微地震裂缝监测技术在油水井压裂和注岁评价中的应用

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微地震在水压裂中的应用

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水污染应该不是问题，政府和公司都在解释
IPAA President Barry Russell “The question of underground drinking water contamination from hydraulic fracturing is a settled issue; hydraulic fracturing has not caused underground drinking water contamination.” All majors and independent’s issue viewpoints in their website Exxonmobil, Shell, Chevron, ConocoPhillips, Marathon …
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Stimulated Rock Volume (SRV)
Stimulated Rock Volume, SRV’s at different stages
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DFN & SRV
Eisner & MSI
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History Matching
Simulation and history matching
• • • • • • • • • • • Brigham Exploration Continental Resources Encore Operating Hess Corporation Petro-Hunt LLC Whiting Petroleum Schlumberger Oilfield Services MicroSeismic, Inc. Terrascience DOE National Energy Technology Laboratory Lawrence Berkeley National Laboratory

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。

微地震监测技术及其在油田中的应用

ห้องสมุดไป่ตู้
过程中产生的微地震，如图３。当然，如果在压裂井旁
有深井可供观测，并在观测井中放置多级井下检波器与浅井监测同时进行观测，或在压裂前后进行一次３Ｄ３ＣＶＳＰ，可以更好地提高裂缝监测的成果质量。
微地震监测技术及其在油田中的应用
・１３・
２．３地面微地震监测技术
成立于２００３年的美国ＭｉｃｒｏＳｅｉｓｍｉｃ（ＭＳＩ）公司是地面微地震监测技术的积极开发和推广者。它是在
●Ｉ
监测目标区域地面上布置大量监测站点进行微地震监测（见图２），通过监测数据确定微地震事件及其震
图２地面微地震监测示意图
地面监测方式可直接获得微地震源的二维坐标，
对于准确描绘储层中压裂缝的位置形态是非常有利的，这是地而监’ ？贝４方式的一个优势。由于微地震的能量很小，若被压裂的储层很深，则微地震波的信号就很难被布置于地而的传感器识别，所以地面监测方式适合于较浅的压裂储层。
水平井，压裂施工形成的人工裂缝形态较为简单，无需采取特殊技术措施即可保证压裂施工的成功，对于井眼方位角较大的水平井，压裂形成的人工裂缝扭曲严重，导致近井人工裂缝形态复杂，极大地增加了压裂施工难度。因此根据地应力的方向优化钻进轨迹设计，对钻井与压裂改造意义重大。

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] 。

微地震裂缝监测技术在中原油田的应用

微地震裂缝监测技术在中原油田的应用杨　丽（中原油田分公司石油工程技术研究院，河南濮阳　４５７００１）摘　要：对微地震裂缝监测技术原理进行了研究，主要包括微地震发生机制、定位原理、裂缝空间分布描述原理；对微地震裂缝监测技术工艺进行了描述，并对工艺原理进行了分析。

微地震压裂裂缝监测技术分别在油田压裂转向、双封分层压裂、压裂效果的判定、水平井多段压裂各个方面进行了应用，有效地优化了压裂施工过程和压裂方案设计，提供了油气藏资源评价、油气藏驱替信息和未来钻井位置图及二次勘探的规划依据，达到了增产目的。

关键词：微地震波；裂缝监测；水力压裂；中原油田中图分类号：Ｐ６３１．４文献标识码：Ａ文章编号：１００６—７９８１（２０２０）０４—００９１—０２中原油田是复杂的断块油气田，地质构造复杂，断层多，油层差异大，具有井深、低渗等特性。

水力加砂压裂作为油气井增产、油水井增注的一项重要技术措施，在油田开发过程中得到了广泛应用。

水力加砂压裂在井底附近形成具有一定几何尺寸和高导流能力的裂缝，从而达到增产增注的目的［１］。

为了有效地对增产增注效果进行评价，需要对裂缝形态及空间分布状况进行描述。

近年来，中原油田致力于微地震监测技术研究，发展了自己独立的地面微地震监测系统，且在不同领域应用过程中取得了良好的效果。

微地震裂缝监测是指将井下地震技术用于探测由于岩石内应力发生变化而引起的微地震事件，然后震源成像和精细反演，求取地震震源位置等参数［２］，标定出压裂裂缝方位长度等几何参数。

该技术具有即时、控制范围大、适应面广等特点，在国际上得到了广泛应用。

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。

井中监测就櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗櫗是在监测目的区域周围临近一扣或几口井中布３．３　高效经济的水处理目前ＳＡＧＤ注汽工艺是直流锅炉＋汽水分离器组合形式，实现出口干度≥９５％，井底≥７０％，必须采用汽包锅炉或过热直流锅炉，对水质要求严格。

微地震压裂裂缝监测方法及应用

this paper,at first,microseismic fracture monitor basic principles are
introduced,including acoustic emission(AE), Mohr-Coulomb theory,fracture
mechanics rules. Secondly,making a comparison between conventional fracture
monitor(dip compass, well temperature test, radioactive measurement, potential
method, etc.) and microseismic fracture monitor, showing microseismic fracture
1.1 选题依据及意义................................................................................................................1 1.2 国内外研究现状................................................................................................................2 1.3 研究思路及内容................................................................................................................4 1.4 创新点及研究成果............................................................................................................5 第 2 章微地震压裂监测原理...........................................................................................................6 2.1 微地震压裂监测技术的基本原理....................................................................................6

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。

微地震监测技术在非常规油气藏压裂效果综合评估中的应用

第22卷第3期油气地质与采收率Vol.22,No.32015年5月Petroleum Geology and Recovery EfficiencyMay 2015—————————————收稿日期：2015-03-31。

作者简介：李红梅（1970—），云南江川人，女，高级工程师，博士，从事地震资料综合研究工作。

联系电话：（0546）8789733，E-mail ：lihong⁃mei519.slyt@ 。

基金项目：中国石化科技攻关项目“微地震监测技术及处理系统研发”（P13078）。

·油气钻采工程·微地震监测技术在非常规油气藏压裂效果综合评估中的应用李红梅（中国石化胜利油田分公司物探研究院，山东东营257022）摘要：随着非常规油气藏的规模开发，微地震监测作为该类型油气藏水力压裂体积改造设计、实施及评估的关键技术得到了迅速发展。

东营凹陷盐227井区作为低孔特低渗透油藏，在进行整体压裂开发的过程中对微地震监测数据进行了采集与处理。

通过微地震事件点俯视投影、沿井轨迹侧视投影、压裂改造体积及压裂波及前缘面积计算等方法，分析了人工裂缝带的长度、宽度、高度和方位等空间发育特征及其影响范围，综合利用钻录井、测井和三维地震等资料，分析了研究区天然裂缝分布特征、各压裂段岩性组合或沉积相带特征及其对人工裂缝空间分布的影响，综合评估了盐227井区非常规油气藏压裂改造效果，明确了砂砾岩扇体中扇中可压性好于扇根；相对厚层的含砾砂岩比厚度较薄、泥岩夹层多的含砾砂岩的压裂效果更好。

关键词：微地震监测水力压裂非常规油气藏储层改造人工裂缝中图分类号：P631.443文献标识码：A文章编号：1009-9603（2015）03-0129-06Application of micro-seismic monitoring technology tounconventional hydrocarbon reservoir fracturing evaluationLi Hongmei（Geophysical Research Institute ，Shengli Oilfield Company ，SINOPEC ，Dongying City ，Shandong Province ，257022，China ）Abstract ：Micro-seismic monitoring ，as a technique for the design ，implementation and evaluation of hydraulic fracturing volume reformation ，has been developing rapidly with the large-scale development of unconventional hydrocarbon reservoir.The sand-gravel reservoir in Yan227wellblock of Dongying sag has low porosity and very low permeability.Based on mi⁃cro-seismic monitoring data acquisition and processing of Well Yan227-3HF and Well Yan227-8HF ，the development of artificial fracture space ，including its length ，width ，direction and height ，and its effective rang were analyzed at first through the methods of vertical projection of micro-seismic event point ，side projection ，calculating of fracturing volume and fracturing frontal area ，etc.And then data from drilling ，logging ，well logging ，3D seismic and fracturing construction process parameter curve were comprehensive utilized ，thus the characteristics of natural fracture distribution ，the lithologyand sedimentary facies belt of each fracture section and their influence on spatial distribution of artificial cracks were ana⁃lyzed.Finally ，the unconventional hydrocarbon reservoir fracturing effect was evaluated comprehensively in Yan227well⁃block area.The results show that the middle-fan section is easier to be fractured compared with the fan root;pebbly sand⁃stone with relatively thick layer has better fracturing effect than the one with thinner layer and multi-interbedded mudstone.Key words ：micro-seismic monitoring ；hydraulic fracturing ；unconventional hydrocarbon reservoir ；reservoir reformation ；artificial fracture微地震监测技术是通过观测生产活动过程中所发生的微地震事件，来分析其影响的地球物理技·130·油气地质与采收率2015年5月术［1-2］。

微地震裂缝成像技术在水力压裂作业中的应用

裂形成的裂缝。微地震成像技术在三维空问上检测和绘出与水力压裂相关的应力和压力的改变所引起
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国外油田工程第２３卷第１期（０７儿）１２０．
三日油井的１２个压裂段的微地震测试结果表
时需完全隔离每个压裂段。砂体之问的隔离带可以低至３０ｍ，这对于确定裂缝高度至关重要。裂缝可以通过几个目的层从单压裂段中垂直发育，从成本效益方面考虑有必要
关键词水力压裂微地震裂缝成像
现场试验
１阿帕拉契亚盆地的水力压裂改造
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白莉：微地震裂缝成像技术在水力压裂作业中的应用
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微地震裂缝成像技术在水力压裂作业中的应用
编译：白莉（吉林石油集团有限责任公司井下作业工程公司）
王士斌（吉林石油集团有限责任公司供电公司）
力压裂期间，ＧｒａａｅｅｇａｔｅｓｅｔＬｋｓＥｎｒｙＰｒｎｒ
公司在阿帕拉契亚地区使用了微地震裂缝成
像技术。因为叠加的砂层是不连续的，并且由于砂层厚度或油藏质量问题而无法保证正
裂球和隔板完成隔离。
微地震成像技术，在Ｌｎｅｌ油田近泥盆纪时ｉｄｎＨａｌ
期的完井中监测几口井的水力压裂施工。
２微地震成像
该技术在压裂作业过程中由一口临井中的一组

微地震监测技术在注水井中的应用

图４中８－３井水驱前缘图０２６
奄
目前分三级三段注水，注水压力９７Ｍａ．７Ｐ，日注水８ｍ／，至２０２ｄ０５年６月底累计注水５３８Ｘｌｍ；．０Ｏ依据方案要求于２００５年６月底调剖，予７月中旬左右对上、下两层实施停注，现仅注中段ＳＩ一Ｉ０Ｉ１Ｉ１，［Ｉ
●
水波及区等资料及相关图件。
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３应用实例
中８２６０— ３井是大庆长垣萨尔图油田某区块的一１注水井，３该井于２００２年ｌ２月３Ｏ日完井，完钻井
深１４．ｍ，最大井斜２４，方位２。０３Ｏ．。９，所在深度
参数结果
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采
油工
程
微地震监测技术在注水井中的应用
杨树敏，宋国梅，王龙彬
（１大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司；２大庆油田有限责任公司勘探开发研究院）
摘要：微地震法水驱前缘监测技术是基于地球物理、岩石力学、信号处理及地震波传输等理论的一
缺乏直观的实时监测手段ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ微地震法水驱前缘监测技
裂缝。在孔隙流体压力变化和微裂缝的再次张开与扩
展时，必将产生一系列向四周传播的微震波。微震波
术综合了地球物理、岩石力学、信号处理及震波传输等理论，通过接收注水过程中所产生的微地震事件，
并结合该区块的生产测井和注水数据等资料，最终得到注水井的水驱前缘、注入水的波及范围、优势注水

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

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。

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。

光纤微地震检测技术在压裂效果评价中的应用

光纤微地震检测技术在压裂效果评价中的应用莫㊀莉∗(中石化江汉油田分公司物探研究院,湖北武汉４３００３４)[摘㊀要]㊀微地震压裂实时检测是辅助了解压裂效果和优化压裂工艺的一项重要手段.与电子式检波器相比,光纤式检波器信噪比更高,在较高温环境下工作稳定性更好,更有利于分析微震事件出现的空间展布;计算裂缝网络方位㊁长度㊁宽度㊁高度,并结合地震剖面构造和岩性特征,可解释裂缝的连通性;在微地震事件发生较多的井段,产气贡献率与微地震事件存在一定正相关关系,为优化压裂方案提供了数据支撑. [关键词]㊀光纤;微地震;压裂监测;压裂效果评价[中图分类号]㊀P６３１．４㊀[文献标识码]㊀A㊀[文章编号]㊀１００９３０１X(２０２０)０２０００１０３D O I:㊀１０．３９６９/j．i s s n．１００９－３０１X．２０２０．０２．００１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀开放科学(资源服务)标识码(O S I D):㊀㊀引㊀言微地震监测技术作为采集地震信息的一项有效手段,为油田水力压裂开发提供了一种获取裂缝发育状况㊁掌握压裂裂缝展布的可靠方法.压裂微地震监测技术是通过检波器实时检测压裂过程中地层发生破裂时产生的地震事件,从而确定压裂裂缝的长度㊁宽度㊁高度㊁方位㊁倾角等裂缝几何参数,利用这些信息参数深入分析压裂过程中压力变化与地层破裂的影响规律,通过几何参数资料解释获取储层改造体积数据,并开展破裂条件㊁破裂性质㊁破裂带尺寸等特征的相关分析研究,为制定压裂方案提供重要依据.１㊀微地震监测的基本原理１．１㊀井下微地震裂缝监测原理水力压裂施工时,采用地面高压泵将压裂液注入地层,地层受到高压液流作用,岩石产生张性裂缝和剪切裂缝两种破裂形式,同时,岩石破裂产生的地震能量以纵波(P波)和横波(S波)两种微地震波形式释放出来.由于纵波和横波传播速度不同,导致相同的传播距离内产生的相位分离,通过检波器接收到的地震波信号,进行筛选后得到有效压裂破裂事件,并反演定位找到有效事件发生的位置,从而判断压裂期间裂缝的空间展布㊁走向以及裂缝方位等几何形态参数(图１).㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图１㊀井下微地震监测流程图㊀㊀微地震事件的定位流程如下:１)人工交互优化参数,得到连续的波形数据;２)根据压裂过程中产生的能量事件,通过地震波滤波处理,精确采集P波㊁S波初至;３)根据纵波的物理特性,采用全方位数据采集的方式,录取到震源方向㊁地震事件定位及地震能量等参数信息,利用射线追踪技术确定震源的位置;４)事件检查并对其重新拾取初至㊁重新处理;江汉石油职工大学学报㊀２０２０年０３月㊀J o u r n a l o f J i a n g h a nP e t r o l e u m U n i v e r s i t y o f S t a f f a n d W o r k e r s㊀㊀第３３卷㊀第２期∗[收稿日期]２０２０－０２－２０[基金项目]国家科技重大专项(２０１７Z X０５０４９００５－００２)资助.[作者简介]莫莉(１９８３－),女,硕士,工程师,现主要从事地震解释㊁储层预测及油藏描述综合研究工作.５)通过更换不同的速度模型,重复以上过程,降低定位误差,以确定最准确定位事件.１．２㊀监测系统设计１．２．１㊀微地震检波器检测优选监测系统核心模块是微地震检波器.由于水力压裂诱生的微地震能量非常弱,传播方向复杂,以及井下高温㊁高压㊁高腐蚀性的应用环境恶劣,因此,要求微地震检波器具备体积小㊁灵敏度高㊁频率高等特点的三分量检波器,其机体及配套连接模块㊁信号传输线缆等均应具备耐高温㊁耐高压和耐腐蚀的性能要求.目前,国外较成熟的检波器产品可以分为电子式和光纤式两类.１)光纤式检波器与电子式检波器信噪比对比.电子式微地震检波器通常信噪比为２３d B ,而光纤式微地震检波器可达到５５d B (图２).光纤式检波器获取的信号质量更高,有利于后期裂缝定位与分析.㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图２㊀检波器信噪比对比㊀㊀２)光纤式检波器与电子式检波器可靠性对比.光纤式检波器较之电子式检波器在工作温度上具有明显优势,在较高温情况下工作时可靠性更高.伴随着温度升高,电子式检波器的可靠性下降明显,而光纤式检波器的可靠性基本保持不变.１．２．２㊀微地震光纤式检波器检测原理光纤式检波器采用推挽式结构设计,其结构主要由探头基底㊁顺变柱体㊁轴心柱㊁惯性质量块和传感光纤等部分组成.当检波器受到轴向振动时,质量块挤压其中一个弹性体并拉伸另一个弹性体.弹性体的伸缩引发表面应变分布的改变,从而调制绕制在弹性体上面的传感光纤,通过光纤中相位的变化反映出微弱的振动信号(图３).㊀㊀基于上述考虑,可以得知压裂作业三维可视化系统的全光纤地震检波器传感探头工作原理(图４).㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图３㊀单级微地震检波器模型示意图㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图４㊀微地震传感探头工作原理图㊀㊀法拉第旋镜的反射信号由地面处理系统进行干涉,弹性体上的振动敏感光纤将微地震信号耦合到干涉信号中,通过相位生成载波技术对检波器阵列的输出信号进行解调,采用该技术提取出信号中的两个正交分量,并通过对两个正交分量的分别处理,进而得出相位信号的线性表达公式:i ＝i ０１＋k c o s (әΦ)[](１)其中,i ０为干涉信号的平均强度;k 为干涉信号可见度;әΦ表示包括地面调制信息以及井下微地震信号信息.只需要对әΦ进行准确解调,就能精确地还原各项微地震参数信息.２㊀现场常用的微地震监测技术在油气田开发中,目前光纤微地震检测方式主要有地面监测和井中监测两种(图５,６),由于监测位置选择的不同,检测结果也存在差异,地面监测方式易受到信号传输距离㊁井下介质能量吸收及地面背景噪声的多重干扰,井中监测方式检测的微地震事件能量强度要优于地面监测方式.㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图５㊀地面微地震监测示意图２㊀江汉石油职工大学学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图６㊀井中微地震监测示意图㊀㊀以某页岩气水平井为例,同时采用了地面和井中微地震监测两种方式(图７),结合在６万方/天㊁８．５万方/天两个不同生产制度下的产气贡献率情况,对地面与井中微地震监测结果进行对比可知:㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀图７㊀X X 井微地震事件与产气剖面对比示意图㊀㊀１)与井中监测相比,由于微地震事件能量比较微弱㊁地下介质吸收和地面噪音干扰影响较大,地面监测存在能够监测到的有效微地震事件少㊁记录的地震信号信噪比低㊁震源反演定位的精度较差等问题.２)井中监测过程,确定压裂目的层段后,从接受信号强度及干扰因素出发,地震信息接收端应选择有利于地震信息接收的临井进行井下安装,尽量把检波器安装在压裂目的层深度以上,有利于更有效地监测到由压裂释放的破碎能量.３)微地震事件发生数量较多的井段,有利于形成复杂缝网,压裂改造效果较好,对应的产气贡献率高,产气贡献率与微地震事件存在一定正相关关系.３㊀结论１)文章通过对微地震监测技术基本原理和功能结构特点的介绍,为合理优化微地震监测实施方案和监测设备的优选提供了技术指导.２)研究结果表明,与电子式检波器相比,光纤式检波器信噪比更高,在较高温环境下工作其稳定性更好,更有利于分析微震事件出现的空间展布,计算裂缝网络方位㊁长度㊁宽度㊁高度,并结合地震剖面构造和岩性特征,解释裂缝的连通性.３)现场应用结果表明,微地震事件发生较多的井段,对应产气贡献率高,产气贡献率与微地震事件存在一定正相关关系,为优化压裂方案提供了数据支撑.[参考文献][１]刘雪梅,吕晶,等．井下压裂实时监测技术及其应用．石油机械[J ]．２００２,４０(５):１０１－１０４．[２]段银鹿,李倩,姚韦萍．水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用[J ]．断块油气田,２０１３,２０(５):６４４－６４８．[３]杨炳祥,杨英涛,等．井下微地震裂缝监测技术在水平井分段压裂中的应用[J ]．２０１４,３７(４):４８－５０．A p p l i c a t i o n o fO pt i c a l F i b e rM i c r o －s e i s m i c D e t e c t i o nT e c h n o l o g y i nF r a c t u r i n g Ef f e c t E v a l u a t i o n M OL i(G e o p h y s i c a l P r o s p e c t i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e o f J i a n g h a nO i l f i e l dC o m p a n y ,S I N O P E C ,W u h a n ,H u b e i ,４３００３４,C h i n a )A b s t r a c t :R e a l －t i m ed e t e c t i o no fm i c r o s e i s m i c f r a c t u r i n g i s a n i m p o r t a n tm e a n s t ou n d e r s t a n d t h e f r a c t u r i n g ef f e c t a n do p t i m i z e t h e f r a c t u r i ng p r o c e s s ．C o m p a r e dw i th e l e c t r o ni c g e o p h o n e ,o p t i c a l f i b e r g e o p h o n e h a s h i g h e r s i gn a l －t o －n o i s e r a t i o ,b e t t e rw o r k i n g s t a b i l i t y i nh i g h e r t e m p e r a t u r ee n v i r o n m e n t ,a n d i sm o r e c o n d u c i v e t oa n a l y z i n g th e s p a t i a l d i s t r i b u t i o n o fm i c r o s e i s m i c e v e n t s ．B y c a l c u l a t i n g t h e a z i m u t h ,l e n g t h ,w i d t h a n dh e i gh t o f t h e f r a c t u r e n e t Ｇw o r k ,a n d c o m b i n i n g t h e s e i s m i c p r o f i l e s t r u c t u r e a n d l i t h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ,t h e f r a c t u r e c o n n e c t i v i t yc a n b e e x Ｇpl a i n e d ．I n t h ew e l l s e c t i o n sw i t hm o r em i c r o －s e i s m i c e v e n t s ,t h e r e i s a p o s i t i v e c o r r e l a t i o nb e t w e e n g a s p r o d u c t i o n c o n t r i b u t i o n r a t e a n dm i c r o －s e i s m i c e v e n t s ,w h i c h p r o v i d e s d a t a s u p p o r t f o r t h e o p t i m i z a t i o n o f f r a c t u r i n g sc h e m e s ．K e yw o r d s :O p t i c a l F i b e r ;M i c r o －s e i s m i c ;F r a c t u r i n g D e t e c t i o n ;F r a c t u r i n g E f f e c t E v a l u a t i o n [责任编辑㊀赵芳]３㊀莫㊀莉．光纤微地震检测技术在压裂效果评价中的应用。

井中微地震技术与应用

井中微地震技术与应用陈泽东物探公司三大队摘要低渗透油田的水力裂缝特征决定了井网的部署、射孔的方位、压裂设计的优化等，对于储层改造起着指导性作用，直接影响着油田开发的好坏。

我们通过掌握这项技术开拓了勘探面向开发的新领域，进一步认识到水力压裂的裂缝延伸的复杂性，明确了压裂裂缝的延伸情况，在指导油田开发中的井网部署、压裂优化设计、压裂后效果评估方面发挥关键作用。

关键词低渗透油气藏水力压裂井中微地震技术应用效果一、前言中国低渗透油气资源十分丰富，目前国内已探明低渗透油田（油藏）共有300个左右，地质储量40×108t,占全部探明储量的24.5%，广泛分布于全国勘探开发的20多个油区，其中储量在1×108t以上的就有11个油区。

因此，对已开发的低渗透油气田如何进一步提高开发效益，对于石油工业的发展有着十分重要的意义。

区块整体压裂改造技术作为低渗透油田高效开采的有效方法，在各个低渗透油田被广泛采用。

因此必须对区块整体压裂改造技术进行系统研究，以期对不同类型的低渗透油藏提出相应的开发模式，以提高开采效益与开发水平。

低渗透油田的水力裂缝特征决定了井网的部署、射孔的方位、压裂设计的优化等，对于储层改造起着指导性作用，直接影响着油田开发的好坏。

但是目前常用的各种测试方法由于受地貌条件、井斜及仪器位置的限制，使得测试结果可信度低。

因此采用目前国际上最先进的井下微地震裂缝测试技术对压裂过程中水力裂缝的特征进行监测与描述，对于提高裂缝测试水平、促进压裂工艺及开发技术进步意义重大。

二、井中微地震技术原理及特点井中微地震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大的裂缝，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，包括压缩波和剪切波，类似于地震勘探中的震源，但其频率相当高，其频率通常从200Hz到2000Hz左右的范围内变化。

微地震监测技术及其在油田中的应用现状20050505[1]

［］９
。为客户提供的信
息也还仅局限于微震事件发生数量、频度和简单的定位。但是随着对震源参数的不断深入研究和掌握，微地震的应用范围还会进一步扩大。特别是在复杂地质条件下，精细的常规地震勘探所需的成本
第５期
刘百红等．微地震监测技术及其在油田中的应用现状
３２７
出压裂后裂缝的空间几何形态，评价压裂液性能和而且可给出避免油、水井连通，发生压裂工艺效果，水淹、水窜的排列方向以及为下一步制定地质方案提供科学依据。实际作业时一般通过在邻井（作为观察井）中放置１通常为检波器）阵２４８级三维地震传感器（～列进行裂缝检测。通常将现有的生产井作为观察井，在检测前取出井中的生产油管，并在储层上方放一个临时桥塞。检波器阵列位于待压裂地层的上方，分布范围从顶部到底部约２３０ｍ。检测要求使用低固有噪声的灵敏检波器，并能连续提供井下应用测量数据。在压裂结束时使用低浓度支撑剂，确定裂缝的方四维微地震技术检测裂缝的形状，向、长度和高度。在压裂处理期间，微地震波的位指示裂缝不断延伸。置随时间从作业井向外移动，检测数据不仅可以描述射孔层附近的裂缝，也可提供相应的裂缝增长方向的图像。有时，压裂作业中，在开始注入支撑剂后，会出现滤砂现象，表现为地面压力开始上升。在此期间，在观察井附近发现地震波数目增加，由此可判断出发生堵塞的位置。以便立即停止注入支撑剂，并冲洗堵塞段，冲洗后再重新注入支撑剂。这时堵裂缝得以继续延伸，裂缝末端会重塞段被冲洗掉，新出现地震活动。３．２用微地震监测技术进行水驱前缘监测微地震波进行的水驱前缘监测，旨在了解和掌握每口注水井的注入水的波及范围、推进方向及区块的水波及区，为合理部署注采井网、挖掘剩余油、提高最终经济采收率提供可靠的技术依据。根据最小周向应力理论、摩尔库仑理论、断裂力学准则

微地震监测技术在油田开发中的应用

•
在现场识别前训练5分钟，可以与计算机中已有的信
号特征对比，对监测地点的噪音及信号特征予以鉴别及留
存，提取频率谱，幅度谱，导波，包络特征，拐点特征等
标志去区分当地的信号与噪音。
•
正式工作时，逐路、逐段的予以识别。经严
格检测，在其中任一路上检测出可用信号后，与
其它路做互相关。在由台站分布所限定的时段内，
z0）是微震震源的空间坐标，是待求的未知数。未知数的
个数少于方程个数，方程组是可解的。解出四个未知数的
最少方程个数是四个，这要求至少有四个分站，若有四个
分站有记录信号，便可以进行震源定位。但只有五个以上
的站记录到信号，才会保证足够的定位精度。
•
式（1-4）可以写成标准系数矩阵形式,有很多求解矩
阵的方法可以解出；再把解出的结果代入式（1-3）中就
(X2
X0 )2
(Y2
Y0 )2
H
(T3 T0 )2VP ( X 3 X 0 )2 (Y3 Y0 )2 H
(T4 T0 )2VP ( X 4 X 0 )2 (Y4 Y0 )2 H
(T5 T0 )2VP ( X 5 X 0 )2 (Y5 Y0 )2 H
• 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。
微地震监测技术在油田开发中的应用
• 微地震监测技术是计算机及信号识别技术高度发展的产物。国内外很多科研机构、

微地震监测技术在低渗透油田生产开发中的最新应用

图3.朝46-126井第一层两次压裂裂缝走向迭加图
图3是朝46-126井的压裂转向观测结果。图3中,左侧的图是第一次压裂的微地震监测结果;中间的图是第二次压裂的微地震监测结果; 右侧的图是两次压裂的迭加图, 第一次压裂获得的微地震点用红色表示,第二次压裂获得的微地震点用兰色表示。从图3可以看出,二次压裂,人工裂缝方位有近20度的变化，为北东49.0度和北东71.3度; 仔细观测图3,可以看出,第二次压裂,东翼近井人工裂缝近东西向,东西向裂缝长度近50米，然后左旋转向第一次压裂裂缝的方向,出现明显的典型裂缝转向过程。
2.典型应用及实例
我们在油田多个生产领域中，应用该技术，取得了令人满意的结果。
2.1地震监测技术在井网布置与调整中
的应用
2003年3月9日,在吐哈油田,监测了S3-231井的人工压裂过程,监测给出人工裂缝方向(图1)。图1中，红色井位为油井，蓝色井位为水井。该井压裂层位：Q1（3+4），深度 2911.00-2935.20m，压裂前日产液5m3，含水80％。根据原始地应力资料，该区域最大主应力方向为北西38-50度，因此压裂该井，希望裂缝延伸到理想的方向来改善井网注采。压裂以后，S3-231井水淹，含水高达99%。根据人工裂缝监测成果，判断水来自S4-24井。在对S4-24井进行水控以后，S3-231井日产液28m3，含水降为75%，日增油6 m3。
2.2微地震监测技术在油田压裂转向中
的应用

2.2.1压裂转向监测实例 2.2.2 新裂缝延伸机制分析
2.2.2 新裂缝延伸机制分析

形成新缝的常见机制是形成同一控制因素下的新缝，这一控制因素多为原地应力场。由于与老缝相连的射孔被堵住，压裂液必然通过其它射孔作用在井壁上，在比形成老缝更高的破裂压力下形成新的初裂缝。其力学机制可以写为： COS2（Δυ）》1-（T，-T）/（S1-S2） (3) 这里: T是井壁形成新裂缝处的岩石抗张强度;T，是最大水平主应力方向处的岩石抗张强度。由（3）式可以看出，新裂缝偏离最大水平主应力方向的最大角度Δυ与测点的差异应力正相关，差异应力越大，(3)式右侧第二式的值越小,(3)式右侧的值越接近1,偏差角度也小。如果差异应力很小，新老裂缝的夹角就可能很大。大庆油田油层相对较浅,水平差异应力较小,有利于压裂转向施工。

油气田开发中微地震监测技术的应用

油气开采化工设计通讯Oil and Gas ProductionChemical Engineering Design Communications·47·第44卷第7期2018年7月微地震监测在油气田开采中有着广泛应用，其主要被应用在水利压裂裂缝监测、火烧油层监测、地应力监测等多个方面，并且在实际应用过程中取得了不错的成绩，因此加强对该项内容的分析是必要的。

1 微地震监测技术应用过程中优势微地震监测在具体应用过程中，不仅可以明确裂隙的展布和方向外，而且够提供长度、高度、延伸范围等各项内容。

微地震监测技术在具体应用过程中的优势如下：在井壁推靠的三分量探测系统中安装高保真地震响应系统，通过对该系统的应用可以接收到垂直分量数据，从而完成裂隙高度的探测工作，而方位探测则可以通过水平分量完成[1]。

对于压裂裂缝的范围和分布情况，可通过裂隙的监测和控制完成。

通过对微地震监测的应用，可以大幅度降低压裂作业期间的成本，并且能够优化作压裂方案。

2 油田气开发中对微地震监测技术的应用2.1 监测水力压裂裂缝水力压力会影响裂缝四周厚度不足的层面，由于稳定性较差，因此在具体作业期间容易出现“微地震”。

通过分析可知，微地震发出的弹性波的频率较高，同能够达到声波范围。

通过传感器可以检测到该信号，通过数据处理后，能够获取震源相关的信息，从而帮助相关工作人员完成相应的分析工作。

通过对光缆进行合理利用，将三分量动态采集检波器布置在压裂井旁的邻近井井底相对应的储层中，在对其进行具体应用过程中，通过对裂缝一段岩石的滤失区裂隙和张性破裂的剪切滑动引起的地震信号，最终得到准确的裂缝高度、方位、长度，以及不对称空间分布的具体特征情况。

被储层压会对岩石的结构造成一定影响，通常会发生损坏，同时会出现一定的裂缝空间，通过观测可以发现在裂缝周围会出现一些微小形式的地震，然后收集地震波信号，并且对地震波进行整理，最终便可获取微地震震源的具体范围，得到储层压裂相关数据内容，完成相应的分析工作。