微地震裂缝监测技术讲解

第一章 1.2 微地震人工裂缝监测原理
该监测系统采用6分站，无线传输，主站分析实时定位 系统。监测压裂或高压注水时出现的微震点分布，用微震点 分布描述裂缝形态。 微地震震源以走时方法定位，假定自震源发出的微地震 信号以直线传入地震检波器，把弧线传播途径拉直为一条直 线，以方便油田使用。这一假设是测试误差的主要来源。 由于随深度的减小，波速降低，近地表的地震波传播途 径与地面趋于垂直。由于P波的振动方向沿传播途径，S波的 振动方向与传播途径垂直。因此，P波的振动方向垂直于地面， S波的振动方向平行于地面。 有的油田地层松软，S波不稳定。本系统检波器垂直放 置，对沿传播途径振动的P波敏感；垂直于传播途径振动的S 波衰减大，只记录分析P波。
第一章 1.1 人工裂缝监测方法
人工裂缝监测有多种方法：示踪剂方法、电位法、 地倾斜方法等等。 示踪剂方法滞后，可靠性受监测井的周围分布井 所在位置限制；电位法受气候、深度限制，且需较多 的测点，测区范围局限；地倾斜方法也受深度限制， 且与覆盖层厚度、品质有关，需较多的测点，测区范 围局限；只有微地震方法即时，控制范围大，适应面 广，近年来在国际上得到广泛的应用。使用微地震方 法，近年来取得了一些令人瞩目的成就。我们参照国 际上的先进经验，发展了自己独立的观测系统，在不 同领域的应用中，也取得了可观的成绩。
前 言
经历时二十个月，紧跟国际先进水平的攻关研 究，双方认为，该项研究达到了预期目标，完成了 自动识别，实时监测和后自动处理压裂和高压注水 所形成的人工裂缝的完整硬﹑软件系统。 该系统于2001年12月进入现场，经6个月的磨 合与改进，通过实时监测与后自动处理对比；同一 口高压注水井连续二次监测结果的对比(相隔仅一小 时)；监测结果与现场其它资料的对比；监测结果与 开发效果的对比。我们认为：该系统监测结果可靠， 重复性好。研究达到了国外同类研究的水平。
5.8 二氧化碳压裂监测
第六章 可靠性检验
6.1 复测井监测结果 6.2 本技术可靠的最直接证明 6.3 对比监测实例
附 录
附录1 附录2 附录3 附录4 附录5
Hale Waihona Puke Baidu
电路原理图 电路图 程序使用说明 设备外观图
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前 言
在现有研发水平上，参照国际先进水平，研发人 工裂缝实时监测系统。该系统的研究目标是：参照国际 上的最新研究成果，以监测微地震方法，现场即时给出 人工裂缝形态(方位，长度，参考性高度，产状)及延伸 过程。为油田压裂设计，压裂质量判断，注水前缘分析 提供及时依据。 该项工作于2001年1月份启动，2001年6月份进入 现场，2001年10月份取得第一次成功观测，提出项目 的改进目标。2001年10月至2001年12月份根据观测中 发现的问题改进硬件，2002年2月份改进后的软件观测 成功。之后，完善软件功能，2002年6月分项目完 成,2002年8月分项目通过评审验收,整个项目研制历时 二十个月(项目验收评委及意见见附录1、2)。
前 言
整个项目包括: 深井、深埋式、嵌入式的硬件 系统;电路及无线传输系统，计算机分析记录系统； 及配套软件(附录3、4、5、6)。 该系统可以在井下几百米进行深井监测，也可 以在地面监测。 在现场实时监测，显示裂缝监测结果的同时， 记录下全部原始波形数据。原始波形数据可以由自 动识别程序再分析，分析结果可以与实时监测结果 对比，检测分析结果的重复性。也可以以不同速度 复现监测结果，再分析微地震出现过程。
第二章 地震波传播理论
2.1 裂缝扩展机制 2.2 微地震信号强度预测 2.3 微地震信号识别 2.4 软件功能
第三章 裂缝尺度讨论与置信度分析
3.1 测试裂缝与进水裂缝比较 3.2 置信度分析
第四章 实际应用领域
自本系统开发成功以后，我们在不同领域成功地应用了这项技术。
4.1 人工裂缝监测 4.2 人工裂缝转向监测 4.3 注水前缘监测
目 录
前 言
第一章 人工裂缝监测原理
第二章 地震波传播理论 第三章 裂缝尺度讨论与置信度分析
第四章 实际应用领域
第五章 应用实例 第六章 可靠性检验
第七章 吐哈油田注水、压裂监测
第八章 结语 附 录
第一章 人工裂缝监测原理
1.1 人工裂缝监测方法 1.2 微地震人工裂缝监测原理 1.3 微地震源定位
4.4 采油波及区监测
4.5 对井井底连通监测
4.6 核废料处理过程中的微地震监测
第五章 实例应用
5.1 辽河曙2-3-33井人工裂缝监测结果及分析
5.2 中原油田卫357井压裂转向监测
5.3 华北油田注水监测 5.4 对井井底连通实例
5.5 核废料处理监测
5.6 堵水、调剖前后的微地震监测 5.7 爆破压裂监测
第一章 1.2 微地震人工裂缝监测原理
压裂或高压注水时，由于地层压力的升高，根据摩尔库伦准则，沿着裂缝边缘会发生微地震。实际微地震的 频段从几十到几百周，相当于-2至-5级地震。一般来说， 震级越小，频率越高。我们仪器的工作频段为 50-200 周， 仅取较大的微地震(-2级)。记录这些微地震，并根据微地 震走时进行震源定位，由微地震震源的空间分布可以描 述人工裂缝轮廓。微地震震源空间分布在柱坐标系三个 坐标面上的投影，可以给出裂缝的三视图 (俯视图、侧视 图、前视图)，分别描述人工裂缝的长度、方位、产状及 参考性高度。与其它方法相比，该方法即时，方便，适 应性强，为国际上的同行广泛使用。
第一章 1.2 微地震人工裂缝监测原理
摩尔-库伦准则可以写为：
Τ≥ τ0 +(S1+S2-2 P0)/2+(S1–S2)cos(2φ)/2
(1)
(2)
τ= (S1–S2)sin(2φ)/2
(1)式左侧不小于右侧时发生微地震。式中，τ是作用在裂缝 面上的剪切应力；τ0 是岩石的固有无法向应力抗剪断强度， 数值由几兆帕到几十兆帕，沿已有裂缝面错断，数值为零； S1，S2 分别是最大，最小主应力；P0是地层压力；φ是最大 主应力与裂缝面法向的夹角。由式(1)可以看出，微震易于沿 已有裂缝面发生。 这时τ0为零，左侧易于不小于右侧。P0增 大，右侧减小，也会使右侧小于左侧。这为我们观测注水， 压裂裂缝提供了依据。