水平井压裂裂缝监测的井下微地震技术
适于井地联合监测的井下微地震信号采集关键技术研究
适于井地联合监测的井下微地震信号采集关键技术研究
微地震监测技术作为油气田水力压裂常用的监测方法,是油气田储层改造不可或缺的重要技术手段。
本文瞄准压裂裂缝监测中对微地震事件实时高精度定位的应用需求,采用了井地联合监测的方法。
该方法在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,有效提高微地震事件的定位精度,减少现场施工的难度。
针对井地联合高精度定位对井中仪器的需求,从井中仪器采集时间同步、井中仪器姿态测量和长电缆数据传输三个方面进行了分析和研究,给出了解决方案。
结合现有地面仪器的研究基础,通过在监测现场搭建无线网络,应用数据库管理技术、服务器集群技术对采集数据进行实时回收及处理,以达到在压裂施工现场实时获取监测结果以指导压裂生产的目的。
通过应用上述方案进行了理论仿真与现场实验,对井地联合监测的方法进行了验证。
本文的研究为压裂裂缝高精度实时监测,提供了可靠的技术支撑。
井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价_王治中
收稿日期:2005-08-17作者简介:王治中(1969-),男,中国石油大学(北京)在读博士,从事油气井岩石力学和出砂预测研究工作。
文章编号:1000-3754(2006)06-0076-03井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价王治中1,邓金根1,赵振峰2,慕立俊2,刘建安2,田 红1(11中国石油大学,北京 102249;21长庆油田勘探开发公司,陕西咸阳 712000)摘要:井下微地震监测技术作为监测压裂效果的有效手段之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。
本文在简要介绍井下微地震压裂监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器的布置优化、井筒体液设计和压裂设计,并利用微地震压裂监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。
该方法对于验证传统方法的准确性、提高裂缝测试水平及油田开发效果具有重要意义。
关键词:微地震技术;水力压裂;施工设计;监测;裂缝展布;油田应用;效果分析中图分类号:TE35711 文献标识码:A水力压裂作为油气增产的主要措施已被广泛应用于现代石油工业。
经济有效的水力压裂应尽可能地让裂缝在储层延伸,防止裂缝穿透水层和低压渗透层[1,2]。
现场作业表明,水力压裂的效果往往不是十分明显,有时由于穿透隔层而导致失败,造成油层压力体系破坏,影响油田的开发效果[3]。
因此,研究裂缝扩展规律、优选压裂作业参数,并采取有效措施控制裂缝的扩展形态是提高压裂处理效果的基础。
但从油田实践看,由于受监测手段的限制,对裂缝扩展规律的认识还十分有限。
井下微地震监测技术作为监测水力压裂裂缝扩展的最佳方法之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。
本文在简要介绍井下微地震监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器布置优化、井筒液体设计和压裂设计方法,并利用微地震监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。
1 井下微地震裂缝监测技术微地震压裂监测技术的主要依据是,在水力压裂过程中,裂缝周围的薄弱层面(如天然裂缝、横推断层、层理面)的稳定性受到影响,发生剪切滑动,产生了类似于沿断层发生的/微地震0或/微天然地震0。
压裂裂缝监测技术
压裂定位控制——Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位 压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。
多级压裂能力——FracPoint EX技术，使用投球或滑套一次起下封隔 完井，在Williston油田成功完成24级裸眼封隔压裂。
IntelliFrac技术
This new service combines advanced microseismic services from Baker Hughes with pumping services from fracturing technology leader BJ Services.
导流 缝长 缝高 缝宽 方位 倾角 体积
能力 ◆◆◆○○◆◆ ◆○◆○○○◆ ◆○◆○○○◆ ○◆◆◆◆○○ ○◆○○○○○ ○○○◆◆○○ ○◆○○○○○ ○○○◆○○○ ★◆○★◆○○ ★★◆◆◆◆○ ◆◆○★★★○ ◆★★○○○○
★—可信 ◆—比裂缝监测技术
压裂裂缝监测技术
水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田 开发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝 分布规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。
压裂裂缝监测技术
压裂监测的 主要目的是通过 采集压裂施工过 程中的一些参数 资料来分析地下 压裂的施工进展 情况和所压开裂 缝的几何参数。
要求：放射性同位素应不 发生自然扩散。
近井地带监测技术
放射性示踪剂技术
操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5327-2008”----《放射性核素载体法示踪测井技术规 范》执行。
微地震技术与压裂效果评价
微地震技术与压裂效果评价摘要:本文就油田不同开发阶段,利用微地震监测技术对水力压裂人工裂缝实时监测,根据裂缝监测结果应用科学的评价方法,定量计算水力压裂措施前后渗流阻力及产量,是一项十分必要评价压裂效果的可靠方法。
关键词:微地震;监测;油气藏;地应力;储层;评价目前提高低渗透油藏单井产量最有效的方法是对油层进行水力压裂改造。
通过微地震监测技术,监测压裂人工裂缝形成过程中所诱发的微地震事件,通过对微地震事件反演及震源定位,就可以了解裂缝的产状,进而客观的描述压裂裂缝的再生作用导致的应力改变,以有效地提高油田开发水平。
1.微地震监测技术微震动(包括微地震)监测技术是20世纪90年代发展起来的一项地球物理勘探新技术,应用于油气藏勘探开发、煤矿“三带”(冒落带,裂缝带和沉降带)监测,矿山断裂带监测,地质灾害监测等多个领域。
目前微地震监测技术在国内外油气田勘探开发中的应用已经比较普遍。
1.1监测原理油气水井新井投产或后期改造进行水力压裂时,在射孔位置,当迅速升高的井筒压力超过岩石抗压强度,岩石遭到破坏,形成裂缝,裂缝扩展时,必将产生一系列向四周传播的微震波,微震波被布置在压裂井周围的多个监测分站接收到,根据各分站微震波的到时差,会形成一系列的方程组,求解这一系列方程组,就可确定微震震源位置,进而计算出裂缝分布的方位、长度、高度及地应力方向等地层参数;同时结合井口压力监测可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率、裂缝宽度等参数。
1.2压裂效果评价方法根据目前国际上通常评价系统,水力压裂前后几何渗流阻力(ΩrP)、产油量(q ) 、渗流阻力下降率(V )分别为:2.微地震监测技术在青海柴达木地乌南油田应用实例2.1乌南油田基本概况乌南油田位于青海省柴达木盆地西部南区,为柴达木盆地茫崖坳陷区昆北断阶亚区乌北-绿草滩断鼻带上的一个三级构造,构造面积130km2 ,构造整体为一由东南向北西方向倾没的鼻状构造,构造轴向为北西向,构造西南翼地层倾角较大,东北翼地层倾角相对较小,主体部位轴向330度。
HAL压裂裂缝监测技术说明
哈里伯顿压裂裂缝微地震监测说明2015年4月1.微地震数据采集方式井下微地震裂缝监测理论源于研究天然地震的地震学，主要为利用在水力压裂过程中储层岩石被破坏会产生岩石的错动（微地震）来监测裂缝形态的技术。
井下微地震监测法将三分量地震检波器（图1）,以大级距的排列方式，多级布放在压裂井旁的一个或多个邻井的井底中（图2）。
三分量微地震检波器在压裂井的邻井有两种放置方式：一种是放置在邻井中的压裂目的层以上，用于邻井压裂目的层已射孔生产情况，由于收集微地震信号的检波器非常灵敏；为防止监测井内的液体流动对监测造成井内噪音，必须在射孔段之上下入桥塞封隔储层，然后将检波器仪器串下入到桥塞之上的位置。
另一种方法是将检波器放置在邻井中的压裂目的层位置上，这种情况检波器和水力裂缝都位于相同的深度和储层，此时声波传播距离最近、需要穿过的储层最少，属于最佳的观测位置，这种方式用于邻井的目的层未实施射孔生产的情况。
图1 三分量地震检波器图2 三分量地震检波器下井施工现场图3显示一个由5级检波器组成的仪器串在压裂井的邻井下入的两种布局方式：图中左边表示邻井已射孔的情况下，射孔段以上经过桥塞封堵，检波器仪器串放置在该井的目的层以上；图中右边表示邻井为新井的情况下，目的层未实施射孔，检波器仪器串放置在该井的压裂目的层位置上。
井下微地震压裂测试使用的三分量检波器系统检波器以多级、变级距的方式，通过普通7-芯铠装电缆或铠装光缆放置在压裂井的邻井中。
哈里伯顿使用采样速率为0.25ms的光缆检波器采集系统采集和传输数据。
常规的电缆一方面数据传输速率低，另一方面对于低频震动信号易受电磁波的干扰大。
采用铠装光纤进行数据传输不但传输速度快，并且允许连续记录高频事件，提高了对微小微地震事件的探测能力同时对微地震事件的定位更加准确，监测到的裂缝形态数据最为可靠。
图3 多级检波器系统在邻井的两种放置方式另外，由于检波器非常灵敏，井筒中的油气流动会很大程度的影响监测微地震事件的信噪比，如果监测井为已经射孔的生产井，需要在射孔段以上20米的位置下入桥塞，检波器仪器串底部下入到距离桥塞10米的位置。
页岩气井水力压裂微地震监测技术
页岩气井水力压裂微地震监测技术岩石破裂会伴随产生强度较弱的地震波,称为“微地震”。
微地震事件发生在裂隙之类的断面上，裂隙范围通常只有1~10m。
地层内地应力呈各向异性分布，剪切应力自然聚集在断面上。
通常情况下这些断裂面是稳定的。
然而，当原来的应力受到生产活动干扰时,岩石中原来存在的或新产生的裂缝周围地区就会出现应力集中、应变能增高；当外力增加到一定程度时，原有裂缝的缺陷地区就会发生微观屈服或变形、裂缝扩展，从而使应力松弛，储藏能量的一部分以弹性波（声波）的形式释放出来产生小的地震，即所谓微地震。
注入作业期间引发的微地震事件在空间和时间上的分布是复杂的，但不是随机的，可以在1Km范围内用适当的灵敏仪器检测到。
大多数微地震事件频率范围介于50~1500Hz之间，持续时间小于1s，通常能量介于里氏-3到+1级。
在地震记录上微地震事件一般表现为清晰的脉冲；越弱的微地震事件，其频率越高，持续时间越短；能量越小，破裂的长度就越短。
因此微地震信号很容易受其周围噪声的影响或遮蔽。
另一方面在传播当中由于岩石介质吸收以及不同的地质环境，也会使能量受到影响。
微地震监测技术就是通过观测、分析生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动之影响、效果及地下状态的地球物理技术。
其基本做法是：通过在井中或地面布置检波器排列接收生产活动所产生或诱导的微小地震事件；并通过对这些事件的反演求取微地震震源位置等参数；最后，通过这些参数对生产活动进行监控或指导。
目前该方法主要用于油田低渗透储层压裂的裂缝动态成像和油田开发过程的动态监测，主要是流体驱动监测。
微地震监测分为地面监测和井中监测两种方式。
地面监测就是在监测目标区域（比如压裂井）周围的地面上，布置若干接收点进行微地震监测。
井中监测就是在监测目标区域周围临近的一口或几口井中布置接收排列，进行微地震监测。
由于地层吸收、传播路径复杂化等原因；与井中监测相比，地面监测所得到的资料存在微震事件少、信噪比低、反演可靠性差等缺点。
水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用
水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用发布时间：2022-07-20T06:00:18.770Z 来源：《科学与技术》2022年30卷第5期第3月作者：杨慧慧[导读] 微震监测技术是一种通过观测微震事件来监测生产活动的地球物理技术。
该技术通过分析计算裂缝网络杨慧慧宁夏回族自治区地震局宁夏银川市 750001摘要：微震监测技术是一种通过观测微震事件来监测生产活动的地球物理技术。
该技术通过分析计算裂缝网络的几何特征，即方位、长度、高度等信息，实时评价压裂效果，了解压裂增产过程中的人工压裂情况，从而指导下一步压裂方案的优化，达到提高采收率的目的。
该技术的理论基础是声发射、莫尔-库仑理论和断裂力学准则。
与常规地震勘探技术相比，微地震监测技术的不同之处在于它要求震源的位置、时间和震级。
关键词：水力压裂；渗透率；裂缝监测：微地震；低渗透油藏；一、原理及数据处理1．原理。
水力压裂是向储层注入高黏度的高压流体．并配以适当比例的砂子和化学物质，使储层岩石形成裂缝，从而顺利开采储层中的油气。
水力压裂时．大量高黏度、高压流体被注入储层，使孔隙流体压力迅速提高。
高孔隙压力以剪切破裂和张性破裂2种方式引起岩石破坏：当高孔隙流体压入储层时，高孔隙流体压力使有效围应力降低，导致剪切裂缝产生；当孔隙流体压力超过最小围应力和整个岩石抗张强度之和时．岩石会形成张性裂缝。
水力压裂形成裂缝可看成是声发射事件。
岩石破裂会发出地震波．储存在岩石中的能量以波的形式释放出来，即诱发微地震。
根据摩尔．库仑准则，水力压裂或高压注水时，由于地层压力升高，沿着进水边缘会发生微地震。
这种地震波能量包括纵波和横波，类似于地震勘探中的震源，但其频率相当高，在100～2 000 Hz范围内变化，能量相当于一2~_5级地震。
其波形特征与储层、地层剖面有关，也与注水和压裂的过程及参数有关。
绝大多数微地震发生在注水过程中．当地层受到的压力大于历史上承受的最高压力时．微震开始明显发生；注水压力越高，微震发生率越高，注入流体量越大，微震发震次数就越多。
微地震技术与压裂效果评价
微地震技术与压裂效果评价摘要:本文就油田不同开发阶段,利用微地震监测技术对水力压裂人工裂缝实时监测,根据裂缝监测结果应用科学的评价方法,定量计算水力压裂措施前后渗流阻力及产量,是一项十分必要评价压裂效果的可靠方法。
关键词:微地震;监测;油气藏;地应力;储层;评价目前提高低渗透油藏单井产量最有效的方法是对油层进行水力压裂改造。
通过微地震监测技术,监测压裂人工裂缝形成过程中所诱发的微地震事件,通过对微地震事件反演及震源定位,就可以了解裂缝的产状,进而客观的描述压裂裂缝的再生作用导致的应力改变,以有效地提高油田开发水平。
1.微地震监测技术微震动(包括微地震)监测技术是20世纪90年代发展起来的一项地球物理勘探新技术,应用于油气藏勘探开发、煤矿“三带”(冒落带,裂缝带和沉降带)监测,矿山断裂带监测,地质灾害监测等多个领域。
目前微地震监测技术在国内外油气田勘探开发中的应用已经比较普遍。
1.1监测原理油气水井新井投产或后期改造进行水力压裂时,在射孔位置,当迅速升高的井筒压力超过岩石抗压强度,岩石遭到破坏,形成裂缝,裂缝扩展时,必将产生一系列向四周传播的微震波,微震波被布置在压裂井周围的多个监测分站接收到,根据各分站微震波的到时差,会形成一系列的方程组,求解这一系列方程组,就可确定微震震源位置,进而计算出裂缝分布的方位、长度、高度及地应力方向等地层参数;同时结合井口压力监测可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率、裂缝宽度等参数。
1.2压裂效果评价方法根据目前国际上通常评价系统,水力压裂前后几何渗流阻力(ΩrP)、产油量(q ) 、渗流阻力下降率(V )分别为:2.微地震监测技术在青海柴达木地乌南油田应用实例2.1乌南油田基本概况乌南油田位于青海省柴达木盆地西部南区,为柴达木盆地茫崖坳陷区昆北断阶亚区乌北-绿草滩断鼻带上的一个三级构造,构造面积130km2 ,构造整体为一由东南向北西方向倾没的鼻状构造,构造轴向为北西向,构造西南翼地层倾角较大,东北翼地层倾角相对较小,主体部位轴向330度。
井下微地震裂缝监测技术在具裂缝—基质双重介质储层油藏中的应用
压裂 的进 行 裂缝 的延 伸方 向发 生 了变 化 ， 主要裂 缝在
一
Ｒ ＋ △ Ｒ ／ ｆ ７
：
／
Ｒ＋Ａ Ｒ￣
ｉ ７ ｌ
“
ｂ ５ １ ６ ７ 井的北部延伸方 向逐渐向东西方向偏移。压裂
） ＋ （ ｙ － ） ＝ （ △尼 ） ＝ （
ａ 压裂 １ ５ ｍ ｉ ｎ 裂缝监测结果 图 ｂ压 裂 结 束 时 裂缝 监 测 结果 图
式 中
卜 震动 源点 在坐 标 系上 的坐标 ；
（ ， ） ， （ ， ） ， （ ， ） 一 、 、 井 的坐 标 ；
＼
７ ０ ｍ， 该裂缝只在压裂井的南部延伸（ 图５ － ｂ ） ；
皇
图 ３ 三圆相 交定 位 方法
Ｉ ＊
震动 源点 的求 解方 程是 ：
Ｉ （ ） ＋ （ ） 一 △ ） ；
｛ （
Ｉ （
） 。 一 （ ｙ － ） ： （ △届） ＝ （ 斛 Ｖ － △ ）
一
裂缝 ， 致使其不再延伸 ， 信号消失 。
ｂ
ａ
百 １ ２ ２
百 １ ２ ２
《
百 １ ２ １
—娼 １ ７ ０ ０２
百１ ２ １ ／
１ ７ ０ ０ ２
《 系 ）
百乌 ２ ８
《
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④
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百 １ ２ ２
百 １ ２１
．
１ ７ ０ ０ ２ ④
百乌 ２ ８
《
Байду номын сангаас
ａ 压裂 １ ０ 分 钟 裂 缝 监 测 结 果 图 ｂ 加砂 后 裂缝 监 测 结 果 图
裂缝监测技术在水平井中的应用
2014年第3期内蒙古石油化工97裂缝监测技术在水平井中的应用邵茂华，曹鼎洪，邹春雷(大庆油田有限责任公司第七采油厂，黑龙江大庆163517)摘要：水平井可在薄油层中增大井筒过油层范围，实现高速注采，提高产能。
某油田区块投产水平井均采用水力压裂投产方式完井，而经济有效的水力压裂应尽可能地让裂缝在储层内延伸，防止裂缝穿透水层或低压渗透层。
现场作业表明，水力压裂的效果往往不十分明显，有时由于穿透隔层导致失败，造成油层压力体系破坏，影响油田的整体开发效果。
因此常常需要了解、研究裂缝扩展规律并采取有效措施控制裂缝的扩展形态，从油田实践看，由于受监测手段的限制，对裂缝扩展规律的认识还十分有限。
该油田通过应用微地震裂缝监测技术、压裂前后密闭井温测试、大地电位等多种裂缝监测技术，进行裂缝扩展规律的认识和研究，并通过多种裂缝监测结果比较，对水平井压裂过程中产生的人工裂缝形态有了较为清楚的认识，且对区块内其它水平井压裂过程中的施工控制及压后的效果分析有十分重要的指导作用。
关键词：水力压裂；人工裂缝；微地震监测；井温测试；大地电位中图分类号：T E26文献标识码：A文章编号：1006--7981(2014)03一0097—04水平井开采技术已成为开采薄差油层的重要手段之一，为提高薄差油层水平井经济效益和开采速度，一般均需对这类水平井实施压裂改造投产。
某油田区块的油层储层薄、物性差，为实现对该油层经济有效动用，提高有效厚度1．0m左右油层的开发效果，需要了解清楚水平井压裂产生的人工裂缝形态，为此在该油田水平井压裂过程中开展了多种裂缝监测试验，进行裂缝扩展规律的认识和研究，旨在为压裂设计提供重要的指导，同时为准确进行压裂后评估提供重要依据。
压裂裂缝形态监测常用的方法主要有微地震法、大地电位法、微差井温测试法、放射性同位素法等，这些方法在确定直井压裂人工裂缝形态方面应用比较成功，但在水平井人工裂缝形态监测方面，由于水平井的特殊性，还没有较好的监测方法，为此，通过在某油田区块探索应用多种监测技术确定水平井人工裂缝形态，通过压裂压力拟合对比，找出适宜该油田裂缝监测的方法。
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。
压裂裂缝测试技术
图 6-1：几种裂缝形态的示意图
1
对于常规储藏压裂，人们希望避免产生多裂缝， 因为在相同的压裂规模情况 下多裂缝会减少主裂缝的有效长度和导流能力。对于页岩油气储藏压裂， 人们希 望产生和尽力诱发非常复杂的网络裂缝， 因为页岩油气储藏的基质渗透率通常非 常低，在人工和天然网络裂缝没有沟通到的区域， 油气资源很难经济效益地开采 出来。近年来，石油工业文献里叙述了有很多水力压裂测试的裂缝实例研究，其 中主要是应用远场的压裂测试技术， 就是把压裂测试的接收器放置在邻井下与压 裂层大致相同的深度，用两种不同的技术：井下微地震和井下倾斜仪测试，获得 裂缝的几何形态。 裂缝实例研究还包括在实验室里建立物理模型对人工裂缝进行 直观和机理研究， 在矿场压裂后通过采矿和取芯的办法研究裂缝形态。远场压裂 测试和压裂后采矿及取芯的实例研究证明有多裂缝和 T 形裂缝（水平和垂直裂 缝并存）等情形。 长庆油田油层分布范围大，产建新区多，地应力分布复杂，多年来在地应力 和裂缝方位测试方面已开展了大量的研究工作。但受地貌条件、 井斜及监测仪器 位置的限制， 使得部分测试技术无法有效应用。 近年来， 通过各种测试方法组合， 形成了适合长庆油田超低渗储层开发的裂缝监测技术。 第一节 裂缝测试方法概述
裂缝特征测试包括裂缝的几何尺寸及方向， 但是要从地下几千米深的地层得 到这些信息，并达到工业测试水平，难度是很大的。目前国内外普遍采用的测试 方法有实验室测试和现场测试两种。 实验室测试包括对不定向岩心的波速的各向 异性、差应变、凯塞效应、古地磁等测试，最后综合分析各测试结果，确定岩心 主应力大小和方向。在进行岩心分析之前需进行古地磁测量， 测取以现在磁北为 零的偏角，进行岩心定向工作。该方法的测试过程相当复杂而且任务艰巨，其测 试结果受各种人为的和测试手段的影响， 不够准确。 根据确定的储层主应力方向， 可以判断水力压裂产生的人工裂缝方位。 实际应用中还可以通过对测井资料处理 得出地应力的分布和天然裂缝发育情况，如井孔崩落、主应力剖面分析等方法。 现场测试有直接测试和间接测试两种方法。间接法包括裂缝模拟（净压力拟 合） 、试井分析、生产数据分析等方法。直接法又包括近井地带和远场的两种直 接法， 近井地带直接法有井温测试、 放射性示踪剂法、 生产测井、 井眼成像测井、 井下电视、井径测井。远场直接法有地层微变形法（倾斜仪监测） 、井下三分量
微地震监测技术在油田开发中的应用
• 可以看出，地面接收所获得的电压值是5.8 微伏,这已超过现有技术的检测水平,目前的 检测水平是1-2微伏，信号是可以被检测出 来的。井下接收信号要强得多，可达26.8微 伏,这主要是震源距比较小,辐射图形因子较 大的结果。从技术上，井下观测效果最好。 表2-1中列出了其它一些对比，特别是油田 的欢迎程度一项对方法的采用有至关重要 的影响。
• 为了判断信号的强度量级，我们根据理论及野外实际条件， 对一些参数进行粗略的定量：是裂缝面错动或张开的平均 速度，可以用u3/T求取，u3是裂缝位错或张开位移，取为 2mm；T为地震周期，取为0.02秒; ω0是震源的角频率,取 为ω0=2πf=300,地震频率f取为50赫芝，由于所使用的地 震仪是速度型检波器,故分子上要乘以ω0。λ，μ是拉梅常 数，本文假定其平均值为λ=μ=1X104Mpa，井下接收时的 P波速度取为 α2=2000m/秒，地面接收时的P 波速度取为 α1=1200m/秒；r1 ，r2分别是地面，井下的P波传播途径， 取为3000米，500米；S0是震源面积，假定每次破裂仅有 很小的面积，取为1平方米；K1 ，K2是地面，井下的检 波器的换能系数，我们使用中国地震局哈尔滨工程力学研 究所研制的专用检波器，分别取为0.5伏·秒/cm，0.2伏·秒 /cm。
其它路也有可用信号，互相关存在，则信号为真，
否则为假；这一功能避免了压裂、注水、过车等
作业的干扰，只要不是各台同时记录到的噪音，
即使它很象信号，也可以被剔除掉。如果震源间
过近，彼此间可能形成干扰；实时监测时会扔掉
一些过密的信号，避免干扰。后分析时会自动加
大处理时间，拉大时间间距，以避免干扰。后分
析时会获得更多的微地震信号。
• 地震波传播理论为地震信号分析提供了依 据。
微地震监测技术及应用
2017年06月微地震监测技术及应用张方（中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依834000）摘要：近年来水力压裂微地震监测技术发展迅速，并在钻井现场拥有很好的应用前景，笔者从微地震监测技术的原理出发，并指出目前现场施工作业时难点并提出相应的技术对策。
为了较好地评估区块内水力压裂过程中的破裂发生和发展状况，更好的评估压裂效果，进一步优化工艺参数和缝网系统，为井距论证和整体开发井网部署提供依据，建议在井区内优选几口井进行水平井压裂微地震监测。
关键词：微地震监测；水力压裂；裂缝系统1微地震监测水力压裂技术原理近年来水力压裂微地震监测技术发展迅速，并在钻井现场拥有很好的应用前景。
微地震监测技术是建立在地震学和声发射原理的基础上，以在压裂过程中形成的小地震事件为目标，通过展示裂缝空间立体形态达到裂缝监测的目的。
在水力压裂过程中，地层原有应力受到压裂作业干扰，使得射孔位置处出现应力集中现象，导致应变能量升高，井筒压力迅速升高，当压力大于岩石的抗压强度时会导致岩石破裂变形，进而形成裂缝扩展，在应力释放过程中一部分能量会以地震波的形式向四周传播，进而形成微地震。
微地震一般发生在裂缝之类的断面上，通常裂缝范围在1-10m 之间，频率范围一般在200-1500Hz ，持续时间较短通常小于15s 。
微地震在地震记录上具有以下特点地震能量越弱其地震频率越高，持续时间越短破裂长度也越短。
微地震监测水力压裂通过监测站收集被检测井在水力压裂过程中产生的微地震波，并对收集到的微波信号进行处理解释，根据直达波的时间确定震源具体位置。
目前微地震解释主要用于以下几个方面：（1）分析微震事件出现的空间展布，计算裂缝网络方位、长度、宽度、高度；（2）随着压裂施工的进行，破裂事件不断发生，破裂事件出现的速率与压裂施工曲线的对应关系；（3）根据微震事件出现的空间位置，结合地震剖、测井资料，解释裂缝扩展与地层岩性、构造相互关系；（4）评估压裂产生的SRV ；2微地震监测水力压裂技术难点与技术对策2.1难点分析（1）在实时监测，一般需要检验速度模型的合理性，但是，现场实时监测中调整速度模型的难度较大；（2）在监测过程中，对于信噪比低的事件，自动识别程序难以自动识别；（3）在监测过程中，可能有个别事件明显偏离它的真实位置，以及个别事件P 波和S 波初至时间的自动拾取结果不合理，对现场实时处理带来一定的影响。
页岩气水平井分段压裂微地震监测认识及应用
关键 词 ： 微地震监测 ； 页岩气 ； 水平 井； 分段 压裂 ； 裂缝规模
中图分类 号 ： Ｔ Ｅ ３ ５ ７ ． ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：１ ０ ０ ６ － ６ ５ ３ ５ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ １ ７ ０ — ０ ５
Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎｄ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｖｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｇ ｅ ｄ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｉ ｎｇ
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页岩 气 水 平 井分 段 压 裂 微地 震 监 测认 识及 应 用
ｉ ｎ ｈｏ ｒ ｉ ｚ ｏｎ ｔ ａ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｓ ｆ ｏｒ ｓ ｈａ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
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陈新 安
（ 中国石化重庆涪陵页岩气勘探开发有 限公 司 ， 重庆 ４ ０ ８ ０ １ ４ ）
水力压裂裂缝微地震监测测试技术与应用
特点
地面微地震 Y Y N Y
费用低、操作简单, 精度差 ,
N Y Y N N 易受地面 设备 造成的 微地 震影响
井下微地震 Y Y
Y
N
Y
YN
N
费 用昂 贵, 对 监测 井 要求 高, 条件较苛刻
地面微破裂 影像
Y
Y
Y
N Y Y N N 解释过程复杂, 需 3~ 4 d
阵列式地面 微地震
Y
Y
Y
N Y N N 费用昂贵, 精度较高
1 微地震裂缝监测技术
1. 1 地面微地震裂缝监测技术 根据摩尔- 库仑准则, 水力压裂裂缝扩展时, 必
将沿裂缝面形成一系列微震。记录这些微地震, 并 进行微地震震源定位, 由微地震震源的空间分布可 以描写人工裂缝的轮廓。微地震震源的空间分布在 柱坐标系的三个坐标面上的投影, 可以给出裂缝的 三视图, 分别描述裂缝的长度、方位、产状及参考性 高度( 见图 1) 。
本文收稿日期 : 2011- 12- 28 编辑: 王 军
( 1) 简易地面微地震与微破裂影像相比, 由于布 点少、干扰大, 再加上裂缝本身的复杂性, 检测精度 较低, 本次施工只解释出 6 段。解释结果与微破裂 影像解释结果差异较大, 有三段解释方向基本一致。
2012 年 6 月
油 气 井 测试
关键词 地面微地震 井下微地震 微破裂影像 阵列式微地震 压裂
0引言
微地震压裂监测技术原理起源于天然地震的监 测, 水力压裂井中, 由于压力的变化, 地层被强制压 开一条较大裂缝, 沿着这条主裂缝, 能量不断的向地 层中辐射, 形成主裂缝周围地层的张裂或错动, 这些 张裂和错动可以向外辐射弹性波地震能量, 包括纵 波和横波, 类似于地震勘探中的震源, 压裂裂缝微地 震监测技术就是通过收集这些弹性波信号, 结合模 型来解释地下裂缝的情况[ 1] 。
水力压裂技术与微地震监测技术研究进展
工 程 技 术DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.28.068水力压裂技术与微地震监测技术研究进展陈春燕 陈芷若 刘恩豪 胡力文 刘亚昊 陈鹏(长江大学地球科学学院 湖北武汉 430000)摘 要：常规油气藏开发已进入中后期，增产稳产难度日益增大，非常规油气藏逐渐投入开发。
为提高非常规油气藏单井产量，使其达到经济开发水平，水力压裂技术已成为非常规油气藏增产的主要措施之一，为评价压裂效果，微地震监测技术已广泛使用于水力压裂过程中的裂缝监测。
本文通过对水力压裂技术与微地震裂缝监测技术进行调研，总结了水力压裂技术与微地震监测技术的发展现状，指出了不同微地震监测技术的优缺点，评价了微地震监测技术的发展方向。
研究结果对于水力压裂过程中微地震监测技术的发展有一定的指导作用。
关键词：水力压裂技术 微地震监测技术 非常规油气藏中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)10(a)-0068-03近年来，非常规油气成为国内外的一个研究热点。
非常规油气指成藏机理、赋存状态、分布规律以及勘探开发方式等不同于现今常规油气藏的烃类资源[1]。
现今，世界上的非常规油气种类多并且储量十分丰富，其中最具有经济效益和开发价值的为页岩气与致密油气[1]。
资料显示，中国非常规气资源量约为190×1012 m3，明显多于美国已探明天然气储量。
因此，在非常规油气的勘探开发方面，水力压裂技术和微地震监测技术的发展显得尤为重要。
国内外非常规油气勘探开发实践证明，大规模、大容量的水力压裂是实现非常规储层有效开采的核心技术手段。
而其中最具有开采价值的页岩气藏常被称为“人造气藏”，其开发通常需要水平井钻井和水力压裂等技术手段改造储层、形成人造网络才能使其具有生产能力[1-4]。
目前国内外监测裂缝的方式多样，通过多年来不断研究探索，发现微地震裂缝监测技术是优点最为显著的一种方式，它能有效地监测和评估非常规储层压裂改造效果。
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微地震压裂监测技术 的主要依据是在水力压
裂过 程 中 ， 缝 周 围 的 薄 弱 层 面 的 稳 定 性 受 到 影 裂
响 ， 生 剪 切 滑 动 ， 生 了类 似 于 沿 断层 发 生 的 发 产 “ 地震 ” 微地 震辐 射 出弹 性波 的频 率 相 当高 ， 微 ， 一
般处 在 声 波 的 频 率 范 围 内 ＇。这 些 弹 性 波 信 号 ４ Ｊ 可 以用精 密 的传感器 在施 工井 和邻井探 测 ， 通过 并 数据 处 理 分 析 出有 关 震 源 的信 息 。 目前 在 施
工井 中接收信息的技术尚在进一步发展之中， 而邻
井监 测 技术 已经发 展成熟 。在压 裂过 程 中 ， 随着微 地震 在 时间 和空 间上 的产 生 ， 缝测试 结果 连续不 裂 断 地更 新 ， 形成 了一 个裂 缝 延伸 的“ 态 演示 图 ” 动 ， 该 图得 到裂缝 方位 和长 度 的平 面视 图 ， 直接得 到 可 裂 缝 的顶部 和底部 深度 、 裂缝 两翼 的长度 以及裂缝
３ ．长城集 团公 司海外稠油技术 中心 ， 宁 辽
盘锦
１４ １ ） ２０ ０
摘 要 ： 裂 时 裂缝 产 生和 扩 展 的过 程 中 ， 产 生 沿 地 层 传 播 的 微 型 地 震 波 ， 用合 适 的接 收 仪 压 会 采
器接 收该地震 波， 通过 分析就 能确定裂缝的几何 尺寸等参数。 井下微 地震裂缝监 测技 术是 运
油藏工 程师们 急切关 注 的 问题 ， 同时也是压 后效 果
评估重 要 的参 考 因素之一 ， 因而准确 的裂缝 监测 技 术显得 至关 重要 。 现 场作业 表 明 ，水 力压 裂 的效果 往 往 不 十 分 明显 ，有 时 由于穿 透 隔层 而 导 致 失败 ，造成 油 层 压力体 系破 坏 ，影 响油 田的开 发 效果 。因 此 ，研 究裂缝 扩 展规律 并 采取 有 效 措施 控 制 裂缝 的扩 展 形 态 ，是提 高压 裂 处 理 效果 的基 础 。从 油 田实 践
Ｖｏ． ５ Ｎｏ ３ １１ ．
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水 平 井 压 裂 裂 缝 监 测 的 井 下 微 地 震 技 术
王长江 姜汉桥 张洪辉 王晓红 ， ， ，
（ ．中 国 石 油 大 学 ， 京 １ 北 １２４ ；．中油 大 庆 油 田有 限 责 任 公 司 ， 龙 江 ０２９２ 黑 大庆 １３ ５ ； ６ ８３
泛应用 于现代 石 油 工业 ¨ 。 随着 勘 探 开发 的重 心 』 向“ 三低 ” 气 藏 转 移 ， 项 技 术 仍 是 不 可 缺 少 的 油 该 增产手 段 ， 经济有 效 的水力压 裂应 尽可能 地让 裂 而
缝在储 层 中延 伸 ， 止 裂 缝 穿 透 水 层 和低 压 渗 透 防 层 。水 力压裂 过程 中 ， 裂裂缝 的实 际空 间展 布是 压
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第１ ５卷第 ３期
２０ ０ ８年 ６月
文章编号 ：１０ ６ ３ （０ ８ ０ ０ ９ ０ ０ ６— ５ ５ ２ ０ ） ３— ０ ０— ３
特 种 油 气 藏
Ｓｐ ｃａ ｌａ ｓ Ｒｅ ｅ ｖ ｉｓ ｅ ｉｌＯｉ ｎｄ Ｇａ ｓ ｒ ｏｒ
看 ，由于受 监测 手 段 的限制 ，对 裂 缝 扩 展规 律 的
认识还 十分有 限。井 下 微 地 震监 测 技 术作 为监 测
的扩展 方 位 ’。施 工 井 和 观 测 井 位 于 同一 井 区 ４ Ｊ
（ １， 图 ） 距离 在有 效监 测距离 之 内。压裂 井压 裂施
水力压 裂裂缝 扩 展 的最佳 方 法 之 一 ，被 应用 于油 田现场 服务 Ｊ ，其结 果 的准确 性被 国内外 广大 油
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第 ３期
王长江等 ： 水平井压裂裂缝监测 的井下微地震技术
—
Hale Waihona Puke 在不 同岩层 各不相 同
（ １。 表 ）
为 ： 缝 长度 １７ ２ ｎ， 撑缝 长 １０ ８ ｎ， 缝 总 裂 ５ ． ｌ支 ５ ． ｌ裂 高度 ４ ． ｌ支撑 裂缝总 高度 ４ ． ｌ很好 地覆 盖 ８ ０ｎ， ６ ２ｎ， 整个产 层 。
用该 原理 发 展 而 来 的一 种 行 之 有 效 的 裂缝 监 测 技 术 ， 用 该 技 术监 测 大 庆 油 田 一 １水 平 井 压 运 ： ２
裂。结果表明 ， 压裂过程 中形成 了一条涵盖整个产层的对称缝 ， 缝长 １ ８ｍ， 高４ 裂缝方 ５ 缝 ６ｍ，
位 为 Ｎ ７ Ｅ， ＦａｐｏＴ软 件模 拟 结 果 一 致 。 通过 分析 监 测 结 果 ， 为 该 地 区优 化 压 裂 设 计 ３ 。 与 ｒｃｒＰ 可 与施 工 、 定合 理 开 发 方 案等 方 面提 供 借 鉴 。 制
田工作 者所认 同 。
工过程中 ， 微地震信号通过地层传播 ， 收器接收 接 微地 震信 号并 传 到 地 面监 控 处 理设 备 。 在使 用微
地震 裂缝 监测 技术 过程 中 ， 施工 井 与观察井 的距离
收稿 日期 ： ０ １ — １ 改回日期 ：０８— ３— ５ ２ ７— １ ２ ； ０ ２０ ０ ２ 基金项 目： 本文为“ 十五” 国家科技攻关计划“ 低渗透油田增产 改造关键技术研究” 所属专题（ ０ ３ Ａ １ Ａ一 ７— ５ ２０ Ｂ ６ ３ ０ ０ ） 作者简介 ： 王长江 （９ ０ ） 男 ，０６年毕业于大庆石油学院油气井工程专业 ， １８ 一 ， ２ ０ 现为中国石 油大学油气 田开发工程专业博士研究生 ， 主要从事油藏增产技 术方面的研究。
关键词 ： 井下微 地震技 术； 压裂 ； 裂缝监测 ； 油藏 增产 ； 裂缝几何参数
中 图分 类 号 ： Ｅ ５ ． Ｔ ３７１ 文 献标 识 码 ： Ａ
引
言
自从 １４ ９ ７年在美 国首 次实施 第一 口井压 裂 以
１ 井下微地震 裂缝监测技术
１ １ 基本 原理 ．
来， 水力 压裂作 为 油气增 产 的一 项 主要措施 已被 广