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.     

基于微震特性的断层检测技术（英文）

对非常规油气藏,断层既可以成为油气的流通通道,也可能成为油气藏开采开发的阻碍,体现在(1)导致压裂液的滤失;(2)导致储层水淹;(3)诱发小型地震。因地震勘探分辨率的影响使得部分小型断层无法被有效检测,该类断层在压裂施工过程中变得异常活跃并释放出大量的微震。为此,本文总结出一种融合微震时空特征、相对震级、震源机制、振幅、频率的天然断层识别方法。该方法基于储层力学机理分析天然断层和压裂裂缝激发的力学环境,并得出其时空分布规律;通过引入微地震相对震级的算法对天然断层和压裂裂缝活动所致的微地震事件进行标定,并基于地震位移理论分析天然断层和压裂裂缝所致微震的动力学特征,得出其在频率和振幅存在的差异。通过微地震地面和井中监测实例的应用和验证,该方法能有效地达到对天然断层和压裂裂缝识别的目的。     

三维地震属性及微地震数据在致密砂岩气藏开发中的综合应用(英文)

非常规资源如页岩气和致密砂岩气的开发,要求综合利用多学科的知识,以解决诸多工程问题来获得经济产能。不同类型数据如三维地震和微地震数据所揭示出的储层非均质性能,更深入全面地揭示储层特性并优化钻井和完井程序。本文研究中,首先利用三维地震曲率属性预测了储层局部应力方向及天然裂缝闭合状态,获得了储层非均质性信息及地质力学性质;利用蚂蚁体预测了储层裂缝网络以及利用曲率和蚂蚁体结合预测了潜在的影响水力裂缝延伸的压裂屏障。其次利用三维地震获得的上述信息指导压裂方案设计及施工参数调整。最后,综合三维地震解释结果和微地震成像结果解释了压裂施工过程中出现砂堵的原因,明确了致密砂岩储层水力裂缝延伸及天然裂缝开启闭合控制因素。     

沁水盆地南部煤层气储层压裂过程数值模拟研究

储层改造是煤层气井提高产能的重要措施,水力压裂是煤层气储层改造的重要方法.为研究煤层气储层压裂过程及其天然裂缝对煤储层压裂时破裂压力的影响,本文以山西沁水盆地南部高煤级煤矿区为研究区,运用有限元数值模拟方法,计算不同地应力条件下、裂缝处于不同位置时煤储层的破裂压力.结果表明:(1)不同类型地应力场对破裂压力的影响不同.对于均匀应力场,破裂压力随着围压的增大而增大,其增幅约为围压的两倍;对于非均匀应力场,当一个水平主应力不变时,破裂压力会随着水平主应力差的增加而减少;(2)如果地应力条件不变,煤储层破裂压力随着天然裂缝与最大水平主应力方向夹角的增加而增加,水平主应力差越大煤储层破裂压力增幅也越大;(3)在有天然裂隙的地层中进行压裂,当天然裂缝的方位不同时压裂裂缝既可能是沿着天然裂缝扩展的裂缝,也可能是压裂过程中产生的新裂缝,因此天然裂缝的方位对破裂压力具有一定的影响.     

页岩压裂过程的连续时域电磁法动态监测试验（英文）

页岩气开发水压过程中监测裂缝的空间展布对页岩气稳产高产并指导压裂至关重要。常规的时移地震、井间地震及微震监测不但成本高,监测效果显示周期长,且不能直观展示压裂液的平面和空间形态的动态变化。本试验研究首先对压裂液及压裂液充填的岩样进行了电性测试与分析,发现其具有极低阻与高极化特征,表明可控源电磁法进行页岩压裂过程的动态监测有着良好的电性基础。其次,基于试验区井震资料建立的地电模型,通过改变储层电性进行正演模拟,研究了电场分量的变化规律,提出了瞬变电磁法动态监测的归一化残差电阻率成像方法。最后,以时移电磁长偏移距瞬变电磁阵列法为手段,在我国南方涪陵页岩开发区水平压裂井上进行了连续时域电磁法动态监测试验。通过参研单位高度协同,采取了大功率与数百道阵列观测方式,获取了埋深在2800米处三个压裂段上方地面224个物理点近9个小时的电场时间序列数据。处理结果表明,该方法能有效观测到压裂液引起的电场信号变化。通过残差处理与电阻率成像,获取了储层改造过程的动态图像,结合地震、测井与水平井位的标定,解释了压裂液平面和空间展布,其结果对页岩气有效压裂与安全开采有重要指导意义,展示出连续时域电磁法在页岩气开发的压裂监测中有着广阔的应用前景。     

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...     

基于深度学习和无线传输的非常规页岩气压裂微地震实时自动监测

水力压裂能有效沟通天然裂缝形成复杂缝网系统,极大地提高低渗透油气藏的产能．为有效评估储层水力压裂改造效果及规避潜在的地质安全隐患,需要建立完善的压裂改造监测技术,而微地震监测是目前最为有效的监测手段之一．近年来,国内外微地震监测技术取得了较快的发展,但数据处理仍基本依赖于人工,成本昂贵,且较难提供连续的监测信息以完整反映压裂全过程．为进一步推动非常规压裂生产过程中的实时微地震监测及现场反馈,减轻人员负担、降低成本,我们发展了基于无线4G实时传输节点地震仪和深度学习的软硬件一体化微地震实时监测技术．在川南某页岩气开发平台的微地震监测试验中,该一体化实时监测技术通过4G无线网络实时回传采集的地震波形,并利用最新的深度学习技术对实时数据流进行处理,实现了从地震数据采集、数据实时传输、微地震检测、震相拾取、地震定位、震级分析等一系列功能,并通过云端将微地震分析结果实时反馈至压裂现场,实现了对压裂施工过程不间断地实时自动监测．同时,通过对比地面两套不同密度观测系统人工处理与自动处理的结果,对实时监测技术的准确性和可靠性进行了定量分析和验证．该软硬件一体化微地震实时自动监测技术的研发为我国今后非常...     

基于改进Delaunay三角剖分算法的微地震数据SRV估算与应用

影响页岩气藏改造效果的核心参数是储层的压裂改造体积(Stimulated Reservoir Volume,SRV),有效准确估算压裂改造体积有助于评估压裂效果.水力压裂过程中微地震事件点分布状态不规则,传统的SRV计算方法通过外接规则几何体进行计算,相应结果误差明显,进而采用Delaunay三角剖分算法来降低结果误差...     

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.     

致密油储层不同尺度、多重介质建模方法研究——以吉木萨尔凹陷芦草沟组上甜点为例

致密油储层历经多重地质作用,储集体类型多样、尺度不一、分布离散、岩性混杂,常规建模不能有效刻画其内部复杂性.针对其发育不同尺度孔隙、复杂天然/人工缝网的特点,本文提出以致密砂岩储层微观孔隙结构表征、天然/人工裂缝的识别与描述技术为基础,集不同尺度孔隙、不同尺度天然/人工裂缝于一体的地质建模方法,即基于压汞资料,将孔隙型基质储层分级,相控随机模拟储层分布模型;以地震资料为主,结合蚂蚁体等技术,人机交互、确定性模拟大-中尺度天然裂缝;以测井解释小尺度、薄片鉴定微尺度天然裂缝为基础,地震参与随机模拟裂缝发育密度体,采用示性点过程法随机模拟小尺度与微尺度天然裂缝;以微地震资料为主,确定性加随机性综合模拟不同尺度人工压裂缝.以新疆吉木萨尔凹陷某油田开发先导试验区芦二段上甜点为例,按上述方法建立致密油藏模型,突出致密油藏特点,为数值模拟提供了高精度的多重介质油藏模拟静态模型.     

储层岩性对水力裂缝延伸的影响

水力压裂施工过程中,天然断层或裂缝对水力裂缝的延伸影响显著,甚至与水平井轨迹平行或近乎平行的断层或裂缝会形成压裂屏障,阻止水力裂缝的延伸甚至造成砂堵.而岩性对水力裂缝延伸的影响目前还不清楚.本文首先利用地面微地震监测技术对水力裂缝进行了成像并提取出微震事件点分布平面图;然后利用三维地震断层属性预测了天然断层或裂缝分布,利用三维地震GR反演体提取了沿层砂岩分布平面图;最后,通过叠合天然断层或裂缝分布图、砂岩分布平面图以及微震事件点分布平面图,分析了岩性和天然断层或裂缝对水力裂缝延伸的影响,证实了岩性是除天然断层或裂缝以外控制水力裂缝延伸过程的另一个重要因素.     

基于频变AVO反演的页岩储层含气性地震识别技术

结合地震岩石物理技术,研究了叠前频变AVO反演在四川盆地龙马溪组页岩储层含气性识别中的应用.首先,应用Backus平均理论将测井数据粗化为地震尺度储层模型,应用传播矩阵理论进行高精度地震正演及井震标定,分析页岩气储层地震响应特征.其次,基于岩心观测结果,应用Chapman多尺度裂缝理论设计页岩气储层理论模型,研究储层衰减、频散以及对应的地震反射特征.应用该理论模型测试频变AVO反演方法,计算结果表明：对于研究区地层结构和地震数据,区分流体类型的优势频率不是地震子波的主频,还受层间调谐干涉等储层结构因素控制,也进一步说明理论模型测试和标定的重要性.最后,将频变AVO反演技术应用到四川盆地龙马溪组页岩地层,计算得到的频散属性为页岩气储层含气性识别提供依据.     

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.     

基于全方位地下局部角度域成像的页岩气储层各向异性预测

宽方位地震数据是叠前地震各向异性预测的基础数据之一,如何处理和分析宽方位地震数据是预测的关键.传统分扇区处理无法获得地下真正角度域信息,存在信息丢失问题.为保证地下方向、分辨率以及成像的正确性,使用全方位地下局部角度域分解与成像技术,直接在地下局部角度域中以连续的方式进行地震数据成像分解,得到两个互补的全方位角度道集:倾角道集和反射角道集,成像精度提高,各向异性发育方向和强度预测更可靠.全方位成像与反演一体化技术流程在四川盆地涪陵页岩气储层表征中初步应用,为提高非均匀储层成像质量和裂缝预测精度提供有效手段,对于页岩气储层甜点预测、水平井钻井轨迹和压裂方案优化等具有重要意义.     

基于波动方程的微地震震源位置、震源时间及VTI介质各向异性参数联合反演

对于非常规油气开发,水力压裂监控的效果取决于对微地震事件的分析、解释.准确的微地震震源位置是关乎施工成败的重要因素.微地震震源位置的准确性与多个参数相关,其不仅依赖于微地震事件的激发时间,同时也依赖于储层介质参数信息,因此进行微地震震源位置、震源时间、储层介质参数的联合反演尤为重要.页岩气储层通常表现出较强的各向异性,...     

基于机器学习和台阵相关性的水力压裂微地震事件自动识别及到时拾取

利用密集台阵对水力压裂微地震进行监测将有助于优化储层压裂、揭示断层活化.为满足密集台阵海量采集数据的处理需求,本文建立了一种综合运用多种机器学习方法和台阵相关性的、无需人工干预的自动处理流程,从而能够快速得到高质量的密集台阵震相到时目录.该综合策略包括：(1)利用迁移学习在连续波形中快速检测地震事件;(2)利用U型神经网络PhaseNet自动拾取P波、S波震相;(3)利用三重线性剔除法,结合密集台阵到时相关性剔除异常到时数据和地震事件;(4)利用K-means和SVM两类机器学习算法,进一步区分发震时刻接近的多个地震事件,减小事件漏拾率.通过将该流程应用于四川盆地长宁—昭通页岩气开发区微地震监测数据,并将自动处理结果与人工拾取结果进行比对发现,二者在震级测定、定位以及走时成像结果等方面具有很好的一致性,表明本文处理流程结果精度可达到手动处理精度.本文结果为密集台阵地震监测数据的高效、高精度处理提供了新思路.     

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.     

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.     

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.