微地震技术在裂缝监测中的应用研究

论述压裂过程中诱发微地震的激发机理,分析人造裂缝与地应力关系并叙述了微震事件的定位方法。利用微地震监测技术,通过实时定位理论系统对深凹区BYHF1井页岩水平井分段大型压裂过程实时监测,运用偶极子测井和VSP资料建立监测井区的初始速度模型,并通过射孔炮对其校正。在对实时监测定位理论系统数据进行综合处理分析,及有效微震事件识别的基础上,利用纵波和横波信息分析计算得到微地震事件的位置,通过可视化技术对压裂井区裂缝发育的方向、大小、空间分布进行了描述,监测结果是裂缝发育方向基本上为NE34°,与成像测井结果吻合良好。     

微地震监测技术在水平井压裂中的应用

用微地震法在油田生产波及区对生产动态进行实时监测,是目前国内外广泛关注的前沿课题。文中论述了产生微地震事件的力学机理、微地震监测原理及方法。利用微地震监测技术对泌阳凹陷BYHF1页岩水平井分段大型压裂过程实时监测,运用偶极子测井和VSP资料建立监测井区的初始速度模型,并通过射孔炮对其校正。在识别出有效微震事件的基础上,利用纵波和横波信息计算得到微地震事件的位置,通过可视化技术对压裂井区裂缝发育的方向、大小、空间分布进行了描述,监测结果与成像测井结果吻合良好。     

松辽盆地北部页岩油水力压裂微地震监测技术及应用

松辽盆地页岩油储量丰富,是重要的油气资源接替领域.页岩油是一种重要的非常规油气类型,但是其形成和埋藏的地质条件复杂,储层物性差.页岩油的勘探、开发都需要进行水力压裂,微地震监测是压裂效果需要评价的重要技术.根据松页油1HF井的地表、地下的地震地质条件和水平段展布特征,设计较为规则的矩形观测系统实施地面微地震监测,保证全方位均匀地覆盖目标区.通过保证检波器和地表良好耦合的系列措施,对埋深2 000 m以下的页岩油目标,采集到肉眼可识别的压裂微地震信号,采用层析成像技术进行压裂破裂范围计算和微地震事件反演定位.成像结果表明,各段压裂后造缝效果较为明显,有效沟通了储层与井眼的流体通道.微地震监测的实践初步证明,合理的压裂参数设计和工程施工,可获得页岩油压裂的良好效果,形成的微地震监测技术是评价压裂效果的重要而有效的手段,为页岩油的勘探开发提供技术支撑.     

地面微地震监测技术在页岩油水平井压裂效果评价中的应用——以松页油2HF井为例

地面微地震监测是评价水平井压裂效果的有效手段.采用矩形观测系统、高灵敏度检波器深浅结合埋置、覆土耦合压实的采集技术,在2000 m之下的松页油2HF井水平段泥页岩储层中获得明显的压裂微地震信号.利用数据归一化、噪声压制、速度建模、震源定位等关键处理技术,有效提高了泥页岩储层低频信号成像精度.采用高精度反演定位解释技术,客观真实地评价了松页油2HF井的压裂效果,并提出压裂优化建议.     

基于微地震连续裂缝网络模型的SRV研究

在干热岩的开发和改造阶段,需要对储层进行水力压裂改造,储层改造体积(stimulated reservoir volume, SRV)是评价压裂效果的主要标准。微地震监测作为水力压裂的技术环节之一,可以对储层改造体积进行有效估算。本文探讨了基于微地震连续裂缝网络模型的SRV计算方法,以指导干热岩的水力压裂工作。首先,基于微震事件时空分布特征与多项震源参数进行连续裂缝网络建模;其次,提取裂缝网格长度,并选取适当的裂缝高度与裂缝宽度以计算储层改造体积;最后,选取某双井型干热岩微地震监测数据对该方法进行实际应用。实例应用结果表明,该方法可有效估算储层改造体积,为干热岩后续开发与改造提供依据。     

煤层气水平井微地震成像裂缝监测应用研究

为有效地指导煤层气水平井压裂工程,评价压裂施工效果,提出将微地震成像裂缝监测技术应用于煤层气水平井压裂施工中。利用微地震成像监测煤层气水平井裂缝延伸的方位、缝长及缝高,分析裂缝双翼不对称发育原因。以沁水盆地寺河区块为例,将水平井和同规模、同层位垂直井的裂缝监测结果进行对比分析,结果显示,因布井方位及施工工艺影响,水平井压裂液滤失量大、易产生多裂缝,且裂缝延伸距离相对较短。指出后续水平井布井应考虑水平段轴线与最小主应力方向平行,增大压裂设计规模和压裂级数,以保证煤层气水平井高效开发。     

微电阻率成像测井在识别页岩岩相与裂缝中的应用

页岩气储层微电阻率成像测井的应用与研究,目前国内还处于起步阶段。与常规储层相比,页岩气储层岩性更加复杂,矿物类型较多,裂缝识别难度大。通过对渝东南地区Q1井微电阻率成像测井资料的精细标定与分析,结合页岩气储层8块岩心薄片、37块岩心矿物成分,总结常规测井曲线特征,引入图版形式准确区分出该地区4种页岩岩相识别模式。在此基础上选取有利岩相,自动拾取裂缝并定量计算了该井裂缝孔隙度等参数,确定该井最大主应力近东西方向,提高了页岩气勘探开发效率,为后期压裂改造提供了可靠依据。     

水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸的机理研究

页岩储层中天然节理、裂缝极为发育,水力压裂产生的水力裂缝可激活天然裂缝,形成复杂的弥散性裂缝缝网,起到增渗、增产的效果;另外,天然裂缝也是页岩气储存的介质,一部分气体以游离态的形式存在于天然裂缝当中。采用数值计算方法研究水力裂缝与天然裂缝的相互作用机理,重点探讨水力裂缝沟通天然裂缝活化延伸形成缝网的机制。计算模型包括单一天然裂缝和3条天然裂缝两种情况,计算变量考虑天然裂缝与水力裂缝的逼近角、主应力差和地层的弹性参数。研究表明:（1）随着逼近角的不同,地层的破裂应力存在一定的差异,逼近角为90°时,地层破裂所需要的临界水压最大,且地层的破裂应力随着主应力差的增大而减小;（2）无论是单一或3条天然裂缝,水力裂缝沟通天然裂缝活化后,分支裂缝的延伸方向基本恢复至与最大水平主应力平行的方向,当逼近角为90°时,裂缝的滑移量最大,激活效果最佳;（3）逼近角为90°时,天然裂缝尖端处容易出现水力裂缝双转向现象,更有利于形成复杂的裂缝网络,并且此时单元破裂数量最大,压裂效果最好;（4）随地层弹性模量的增大或泊松比的减小,激活天然裂缝的临界水压减小,说明储层的弹性属性会影响缝网的形成,在高弹性模量、低泊松比的脆性地层中射孔时会收到较理想的压裂效果。     

振幅叠加的井地联合微地震监测技术研究

微地震地面监测主要缺陷在于垂向定位分辨率不足,而井下监测则存在横向定位分辨率较低问题。针对这些问题,通过井中-地面联合监测的方法提高微地震定位可信度,并结合振幅叠加方法对地面噪声进行压制。模拟三维地震数据的反演实验证明该方法的可行性,反演得到的震源位置与模拟震源点位置一致。以山西宁武盆地一次水力压裂监测为例,证明笔者所提出的方法在实际应用中具有可行性。     

微地震监测技术在秦家屯地区的应用

详细阐述了微地震注水前缘监测的原理。应用微地震注水前缘监测系统,通过微地震信息的现场监测和解释,结合生产动态及其他监测资料综合分析,并以秦家屯地区的QK 3-5井为例,描述了秦家屯地区注水开发状态下水井水驱前缘位置,研究了地下油水运动规律,证明了方法的可靠性和实用性。结果表明,对于油田注水分析与研究微地震监测技术可以取得很好的效果。     

基于微米CT页岩微裂缝表征方法研究

页岩储层中的微裂缝是页岩气的储集空间,也是页岩气运移、散失的重要通道。通过微米CT扫描、场发射扫描电镜(FE- SEM)和岩芯观测等手段,明确了焦石坝地区JYA井龙马溪组页岩微裂缝结构特征,对比了微裂缝在不同条件下(地表或地层)的张开度及其对页岩渗透率的贡献,初步探讨了微裂缝对页岩纳米孔隙保存的影响。结果表明：① 基于微米CT可将页岩样品分为基质组分、高密度矿物(如黄铁矿)及裂缝三个部分,其体积比分别为97. 88%、0. 88%和1. 24%;② 微裂缝在空间上主要呈孤立状、细长条状或锯齿弯曲状,其长度分布范围为3. 4~299μm,以3. 4~20μm为主,平均为12. 44μm;③ 微裂缝在地层中的张开度约为2. 2~30. 33μm,平均为3. 97μm,相对于地表张开度(平均为6. 24μm)降低了36. 38%。尽管这部分微裂缝体积仅占页岩样品总体积的0. 7%,却提供了页岩储层中70%以上的渗透率。笔者认为JYA井龙马溪组页岩内部大量发育的网状结构微裂缝是页岩气沿着“孔隙—微裂缝—宏观裂缝”路径发生强烈“解吸—运移—逸散”作用的重要通道,进而导致孔隙因流体压力降低而压缩变形和闭合,不利于纳米孔隙的保存,这对于研究微裂缝在页岩储层中主要为储集空间或逸散通道具有重要的现实意义。     

鄂尔多斯盆地延长组页岩裂缝特征与地应力研究

鄂尔多斯盆地延长组是我国近些年陆相页岩气的重点勘探区之一。本文从页岩的露头观测、岩石学特征、成像测井分析、地应力特征及可压裂性等方面,研究了鄂尔多斯盆地延长组泥页岩层段的裂缝发育特征,以及地应力对人工压裂诱导缝的影响。基于岩石学分析,延长组长7和长9段的泥页岩脆性矿物平均含量较高,分别为57.2%和44%。根据泥页岩露头观测和成像测井分析,长7段泥页岩发育有北东东向为主的垂直裂缝组,同时可见北北东向和南北向的垂直裂缝组。此外,压裂诱导缝的优势方位和成像测井分析结果表明,现今最大水平主应力方向为70°左右（即北东东向）。裂缝开启性分析表明,北东东向至近东西向裂缝组与现今最大水平地应力方向一致,开启性较好;而北北东裂缝组与现今最大水平地应力交角相对较大,开启性相对较差。因为现今地应力的水平应力比值（σH/σh = 1.54）相对较小,在后期人工压裂中延长组泥页岩中的诱导裂缝更倾向形成复杂的裂缝网格系统,这样会使裂缝与储层之间获得最大的接触,从而更有利于提高产能。     

页岩气藏微裂缝表观渗透率动态模型研究

为研究页岩气藏开发过程中介质变形和滑脱效应对微裂缝表观渗透率动态变化的影响规律,分析有效应力和多孔介质结构参数等对气体渗流影响机制,采用光滑平板模型,结合分形及气体微观渗流理论,建立了介质变形和滑脱效应耦合作用下的微裂缝表观渗透率动态模型,并对模型进行可靠性验证和参数敏感性分析。研究表明,页岩气藏降压开采过程中受介质变形和滑脱效应“一负一正”耦合影响,微裂缝表观渗透率呈先减小后增大趋势,且临界压力值约为5 MPa;不同有效应力状态下,由于介质变形和滑脱效应耦合机制的差异性,导致表观渗透率变化规律不同,从微观作用机制角度对实验中不同加载条件下页岩应力敏感性的差异做出了理论解释;微裂缝最大开度越小,表观渗透率曲线“凹槽”越深,同时微裂缝孔隙度及开度分形维数越高、迂曲度分形维数越低,表观渗透率值越大。     

利用偏振约束的能量比微地震自动识别方法

微地震监测是分析水力压裂注水前缘或对油藏进行动态监测的一种有效方法.由于持续监测数据量大,而且有效微地震事件的出现时间无法判定,人工拾取需要耗费大量人力与时间,需要利用计算机对有效事件进行自动拾取.笔者分析了井中微地震监测背景噪声以及某些相关噪声特点,以长短时窗能量比法为基础,结合偏振分析,设计利用偏振一能量比综合的方法来识别微地震有效事件,经实际资料验证该方法具有一定的可靠性.根据实际有效信号与噪声在多级检波器之间的出现规律利用多级间时差对识别结果进行约束来排除某些特殊噪声的影响.将这种方法应用于整套水力压裂微地震监测资料中,能够快速稳定的识别出大量微地震有效事件,有比较好的应用效果.     

井-孔联合微震技术在工作面底板破坏深度监测中的应用

准确预测底板采动破坏深度是承压水上采煤底板水害防治中的一个关键问题,对于防治水方案的制定至关重要。根据山西保德煤矿的地质特征与工作面布置特点,采用高精度井-孔联合微震监测技术,对81307工作面底板破坏深度开展实时监测。利用锤击方法,标定了定位参数,验证了定位精度,确保微震监测系统的定位精度能够满足防治水要求,监测期间工作面回采600 m。监测结果表明：底板破坏深度为30 m,其中在81308二号回风巷下方破坏较深,81307一号回风巷下方破坏只有15 m,工作面超前破坏距离为25 m,监测结果与相邻81306工作面利用压水试验测量的底板破坏深度基本一致。研究表明,井-孔联合微震监测技术可以获得工作面底板破坏深度及其空间分布特征,更好地为煤矿防治水服务。     

基于微地震向量扫描的煤层气井天然裂缝监测

天然裂缝发育程度是影响煤层气产能的主要因素,为了准确获取沁水盆地南部A煤层气田井组的天然裂缝发育程度和分布位置,采用地面微地震向量扫描技术对区域内7口二次压裂井进行天然裂缝发育情况监测。在压裂井周围部署一定量的三分量检波器,采集压裂过程中周边储层的微地震事件,进行Semblance叠加后得到监测区内不同时刻的破裂能量切片,解释出监测区内天然裂缝发育情况。对比井组单井产能,与监测到的天然裂缝表现出良好的相关性,揭示了天然裂缝是影响煤层气单井产能的主控因素,同时表明煤层气储层非均质性强,天然裂缝呈现局部发育特征,且比较分散、面积小,常规的三维地震预测方法难以有效的识别。应用该技术能够准确地识别出煤层气储层的天然裂缝发育情况,为调整井位的部署及优选层位提供可靠的指导。     

基于震幅叠加的微地震事件定位在地面监测中的应用

在微地震地面监测中,由于微地震信号能量微弱,因此很难对微地震事件进行精确拾取。本文提出了一种基于STA/LTA(short term averaging/long term averaging)的判别频率估计模式识别方法,可以避免由于设定阈值出现漏判小能量微地震事件的情况,并在精度上比传统的STA/LTA方法提升10%以上。采用基于震幅叠加的能量聚焦方法对微地震事件进行定位计算,同时通过对能量聚焦结果的分析,进一步剔除"假"的微地震事件,从而能够更加精确地描述地下裂缝的发育情况。最后,通过对河北北部一水平井的压裂监测对该方法进行验证,结果表明,本方法计算效率高、监测结果获得施工单位的认可,能够对下一步压裂施工方案提供理论指导。     

微地震台阵网天然地震层析成像技术在油田深层构造解析中的应用

天然地震层析成像相对于传统的反射地震方法而言是一种新的经济的勘探方法。这是由于天然地震层析成像所需的观测值直接来自于研究区下方发生的天然微地震,而反射地震却需要在研究区表面进行人工放炮。因此本工作是将天然地震层析成像方法应用于柴达木盆地西部某油田约100km^2地区的深层构造的尝试性研究。626个地震事件的3289个P波到时的初步结果与研究区已知的大的构造吻合较好。该模型中非常显著的特征就是观测到一个北西向的背斜。此外,微地震的分布也与研究区中活动断裂带的位置基本一致。     

三维地震技术在泥灰岩裂缝型油气藏预测中的应用

以三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖油田为例,介绍了三维地震技术在裂缝型储集层描述中的应用,即利用全三维解释技术查明目的层的构造及断层展布特征,用井约束反演技术对储集层的空间分布进行定量描述,指出此项技术中应重视测井资料的分析与处理、层位标定及模型建立等多项研究;分析了牛圈湖油田上二叠统泥灰岩储集层的岩电特征、层速度与波组反射特征,并对其空间展布和裂缝发育程度进行分析与描述。钻探结果表明,三维地震技术是一种     

新疆鄯善油田微裂缝研究

在鄯善油田宏观裂缝研究的基础上，对储层微裂缝进行了研究，获得以下主要认识：１．鄯善油田发育的微裂缝按照成因分类有成岩微裂缝、颗粒微裂缝和定向微裂缝。前两种裂缝为成岩作用或破碎作用形成，后者在构造作用下形成。按照形态分类有完全充填的、不完全充填的、开启的和闭合的微裂缝。不同形态的微裂缝对注水开发的影响不同。２．该区微裂缝主要集中在０．００５～０．０２ｍｍ范围内，占全部微裂缝的７０％以上。３．微裂缝以充填为主，镜下观察８０％以上的微裂缝被碳酸钙所充填，从而大大降低了微裂缝的有效性。微观水驱油模型试验也显示，仅２０％左右的微裂缝可成为油水通道。４．微裂缝的延伸有３种情况：ａ．微裂缝中止于颗粒内部；ｂ．微裂缝延伸之颗粒边缘；ｃ．微裂缝延伸长，可切穿几个颗粒，且可与其他微裂缝形成网络。微裂缝的延伸方向主要有ＮＥ６６°、ＮＥ１３７°，其延伸方向不与大裂缝一致，夹角约为４０°。５．微裂缝在大裂缝附近较发育，受大裂缝控制。