电位法井间监测技术在压裂裂缝监测中的应用

石油地质与工程2011年3月PETROLEUM GEOLOGY AND ENGINEERING 第25卷第2期文章编号:1673-8217(2011)02-0126-03
电位法井间监测技术在压裂裂缝监测中的应用
吴柏志1,李军2
(1.中国石油大学(北京)博士后流动站,北京昌平102249;2.中石化胜利油田分公司桩西采油厂)
摘要:考虑五号桩油田特低渗油藏的整体开发井网部署,有必要对压裂过程中裂缝大小和方位进行实时检测,为此,结合油藏及现场地面概况,引入并实施了电位法井间检测技术。

详细阐述了该技术的测试原理、测试仪器系统、测试工艺及后期数据处理方法;电位法井间检测技术共在五号桩油田应用5井次,其中,桩74-14-12井的裂缝检测认为该井主要存在两条大裂缝,裂缝长度为97m 和83m,方位为75和240,其中,一条裂缝伸向水井是导致该井压裂后高含水的原因,通过对应水井的停注控水,该井获得日增油3t 的效果。

电位法井间检测技术的应用为后期压裂效果分析和井网部署提供了重要依据,同时也进一步说明该技术的实用性及今后的推广前景。

关键词:电位法;井间监测;压裂裂缝方位;五号桩油田
中图分类号:TE357.14文献标识码:A
随着油田开发的不断深入,特低渗油藏已成为
油田产能接替和建设的重点。

压裂作为特低渗油藏
改造的主要手段,其压裂施工的成功率取决于是否
按设计要求完成施工,即压裂施工的符合率是否达
到要求。

为优化压裂设计提供切实可信的基础参
数,提高油水井压裂施工成功率和有效率,2010年
在五号桩油田开展压裂裂缝监测试验,截至目前在
桩74、桩59等块共应用5井次,对区块开发具有重
要的指导意义。

1测试原理
压裂施工中,如果所用的压裂液相对于地层为
一个良导体,即液体电阻率与地层介质的电阻率相
比差异较大时,利用被测井套管向地层供以高稳定
度的电流,这部分压裂液在地层中即可看作为一个
场源(图1),由于它的存在,原电场(未进行施工前
的地面电场)的分布形态发生变化,即大部分电流集
中到低阻体带,这样势必造成地面的电流密度减小,
地面电流密度减小,相应的地面电位也会发生较大
变化[1]。

鉴于此,若在被测压裂井周围环形布置多
组测点,采用高精度的电位观测系统,实时监测压裂
施工过程中的地面电位变化,经数据处理,就可达到
实时解释推断裂缝延伸方位的目的[2-3]。

测试工艺
图1电位法测试原理2.1测点的布置以测试井A 为圆心环形布置呈放射状对应的M 、N 、P 三环测点(每环均布),测点间夹角15,共布24组72个测点,3圈测点距井口的距离分别为70m 、90m 、120m [4-5]。

测试仪器装置布置图见图2。

收稿日期;改回日期6
作者简介吴柏志,教授级高级工程师,年生,6年获得
中国石油大学(华东)油气田开发专业博士学位,现为中国石油
大学(北京)在站博士后,主要从事采油工程研究工作。

2:2010-08-01:2010-11-2:1970200
吴柏志等.
电位法井间监测技术在压裂裂缝监测中的应用图2测试装置示意图
2.2测试方法
内中、中外圈测量环数据采用JS-03型自动采
集系统采集,对压裂前、压裂过程中、压裂后进行连
续测试。

3数据处理方法
将压裂施工前后测得的地面电位差数据采用视
差梯度方法进行了数据处理,即:
U s =U h -U q
式中:U s 视纯异常,mV/A ;U q 、U h 分别为
压裂前、后测得的电位差数据,mV 。

由于本井测试过程中,电流变化很小,电流稳定,
因此,在处理过程中没有进行电流的归一化校正。

数据处理后即可得到压裂裂缝监测内中圈及中
外圈的电位异常曲线直角坐标图和环型图。

在电位
异常曲线直角坐标图中,横坐标表示测点的方位角,
纵坐标表示电位异常值。

电位异常曲线环型图中,
环形中点为被测井,环外标出测试点方位角,正北方
向(N)为0并顺时针增加,90为正东(E)方向,180
为正南(S)方向,270为正西(W)方向。

由该曲线及
环形图可以看出近井地带压裂裂缝的主要分布方
向,再根据平面上各项的电位梯度值,拟合计算出油
藏的动态参数。

4现场应用
4.1区块概况
五号桩油田主力含油层系砂三段,油藏埋深3
300~3500m 左右,规划动用含油面积8.3km 2,动
用储量1119104t,平均孔隙度16.4%、渗透率19
毫达西,压力系数1.54,地温梯度3.87/100m,属
于低孔低渗、高温高压储层。

4.2总体效果
该技术在五号桩油田桩、5等块应用5井
次,监测结果表明桩单元口井均形成一组两
翼方向略有夹角的不等长裂缝,桩5单元3口井形成的人工裂缝均为两翼对称的北东走向60左右。

表1五号桩油田电位法裂缝监测技术应用情况井号裂缝形态裂缝走向裂缝方位/()WHH 74-14-12两翼非对称北东75.5和240.5WH H74-8-11两翼非对称北东70.6和240.8WH H59-X22两翼对称北东67.5WH H59-X24两翼对称北东65.4WHH 59-25两翼对称北东58.34.3效果验证桩74-14-12井,2009年12月压裂后暴性水淹,含水由压前的50%升至99%,从测试资料数据处理曲线可以看出,在近井地带360范围内出现了两个较为明显的周期变化。

内中圈(距井口70m/90m)电位异常曲线在360范围内出现了两个周期的变化,极值对应了75和240方向,说明近井地带裂缝方向主要在75和240方向,两翼方向略有夹角(图3、图4);中外圈(距井口90m/120m)电位异常直角坐标曲线在360范围内也出现了两个周期的变化,极小值对应了75和240方向,说明裂缝远离井筒后沿75和240方向延伸(图5、图6)。

图3桩74-14-12井压裂裂缝监测内
中圈电位异常曲线直角坐标图图桩井压裂裂缝监测内中圈电位异常曲线环型图
127
749:7429474-14-12
石油地质与工程2011年第2
期
图5桩74-14-12井压裂裂缝监测中
外圈电位异常曲线直角坐标图
图6桩74-14-12井压裂裂缝监测中
外圈电位异常曲线环型图
综合考虑内中圈和中外圈监测成果,裂缝方向
为75和240方向,认为在压裂施工过程中形成了
一组两翼方向略有夹角的不等长垂直裂缝;经数值
摸拟计算,75方向裂缝长度97m,240方向裂缝长
度82m,详见图7(径向坐标单位为m)。

依据监测结果,判断74-14-12井人工裂缝方
位与以往应力场研究预计的裂缝方位不同,指向邻
近水井桩74-14-13井,两井间距200m,通过对
桩74-14-13井采取停注控水措施后,74-14-12
井含水由99%降至81%,日增油3t 。

5结论
(1)电位法井间监测技术是通过测试注入到目
的层的高电离的工作液所引起的地面电场形态的变图7桩74-14-12井压裂裂缝监测成果图化,来达到解释推断目的层段的有关参数的目的,通过该技术在压裂过程中的应用,成功实现了压裂过程中裂缝大小和方向的检测,并对区块的井网部署和压裂效果分析提供理论依据。

(2)对桩74-14-12井压裂裂缝检测技术的测试成果分析认为,人工裂缝方向与对应水井方向基本一致,导致该井压裂后水淹。

通过对应水井的停注控水,使油井含水由99%降至81%,日增油3t,取得了良好的控水增油效果。

参考文献[1]李宏,张伯崇.水压致裂试验过程中自然电位测量研究[J].岩石力学与工程学报,2006,25(7):1417-1424.[2]邝聃,郭建春,李勇明,等.电位法裂缝测试技术研究与应用[J].石油地质与工程,2009,23(3):127-129.[3]张金成.电位法井间监测技术[J].地震地质,2001,(2):292-300.[4]欧阳传湘,杜晓霞,左磊,等.复杂断块油藏水力裂缝测试方法研究[J].新疆石油天然气,2010,(1):33-35.[5]胡忠太,甄宝生,周怀亮,等.电位法井间监测技术[J].油气井测试,2004,(4):62-63.编辑:刘洪树
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