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.     

微地震监测技术在页岩气水平井重复压裂中的应用

随着美国页岩气的开发成功,页岩气在我国油气资源里占比越来越重。在实际开发过程中,由于分段射孔位置选择不当,或井筒出现套变异常段,或受限于工艺、材料、工具等作业多方的诸多因素影响,部分页岩气水平井改造效果欠佳。为促使这类页岩气水平井重获高产,实现良好的经济效益,行之有效的手段是采取重复压裂工艺。页岩气重复压裂主要面临水平段长、级数多、施工规模大、液体效率低等困难,工艺成功的关键在于精确封堵低压区、低产区,在未改造区域和未完全改造区域开启新的裂缝。通过微地震监测技术可以准确分析分析新开启裂缝的扩展区域,缝长、缝宽等参数,进而可以实时优化调整排量、砂量、暂堵材料投送时机、暂堵材料用量等施工参数。在重复压裂中应用微地震监测技术,可有效提高重复压裂的效率,增加整个水平段均匀改造程度,压后产量是重复压裂之前产量的4~5倍,这对页岩气水平井老井高效开发具有重要意义。     

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.     

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。     

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。     

测斜仪监测技术在共和盆地干热岩井压裂中的应用研究

我国地热能源丰富,开发地热能对缓解我国能源对外依存度大的局面很有必要,地热能开发利用前景广阔。测斜仪压裂监测技术,目前在油气开发中获得了广泛的应用,可以监测裂缝发育形态,尤其擅长监测裂缝延伸方向,对指导井网布置、压裂工艺及施工规模具有重要的指导作用。青海共和盆地的X1井岩性致密坚硬、施工不确定因素多、施工排量小是监测难点,同时X1是国内干热岩井首次压裂,利用测斜仪压裂监测技术监测地热井改造施工也是全世界范围内首次,X1井压裂监测的成功实施探索了丰富了地热井压裂监测方法,拓宽了测斜仪监测的应用范围,监测施工获取了X1井压裂裂缝的重要参数,为该区井网布置提供了基础数据,为测斜仪监测施工提供了重要借鉴实例。     

地球物理技术在页岩气勘探开发中的应用和前景

我国页岩气勘探开发技术还处于探索阶段,对页岩气的研究主要集中在页岩气的成藏模式、地质特征等方面。针对地球物理技术在页岩气勘探和开发中所能发挥的作用及页岩气勘探和开发对地球物理方法提出的新要求,简述了我国页岩气资源分布及美国页岩气的勘探开发情况;从页岩气资源评价参数出发,系统地阐述了地球物理方法在页岩气勘探和开发中能解决的一些问题;提出了针对页岩气的地球物理方法的发展建议。     

国际水力压裂与地震关系研究进展及地质工作建议

水力压裂技术是开采致密气、煤层气、页岩油气、干热岩等资源的一项关键技术,随着中国页岩气主产区四川盆地及周缘规模化工业开采活动的不断推进,水力压裂等工作量激增,关于水力压裂是否诱发地震的问题受到各界高度关注。综述了国际水力压裂诱发地震风险的研究进展,梳理了国际上采取的有效风险防控措施,研究表明,水力压裂通过高压注入流体使岩石产生裂缝,不可避免地会导致微震活动发生;水力压裂诱发地震活动机理研究取得进展,为风险防控提供基础;水力压裂对三级以上地震活动影响有限,自然地震较少的地区人为地震活动记录也较少;水力压裂诱发微地震可能有助于释放累积的地应力或能量,降低大震风险;目前国际上水力压裂对地震的影响尚未量化。国际上已实施了应对水力压裂诱发地震风险的工程措施、法律制度、管理措施、技术研发等系列有效防控措施。对中国页岩油气、干热岩等资源开发提出建议：加强断裂构造调查评价,将水力压裂控制在距断层一定距离以内;加强微震监测,开展水力压裂地震危害评估;加强关键科学问题研究;加大公众科普宣传力度。     

地面微地震压裂监测技术在煤层气开发中的应用

在煤层气的开采过程中,压裂改造是煤层气储量得以有效开发利用的重要手段。地面微地震压裂监测技术可以对压裂过程中煤(岩)层破裂产生的微地震波进行监测,进而识别煤岩层中裂缝的走向、空间形态、改造规模等。基于三维网格搜索定位与波形叠加相干能量定位的地面微地震监测数据,通过一系列的滤波、去噪,剔除无效事件、速度分析等,可以获取强干扰条件下更准确的微地震事件定位信息;依据与时间相关的微地震事件定位信息,获得微地震事件四维立体图,进而掌握压裂缝隙方向及高度;并利用水力压裂裂缝建模技术,构建离散裂缝网络模型,估算压裂改造体积。实践中表明,该方法的应用有利于控制压裂改造效果,提供缝控储量准确信息。     

水平井压裂储层应力场分布模拟方法

在研究分析水力压裂对储层岩石力学特性参数影响的基础上,提出一种压力储层应力场分布模拟计算方法。通过建立水平井储层原地应力场模型和水力压裂产生人工裂缝诱导应力场模型,并且利用实际的水力压裂测井参数对储层原地应力场和压裂产生裂缝诱导应力场分布进行了模拟计算。模拟计算结果表明,压裂产生人工裂缝会对储层应力场分布造成很大影响;压裂后储层应力主要在裂缝周围得到积累,并且距离裂缝越远,应力值积累越少;压裂生成裂缝长度也会影响储层应力场分布,裂缝越长,裂缝诱导应力场减小越慢。     

煤层顶板"两带"高度的微地震监测技术

主要介绍了中国和澳大利亚两个煤矿在长壁开采过程中的微地震监测成果，并进行了深入的理论分析和研究。该监测的主要目的是动态测定煤层开采过程中顶板岩石“两带”（冒落带和裂隙带）的发展规律和高度，以指导相邻采区留设合理的防水或防砂煤柱。观测结果表明：研究区域“两带”的最大高度均没有到达煤层上方的含水层，顶板突水的可能性非常小，这一结果与实际情况符合；同时也表明微地震监测是确定“两带”高度及设计防水和防砂煤柱的一种可靠手段。     

微地震震源定位方法综述

微地震震源定位方法是微地震监测领域的一项核心技术,而考量微地震技术应用效果好坏的准则在于震源定位方法的精确程度。针对非常规油气开发过程中微地震震源定位方法的应用,本文对微地震震源定位方法进行阐述。其中：几何作图法具有稳健、效率高的优势,但震源位置较深时定位精度较低;线性定位法无需速度模型精度,但对初至拾取的精度有较大影响;非线性定位法对初至拾取较为敏感,对速度模型的精度要求较高,但计算量较小;混合优化定位法在一定程度上提高了定位的精度和效率,但在低信噪比、速度模型精度较低时优势不明显;基于波形偏移的定位方法无需考虑初至拾取的精度,但计算量较大;基于神经网络的定位方法采用训练网络进行训练,定位精度高,误差小。同时,本文还介绍了多方法多参数信息融合技术在油气藏微震震源定位中的应用。     

用微地震技术评价姬塬油田体积压裂的效果

微地震监测技术是对低渗透储层压裂效果评价和指导油藏精细注水开发的重要手段.通过观测、分析由压裂产生的微小地震事件,能够获取压裂裂缝的位置、大小、导流能力、几何形态及局部裂缝分布规律等诸多信息.姬塬油田王盘山长8油藏具有低孔、低渗、低压特征,常规压裂生产一段时间后减产很快;近年来开展了混合水体积压裂并实施了微地震监测.芦58-54井监测混合水体积压裂结果显示:产生的缝长达到315.97m,缝宽104m,缝高约58 m,影响体积约244.8万m3,方位北偏东19.5°;压裂使储层裂缝开启,泄油半径增大,单井产油量增加,效果非常明显.为该油藏进一步精细开发打下了坚实基础.     

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。     

钻孔瞬变电磁探测在水力压裂效果检测中的应用

水力压裂技术广泛应用在矿井冲击地压防治、围岩卸压等各方面,但对于压裂效果的评价检测一直缺乏高效、直观的技术手段。为解决这一问题,采用动源动接收的钻孔瞬变电磁三分量探测方法,开发了一套适用于压裂孔内施工的探测装备以及配套施工工艺。在煤矿井下开展了2次工程试验,通过对比压裂前后2次探测数据垂直分量的处理结果,提取出纯异常场,确定主要裂缝分布范围,并根据2组水平分量的计算结果实现了异常体中心方位角定位,完成压裂裂缝的立体空间三维成像展示。研究表明：钻孔瞬变电磁三分量探测技术能够与煤矿井下压裂施工相结合,通过压裂前后探测结果对比获得压裂液的分布位置,进而分析压裂裂缝发育情况,实现压裂效果检测评价的目的。     

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.     

新场气田分段压裂水平井裂缝布局优化

新场气田属于大型多层致密砂岩异常高压气藏,储层物性差,非均质性强,气井动用储量低。目前,为大幅度提高气井产能,提高储量动用长度,该气藏多采用多段压裂水平井开发。因此,迫切需要论证裂缝参数及其组合对多段压裂水平井开发效果的影响,为气藏下步科学高效开发和持续高产稳产提供理论基础。以川西新场气田为研究对象,采用数值模拟法深入研究了压裂水平井裂缝几何布局对气井产能的影响,包括非均匀裂缝长度、非均匀裂缝间距、压裂规模与裂缝数量、裂缝长度与间距的匹配、裂缝夹角与间距的匹配。结果表明:对于多段压裂水平井,U型模式的裂缝长度布局最优;均匀裂缝间距开发效果优于非均匀裂缝间距;水力压裂时,少段数长缝能取得更佳的开发效果;0. 67~1倍缝长的裂缝间距布局、垂直于井筒的正交裂缝布局有利于改善压裂水平井开发效果,裂缝间距的增大能有效降低非正交裂缝低夹角对产量的影响。     

微地震技术评价中牟区块体积压裂的效果

微地震监测技术是页岩气开采过程中对页岩气储层压裂效果评价和指导压裂过程的重要手段,可通过观察、分析压裂过程中诱发微地震事件,获取压裂裂缝参数、导流能力、裂缝展布发育方向等信息。中牟区块牟页1井具有低孔、低渗储层特征,对含气层段的三层储层,采用大排量水力压裂施工,进行地面微地震监测、井中微破裂成像技术压裂监测及微地震监测;牟页1井监测压裂结果显示为缝长251～496m,缝宽120～252m,改造体积约为237.5×104～387.7×104 m3,方位角64°～80°。压裂实施使储层裂缝开启含气层段得到改造,指导了实时压裂和压裂效果评价。