Способ и устройство для генерирования сейсмических импульсов при картировании подземных трещин

Способ и устройство для генерирования сейсмических импульсов при картировании подземных трещин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Отсутствуют

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Изобретение относится, в общем, к точному определению области распространения, размеров и геометрии трещин и систем трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва пласта, то есть к «картированию» в подземном пласте. Более конкретно, изобретение относится к способу и устройству для создания микросейсмических событий в большом количестве мест внутри трещин и систем трещин.

Предпосылки создания изобретения

[0002] Гидроразрыв пласта используется для улучшения производительности скважин путем гидравлической закачки жидкости под давлением в выбранную зону пласта. Под воздействием давления происходит образование и/или увеличение трещин в этой зоне. Обычно, перед окончанием процесса закачки, в трещины вместе с жидкостью подается проппант, который препятствует смыканию трещин. Благодаря проппанту трещины остаются открытыми, и создают проходимый пористый путь, по которому пластовая жидкость из пласта поступает в скважину. Извлекаемые текучие среды, такие как нефть, газ или вода выкачиваются или вытекают на поверхность.

[0003] Информация о геометрии созданных систем трещин гидроразрыва пласта в данном пласте-коллекторе является критически важной для расчета проектных параметров будущих операций по гидроразрыву пласта (таких, как тип и количество проппанта или текучих сред), определения необходимых типов обработки скважин, конструирования будущих скважин, управления процессом нефтедобычи и т.д.. В силу вышесказанного существует потребность в картировании трещин. Для этого обычно используют следующие способы: анализ давления и температуры, анализ наблюдений за показаниями сейсмических датчиков (например, наклономера), микросейсмический мониторинг образования трещин в процессе гидроразрыва пласта. У каждого из перечисленных способов есть свои недостатки, к которым относятся: сложная развертка полученных данных, доверие к расчетным параметрам, научные «предположения» о взаимосвязи различных картированных сейсмических событий, и проблемы, связанные с недоверием к способам «картирование в процессе гидроразрыва», а именно: измерение форм трещин во время их образования, а не после смыкания или в процессе нефтедобычи, измерение трещин, через которые текучая среда, возможно, не будет поступать в скважину, акустический «шум», создаваемый в процессе гидроразрыва, и невозможность выявить, какие из сейсмических событий произошли вследствие гидроразрыва, а какие - по другим причинам.

[0004] Были предложены способы картирования трещин с помощью взрывчатых, имплозивных или быстровоспламеняющихся частиц, которые добавляется в жидкость для гидроразрыва пласта, и закачиваются в трещины в процессе воздействия на пласт для увеличения притока, а именно, в патенте США №7134492 на имя Willberg, et al., который включен в этот документ посредством ссылки для любых целей. Подобные способы раскрыты в документе Autonomous Microexplosives Subsurface Tracing System Final Report (Окончательный отчет о подземной автономной системе отслеживания микроскопических взрывчатых веществ), отчет Sandia (SAND2004-1415), Warpinski, N.R., Engler, BP., et al., (2004), включенном в этот документ посредством ссылки для любых целей. Тем не менее, предложенные практики имеют значительные недостатки, к которым относятся транспортировка и переноска взрывчатых веществ на поверхности и во время закачивания, влияние на взрывчатые вещества очень высокого давления, а также жидкостей и химикатов, используемых в скважине и для воздействия на пласт, трудность контроля времени взрывов, учитывая длительность воздействия на взрывчатое вещество со стороны жидкостей для гидроразрыва пласта, воздействие на взрывчатое вещество значительного и высокого давления во время гидроразрыва пласта, риск прилипания взрывчатого вещества к колонне заканчивания скважины, насосам и смесительному оборудованию и т.д. Далее, реализация некоторых предложений требует использования источников электропитания, электронных приборов и т.д. для закачивания взрывчатых веществ, что может оказаться непрактичным, учитывая те размеры, которые необходимы для просачивания сквозь трещину и проппант, и это делает предложения дорогими.

[0005] Таким образом, задачей данного изобретения является создание нового подхода для оценки геометрии гидроразрыва пласта.

Сущность изобретения

[0006] Определенное количество специально выполненных частиц с определенными функциональными характеристиками подают в трещины во время воздействия на пласт, непосредственно после воздействия на пласт во время смыкания, или после воздействия на пласт. Между частицами произойдет энергетическая химическая реакция и вызовет микросейсмическое событие, которое, в свою очередь, создаст в пространстве трещин акустические волны, которые пройдут по пластам и будут обнаружены различными датчиками, расположенными на земной поверхности рядом со скважиной (скважинами) наблюдения или внутри скважины, через которую осуществлялась подача частиц. Этот способ подобен тому, который в настоящее время используется в микросейсмических исследованиях, но при этом настоящее изобретение гарантирует, что сигнал будет выходить из расклиненных и связанных трещин.

[0007] Каждый способ, раскрытый в этом документе, основан на создании обнаруживаемых сейсмических событий (акустических импульсов), для чего используются частицы, способные вступать во взрывную или очень быструю химическую реакцию, и эти частицы подаются в трещины после окончания процесса закачки и образования системы трещин. Все способы, раскрытые в этом документе, позволяют создавать в трещинах акустические импульсы в удобное для оператора время. Для подтверждения изобретения служит ряд способов для определения распределения, ориентации и размеров системы трещин, образовавшихся в результате гидроразрыва подземного пласта, содержащего любой тип текучей среды (воду, углеводороды и т.д.). Каждый способ создает акустические волны в результате действия сейсмических событий, причиной которых стали химические или взрывные реакции высокого или низкого порядка, для чего использовались специально созданные многокомпонентные системы частиц. Для обнаружения созданных акустических волн служат различные типы датчиков, установленные в одной или нескольких скважинах, проходящих через простимулированные пласты или на земной поверхности по всей площади залежи.

Краткое описание чертежей

[0008] Для более полного понимания признаков и преимуществ настоящего изобретения, мы обращаемся сейчас к подробному описанию изобретения и прилагаемым фигурам чертежей, на которых соответствующие номера на различных фиг. относятся к соответствующим деталям, и на которых:

[0009] фиг. 1 является схематическим изображением скважин воздействия и наблюдения с датчиками, установленными для обнаружения и записи микросейсмических событий, вызванных гидроразрывом пласта;

[0010] фиг. 2 является схематическим изображением простой модели трещин; такие трещины образовывались и распространялись во время процессов согласно уровню техники.

[0011] фиг. 3 является типовым вариантом осуществления различных видов частиц центров присоединения (Attachment Site) в расклиненной трещине в соответствии с одним аспектом изобретения;

[0012] фиг. 4A-F являются графическими изображениями типовых модификаций архитектур центров присоединения в соответствии с аспектами изобретения;

[0013] фиг. 5 является схематическим изображением типового варианта осуществления частиц 1-го типа в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0014] фиг. 6 является схематическим изображением типового варианта осуществления частиц 2-го типа в соответствии с одним из аспектов изобретения.

[0015] фиг. 7 является схематическим изображением закачивания частиц 1-го типа в простую трещину в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0016] фиг. 8А является схематическим изображением закачивания частиц 2-го типа в простую трещину в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0017] фиг. 8В является схематическим изображением способа присоединения частиц центров присоединения, частиц 1-го типа и частиц 2-го типа в простой трещине, и создания микросейсмических событий в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0018] фиг. 9 является схематическим изображением типового устройства для закачивания, используемого для закачивания частиц в пласт в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0019] фиг. 10 - типовая технологическая схема, показывающая различные шаги предпочтительных способов в соответствии с аспектами изобретения, является схематическим изображением типового устройства для подачи частиц и способа в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0020] фиг. 11А-В являются схематическими изображениями типовых частиц 3-го типа в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0021] фиг. 12 является схематическим изображением типовых частиц 3-го А типа в соответствии с одним из аспектов изобретения;

[0022] фиг. 13 является схематическим изображением скважин воздействия и наблюдения с датчиками, установленными для обнаружения и записи микросейсмических событий, произошедших во время гидроразрыва пласта в соответствии со способом согласно изобретению.

[0023] Специалисты в данной области должны понимать, что термины, указывающие направление, такие как «над», «под», «верхний», «нижний», «вверх», «вниз», и тому подобные используются на иллюстративных вариантах осуществления так, как они изображены на фиг.: направление вверх означает «по направлению к верхней части соответствующей фигуры», а направление вниз означает «по направлению к нижней части соответствующей фигуры». Если термин имеет другой смысл, и используется для указания требуемой ориентации, то вы сможете найти соответствующее разъяснение в настоящем Описании. «Вверх по потоку», «вверх по стволу скважины», «вниз по потоку», «вниз по стволу скважины» используются для указания местоположения или направления относительно поверхности, где вверх по потоку указывает относительную позицию или движение по направлению к земной поверхности вдоль скважины, а вниз по потоку указывает относительное положение или движение по направлению от земной поверхности вдоль скважины, если не оговаривается другое значение.

[0024] Несмотря на то, что в настоящем документе способы рассматриваются применительно к вертикальной скважине, специалисты в данной области должны понимать, что система настоящего изобретения одинаково хорошо подходит и для скважин, имеющих другие конфигурации, к которым относятся отклоняющиеся скважины, наклонные скважины, горизонтальные скважины, многоствольные скважины и подобные. Соответственно, термины, указывающие направление, такие как «над», «под», «верхний», «нижний» и подобные, используются для удобства пользования иллюстрациями. Также, даже если разговор идет о работе со скважиной, расположенной на суше, специалисты в данной области должны понимать, что эти устройства и способы можно использовать и в морской нефтедобыче.

Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления.

[0025] Несмотря на то, что ниже ведется подробное обсуждение создания и использования различных вариантов осуществления настоящего изобретения, специалист-практик в данной области оценит, что настоящее изобретение предлагает практические изобретательские концепции, которые можно воплотить в различных конкретных областях. Определенные варианты осуществления, о которых здесь идет речь, наглядно показывают определенные способы подготовки и использования изобретения, и не ограничивают объем настоящего изобретения.

[0026] На фиг. 1 схематически изображена основная скважина и скважины наблюдения, оснащенные группами датчиков для сбора и записи волн, исходящих из трещин и проходящих сквозь пласты-коллекторы. При выполнении типовых буровых работ на месторождении проходят несколько скважин для максимального увеличения добычи углеводородов. Добычу углеводородов можно интенсифицировать путем усиления потока текучих сред в эксплуатационную скважину с помощью методов гидроразрыва пласта. Существующие и образовавшиеся трещины создают проходы, по которым текучие среды поступают в скважину. Трещины, образовавшиеся в процессе гидроразрыва пласта, могут уходить от ствола скважины в породу пласта на расстояние до нескольких сотен футов. Выше было раскрыто, что обычно во время образования трещин в них закачивается проппант для того, чтобы расклинить или удержать трещины в открытом, проводимом состоянии. После окончания закачивания, раскрытые или созданные трещины фактически смыкаются, а остаются открытыми только расклиненные трещины меньшего размера. «Эффективные трещины» то есть те трещины, по которым пластовый флюид течет в скважину, имеют даже еще меньший размер.

[0027] Типичная трещина (10) гидроразрыва образуется тогда, когда в скважину (12) воздействия закачивается жидкость (F) гидроразрыва в объеме, достаточном для увеличения давления в забое скважины до уровня, превышающего градиент давления гидроразрыва пласта-коллектора (14). Возросшее давление приводит к растрескиванию породы (14) пласта, что позволяет жидкости (F) гидроразрыва проникать в трещину и расширять ее дальше в глубину пласта (14). Гидроразрыв породы пласта (14) и другие события, часто связанные с расширением или расслаблением породы пласта, которые изменяют профиль напряжения в пласте и распределение давления в порах, создают большое количество сейсмических событий (16).

[0028] Термин «микросейсмическое событие» (и подобные термины) в том смысле, в котором он используется здесь, относится к любому событию, которое вызывает небольшое, но обнаруживаемое изменение в распределении напряжения и давления в пласте-коллекторе, включая те события, которые вызваны проскальзыванием, деформацией и разрывом породы вдоль естественных трещин, мест залегания слоев или разломов, образованием трещин или повторным открытием трещин, и события, созданные искусственным путем в ходе выполнения работ по гидроразрыву пласта или вызванные взрывом, имплозией, экзотермической реакций и т.д.

[0029] Каждое микросейсмическое событие (16) создает сейсмические или акустические волны (18). Созданные волны могут быть волнами различного типа, например упругими, поверхностными и прочими. Для этого изобретения, упругие волны представляют наибольший интерес. Имеется два типа упругих волн: волны сжатия, давления, или первичные, волны (называемые Р-волнами), и поперечные, или вторичные, волны (S-волны). Р-волны и S-волны перемещаются по пластам земли со скоростью, которая зависит от объемной плотности и модуля объемного сжатия (механических свойств породы) пласта. Механические свойства породы пласта изменяются в зависимости от минералогии, пористости, содержания жидкости, профиля напряжения в пласте и температуры.

[0030] Термины «сейсмическая волна», «сейсмический импульс», «акустическая волна», «акустический импульс» и подобные, используемые в этом документе, относятся к обнаруживаемым и измеряемым Р- и S-волнам, вызванным микросейсмическим событием. Каждый тип волн можно обнаружить и измерить с помощью соответствующих датчиков, которые имеют общее название «сейсмические датчики», или «акустические датчики», или подобное.

[0031] Волны (18) распространяются в направлении от микросейсмического события (16) во всех направлениях, и проходят через пласты-коллекторы. Большое количество датчиков, таких, как изображенные на (20) и (21), обнаруживают эти волны. Эти датчики (или приемники), способные обнаруживать и измерять микросейсмические события, могут быть любого типа, такого как сейсмографы, уклономеры, пьезоэлектрические датчики, акселерометры, преобразователи, датчики колебания почвы, многоосные датчики, геофоны и/или гидрофоны. Сейсмические датчики и группы датчиков имеются на рынке, и они известны в отрасли. Сейсмические датчики являются чувствительными приборами, способными обнаруживать микросейсмические события (16). Сейсмические датчики можно расположить в стволе одной или нескольких скважин (22) наблюдения, которые бурятся специально для этой цели. Типичная мелкая скважина (26), используемая для таких целей, имеет глубину от 10 до 40 футов.

[0032] Микросейсмический мониторинг основан на технологиях, уходящих корнями в сейсмологию землетрясений (говоря другими словами, в сейсмологию крупноамплитудных событий). В последнее время, с развитием очень чувствительных групповых систем датчиков для скважин и оборудования для наземного мониторинга, появилась возможность на значительном расстоянии обнаруживать события, имеющие даже очень маленькую амплитуду (микросейсмические события), которые создают относительно небольшие изменения в распределении напряжения и давления. Дополнительно к технологии датчиков были разработаны системы сбора данных, телеметрические и обрабатывающие системы для работы с малоамплитудными событиями. Следовательно, микросейсмические события, которые происходят на значительно более высоких частотах, чем те, которые способна наблюдать наземная сейсморазведка, можно измерить, даже в условиях «шума», создаваемого работами, выполняемыми на поверхности или в забое скважины.

[0033] Записанные данные о Р- и S-волнах анализируются в процессе, который называется «картирование» или «отображение», и который рассчитывает местоположения событий в трехмерном пространстве пласта. Как правило, решение для информации о местоположении, основанное на статистическом методе наилучшего соответствия, используется для картирования события с учетом расстояния, высоты и азимута. Анализ измеренных и записанных сейсмических событий не будет обсуждаться подробно в этом документе, потому что он известен в данной области техники. Программное обеспечение для анализа и отображения измерений и результатов можно приобрести на рынке. Такие продукты и услуги можно приобрести, например, у компании Халлибертон Энерджи Сервисез Инк под торговым названием FracTrac®) и TerraVista® визуализация и интерпретация. Дальнейшую информацию, включая информацию по обнаружению и анализу сейсмических событий, можно найти в следующих документах, которые включены в этот документ путем ссылки во всех смыслах: патенты США № №7,908,230 на имя Bailey, 7,967,069 на имя Beasley, 7,874,362 на имя Coates, 7,830,745 на имя Suarez; и публикации патентных заявок №. WO 2008/118986 на имя Coates, и №2007/105167 на имя Lafferty.

[0034] Точность записанных в процессе картирования событий зависит от количества датчиков, установленных по всему пласту, и расстояния от датчиков до измеряемых событий. Поэтому целесообразно устанавливать датчики в скважине воздействия. Существующие методы микросейсмического мониторинга страдают от того, что весь процесс происходит во время гидроразрыва пласта. Поэтому вместе с данными записываются и «шумы», появляющиеся во время гидроразрыва, а результаты (картированные местоположения событий) относятся к открытым трещинам (а не к расклиненным или эффективным трещинам).

[0035] В настоящее время не существует способа, который позволял бы точно определить, где произошло событие: в открытой трещине, расклиненной трещине или в эффективной трещине. Раскрытые в этом документе способы делают возможным картирование эффективных (расклиненных и соединенных) трещин путем отделения данных картографического исследования от процесса образования трещины. Далее, раскрытые здесь способы улучшают качество и точность процесса картирования, для чего датчики устанавливают в скважине воздействия, чтобы избежать вмешательства «шумов», возникающих во время гидроразрыва пласта. Другие усовершенствования будут обсуждаться в следующих разделах.

[0036] Датчики (20) и (21) обнаруживают и принимают данные, поступающие от Р- и S-волн, созданных микросейсмическим событием (16) и прошедших сквозь пласты. Обычно данные передаются в систему (25) обработки данных для предварительного анализа площадки скважин. Обычно глубокие анализы выполняются после сбора сырых данных и проверки качества. После окончательного анализа, результаты (карты систем трещин) становятся бесценным материалом для планирования пласта и месторождения, и для проектирования будущих работ по гидроразрыву пласта.

[0037] Фиг. 2 является графическим изображением простой модели трещины. Простая двукрылая плоскость трещины (40) (показано только одно крыло) уходит в пласт-коллектор (14). Ствол скважины (60) (обсаженный или необсаженный) является типичным стволом, по которому жидкость (F) для гидроразрыва пласта поступает в зону, то есть в «скважину воздействия». Под воздействием гидроразрыва пласта образуются трещины, продвигающиеся вначале вдоль плоскостей, ориентация которых диктуется профилем напряжения пласта (14). Обычно, плоскости расходятся от ствола (60). Частицы (44) проппанта подаются под давлением в трещины вместе с жидкостью для гидроразрыва пласта. После прекращения подачи жидкости (F), трещина смыкается или уплотняется до эффективной трещины (50), показанной графически на поперечном разрезе (52). У типичной трещины длина (55) намного больше, чем ширина (53), а высота (54) может изменяться. Эти размеры могут стать критическими параметрами при выборе размера и количества проппанта, частиц и жидкости для закачивания в пласт, при планировании гидроразрыва и т.д..

[0038] На фиг. 3 графически показана модель расклиненной трещины и частиц (100) центров присоединения (AS, от англ. Attachment Site), которые предпочтительно закачаны в пласт вместе с частицами (44) проппанта. В данном контексте термин «закачивание» и родственные термины означают закачивание, закачивание жидкости под давлением и другие способы подачи жидкостей, суспензий, гелей и жидкостей, содержащих твердые частицы, в зону пласта с помощью методов, известных в этой области техники. Термин используется в общем смысле, и означает, как это будет показано в тексте, что подача таких жидкостей и всего прочего будет осуществляться в зону пласта из расположенного в забое, рядом с зоной, устройства (вместо подачи в забой под давлением с поверхности).

[0039] Способы, представленные в этом документе, используют подобную терминологию при упоминании подобных типов частиц, и т.д. При раскрытии системы будут использоваться термины: частицы центров присоединения (AS) (или центры присоединения), частицы 1-го типа (Т1), частицы 2-го типа (Т2), частицы 3-го типа (Т3). Далее, для каждого типа частиц можно использовать большое количество «видов», обозначаемых, например, AS-x, AS-y, AS-z, где каждый суффикс представляет разный вид частиц. Например, частицы AS-x будут взаимодействовать с частицами Т1-х и Т2-х, а не с частицами Т1-у и Т2-у. Подробности даны ниже в тексте.

Первый способ

Центры присоединения

[0040] На фиг. 4A-F графически показано несколько вариантов осуществления типовых архитектур центров присоединения. Частицы центров (100) присоединения специально созданы для того, чтобы работать как «загрузочные станции» для частиц 1-го, 2-го и 3-го типов. Частицы центров присоединения не содержат взрывчатых веществ или реакционноспособных химикатов.

[0041] Частицы AS имеют функционализированный поверхностный слой или покрытие (102), которое было выбрано и разработано, чтобы сделать возможным присоединение заранее выбранных частиц 1-го типа и 2-го типов. Процесс привлечения или присоединения частиц AS, Т1, Т2, в первую очередь, основан на химических и физических свойствах функционализированного поверхностного слоя.

[0042] Частицы (100) центров присоединения, предпочтительно, подаются под давлением с жидкостью (F) для гидроразрыва пласта и частицами (44) проппанта в систему (40) трещин, и оседают в эффективных трещинах (50) после смыкания породы пласта под давлением вышележащей толщи после окончания процесса закачивания. В качестве альтернативного варианта, центры (100) присоединения можно закачать в трещины до или после образования трещин, в зависимости от условий в пласте и от окружающих условий. Центры (100) присоединения можно закачать в пласт (14) с поверхности или из ствола скважины без риска преждевременного или случайного взрыва или реакции, так как частицы не содержат взрывчатых или реакционноспособных материалов. Частицы AS (100) можно смешать с проппантом (44) перед добавлением в жидкость (F) для гидроразрыва пласта, или можно добавить в жидкость для гидроразрыва пласта до, после или вместе с проппантом во время процесса гидроразрыва.

[0043] Предпочтительно, чтобы частицы AS (100) имели приблизительно такой же размер, как и частицы (44) проппанта, если они будут подаваться вместе с проппантом. Как упоминалось ранее, частицы AS специально выполнены, так, что каждая частица AS создает «загрузочную станцию», которая притягивает и присоединяет только выбранные частицы 1-го типа и 2-го типа. Частица AS может являться структурной частицей, такой как сфера, оболочка сферы, пространственная решетка, решетчатая частица, сегментная частица или другая структурная частица, обеспечивающая специальные центры присоединения для частиц. Такая «структурная частица» не принимает участия в процессе создания микросейсмического события. Иначе говоря, структурная частица AS сама не реагирует и не взрывается. Механизм присоединения может основываться на одной или нескольких характеристиках функционализированного слоя. Присоединение может осуществляться с помощью одного или нескольких механических, электрических, магнетических или химических процессов, или комбинации этих процессов. Возможно использование структурных характеристик, таких как форма, материальный состав, электрический заряд, суперпарамагнитное поведение, «щупальца», «гнезда» и другие.

[0044] Дополнительно, в трещине можно разместить более одного «вида» частиц (100) центров присоединения, таких как AS-x (100-х), AS-y (100-у) и AS-z (100-z), показанных на фиг.3. Например, большое количество видов частиц AS, вида - х (AS-x) (100-х), можно закачать в трещины пласта вместе с большим количеством других видов частиц AS, таких как AS-y (100-у), AS-z (100-z), и так далее. Когда многочисленные виды AS частиц появились в трещине, можно начать проводить последовательные (замедленные) микросейсмические съемки путем размещения и/или активации первых видов энергетических частиц (например, Т1-х и Т2-х), а позже разместить и/или активировать еще один вид энергетических частиц (например, Т1-у и Т2-у). Все частицы имеют такую конструкцию, которая позволяет им присоединяться только к одинаковому виду выбранных частиц (например, Т1-х к AS-x, Т1-у к AS-y, но не Т1-х к AS-y, и так далее). Таким образом, многочисленные микросейсмические съемки можно проводить в разное время, размещая только один вид энергетических частиц для первой съемки, и еще один вид энергетических частиц для второй съемки на более позднем шаге.

[0045] Центры присоединения, показанные на фиг. 4А-F являются типовыми вариантами осуществления частиц AS в соответствии с аспектами изобретения. Показано некоторое количество форм (100, 110, 120, 125, 130, 140) частиц.

[0046] Типовая форма частицы AS, показанная на фиг.4А, является многокомпонентной структурой, имеющей пустую или заполненную сердцевину (105), внутренний слой (106) и внешний слой (104), функционализированное покрытие (102) поверхности, и большое количество дополнительных приспособлений (103), таких как «гнезда», или «порты», или «щупальца», или другие выступающие конструкции (101). Возможно использование дополнительных приспособлений или дополнительных свойств. Сердцевинная часть (105) частицы AS может быть заполненной или пустой, и может служить только в качестве опоры для дополнительного слоя, обеспечивать структурную целостность, являться местом хранения функциональных материалов, которые помогают обеспечивать «притягивающую» или «присоединяющую» функциональность. Например, в состав сердцевины могут входить суперпарамагнитные частицы, магнетические ионные жидкости, феррожидкости, суперконденсаторы и т.д.. Для защиты свойств частиц AS от повреждения во время закачивания можно установить защитный слой (107). Этот защитный слой можно выполнить таким образом, что он будет распадаться на части, растворяться, разлагаться или каким-то другим образом разрушаться с течением времени после контакта с выбранной жидкостью (в месте своего нахождения или после введения), такой как кислота, солевой раствор, вода и т.д., после воздействия со стороны других параметров окружающей среды, таких как температура, давление, соленость, рН и т.д.

[0047] Различные раскрытые признаки поверхности можно создать с помощью процессов микрокапсулирования и других химических методов, известных в данной области техники, к которым относятся смазывание форм, покрытие с помощью воздушной взвеси, центробежное прессование, вибрационное сопло, сушка распылением, ионотропное желирование, коацервация, межфазная поликонденсация, межфазное перекрестное сшивание, локальная полимеризация, матричная полимеризация, водоносные слои и т.д. Возможно использование одной или нескольких оболочек, мембран или покровных слоев, а частицы сердцевины могут быть пустотелыми, заполненными, жидкими, гелеобразными и т.д. Необязательно, чтобы оболочки и слои полностью окружали сердцевину.

[0048] Другие варианты осуществления частиц AS показаны на фиг. 4 B-F. На фиг. 4В частица (140) AS показана с функционализированным слоем (142) поверхности, таким как сшитое волокно, дополнительными приспособлениями (143), такими как гнезда, внешний слой (144) для опоры, и внутренний слой (146). На фиг. 4С типовая частица (130) AS имеет функционализированнную поверхность (132), такую как ориентированные длинные волокна, дополнительные приспособления (133), такие как гнезда, внешний слой (134) и внутренний слой (136). На фиг. 4D показана пустотелая частица (120) AS, имеющая большое количество поверхностных признаков (123), таких как порты, образованные внешним слоем (124) поддерживающей решетки. Функционализированнные зоны (122) поверхности можно увидеть на всей решетке. На фиг. 4Е частица (110) AS показана вместе с дополнительными приспособлениями, такими как щупальца (111) и гнезда (113), функционализированная поверхность (112) и внешний слой (114). На фиг. 4F показана типовая частица (125) AS с функционализированной поверхностью (128), имеющей дополнительные приспособления, такие как щупальца (127) и порты (128), образованные связанными молекулами или другими структурами над внешним слоем (129).

[0049] Частицы AS не реагируют для создания сейсмических событий, таким образом, гарантируется безопасная транспортировка, переноска, смешивание и т.д., перед и во время размещения. Предпочтительно, чтобы частицы AS не присоединялись к частицам проппанта, особенно, если они закачиваются в трещину после гидравлического воздействия. Некоторые слои (104, 134) показаны на фиг. 4 как полностью окружающие подстилающие слои (106, 136) или сердцевину (105). Можно использовать другие конструкции (122, 128), где внутренние слои не окружены внешними слоями. Хотя центры присоединения, показанные на фиг. 4В, обычно имеют сферическую форму, они могут принимать другие формы, такие как эллипсовидные, цилиндрические или любые другие трехмерные формы.

Частицы 1-го типа

[0050] На фиг. 5 показан типовой вариант осуществления частиц 1-го типа. Частицы (150) 1-го типа (Т1) состоят из сердцевины (154), несущей «заряд» специально созданных или выбранных энергетических материалов, используемых для создания микросейсмического события. Функционализированный слой (153) поверхности с опциональными дополнительными приспособлениями, такими как «щупальца» (156) и «гнезда» (155), помогает процессу привлечения и присоединения путем обеспечения свойств, соответствующих свойствам частиц AS, как это было раскрыто выше.

[0051] Типовой слой (152) оболочки, который может быть жестким или гибким, обеспечивает поддержку верхнему прилагаемому слою (153), и инкапсулирует энергетический материал сердцевины (154). В этом случае защитный или разлагающийся слой не нужен, так как слой оболочки (152) обеспечивает достаточную защиту, позволяющую добраться до центров присоединения без повреждений. Тем не менее, такие слои можно использовать. Слой (152) оболочки может иметь большое количество слоев (152а) и (152в).

[0052] «Заряд» энергетического материала частицы Т1 находится в сердцевине (154) и выбирается для вступления в реакцию с соответствующим «зарядом» энергетического материала из частицы 2-го типа. Находящиеся в контакте или непосредственной близости энергетические материалы 1-го типа и 2-го типа взаимодействуют для создания микросейсмического события, такого как детонация, взрыв, имплозия, экзотермическая реакция, сильная химическая реакция и т.д. Объяснение этого процесса дано ниже. Каждая сердцевина частиц 1-го типа несет «заряд» реакционноспособного материала, используемого в создании микросейсмического события. Концепция заряда знакома специалистам в этой области техники, и ее можно использовать для расчета количества частиц 1-го типа, которое нужно закачать в пласт, соотношения частиц 1-го типа к частицам 2-го типа и к частицам AS, и т.д.

[0053] После введения частиц 1-го типа в систему трещин, в которой находятся частицы AS, слой (153) оболочки или присоединения присоединится механически, химически и т.д. к частицам центров присоединения, рассеянным по системе трещин. Можно использовать дополнительные слои или оболочки для создания или улучшения других характеристик, таких как выживаемость, мобильность, гибкость и т.д..

[0054] Предпочтительно, чтобы частицы 1-го типа были гораздо меньше частиц проппанта или частиц центров присоединения. Так как частицы 1-го типа, предпочтительно, вводятся в пласт после окончания разрыва пласта, то частицы должны иметь возможность свободно распространяться и двигаться в пространстве, уже заполненном частицами проппанта и центров присоединения.

[0055] Так же как и частицы центров присоединения, многочисленные виды частиц 1-го типа можно ввести в трещины пласта. Каждый вид частиц 1-го типа, такой как вид - х (150-х), вид - у (150-у) и/или вид - z (150-z) первого типа выбирается для присоединения к частицам AS того же вида. Следовательно, многочисленные виды частиц 1-го типа можно ввести в трещину и выборочно присоединить к соответствующего видам частиц AS для выполнения подобных исследований в разное время.

Частицы 2-го типа.

[0056] На фиг. 6 показана типовая частица 2-го типа в соответствии с аспектом изобретения. Частицы (160) 2-го типа (Т2) похожи на частицы 1-го типа (Т1), и, предпочтительно, состоят из сердцевины (164), несущей специально выполненные или выбранные материалы, которые будут использоваться для создания микросейсмического события. Говоря иными словами, заряд сердцевины (164) частиц (160) 2-го типа будет взаимодействовать с дополнительными частицами, компонентами или зарядами для создания микросейсмического события, такого как детонация, взрыв, имплозия, химическая реакция и т.д. Предпочтительно, чтобы частицы 2-го типа имели один или несколько слоев или секций (162) оболочки. Предпочтительно, чтобы секции (162) оболочки образовывали слой или инкапсулировали секцию (164) сердцевины, таким образом, не давая возможности секции сердцевины вступать в реакцию и т.д. до наступления запланированного момента. Секции (162) оболочки специально сконструированы или выбраны для того, чтобы присоединяться к соответствующей частице (100) центров присоединения. Когда частицы (160) 2-го типа вводятся в трещину, функционализированная секция поверхностного слоя (163) вызывает притяжение или присоединение к частицам центров присоединения, рассеянным по системе трещин. Возможно использование дополнительных приспособлений (165), таких как гнезда. Различные слои, такие как оболочка (162), могут быть многослойными.

[0057] Защитные и разлагающиеся слои могут не понадобиться там, где секция сердцевины обеспечивает структурную стабильность, необходимую для попадания на центр присоединения, химическую активность для вступления в реакцию с соответствующими частицами при наступлении запускающего события, и структуру, химию или характеристику, необходимые для присоединения.

[0058] Предпочтительно, чтобы частицы (160) 2-го типа были намного меньше, чем частицы проппанта и частицы центров присоединения. Так как предпочтительно, чтобы частицы 2-го типа вводились в пласт после окончания гидроразрыва, то частицы должны быть в состоянии свободно рас