Система и способ для разрыва горной породы в плотных коллекторах

Система и способ для разрыва горной породы в плотных коллекторах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[0001] Это заявка испрашивает приоритет предварительной Патентной заявки США 61/315493, поданной 19 марта 2010 г. и названной СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ РАЗРЫВА ГОРНОЙ ПОРОДЫ В ПЛОТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ, которая полностью включена здесь в качестве ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Примерные варианты реализации настоящих методик относятся к системе и способу для улучшенного разрыва горной породы с использованием зарядов взрывчатого вещества.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Формации с низкой проницаемостью становятся все более и более важными источниками углеводородов. Хотя эти формации могут содержать существенные объемы углеводородов, свойства горной породы в формациях часто ограничивают скорости извлечения и суммарные объемы до пределов, которые коммерчески не допустимы. Например, плотный сланец может содержать значительные количества природного газа. Однако низкая проницаемость сланца может препятствовать извлечению углеводородов, если только не создать обширную сеть разрывов в сланце. В методиках для увеличения проницаемости формации использовались импульсы избыточного давления, чтобы создать разрывы в формации вокруг потенциально производительного ствола скважины.

[0004] Использование взрывчатых веществ было первым используемым способом для создания импульсов избыточного давления, приводящих к разрывам подземной формации. Это выполнялось опусканием динамита в формацию с последующей детонацией динамита. Способ успешно создавал сети разрывов высокой плотности, но сети имели пространственное ограничение вдали от места подрыва ствола скважины. Способ действительно увеличивал начальные скорости извлечения, но вследствие пространственного ограничения методика не приводила к существенному увеличению суммарных объемов извлечения.

[0005] Гидравлическое давление является в настоящее время первичным способом, используемым для получения разрывов подземной формации. Поверхностное насосное оборудование используется для закачки разнообразных флюидов (газы, пены, гели, вода, и нефть, среди прочего) к низу ствола скважины и для увеличения давления в пределах формации. Когда давление в скважине достигает суммы давления на глубине разрыва с пределом прочности горной породы, разрывы формируются и распространяются в формацию, поскольку флюид входит в разрывы и вызывает соответственное увеличение давления. Разнообразные твердые материалы, называемые расклинивающими агентами, могут быть закачаны в разрывы с разрывным флюидом. Эти материалы помогают удерживать разрывы открытыми, когда поверхностное насосное оборудование прекращает работу и флюидные давления в пределах разрыва уменьшаются. Этот способ может создать сети разрывов со значительной боковой протяженностью, но с относительно низкой плотностью. Текущая практика гидравлического разрыва формации направлена на решение проблемы плотности посредством выполнения многократных гидравлических обработок разрыва вдоль ствола скважины. Это может привести по существу к увеличенным начальным скоростям извлечения и увеличению суммарных объемов извлечения.

[0006] Рассмотренные выше способы для разрыва подземной формации имеют несколько известных ограничений, связанных с их применимостью, геометрией, рациональностью и перемещением флюида. И взрывы, и гидравлическое давление производят разрушение, преодолевая для образования разрывов сжимающее земное напряжение и предел прочности горной породы. Разрывы часто следуют по пути наименьшего сопротивления, определяемому локальными напряжениями, и могут миновать большие объемы коллектора. Эти способы работают лучше всего в хрупких материалах, таких как кварц или карбонизированные формации, но они намного менее эффективны в пластичных материалах, слабо цементированных формациях или в обогащенных глинистой породой формациях. Сильная зависимость от определенных значений геомеханических свойств и направлений локальных напряжений часто снижает эффективность этих расширенных вариантов извлечения в некоторых классах потенциальных углеводородных ресурсов.

[0007] Способ разрыва должен создавать пространственно протяженную область проникающего, изотропного увеличения проницаемости формации горной породы. Однако обычно реализуются или взрывы, или гидравлическое давление. Взрывы создают мгновенные увеличения давления с большой амплитудой, которые обычно быстро спадают с расстоянием от места взрыва. В результате этот способ может создать проникающие, изотропные увеличения проницаемости, но эффект при этом имеет ограниченную пространственную протяженность. Увеличение мощности заряда, даже вплоть до использования ядерных устройств, обычно увеличивает уровень локального разрушения, вместо того чтобы значительно расширить пространственное распределение. Приближение разрушения к стволу скважины может уменьшить проницаемость вследствие явлений деформации вне разрываемой формации.

[0008] При гидравлическом разрыве гидравлические давления могут быть поддержаны и переданы в разрывы при достаточной производительности насоса, позволяя продолжить рост разрыва и давая возможность развернуть зону разрыва, охватывающую значительную пространственную протяженность. Однако тенденция деформации к сосредоточению вдоль ограниченного числа разрывов с предпочтительной ориентацией, определяемой данными условиями напряжений, означает, что этот способ не создает всеобъемлющих, изотропных увеличений проницаемости. Были разработаны модификации способа гидравлического давления и практиковалось включение многократных обработок, сложные последовательности накачки и одновременные множественные обработки скважины. Эти модифицированные способы могут улучшить проницаемость и уменьшить анизотропию образующегося увеличения проницаемости. Они обычно осуществляются способом решения "в лоб", который не предполагает контроль плотности разрыва или определение местоположения увеличенной плотности.

[0009] И взрывы, и гидравлическое давление вызывают разрыв формации посредством смещения, нормального к поверхности забоя, в результате локальных увеличений напряжения. Если данные измененные напряжения релаксируют к их начальным состояниям (например, флюид вытекает из гидравлического разрыва), то произведенные разрывы закроются, поскольку сила, которая поддерживала их открытыми, уменьшается. В отсутствие физического смещения (например, смещения, вызванного разрезом) или введения твердых материалов в качестве расклинивающих агентов эти разрывы могут полностью закрыться с минимальным сопутствующим увеличением проницаемости.

[0010] Растрескивание и физические повороты, связанные с взрывами, могут действовать так, чтобы сохранять разрывы открытыми. Для способов гидравлического давления, твердые частицы, например просеянный песок, часто транспортируются гидроразрывным флюидом и осаждаются в пределах разрывов. Эти материалы выбираются так, чтобы имелась возможность расклинивания и поддержания разрывов открытыми. Эмпирически очевидно, что конечный расклиненный объем разрыва может быть по существу меньше начального произведенного объема. Для гидравлических способов это несоответствие связано с невозможностью для разрывного флюида однородно распределить расклинивающий материал в пределах разрыва, тогда как для взрывов это связано с пространственным распределением механизмов деформации. В обоих способах существенное количество работы, выполненной для создания сети разрывов, не сохраняется в окончательной сети открытых разрывов. Даже разрывы, которые расклинены до открытия в конце разрывных обработок, могут закрыться в течение длительного промежутка времени. Например, расклинивающий материал может быть раздавлен напряжениями формации или внедрен в формацию. Данные условия напряжения и геомеханические свойства задают ограничение на типы формаций и условия под поверхностью, в которых искусственно расклиненные разрывы представляют собой жизнеспособную долгосрочную альтернативу расширения проницаемости.

[0011] В дополнение к созданию открытой, связанной сети разрывов, потенциальное увеличение скорости извлечения и совокупного объема зависит от способности углеводородов течь от формации поперек плоскости забоя и в разрыв. Способ разрыва должен давать возможность избежать этого перемещения массы. Флюиды, используемые для гидравлического разрыва формации, могут иметь существенное отрицательное воздействие на поток углеводородов поперек плоскости забоя. И для нефтяных, и для газовых протяженных формаций использование водных разрывных флюидов может привести к поглощению их в плоскости забоя и существенным снижениям относительной проницаемости для нефти и газа. В формациях с чрезвычайно низкими начальными проницаемостями это могло бы создать эффективный барьер для потока углеводородов, который будет сводить на нет потенциальное увеличение потенциала течения, связанного с созданием разрыва.

[0012] В случае газоносных формаций использование разрывных флюидов на основе или нефти, или воды может привести к их поглощению и уменьшению потенциала газового потока. Даже в случае, когда разрывной флюид не впитывается в плоскость забоя, присутствие флюидов более высокой плотности в разрывах может уменьшить действие давления для потока углеводородов из формации (например, относительное ослабление проницаемости). Кроме того, очень малые начальные проницаемости ограничивают возможность вытекания углеводородов из формации и вымывание разрывных флюидов из разрывов. Таким образом, более эффективное использование взрывчатых веществ может позволить образовать увеличенный разрыв и увеличение выработки без проблем, вызванных присутствием разрывного флюида.

[0013] Использование взрывчатых веществ может быть улучшено соответствующим размещением взрывчатых веществ в определенные местоположения в формации. Это может быть выполнено бурением сложной структуры скважины с использованием усовершенствованной технологии бурения, например койлтюбингового реактивного бурения, среди прочего. Например, в Патенте США No.5291956 описывается использование койлтюбинга, оборудованного не вращающимся реактивным инструментальным средством бурения. В качестве другого примера Патент США No.5735350 описывает способы и системы для создания многозабойной скважины и улучшенных структур многозабойной скважины.

[0014] Существуют различные методики, которые используют взрывчатые вещества для создания расширенных зон разрыва в глубоких стратах. Например, в Патенте США No.3674089 описывается способ для воздействия на формации, используя взрывчатые вещества, помещенные в стратегически установленные незаконченные скважины для разрыва большого участка формации и создания межскважинной коммуникации. Незаконченные скважины затем могут быть закупорены, и законченная производственная скважина может быть пробурена в сеть разрыва для добычи нефти из формации. Способ был разработан для страт с высоким содержанием нефти и большой пористостью, но имеющих низкую проницаемость и поэтому недостаточную первичную производительность.

[0015] В Патенте США No.3902422 описывается создание сети разрывов в глубокой горной породе последовательным подрывом взрывчатых веществ в отдельных впадинах. Каждый подрыв происходит после того, как жидкость вошла в зоны разрыва, образованные предыдущими смежными взрывами. Таким образом, каждый взрыв выметает мелкие частицы, образованные предыдущими взрывами. Сеть разрывов затем может быть выщелочена для удаления руды из зоны разрыва.

[0016] В Патенте США No.6460462 описан способ продувки горной породы или подобных материалов на поверхности и при выполнении подземной добычи. В описанном способе соседние буровые скважины загружаются взрывчатыми веществами и снабжаются детонаторами. Детонаторы программируются с соответствующими интервалами задержки в соответствии с взрывной конфигурацией и минералогической/геологической средой и получающимися сейсмическими скоростями.

[0017] В Патенте США No.5295545 описано помещение реактивного топлива в скважину. Топливо воспламеняется для быстрого получения газообразных продуктов сгорания, чтобы создать давление, превышающее необходимое давление для разрыва окружающей формации. Газообразные продукты сгорания образуются со скоростью, большей, чем они могут быть поглощены в любом отдельном разрыве, тем самым, приводя к распространению множественных разрывов в окружающую формацию.

[0018] Существуют методики для того, чтобы поместить расклинивающий агент в разрывы, используя взрывчатые вещества. Например, в Патенте США No.4714114 описана технология использования управляемого импульсного разрыва формации (CPF), в соответствии с которой взрывчатые вещества создают разрывы и вводят расклинивающий агент в разрыв, тем самым, улучшая добычу нефти. В Патенте США No.3713487 описан способ для взрывного разрыва нефтяной формации, смежного со скважиной, который выполняется в присутствии расклинивающего агента, например стеклянной дроби, песка или алюминиевых частиц. Расклинивающий агент вводится в разрывы, сформированные взрывом, и, таким образом, избегается необходимость в использовании жидкостей для разрыва или расклинивания. Следуя этой концепции, в Патенте США No.4391337 описывается интегрированное реактивное перфорирование и управляемое топливное реактивное устройство разрыва. Разрывное устройство создано с цилиндрической обсадной трубой переменного сечения и переменной толщиной стенки, с обсадной трубой, заполненной материалами, образующими горючий топливный газ, окружающими специально ориентированные и размещенные с зазором кумулятивные заряды. Абразивный материал распределен в пределах объема, заполненного топливом, вдоль длины устройства, чтобы произвести перфорирования. Устройство помещается в формацию и воспламеняется, причем высокоскоростная реактивная струя проникает через зону добычи ствола скважины, инициируя разрывы. Воспламенение топливного материала высокого давления следует одновременно, что усиливает и распространяет разрывы, инициированные реактивной струей. Хотя в этих ссылках описано взрывное расположение расклинивающего агента в формации, ни в одной из них не описано образование обширной сети разрывов в плотных коллекторах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0019] Примерный вариант реализации настоящих методик предоставляет систему для взрывного разрыва коллектора. Система может включать в себя заряд со сминаемой головной частью и раму, сконфигурированную для ориентации заряда со сминаемой головной частью к поверхности забоя горной породы в стволе скважины в коллекторе.

[0020] Система может также включать в себя внутреннюю электрическую шину, связанную с зарядом со сминаемой головной частью, причем внутренняя электрическая шина сконфигурирована для передачи сигнала воспламенения на инициирующий заряд, чтобы взорвать заряд со сминаемой головной частью. Контроллер может быть связан с внутренней электрической шиной, с кабелем, подключающим контроллер через ствол скважины к поверхности, причем кабель сконфигурирован для передачи сигнала на контроллер для инициирования сигнала воспламенения.

[0021] В примерном варианте реализации система включает в себя контроллер, связанный с внутренней электрической шиной, и приемник, связанный с контроллером, причем приемник сконфигурирован для регистрации импульса сигнала для инициирования сигнала воспламенения от контроллера. Портативный источник питания может быть связан с контроллером и детектором импульса.

[0022] Система может включать в себя движущий заряд, который проталкивает расклинивающий агент в разрывы, образованные в плоскости забоя горной породы взрывом заряда со сминаемой головной частью. Расклинивающий агент может включать в себя песок, стеклянную дробь, частицы керамики или любые комбинации этого. В примерном варианте реализации расклинивающий агент включает в себя энергетический материал, который сконфигурирован для детонации в разрывах.

[0023] Рама может включать в себя оболочку, сконфигурированную так, чтобы позволить транспортировать потоком флюида заряд со сминаемой головной частью в ствол скважины. Ствол скважины может быть боковым стволом скважины, пробуренным из главного ствола скважины.

[0024] Другой примерный вариант реализации настоящих методик предоставляет способ разрыва горной породы в коллекторе. Способ может включать в себя бурение одной или нескольких скважин в коллектор, причем, по меньшей мере, одна из скважин содержит главный ствол скважины с двумя или несколькими боковыми стволами скважины, пробуренными из главного ствола скважины. Средняя линия в конце каждого бокового ствола скважины, который противостоит главному стволу скважины, может находиться в пределах конуса приблизительно 30° относительно перпендикуляра к главному стволу скважины. Один или несколько взрывных зарядов могут быть помещены в пределах каждого из двух или нескольких боковых стволов скважины. Взрывные заряды могут быть взорваны, чтобы создавать импульсы давления, которые, по меньшей мере, частично разрывают горную породу между двумя или несколькими боковыми стволами скважины, где взрывы спланированы по времени так, что один или несколько импульсов давления, исходящих от различных боковых стволов скважины, взаимодействуют между собой.

[0025] Множество главных стволов скважины, ответвляющихся, по меньшей мере, от одной из скважин, может быть пробурено. Множество главных стволов скважины по существу параллельны друг другу, и каждый из множества главных стволов скважины может быть связан с множеством боковых стволов скважины.

[0026] В примерном варианте реализации боковой ствол скважины пробурен от главного ствола скважины с использованием механических буров. В вариантах реализации боковой ствол скважины может быть пробурен с использованием водяных реактивных струй. Взрывные заряды могут быть взорваны по существу одновременно. Расклинивающий агент может быть помещен в разрывы, образованные импульсами давления, используя гидравлические методики разрыва. В примерном варианте реализации главный ствол скважины по существу параллелен направлению минимального горизонтального напряжения в формации горной породы. Главный ствол скважины может быть по существу перпендикулярным направлению минимального горизонтального напряжения в формации горной породы.

[0027] Боковые стволы скважины могут быть пробурены от главного ствола скважины так, что три или несколько ветвей ствола скважины по существу формируют плоскость. В примерном варианте реализации плоскость может быть приблизительно горизонтальной. В другом варианте реализации плоскость может быть приблизительно вертикальной.

[0028] Взрывные заряды могут быть взрывчатым веществом со сминаемой головной частью. Взрывные заряды могут быть подорваны в последовательности, которая оптимизирована на основании компьютерного моделирования импульсов давления и прочности и распределения узлов максимальной конструктивной интерференции. В примерном варианте реализации взрывные заряды могут быть помещены в боковой ствол скважины потоком флюида, переносящим заряды в боковой ствол скважины.

[0029] Другой примерный вариант реализации настоящих методик предоставляет способ сбора эксплуатационных флюидов из формации под толщей горной породы. Способ может включать в себя бурение скважины в формацию, причем скважина содержит главный ствол скважины. Два или несколько боковых стволов скважины могут быть пробурены от главного ствола скважины, причем каждый из боковых стволов скважины по существу перпендикулярен главному стволу скважины. Инструментальное средство, несущее заряд со сминаемой головной частью, может быть помещено в каждый из боковых стволов скважины. Заряд со сминаемой головной частью может быть взорван в установленной временной последовательности, сконфигурированной так, чтобы позволить ударной волне от заряда со сминаемой головной частью взаимодействовать со второй ударной волной от взрыва другого заряда со сминаемой головной частью. Эксплуатационные флюиды могут быть извлечены из формации под толщей горной породы. В примерном варианте реализации движущий заряд может быть подорван, чтобы продвинуть расклинивающий агент в разрывы, созданные взрывом заряда со сминаемой головной частью.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0030] Преимущества настоящих методик лучше проясняются при обращении к следующему подробному описанию и приложенным чертежам, среди которых:

[0031] Фиг.1 изображает схему коллектора, в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик;

[0032] Фиг.2 - вид в плане коллектора, показывающий множественные боковые стволы скважины, пробуренные прочь от каждого смежного сегмента главного ствола скважины, в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик;

[0033] Фиг.3 - вид в плане одного главного ствола скважины с множеством боковых стволов скважин, показывающий последовательную детонацию взрывчатых веществ в боковых стволах скважины в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик;

[0034] Фиг.4 - вид сбоку чертежа на Фиг.3, показывающий множественные ударные волны, исходящие от взрывов в боковых стволах скважины в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик;

[0035] Фиг.5 - способ разрыва горной породы в коллекторе в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик;

[0036] Фиг.6 - схематический вид приспособленного взрывчатого вещества со сминаемой головной частью, которое может использоваться в примерных вариантах реализации настоящих методик;

[0037] Фиг.7 - график, показывающий распределение энергии от взрыва в стволе скважины;

[0038] Фиг.8A - график распределения энергии взрыва условного взрывчатого вещества в слое твердой горной породы;

[0039] Фиг.8B - график распределения энергии взрыва условного взрывчатого вещества в слое мягкой горной породы;

[0040] Фиг.9 - график распределения энергии плоского слоя взрывчатого вещества в слое мягкой горной породы;

[0041] Фиг.10 - чертеж инструментального средства, которое поддерживает множество зарядов со сминаемой головной частью для вставки в боковой ствол скважины в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик;

[0042] Фиг.11 - вид спереди инструментального средства на Фиг.10 в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик; и

[0043] Фиг.12 - схема другого инструментального средства, которое может быть использовано для помещения взрывчатых веществ в боковой ствол скважины в соответствии с примерным вариантом реализации настоящих методик.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0044] В нижеследующем разделе подробного описания рассматриваются конкретные варианты реализации настоящих методик. Однако в той степени, в которой нижеследующее описание является определенным для конкретного варианта реализации или конкретного использования настоящих методик, оно предназначено, чтобы служить только примером, и просто предоставляет описание примерных вариантов реализации. Соответственно, методики не ограничиваются описанными ниже конкретными вариантами реализации и включают в себя все альтернативы, модификации и эквиваленты, находящиеся в пределах истинной сущности и объема притязаний приложенной формулы.

[0045] Вначале, для удобства, сформулированы некоторые термины, используемые в этой заявке, и пояснены их значения в данном контексте. В определенной степени используемые здесь термины не определены, и специалистам в данной области техники следует их определять так, как это сделано, по меньшей мере, в какой-либо публикации или выпущенном патенте. Кроме того, настоящие методики не ограничиваются использованием данных терминов, поскольку все эквиваленты, синонимы, новые варианты и термины или методики, которые служат той же самой или подобной цели, считаются находящимися в пределах объема притязаний настоящей формулы.

[0046] В данном случае термин "границы" относится к местоположениям изменений в свойствах горных пород под толщей, которые обычно возникают между геологическими формациями. Это соответствует, например, толщине формаций.

[0047] В данном случае термин "заканчивание" скважины включает в себя конструирование, выбор и инсталляцию оборудования и материалов в или вокруг ствола скважины для транспортировки, накачки, возбуждения или управления добычей, или для введения флюидов. После того как скважина закончена, может начинаться добыча флюидов формации.

[0048] В данном случае термин "действие по заканчиванию" может включать в себя, но не ограничивается этим, цементирование (например, цементирование обсадной трубы на месте для зональной изоляции и целостности скважины), перфорирование ствола скважины, возбуждение (включая в себя, но без ограничения, кислотную обработку матрицы, кислотную обработку разрыва, гидравлический разрыв, и разрыв взрывчатым веществом), бурение горизонтальных стволов скважины, бурение боковых стволов скважины и струйное бурение. Кроме того, действие по заканчиванию включает в себя установку эксплуатационного оборудования в ствол скважины, а также управление пескоструйной и водной обработкой. Действие по заканчиванию может включать в себя рассматриваемые здесь методики взрывного разрыва.

[0049] В данном случае термин "койлтюбинговое гидравлическое бурение реактивной струей" является методикой для конструирования скважины, которое включает в себя использование непрерывной, не вращающейся, колонны трубопровода и вращающейся буровой головки или гидравлических реактивных струй для образования скважинных отверстий в формации горной породы.

[0050] В данном случае термин "направленное бурение" является намеренным отклонением ствола скважины от естественно выбираемого пути. Иначе говоря, направленное бурение представляет собой регулирование бурильной колонны так, чтобы она перемещалась в желаемом направлении.

[0051] В данном случае термин "примерный" используется здесь исключительно как означающее "служит примером, отдельным случаем или иллюстрацией". Любой описываемый здесь вариант реализации как "примерный" не должен рассматриваться как предпочтительный или преимущественный над другими вариантами реализации.

[0052] В данном случае термин "средство" относится к материальной части физического оборудования, с помощью которого углеводородные флюиды или добываются из коллектора, или вводятся в коллектор, или оборудования, которое может быть использовано, чтобы управлять операциями добычи или заканчивания. В самом широком смысле термин средство применяется к любому оборудованию, которое может присутствовать вдоль пути потока между коллектором и его расходными отверстиями, которые являются местоположениями, у которых углеводородные флюиды либо покидают модель (добываемые флюиды), или входят в модель (вводимые флюиды). Средства могут содержать эксплуатационные скважины, нагнетательные скважины, трубопроводы скважины, оборудование устья скважины, сборные магистральные трубопроводы, манифольды, насосы, компрессоры, разделители, поверхностные трубопроводы и расходные отверстия. В некоторых случаях термин "поверхностное средство" используется, чтобы отличить эти средства от скважинных устройств. "Сеть средств" представляет собой полный набор средств, которые присутствуют в модели, который может включать в себя все скважинные и поверхностные средства между устьями и расходными отверстиями.

[0053] В данном случае термин "формация" представляет собой любую конечную область под толщей породы. Формация может содержать один или несколько слоев горной породы, содержащих углеводороды, вышележащие или нижележащие породы. "Вышележащие породы" или "нижележащие породы" представляют собой геологический материал, находящийся выше или ниже разрабатываемой формации. Например, вышележащие или нижележащие породы могут включать в себя горную породу, сланец, аргиллит или другие типы осадочных, вулканических или метаморфических горных пород. Формация также включает в себя горячие сухие слои горной породы, полезные для получения геотермической энергии.

[0054] В данном случае термин "разрыв" представляет собой трещину или поверхность разлома в пределах горной породы, не связанную с расслоением или сколом в метаморфической горной породе, вдоль которой происходило минимальное движение. Разрыв, вдоль которого происходило боковое смещение, можно назвать разломом. Когда стенки разрыва перемещались только по нормали друг к другу, разрыв можно назвать соединением. Разрывы могут значительно усилить проницаемость горной породы, соединяя между собой поры, и по этой причине соединения и разломы могут быть произведены механически в некоторых коллекторах, чтобы увеличить течение флюида.

[0055] В данном случае термин "литостатическое давление" (иногда называемое "литостатическое напряжение") представляет собой давление в формации, равное весу на единицу площади массы вышележащей горной породы ("вышележащая порода"). Вертикальное увеличение напряжения формации может составлять приблизительно 1 psi (фунт на квадратный дюйм) для каждого фута глубины. Таким образом, формация, которая составляет 100 футов глубины, может иметь давление флюида до 100 psig прежде, чем произойдет механическое повреждение, связанное с подъемом вышележащей формации.

[0056] В данном случае термин "геологические слои", или "слои", относится к слоям под толщей (например, под толщей Земли), которые расположены между верхними частями геологической формации. Геологический слой может включать в себя горячую сухую формацию горной породы или может представлять собой слои под толщей над горячим сухим слоем горной породы.

[0057] В данном случае термин слой "горячей сухой горной породы" представляет собой слой горной породы, который имеет существенное температурное различие с поверхностью, например, 50°C, 100°C или даже больше. Горячий сухой слой горной породы может быть коренной гранитной горной породой, приблизительно от двух до 20 км или еще больше, ниже поверхности Земли. Тепло в горячем сухом слое горной породы может быть собрано для производства энергии. Несмотря на название, "горячая сухая горная порода" не обязательно лишена воды. Вернее, такие слои горной породы не будут естественно производить существенные количества воды или потоки пара к поверхности без помощи насоса или закачки флюида.

[0058] В данном случае термин "горизонтальный ствол скважины" относится к участку ствола скважины в завершаемой подземной зоне, который по существу горизонтален или находится под углом к горизонтали в пределах приблизительно от 0° и приблизительно до 15°.

[0059] В данном случае термин "гидравлический разрыв" используется для обозначения создания или открытия разрывов, которые простираются от ствола скважины в формацию. Разрывной флюид, обычно вязкий, может быть введен в формацию с достаточным гидравлическим давлением (например, с давлением, большим, чем литостатическое давление формации), чтобы создать и расширить разрывы, открытые, существовавшие ранее, естественные разрывы, или сгладить разломы. В рассматриваемых здесь формациях естественные разрывы и разломы могут быть открыты давлением. Расклинивающий агент может быть использован, чтобы "подпереть" или поддерживать открытыми разрывы после того, как гидравлическое давление было снято. Разрывы могут быть полезными для того, чтобы позволить протекание флюида, например, через плотную сланцевую формацию, или геотермический источник энергии, например горячий сухой слой горной породы, среди прочего.

[0060] В данном случае термин "поглощение" относится к внедрению разрывного флюида в плоскость забоя посредством капиллярного эффекта. Поглощение может привести к снижению проникания пластового флюида поперек плоскости забоя. Например, если разрывной флюид представляет собой водный флюид, поглощение может привести к меньшей транспортировке углеводородов поперек плоскости забоя, приводя к снижению добычи. Снижение транспортировки углеводорода может перевесить любые увеличения области поверхности разрыва, приводя к отсутствию суммарного увеличения добычи или даже к уменьшению добычи после разрыва.

[0061] В данном случае термин "боковой ствол скважины" относится к сегменту скважины, пробуренному из главного ствола скважины в формацию. Боковой ствол скважины не обсажен и, таким образом, любой элемент, вставленный в боковой ствол скважины, потенциально находится в непосредственном контакте с формацией горной породы.

[0062] В данном случае термин "вышележащая порода" относится к отложениям или горным породам, лежащим над формацией, содержащим одну или несколько содержащих углеводороды зон. Термин "напряжение вышележащей породы" относится к нагрузке на единицу площади или напряжению, возникающему от веса отложений и флюидов лежащих над представляющей интерес глубинной областью или точкой. "Напряжение вышележащей породы" представляет собой нагрузку на единицу площади или напряжение, действующее над содержащей углеводород зоной, которая разрабатывается и/или эксплуатируется в соответствии с описанными вариантами реализации. Давление рассмотрено подробно выше в связи с литостатическим давлением.

[0063] В данном случае термин "проницаемость" относится к возможности для горной породы пропускать флюиды через объемы межсоединительных пор горной породы; общепринятая единица измерения - миллидарси. Термин "относительно водопроницаемый" определяется относительно формаций или их участков как средняя проницаемость в 10 миллидарси или более (например, 10 или 100 миллидарси). Термин "относительно низкая проницаемость" определяется относительно формаций или их участков как средняя проницаемость менее чем приблизительно 10 миллидарси.

[0064] В данном случае термин "давление" и "общее давление" являются взаимозаменяемыми и имеют обычное значение, причем давление в замкнутом объеме представляет собой силу, действующую газом на единицу площади на стенки объема. Давление может быть показано как фунты в квадратный дюйм (psi). "Атмосферное давление" относится к локальному давлению воздуха. Локальное атмосферное давление предполагается равным 14,7 psia, т.е. стандартное атмосферное давление на уровне моря. "Абсолютное давление" (psia) относится к сумме атмосферного давления и давления манометра (psig). "Давление манометра" (psig) относится к давлению, измеренному манометром, который указывает только давление, превышающее местное атмосферное давление (то есть, давление манометра 0 psig соответствует абсолютному давлению 14,7 psia).

[0065] В данном случае термин "эксплуатационные флюиды" включают в себя любой материал, который собирается из коллектора или под толщей формации горной породы. Эксплуатационные флюиды могут включать в себя углеводороды, например нефть или газ, собранные из углеводородной формации. Эксплуатационные флюиды также могут включать в себя горячие флюиды, например пар или воду, собираемые из горячей сухой формации горной породы.

[0066] В данном случае термин "коллектор" относится к формации под толщей горной породы, из которого может быть собран буровой флюид. Формация горной породы может включать в себя гранит, кварц, карбонаты, глины и органическое вещество, например нефть, газ или уголь, среди прочего. Коллекторы могут варьироваться по толщине от значения меньше одного фута (0,3048 м) до сотен футов (сотни метров). Проницаемость коллектора предоставляет потенциал для выработки. В данном случае коллектор может также включать в себя горячий сухой слой горной породы, используемый для геотермического производства энергии.

[0067] В данном случае термин "операция по стимулированию" относится к действиям, проводимым на скважинах в формациях для увеличения нормы выработки или объема добычи (например, углеводородов) из формации, среди прочего. Операции по стимулированию также могут быть проведены в нагнетательных скважинах. Один пример операции по стимулированию - операция разрыва, которая обычно включает в себя введение разрывного флюида через ствол скважины в подземную формацию при скорости и