器432生成EM波,该EM波使用传输线438a-c被引导通过多个井筒436a-c中的每一者。天线435a-c传输电磁波以辐射井筒436a-c周围的岩石,并利用增加的孔隙水压力对井筒436周围的岩石进行压裂。
在一些情况下,可以选择相邻井筒之间等距离的图案。在一些情况下,水平井筒上方的被压裂岩石被重新分配到水平井筒中。在这些或其它情况下,井筒之间的距离可以被设置为接近所确定的半径。图4D示出了根据一种实施方式的井筒地层的示例性图案的侧视图460。侧视图460包括多个水平井筒462。对于每个水平井筒462来说,EM波可以被定向到水平井筒462上方的岩石。水平井筒462上方的区域464中的岩石在压裂期间被重新分配。相邻水平井筒462之间的距离被设置为R,其中R是增产区域的半径。
如前所述,水平井筒可以向裂缝方向倾斜以产生在方位上相对于井筒不对称的辐射图案。例如,水平井筒可以相对于垂直井筒倾斜一角度。因此,被增产处理的区域的尺寸可以由等式(4)表示:
式中,θ表示井筒上方的被压裂区域的角度。在一些情况下,θ可以被设置为100度到110度。
在一些情况下,当形成多个井筒时,使用所述多个井筒中的一个或多个井筒进行辐射。所述一个或多个井筒周围的岩石可以通过EM波被压裂。剩余的井筒可以用于在后一阶段中的进一步辐射。这种方法可能比在不同阶段进行钻井筒更加经济。在一个示例中,每隔一个井眼可以用于在第一阶段中进行辐射。由原生水引起的高衰减可以触发第二阶段的辐射。在第二阶段期间,剩余井筒中的一个或更多个可以用于辐射。
在一些情况下,在第一阶段期间,未使用的井筒的存在可能会影响应力分布并且导致可能使EM波诱导的裂缝偏转的局部应力集中。在这些或其它情况下,温度测量或分布式温度感测(DTS)系统可以用于测量未使用的井筒周围的位置处的温度以确定EM波是否已经穿透到这些位置。如果温度没有升高到阈值,则EM波没有穿透到这些位置,并且可以执行来自未使用的井筒的辐射。
图5示出了根据一种实施方式的使用EM波来对岩石进行压裂的示例性方法500。为了清楚起见,以下描述总体上描述了图1A-1C、图2A-2B、图3和图4A-4D的情况下的方法500。
在502处,在油气储层中形成井筒。井筒从油气储层的地面向下延伸到油气储层内形成。在一些情况下,井筒是第一井筒,并且在油气储层中形成多个井筒。所述多个井筒包括第一井筒。在一些情况下,所述多个井筒包括垂直井筒。可选地或组合地,所述多个井筒包括水平井筒。在一些情况下,所述多个井筒形成5点式图案。
在504处,对油气储层中的岩石进行压裂的EM波被传输穿过井筒。在一些情况下,使用EM波发射器生成EM波。在一些情况下,EM波发射器可以被定位在储层的地面处。可选地,EM波发射器可以被定位在井筒内部。在一些情况下,EM波发射器被配置为生成具有500KHz与5MHz之间的频率的EM波。可选地或组合地,EM波发射器可以被配置成生成高达100MHz的EM波。在506处,EM波的至少一部分被引导到在油气储层中在地面下方的一位置处的岩石。在508处,通过无线电波的辐射,对在油气储层中在地面下方的位置处的岩石进行压裂。
本说明书旨在使本领域技术人员能够制作和使用所公开的主题,并且在一个或更多个特定实施方式的情况下提供本说明书。在不脱离本公开的范围的情况下,对所公开的实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说是显而易见的,并且本文所限定的总体原理可以应用于其它实施方式和应用。因此,本公开不旨在受限于所述和/或所示的实施方式,而是与本文所公开的原理和特征一致的最宽范围相一致。
因此,示例性实施方式的先前描述不限定或约束本公开。在不脱离本公开的精神和范围的情况下,其他改变、替换和变更也是可行的。
Claims (20)
1.一种方法,包括:
在油气储层中形成井筒,所述井筒从所述油气储层的地面向下延伸到所述油气储层内;
使电磁(EM)波传输通过所述井筒;
将所述EM波的至少一部分引导到所述油气储层中在所述地面下方的一位置处的岩石;以及
通过使用所述EM波的一部分辐射所述井筒周围的所述岩石,对所述油气储层中在所述地面下方的所述位置处的所述岩石进行压裂,其中辐射所述岩石升高所述岩石中的孔隙水压力,从而导致所述岩石的破裂。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述井筒是第一井筒,并且其中所述方法还包括:
在所述油气储层中形成包括多个井筒的井筒图案,其中所述多个井筒包括所述第一井筒;以及
针对所述多个井筒中的每一个,使用无线电波对所述井筒周围的岩石进行压裂,其中所述无线电波升高所述岩石中的孔隙水压力。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述多个井筒被形成为垂直井图案。
4.根据权利要求2所述的方法,其中,所述多个井筒被形成为水平井图案。
5.根据权利要求2所述的方法,其中,在所述油气储层中形成所述井筒图案包括:
基于所述井筒的直径和被增产处理的裂缝密度确定压裂半径;以及
基于所述压裂半径将所述多个井筒定位在所述井筒图案中。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述井筒图案是5点式图案。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述无线电波具有500KHz与5MHz之间的频率。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,所述岩石具有在约1纳达西(nD)与0.01毫达西(mD)之间的渗透率。
9.根据权利要求1的方法,还包括:
将EM波发射器定位在所述油气储层的地面处;以及
使用所述EM波发射器生成所述EM波。
10.根据权利要求1的方法,还包括:
将EM波发射器定位在所述井筒中,其中所述EM波发射器被封闭在保护壳体中;
使用所述EM波发射器生成所述EM波;以及
在所述岩石被压裂之后收回所述EM波发射器。
11.根据权利要求1所述所述的方法,其中,所述位置是第一位置,并且所述EM波是第一EM波,所述方法还包括:
使第二EM波传输通过所述井筒;
将所述第二EM波的至少一部分引导到所述油气储层中在所述地面下方的第二位置处的岩石;以及
通过使用所述第二EM波的至少一部分辐射所述井筒周围的岩石,对所述油气储层中在所述地面下方的所述第二位置处的岩石进行压裂,其中辐射所述岩石升高所述岩石中的孔隙水压力,从而导致所述岩石破裂,并且所述第一位置与所述第二位置之间的距离基于所述第一EM波的穿透深度来确定。
12.一种方法,包括:
在油气储层中形成包括多个井筒的井筒图案,所述多个井筒从所述油气储层的地面向下延伸到所述油气储层内;
使电磁波传输通过所述多个井筒中的至少一个井筒;以及
针对所述多个井筒中的所述至少一个井筒中的每一个,使用所述电磁波对相应井筒周围的岩石进行压裂。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述多个井筒形成为垂直井图案。
14.根据权利要求12所述的方法,其中,所述多个井眼以水平井的模式形成。
15.根据权利要求12所述的方法,其中,针对所述多个井筒中的每一个由所述电磁波生成的增产区域的方位覆盖范围是相应井筒的圆周的一部分。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,针对所述多个井筒中的所述至少一个井筒中的每一个由所述电磁波生成的辐射图案相对于相应井筒在方位上是不对称的。
17.根据权利要求12所述的方法,还包括:
基于被增产处理的裂缝密度确定一距离;以及
将所述多个井筒定位成相邻井筒之间具有相等距离的图案,其中,所述相等距离被设置为所确定的距离。
18.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将电磁波发射器定位在所述储层的地面处;以及
使用所述电磁波发射器生成所述电磁波。
19.根据权利要求12所述的方法,还包括:
将电磁波发射器定位在所述多个井筒中的至少一个井筒中,其中,所述电磁波发射器被封闭在保护壳体中;
使用所述电磁波发射器生成所述电磁波;以及
在所述岩石被压裂后收回所述电磁波发射器。
20.一种方法,包括:
在油气储层中形成一井筒,所述井筒从油气储层的地面向下延伸到所述油气储层内;
产生对所述油气储层中的岩石进行压裂的电磁波;
使所述电磁波传输通过所述井筒;以及
通过使用所述电磁波辐射所述井筒周围的岩石,对所述油气储层中在所述地面下方的一位置处的岩石进行压裂,其中所述岩石具有在约1纳达西(nD)和0.01毫达西(mD)之间的渗透率,并且辐射所述岩石升高所述岩石中的孔隙水压力,从而导致所述岩石破裂。
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