压裂裂缝监测技术

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。 重点包括试井设计（试井地质设计、试井施工设计），
试井资料录取技术要求，试井施工，试井解释，试井报告
编写。
间接方法
不稳定试井分析
间接方法
不稳定试井分析
近井地带监测技术
地震（passive seismic），有时也称声发射法（acoustic
emission），指的是利用水力压裂、油气采出或常规注水、 注气以及热驱等石油工程作业时引起的地下应力场变化而 导致岩层裂缝或错断所产生的地震波，进行水力压裂裂缝 成因、或对储层流体运动进行监测的方法。
远场地带监测技术
微地震监测技术
放射性示踪剂技术
向井内注入被放射性同位素活化的物质，并在注入活化
物质前、后分别进行伽马测井，对比两次测量结果，找出活 化物质在井内的分布情况，以确定岩层特性或井的技术状况 或油气层动态。 被压开的裂缝段吸附大量的放射性同位素物质，造成自 然伽马值升高，而未被压裂的井段由于基本没有吸附放射性 同位素物质，其测量的自然伽马值基本不变。
导流 能力 ◆ ◆ ◆ ○ ○
类型
诊断方法 净压分析
局限性 油藏模拟与实际不符 要求准确的渗透率和压力 要求准确的渗透率和压力 仅能探测井筒附近 受到岩层导热性影响
缝长 ◆ ◆ ◆ ○ ○
缝高 ◆ ○ ○ ◆
缝宽 ◆ ◆ ◆ ◆ ○
方位 ○ ○ ○ ◆ ○
倾角 ○ ○ ○ ◆ ○
体积 ◆ ○ ○ ○ ○
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
中的流体比例的大小。
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 得到水力裂缝的尺寸。 与地面倾斜仪裂缝测量等 其他裂缝监测技术相比，井下
间接 诊断
试井分析 产量分析
直接 的近 井地 带技 术 直接 的远 井地 带技 术
放射性示踪法 井温测井
◆ ○ ◆ ○
◆ ★ ◆ ★
井眼成像测井 井下电视 井径测井
微地震 周围井井下倾斜 地面测斜 施工井倾斜仪
只能在裸眼井工作 只能录取射孔孔眼情况 固井质量会影响结果
信号较弱，需特殊处理 井距越远，分辨率越低 随深度增加，分辨率下降 缝长必须由缝高和缝宽算出
近井地带监测技术
近井地带监测技术获取参数数据表
技术
主要
可能估计参数
手段
放射性 示踪剂 温度测井
限制
探测深度 小层岩石的导温 系数影响结果 用于套管井，有 孔眼的部分
长度 高度 宽度 方位 倾角 体积 导流
√ √ √ √
√
井下电视
√
√
井径测井 取决于井眼质量
远场地带监测技术
微地震监测技术
微地震监测（microseismic monitoring），或叫无源
缝的几何参数。
压裂裂缝监测技术
压裂裂缝监测技术
压裂监测
间 接 方 法 施工压力分析 不稳定试井
直接的近井地带技术 放射性示踪剂 温度测井 井眼成像测井 井径测井
直接的远场地带技术 地面倾斜图像 微地震像图
生产测井 井下电视
周围井井下倾斜图像 施工井倾斜仪像图
压裂裂缝监测技术
近井地带监测技术
— 监测压裂液和支撑剂中
的放射性示踪剂，确定
压裂施工期间压裂液和 支撑剂所到达的区域。 — 使用不同的放射性同位 素可以确定不同的施工
阶段。
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。 重点包括示踪剂的选择和用量，地面设备和下井仪器， 施工流程，测井原始资料质量要求，安全、防护及环保要 求。
压裂裂缝监测技术
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
the volumes for each additive
(from the acid, to the slickwater lubricant and friction reducer), tracking volwk.baidu.commes of water, and ensuring that equipment is functioning properly.
上异常点 裂缝上端
中的温度场异常会逐渐恢复，
裂缝上端
因此要求压裂后的井温测试
温度低值点
应在压裂施工结束后较短的
裂缝下端 裂缝下端
时间内完成，否则会影响应
用井温测井资料解释缝高的
精度。
近井地带监测技术
井温测井技术
操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准
SY/T 6691-2007”----《测井作业设计规范》， “中华人民 共和国石油天然气行业标准SY/T 6161-2009”----《天然气 测井资料处理及解释规范》执行。 重点包括设计准备，内容及一般要求，解释准备工作， 测井资料处理与解释。
压裂液和支撑剂——结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂
部分单层分布技术的新型水力压裂工艺，使产量高于同条件对比井15%至
60%，累积产量平均增加45%。 压裂监测——IntelliFrac技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震
监测技术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时
对压裂作业进行控制。 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。
近井地带监测技术
井下电视技术
通过井下电视，可以对井下的各种复杂现象进行直接 观测，获取常规测试无法得到的复杂现象和资料。
近井地带监测技术
井温测井技术
压裂施工期间，压
裂液使地层冷却 ，由压
前和压后的井温剖面对
比，确定压裂裂缝的高
度。
近井地带监测技术
井温测井技术
由于压入井内的液体有
限，随着时间的推移，井筒
数据预处理
泵入过程压力反演 闭合过程压力反演 返排过程压力反演
数据计算处理
结果显示 设计报告输出
间接方法
不稳定试井分析
不稳定试井分析用于评价油气藏 的动态特征和地层参数。
45000 40000 35000
压力（KPa）
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 500 1000 1500 2000 2500
远场地带监测技术
微地震监测技术
第 二 步 现 场 监 测
第 三 步 提 交 报 告
地面微地震裂缝监测流程图
远场地带监测技术
微地震监测技术
由于地面观测较井下观测安装容易、操作简单，所以成本 低，只要在地面能够记录到微震事件，地面观测比井下观测更 加优越。 虽然我国的微震监测技术起步较晚，但经过几年的发展， 在油田中的应用越来越多，经过几年的试验应用，取得了较好 的效果，但需要注意的是国内油田的监测工作基本上都是由国
外公司或利用国外监测系统在中国开展的试验性监测项目。
远场地带监测技术
微地震监测技术
The monitoring of the fracture treatment includes tracking every aspect of the process from the wellhead and downhole pressures, to pumping rates, density of the fracturing fluid slurry, tracking
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
微地震监测技术
工艺流程
远场地带监测技术
微地震监测技术
第一步 收集资料
1. 基础数据（含地理位置、井史等）； 2. 测井解释数据表； 3. 详细井斜数据表； 4. 压裂施工方案； 5. 区块构造井位图。
微地震技术的优点包括：测量
速度快；微地震事件位置能够 实时确定；能同时确定裂缝的长度、高度和方位；具有噪音过滤 能力；现场应用方便。
远场地带监测技术
周围井井下微地震监测技术
从地面倾斜仪和近井眼地 下倾斜仪观察到的由一次
简单水力裂缝造成的预期
的形变模式。
合适的仪器串设计，包括选定仪器串下入的深度、检波
○ ○ ○
★ ★ ◆ ◆
○ ○ ○
○ ◆ ○ ★
◆ ○ ◆
★ ◆ ★ ○
◆ ○ ○
◆ ◆ ★ ○
○ ○ ○
○ ◆ ★ ○
○ ○ ○
○ ○ ○ ○
★—可信
◆—比较可信
○—不可信
压裂裂缝监测技术
压裂裂缝监测技术
简 单 发 展 历 程
3-D计算模型发展于20世纪70年代后期、80 年代初期 净压力分析技术发展于20世纪80年代后期、 90年代初期 直接监测技术发展于20世纪90年代后期，监 测结果与计算模型有相符的、有不相符的
间接方法
在不影响压裂施工的前 提下监测压裂施工井下 施 压力变化的全过程。
安装监测装置
下管柱
工 压 力 分 析
测压孔
投球坐封
水力锚 封隔器 监测装置 坐封球座
压裂施工
解封起管柱
压裂层
效果评价
间接方法
施 工 压 力 分 析
泵入过程
闭合过程
返排过程
测试结束
间接方法
施工压力分析
对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资料，
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，通过布置在被
监测井周围的 A、B、C、D……等监测分站接收到微震 波的到时差，会形成一系列的方程组，反解这一系列方程 组，就可确定微震震源位置，进而给出裂缝的方位、长度、 高度、产状及地应力方向等地层参数。
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。
间接方法
基础数据录入
常规测井资料导入
施 工 压 力 分 析
井下监测资料导入 井温测井资料导入
远场地带监测技术
地面倾斜监测技术
压裂施工过程中地层形成
裂缝时，地表将产生微量位移
（一般0.003～0.13cm），这种
微量位移可以通过高灵敏度的 水平仪测出。
远场地带监测技术
地面倾斜监测技术
能够监测水力压裂造成的地面变形或地下移位情况。倾 斜仪是一种非常敏感的工具，能够感觉到小到十亿分之一的 位移梯度变化（或倾斜）。由倾斜仪测量到的地面位移可以 直接用来确定水力裂缝的方位和倾斜情况；同时，当多个平 面出现裂缝增长时，还可以确定注入到每个水平或垂直裂缝
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 单井不稳定试井 压力恢复试井 中途测试 不稳定试井 多井不稳定试井 干扰试井 脉冲试井
器的个数及柔性连接的长度等，是成功监测的前提。
远场地带监测技术
远井地带监测技术获取参数数据表
技术 手段 微地震 监测
主要 限制 不能应用于所 有地层 受深度限制
可能估计参数 长度 高度 宽度 方位 倾角 体积 导流 √ √ √ √
地面倾斜
监测 井下微地震
√
√
√
√
√
监测
受井距限制
√
√
√
√
√
√
√
2009年页岩气压裂新技术