CN111742032A - 通过形成柱裂缝通道来增强传导性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过在含烃油层中的产生或扩大的裂缝中以空间排列方式构建支撑剂柱来增强所述油层内的传导性的方法。将具有不同稳定性的两种流体同时泵入所述油层中。所述流体可包含相同的支撑剂混合物，所述支撑剂混合物包含第一支撑剂，所述第一支撑剂的表观比重小于第二支撑剂的表观比重。所述流体可包含相同的支撑剂混合物，其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度。当所述流体不稳定时，在所述地层内产生垂直延伸的柱，然后从所述不稳定的流体中释放所述第一支撑剂。由于在剩余流体中存在所述第二支撑剂，所述柱之间的区域可保持打开。然后从所述含烃油层产生的流体至少部分地流过所述垂直延伸的柱之间的通道。
Description
技术领域
本公开涉及通过形成支撑剂柱并在柱之间产生流动通道来增强地下地层内的传导性的方法。
背景技术
在地下油层增产(诸如水力压裂)期间，流体以足以在油层内产生或扩大裂缝的压力被泵入穿透油层的井中。在压裂期间，垂直的裂缝面通过泵送加压流体而保持分开。然而，当处理结束并且液压不再存在时，裂缝开口在构造应力的影响下闭合。
水力压裂处理操作的生产率取决于传导裂缝内压裂流体中存在的支撑剂的有效性。支撑剂起到防止裂缝闭合的作用，并且起到在完成泵送处理并发生关闭之后保持油层的面分开的作用。支撑剂填充的裂缝增加了井筒的有效泄油半径并且增加了井的产量。
柱压裂是原位产生无支撑剂通道的已知方法，其中产生支撑剂的独立岛或“柱”以保持裂缝打开，其中柱之间具有打开或传导区域。原位形成的支撑剂柱适形于裂缝和未支撑区域的形状和大小，随后作为高传导性通道。通常，柱压裂包括将阶跃变化的阶段泵送到井内的目标生产区中，其中清洁流体的段塞之后是包含清洁流体和支撑剂的混合物的流体。然而，交替使用清洁流体和载有支撑剂的流体的常规方法通常导致清洁流体和载有支撑剂的流体的逐渐过渡，而不是期望的急剧阶跃变化。
通常，柱压裂的常规过程需要使用受阻沉降助剂，诸如从载流体内添加到支撑剂中的纤维、聚合物或表面粘结剂，以便原位增强和固结支撑剂并抑制支撑剂在处理流体中的沉降。通常，添加到载有支撑剂的流体和清洁流体两者中的纤维有助于保持离散的支撑剂柱完整，同时还填充柱之间的通道以有助于将柱保持在适当位置。因此，纤维抑制侧向膨胀，否则侧向膨胀将减小柱的最终高度。其他过程需要粘合剂基材料作为沉降助剂，以在裂缝闭合时原位将支撑剂保持在一起。
需要另选的柱压裂方法。期望此类方法能够以最小的沉降并且不需要使用受阻沉降助剂将支撑剂运送到裂缝的目标区中。此外，需要用于产生长断裂长度的传导通道的另选方法，这些方法不会导致在阶跃变化的柱压裂中看到的清洁流体和载有支撑剂的流体的过渡。此类另选的柱压裂方法需要比目前实施的阶跃变化压裂方法更不麻烦且更可预测。
应当理解，提供上述讨论仅是出于说明性目的，并非旨在限制所附权利要求或任何相关专利申请或专利的范围或主题。因此，所附权利要求或任何相关申请或专利的权利要求均不应受上述讨论的限制，也不应理解为仅由于本文提及而解决、包括或排除上述特征或缺点中的每一个或任一个。
发明内容
在一个实施方案中，提供了提高来自含烃油层的烃的生产率的方法，其中在地下地层内产生或扩大一条或多条裂缝之后，将至少两种具有不同粘度和稳定性的载有支撑剂的浆液同时泵入穿透地层的井中。粘性较高且较稳定的浆液与粘性较低且较不稳定的浆液的粘度比最小为1.3∶1。载有支撑剂的载体浆液的每一种中的支撑剂是相同的。该支撑剂包含相对轻质的支撑剂和较重质支撑剂，该相对轻质的支撑剂具有小于或等于2.45的表观比重(ASG)，该较重质支撑剂具有大于或等于2.65的表观比重。粘性较低的浆液降解，并且较重质支撑剂从粘性较低的浆液中释放出来。然后将从裂缝中粘性较低的浆液释放的较重质支撑剂固结到较稳定浆液的上部上和/或裂缝宽度的窄点处。然后将释放的较重质支撑剂引入裂缝的宽度。由释放的较重质支撑剂在裂缝内产生两个或更多个柱。然后粘性较高的浆液降解，并且较重质支撑剂从粘性较高的浆液释放到所产生的柱上。在地下地层中的柱之间使用粘性较低的浆液和粘性较高的浆液中的相对轻质的支撑剂产生通道。
在本公开的另一个实施方案中，提供了提高来自含烃油层的烃的生产率的方法，其中在油层内产生或扩大裂缝之后，将至少两种具有不同粘度和稳定性的载有支撑剂的浆液同时泵入井中。较稳定的浆液与较不稳定的浆液的粘度比最小为1.3∶1。粘度比使得指进效应能够将两种浆液可变地分散在所产生或扩大的裂缝内。载有支撑剂的浆液的每一种中的支撑剂是相同的。此外，载有支撑剂的浆液的每一种中的支撑剂包括在浆液的流体中呈中性浮力的支撑剂和表观比重大于或等于2.45的较重质支撑剂。载有支撑剂的浆液的每一种中的中性浮力支撑剂和较重质支撑剂的量可以是相同的。载有支撑剂的浆液的每一种的流体也是相同的。粘性较低的浆液因破胶剂、交联剂、凝胶稳定剂、pH缓冲剂或增粘剂的存在和/或数量而变得较不稳定。两种浆液之间的粘度差异使得粘性指进能够在泵送浆液时可变地分散它们。在泵送水力压裂增产剂之后，首先降解粘性较低的浆液，并且从粘性较低的浆液中释放的支撑剂在地层内产生垂直延伸的柱。然后粘性较高的流体被降解。裂缝内的支撑剂的体积由于支撑剂从粘性较高的浆液中沉降而增加。在柱之间产生传导通道。
在另一个实施方案中，提供了柱压裂含烃油层的方法，其中在地下地层内产生或扩大裂缝之后，将至少两种粘度不同的浆液同时泵入井中。浆液的每一种包含相同的悬浮支撑剂。支撑剂是在浆液的流体中呈中性浮力的支撑剂和表观比重大于或等于2.45的较重质支撑剂的混合物。至少两种载有支撑剂的浆液的每一种中的中性浮力支撑剂和较重质支撑剂的量可以是相同的。在将上述载有支撑剂的浆液同时泵送期间，即在这些浆液处于动态状态时，控制要在油层内产生的支撑剂柱的形状和/或放置。当粘性较低的流体处于静止状态时，首先从粘性较低的流体中的悬浮液释放重质支撑剂。从粘性较低的浆液释放的重质支撑剂在地层内产生至少两个垂直延伸的柱。然后，当粘性较高的流体处于静止状态时，悬浮在粘性较高的浆液中的重质支撑剂被释放。从粘性较高的浆液中释放的支撑剂还有助于构建两个垂直延伸的柱。在地下地层内在垂直延伸的柱之间产生传导通道。裂缝可用来自粘性较高和/或粘性较低的浆液的中性浮力支撑剂在柱之间撑开。
在本公开的另一个实施方案中，提供了提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法。在该实施方案中，在地下地层中产生一条或多条裂缝之后，将两种粘度不同的流体连续且同时引入井中。这两种流体具有相同的支撑剂和载体。支撑剂包括在载流体的每一种中呈中性浮力的支撑剂和在载流体的任一种中呈非中性浮力的较重质支撑剂。粘性较低的流体不如粘性较高的流体稳定。支撑剂从粘性较低的流体中释放出来，并且支撑剂被允许沉降在地层内。从粘性较低的流体释放的支撑剂在地层内形成至少两个柱。支撑剂的部分单层由在粘性较高的流体的载流体和粘性较低的流体的载流体中呈中性浮力的支撑剂在至少两个柱之间形成。该部分单层抑制裂缝闭合。
在本公开的另一个实施方案中，提供了提高地下地层内的裂缝网络的传导性的方法，其中在产生或扩大裂缝之后，将两种粘度不同的流体连续且同时引入穿透地层的井中。这两种流体由悬浮在载体中的相同支撑剂的混合物构成。流体的每一种中的载体是相同的。两种流体中支撑剂的浓度可以是相同的，也可以是不同的。流体的每一种中的混合物中的支撑剂之一在流体的载体中呈中性浮力。流体的每一种中的较重质支撑剂在载体中不呈中性浮力。粘性较低的流体不如粘性较高的流体稳定。较重质支撑剂首先从粘性较低的流体中释放，并由于所产生的裂缝中的重力而落下，直到停留在位于裂缝中的较稳定流体的顶部上和/或裂缝宽度的窄点处。在地层内由从粘性较低的流体释放的支撑剂以及从粘性较高的流体释放的支撑剂形成至少两个柱。支撑剂的部分单层由在粘性较高的流体和粘性较低的流体中呈中性浮力的支撑剂在柱之间形成。
在本公开的另一个实施方案中，提供了提高来自含烃油层的烃的生产率的方法。在该实施方案中，在油层内产生或扩大裂缝之后，将至少两种粘度不同的载有支撑剂的流体同时泵入油层中。流体的每一种的支撑剂是相同的，该支撑剂包括在流体中呈中性浮力的支撑剂和表观比重大于或等于2.45的较重质支撑剂。载有支撑剂的流体的每一种中的中性浮力支撑剂和较重质支撑剂的量是相同的。支撑剂在裂缝中的放置模式通过两种粘度不同的载有支撑剂的流体在所产生或扩大的裂缝中的粘性指进来建立。然后关闭井。较重质支撑剂随后从粘性较低的流体中释放出来。然后将从粘性较低的浆液释放的较重质支撑剂固结到较稳定流体的上部上和/或裂缝宽度的窄点处。至少两个垂直延伸的柱在油层内由从粘性较低的流体中释放的支撑剂产生，柱的放置由两种载有支撑剂的流体形成的粘性指进模式决定。然后粘性较高的流体降解，并且较重质支撑剂被释放。从粘性较高的流体中释放的较重质支撑剂添加到已建立垂直延伸的柱的支撑剂中。在油层内在垂直延伸的柱之间产生传导通道。垂直延伸的柱之间的裂缝可用来自较稳定和/或较不稳定的流体的中性浮力支撑剂撑开。
在另一个实施方案中，提供了提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法。在该实施方案中，在地下地层内产生或扩大裂缝之后，将两种粘度不同的载有支撑剂的流体同时泵入井中。粘性较高的流体比粘性较低的流体更稳定。载有支撑剂的流体的每一种的流体是相同的。载有支撑剂的流体的每一种中的支撑剂的量是相同的。载有支撑剂的流体的每一种中的支撑剂是相同的。载有支撑剂的流体的每一种中的支撑剂包括在流体中呈中性浮力的支撑剂和在流体中不呈中性浮力的较重质支撑剂。粘性较低的流体降解，并且从粘性较低的浆液释放的支撑剂在地层内产生垂直延伸的柱。然后粘性较高的流体被降解。然后用从粘性较高的流体释放到柱上的支撑剂填充裂缝的体积。
在另一个实施方案中，提供了柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法。在该方法中，在地下地层内产生或扩大裂缝之后，将至少两种粘度不同的浆液同时引入到井中。浆液的每一种包含悬浮支撑剂。浆液中的支撑剂是相同的，并且是在浆液的流体中呈中性浮力的支撑剂和表观比重大于或等于2.45的较重质支撑剂的混合物。至少两种载有支撑剂的浆液的每一种中的中性浮力支撑剂和较重质支撑剂的量是相同的。在将上述载有支撑剂的浆液同时泵送期间，在这些载有支撑剂的浆液处于动态状态时，通过将这些载有支撑剂的浆液指进到所产生或扩大的裂缝中，控制要在地下地层内产生的支撑剂柱的形状和/或放置。当粘性较低的浆液处于静止状态时，首先从粘性较低的浆液中释放重质支撑剂。从粘性较低的浆液释放的重质支撑剂在地下地层内产生至少两个垂直延伸的柱。当粘性较高的浆液处于静止状态时，悬浮在粘性较高的浆液中的重质支撑剂被释放。然后由从粘性较高的浆液中释放的支撑剂构建垂直延伸的柱。在地下地层内在垂直延伸的柱之间产生传导通道。垂直延伸的柱之间的裂缝可用来自粘性较高和/或粘性较低的浆液的中性浮力支撑剂撑开。
在另一个实施方案中，一种提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法。在该方法中，在地层内产生或扩大裂缝之后，将两种粘度不同的流体连续且同时引入井中。这两种流体由载体和相同支撑剂的混合物构成。支撑剂悬浮在载体中。流体的每一种的载体是相同的。流体的每一种中的混合物中的支撑剂之一在载体中呈中性浮力，并且流体的每一种中的较重质支撑剂在载体中不呈中性浮力，粘性较低的流体不如粘性较高的流体稳定。较重质支撑剂从粘性较低的流体中释放，并且行进到位于裂缝中的较稳定流体的顶部和/或裂缝宽度的窄点处。较重质支撑剂的行进是由于所产生或扩大的裂缝内的重力引起的。在地下地层内由从粘性较低的流体释放的较重质支撑剂以及从粘性较高的流体释放的较重质支撑剂形成至少两个柱。支撑剂的部分单层由在粘性较高的流体和粘性较低的流体中呈中性浮力的支撑剂在柱之间产生。
在另一个实施方案中，提供了提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法。在该实施方案中，在地层中产生一条或多条裂缝之后，将两种粘度不同的流体连续且同时泵入井中。这两种流体包含载体和相同的支撑剂。支撑剂是在流体的载体中呈中性浮力的支撑剂和在流体的载体中呈非中性浮力的较重质支撑剂的混合物。粘性较低的流体不如粘性较高的流体稳定。支撑剂从粘性较低的流体中释放出来，并且支撑剂随后沉降在地层内。在地层内由从粘性较低的流体释放的支撑剂以及从粘性较高的流体释放的支撑剂形成至少两个柱。柱之间的支撑剂的部分单层可由可保持悬浮在粘性较高的流体的载体中的中性浮力支撑剂以及可保持悬浮在粘性较低的流体的载体中的中性浮力支撑剂形成。该部分单层抑制裂缝的闭合。
在本公开的另一个实施方案中，提供了提高地层内的裂缝网络的传导性的方法，其中在水力压裂操作之后，将两种具有相同支撑剂的载有水性支撑剂的浆液连续且同时泵入穿透地层的井中。两种载有水性支撑剂的浆液中支撑剂的浓度可以是相同的，也可以是不同的。浆液的每一种中的支撑剂包含在浆液的流体中呈中性浮力的支撑剂和在浆液的流体中呈非中性浮力的较重质支撑剂的混合物。浆液中的一种与另一种相比粘性较低并且较不稳定。在完成将流体泵入井中之后，较重质支撑剂首先从较不稳定的浆液中释放出来，但是同时在水力压裂操作期间引发的产生的或延长的裂缝是打开的，并且较不稳定的浆液和较稳定的浆液均处于静止状态。在地层内由从较不稳定的浆液释放的重质支撑剂以及从较稳定的浆液释放的重质支撑剂形成至少两个柱。在柱之间产生传导通道。利用中性浮力支撑剂保持柱之间的传导通道，该中性浮力支撑剂保持在较稳定的浆液和较不稳定的浆液中。
在本公开的另一个实施方案中，提供了提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法。在该实施方案中，在地层经受水力压裂操作之后，将两种粘度不同的载有水性支撑剂的浆液同时泵入井中。粘性较高的浆液比粘性较低的浆液更稳定。载有支撑剂的浆液的每一种的流体是相同的。载有支撑剂的浆液的每一种中的支撑剂是相同的，并且包含在浆液的流体中相对轻质的支撑剂(优选在浆液流体中呈中性浮力)和在浆液的流体中呈非中性浮力的较重质支撑剂的混合物。粘性较低的浆液降解，并且从粘性较低的浆液中释放的支撑剂在地层内产生垂直延伸的柱。然后粘性较高的流体降解，并且粘性较高的流体的重质支撑剂从悬浮液落下并将裂缝的体积填充到柱上。支撑剂的部分单层可由柱之间的区域中相对轻质的支撑剂产生。
在另一个实施方案中，提供了提高来自含烃地层的烃的生产率的方法，其中在地下地层内产生或扩大一条或多条裂缝之后，同时将载有支撑剂混合物的第一流体和载有支撑剂混合物的第二流体泵入穿透含烃地层的井中。第一流体表现出比第二流体更大的稳定性。第一流体的体积质量密度可大于第二流体的体积质量密度。第一流体可比第二流体粘性更高。第一流体的支撑剂混合物和第二流体的支撑剂混合物可以是相同的，并且具有至少两种支撑剂，其中第一支撑剂的表观比重大于第二支撑剂的表观比重。第一流体的支撑剂混合物和第二流体的支撑剂混合物可以是相同的并且具有至少两种支撑剂，其中一种支撑剂的平均粒度大于另一种支撑剂的平均粒度。第二流体降解，并且第一支撑剂从第二流体中释放出来。从第二流体释放的支撑剂可固结到第一流体的上部上和/或裂缝宽度的窄点处。然后可将从第二流体释放的支撑剂引入裂缝的宽度中，并且可在裂缝内由释放的支撑剂产生两个或更多个柱。然后第一流体降解，并且第一支撑剂从第一流体释放到所产生的两个或更多个柱上。然后可用第一流体中的第二支撑剂和第二流体中的第二支撑剂在地下地层中在两个或更多个柱之间产生通道。
在本公开的另一个实施方案中，提供了柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法。在该方法中，在地下地层内产生或扩大裂缝之后，将至少两种载有支撑剂混合物的流体同时泵入井中。流体中的一种(第一流体)表现出比另一种(第二)流体更大的稳定性。第一流体的体积质量密度可大于第二流体的体积质量密度。第一流体可比第二流体粘性更高。第一流体的支撑剂混合物和第二流体的支撑剂混合物可以是相同的，并且具有至少两种支撑剂，其中第一支撑剂的表观比重大于第二支撑剂的表观比重。第一流体的支撑剂混合物和第二流体的支撑剂混合物可以是相同的并且包含至少两种支撑剂，其中第一支撑剂的平均粒度大于第二支撑剂的平均粒度。两种载有支撑剂的流体可经受在所产生或扩大的裂缝内的粘性指进。针对裂缝中的第一流体和第二流体的第一支撑剂形成放置模式。然后可关闭井，并且第一支撑剂可随后从第二流体中释放出来。然后将从第二流体释放的第一支撑剂固结到第一流体的上部上和/或裂缝宽度的窄点处。从第二流体释放的第一支撑剂在地层内产生至少两个垂直延伸的柱。垂直延伸的柱的放置由经受粘性指进的两种载有支撑剂的流体的粘性指进模式决定。然后第一流体降解，并且由从第一流体释放的第一支撑剂构建至少两个垂直延伸的柱。在地下地层内在垂直延伸的柱之间产生传导通道。然后，裂缝用来自第一流体和/或较不稳定的流体的第二支撑剂在垂直延伸的柱之间撑开。
在本公开的又一个实施方案中，提供了提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法。在该方法中，在产生裂缝之后，将其中第一浆料表现出比第二浆料更大的稳定性的两种载有水性支撑剂的浆料同时引入井中。第一流体的支撑剂混合物和第二浆液的支撑剂混合物是相同的，并且包含至少两种支撑剂。第一支撑剂的表观比重可大于第二支撑剂的表观比重。另选地或除此之外，第一浆液的支撑剂混合物和第二浆液的支撑剂混合物可以是相同的并且具有至少两种支撑剂，其中第一支撑剂的平均粒度大于第二支撑剂的平均粒度。在水力压裂操作终止之后但在所产生的裂缝打开时，在第二浆液和第一浆液均处于静止状态时从第二浆液中释放第一支撑剂。通过从第一浆液和第二浆液中释放第一支撑剂，在地下地层内形成至少两个柱。在柱之间产生传导通道。利用第二支撑剂保持柱之间的传导通道，该第二支撑剂保留在第一浆液和第二浆液中。
在另一个实施方案中，提供了柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法，其中在地下地层内产生或扩大裂缝之后，将至少两种载有支撑剂混合物的流体泵入井中。流体中的一种(第一流体)表现出比第二流体更大的稳定性。第一流体的粘度可大于第二流体的粘度。第一流体的体积质量密度可大于第二流体的体积质量密度。第一流体的支撑剂混合物和第二流体的支撑剂混合物可以是相同的，并且包含至少两种支撑剂，其中第一支撑剂的表观比重大于第二支撑剂的表观比重。第一流体的支撑剂混合物和第二流体的支撑剂混合物可以是相同的并且包含至少两种支撑剂，其中第一支撑剂的平均粒度大于第二支撑剂的平均粒度。对待在地层内产生的支撑剂柱的形状和/或放置的控制可通过在同时泵送流体期间并且在流体处于动态状态时将第一流体和第二流体指进到所产生或扩大的裂缝中来实现。然后，在第二流体处于静止状态时，从第二流体释放第一支撑剂。从第二流体释放的第一支撑剂在地层内产生至少两个垂直延伸的柱。然后，当第一流体处于静止状态时，悬浮在第一流体中的第一支撑剂被释放。从第一流体释放的第一支撑剂随后构建到垂直延伸的柱上。在地下地层内在垂直延伸的柱之间产生传导通道。垂直延伸的柱之间的裂缝用来自第一流体和/或第二流体的第二支撑剂支撑。
附图说明
以下附图是本说明书的一部分，被包括以展示本公开的各种实施方案的某些方面并且在本文的详细描述中引用。
图1A描绘了裂缝闭合后的剖视图，示出了通过在常规压裂处理后执行本文公开的方法而产生的柱之间的传导流动通道。图1B描绘了裂缝闭合后的剖视图，示出了不包括本文所公开的处理操作的常规压裂处理。
图2A和图2B分别描绘了裂缝闭合后的顶视图和侧视图，示出了通过本文所公开的柱压裂方法产生的柱之间的传导流动通道。图2C和图2D分别描绘了裂缝闭合后的顶视图和侧视图，示出了常规柱压裂方法。
图3是在裂缝闭合后以及在同时泵送含有支撑剂混合物的两种浆液之后裂缝的二维描绘，其中一种支撑剂的表观比重大于另一种支撑剂的表观比重。
具体实施方式
下文描述了本发明的例示性实施方案，因为它们可用于压裂操作的操作和处理中。为了清楚起见，在本说明书中并未描述实际具体实施的所有特征。当然，应当理解，在任何此类实际实施方案的开发中，必须要作出许多具体实施和/或特定决策以实现操作者的特定目标，这些目标将因具体实施而异。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员而言可能仍然是例行的工作。通过考虑以下描述，本发明的各种实施方案的其他方面和优点将变得显而易见。
本文和所附权利要求书中使用某些术语来指代特定阶段。如本领域技术人员将理解的，不同的人员可以不同的名称指代阶段和阶段的组件。本文档并不旨在区分名称而非功能不同的组件或阶段。另外，术语“包括”和“包含”在本文中和所附权利要求书中以开放式方式使用，因此应被解释为意指“包括但不限于....”此外，本文和所附权利要求书中对单数形式的各个方面的引用不一定将本公开或所附权利要求书限制为仅一个此类方面，而是通常应解释为意指一个或多个此类方面，这在每种特定情况下可能是合适且期望的。
可在上文描述或本文受权利要求书保护的方法以及可落入所附权利要求书的范围内的任何其他方法可以任何期望的合适顺序执行，并且不一定限于本文所述或可在所附权利要求书中列出的任何顺序。此外，本公开的方法不一定需要使用本文所示和所述的具体实施方案，而是同样适用于部件的任何其他合适的结构、形式和构型。
本公开涉及将支撑剂以空间排列方式分配在所产生或扩大的裂缝内的方法。首先可通过在足以产生、扩大或扩展裂缝的压力下将流体引入地层中来扩展地层。此类压裂操作包括常规的压裂操作，其中首先垂直于最小应力取向产生长的主要双翼裂缝，并且其中将压裂流体泵入井筒中，使平面或主要裂缝延伸，同时限制邻近井筒的次要裂缝的延伸。此外，地层可首先在滑水压裂操作中扩展。此类增产操作在处理低渗透性地层(包括致密气藏，诸如页岩地层)中更具特征性。压裂操作还可以是通常用于提高压裂网络的复杂性的操作，特别是用于提高远离井筒以及近井筒的烃的生产率的操作。此类操作确实不同于传统的双翼压裂操作。参见，例如，美国专利8,371,383、美国专利9,194,223、美国专利公布2014/00143381、美国专利公布2013/0341030和美国专利公布2014/0299318；所有这些专利均以引用方式并入本文。
引发裂缝的阶段可包括任何常规的支撑剂，包括本公开中定义的任何支撑剂。在某些情况下，希望将酸泵入地层中，以便在使地层经受柱压裂之前蚀刻地层的表面。
在地下油层中产生裂缝或扩大现有裂缝之后，将流体或浆液的混合物泵入地层。优选将流体或浆液同时泵入地层。流体或浆液通常分阶段连续泵送。泵入包含流体或浆液的井中的任何阶段的脉冲频率可在约15秒至约5分钟的范围内。泵入地层的流体或浆液中的一种比泵入地层的另一种流体或浆液更稳定。较稳定的流体或浆液在原位条件下更耐降解。
通常，将两种流体或浆液泵入地层。如本文所用，术语“第一浆液”或“第一流体”应指稳定性较高的流体或浆液。术语“第二浆液”或“第二流体”应指稳定性较低的流体或浆液。
泵入地层的流体或浆液包含支撑剂的混合物。流体或浆液的每一种中的至少一种支撑剂的表观比重可大于该流体或浆液中的另一种支撑剂的表观比重。流体或浆液的每一种中支撑剂的平均粒度可大于该流体或浆液中另一种支撑剂的平均粒度。此外，流体或浆液的每一种中的一种支撑剂的表观比重可大于该流体或浆液中的另一种支撑剂的表观比重，并且平均粒度可大于该流体或浆液中的另一种支撑剂的平均粒度。
如本文所用，“第一支撑剂”应指流体或浆液的每一种中具有较大表观比重和/或较大粒度的支撑剂。“第二支撑剂”应指流体或浆液的每一种中表观比重小于第一支撑剂的表观比重和/或粒度小于第一支撑剂的粒度的支撑剂。应当理解，流体或浆液中的“第一支撑剂”和“第二支撑剂”或“第一支撑剂”和“第二支撑剂”两者均可指支撑剂的混合物。在“第一支撑剂”和/或“第二支撑剂”包含不止一种支撑剂的情况下，“第一支撑剂”中每种支撑剂的表观比重大于“第二支撑剂”中每种支撑剂的表观比重，和/或“第一支撑剂”中每种支撑剂的粒度大于“第二支撑剂”中每种支撑剂的粒度。
流体或浆液的载流体可以是适用于将支撑剂的混合物运送到地下井中的地层裂缝内的任何载流体。此类载流体包括但不限于盐水、淡水、液态烃、天然气、泡沫、二氧化碳、氮气或其他气体。
泵入地层的流体或浆液(在下文中可互换使用)的稳定性不同。稳定性的差异可能是由于较稳定的浆液比另一种浆液粘性更高。稳定性的差异也可能是由于一种浆液的体积质量密度大于另一种浆液的体积质量密度。稳定性的差异还可能是由于一种浆液的粘性比另一种浆液的粘性更高，并且体积质量密度比另一种浆液的体积质量密度更大。
浆液中稳定性和/或体积质量密度的差异可归因于原位形成条件，诸如温度和压力。
此外，浆液中稳定性和/或体积质量密度的差异可归因于流体中已知增强或减弱载有支撑剂的浆液的稳定性的一种或多种试剂。(如本文所用，术语“载有支撑剂的浆液”或“载有支撑剂的流体”应指包含支撑剂的浆液或流体。)
通常，通过包含常规增粘剂(诸如增粘聚合物或粘弹性流体)来使每种流体胶凝。流体还可包含常规交联剂以提高流体的期望粘度。例如，较稳定的流体在地层温度下的粘度可大于或等于600cP，而较不稳定的流体在地层温度下的粘度可小于300cP。
通常，两种浆液中的任何或所有增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂、pH控制剂等可为相同的。例如，两种浆液均可包含(a)相同的增粘剂和交联剂；(b)相同的凝胶稳定剂和破胶剂；(c)相同的增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂和破胶剂等。这些材料中的任一种的选择以及此类材料的量用于控制流体的粘性性质和/或体积质量密度和稳定性。与常规采用的方法不同，本文所定义的柱压裂通常在每个阶段中使用相同的支撑剂。虽然支撑剂的量可在各脉冲阶段之间变化，但通常在脉冲阶段的每个阶段中以恒定速率泵送支撑剂混合物。支撑剂浆液的稳定性由泵送浆液中除支撑剂之外的材料决定。
例如，可通过改变凝胶稳定剂的量(或存在)来改变流体的稳定性。例如，凝胶稳定剂可存在于较稳定的流体中，但不存在于较不稳定的流体中，或者相比于粘性较低的流体和/或体积质量密度较小的流体(较不稳定的流体)，粘性较高的流体和/或体积质量密度较大的流体(较稳定的流体)中可存在更有效的凝胶稳定量。
作为另一种选择，流体的每种可包含不同的粘度和/或稳定性控制材料。例如，一种流体中的增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH缓冲剂可不同于另一种流体中的增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH缓冲剂。例如，相比于施加于较稳定的流体上的凝胶稳定剂载量，较不稳定的流体可包含不太有效的凝胶稳定剂载量。
又如，较稳定的流体中的破胶剂载量可小于较不稳定的流体中的破胶剂载量。因此，由于在较不稳定的流体中存在大量的破胶剂，因此较不稳定的流体将被计划为比较稳定的流体更早地破胶。
在另一个替代方案中，凝胶稳定剂、交联剂或增粘剂在粘性较高的流体或体积质量较大的流体(较稳定的流体)中的载量可大于凝胶稳定剂、交联剂或增粘剂在粘性较低的流体和/或体积质量较小的流体(较不稳定的流体)中的载量。
另选地或除了改变凝胶稳定剂、交联剂或增粘剂的载量之外，还可通过改变流体的pH来区分较不稳定的流体与较稳定的流体。例如，流体的稳定性可通过将流体的pH缓冲至对于破胶剂对交联流体的降解而言低于最佳的pH来增强。由于流体的pH小于所选破胶剂破坏浆液胶凝剂的最佳值，因此与含有破胶剂能有效地使胶凝剂不稳定的最佳pH值的流体相比，浆液将表现出更高的稳定性(更大的破胶难度)。
又如，较稳定的流体中的破胶剂浓度可小于所选破胶剂破坏粘性流体的最佳浓度。具有较低量破胶剂的交联流体的降解可能需要花费比具有较高量破胶剂的交联流体的降解更长的时间。
因此，浆液之间的稳定性差异可归因于浆液具有不同增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH控制剂。浆液之间的稳定性差异可归因于浆液具有不同量的增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH控制剂。此外，浆液之间的稳定性差异可归因于使用不同的增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH控制剂以及不同量的增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH控制剂。
除了稳定性控制材料之外，在每个阶段中被脉冲化的流体通常是相同的。换句话讲，在每次脉冲时，优选地通过改变增粘剂、交联剂、凝胶稳定剂、破胶剂和/或pH缓冲剂或此类材料的量来使流体稳定或不稳定。因此，浆液的粘度和稳定性在不改变支撑剂和支撑剂在流体中的浓度的情况下变化。因此，操作者不需要在阶跃变化的柱压裂中根据需要打开和关闭支撑剂。
如通过建模确定的必要的柱放置模式可使得期望改变流体中的一种的粘度和/或体积质量密度和稳定性，以便促进两种流体在泵送期间在裂缝内动态运动时的粘性指进。通常，粘度较低的流体的稳定性以介于约15秒至约5分钟，更通常地介于约30秒至2分钟之间的脉冲频率变化；该脉冲频率完全取决于地层、井筒和水力压裂参数。
第一流体或第二流体中的第一支撑剂和/或第二支撑剂可以是相对轻质的支撑剂。如本文所用，术语“相对轻质”应指表观比重(ASG)(API RP 60)显著小于水力压裂或沙子控制操作中采用的常规颗粒材料的颗粒，例如沙子(具有2.65的ASG，API RP60)或类似于这些材料的ASG。
例如，术语“相对轻质”应包括ASG小于2.25、优选地小于或等于2.0、更优选地小于或等于1.75、最优选地小于或等于1.25并且通常小于或等于1.05的超轻质(ULW)密度支撑剂。
相对轻质的支撑剂优选地能够悬浮在浆液的流体中。在一个优选的实施方案中，浆液中较低ASG的支撑剂在浆液的流体中基本上呈中性浮力。如本文所用，术语“基本上呈中性浮力”应指相对轻质的颗粒，其ASG足够接近粘性流体的ASG，这允许使用所选的未胶凝或弱胶凝载流体泵送和令人满意地放置支撑剂/颗粒。例如，ASG为约1.25至约1.35的聚氨酯树脂涂覆的磨碎胡桃壳可用作ASG为约1.2的在完全盐水中基本上呈中性浮力的支撑剂/颗粒。
示例性轻质支撑剂包括树脂涂覆的陶瓷支撑剂或合成有机粒子，诸如聚酰胺、聚苯乙烯-二乙烯基苯珠、尼龙粒料、陶瓷等。合适的支撑剂还包括美国专利7,494,711、7,713,918和7,931,087中所示的那些，以引用方式并入本文。支撑剂可为塑料或塑料复合物，诸如热塑性或热塑性复合物或树脂或包含粘结剂的聚集体，包括塑料珠。其他合适的相对轻质的支撑剂是美国专利6,364,018、6,330,916和6,059,034中公开的那些颗粒，这些专利全部以引用方式并入本文。这些可举例说明为坚果(美洲山核桃、杏仁、象牙坚果、巴西坚果、澳洲坚果等)的磨碎或压碎的壳；水果(诸如李子、桃、樱桃、杏等)的种子的磨碎或压碎的种皮(包括果核)；其他植物诸如玉米(例如玉米芯或玉米粒)等的磨碎或压碎的种皮；加工过的木质材料，如来源于木材诸如橡木、山核桃木、胡桃木、杨木、红木等的那些，包括通过研磨、削片或其他形式的颗粒化处理的此类木材。优选的是涂覆有树脂的磨碎或压碎的胡桃壳材料，以基本上保护壳并使壳防水。此类材料的ASG可为约1.25至约1.35。
轻质支撑剂的另外用途是腰果壳液(CNSL)，一种天然、非食物链和每年可再生的生物材料。腰果壳液表现出超高的闭合应力能力，并且通常具有约1.05的表观比重。
除了相对轻质的支撑剂外，第一流体和第二流体还可以包含较重质支撑剂，即表观比重大于2.25的支撑剂，最典型的是表观比重大于或等于2.65的那些，诸如沙子、石英、陶瓷、二氧化硅、玻璃和矾土。
此外，浆液可载有相对轻质的支撑剂的混合物、较重质支撑剂的混合物以及相对轻质的支撑剂和较重质支撑剂的混合物。
通常，浆液的每一种中支撑剂的量介于约1磅/加仑至约10磅/加仑之间，更通常地介于约3磅/加仑至约6磅/加仑之间。在第一流体和/或第二流体包含相对轻质的支撑剂和较重质支撑剂的混合物的情况下，浆液中相对轻质的支撑剂与较重质支撑剂的混合物的重量比通常介于约1∶1至1∶100之间，更通常介于约1∶50至约1∶3之间。
在一个优选的实施方案中，同时泵入井中的流体具有相同的支撑剂和相同浓度的支撑剂。因此，支撑剂混合物可由ASG比另一种更低的一种支撑剂组成。通常，支撑剂混合物仅包含两种不同ASG的支撑剂，但也可使用不同密度的支撑剂的混合物。因此，例如，载有支撑剂的浆液中的每一种可包含一种或多种相对轻质的支撑剂、一种或多种表观比重大于或等于2.65的较重质支撑剂或者一种或多种相对轻质的支撑剂和一种或多种较重质支撑剂的组合。
在另一个优选的实施方案中，同时泵入井中的流体具有相同的支撑剂和相同浓度的支撑剂。混合物中第一支撑剂的平均粒度大于混合物中第二支撑剂的平均粒度。通常，第一支撑剂的平均粒度比第二支撑剂的平均粒度大至少40％至80％。因此，第一流体的支撑剂混合物的支撑剂和第二流体的支撑剂混合物的支撑剂可以相同并且包含至少两种支撑剂，其中一种支撑剂的平均粒度大于另一种支撑剂的平均粒度。
同时泵入井中的浆液表现出不同的粘度。在将流体泵入井中期间(动态状态)，通常保持两种流体的粘度比。粘性较高的浆液的粘度通常为粘性较低的浆液的粘度的至少1.3倍，更通常至少1.5倍。通常，粘度较高的浆液与粘度较低的浆液的粘度比小于10∶1，优选地小于5∶1，更优选地为约2∶1。在一些实施方案中，粘度比可高达50∶1。通常，粘性较低的流体的粘度将大于100cP并且粘性较高的流体的粘度将小于2,000cP，更优选地，粘性较低的流体的粘度将大于200cP并且粘性较高的流体的粘度将小于1,000cP(本文中使用Fann50C流变仪测量的粘度或使用API RP 13M中定义的程序测量的等效量)。
在另一个实施方案中，第一流体的体积质量密度大于第二流体的体积质量密度。在一个实施方案中，第一流体的体积质量密度可比第二流体的体积质量密度大40％至80％。支撑剂混合物中支撑剂的大小将取决于正经受处理的特定岩性的裂缝宽度。在一些情况下，支撑剂的大小可小于1毫米但大于10微米。
泵送具有不同稳定性的浆液使得能够在所产生或扩大的裂缝内的周期性支撑点处形成多个不规则形状的支撑剂床或柱。此类柱将地层的裂缝面保持分开，从而增强裂缝的传导性。柱周期性地分布在裂缝表面上并且能够支撑闭合负载。由柱提供的支撑件防止裂缝面彼此接触。该床图案可在整个裂缝高度上重复。支撑剂床是可渗透的，如在常规的支撑剂分布中那样，但此外，床之间的开放裂缝具有比床的流动能力大许多倍的流动能力。
被同时且连续地泵入井中的流体确定由支撑剂柱的形状和支撑剂柱在地层内的放置，即，当流体处于动态状态时确定支撑剂柱的放置和形状。当浆液处于静止状态时，即，在完成将流体泵入油层之后，柱的实际产生在油层内原位发生。
具有较高稳定性的浆液的降解时间(破胶时间)长于具有较低稳定性的浆液的降解时间。因此，在释放较稳定的流体中的支撑剂之前，支撑剂将从较不稳定的流体中落下。
当粘性较低的流体内的胶凝作用降低并且当粘性较低的浆液降解时，第一支撑剂(如本文所定义)从较不稳定的浆液中释放出来。释放的支撑剂将积聚在裂缝中较稳定的浆液的上部上或裂缝宽度的窄点中，以开始构建柱。因此，从浆液中释放的支撑剂被阻止并堆积以形成柱。与裂缝闭合相关的任何裂缝宽度减小量都可对柱的侧面施加压力。这可用于将柱限制并锁定在裂缝内的适当位置。
流体在被泵送时的粘性指进促进了不规则形状和扩散的柱图案在裂缝中的构建。粘性指进以及粘性指进期间的流动路径的量和程度可取决于泵入井中的较稳定流体与较不稳定流体之间的比率、裂缝的特征、被处理的地层的特征以及裂缝的尺寸，如通过建模所确定的。柱在裂缝内的放置至少部分地由在裂缝内粘性指进期间较稳定的流体和较不稳定的流体的流动路径确定。流动路径的产生可取决于脉冲频率。
柱的形成不需要在较稳定的流体或较不稳定的流体中存在受阻的沉降助剂。
柱的进一步生长在支撑剂从较稳定的浆液中释放时发生。这在较稳定的浆液的稳定性降低时发生。当第一支撑剂从较稳定的浆液中释放时，在第一支撑剂沉降期间产生的传导通道被柱撑开。传导通道在地层中的长度保持延伸。
虽然第二支撑剂的一部分可与来自悬浮液的第一支撑剂一起落下，但在浆液的流体中可呈中性浮力的第二支撑剂通常保持相对悬浮在两种浆液(较稳定的浆液和较不稳定的浆液)的流体中，直到产生柱。通过用第二支撑剂支撑任何可能的裂缝闭合区域来保持柱之间的区域打开，可增强柱之间的裂缝传导性。
如本文所公开的柱压裂可用于处理常规岩层，诸如碳酸盐地层(如石灰石、白垩和白云石)、砂岩或硅质基底矿物，诸如石英、粘土、页岩、粉土、燧石、沸石或它们的组合。该方法还适用于处理非常规的低渗透率烃油层，例如页岩、致密砂岩和煤层气井，包括渗透率小于或等于10mD的那些油层，最特别是渗透率小于或等于1mD的那些地下油层。该方法特别适用于深的、高应力的井，其中支撑剂的强度不足以承受负载而不被压碎。
图1A是通过本文所公开的柱压裂方法形成的有柱压裂网络10的剖视图。图1A与图1B形成对比，图1B示出了由裂缝扩展以及在形成柱状裂缝网络之前产生的通路。参见图1A，柱12在地层内由支撑剂床形成。传导通道14提供了从地层中回收烃的通路。第二支撑剂16被示为在回收烃期间位于传导通道内。有柱网络在由水力压裂操作引起的裂缝扩展完成之后形成。
图2A是示出支撑剂柱12和13的形成的顶视图，这两种支撑剂柱将裂缝的表面保持分开。支撑剂柱12和13被示出为限定支撑剂床，该支撑剂床由来自较稳定的浆液的第一支撑剂以及垂直延伸柱形式的较不稳定的浆液构成。支撑剂柱12和13之间的传导流动通道14允许产生的流体在间隔开的柱之间流动。此外，当支撑剂与生产油层接触并邻近生产油层时，所产生的流体可流过支撑剂柱12和13。在流体中包含第二支撑剂16的流体在传导通道14内无阻碍地流动。第二支撑剂16悬浮于其中的流体是在较稳定的浆液和较不稳定的浆液降解后剩余的流体。图2B为侧视图，示出了第二支撑剂16，该第二支撑剂在17处保持裂缝打开以增强柱之间的传导通道的通路。在17处形成支撑剂的部分单层支撑裂缝以防止闭合，从而确保烃完全流过通道并流向井筒。悬浮在流体中的第二支撑剂在裂缝闭合期间没有局限于部分单层浓度，在油层中不受限制地自由流动。不受限制的第二支撑剂的流动留下所产生的通道开放，作为烃和油层流体生产的路径。通常，第二支撑剂将沿油层内的流体流动方向朝井筒移动，直到它们遇到阻力或到达井筒周围的支撑剂所处的点。
在所产生的通道内发生的柱之间的地层的任何闭合将通过将裂纹壁撑开的第二支撑剂而保持打开并保持传导性。因此，第二支撑剂防止裂缝的完全闭合，从而保持裂缝的传导性。
图2C和图2D分别描绘了裂缝闭合后的顶视图和侧视图，示出了常规柱压裂方法。如图所示，传导流动通道16′的打开由柱12′和13′维持。然而，当柱12′和13′彼此相距太远和/或不能提供支撑以保持裂缝打开时，地层面彼此接触并且裂缝可在17′处闭合。裂缝表面区域的闭合部分严重限制了油层的生产。这与图2B的传导流动通道形成对比，该传导流动通道由于存在悬浮于通道内的流体中的第二支撑剂而在17处保持打开。
通过本领域已知的计算流体动力学模型来确定柱的放置模式和柱的后续通道产生。合适的模型的示例包括但不限于，由Baker Hughes Incorporated采用并得自Meyerand Associates(Natrona Heights，Pennsylvania)的“MFRAC”；得自ResourcesEngineering Services的“FRACPRO”；以及得自Pinnacle Technology的“1-RACPRO PT”。
图3示出了两种粘度不同的流体的混合物在裂缝内混合超过60分钟，其中x轴为远离位于最左侧的井筒的裂缝长度(以英尺计)。y轴为裂缝高度(以英尺计)。流体粘度的差异促进流体在运动时和在裂缝内的粘性指进。如图所示，两种流体可变地分散在裂缝内。较稳定的流体与较不稳定的流体的粘度比使得两种流体能够进行粘性指进，并在水力压裂中产生可变的流体分散。当两种流体的粘度比足够大并且同时泵送的两种流体的体积被优化时，所产生的分散流体模式的变化导致裂缝内的柱和通道网络，这有助于增强裂缝传导性。
较不稳定的流体的稳定性可在脉冲之间改变，以便提供由计算机建模确定的必要的柱形成。
可使用Meyer&Associates，Inc.的Mfrac三维水力压裂模拟器并通过40英亩间距的简单3层各向同性均质油层模型来模拟裂缝。然后可将裂缝设计成以15,000英尺的理论深度放置到该区域中。该建模将提供支撑剂的近似量和所需的泵送浆液速率，以及对于任何裂缝高度或宽度，将支撑剂混合物泵入油层的速率。在将常规支撑剂泵入地层中之后，可将粘度不同的两种流体同时泵入地层中。两种流体之间的粘度差可变化为，例如，介于200cP至约1500cP之间，有时介于约400cP至约800cP之间。在每个流体脉冲期间，可通过改变(i)破胶剂的特性或数量、(ii)凝胶稳定剂或凝胶稳定剂的量、(iii)交联剂的负载或它们的任何组合来改变较低粘度流体的稳定性。流体粘度的变化导致两种流体彼此结合地移动；较低粘度的流体移动更快并且粘性指进较高粘度的流体以产生柱图案。
流体的稳定性可在连续脉冲期间重复地改变，使得第三脉冲阶段中较不稳定的流体的稳定性可比第二脉冲阶段中较不稳定的流体更稳定；第四阶段中较不稳定的流体的稳定性可能不如第三阶段中稳定，等等。在脉冲完成时并且在闭合应力之前，产生柱。
附加非限制性示例在下面阐述：
实施方案1：一种提高来自含烃地层的烃的生产率的方法，所述方法包括：
(A)在所述地下地层内产生或扩大一条或多条裂缝之后，同时将第一流体和第二流体泵入穿透所述含烃地层的井中，其中所述第一流体比所述第二流体更稳定，并且进一步地，其中：
(i)所述第一流体和所述第二流体包含相同的支撑剂混合物，所述支撑剂混合物包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中(i)所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；和/或(ii)所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；并且
(ii)所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度，或者所述第一流体比所述第二流体粘性更高；
(B)降解所述第二流体并从所述第二流体释放所述第一支撑剂；
(C)将从所述第二流体释放的所述第一支撑剂固结到所述第一流体的上部上和/或所述裂缝宽度的窄点处；
(D)将从所述第二流体释放的所述第一支撑剂引入所述裂缝的宽度中，并且在所述裂缝内由所述释放的支撑剂产生至少两个柱；
(E)降解所述第一流体并将所述第一支撑剂从所述第一流体释放到所述产生的柱上；以及
(F)用在所述第一流体和所述第二流体中的所述第二支撑剂在所述地下地层中在所述柱之间产生通道。
实施方案2：根据实施方案1所述的方法，其中所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度。
实施方案3：根据实施方案2所述的方法，其中所述第一流体的体积质量密度比所述第二流体的体积质量密度大至少40％至80％。
实施方案4：根据实施方案1所述的方法，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重。
实施方案5：根据实施方案1所述的方法，其中所述支撑剂混合物中的所述支撑剂中的至少一种为陶瓷或沙子。
实施方案6：根据实施方案5所述的方法，其中所述支撑剂混合物包含陶瓷和沙子。
实施方案7：根据实施方案1所述的方法，其中所述支撑剂混合物包含表观比重小于或等于2.25的至少两种支撑剂。
实施方案8：根据实施方案4所述的方法，其中所述支撑剂混合物包含表观比重大于2.25的至少两种支撑剂。
实施方案9：根据实施方案8所述的方法，其中所述支撑剂混合物包含表观比重大于2.45的至少两种支撑剂。
实施方案10：根据实施方案9所述的方法，其中所述支撑剂混合物包含表观比重大于2.65的至少两种支撑剂。
实施方案11：根据实施方案1所述的方法，其中所述第一支撑剂的表观比重小于或等于2.25，并且所述第二支撑剂的表观比重大于2.25。
实施方案12：根据实施方案1所述的方法，其中所述第一流体的粘度大于所述第二流体的粘度。
实施方案13：根据实施方案12所述的方法，其中所述粘性较高的浆液与所述粘性较低的浆液的粘度比最小为1.3∶1。
实施方案14：根据实施方案1所述的方法，还包括使用所述第二支撑剂在所述两个或更多个柱之间产生部分单层。
实施方案15：根据实施方案1所述的方法，还包括通过用所述第二支撑剂支撑所述柱之间的所述区域来保持所述柱之间的裂缝传导性。
实施方案16：根据实施方案1所述的方法，其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度。
实施方案17：根据实施方案1所述的方法，其中所述第一支撑剂的平均粒度比所述第二支撑剂的平均粒度大至少40％至80％。
实施方案18：根据实施方案1所述的方法，还包括重复改变所述第二流体的稳定性并重复步骤(A)。
实施方案19：根据实施方案1所述的方法，其中通过进行如下改变来调节所述第一流体和/或所述第二流体的粘度和/或体积质量密度：(i)破胶剂、交联剂、凝胶稳定剂、增粘剂或pH缓冲剂或它们的组合；(ii)或者破胶剂、交联剂、凝胶稳定剂、增粘剂或pH缓冲剂或它们的组合的量；或者(iii)(i)和(ii)的组合。
实施方案20：根据实施方案1所述的方法，其中以如下条件中的至少一者为准：
(a)所述第一流体和所述第二流体包含相同浓度的相同破胶剂；
(b)所述第一流体和所述第二流体包含不同浓度的相同破胶剂；
(c)所述第一流体和所述第二流体包含不同的破胶剂；
(d)所述第一流体和所述第二流体包含相同浓度的相同交联剂；
(e)所述第一流体和所述第二流体包含不同浓度的相同交联剂；
(f)所述第一流体和所述第二流体包含不同的交联剂；
(g)所述第一流体和所述第二流体包含相同浓度的相同增粘剂；
(h)所述第一流体和所述第二流体包含不同浓度的相同增粘剂；
(i)所述第一流体和所述第二流体的pH相同；或者
(j)所述第一流体和所述第二流体的pH不同。
并且在闭合应力之前，产生柱。
实施方案21：一种柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法，所述方法包括：
(A)在所述地下地层内产生或扩大裂缝之后，同时将第一流体和第二流体泵入穿透所述含烃油层的井中，其中所述第一流体比所述第二流体更稳定：
(i)所述第一流体和所述第二流体包含支撑剂混合物，所述支撑剂混合物包含至少两种支撑剂，其中(i)所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；和/或(ii)所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；并且
(ii)所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度，或者所述第一流体比所述第二流体粘性更高；
(B)将所述第一流体和所述第二流体在所述产生或扩大的裂缝内粘性指进，并且针对所述裂缝中的所述第一流体和所述第二流体的所述第一支撑剂形成放置模式；
(C)关闭所述井；
(D)从所述第二流体释放所述第一支撑剂；
(E)将从所述第二流体释放的所述第一支撑剂固结到所述第一流体的上部上和/或所述裂缝宽度的窄点处；
(F)从所述第二流体释放的所述第一支撑剂在所述地层内产生至少两个垂直延伸的柱，其中所述至少两个垂直延伸的柱的所述放置由步骤(B)的所述第一流体和所述第二流体的所述粘性指进模式决定；
(G)降解所述第一流体，并且由从所述第一流体释放的所述第一支撑剂构建至少两个垂直延伸的柱；
(H)在所述地下地层内在所述至少两个垂直延伸的柱之间产生传导通道；以及
(I)用来自所述第一流体和/或所述第二流体的所述第二支撑剂撑开所述至少两个垂直延伸的柱之间的所述裂缝。并且在闭合应力之前，产生所述柱。
实施方案22：根据实施方案21所述的方法，还包括以介于约15秒至约5分钟之间的脉冲频率重复步骤(A)。
实施方案23：根据实施方案21所述的方法，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重。
实施方案24：根据实施方案21所述的方法，其中所述裂缝利用来自所述第一流体的所述第二支撑剂在(I)中的所述至少两个垂直延伸的柱之间被撑开。
实施方案25：根据实施方案21所述的方法，其中所述第一流体比所述第二流体粘性更高。
实施方案26：根据实施方案25所述的方法，其中所述第一流体和所述第二流体之间的粘度差异介于200cP至1500cP之间。
实施方案27：根据实施方案21所述的方法，其中以如下条件中的至少一者为准：
(a)所述第一流体和所述第二流体包含相同的破胶剂，并且进一步地，其中所述第二流体中破胶剂的量大于所述第一流体中破胶剂的量；或者
(b)所述第一流体和所述第二流体包含相同的凝胶稳定剂，并且进一步地，其中所述第二流体中凝胶稳定剂的量小于所述第一流体中凝胶稳定剂的量。
实施方案28：根据实施方案21所述的方法，其中以如下条件中的至少一者为准：
(a)由于所述第二流体中存在的pH缓冲剂的量，所述第二流体不如所述第一流体稳定；或者
(b)所述第一流体和所述第二流体包含相同的增粘剂，并且其中所述第二流体中增粘剂的量小于所述第一流体中增粘剂的量。
并且在闭合应力之前，产生所述柱。
实施方案29：一种提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法，所述方法包括：
(A)在通过使地下地层经受水力压裂操作而在所述地下地层中产生一条或多条裂缝之后，将载有第一水性支撑剂的浆液和载有第二水性支撑剂的浆液连续且同时地引入所述井中，其中所述第一浆液表现出比所述第二浆液更大的稳定性，并且进一步地，其中：
(i)所述第一浆液的所述支撑剂混合物与所述第二浆液的所述支撑剂混合物相同并包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；和/或
(ii)所述第一浆液的所述支撑剂混合物与所述第二浆液的所述支撑剂混合物相同并包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；
(B)在所述水力压裂操作终止之后但在所产生的一条或多条裂缝打开时，在所述第二浆液和所述第一浆液均处于静止状态时从所述第二浆液中释放所述第一支撑剂；
(C)在所述地下地层内由来自所述第二浆液和所述第一浆液的所述第一支撑剂形成至少两个柱；
(D)在所述至少两个柱之间产生传导通道；以及
(E)利用所述第二支撑剂将所述传导通道保持在所述至少两个柱之间，其中所述第二支撑剂保留在所述第一浆液和所述第二浆液中。并且在闭合应力之前，产生所述柱。
实施方案30：根据实施方案29所述的方法，其中所述第一浆液和所述第二浆液中支撑剂的量相同。
实施方案31：根据实施方案29所述的方法，其中所述第一浆液与所述第二浆液的粘度比最小为1.3∶1。
实施方案32：根据实施方案29所述的方法，其中所述第一浆液和所述第二浆液之间的粘度差异介于200cP至1500cP之间。
实施方案33：一种柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法，所述方法包括：
(A)在产生或扩大所述地下地层内的裂缝之后，将至少两种载有支撑剂混合物的流体同时泵入穿透所述含烃地层的井中，其中所述至少两种流体包括第一流体，所述第一流体表现出比第二流体更大的稳定性，并且进一步地，其中：
(a)所述第一流体的所述支撑剂混合物与所述第二流体的所述支撑剂混合物相同并包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；或者
(b)所述第一流体和所述第二流体的所述第一支撑剂和所述第二支撑剂相同，并且其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；
(B)通过在同时泵送所述第一流体和所述第二流体期间，当所述第一流体和所述第二流体处于动态状态时，将所述第一流体和所述第二流体指进到所述产生或扩大的裂缝中，来控制待在所述地下地层内产生的支撑剂柱的形状和/或放置；
(C)在所述第二流体处于静止状态时，从所述第二流体释放所述第一支撑剂；
(D)从所述第二流体释放的所述第一支撑剂在所述地下地层内产生至少两个垂直延伸的柱；
(E)当所述较多的第一流体处于静止状态时，释放悬浮在所述第一流体中的所述第一支撑剂；
(F)从所述第一流体释放的所述第一支撑剂构建到所述至少两个垂直延伸的柱上；
(G)在所述地下地层内在所述垂直延伸的柱之间产生传导通道；以及
(H)所述垂直延伸的柱之间的所述裂缝用来自所述第一流体和/或所述第二流体的所述第二支撑剂撑开。
并且在闭合应力之前，产生所述柱。
实施方案34：根据实施方案33所述的方法，其中所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度。
虽然已经示出和描述了本公开的示例性实施方案，但是本公开的系统、装置和方法由专利申请人设想的多种变型、修改和/或更改，例如在组件、构造和操作细节、部件的布置和/或使用方法上的多种变型、修改和/或更改，在所附权利要求的范围内是可能的，并且可由本领域的普通技术人员在不脱离本公开的实质或教导内容以及所附权利要求的范围的情况下进行制造和使用。因此，本文在附图中阐述或示出的所有内容应被解释为例示性的，并且本公开和所附权利要求的范围不应限于本文描述和示出的实施方案。
Claims (20)
1.一种提高来自含烃地层的烃的生产率的方法，所述方法包括：
(A)在所述地下地层内产生或扩大一条或多条裂缝之后，同时将第一流体和第二流体泵入穿透所述含烃地层的井中，其中所述第一流体比所述第二流体更稳定，并且进一步地，其中：
(i)所述第一流体和所述第二流体包含相同的支撑剂混合物，所述支撑剂混合物包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中(i)所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；和/或(ii)所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；并且
(ii)所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度，或者所述第一流体比所述第二流体粘性更高；
(B)降解所述第二流体并从所述第二流体释放所述第一支撑剂；
(C)将从所述第二流体释放的所述第一支撑剂固结到所述第一流体的上部上和/或所述裂缝宽度的窄点处；
(D)将从所述第二流体释放的所述第一支撑剂引入所述裂缝的宽度中，并且在所述裂缝内由所述释放的支撑剂产生至少两个柱；
(E)降解所述第一流体并将所述第一支撑剂从所述第一流体释放到所述产生的柱上；以及
(F)用在所述第一流体和所述第二流体中的所述第二支撑剂在所述地下地层中在所述柱之间产生通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一流体的体积质量密度比所述第二流体的体积质量密度大至少40％至80％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述支撑剂混合物中的所述支撑剂中的至少一种为陶瓷或沙子。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述支撑剂混合物包含陶瓷和沙子。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流体和所述第二流体的所述支撑剂混合物包含以下中的任一者：
(a)表观比重小于或等于2.25的第一支撑剂和第二支撑剂；
(b)表观比重大于2.25的第一支撑剂和第二支撑剂；或者
(c)表观比重大于或等于2.25的第一支撑剂和表观比重小于2.25的第二支撑剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一流体的粘度大于所述第二流体的粘度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述粘性较高的浆液与所述粘性较低的浆液的粘度比最小为1.3∶1。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述第二支撑剂在所述两个或更多个柱之间产生部分单层。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括通过用所述第二支撑剂支撑所述柱之间的区域来保持所述柱之间的裂缝传导性。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一支撑剂的平均粒度比所述第二支撑剂的平均粒度大至少40％至80％。
14.根据权利要求1所述的方法，其中通过进行如下改变来调节所述第一流体和/或所述第二流体的粘度和/或体积质量密度：(i)破胶剂、交联剂、凝胶稳定剂、增粘剂或pH缓冲剂或它们的组合；(ii)或者破胶剂、交联剂、凝胶稳定剂、增粘剂或pH缓冲剂或它们的组合的量；或者(iii)(i)和(ii)的组合。
15.根据权利要求1所述的方法，其中以如下条件中的至少一者为准：
(a)所述第一流体和所述第二流体包含相同浓度的相同破胶剂；
(b)所述第一流体和所述第二流体包含不同浓度的相同破胶剂；
(c)所述第一流体和所述第二流体包含不同的破胶剂；
(d)所述第一流体和所述第二流体包含相同浓度的相同交联剂；
(e)所述第一流体和所述第二流体包含不同浓度的相同交联剂；
(f)所述第一流体和所述第二流体包含不同的交联剂；
(g)所述第一流体和所述第二流体包含相同浓度的相同增粘剂；
(h)所述第一流体和所述第二流体包含不同浓度的相同增粘剂；
(i)所述第一流体和所述第二流体的pH相同；或者
(j)所述第一流体和所述第二流体的pH不同。
16.一种柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法，所述方法包括：
(A)在所述地下地层内产生或扩大裂缝之后，同时将第一流体和第二流体泵入穿透所述含烃油层的井中，其中所述第一流体比所述第二流体更稳定：
(i)所述第一流体和所述第二流体包含支撑剂混合物，所述支撑剂混合物包含至少两种支撑剂，其中(i)所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；和/或(ii)所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；并且
(ii)所述第一流体的体积质量密度大于所述第二流体的体积质量密度，或者所述第一流体比所述第二流体粘性更高；
(B)将所述第一流体和所述第二流体在所述产生或扩大的裂缝内粘性指进，并且针对所述裂缝中的所述第一流体和所述第二流体的所述第一支撑剂形成放置模式；
(C)关闭所述井；
(D)从所述第二流体释放所述第一支撑剂；
(E)将从所述第二流体释放的所述第一支撑剂固结到所述第一流体的上部上和/或所述裂缝宽度的窄点处；
(F)从所述第二流体释放的所述第一支撑剂在所述地层内产生至少两个垂直延伸的柱，其中所述至少两个垂直延伸的柱的所述放置由步骤(B)的所述第一流体和所述第二流体的粘性指进模式决定；
(G)降解所述第一流体，并且由从所述第一流体释放的所述第一支撑剂构建至少两个垂直延伸的柱；
(H)在所述地下地层内在所述至少两个垂直延伸的柱之间产生传导通道；以及
(I)所述至少两个垂直延伸的柱之间的所述裂缝用来自所述第一流体和/或所述第二流体的所述第二支撑剂撑开。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重，和/或所述第一流体比所述第二流体粘性更高。
18.根据权利要求16所述的方法，其中以如下条件中的至少一者为准：
(a)所述第一流体和所述第二流体包含相同的破胶剂，并且进一步地，其中所述第二流体中破胶剂的量大于所述第一流体中破胶剂的量；
(b)所述第一流体和所述第二流体包含相同的凝胶稳定剂，并且进一步地，其中所述第二流体中凝胶稳定剂的量小于所述第一流体中凝胶稳定剂的量；
(c)由于所述第二流体中存在的pH缓冲剂的量，所述第二流体不如所述第一流体稳定；或者
(d)所述第一流体和所述第二流体包含相同的增粘剂，并且其中所述第二流体中增粘剂的量小于所述第一流体中增粘剂的量。
19.一种提高被井穿透的地下地层内的裂缝网络的传导性的方法，所述方法包括：
(A)在通过使地下地层经受水力压裂操作而在地下地层中产生一条或多条裂缝之后，将载有第一水性支撑剂的浆液和载有第二水性支撑剂的浆液连续且同时地引入所述井中，其中所述第一浆液表现出比所述第二浆液更大的稳定性，并且进一步地，其中：
(iii)所述第一浆液的所述支撑剂混合物与所述第二浆液的所述支撑剂混合物相同并包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；和/或
(iv)所述第一浆液的所述支撑剂混合物与所述第二浆液的所述支撑剂混合物相同并包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；
(B)在所述水力压裂操作终止之后但在所产生的一条或多条裂缝打开时，在所述第二浆液和所述第一浆液均处于静止状态时从所述第二浆液中释放所述第一支撑剂；
(C)在所述地下地层内由来自所述第二浆液和所述第一浆液的所述第一支撑剂形成至少两个柱；
(D)在所述至少两个柱之间产生传导通道；以及
(E)利用所述第二支撑剂保持所述至少两个柱之间的所述传导通道，所述第二支撑剂保留在所述第一浆液和所述第二浆液中。
20.一种柱压裂被井穿透的含烃地下地层的方法，所述方法包括：
(A)在产生或扩大所述地下地层内的裂缝之后，将至少两种载有支撑剂混合物的流体同时泵入穿透所述含烃地层的井中，其中所述至少两种流体包括第一流体，所述第一流体表现出比第二流体更大的稳定性，并且进一步地，其中：
(i)所述第一流体的所述支撑剂混合物与所述第二流体的所述支撑剂混合物相同并包含第一支撑剂和第二支撑剂，其中所述第一支撑剂的表观比重大于所述第二支撑剂的表观比重；或者
(ii)所述第一流体和所述第二流体的所述第一支撑剂和所述第二支撑剂相同，并且其中所述第一支撑剂的平均粒度大于所述第二支撑剂的平均粒度；
(B)通过在同时泵送所述第一流体和所述第二流体期间，当所述第一流体和所述第二流体处于动态状态时，将所述第一流体和所述第二流体指进到所述产生或扩大的裂缝中，来控制待在所述地下地层内产生的支撑剂柱的形状和/或放置；
(C)在所述第二流体处于静止状态时，从所述第二流体释放所述第一支撑剂；
(D)从所述第二流体释放的所述第一支撑剂在所述地下地层内产生至少两个垂直延伸的柱；
(E)当较多的所述第一流体处于静止状态时，释放悬浮在所述第一流体中的所述第一支撑剂；
(F)从所述第一流体释放的所述第一支撑剂构建到所述至少两个垂直延伸的柱上；
(G)在所述地下地层内在所述垂直延伸的柱之间产生传导通道；以及
(H)所述垂直延伸的柱之间的所述裂缝用来自所述第一流体和/或所述第二流体的所述第二支撑剂撑开。
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