Способ и композиция для определения геометрии трещин подземных пластов

Способ и композиция для определения геометрии трещин подземных пластов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Эта заявка представляет собой частично продолжающуюся заявку в отношении заявки на патент США №12/789,094 одновременно находящуюся на рассмотрении, зарегистрированную 27 мая 2010, заявки, которая представляет собой выделенную заявку на патент США №11/501,575, зарегистрированную 09 августа 2006, опубликованную как патент США №7,726,397, заявки, которая претендует на все преимущества предварительной заявки на патент США №60/706,791, зарегистрированной 09 августа 2005, Полные раскрытия всех заявок включены в настоящий документ путем отсылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам и композициям для определения геометрии трещин в подземных образованиях.

Уровень техники

Выход углеводородов, таких как газ и нефть, из подземных пластов быть увеличен путем разрыва пласта для стимуляции движение углеводородов в пласте. В настоящее время применяют различные методики для разрыва пласта, такие как, например, гидравлический разрыв пласта, при котором жидкости, газы и/или комбинации и того и другого закачивают в пласт под большим давлением (обычно вместе с расклинивающими агентами-проппантами).

Гидравлический разрыв пласта в этой отрасли производства часто применяют для улучшения добычи нефти и природного газа из подземных пластов. При произведении гидравлического разрыва пласта, жидкость, которую обычно называют «подушка», закачивают в скважину под давлением, достаточном для разрушения окружающего скважину пласта. После того, как будет создана трещина, начинают накачивать подушку совместно с буровым раствором, который включает как жидкость, так и проппант, до тех пор, пока достаточный объем проппанта не будет занесен буровым раствором в трещину. Через подходящее время, накачивание останавливают, при этом проппант будет удерживать трещину в пласте открытой, таким образом предупреждая ее закрытие. В результате захваченным углеводородам обеспечивают легко проходимый, по сравнению с тем, который был доступен ранее, путь к стволу скважины, увеличивая тем самым производительность скважины. Помимо того, что он создает глубоко проникающие трещины, процесс гидроразрыва полезен для преодоления повреждений ствола скважины, с целью проведения вторичных операций, и для помощи в закачке или в удалении пластовой воды или производственных отходов разрабатываемого пласта.

В процессе формирования гидроразрыва, трещины распространяются по всему пласту. Распространение этих трещин в вертикальном направлении полезно для определения степени охвата трещинами, которая имеет отношение к продуктивному интервалу. Измерение высоты трещины помогает нефтедобывающей компании, разрабатывающей скважину, определять успешность проведения операции по гидроразрыву пласта и, если необходимо, оптимизировать обработку в будущем для других скважин в этой области. Кроме того, высота трещины в пласте может помочь при диагностике проблем интенсификации, таких как низкие темпы добычи или неблагоприятная обводненность скважинной продукции. Данные по высоте трещины могут указывать, установилась ли взаимосвязь между нефтеносным пластом и прилегающими водными или продуцирующими неуглеводородные компоненты зонами пласта. Измерения высоты также обеспечивает проверку точности моделирующих программ гидроразрыва, применяемую перед работой для предсказания геометрии трещин. Если обнаруживают избыточный рост трещин в высоту, то это будет означать, что длина трещины короче, чем проектная величина.

Как было сказано выше, одна из причин, по которой необходимо контролировать вертикальное распространение трещины, заключается в том, что трещина может выйти наружу, за определенную углеводород-продуктивную зону, в прилегающую обводненную зону. Если это случится, вода потечет в углеводород-продуктивную зону и в ствол скважины, что приведет к образованию скважины, которая дает, главным образом, воду вместо желаемого углеводорода. В том случае, если все-таки требуется продолжить добывать углеводороды из этой скважины, нефтедобывающие компании должны решить серьезную проблему безопасного удаления нежелательной воды. Решение проблем, появляющихся из-за вышедшей наружу части зоны гидроразрыва, также увеличивает расходы на проведение работ. Кроме того, если трещина распространяется в прилегающий пласт, продуцирующий неуглеводородные компоненты, то материалы, применяемые для поддержания трещины, после снижения давления жидкости, могут быть потеряны в областях, находящихся вне области нефтеносного пласта. Кратко говоря, дорого спасать скважину, в которой гидроразрыв произошел вне зоны продукции углеводородов.

Из-за серьезных проблем, которые могут произойти в результате выхода наружу зоны гидроразрыва, желательно установить, как формируется трещина пласта. Существует несколько методик и устройств, применяемых для мониторинга и оценки развития трещин пласта, таких как радиоактивные индикаторы в жидкости гидроразрыва, термометрия, акустические телевизоры для исследования скважины, пассивные акустические системы и гамма-каротаж. Большинство методик обеспечивают некоторые прямые оценки высоты зоны гидроразрыва в стволе скважины.

В одном из способов определения развития трещин пласта в высоту применяют радиоактивный индикатор. В этом способе, жидкость для гидроразрыва пласта, содержащую радиоактивный индикатор, закачивают в пласт для создания и расширения трещин. Если применяют радиоактивную жидкость и радиоактивный проппант, то на диаграммах гамма-каротажа, полученных после проведения гидроразрыва, будут видны более высокие уровни активности напротив тех мест, где отложился радиоактивный индикатор, давая, таким образом, возможность нефтедобывающим компаниям оценить развитие трещин.

В другом подходе для определения высоты трещин применяют температурный каротаж и гамма-каротаж. Температурные каротажи, проведенные до и после интенсификации, сравнивают для установления интервала, охлажденной в результате закачки жидкости для гидроразрыва пласта и, таким образом, получают оценку зоны разрыва пластов. Однако у этой методики существуют ограничения, и она неоднозначна. Например, интерпретация температурного каротажа может вызывать затруднения из-за низкой разницы в температурах, обратного потока из пласта до и после обработки, или из-за движения жидкости позади обсадной трубы. Кроме того, применение радиоактивных индикаторов приводит к возникновению таких проблем с окружающей средой, как загрязнение подземных вод, и тому подобное, а следовательно, нежелательных проблем.

Другие способы оценки геометрии трещин включают применение телевизионной камеры для исследования скважины или применение акустических способов. Применение телевизионной камеры для исследования скважины ограничено тем, что она может быть применена только для оценки высоты трещины в скважине с необсаженным стволом. Кроме того, применение телевизионной камеры для исследования скважины ограничено из-за экстремальной температуры и давления в более глубоких частях скважины. Акустическим способам мешают неоднородное сопротивление пласта и/или необходимость проводить закачивание в то время, когда зонд находится в стволе скважины.

В дополнении к проблемам, сопутствующим каждому из типов мониторинга, существуют внутренние проблемы в технологии гидроразрыва пласта. В процессе гидроразрыва, жидкость для гидроразрыва пласта обычно нагнетают в пласт под высоким давлением, прилагая усилия для образования трещин, и к жидкости добавляют возрастающие доли песка для удержания полученных трещин в открытом состоянии. Одна из проблем существующей технологии заключается в том, что способы для определения того, был ли пласт подвергнут гидроразрыву вне продуктивного пласта, основаны на измерениях, осуществляемых после обработки, т.е. после того, как произошел гидроразрыв. В таких системах, проводят гидравлический разрыв пласта, обработку останавливают, скважину тестируют и данные анализируют. Кроме того, с существующими системами определения, ожидание данных после проведения гидроразрыва может занять значительное количество времени, вплоть до нескольких дней, что задерживает операции заканчивания скважины, приводит к увеличению затрат на содержание персонала и к увеличению эксплуатационных расходов.

Другая проблема, связанная с существующим «исследованием скважин», проводимым после процесса, или с измерительными устройствами, заключается в затратах, связанных с интерпретацией работы гидроразрыва, которые делают измерение трещин или не выполнимым на практике, или физически не осуществимым. Поскольку жидкость для гидроразрыва пласта нагнетают в пласт в процессе гидроразрыва под большим давлением, временное прекращение накачивания в ходе проведения гидроразрыва приведет к тому, что стенки трещин пласта будут оказывать давление на жидкость для гидроразрыва пласта. Это может привести к нежелательным результатам, таким как смыканию трещин, что приведет к обратному току жидкости в ствол скважины, или накоплению песка в стволе скважины. Кроме того, после проведения измерений и завершения регистрации каротажных диаграмм, нефтедобывающие компании не могут повторно запустить насосное оборудование, работающее ранее в месте проведения процесса гидроразрыва. Напротив, нефтедобывающие компании должны будут повторить работу по гидроразрыву полностью, с дополнительными затратами и с непредсказуемыми результатами.

Система мониторинга может решить вышеописанные проблемы и позволит нефтедобывающим компаниям, разрабатывающим скважины, следить за процессом гидроразрыва, контролировать размер гидроразрыва и эффективность введения более высоких количеств проппантов в требуемый участок пласта. Кроме того, если существует информация, что разрыв закрыт для распространения вне требуемой зоны, то нефтедобывающие компании могут остановить работу по гидроразрыву немедленно. Кроме того, анализ применяемой в настоящее время процедуры обработки позволит нефтедобывающей компании определить, когда необходимо закачивать более высокие количества проппанта, в зависимости от таких факторов, как близость контактов нефть/вода в вертикальном и латеральном направлении по отношению к стволу скважины, присутствие или отсутствие обводненных пластов и горизонтальные изменения в физических свойствах материалов нефтеносного пласта.

Следовательно, необходимо следить за геометрией трещин с помощью экономичных, предсказуемых и не оказывающих отрицательного воздействия на окружающую среду способов и композиций.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении раскрыто одно из воплощений способа, включающего размещение в трещине пласта проппанта и/или жидкости для обработки, которые включают воспринимающий облучение материал; и в ходе единственного спуско-подъема каротажного зонда облучение воспринимающего облучение материала нейтронами; измерение гамма-излучения, испускаемого воспринимающим облучение материалом; вычитание фонового излучения из пика лучевой энергии, исходящей от воспринимающего облучение материала; и определение высоты трещины пласта по измеренному гамма-излучению.

В настоящем изобретении раскрыто одно из воплощений проппанта, включающего подложку, покрытие, размещенное на подложке, причем подложка и/или покрытие включают воспринимающий облучение материал.

В настоящем изобретении раскрыто одно из воплощений проппанта, включающего композитную подложку, содержащую органический или неорганический материал, диспергированный в нем наполнитель, и воспринимающий облучение материал.

В настоящем изобретении раскрыто одно из воплощений способа обработки подземного пласта, включающее размещение в трещине пласта проппанта, жидкости для гидроразрыва пласта или и того, и другого, которые включают воспринимающий облучение материал, установку в определенном положении зонда для каротажа, так чтобы он находился поблизости по меньшей мере от одной части трещины пласта после размещения воспринимающего облучение материала в трещине пласта, измерение гамма-излучения, испускаемого по меньшей мере одной частью трещины пласта с помощью первого детектора, размещение нейтронного излучателя, так чтобы он находился поблизости по меньшей мере от одной части, облучение по меньшей мере одной части трещины пласта, размещение второго детектора, так чтобы он находился поблизости по меньшей мере от одной части трещины пласта, измерение гамма-излучения, испускаемого любым облученным воспринимающим облучение материалом по меньшей мере первой части трещины пласта и вычитание гамма-излучения, испускаемого по меньшей мере одной частью трещины пласта из гамма-излучения, испускаемого облученным воспринимающим облучение материалом по меньшей мере одной части трещины пласта. До облучения воспринимающий облучение материал представляет собой нерадиоактивный материал. Вышеперечисленные стадии выполняют за единственный спуско-подъем каротажного зонда. Зонд для каротажа включает первый детектор, нейтронный излучатель и второй детектор в гидроразрыве пласта.

В настоящем изобретении раскрыто одно из воплощений проппанта, включающего подложку и покрытие, расположенное на подложке, причем по меньшей мере либо подложка, либо покрытие, или и то и другое, включает один или несколько воспринимающих облучение материалов, которые выбраны из группы, состоящей из галогенсодержащего материала, материала из группы лантаноидов и их комбинаций, и в котором один или несколько воспринимающих облучение материалов включает частицы размером или толщиной, менее чем примерно 20 микрометров (мкм или микрон), и представляет собой нерадиоактивный материал, до тех пор, пока он не будет бомбардирован нейтронами.

В настоящем изобретении раскрыто одно из воплощений проппанта, включающего подложку и покрытие, расположенное на подложке, причем по меньшей мере или подложка, или покрытие, или и то и другое, включает один или несколько воспринимающих облучение материалов, которые выбраны из группы, состоящей из ванадия, индия, галогенсодержащего материала, материала из группы лантаноидов и их комбинаций, и в котором один или несколько воспринимающих облучение материалов включает частицы, размером или толщиной менее чем примерно 20 микрометров (мкм, или микрон), и представляет собой нерадиоактивный материал, до тех пор, пока он не будет бомбардирован нейтронами.

Описание чертежей

На фиг.1 изображено одно из типичных воплощений проппанта, включающего твердое ядро, на которое помещено органическое покрытие, включающее воспринимающий облучение материал;

На фиг.2 изображено другое типичное воплощение проппанта, включающего ядро, выполненное из твердых частиц, на которые помещено органическое покрытие, включающее воспринимающий облучение материал; и

На фиг.3 изображено еще одно типичное воплощение проппанта, который включает органический материал, в котором диспергирован наполнитель и воспринимающий облучение материал.

Осуществление изобретения

Следует отметить, что термины «первый», «второй» и тому подобные, используемые в изобретении, не указывают на какой-либо порядок или важность, скорее их применяют для того, чтобы отличать один элемента от другого, и термин «один» не означает ограничение в количестве, а скорее указывает на присутствие по меньшей мере одного из упоминаемых предметов. Кроме того, все диапазоны, раскрытые в настоящей заявке, приведены с включением крайних величин и независимо комбинируемы.

Раскрытый в изобретении способ представляет собой способ определения геометрии трещин, в котором применяют не оказывающие отрицательного воздействия на окружающую среду материалы. Эти не оказывающие отрицательного воздействия на окружающую среду материалы представляют собой нерадиоактивные материалы до тех пор, пока они не будет бомбардированы нейтронами, и тогда они будут обозначены как воспринимающие облучение материалы. В одном из воплощений, способ включает определение геометрия трещин пласта с помощью элементов-мишеней, которые включают воспринимающие облучение материалы. Воспринимающие облучение материалы имеют короткий период полураспада, что преимущественно позволяет применять их в пласте, и в то же время минимизировать любое неблагоприятное воздействие на окружающую среду, возникающее как из-за манипуляций, так и из-за обратного вытекания проппанта из скважины, после того как скважина будет возвращена в эксплуатацию.

Как указано выше, воспринимающие облучение материалы, как они определены в изобретении, это такие материалы, которые становятся радиоактивными после бомбардировки нейтронами. Воспринимающие облучение материалы преимущественно могут быть размещены в жидкости для обработки, такой как жидкость для гидроразрыва пласта, или могут формировать часть проппанта или весь проппант, помещенный в жидкость для обработки. Проппант может включать воспринимающие облучение материалы, находящиеся в покрытии, помещенном на проппанте, и/или представляющие собой как часть ядра, или все ядро полностью, т.е. подложку самого проппанта.

Жидкость для обработки и/или проппант, которые включают воспринимающий облучение материал, могут быть применены в различных способах обработки ствола скважины. Жидкость для обработки и/или проппанты, которые включают воспринимающие облучение материалы, могут быть закачаны в ствол скважины в ходе технологического процесса, такого как закачка в трещину в ходе обработки для гидравлического разрыва пласта или после проведения гидроразрыва.

После закачки в ствол скважины, воспринимающие облучение материалы облучают нейтронами из источника нейтронов. Гамма-излучение или нейтроны, испускаемые воспринимающими облучение материалами, регистрируют с помощью каротажного зонда. Поскольку воспринимающие облучение материалы имеют малый период полураспада, эти материалы становятся радиоактивными только на короткий период времени. Локализацию гамма-излучения применяют для определения местоположения воспринимающих облучение материалов в трещине, а также применяют для определения геометрии трещин. В одном из воплощений, локализацию воспринимающих облучение материалов преимущественно применяют для определения высоты трещин.

Преимущество настоящего способа заключается в том, что фоновое излучение, приобретаемое при активации воспринимающими облучение материалами, может быть измерено за один проход, и его можно вычесть из пика энергии излучения. Во всех прочих коммерчески доступных способах обычно применяют два или более спуско-подъемов каротажных зондов для определения геометрии трещин пласта после гидроразрыва.

В полученное фоновое излучение обычно вносят вклад множество различных источников. Во-первых, как правило, свой вклад могут вносить природные радиоактивные элементы, такие как уран, калий и/или торий. В течение продолжительного периода времени мелкозернистые пласты могут захватывать минералы и жидкости, содержащие эти природные радиоактивные элементы. Если воспринимающие облучение материалы в пласте активируют нейронами, то эти природные радиоактивные материалы также будут испускать излучение, которое будет регистрироваться как фоновое излучение.

Во-вторых, вклад в фоновое излучение получают от радиоактивных материалов, которые ранее были помещены в пласт с целью определения высоты трещин. Этот второй вклад, следовательно, получают от радиоактивных индикаторов, которые поместили в пласт при предыдущих попытках, которые предпринимали для определения геометрии трещин. Третий вклад в фоновое излучение представляет собой излучение, индуцируемое нейтронной радиацией, в настоящее время применяемой для активации воспринимающих облучение материалов. Это излучение происходит, главным образом, от алюминия и кремния, присутствующих в пласте и/или в проппанте. Фоновое излучение от железа/марганца, применяемых в обшивке ствола скважины, также могут быть частью этого третьего вклада.

Желательно, перед расчетом геометрии трещин, удалить все следы фонового излучения из пиковой энергии излучения. В одном из воплощений, измерения пиковой энергии излучения, а также измерения фонового излучения выполняют за один проход передвижения зонда для каротажа, и измеренное фоновое излучение вычитают из измерений пиковой энергии излучения. В способе с единственным проходом, передвижение зонда для каротажа может быть выполнено непрерывным способом или в виде периодических (рассчитанных по времени) остановок, которые позволяют источнику нейтронов облучить определенную область (положение или точку) вдоль ствола скважины. Способ с единственным проходом может быть применен при одностадийной и многостадийной вертикальной технике бурения, а также при горизонтальной технике бурения.

В одном из воплощений, зонд для каротажа может иметь по меньшей мере первое детектирующее устройство и второе детектирующее устройство, размещенные вертикально вдоль зонда нейтронного излучателя. В одном из примеров, первое детектирующее устройство расположено над нейтронным излучателем и второе детектирующее устройство расположено под нейтронным излучателем. Также может быть применена обратная конфигурация расположения детектирующих устройств, в зависимости от потребностей способа каротажа и призабойной зоны пласта. Как первое, так и второе детектирующее устройство может соответственно включать один или несколько отдельных детекторов.

В одном из воплощений режима работы, зонд для каротажа продвигают вдоль ствола скважины за единственный проход. В способе с единственным проходом сначала первое детектирующее устройство выдерживают возле одной или нескольких частей (областей) или положений вдоль ствола скважины для сбора необходимого предварительного облучения или данных о фоновом излучении для первого периода времени. Затем зонд продвигают, и источник помещают в той области, расположенной вдоль ствола скважины и поблизости от него, где первым детектирующим устройством было собрано предварительное облучение или данные о фоновом излучении. Затем эту часть или область пласта облучают источником нейтронов в течение второго периода времени. После обработки пласта, окружающего ствол скважины, с помощью источника нейтронов в течение второго периода времени, зонд продвигают снова, так чтобы второй детектор был размещен по соседству с участком, где первый детектор и источник проводили предварительное облучение или сбор данных о фоновом излучении и процессе облучения. Затем собирают данные для облученного участка в течение третьего периода времени. Третий период времени может быть приблизительно равен или равен времени, в течение которого первый детектор стационарно находился на участке. Этот трехстадийный способ можно повторять до тех пор, пока представляющая интерес область интервала в окружающем пласте не будет исследована. Проведение каротажа можно начинать с верхней или с нижней секции ствола скважины. Альтернативно, проведение каротажа может дополнительно включать каротаж ствола скважины, поскольку зонд опускают в представляющую интерес секцию для проведения процесса снизу вверх.

Трехстадийный способ может быть выполнен методом с периодическим движением или с непрерывным движением. Метод с периодически движением обеспечивает непосредственную остановку зонда во время одной или нескольких стадий трехстадийного способа. Общая средняя скорость каротажа для метода периодического движения равна примерно от 2-х футов в мин (фут/мин) до 4-х фут/мин. В непрерывном методе зонд для каротажа движется с постоянной скоростью, и средняя скорость каротажа для ствола скважины, например, может быть примерно от 2-х футов в мин (фут/мин) до 4-х фут/мин.

В способе с единственным проходом через призабойную зону пласта, первое и второе детектирующие устройства могут собирать данные в течение одного и того же периода времени с разных участков или для разных положений вдоль ствола скважины. Например, первое детектирующее устройство может собирать данные на первом участке, тогда как испускаемые нейтроны будут облучать второй участок уже обработанный первым детектором, и второе детектирующее устройство будет собирать информацию на третьем участке, который уже будет облучен излучателем.

Исходный сбор данных предварительного облучения или данных о фоновом излучении, проведение облучения и сбор данных об облученном материале можно осуществить, применяя такой же период времени, что и для периодического процесса. Этот же период времени для каждой стадии процесса может быть равен от примерно 2-х до примерно 10-ти минут, например, от примерно 2-х примерно до 8-ми минут, например, примерно 3,5 минуты.

Альтернативно, на основании того, какой материал и участок будет облучен, а также от периода полураспада любых воспринимающих облучение материалов, индивидуальные стадии могут быть выполнены за различные временные периоды. Например, воспринимающий облучение материал, имеющий малый период полураспада, может потребовать ускорения последовательности операций на одной или нескольких стадиях. При обработке, в которой одна или несколько из вышеперечисленных стадий имеют различные временные периоды, индивидуальный период времени для исходного предварительного облучения или сбора данных о фоновом излучении может быть равен от примерно 1-ой до примерно 10-ти минут, например, от примерно 2-х до примерно 8-ми минут. Индивидуальный период времени для проведения облучения может быть равен от примерно 1-ой до примерно 10-ти минут, например, от примерно 2-х до примерно 8-ми минут. Индивидуальный период времени для начального сбора данных об облученном материале может быть равен от примерно 1-ой до примерно 10-ти минут, например, от примерно 2-х до примерно 8-ми минут.

Альтернативно, зонд для каротажа может иметь конструкцию, состоящую из двух или более излучателей, и каждый излучатель может быть размещен между детектирующими устройствами. Например, зонд может иметь следующую компоновку: первое детектирующее устройство, первый нейтронный излучатель, второе детектирующее устройство, второй нейтронный излучатель, и затем третье детектирующее устройство. Такая конструкция может иметь преимущество при детекции излучения воспринимающего облучения материала, имеющего малый период полураспада, такой как менее чем 10 секунд, или для более точного детектирования образа источника эмиссии от воспринимающих облучение материалов.

Детектирующее устройство может представлять собой подходящий зонд для спектрометрического гамма-каротажа или прибор для проведения каротажа, который может быть применен для измерения гамма-излучения от воспринимающего облучение материала, после его бомбардировки нейронами. По меньшей мере часть зонда, например, по меньшей мере детектор гамма-излучения, помещают внутри скважины для проведения требуемого каротажа. Зонд может быть таким, чтобы генерировать требуемые отношения в стволе скважины, или гамма-спектры могут быть переданы на поверхность и отношения определены из спектральных данных. Может быть применен как детектор с низкой разрешающей способностью, такой как NaI(Т1)-детектор или аналогичный детектор, или детектор с высокой разрешающей способностью, такой как детектор с германием с собственной электропроводностью, Ge(Li)-детектор или подобный детектор. Поскольку желательно получить точное измерение пиковой области или областей, то обычно применяют прибор с высокой разрешающей способностью. Каротажи могут быть проведены как методом с постоянно движущимся зондом, так и периодическим методом (пошаговый метод или метод с временными остановками), при котором зонд останавливают в выбранных положениях в призабойной зоне пласта.

В детекторе, при необходимости, может быть применен коллиматор. В одном из воплощений, для определения ориентации трещины применяют вращающийся коллиматор. Такие коллиматоры имеют тенденцию увеличивать чувствительность измерения, так как такие устройства уменьшают число гамма-лучей, входящих в детектор из участков, расположенных выше или ниже ствола скважины, т.е. гамма-лучей от проппанта, который находится позади обшивки, но расположен выше или ниже текущего местоположения детектора. В одном из воплощений, может быть применен детектор без коллиматора.

Примеры подходящих устройств, которые могут быть применены для выполнения этого способа, раскрыты в заявке на патент США №12/088,544, зарегистрированной 12 сентября 2007, и в заявке на патент США №11/520,234, зарегистрированной 13 сентября 2006, которые включены в это изобретение путем отсылки в той степени, в которой они не противоречат формуле изобретения и описанию.

Если проппант и/или жидкость для обработки включает воспринимающий облучение материал, то говорят, что они помечены воспринимающим облучение материалом. Термин «помечание» в настоящей заявке означает, что проппант и/или жидкость для обработки включают воспринимающие облучение материалы. Таким образом, если покрытие, расположенное на подложке, включает воспринимающие облучение материалы, то говорят, что проппант помечен воспринимающим облучение материалом. Помечание проппантов и/или жидкости для обработки воспринимающим облучение материалом позволяет генерировать отношения фотопика к фотопику при активации воспринимающего облучение материала. Отношения фотопика к фотопику обеспечивают измерения высоты заполненной проппантом трещины в вертикальном направлении.

В соответствии с изобретением, воспринимающие облучение материалы могут быть размещены в проппанте, который был введен в призабойную зону пласта, в процессе формирования и удержания трещины в открытом состоянии. В одном из воплощений, проппант может включать подложку, на которой размещено покрытие, включающее воспринимающий облучение материал. В другом воплощении, подложка может включать воспринимающий облучение материал. В еще одном воплощении, как подложка, так и покрытие могут включать воспринимающий облучение материал.

Как показано на фиг.1 или фиг.2, одно из типичных воплощений проплата 10 включает подложку 2, поверх которой нанесено необязательное покрытие 4. Необязательное покрытие 4 может представлять собой непрерывное покрытие или частичное покрытие на подложке. Необязательное покрытие 4 может включать органический материал, неорганический материал, включая металл, и их комбинации. Необязательное покрытие может быть частично сформировано из воспринимающего облучение материала 6. Альтернативно, необязательное покрытие может не содержать воспринимающего облучения материала или может быть полностью сформировано из воспринимающего облучение материала. Необязательное покрытие 4 может представлять собой неотвержденный, частично отвержденный или полностью отвержденный органический материал перед применением в подземном пласте. Это отверждение может происходить как внутри, так и/или вне подземной трещины. Необязательное покрытие 4 при необходимости может необязательно включать сыпучие наполнители или волокнистые наполнители 8. Сыпучие наполнители или волокнистые наполнители 8 также могут включать, частично или полностью, один или несколько описанных в изобретении воспринимающих облучение материалов.

Если часть покрытия включает воспринимающий облучение материал, то воспринимающие облучение материалы независимо от формы могут быть применены в количестве, равном вплоть до примерно 55% мас. по отношению к общей массе проппанта. Альтернативно, если воспринимающие облучение материалы применяют в покрытии, то воспринимающие облучение материалы независимо от формы могут быть применены в количестве, равном вплоть до примерно 100% мас. по отношению к общей массе покрытия. Покрытие также может представлять собой покрытие, не содержащее воспринимающего облучение материала, если подложка включает по меньшей мере один воспринимающий облучение материал.

Кроме того, покрытие может включать два или более отдельных слоя покрытия, помещенных один поверх другого, или быть скомбинировано так, чтобы сформировать единое покрытие. Каждый слой покрытия может быть непрерывным или прерывистым, и каждый слой может содержать воспринимающий облучение материал. Например, одно из покрытий может представлять собой органическое покрытие, неорганическое покрытие или и то, и другое, не содержащее воспринимающего облучение материала, и второе покрытие, содержащее воспринимающий облучение материал. Например, покрытие может включать частичное покрытие из термореактивной смолы и частичное покрытие из воспринимающего облучение материала, которые, если их скомбинировать, могут сформировать непрерывное или прерывистое покрытие. Воспринимающий облучение материал может представлять собой целое покрытие, частичное покрытие или может быть диспергирован в/внутри/встроен в покрытие наподобие наполнителя.

Покрытие, сформированное на подложке, может быть непрерывным или прерывистым на всем протяжении поверхности подложки. Покрытие может быть сформировано на подложке со средней толщиной, равной от примерно 0,01 мкм до примерно 1000 мкм, например, от примерно 0,5 мкм до примерно 20 мкм, например, примерно 1 мкм. Для покрытий, включающих неорганические материалы, такие как элементный металл, покрытие может быть сформировано на подложке химическим нанесением из газовой фазы, электрохимическим осаждением, электростатическим осаждением, и комбинацией этих способов, среди прочих подходящих способов осаждения. Перед формированием покрытия может быть сформирована непрерывная или прерывистая подложка, например, зернистый слой для осаждения металлического покрытия.

Проппант 10, представленный на фиг.1 и 2, включает подложку 2, которая может содержать единственный тип частиц или агломерат из множества частиц. Подложка из единственного типа частиц может представлять собой твердую частицу, включающую пористые структуры, или частицу с полостью в структуре, такую как полый шарик или сфера. Подложка из единственной частицы может включать частично или полностью воспринимающие облучение материалы, описанные в изобретении. Агломерат (или агрегат) может включать частицы, имеющие один или несколько различных материалов, и каждая частица, может не включать, или включать, частично или полностью, воспринимающие облучение материалы, описанные в изобретении. Например, агрегат может представлять собой комбинацию частиц, содержащих воспринимающий облучение материал, и других частиц, таких как частицы из керамического материала, не содержащие воспринимающих облучение материалов.

Подложка может присутствовать в проппанте в количестве, равном от примерно 10 до примерно 90 процентов по массе (% мас.)) по отношению к общей массе проппанта. В одном из воплощений, подложка присутствует в количестве, равном от примерно 20 до примерно 80% мас. по отношению к общей массе проппанта. В другом воплощении, подложка присутствует в реакционном растворе в количестве, равном от примерно 30 до примерно 75% мас. по отношению к общей массе проппанта. Еще в одном воплощении, подложка присутствует в количестве, равном от примерно 35 до примерно 65% мас. по отношению к общей массе проппанта.

Подложка 2 может включать органический материал, неорганический материал, включая металл, и их комбинации. Органический материал может представлять собой связующее вещество или полимерный материал, описанный в изобретении. Органический материал дополнительно может включать воспринимающий облучение материал. Например, образующие подложку термореактивная смола или термопласты могут дополнительно включать воспринимающий облучение материал в элементной форме, который включен в основную цепь полимера или присутствует в виде боковых/концевых групп основной цепи полимера.

Неорганический материал, образующий подложку, может представлять собой металл. Примеры металлов, которые могут быть применены в подложке 2, включают элементный металл, сплавов металлов и композиты металлов с воспринимающими облучение материалами, описанными в изобр