压裂裂缝监测技术及应用

压裂裂缝监测技术及应用

【摘要】目前国内外油气田普遍采用裂缝监测技术了解水力裂缝扩展情况及其复杂性，将裂缝与油藏、地质相结合以评价增产效果，并制定针对性的措施。目前形成的技术主要分为间接诊断、直接近井诊断、直接远场诊断等三类十多种方法，在B660、F142等区块开展了多口直井现场应用，并在F154-P1井采用多种监测方法对水平井多级分段压裂裂缝进行了监测试验。通过裂缝监测技术的应用，大大提高了对裂缝复杂形态的认识。

【关键词】水力压裂；裂缝监测；微破裂成像；示踪陶粒；井下微地震

裂缝监测技术是指通过一定的仪器和技术手段对压裂全过程进行实时监测和测试评价，通过数据处理，得到裂缝的方向、长、宽、高、导流能力、压裂液的滤失系数、预测产量、计算压裂效益等，从而评价压裂效果。使用评价的结果可以验证或修正压裂中使用的模型、选择压裂液、确定加砂量、加砂程序、采用的工艺等，保证压裂施工按设计顺利进行并且取得最好的改造效果。

1、压裂裂缝监测技术

裂缝监测的主要目的在于了解裂缝真实形态，并利用监测结果评价改造效果、储层产能、指导压裂设计。目前国内外采用的裂缝监测技术可以分为地震学方法和非地震学方法，主要采用地面微地震、井下微地震、阵列式地面微地震和测斜仪阵列水准观测等技术。

1.1地面微地震技术

1.1.1简易地面微地震

简易地面微地震技术是采用最多的裂缝监测技术，该技术采用地震学中的震源定位技术，通过3-6个观察点接受的信号来定位震源。该技术具有原理简单，费用低的特点，但对于埋藏的深油藏，井下微地震信号需要穿越多个性质不同的地层，因此只有震级高的脆性破裂信号可以被从噪音中区分出来，信号采集方面的缺陷降低了该技术的精确度。目前在使用中多采用贴套管的微地震监测技术，通过在相邻井的套管上放置检波器来收受信号，可以在一定程度上避免这一问题，但是要求井距要小。

1.1.2微破裂成像技术

微破裂成像裂缝监测技术采用埋在地表下30cm的20-30台三分量检波器，利用向量扫描技术分析目的层位发生的破裂能量分布，用能量叠加原理，解释出裂缝方位、裂缝动态缝长、裂缝动态缝高。水力压裂产生的微地震事件同时释放出压缩波和剪切波，其中剪切波具有振幅大、能量高的特点，因此通过三分量检波器可以准确监测地震波的到达时间，同时该技术采用了先进的向量扫描技术和

去噪技术，保证了信号质量和解释精度。

1.2井下微地震技术

由于地面噪音的原因，地面微地震压裂监测的方法精度不高，井下微地震裂缝监测技术将检波器布置在邻井内，检波器深度与压裂目的层相同，可以大大降低地面噪音的干扰。压裂震源信号被位于压裂井邻井中的检波器所接收，将接收到的信号进行资料处理，反推出震源的空间位置，从而解释出裂缝高度，长度以及方位。该项技术要求观测井用最好3口井，观测井与压裂井之间距离要小于300米，并且观测井与裂缝延伸方向最好垂直，在大多数情况下，不可能利用多个邻井，而仅在一个井内下入多个检波器，利用检波器在多层垂直分布来定位微地震波的波源。此时监测精度就会降低，特别是观测井位置与裂缝延伸方向一致时，误差会更大。

2、应用情况

2.1裂缝监测技术在B660X7井上的应用

B660X7井目的层段沙4上，采用了地面微地震、示踪陶粒、井温和压力分析等技术，认识裂缝形态。该井实施两种裂缝监测技术，两种技术解释的裂缝方位分别是NE72.6和NE64，缝长分别为341.1m和377.1m，其中一种技术认为存在分支裂缝。利用净压力拟合校正后模拟缝长与两种技术的解释结果基本吻合。缝高监测采用了井温和示踪陶粒技术，结果显示裂缝向下过度延伸，垂直方向存在复杂性。

该区块的压裂设计思路是高排量大规模造长缝，缝长和裂缝方位对于提高区块的动用程度至关重要，根据监测结果得到了以下几点认识：（1）定向射孔的角度应该根据裂缝监测走向调整；（2）射孔段需要根据缝高监测结果调整；（3）施工规模可以进一步加大。

2.2裂缝监测技术在F154-P1井上的应用

F154-P1井位于东营凹陷博兴洼陷中部，含油层系为沙三中二砂组，属于致密砂岩油藏，采用裸眼分段压裂技术分12段压裂。为认识水平井多级分段压裂裂缝扩展情况，采用三种裂缝监测技术进行了监测。三种监测方式得到的结果有一定差别，贴套管地面微地震和井下微地震技术由于监测井位置不好有多段没有解释出结果，而微破裂影像由于不受这类原因影响，均解释出结果。

从三种方法解释结果可以得出如下认识：（1）裸眼水平井多级分段压裂产生的裂缝非常复杂，裸眼压裂容易产生多翼以及单翼多支等多种裂缝形态；（2）由于单翼裂缝的存在，有很大一段储层没有得到充分改造，会对改造效果产生一定影响；（3）水平段实际方位为NE160°，裂缝监测得到的平均方位为NE85°，因此为获得最大增产体积，推荐该区水平段方位为NE175°；（4）水平段B点附近受压裂规模和排量的限制，改造程度较差，需要今后对B点附近的设计参数进

行修改，比如减少裂缝间距，提高加砂量等。

3、结论

（1）裂缝监测技术的应用有助于提高对水力裂缝复杂程度的认识，利用监测结果可以优化设计参数，提高裂缝波及体积，从而提高改造效果。

（2）地面微地震技术简单、方便，仅能获得裂缝方位，精度较低；井下微地震技术精度较高，但对监测条件要求较高；微破裂影像技术监测条件要求低，可以获得较为精确的结果，是直井和水平井压裂比较适合的一种监测方法。

参考文献

[1]王树军，张坚平，陈钢，黄建芳.水力压裂裂缝监测技术[J].吐哈油气，2010（03）.

[2]Les Bennett.水力压裂监测新方法[J].国外测井技术，2007（04）.

[3]张莉.微地震监测技术[J].石油钻采工艺，2003（03）.