脉冲断裂设备和方法技术

一种用于在地质结构的至少一部分中引入断裂的方法，包括在至少部分穿透到地质结构中的井孔内的流体介质中产生声波。实施例可包括在引入声波之前对流体介质进行预热或加压。一种在地质结构的至少一部分中引入断裂的设备，包括产生火花的电极，以便在流体介质中产生普通声波。实施例可包括在引入声波之前对流体介质进行预热或加压的结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及地下资源勘探，更具体地说，涉及通过在至少部分延伸到地质 结构中的井孔内的流体介质中产生压力波，从而在地质结构中引入断裂。
技术介绍
井孔周围区域的断裂能够提高特定类型的地层的石油勘探效率。通常，通过产生 液压来将断裂引入到地质结构中，所述液压可以是在井孔内的流体中生成的静态或准静态 的压力。另一种常规方法包括通过在火花隙上产生放电形成与液压波相关联的震动。
技术实现思路
本专利技术的各个实施例方面提供了一种在地质结构的至少一部分中引入断裂的方 法，该方法包括在至少部分穿透到地质结构中的井孔内的流体介质中产生声波，所述声波 具有足以在地质结构的一部分内、至少在流体和所述结构的边界处引入断裂的频率、持续 时间和幅值，所述声波是普通的声波(即不是冲击波)。本专利技术的实施例的一个方面可以包括在产生声波之前，使井孔内的流体加压到 低于一个压力阈值的压力，如超过该压力阈值就会使地质结构断裂，并将流体加热到低于 在该压力下流体沸点的温度。本专利技术的实施例的一个方面包括一种用于在紧邻井孔的地质结构的至少一部分 中引入断裂的设备，该设备包含上封隔器和下封隔器，当被放置在井孔中时，所述上封隔器 和下封隔器与井孔侧壁共同限定了一个确定的体积空间；一对电极，设置在上封隔器和下 封隔器之间，限定了这对电极之间的火花隙；电源，与所述电极电连通，并被配置和设置为 在火花隙上生成火花；泵，能够与确定的体积空间连通，并被配置和设置为当使用该设备时 在确定的体积空间内产生压力；以及加热器，被配置和设置为当使用所述设备时对确定的 体积空间内存在的流体介质进行加热。本专利技术的实施例的各个方面可包括一种用计算机可执行指令编码以执行前述方 法或控制前述设备的计算机可读介质。本专利技术的实施例的各个方面可包括一个系统，该系统包括前述设备，并被配置和 设置为用于控制根据前述方法提供对所述设备的控制。这样的系统例如可包括计算机，该 计算机被编程为允许用户根据所述方法或其他方法控制该设备。本专利技术的这些和其他目标、特征和特性，以及操作方法和相关结构部件的功能、部 件组合以及制造成本，考虑到下述说明和参照附图所附的权利要求并将更为明显，这些部 分一起构成了该说明书的一部分，其中各个附图中相同的附图标记表示相应的部件。但应 当理解的是，附图仅用于阐释和说明的目的，并不能作为本专利技术的限制的规定。在说明书和权利要求书中所使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”包括多个对象，除非文中明确规定 是其他情况。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的设备的实例；图2示出了根据本专利技术的实施例的替换电极配置；图3示意性地示出了根据本专利技术的一个实施例的设备实例的例子，并且包括电气 和液压的子系统；以及图4表示出了根据本专利技术的一个实施例的方法步骤的流程图。 具体实施例方式图1示出了根据本专利技术的一个实施例的断裂引入设备2。井孔10进入具有多个层 12、14、16的地层构造。作为示例，层14已经被标识为提供对地质资源、例如石油资源的获 取入口，因此其可用于引入断裂，以提高获得这些资源的便利性。断裂引入设备2包括一对封隔器20、22，用于将一定体积的流体M限定在与被设 置为承受断裂的层14的一部分相邻的井孔部分内。通过示例，封隔器可以被分隔大约2到 3英尺。在实施例中，这些封隔器20、22与井孔10的壁以足够好的一致性相配合，并且有足 够的强度，一定体积的流体M内的压力被增大到高于井孔内的环境压力。因此，这些封隔 器共同限定了近似为圆柱形的体积空间，其高度为几英尺的数量级，直径等于井孔的直径， 一般约为4英寸到12英寸的数量级。在封隔器20、22之间，一个高压电极沈沿着井孔10的轴延伸。如图1所示，电极 26包括上电极28和下电极30。上电极28和下电极30之间的距离构成了一个火花隙32， 其中通过在电极观、30之间施加的高电压生成一个火花，从而超过该体积空间M内的流体 的击穿电压。下电极30包括在其基部周围的一个高压绝缘环34。另外，多个杆36，例如中空的 金属杆，在上封隔器和下封隔器之间延伸，可以说限定了一个火花发生器的外轮廓。下电极30可以与导电板38电连通，导电板38依次与下封隔器22电连通。类似 地，杆36可以与导电板38电连通(从而与下封隔器和下电极电连通)。另外，导电环40可 以与杆36的上部电连通，进一步确保杆36保持一个公共的电位差。可以理解的是，导电环 40和杆36通过上述绝缘环34与上电极28隔离。还可以理解的是，绝缘环34应该被设计 为具有足够大的击穿电压(即应当这样来选择其材料和尺寸)，该击穿电压大于电极之间 的流体的击穿电压，因而火花隙产生电弧不会由于绝缘体而失效。在实施例中，当杆36被构造为延伸穿过上封隔器20的中空管时，这些杆可用于提 供多个附加功能。例如，一个或多个杆可包括一个端口，其允许流体在两个封隔器之间确定 的体积空间内循环。一个或多个杆的上端可包括一个气流端口，其允许贮存的气体以限定 的体积逸出。类似地，中空管可允许把传感器，如流量传感器、压力传感器、温度传感器或类 似传感器插入到该体积空间中。包括用于测量上下电极观、30之间间隔的传感器是比较有利的。在操作过程中， 电极可能由于电弧放电而消耗掉一部分，通常会随着时间增大它们之间的分隔距离。当分隔变得较大时，一个或两个电极朝向对方延伸。在一个特定实施例中，一个或两个电极可随 着它们被消耗而延伸到火花隙的杆中。出于这种考虑，将上电极作为可通过上封隔器在火 花生成期间随着消耗而连续或周期性地送入到火花隙中的杆或一定长度的线缆是有利的。另外，由于上下电极的消耗可能是不均勻的，将两个电极设置为可延伸的电极是 有利的，允许同时控制火花隙的长度和火花隙的位置。在这种配置中，与上电极相类似，下 电极同样包括可通过下封隔器送入到火花隙中的一定长度的杆或线缆。在一个典型的实施 例中，各个电极的可消耗部分的总长度例如为几十英尺的数量级，能够使用较长的一段时 间。电缆42可用于传送断裂弓丨入设备2。电缆例如可以是类似于用于远程感测井孔内 状态的典型绳索。电缆42可包括实用设备，如电源和/或用于断裂引入设备2的控制器， 以及将流体引入到确定的体积空间内或者使流体或气体从确定的体积空间返回以用于应 用分析的导管。在实施例中，如下所述，导管可用于把热的、经过加压的流体引导到确定的 体积空间，以及允许流体从确定的体积空间循环到地表。导管还可包括传输液压信号以控 制设备2的能力(例如，包括控制电极随消耗的延伸的液压控制器)。图2示出了一种作为替代的电极配置48，类似地设置了一个火花塞，其可用于本 专利技术的各个实施例。在图2的电极中，一个外电极50和一个中央电极52替代了上下电极， 共同限定了一个火花隙M。在该配置中，围绕中央电极52的绝缘套筒56(例如由尼龙制 成)，将中央电极与外电极50隔离。外电极例如通过电极基部的导电部分58可以与地电连ο图3示意性地示出了图1的设备2，以及提供附加功能的附加元件。尽管没有明确 示出，附加元件也可以远离该设备设置。其效果是去除了井孔内的有源元件，这些有源元件 有可能暴露在火花放电时产生的高压、高温以及电磁脉冲效应下。类似地，某些元件可位于 与本专利技术的实施例一致的设备中。电气本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于在地质结构的至少一部分中引入断裂的方法，其包括：在至少部分穿透到地质结构中的井孔内的流体介质中产生声波，所述声波具有足以在地质结构的该部分内、至少在流体和结构的边界处引入断裂的频率、持续时间和幅值，所述声波是普通的声波。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.11.30 US 61/004,7731.一种用于在地质结构的至少一部分中引入断裂的方法，其包括在至少部分穿透到地质结构中的井孔内的流体介质中产生声波，所述声波具有足以在 地质结构的该部分内、至少在流体和结构的边界处引入断裂的频率、持续时间和幅值，所述 声波是普通的声波。2.如权利要求1所述的方法，还包括在产生声波之前，将流体加热到低于流体介质沸 点的温度。3.如权利要求2所述的方法，其中低于流体介质沸点的温度是在流体介质沸点的大约 10%以内。4.如权利要求1所述的方法，还包括将加热加压的流体注入到靠近一个用于产生声 波的电极的区域内，以便在具有低于流体介质沸点的峰值温度的流体介质的一部分内产生 温度梯度。5.如权利要求4所述的方法，其中所述流体通过电极内的孔被注入。6.如权利要求4所述的方法，其中低于流体介质沸点的温度是在流体介质沸点的大约 10%以内。7.如权利要求1所述的方法，还包括在产生声波之前，将井孔内的流体加压到低于一 个压力阈值的压力，如果超过该压力阈值就会使地质结构断裂。8.如权利要求7所述的方法，其中所述低于压力阈值的压力是在压力阈值的大约10% 以内。9.如权利要求1所述的方法，其中产生声波包括在流体内生成火花放电，以形成膨胀 的气泡，所述气泡对流体施加压力从而产生声波。10.如权利要求1所述的方法，还包括在产生声波之前，将流体加热到低于流体沸点的温度；以及将井孔内的流体加压到低于一个压力阈值的压力，如果超过该压力阈值就会使地质结 构断裂。11.如权利要求10所述的方法，还包括所述温度是在流体介质沸点的大约10%以内， 且所述压力是在压力阈值的大约10%以内。12.如权利要求10所述的方法，还包括以低于大约IOHz的频率重复产生声波。13.如权利要求1所述的方法，其中产生声波包括在流体内进行缓慢放电。14.如权利要求13所述的方法，其中所述缓慢放电包括其放电电流的平方大于超过 100 μ S的放电电流峰值的平方的3%的放电。15.如权利要求1所述的方法，还包括将制剂注入到流体介质中，所述制剂被选择为增 加地质结构内存在的材料的流动性。16.如权利要求15所述的方法，其中所述制剂包含化学添加剂。17.如权利要求16所述的方法，其中所述化学添加剂是用于引入岩石断裂的制剂。18.如权利要求16所述的方法，其中所述化学添加剂包含蒸汽。19.一种用于在地质结...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF·里昂，J·H·法拉姆，
申请(专利权)人：雪佛龙美国公司，
类型：发明
国别省市：US