[发明专利]地质破裂方法以及结果形成的破裂地质结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2012年1月13日提交的、标题为“EXPLOSIVE COMPOSITIONS,SYSTEMS AND METHODS OF USE THEREOF”的第61/586,576号美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请通过引用的方式被整体纳入本文。

技术领域

本申请涉及用于在地质破裂中使用的系统和方法，诸如，涉及利用地质能量资源。

政府支持的确认

本发明是依据美国能源部授予的合同No.DE-AC52-06NA25396通过政府支持完成的。美国政府对本发明享有一定权利。

联合研究协议当事人

本文描述的研究工作是依据LANL-雪佛龙联盟根据洛斯阿拉摩斯国家试验室(Los Alamos National Laboratory，LANL)和雪佛龙(Chevron)之间的合作研发协议(CRADA)执行的，CRADA号码LA05C10518-PTS-21。

背景技术

通过在地质形成物(geologic formation)中创建加撑破裂区(propped fracture zone)，从而使得能够实现流体流动路径，可以从地质形成物(诸如，深页岩形成物)提取资源(诸如，油、气体、水和矿物)。对于封在致密地质形成物中的烃基材料，通常通过已知为水力破裂的过程实现此破裂过程。水力破裂是由存在的加压破裂流体导致的在岩层中的破裂的传播。此类型的破裂是由钻入储集层岩石形成物中的钻井孔完成的。从高度加压的破裂流体的注入而来的能量在岩石中创建新通道，该新通道可以增加提取速率并且增加最终的烃回收。在注入停止之后，通过将加撑剂(诸如，沙粒、陶瓷或其他颗粒物)引入到注入的流体中可以保持破裂宽度。尽管此技术有潜力提供对大量高效能量资源的利用途径，但是由于考虑到这样的实践对环境影响、健康和安全的顾虑，水力破裂的实践已经在国际上受到审查。针对水力破裂的环境顾虑包括地下水污染的可能性、对于空气质量而言的风险、可能将气体和水力破裂化学物释放到地表、对废弃物的误处理，以及这些造成的健康影响。事实上，在一些国家已经暂停或甚至禁止水力破裂。

因此，需要对困在地质形成物中的能量资源进行回收的替代方法。

发明内容

公开了一种在想要进行破裂的地方对地下地质形成物进行这样的破裂的方法。一个具体的应用是沿着地下钻孔的一个或多个节段使岩石破裂以打开岩石中的裂缝或破裂，以便于收集困在形成物中的油和气体。

因此，根据一个实施方案，可以沿着在待要破裂的岩石周围的钻孔的节段定位多个间隔开的爆炸物装料。爆炸物装料可以被放置在容器中，诸如管中，且多个管可以被一起组装在爆炸物组件中。中间的推进剂装料可以被放置在多个爆炸物装料之间以及在一个或多个组件的复数个爆炸物装料之间以协助破裂。推进剂装料可以被放置在容器中，诸如管中，且一个或多个组件的复数个推进剂装料可以被定位在多个爆炸物装料之间或多个爆炸物装料组件之间。此外，带有工作液体(诸如，卤水——作为一种理想的实施例)的、惰性材料的容器(诸如，管)可以被放置于多个爆炸物装料中间或多个爆炸物装料组件中间。此惰性材料也可以被定位于多个推进剂装料中间以及被定位于这样的推进剂装料组件中间。这些推进剂装料组件的容器或管中的一个或多个可以含有低能量密度爆炸物，诸如液体爆炸物，而不是惰性材料。

在一个具体方法途径中，一串间隔开的爆炸物装料组件和推进剂装料组件(如果使用的话)，沿着待要破裂的所述钻孔的节段以端对端的关系被布置。可以选择爆炸物装料和推进剂装料、以及中间的含有惰性材料或工作流体的管或容器的数量和间隔以增强破裂。

根据沿着地下地质形成物中的钻孔的节段使地下地质形成物破裂的方法的一个实施方案，该方法包括：沿着钻孔的节段定位多个间隔开的爆炸物装料；以及引爆所述多个间隔开的爆炸物装料，其中所述爆炸物装料释放的总能量等于或大于12kJ/cc，且其中爆炸物释放的能量的大于30％是在引爆的爆炸物装料的随后流动的泰勒波(Taylor Wave)中被释放的。

根据另一个方面，定位的动作可以包括沿着所述钻孔的节段定位多个邻近的爆炸物装料；以及其中引爆的动作包括从邻近的装料的邻近末端引爆多个邻近的爆炸物装料。