压裂裂缝监测技术共48页
压裂监测技术简介1
•
微地震来自地下介质质点的位移，只要 质点间发生相对移动，就会出现微地震。 微地震发生不仅是破裂过程。微地震信号 强度对我们的仪器水平提出要求，达不到 要求就记不到微地震。
2.微地震发生与强度
• 用微地震波确定油田压裂裂缝走向、形态， 有三个基本假定：(1)裂缝扩展是间歇的、 脉冲式的，可以形成众多的、分立的、分 布在裂缝面上的微震震源。(2)这些微震震 源的定位结果，这些震源的排列趋势可以 反映裂缝的走向、长度和高度。(3)压裂裂 缝优先沿着破裂强度最低的方向。
5.先进的微地震信号识别、定位技术正演网格搜索信号识别、定位技术
把被监测空间切 分成三维网格， 把每个网格节点 模拟为震源，进 行时间偏移、叠 加。叠加后波形 清晰、可见的节 点为震源点。
图8.正演网格搜索识别、定位技术示意图
（1）.技术关键
• 用速度模型计算出各节点至各台站的走时 及彼此间的走时差。 • 用时间偏移对齐来自某一指定节点的地震 信号；叠加这些信号，寻找经叠加信号明 显增强的那些节点，该节点即为震源。 • 网格节点依据压裂控制区设计，来自节点 的的地下信号是压裂形成的微地震。
图1.油田微地震强度、频度示意图
Frequency of Occurrence, log10
2
micro-earthquakes micro-seismicity earthquakes
0
-4
-3
-2
-1
ML
0
1
2பைடு நூலகம்
3
2.记到微地震-微地震信号强度
•
• 发展质量更高的监测系统是微地震技术发展 的必然趋势。记不到微地震，一切分析技术均没 有用武之地。 油田水力压裂形成的微地震分布在-1至-5级， 地下微地震信号的强度可以由下式估计，依据古 登堡的体波震级理论【3】： (3) M lg 3 A。 +Q( H , r ) 可以估算测点微地震幅度： =0.72*10-4 (4) 式中，单位是微米。
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。
压裂实时监测
Any questions
?
水力压裂井下实时监测的认识
1、填补了水力压裂工艺井下各种参数录取的空白， 提高了对储层的认识，提供了准确的参数用于压裂技术 分析，对以后的压裂参数的优化具有深远的意义。 2、井下工具简单，不产生节流，可满足大排量施工 ，不影响测井、测试作业，不会增加压裂管柱的复杂性 ，不会造成井下情况复杂化，施工成功率比较高， 3、简化了压裂井作业施工工序，可省去单独测压工 序，提高了作业时效，避免了单独测压井筒压力恢复后 井口产生溢流导致环境污染，处理技术难度大的现象。 4、可以全过程（下压裂管柱、等压力、压裂、管井 恢复、放喷、起压裂管柱）录取井底压力、温度的变化 情况
5、特别对封上压下、CO2 泡沫、增能压裂井 ，能了解真实的井底温度、压力变化。 6、用井底压力进行小型压裂测试解释，解释 结果更可信。 7、可对下压裂管、起压裂管、压裂施工、放 喷的作业施工进行监督，准确的分析作业时效。 8、分析不同的储层、不同的季节，特别是冬 天压裂施工井底的温度变化情况，在压裂工艺制 定措施时，采取合理的、必要的预防原油结蜡措 施和破胶措施。 9、利用大量的现场数据可对压裂软件温度场 的分析进行修正。 10、遗憾的是该技术目前不能实现真正的实时 监测，实时数据传输，仅能进行事后分析。
泵压、环空、井底压力对比
井底压力、“净压力”曲线
分析：
1、“净压力”破裂16.1---前置13.1，下降3.0。加砂结束 为17.19，上升4.09。
2、裂缝延伸：开启－高度增加－宽度增加－饱填砂
3、缝高控制在一定范围
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。
裂缝监测技术报告
放射性同位素示踪剂法：是在压裂过程中将放射性示踪剂 加入压裂液和支撑剂，压裂之后进行光谱伽马射线测井 温度测井：用于测量由于压裂液注入导致地层温度的下 降，将压裂后测井和基线测量进行比较，可以分析得到 吸收压裂液最多的层段。 声波测井：利用压裂液进入井筒的声音变化情况能够 确定压裂液流动的差异，从而得到井筒裂缝的大致高 度。
施工压力分析
生产动态分析法
间接监测技术
静压力分析方法
不稳定试井法
一、裂缝监测技术目的与意义
放射性示踪法
井温测井 直接的近井 地带技术
放射性示踪法 井眼成像测井
井径测井 电位法 微地震 周围井井下倾斜
直 接 监 测 技 术
直接的远井 地带技术
地面测斜
施工井倾斜仪
过套管交叉偶极横波 测井监测技术
一、裂缝监测技术目的与意义
3 直接近井筒裂缝监测
是在井筒附近区域通过对压裂后页岩气井的流 体物理特性，如温度或示踪剂等进行测井，从而获 得近井筒范围裂缝参数信息。
注意：
直接近井筒裂缝监测通常作为选择应用技术的补充。
主要包括以下几种方法
放射性同位素示踪剂法、温度测井、声波测井、井 筒成像测井、井下录像和多井径测井技术。
二、页岩气井水力压裂监测技术
对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资
料，结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数， 应用数学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的 是得到裂缝及压裂施工评价参数，从而对压裂施工过 程有一个及时、科学的认识。该技术具有适时、准确 、高效、快速的特点。
二、页岩气井水力压裂监测技术
基础数据录入
常规测井资料导入 井下监测资料导入 井温测井资料导入
累积时间（h）
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。
人工压裂裂缝的检测
人工压裂裂缝的检测人工压裂直接关系到压裂效果。
压后产量及其稳产效果等都决定于人工裂缝的几何尺寸和裂缝方位，而裂缝方位有直接关系到井区的井网布置和开发政策。
压裂后对所产生裂缝的几何形态的检测是压裂施工的一项重要工作。
对目前国内外广泛采用几种不同的检测方法来综合分析。
裂缝高度的检测目前对水力压裂裂缝高度的检测技术中，效果比较好的有油井温度测量法和放射性同位素示踪法。
油井温度测量法是在压裂前先测出地层基准温度剖面，然后在压裂时将冷或热的压裂液压入裂缝中，在压裂结束后测的井温曲线在裂缝段会发生温度异常，根据井温曲线上的温度异常范围来确定裂缝的高度。
放射形同位素示踪法又分为两种方法，一是在支撑剂中加入示踪剂，压裂结束后用伽玛射线测井法测量裂缝中的放射形示踪剂确定裂缝的高度。
二是在施工的最后，在压裂液中加入示踪剂，再进行伽玛射线测井。
裂缝方位和几何尺寸的检测目前检测裂缝的方位和几何尺寸的主要方法是在裸眼井中用下井下电视测量、微地震测量、无线电脉冲测量等方法对裂缝进行探测，通过传送系统在地面进行实时显示，根据图象观察和分析裂缝的方位和几何形态。
地层人工裂缝监测方法有诸多，其中以微地震方法最为及时、直接、可靠。
当压裂井实施压裂形成人工裂缝时，沿裂缝面必然出现微震，微震震源的分布反映了人工裂缝的轮廓。
根据监测结果可以汇出裂缝的形态、方位、高度、产状，从而弄清油田地应力方向。
井温测井可用来评估水力裂缝高度，通常可根据压裂作业后很短时间进行的关井测井曲线上的高温异常或低温异常来确定。
挤入的压裂液一般比被压裂地层的的温度低，在压裂过程中，低温压裂液被挤入裂缝，而井周未被压裂的地层散热从而降温。
关井后，对应着未压开地层的井眼部位，通过非稳态的辐射热传导方式，温度逐渐转回至地热温度;在被压开地层段，主要以热传导方式升温。
由于辐射热交换比热传导交换的速度快，因此被压开地层的升温相对慢，所以在相应的井温曲线上呈现低温异常。
利用动态资料识别裂缝油藏注水后，注入水很容易沿裂缝窜进，使沿裂缝方向上的采油井见水快，油藏含水上升快，可能在很短的时间内就进入高含水阶段，而位于裂缝两侧的油井见效慢，压力恢复慢。
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
压裂效果地震监测技术研究(“压裂”文档)共134张
在处理微震数据时，首先应该对不同的波形进行波场分离，使P波 和SV波分离归位，得到完整的P波和SV波地震记录，为进一步的多 波处理及参数提取奠定扎实的基础。
基于F-K域的波场分离
基于F-K域的波场分离的方法就是基于F-K域多波变速波场分离， 同时考虑了地震波的视速度，偏振特性及传播速度变化根据描述 这二者关系的波场分离矩阵，在F-K域变换过程中进行分量分解可 以实现有效波场分离。
备注
1、短套管位置：(1)2412.77-2417.82m (2)2592.73-2597.74m 2、固井质量：合格
2008.11.14 5.15m
下深 m
1674.93 2695.02 2683.79m
地面记录系统
地面记录系统： HDSeis GeoRes Imagine
采样率： 监测方式：连续监测、事件触发 数据格式：SEG-2 记录长度：3s（连续监测数据）、（触发事件数据） 监测窗口：256ms
其特点是：在三分量检波器记录上，每个分量上P波和S波 成对出现，并且三个分量上的P波波至时间和S波波至时间分别相
同。
取得的成果及创新点
P 波 S 波
取得的成果及创新点
导套管波折当射微波震震源和观测点都位于低微速震波反导射波层（裂缝带） 时便可形成并记录到导波。它是微震能量被封闭在裂缝带内 传播时形成的
与传播路径方向(ΦR)的差值就是检波器的方位校正量(ΦΔ)。 ΦΔ= ΦS – ΦR
对微震初至进行极化分析以后，再利用检波器的方位校正量 进行校正，就能确定出震源的真实方位角。
极化分析
极化分析的基本思想 寻找一定时窗内的质点位移矢量的最佳拟合直线。如时窗内的波形被
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。
第15页/共57页
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
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。
压裂施工井下监测技术简介
压裂施工井下监测技术简介二O 一七年五月二十五日压裂施工井下监测技术简介1 开展压裂施工井下监测的目的意义水力压裂是油气层增产的最有效方法之一，目前尽管水力压裂在理论、设备、工艺技术等方面都有了较快的发展，但在现场施工中仍存在不少问题。
例如现场施工时如何根据施工曲线确定裂缝类型、裂缝的延伸状况及准确获得裂缝的几何尺寸、滤失系数、闭合压力、闭合时间、地层主应力等都没得到有效的解决。
随着油气藏整体压裂技术的发展，压裂的实时监测及压后评估技术必将受到广泛重视，相应的压力分析及解释技术也急需进一步的发展和完善。
此外，同一区块一口井的压裂测试和解释，对于准确取得压裂所需要的参数并即时修改压裂设计是非常必要的，从而为下一次压裂措施作业提供借鉴和指导作用，这也是近年来实时监测及压后评估受到广泛关注的重要原因。
压裂压力是指压裂施工过程和停泵后井底或井口压力，压裂压力曲线是指压裂压力随时间的变化关系。
由于目前缺少直接测量水力裂缝的长度及导流能力等重要参数的手段，因此影响了分析压裂成败的原因及进一步提高水力裂缝效果的途径。
但是地下填砂裂缝的存在总要反映在压裂前后油井压力与产量的变化上来，特别是压力与产量随时间的变化速度与水力裂缝的长短、导流能力的大小等参数有直接关系。
通过对施工过程中压力曲线的分析，可以确定裂缝的延伸方式和施工期间任意时刻裂缝的几何参数，对停泵后压力曲线（称为压降曲线）的分析，能为压裂设计提供重要的设计参数，如地层有效滤失系数、压裂液效率等。
因而对压裂压力曲线的分析可以提高压裂施工的成功率和有效率。
2 压裂施工监测技术的发展趋势压裂施工过程及其后的排液过程中都包含有许多反映油气层和裂缝性质的参数，如何进行该过程的动态监测及反演地层参数及有关裂缝的参数的获得是今后发展的主要方向，它可以及时、快速、高效、准确地了解地层参数及有关裂缝的参数，达到快速评价压裂效果的目的。
同时可以部分取消压裂后的试井测试（如测温、关井静压、示踪测井等），减少不必要的测试费用并可提前生产等。