王39-0211井压裂裂缝监测
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。
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
Ｃ
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
分层压裂井压裂状况监测
分层压裂井压裂状况监测技术
压力降落分析 压裂停泵之后，上下两层通过管柱贯通，压力的变化是一致的，因此压力降落 反应了这两层的综合情况，所以此分析结果仅供参考（分析主要针对第一层）。
分层压裂井压裂状况监测技术
压力降落分析
分层压裂井压裂状况监测技术源自压力降落分析 解释参数井储 表皮系数 地层渗透率 裂缝长度 2.14 -2.39 0.0228 98 Mdc M M3/Mpa
分层压裂井压裂状况监测技术
谢谢
分层压裂井压裂状况监测技术
★ 前言
★ 工艺技术介绍
★ 应用实例分析 ★ 分析结论
分层压裂井压裂状况监测技术
压裂状况监测技术是采用我 公司自己生产的超高压存储式压 力计（图 1 ）和高强度的压力计 托筒（图 2 ）；施工时，把两只 压力计固定在压力计托筒（图 3 ） 上，随压裂施工管柱一起下至设 计位置，压力计根据地面设置好 的时间和采样间隔工作，能够准 确监测压裂施工前后地层的压力 变化和封隔器的工作状态
层段
井口延伸压力Mpa
井底延伸压力Mpa
延伸压力梯度 MPa/m
解释 井口压力平 稳，井底压 力趋势与井 口一致，说 明乳液缔合 型压裂液粘 度稳定，携 砂能力和耐 剪切性能强。
第一段18
53-57
56.8-58.4
0.0164-0.0168
第二段16.1
52.3-55.5
52.7-53.8
0.0153-0.0156
层段
备注 同等条 件，胍 胶为： 22.4Mpa 摩阻导 致
第一段 18
第一次破 裂
第二次破 裂
56
58.3
61 没有明显破 裂压力
没有明显破裂 压力 53.8 0.0156
井下微地震裂缝监测技术在井网调整中的应用
震动源点坐标的求解是在 以０ 。 （ 压裂井 ） 为原点 的坐标系上 ， 以 ０。 、 ０ ： 、 ０ （ 监测井 ） ３口井 为 圆心 ， 以 Ｒ 、 Ｒ ＋ Ｒ 。 、 Ｒ ＋ Ｒ ： 分别为半径作圆， 三圆交点即为震动源
点， 如图 ３ 所示 。
为 已开发储量和未开发储量两部分 。２ ０ １ １ 年３ 月， 针 对 开 发储 量 区 ， 以２ ５ ０ ｍ Ｚ ４ ３ ３ ｍ五 点 注 采 井 网顺 着 最
大 主 应 力 方 向部 署 井 位 ３ ５口 ， 开 展 下 Ｚ×（ 图１ ） 。
由于各采 油井 均 需要 压 裂投 产 ， 为 了检 验 超前 注 水 对 压 裂 裂 缝 的影 响 及 五 点 井 网对 超 前 注水 的适 应 性， ２ ０ １ ２ 年 组 织 进行 井 下 微 地震 裂 缝 检 测 试 验 ， 针 对
试验结果 ， 调整井网及注采方式 ， 使开发方式更合理。
图 １ 玛北 油 田 Ｘ Ｘ井 区 Ｘ Ｘ油藏 井位 部署 图
①作 者简介 ： 助理工程 师 ， ２ ０ ０ ５ — ０ ７ 毕业 于克拉 玛依 职业技 术 学院
井下微地震裂缝监测技术在井网调整 中的应用
（ ２ ）Ｍ ａ ２ ２ ４ ０ 井 组 。 以压 裂 井 Ｍ ａ ２ ２ ４ ０ 为 中心 ， 在 其周 围选取 Ｍ ａ ２ ２ ３ ９ 、 Ｍａ ２ ２ ６ ０、 Ｄ Ｍ２ ７ ２ １ 为监测 井 ， 监
新 疆 石 油 科 技
２ ０ １ ３ 年第４ 期（ 第２ ３ 卷）
・ｌ ３・
井下微地震裂 缝监 测技术在 井网调整 中的应用
马 建林① 王 建江
高炎 王磊 张 海涛
克拉玛依新科澳石 油天然气技 术股 份有限公 司， ８ ３ ４ ０ ０ ０ 新疆克拉 玛依 新疆 油田公 司百 口泉采 油厂
压裂井裂缝监测PPT课件
一 、技术简介
用途
4
用 途
判别裂缝产状：方位、长度、宽度、高度、 缝型。
评价压裂工艺效果：液体滤失系数、液 体综合效率、裂缝动态宽度、裂缝闭合 时间。
为注采井别的确定和注采方案的调整提供 依据。
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一 、技术简介
压裂井人工裂缝实时监测系 统自投产以来已为国内许多油田 监测了二百余口井，均受到了甲
DK19井裂缝高度图第21页/共57页
二 、应用实例
DK19井裂缝产状图 第22页/共57页
平视图
表示裂缝的空 间产状，与地 层倾角有关。 是微震点在与 裂缝延伸方向 垂直的z平面的 投影。
二 、应用实例
侯10-31井
监测日期
压裂层位
压裂井段
井段中深
基 厚度/层数
础 压裂方式
数 据 表
压裂时间 监测时间
279.7m 374.2m 54.3 ° 46.5m 垂直
俯视图
表示裂缝的长度、方位，是微 震点在x、y平面的投影。
DK19井裂缝长度、方位图
周围六个不同颜色的点表示现 场监测分站。
第20页/共57页
二 、应用实例
平视图
2681.5m 46.5m
2728.0m
表示裂缝的 高度及左右 翼情况，主 要说明裂缝 的高度分布。 是微震点在 与裂缝延伸 方向平行的z 平面的投影。
3、系统的先进性和独特性
⑷信号采集和解释处理 的计算机化
系统从背景噪音确 定、信号采集、信号处 理、各分站指令传输、 信号前端放大倍数等均 由计算机自动控制和完 成。这样就大大提高了 整个监测系统的一致性 和可靠性。
第13页/共57页
一 、技术简介
丛式水平井组整体压裂裂缝监测方案优选及应用
丛式水平井组整体压裂裂缝监测方案优选及应用李国锋【摘要】针对华北分公司大牛地气田开展丛式水平井组整体压裂工艺试验应用现状,开展裂缝监测方案的优选及应用,目的是验证米字型井网压裂裂缝形态,实时监测压裂参数,确定裂缝实际几何学特征,同步优化调整施工参数.综合考虑井组井场情况,对国内外常用的5种裂缝监测方法展开优化研究,形成丛式水平井组“地面微地震+井下微地震+地面测斜仪”复合监测方法,现场通过对6井次49井段的监测,探索出适合华北分公司致密砂岩气藏利用裂缝监测指导水平井组压裂开发的有效途径.【期刊名称】《重庆科技学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(016)003【总页数】4页(P23-25,28)【关键词】丛式水平井组;整体压裂;裂缝监测;井下微地震;地面微地震;地面测斜仪【作者】李国锋【作者单位】中国石化华北分公司,郑州450006【正文语种】中文【中图分类】P618.13中石化华北分公司大牛地气田位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡北部，面积2 003 km2，上古生界砂岩气藏埋深2 500～2 900 m，水平井开发目的层主要为太2、山1及盒1气层，是一个典型的低压、低孔、低含气饱和度的致密气藏。
前期华北分公司在盒1气层采用水平井多级分段压裂工艺获得较好的改造效果，为了进一步提高盒1气层的储量动用程度，加快天然气利用水平井组进行开发的步伐，评价水平井组开发的经济技术可行性，开展了水平井组工程工艺试验。
大牛地气田DP43井组是中石化第一个实施的水平井井组。
开展丛式水平井组压裂裂缝监测的目的主要是：(1)验证米字型井网丛式井组的裂缝形态；(2)实时监测压裂过程，确定裂缝实际几何学特征，同步优化调整施工参数。
1 裂缝监测方案优选DP43H丛式水平井组全部完钻后，统一进行压裂施工，确定采用多级管外封隔器分段压裂工艺，确定压裂顺序为：2H井→ 1H井→ 4H井、6H井→ 3H井、5H井。
结合DP43丛式水平井组井场情况，对国内外常用的5种裂缝监测方法展开优化研究(表1)，根据监测对象的裂缝缝长及方位，优选出适合于丛式水平井组压裂的裂缝监测工艺。
压裂裂缝监测技术
500
1000
1500
2000
2500
累积时间（h）
间接方法
系统试井
产能试井
等时试井 修正等时试井 一点法试井
试井
压力降落试井
不稳定试井
单井不稳定试井 多井不稳定试井
压力恢复试井 中途测试
干扰试井 脉冲试井
间接方法
不稳定试井分析
试井操作按照“中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5440-2009”----《天然气井试井技术规范》执行。
远场地带监测技术
地面倾斜监测技术
地面倾斜监测系统一般由12～18个倾斜仪组成，围绕压裂 井井筒按圆形排列，放置在浅孔眼里并埋在干层中，布置的半 径大约是压裂井深度的40%，这是目前国际上较公认的裂缝监 测技术。
远场地带监测技术
周围井井下微地震监测技术
通过加固地面倾斜仪并把
其放在压裂井邻近井中就可以
远场地带监测技术
微地震监测技术
远场地带监测技术
微地震监测技术
➢ 无源微地震 ➢ 摩尔-库伦理论 ➢ 断裂力学准则 ➢ 微震波识别技术 ➢ 微地震震源定位
远场地带监测技术
微地震监测技术
由于水力压裂诱生微震能量比较微弱，因此在现场监测应该 要注意以下几点：①地面观测站点越多越好，为了准确确定震源 位置以准确确定裂缝空间形态，微震观测点要足够多；②降低和 识别消除地面噪音，现场观测尽可能的远离或停止一切地面活动， 把检波器安装在相对安静的地区，以免产生干扰，也可以在引起 噪音的地区安置一个检波器，以帮助识别并进而消除地表噪音； ③地面布设站点的位置要合理选取，尽可能在监测井的各个方向 上都有检波器监测。
√
远场地带监测技术
压裂裂缝监测技术
(3)间接压裂诊断技术
包括压裂模拟、不稳定试井和生产数据分析，通过对 有关物理过程的假设，根据压裂施工过程中的压力响 应以及生产过程中的流速可估算裂缝的大小、有效裂 缝的长度和裂缝的导流能力。
英国
缺点：解的不唯一性，因此需要用直接的观察结果来 进行校准。
间接裂缝诊断技术的性能特点对比
净压裂缝分析
EB Mid ... EB Low... Shale
10475
10500
裂 10525 缝 高 10550 度
10575
10600
10625
10650
Concentration of Proppant in Fracture (lb/ft?
Width Profile (in)
裂缝长度
Proppant Concentration (lb/f t?
【精品文档】 压裂裂缝监（检）测技术与应用
汇报内容
一、裂缝检测技术概述 二、常用裂缝检测技术与应用 三、认识与建议
一、裂缝检测技术概述
压裂是低渗透油藏增产的重要手段和必须手段。 压裂后产能如何以及是否能达到预期产量是工程人员 最为关心的问题。 影响压后产能的因素有很多： 包括地下地质条件 压裂设计、压裂工艺、设备配套、人的素质等
(1)远离裂缝的直接压裂诊断技术
包括两种新型的压裂诊断方法：
测斜仪裂缝成像 微地震裂缝成像。
它们均在压裂施工过程中，利用井口偏移距与 地面保角投影定位，并且提供井场以外区域上 裂缝发育情形的“大图片”信息。
缺点：这些技术虽然均能对水力压裂延伸的总 范围成像，但不能提供有效支撑裂缝的长度或 导流能力，并且分辨率随距压裂井的距离的增 大而减小。
压裂后形成的裂缝形态(裂缝长度、宽度和高度) 以及支撑裂缝的渗流能力（裂缝渗透率和导流能力） 是影响压后效果最直接和最重要的因素。 因此检验和评估压后裂缝的状态常常是工程上必须 开展的一项工作。
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长庆油田
王39-0211井压裂裂缝监测解释报告
井别：采油井
现场施工：张杰
解释：张博
审核：
西安华中石油科技有限公司
二○一〇年八月
王39-0211井压裂裂缝监测
前言
压裂裂缝监测有多种方法：示踪剂方法、电位法、地倾斜方法等等。
微地震裂缝监测方法能够实现实时监测，控制范围大，适应面广，近年来在国际上是应用最多的一种监测方法。
微地震人工裂缝监测能够即时得到裂缝的长度、方位、高度和产状，这对于确定油水井的驱替模式和井位布置、优化井网、确定二次/三次采油和压裂处理的潜在区域等具有积极指导作用，同时能够根据油藏特性和经济条件优化最佳的实际裂缝长度、根据作业能力、储层裂缝扩展特征确定最佳的井间行距和布井密度，因此该方法在各油田得到了广泛的推广。
压裂裂缝监测解释结果完全依据现场监测资料，可以定量给出裂缝方位、最大高度、最大长度及倾向。
在能够部署全包络网络的情况下，裂缝方位误差小于8°，长度误差小于15%，高度误差小于30%，倾向误差小于5°。
2010年8月8日我们监测了王39-0211井的水力压裂过程，该井压裂层位为长611-2，压裂深度为1434-1441.5米，压裂层段中部深度对应垂深为1227米。
1．王39-0211井人工裂缝监测结果
王39-0211井位移较大，因此在实际监测施工时，我们围绕压裂层段中深点在地面的投影部署监测台网，实际台站的坐标如表1-1所示。
表1-1.王39-0211井监测台站的坐标
图1-1.
王39-0211井监测结果平面图
图1-1中，每个格的尺寸为100米；水平轴东西向，向东为正；竖直轴沿南北向，向北为正。
从实测平面图可以看出，主裂缝条带走向为北东向；西翼裂缝左旋明显。
过井口存在一条北西西接近东西向的支缝；东翼裂缝远端有较小支缝存在。
表1-2. 王39-0211井人工裂缝监测结果参数表
表1-2是依据现场数据的后分析结果。
尺度是最大尺度；方位是所有微地震点的统
计方位。
高度数据的上侧是裂缝面上沿深度，下侧是裂缝面下沿深度。
图1-2. 王39-0211井监测结果的人工裂缝高度
图1-2表示裂缝高度随长度的变化。
由图1-2可见，裂缝高度比较平稳且层次分明，上部裂缝微震信号密度大，从延伸长度和高度上都大于下部裂缝。
两翼裂缝不对称，东翼较长。
图1-3.王39-0211井压裂的人工裂缝倾向
图1-3是沿人工裂缝走向，从西南向东北看的投影图，表示裂缝面倾向，此图应该和图1-6对比分析，图1-6给出的倾角为2度，由图1-3可以看出，裂缝面上部存在两个方向的倾斜，平均裂缝面倾向比较东南。
图1-4.王39-0211井压裂置信度75%时的裂缝半高度
图1-5.王39-0211井压裂置信度75%时的裂缝半长度
图1-6.王39-0211井压裂置信度75%时的裂缝面监测倾角
2. 王39-0211井人工裂缝监测结果分析
监测结果表明,王39-0211井压裂人工裂缝统计方位北东54°。
从实测平面图可以看出，主裂缝条带走向为北东向；西翼裂缝左旋明显。
过井口存在一条北西西接近东西向的支缝；东翼裂缝远端有较小支缝存在。
由图1-2可见，裂缝高度比较平稳且层次分明，上部裂缝微震信号密度大，从延伸长度和高度上都大于下部裂缝。
两翼裂缝不对称，东翼较长。
由图1-3、图1-6可见，裂缝倾角为2度，由图1-3可以看出，裂缝面上部存在两个方向的倾斜，平均裂缝面倾向比较东南。
受监测原理限制，我们无法判断加砂裂缝的尺度，表2-1给出的裂缝尺度是进水裂缝尺度，进水裂缝尺度是监测裂缝尺度的三分之二。
表2-1. 王39-0211井人工裂缝监测结果。