基于微地震监测技术的油田开发方案调整及效果——以辽河探区J2块为例

微地震监测技术是联系储层和压裂的桥梁和纽带.针对老油田精细开发的需求,开展基于微地震监测技术的油井压裂效果评价和开发方案调整应用研究,并形成技术流程.准确定位微地震事件基础上,定量描述压裂裂缝参数;综合研究区地质资料、井资料、压裂施工数据等解释压裂裂缝形成,并用生产数据验证,准确评价压裂改造效果;利用压裂裂缝纵向特征认...     

基于海洋捕食者优化算法的电磁监测裂缝识别

水力压裂是实现深层油气增产的关键技术，压裂储层裂缝扩展监测对于油气田勘探开发具有重要意义.电磁法在裂缝监测中优势明显，但传统反演手段依赖于初始模型和约束条件，且反演精度受限，难以准确表征裂缝参数.为此，本文提出了基于海洋捕食者优化算法(Improved Marine Predators Algorithm, IMPA)的电磁监测裂缝参数识别方法.首先，采用Sobol序列初始化种群，提出阶段差异划分的寻优方式，改进了寻优参数，增加了边界自适应约束条件；然后通过Rastrigin函数测试，验证了算法优化的有效性；最后构建基于面积观测和剖面观测下的水力压裂单缝缝长模型与方位模型，分析了IMPA算法在不同噪声影响下对裂缝参数识别的适用性.结果表明，面积观测裂缝参数反演效果更稳定，反演精度更高，缝长反演相对误差小于0.15%,方位反演绝对误差小于0.04°;剖面观测反演效果受噪声影响程度稍大，缝长反演相对误差小于0.2%,方位反演绝对误差小于0.1°.     

油田压裂井地电法双参数联合监测技术与仪器研究

目前世界上水力压裂技术是老油田增产和低渗透油气田开发所应用最为广泛、最为有效的技术措施,油气储层裂缝分布规律监测对于油田勘探开发具有重要意义.本文利用压裂液在地层中的低阻特性与极化特性,基于井地电阻率法与激发极化法联合,根据位场理论镜像原理,采用三维有限差分,计算了多种压裂模型的地表传导电位与极化电位;通过非等权值的数据融合算法,计算了地表双参数异常,仿真数据的研究结果表明,双参数融合技术在异常提取方面具有明显优势.在此基础上,基于双波大功率联合发射技术、时分复用低噪声接收技术,研制了井地电法双参数联合监测仪器系统,共模抑制比达110 dB,有效地提取了微弱异常信号.通过陕西省富县华北局油田的压裂野外联合监测试验,表明了井地电法双参数联合监测仪器系统在水力压裂裂缝监测中具有较好的监测效果和较高的分辨率,解决了在低电阻率储层压裂或深井压裂情况下监测困难以及单一方法的监测结果多解性等问题,实现对油田水力压裂裂缝的实时监测.     

微地震方法的裂缝监测与储层评价

在油田水力压裂微地震事件定位结果的基础上,结合有效微地震事件的时空分布、震级大小、地震矩、震源半径、应力降和b值等地震学参数进行综合研究,并结合研究区域的地质背景和测井资料对水力压裂诱发的裂缝网络进行几何形态分析和应力解释.本文提出的微地震综合分析解释方法可对压裂后储层物性进行综合评价,有利于对储层改造效果进行预测,对油田的水力压裂施工具有指导意义.     

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.     

基于方位地震数据的地应力反演方法

在页岩油气藏的开发和勘探阶段,需要对储层进行水力压裂改造,形成有利于油气聚集和运移的裂缝.地应力是进行水力压裂改造的重要参数,能够决定裂缝的大小、方向以及分布形态,影响着压裂的增产效果,且最大和最小水平应力差异比（ODHSR,Orthorhombic Differential Horizontal Stress Ratio）是评价储层是否可压裂成网的重要因子.本文探讨了基于地震数据估算地应力的方法,以指导页岩气的水力压裂开发.首先,利用叠前方位地震数据反演得到地层的弹性参数和各向异性参数;其次,基于正交各向异性水平应力差异比近似公式,利用反演得到的弹性参数和各向异性参数估算地层的ODHSR;最后,选取某工区的裂缝型页岩储层的叠前方位地震数据对该方法进行实际应用.实际工区地震数据应用表明,基于叠前方位地震数据反演得到的ODHSR能够有效的识别储层中易于压裂成网的区域.     

利用倾斜线圈探测水力裂缝的正演模拟

水力裂缝表征是压裂评价和策略优化的关键,对后续勘探开发工作具有重要意义,电磁监测法可有效识别水力裂缝的支撑体积,具有广阔的应用前景.常规线圈系在判断复杂水力裂缝形态、方位方面存在不足.本文提出发射线圈倾斜,接收线圈垂直的新方式进行水力裂缝表征;并对接收线圈上的感应电动势进行了正演模拟.结果显示：对于任意薄面裂缝,发射线圈的倾角均可以分辨裂缝倾斜程度.若为非对称裂缝,发射线圈的倾角可以识别0°和180°的旋转角;偏角可以区分60°～120°的角度.对于非对称裂缝展宽角,两个发射线圈的倾角互补时,可根据两条响应曲线的幅值差推断展宽角的大小.研究结果表明,倾斜线圈结构系可以表征水力裂缝形态,这为水平井水力压裂探测和评价提供了一定的理论依据.     

微破裂向量扫描在丰探15井压裂微震实时监测中的应用

浙江油田苏北采油厂于2017-07-28～29对丰探15井近4 km深的泰二段第三段进行了水力压裂,分成试压和主压.我们同时应用微破裂向量扫描(Vector Scanning,VS)实施了地面微震实时监测,目的是评估监测质量、实时监测的可行性、与压裂效果.我们严格执行了安静处布台和有效去噪等应用VS的必要条件,最大限度地提高了信噪比,平均的最小信噪比为2.35%;输出结果可靠.为今后更有效地设计和控制压裂,通过电信网和互联网,我们实施了野外采集数据的实时传输和遥控数据处理解释,观察了每分钟裂缝带的发展;实时监测系统可行.主压的最终X型破裂明显是在试压裂缝的基础上,由试压的300 m长,扩展到400～500 m,并加密了缝网;井域最大主压应力方位被限制在NE(50～80)±5°.本次压裂微震活动有明显的间歇性,较大微震群发生前积累能量所需时间,由初期的10 min内,逐渐延长到最后的百分钟.微震活动由压裂点扩展到远处的顺序清晰,这可能同此井附近的介质较为完整有关.每分钟的压裂微震活动状态一般在5～15 min内可报告给压裂施工团队.通过这次典型的水力压裂微震实时监测,我们验证了:VS的原理可行,且满足其应用的必要条件极为重要.微震实时监测有效地指导了压裂泵注程序的优化,针对监测到的缝网形态及时采取了液性变化、停泵转向等手段,实现了更大的改造体积.     

裂缝孔隙参数定量表征和刻度及影响因素分析

精确评价裂缝孔隙发育情况对于评价碳酸盐岩等裂缝性地层具有重要意义.评价裂缝孔隙的参数包括裂缝面孔率和裂缝孔隙度,根据两者的定义,对水平缝、低角度缝、倾斜缝、高角度缝和垂直缝分别建立了裂缝孔隙参数计算模型,对不同裂缝倾角、不同井径和不同窗长时的裂缝面孔率和裂缝孔隙度及两者比值进行数值模拟.模拟结果表明:对于低角度缝,窗长...     

微地震压裂裂缝网络分形混沌优化

为了对监测结果进行可靠的结果解释和应用,针对微地震监测定位结果的不确定性和多解性问题,根据压裂裂缝生长发育的随机模糊性,应用具有随机模糊特征的混沌分形理论,进行裂缝网络的优化.在系统讨论裂缝网络分形混沌基本理论基础上,开展裂缝网络的分形生成和混沌优化及优化控制问题研究,围绕裂缝分形生成的关键问题,研究了适合裂缝网络生成的迭代函数系统,应用布朗随机分形插值技术实施网络优化.为了得到符合实际的优化结果,采用局部裂缝带生长发育和构造发育的优势方向进行网络优化控制.根据理论进行实际资料分析应用,取得了明显的效果.     

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.     

页岩气压裂微地震监测技术及其在四川盆地威远地区X平台的应用

四川盆地威远地区志留系龙马溪组页岩气压裂过程中存在压裂井套管变形和周边井受压裂干扰产量波动的问题.为了有效评价页岩气压裂效果,查明压裂井套管变形、周边井产量波动的原因,以四川盆地威远地区X平台微地震监测为例,开展了页岩气压裂微地震监测技术研究与应用.结果表明：(1)基于微地震事件计算的储层改造体积可定性评价压裂效果,一般压裂规模越大,压裂改造体积越大,压后产量也越高;(2)根据微地震监测结果实时调整暂堵剂加入时机和尝试多次暂堵,可提高人工压裂裂缝的复杂度,同时降低可能引起套管变形的天然裂缝活化;(3)与人工压裂裂缝方向一致的天然裂缝不易引起套管变形,与人工压裂裂缝方向不一致的天然裂缝的剪切滑移是套管变形的重要因素;(4)压裂液在压裂层段积累,形成高压力带,逐渐驱动压裂液沿着天然裂缝或储层孔隙通道向周边井的低压力带渗流,造成X平台周边井产量波动.以上认识,对页岩气高效开发具有一定指导意义.     

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。     

基于井中微地震快速定位监测技术的煤系页岩气水平井压裂效果评价——以南华北地区J1HF井为例

井中微地震快速定位监测是评价非常规油气藏压裂效果的有效手段之一,鉴于研究区内压裂井和监测井距离较远,采集到的微地震数据信噪比低,纵横波初至拾取困难,直接影响微地震定位以及储层压后效果评价的准确性.针对该问题,本文对区内J1HF井的井中微地震事件的识别和初至拾取,采用了更具灵活布设、成本低廉的井中微地震快速定位技术,利用邻井埋设的三分量检波器组成的观测系统,采集了压裂井微地震信号,并对微地震信号进行数据精细处理,利用微地震快速定位算法,实现岩石破裂事件的有效监测.通过对压裂过程岩石破裂能量的时空特征分析,获得了压裂裂缝几何形态及扩展模式,认为本井采用的“暂堵球+纤维暂堵剂”双暂堵工艺较为合理,可有效提高压裂裂缝复杂程度,获得较理想的储层改造体积,研究成果对南华北地区煤系页岩气压裂改造具有一定的指导和借鉴作用.     

地应力预测技术在页岩气水平井开发中的应用

相比于常规气藏,页岩气藏有着低孔隙度、低渗透率的特点,大规模开采页岩气需利用水平井压裂技术.研究表明:与最大水平主应力近垂直的方向钻水平井,且地应力差异系数较小时,有利于形成网状裂缝.选择川东南X工区对地应力预测技术在页岩气水平井开发中的应用进行研究,利用地层的构造信息、速度信息和密度信息,求得层位面的地应力参数,预测最大水平主应力方向、最小水平主应力方向以及地应力差异系数;通过区域应力机制分析以及X1、X2、X3三口井的钻井实测诱导缝解释结果和产量情况分析,验证了本文地应力方向和地应力差异系数预测结果的可靠性.在水平井设计时应综合考虑地应力方向和地应力差异系数,以获得良好的压裂效果和产能.     

中国1980年水力压裂法深井测定地下应力的进展

水力压裂法是当前世界上直接测定深部地下应力唯一有效的方法。在美国兰吉里油田,曾利用深井测定了震源区1900米处的地应力。结合地震断层的产状和孔隙压力的情况,解释了诱发地震的成因,提出了控制地震的设想,此后,地下应力测量日益受到重视,目前已达5100米的深度。深井测定地下应力取决于石油开采技术的发展。我国国家地震局地球物理研究所在石油开发研究院与华北有关油田的关注及配合下,开展了地下应力与压裂裂缝方位的测定研究。     

高温地热开采热流固耦合模型及综合评价方法

干热岩(HDR)是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,是地热开发研究热点.目前针对地热产能模拟的研究存在热流固(THM)耦合模型考虑因素不全,地热开发效果评价目标单一且缺少定量评价的问题.基于离散裂缝模型,建立了地热开发的热流固耦合模型,采用COMSOL实现了THM模型求解,依据多个地热开发评价指标进行模糊综合评价.首先借助两个THM耦合案例,验证了模型的可靠性及准确性.随后通过层次分析法计算出各项地热开发评价指标的权重,并结合模糊综合评判,对给出的EGS案例进行模拟计算和综合评价.结果表明:压裂裂缝连通注入井和采出井时,热突破时间短,采出温度下降快;水平布井比垂直布井的采出温度下降更快.依据模糊综合评价分析,水平井开采地热要整体优于垂直井开采地热,一注两采开采地热要优于一注一采,垂直井开采地热时,水力压裂裂缝建议不连通注采井.     

鄂尔多斯盆地陇东地区特低渗透砂岩储层裂缝分布规律及其渗流作用

为了研究鄂尔多斯盆地上三叠统延长组特低渗透砂岩储层裂缝对开发的影响,利用地表露头、岩心、薄片、测井和实验等资料,对裂缝的成因类型、分布特征及其控制因素进行了分布,并对裂缝的渗流作用进行了讨论.研究区主要发育高角度构造裂缝以及水平层理缝、粒内缝和粒缘缝等成岩裂缝,粒内缝和粒缘缝是沟通储层基质粒间孔和粒内溶孔的重要通道,使特低渗透砂岩储层孔隙的连通性变好.裂缝的形成与分布受古构造应力场以及储层岩性、岩层厚度和岩层非均质性等内外因素的影响,现今应力场影响裂缝的保存状态与渗流作用.在燕山期和喜马拉雅期构造作用下,该区分布有北东向、北西向、近东西向和近南北向4组裂缝,但由于岩层非均质性的影响,在某一部位主要表现为两组近正交的裂缝分布型式.受现今应力场的影响,北东向裂缝的连通性好,张开度大,渗透率最高,开启压力最小,是该区的主渗流裂缝方向.随着油田开发,不同方向裂缝的渗透性还将发生动态变化.     

电位法井间监测技术

在简要阐述电位法井间监测技术的基本理论及测试方法的基础上 ,通过大庆油田采油四厂杏 7- 2更 2 4井调剖工艺效果评价、大港油田港西三区一断块注水井注水推进方位测试及山西吉试 1井煤层压裂裂缝方位测试等现场应用实例 ,证实了电位法井间监测技术在油田开发、工艺措施评价及在煤层气勘探开发领域所发挥的重要作用 ,同时也进一步说明了该技术的实用性及今后的推广前景     

基于扩展方位弹性阻抗的裂缝参数及地应力参数预测方法

裂缝参数及水平应力差异比(DHSR)的准确估测对于裂缝预测及水力压裂具有重要意义.扩展弹性阻抗是一种预测弹性参数及物性参数的有效方法,但其并未考虑各向异性的影响,本文将其推广到水平横向各向同性(HTI)介质中,提出一种基于扩展方位弹性阻抗的裂缝参数及DHSR预测方法.首先推导HTI介质中的扩展方位弹性阻抗方程及傅里叶系数方程,分析表明扩展方位弹性阻抗的二阶傅里叶系数与裂缝参数及DHSR相关性较好.其次,提出一种柯西稀疏约束和平滑模型约束正则化的贝叶斯地震反演来估测截距阻抗、梯度阻抗及曲率阻抗.最终,结合最优的旋转角和扩展方位弹性阻抗的二阶傅里叶系数实现裂缝参数及DHSR预测.模型测试和实际应用表明,该方法能够得到合理可靠的裂缝参数及DHSR预测结果,有助于指导裂缝发育区域及有利压裂区域的横向识别.