不同倾角煤层气井的水力压裂微震监测

在2017和2018两年中,我们对新疆18口煤层气井的水力压裂,应用微地震向量扫描技术,实施了微震监测.这批井的特点是,除3口井煤层的倾角小于30°外,余均为高倾角,其中6口井的倾角大于70°,近乎直立.由于煤层在强度上较常规油气储层显著得低,因而压裂设计预期裂缝沿煤层延展.然而,经反复校核,尽管多数井的裂缝带满足预期...     

基于水力压裂实验的龙马溪组页岩各向异性特征研究

水力压裂储层改造技术是页岩气开发的关键技术手段.大量高压流体注入页岩储层会显著改变岩石的纵横波速度、岩石力学参数及其各向异性特征.文章在伪三轴应力加载条件下对龙马溪组页岩开展了差异化的水力压裂岩石物理实验,对比了应力加载方式和水-岩物理化学反应对于页岩纵横波速度和岩石力学参数的影响.实验结果表明,对于干燥页岩样品,各向...     

水力压裂微地震实验研究

微地震震源机制解包含储层及裂缝特征信息,对于地质力学建模和水力压裂储层评价都有十分重要意义.然而,目前微地震震源机制类型仍存在争议,该方面的基础实验仍需要进一步的研究.本文针对花岗岩和页岩两类岩石,开展了水力压裂微地震实验研究.在实验进行前,分析了实验条件和数据采集方式.根据实验室测定的岩石物性参数和各级检波器微震事件的P波初动信息等,利用射线追踪进行微震事件的反演定位.定位的结果同岩石CT扫描观测到的裂缝有较高吻合度.利用微震事件在各级检波器处的P波初动极性及检波器在岩石表面的位置信息,进行微地震事件的震源机制反演,得出了水力压裂实验下微地震震源机制以剪切型占优的结论.结合微地震事件定位结果,震源机制反演结果和岩石CT扫描裂缝结果等,进行对比和分析,得出了一些新的结论和认识,为今后的实际微地震监测裂缝解释提供指导意见.     

基于神经网络的水力压裂监测数据校正方法研究

油气田井况地表复杂,为准确推断水力压裂裂缝方位,提出一种基于BP神经网络的压裂裂缝监测数据校正方法.本文将复杂地表条件下测点布置不均匀时的电位梯度响应,分解为正常场响应和畸变场响应.利用神经网络估算因测点布置不均匀引起的畸变场响应,通过剔除电位梯度响应中的畸变场量,获得测点布置均匀条件下的电位梯度响应,即正常场响应.采用井地电阻率法三维正演模拟裂缝推断过程,结果表明神经网络可有效估计畸变场响应,提高了利用电位梯度响应推断裂缝方位的准确度,具有良好的应用前景.     

冀中平原深井水力压裂应力测量

本文叔述了在冀中平原油井水力压裂应力测量原理。通过该地区十口井油井的水力压裂应力测量结果表明,在1500～3200米深度范围内,三个主应力是随深度成线性增加的,它们之间的关系为:S_H>S_V>S。此外,根据在河北省易县的水力压裂应力测量和震源机制解结果,表明该地区的最大水平主应力方向为北东到北东东向。由此证明,冀中平原地区的现代地壳运动是以水平作用为主。同时还表明该地区的四组断裂的活动性质:NE和EW向断裂为引张类型,NNE向断裂为右旋走向滑动类型,NW向断裂为左旋走向滑动类型。     

水力压裂物理实验模拟初探

为了研究水力压裂中岩石的破裂及裂缝延展规律,开展水力压裂实验模拟.采用大型真三轴压裂设备对花岗岩岩样(300 mm×300 mm×300 mm)进行水力压裂,16道检波器接收,在识别的声发射信号上拾取初至走时,Geiger定位结果表明,压裂中声发射事件位置与压裂示踪剂显示相一致,CT扫描制作的数字岩心准确反映实际的破裂...     

NC区块页岩气水平井压裂微震实时监测

页岩气储层压裂时微震微小、对其地面监测的记录数据信噪比(S/N)很低,常常<10%.且这些微震多为剪破裂,在不同地点的记录波动具有很强的正负极性.因此,在数据采集过程中需要躲避噪声源、进而有效去噪,以提高剪切破裂的S/N.为了提高微震监测成果在压裂过程中的实用性,需要对整个压裂过程采用实时监测的裂缝描述,为压裂泵注程序优化及时提供参考数据和指导.中国石化重庆页岩气有限公司在2020年5月应用微破裂向量扫描技术对NC区块的三口水平井的压裂进行了地面微震实时监测.三口井埋深3452～3667 m,共压裂和监测了56段.因满足了安静点观测及去噪的应用微破裂向量扫描的必要条件,输出结果可靠.实时观察了每段缝网的发展,有显著的间歇性和跳跃性.每段缝网均由多条交叉子破裂带组成,平均的主走向NE110°、全长470 m、宽度为长度的一半弱,井组地域平均最大主压应力方向应在NE110°～140°之间.由于实时监测,根据缝网当前形态,及时采取了变换排量和砂比等参数,辅以暂堵、改变液性、和停泵转向等手段,实现了更大的改造体积.     

基于大型水力压裂实验系统的室内模拟研究

室内水力压裂模拟实验是认识裂缝压裂机理、获取水力压裂信号的有效手段,可为进一步提高水力压裂技术在页岩气等非常规油气资源开发方面的应用提供技术支持.本文根据野外水力压裂施工工艺和微压裂地震信号监测的特点,设计并制造了大模型水力压裂模拟装置,该装置包括真三轴围压系统、水压裂系统和微压裂信号采集系统,可以实现相同或不同围压状态下的水力压裂试验,并对裂缝产生、裂缝扩展的整个物理过程进行水力压力信号和岩石压裂破裂信号的采集,形成了一套完整的微压裂实验技术.通过水力压裂实验,首次在实验室内获得了真三轴围压下大模型的水利压力和水力压裂信号的关系,为水力压裂信号的分析和压裂裂缝的定位提供了基础.     

水力压裂法测定华北地下深部应力

水力压裂技术是当前测定地下深部实地应力的重要方法,现首次尝试于我国。我们与油田部门配合,在运用水力压裂法增产石油的同时,在我国华北的大港、河间、丰南、黄骅、北镇、庆阳、潜江等地区进行了深度1000——4000米应力的实地测试,共取得62个深井数据。 本文论述了野外结果及有关计算。表明地下主应力值与深度呈线性关系,各地区亦有差别。本文同时讨论了破裂过程与破裂方向,以及应力随深度分布的一些特点等问题。     

水力压裂求地应力在大庆油田的应用

本文把水力压裂施工曲线求地应力的原理和方法运用到大庆油田开发中去。研究了注水开发油田中地应力的变化。这时减少套管损坏,降低断层活动,确定合理的保持地层压力界限,判断压裂裂缝类型,有一定的实际意义。     

一种改进的声发射模板识别流程及其在大尺度页岩水力压裂主被动观测实验中的应用研究

提出一种改进的实验室声发射模板识别流程.该流程联合RMS-AIC算法优化了模板事件的检测效果,将一种改进的绝对离差中位数（观测数据的二分位数与MAD的和）应用于不同时段RMS与互相关序列的动态阈值的设置中,并对声发射模板事件与多通道连续波形数据的互相关叠加方式进行了改进,以避免弱初至延迟量不准确对叠加异常点的影响.我们开展了大尺度龙马溪组页岩水力压裂过程的主动源超声检测与声发射事件联合观测实验,并将该流程应用于主、被动连续观测数据中声发射信号的识别.研究结果表明：利用本文提出的流程检测出1720个声发射信号,数量比声发射模板信号大约多5.54倍.利用更为完备的声发射目录,我们观测到页岩水力压裂过程中的主压裂点大约发生在152 s,且压裂后早期3 s内声发射率呈现出较慢的幂率衰减（p=0.130）,而后以较快速率（p=1.403）衰减至稳定值.此外,我们对多种震相拾取算法的比较、声发射的频-幅分布特征等方面开展了讨论.这一新的声发射识别流程可以有效提高在主、被动联合观测下的声发射识别效果,完备水力压裂过程中声发射的时序分布特征,为页岩气开采及风险评估的实验室研究提供有效支撑.

     

水力压裂微地震事件定位方法综述

随着国内外页岩气勘探开发的不断深入,水力压裂微地震监测技术重要性越来越大,而该技术的核心是微地震事件定位.近些年前人对微地震事件的定位方法做了比较深入的研究,形成了众多定位方法.为此,依据目标函数构造及其求解方式对微地震事件定位方法进行了分类,主要介绍了两大类具有代表性的微地震事件定位方法:(1)基于走时的射线追踪定位方法;(2)基于波形的偏移定位方法.然后对其算法思路流程、优缺点等方面进行了归纳总结,分析了各类算法的研究现状及两种典型算法的应用实例,最后对微地震事件定位方法的发展趋势进行了展望.     

页岩储层可压裂性地震预测方法新进展

利用地震勘探技术预测页岩储层的可压裂性,是目前页岩气勘探开发领域亟须解决的关键问题之一.本文介绍了近年国内外页岩储层可压裂性地震预测方法相关新进展,主要包括页岩可压裂性岩石物理分析、页岩储层裂缝、脆性和地应力地震预测方法等方面.通过调研可知利用叠前地震资料基于方位各向异性预测裂缝和地应力是目前主要技术,未来,解释人员可综合利用标准的反射成像和绕射成像进行裂缝解释.利用地震资料预测页岩岩石脆性的主要方法有以叠前弹性参数同时反演为核心的地震预测技术、地震属性Eρ预测岩石脆性和λρ-μρ模板预测脆性,根据研究区地震资料的偏移距选择恰当的方法进行岩石脆性预测.最终,本文探讨了页岩可压裂性地震预测进一步发展建议.     

基于测井数据体的页岩油储层可压裂性评价研究

为评价页岩油储层可压裂性,以鄂尔多斯盆地长7页岩油储层为例,利用研究区部分已压裂井测井数据,计算得出脆性指数和断裂韧性指数,绘制了可压裂性剖面图,结合脆性指数和断裂韧性指数建立了一种新的页岩油储层可压裂性评价模型,为压裂选层、选井提供前期指导,为页岩油工程甜点的筛选以及压后产能预测提供依据.利用本文模型对研究区L70井、L58井和L295井进行了工程应用,结合可压裂性剖面图和压裂前后正交偶极各向异性成果图对各井裂缝展布情况和压裂效果进行了评价,并与各井实际压裂效果进行了对比分析.评价结果表明:脆性是储层可压裂性重要的影响因素之一,但是脆性较强的储层段可压裂性不一定很好,结合脆性和断裂韧性更能准确、有效的评价页岩油储层可压裂性,长7页岩油储层段与邻层砂岩段相比普遍存在天然裂缝发育程度较低、地应力较高、脆性较差的问题,工程甜点区应选在地应力较低、脆性较强、断裂韧性较小、可压裂性系数较大的页岩油储层段.     

基于非监督学习的水力压裂裂缝平面识别

在水力压裂施工中,如何有效获取压裂过程中产生的裂缝形态以及裂缝的动态扩展过程一直是困扰学术界和工业界的问题.目前,常规利用微地震事件定位结果进行分析的方法存在需要人工干预、散点信息表示能力不足等问题;采用数值模拟分析的方法往往因复杂的地下介质情况而引入计算偏差.本文基于非监督学习算法,通过提取微地震事件的空间和时间信息...     

页岩储层脆性评价分析及可压裂性定量评价新方法研究

目前绝大部分可压裂性模型以弹性参数脆性指数法为基础评价页岩储层可压裂性,然而通过岩石应力应变特性、岩石力学测试统计结果和矿场压裂实例分析可知,通过弹性参数评价页岩脆性缺乏理论依据,且与实验测试、压裂效果等相悖.针对页岩储层可压裂性定义不统一、不全面的问题,综合分析了影响页岩体积压裂过程中压碎难度、缝网的复杂度、获得较高...     

水压致裂压裂裂缝的扩展及其力学特性

引言 近几年来,我们对水压致裂法应力测量在室内外作了一些工作,并结合发现的问题做了水压致裂室内模拟实验。 实验发现,钻孔加压率对岩石表观破坏强度有相当大的影响,加压率大,破坏强度也大。其结果,必然影响水压致裂应力测量的精度。本文探讨和分析了造成这种影响的原因和规律。提出:水压致裂过程中的裂缝扩展的动力学特性是造成上述结果的主要原因。     

基于THMD耦合的干热岩径向井压裂裂缝扩展

构建大规模裂缝网络是干热岩有效开发的关键.借助径向井在诱导裂缝转向与多缝形成方面的优势,提出采用径向井压裂干热岩储层.基于温度-渗流-应力-损伤(THMD)耦合模型,考虑压裂过程中低温诱导热应力作用,首先探讨了干热岩径向井压裂裂缝扩展机理及径向井诱导作用下热应力与注入压力对应力场的扰动机制,随后分析了储层温度、径向井方位角对裂缝形态的影响规律.结果表明：采用径向井压裂干热岩在径向井的辅助冷却作用下低温诱导热应力加剧,径向井的存在有利于储层拉应力提升,干热岩径向井压裂与直井压裂相比损伤单元数增幅51.63%.基岩温度升高径向井引导裂缝偏转能力增强.径向井方位角增加有利于压裂损伤区域缝网沟通,降低流体流动阻抗.     

水力压裂微地震井地联合监测系统及仪器

水力压裂技术是油气田增产和低渗透油田开发的有效技术手段,通过监测油层裂缝延展过程中产生的微地震事件,能够有效地判断裂缝走向.现有的井中监测方法存在成本较高、施工难度大的问题;地面监测存在信号信噪比低、垂向分辨能力差等问题.本文采用井地联合微地震监测的方法,在地面布置采集仪器的同时,选择邻近的单口监测井放置井中仪器,对微地震事件进行联合监测定位.采用联合监测的方法,在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,对比单一监测方法提高了微地震事件的定位精度.在此方法的基础上研制的井地联合微地震监测仪器系统,解决了现有仪器系统在进行联合监测时通讯链路不通的问题,实现了在压裂施工现场对微地震联合监测数据的实时回收、处理及结果呈现.应用本系统在大庆油田进行现场监测,获取的微地震事件对压裂裂缝进行了有效评价;通过对已知射孔点进行反演定位,采用井地联合监测将定位误差由地面监测的32 m降低至14 m,验证了本文技术的有效性.     

水力压裂对速度场及微地震定位的影响

水力压裂是页岩气开发过程中的核心增产技术,微地震则广泛用于压裂分析、水驱前缘监测和储层描述.微地震反演过程中,用于反演的速度模型往往基于测井、地震或标定炮资料构建,忽略了压裂过程中裂缝及孔隙流体压力变化对地层速度的影响.本文首先基于物质守恒、渗流理论和断裂力学模拟三维水力压裂过程,得到地下裂缝发育特征和孔隙压力分布.继而根据Coates-Schoenberg方法和裂缝柔量参数计算裂缝和孔隙压力对速度场的影响,得到压裂过程中的实时速度模型.最后利用三维射线追踪方法正演微地震走时和方位信息,并采用常规微地震定位方法反演震源位置及进行误差分析.数值模拟结果表明,检波器空间分布影响定位精度,常规方法的定位误差随射线路径在压裂带中传播距离增加而变大,且不同压裂阶段的多点反演法与单点极化法精度相当.