水平井压裂微地震监测成果的不对称性分析

为了分析水平井压裂微地震监测成果的不对称性,为客观评价压裂效果提供依据,文中综合应用微地震监测、三维地震、录井以及压裂数据,紧密结合精细地质研究、工程设计,系统分析了54口水平井压裂的微地震监测成果,总结了导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素,取得如下认识：(1)导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素主要包括工程因素、地质因素以及完钻井分布等三个方面,其中地质因素具体包括天然裂缝、断层、岩性变化、地应力等;(2)天然裂缝、缝长距离内的完钻井会诱导压裂裂缝转向,并沿着裂缝集中发育区和完钻井周围延伸,在水平井两侧形成不对称的微地震事件分布;(3)断层对压裂裂缝具有诱导和屏蔽作用,压裂裂缝沿着断面延伸,微地震监测事件呈面状分布,压裂裂缝无法延伸至断层另一侧,形成远离水平井的单侧分布;(4)纵向隔夹层、横向的岩性变化会对压裂裂缝的延伸起控制和封隔作用,在很大程度上抑制了压裂裂缝延伸甚至无法形成裂缝,形成微地震事件在横向和纵向的不对称性;(5)当水平井与最大主应力方向不垂直时,微地震事件分布与水平段存在夹角,形成角度不对称。     

基于井中微地震监测方法的压裂效果评价——以吉林探区Y22井为例

储层水力压裂效果评价对指导油气田精细开发具有重要意义,为准确评价压裂效果,提出了一套井中微地震监测压裂效果评价方法,在准确定位微地震事件基础上,分析微地震事件时空分布特征,剔除无效事件,利用有效事件定量描述缝网长、宽、高、走向、改造体积等,再结合储层性质、压裂施工参数等解释裂缝产生的原因,客观地评价压裂效果。该方法在吉林探区Y22井的应用结果表明：压裂裂缝走向与其周边小断层或天然裂隙走向一致;测井解释成果和微地震监测结果具有相关性,测井解释好的压裂段储层改造体积相对较大、微地震事件数量相对较多、裂缝复杂度更高;压裂过程中产生的离散微地震事件为压力传导造成低应力区应力释放产生的事件,不是由压裂窜层造成;Y22井周边的生产井因前期压裂改造和后期油气排采引起的地层能量亏空,造成了压裂裂缝的不对称性。该研究成果在解释微地震事件时空分布特征,提高对压裂和储层性质认识,客观、准确地评价压裂效果等方面具有指导作用。     

微地震事件解释实例

微地震事件是储层对水力压裂的响应,其分布特征与压裂工艺、储层性质、区域构造应力等密切相关。因此,微地震事件解释须结合地质、油藏、工程等信息才能全面、准确地理解水力压裂裂缝延伸过程,提高压裂改造效果评价的可靠性及对储层和压裂工艺的认识,以指导井位部署和压裂设计。针对辽河探区Q1块和S268块三个微地震事件监测实例,利用微地震联合测井岩性分层、三维地震剖面以及三维地震数据相干体属性,探讨了影响微地震事件分布特征的因素,得到以下认识：1天然裂隙是影响微地震事件分布的重要地质因素,储层天然裂隙发育表现为微地震事件重叠,易于形成复杂的裂缝网络,储层天然裂隙不发育表现为微地震事件不重叠且集中分布,也可实现造长裂缝的目的,形成对称缝网;2对致密砂岩储层进行水力压裂时可将在全区稳定分布的煤层作为稳定隔挡层,控制缝高,提高改造效果;3进行井位部署时,要考虑邻近井的影响,采用合理的井间距和压裂工艺,最大限度地降低邻近井对压裂造成的影响;4地层变形形成的局部高应力区域可对水力压裂裂缝形成阻挡,影响改造效果,结合地震资料综合解释有助于微地震监测识别地层变形对压裂的影响。     

微地震同步压裂监测技术研究与应用

储层压裂改造主要针对低渗透性储层,通过压裂来提高储层渗透率,增大孔隙度和泄油半径,最终达到油井上产的目的。近几年开展的同步压裂对微地震监测技术要求越来越高,在实时评估同步压裂效果时,对如何优化压裂参数和改善压裂效果提出了更高的要求。对于断层和天然裂缝带发育的致密砂岩储层,在裂缝检测时存在"多解性",文章主要针对压裂微地震同步监测提出一些认识,通过微地震事件属性特征分析断层和天然裂缝带对储层改造的影响,为油田储层改造过程中压裂方案设计与调整及施工过程质量控制提供依据。     

波动注入水力压裂诱发微地震的力学机制及其对压裂效果的影响

水力压裂岩石裂缝的扩展诱发天然微地震。传统水力压裂区微地震引起的应力重新分布范围有限,小震级地震波的作用也有限,这些微地震不可能触发较远储层的地震,一定程度上限制了水力压裂改造效果。为此,提出了波动注入水力压裂诱发较大范围“微地震”的想法。根据流体力学理论建立了波动注入水力压裂井筒不稳定流动的压力振动模型,分析了人为诱发“微地震”的井底压力振动源和岩石损伤断裂机制;研究了波动注入水力压裂人为诱发的“微地震”震源特性和力学机制,分析了微地震对水力压裂效果的影响机制。分析结果表明,波动注入水力压裂人为诱发的微地震震源破裂信号频率随裂缝长度的增加而降低;对于断层和天然裂缝发育较多的储层,波动注入水力压裂导致岩石破裂诱发微地震的力学机制主要是储层中断层或天然裂缝的剪切滑移;对于非裂缝性储层,波动注入水力压裂导致岩石破裂诱发微地震的力学机制是人为地震效应和损伤—断裂效应。研究结果表明,波动注入水力压裂能够人为诱发“微地震”,增加储层的“微裂缝”,扩大自然微地震的波及面积,增强压裂作业的增产效果。     

深层页岩气储层水力压裂裂缝扩展影响机理

现有中浅层页岩气压裂取得的认识难以解释深层页岩气储层压裂过程中水力裂缝扩展的影响机理。为了研究四川盆地深层页岩气储层水力压裂裂缝扩展机理,文中以泸州深层页岩气区LS1平台为研究对象,进行基于地质-工程一体化的水力压裂裂缝扩展数值模拟与分析。首先,根据泸州区块目标井区储层的地质概况,建立地质模型,明确地质力学属性;然后,基于微地震和蚂蚁体数据,建立符合真实储层构造特性的离散天然裂缝网络;在此基础上,根据现场实际施工数据,建立了基于DFN的水力压裂复杂裂缝扩展模型,并基于微地震监测结果对模型进行了验证;最后,还研究了4个单因素对储层改造体积的影响特点。研究结果对深层页岩气储层水力压裂复杂缝网研究有一定的指导作用。     

利用微地震监测成果判断砂砾岩油藏压裂裂缝井间连通性——以准噶尔盆地玛湖油田为例

现阶段离散的微地震事件点刻画的裂缝形态仅代表压裂裂缝网络的包络范围,很难精细刻画缝网包络中人工裂缝的真实形态,而且受速度模型、初至拾取等因素影响,微地震事件定位结果存在一定误差,因此仅靠离散的微地震事件点分布位置信息无法判断裂缝井间连通性。为此,以准噶尔盆地玛湖油田玛131示范区示踪剂检测结果作为判断井间人工改造裂缝是否连通的依据,总结未受天然裂缝影响情况下微地震事件点与邻井事件点最小距离规律,形成一种新的利用微地震监测结果定量评价砂砾岩油藏压裂裂缝井间连通性的方法。玛湖砂砾岩油藏在未受天然裂缝影响情况下,相邻井微地震事件交叉,且微地震事件距邻井事件最小距离小于10m,代表两井压裂裂缝连通;反之,微地震事件距邻井事件最小距离大于10m,代表两井压裂裂缝未真正连通。应用判断玛湖凹陷砂砾岩油藏井间裂缝连通性方法可以评价玛湖区块井间距与施工规模的合理性,也可推广到其他地区。     

微地震裂缝检测技术应用实例

对于断层和天然裂隙发育的致密砂岩储层,设计者希望通过人工压裂连通天然裂缝改造储层内部导流能力,使其更有效产油产气.然而储层内部复杂的各向异性使得压裂裂缝形态很难被提前预测,对储层改造过程中发生的微地震事件进行监测,可以通过微地震事件的分布及属性特征较准确地评估压裂效果.本文展示了一个致密砂岩储层改造微地震监测实例,通过微地震事件信号处理及定位结果分析,认识断层和水力压裂致裂的微地震信号特点及震源属性差异,查明了储层改造后产水原因.     

微地震事件密度在压裂评价中的应用——以准噶尔盆地玛湖凹陷为例

随着致密油、页岩油等非常规油气资源的规模开发，微地震监测技术在非常规储层改造中的应用发展十分迅速。现阶段的微地震监测解释技术主要利用微地震事件的位置、时间、震级、裂缝长宽高、储层改造体积等参数，结合压裂施工、地震地质等参数开展解释工作，无法有效评价缝网内部改造程度。微地震事件密度属性可以直观地反映缝网内部各位置的破碎程度，密度值越大，储层改造越充分，因此文中首次尝试开展微地震事件密度属性与事件距射孔距离参数交会分析，探索微地震事件密度分布特征。在统计准噶尔盆地玛湖凹陷百口泉组166段微地震事件密度分布特征后，形成了该区域密度分布模板，可用于评价单段改造效果与同区块平均改造效果差异，以及缝网内部改造程度。现场结合压裂施工曲线资料，可实时指导压裂施工规模优化，提高油井整体改造效果，同时结合玛湖凹陷某水平井产液剖面数据，证明微地震事件单段平均密度与各段产液量存在很好的相关性。     

基于天然裂缝破坏行为的页岩储层压裂微地震事件预测

微地震事件的分布范围和密度与页岩气井的产量有较好的正相关关系,经济、高效地进行微地震事件的压前预测和压后评估,对压裂增产优化设计具有重要的指导意义。针对微地震监测技术成本高和施工受限的问题,基于渗流力学和岩石力学理论,结合天然裂缝张性和剪切破坏准则,建立了水力裂缝动态扩展过程中微地震事件模拟预测的流固耦合数学模型,给出了数值求解方法。采用涪陵页岩气示范区HF-X水平井的储层地质参数和施工参数,对页岩储层压裂过程中剪切和张性微地震事件的动态演化和展布进行数值模拟,模拟结果与实时监测的微地震数据吻合度高于80%。结果表明,该理论方法能够经济、高效和可靠地预测微地震事件的展布。     

页岩气压裂微地震监测中的裂缝成像方法

微地震监测是页岩气储层水力压裂改造过程中的关键配套技术,但目前国内微地震监测技术还不能直观描绘水力压裂改造储层的裂缝网络。为此,将地面微地震层析成像和细化算法相结合,提出了一种人工压裂裂缝反演方法——细化地震发射层析成像方法 (TSET),即将图像处理中的骨架提取算法引入到地面微地震监测结果中,提取能量最强位置的骨架结构来反演压裂裂缝的位置及形态。将该方法应用于河南中牟页岩气区块MY1井的水力压裂微地震监测:(1)对原始微地震数据进行滤波,应用基于Semblance算法的地震发射层析成像(SET)技术对微地震数据进行处理,得到压裂区域储层的能量叠加结果 ;(2)采用克里格网格化将能量图插值为连续的图像,并对网格化结果进行奇异值分解降噪(SVD);(3)应用细化算法提取叠加能量图的骨架结构,得到能直观显示的水力压裂裂缝或裂缝带成像结果。结论认为:(1)水力压裂活动可以改变天然裂缝的应力状态,即激活天然裂缝并在远离作业井段部位诱发破裂,在压裂液无法到达的部位形成新的"诱发破裂裂缝";(2)当压裂裂缝与天然裂缝方向平行或近于平行时,天然裂缝对人工压裂裂缝会产生延伸诱导作用,反之则产生屏障阻隔作用。     

井下微地震监测技术在公003-H16井水力压裂中的应用

井下微地震监测技术是目前国际上公认的最先进的裂缝监测技术,利用该技术对公003-H16井水力压裂裂缝形态进行了监测。井下微地震监测结果与压裂施工曲线进行紧密结合后,对及时优化压裂参数、实时调整施工方案提供了重要依据。井下检波器监测到的最远微地震事件信号距离检波器达到950m,监测结果清晰地反映了压裂井地层地应力方向与大小,地层非均质性,水力压裂产生的裂缝方位、缝长、缝高、缝宽等参数,为该区块以后油井的部署与储层改造提供了重要参考。     

利用微地震识别水力压裂井旁天然裂缝

页岩各向异性强、天然裂缝发育,水力压裂时容易发生套管形变而影响施工进度,利用微地震监测技术可识别造成套管形变的天然裂缝的空间位置,采取工程技术措施,降低施工风险。本文介绍了天然裂缝触发微地震事件的震级、能量、时空分布特征,分析了四川页岩气一口水平井开发水力压裂诱发的微地震事件,施工现场准确地定位出井旁微小天然裂缝的走向和位置,压裂技术人员及时调整施工参数,避免了套管严重形变影响水力压裂进程,为页岩气开发发挥了较好的现场指导作用。     

天然裂缝对压裂改造效果的影响

断层和天然裂缝的发育对页岩气储层水力压裂改造效果影响很大。为了查清其影响,首先利用三维叠后地震资料曲率和相干属性识别天然裂缝,其次利用微地震监测定位结果和水力压裂施工数据,分析天然裂缝的活动性及其对压裂改造效果的影响。结果表明,活动性天然裂缝对水力压裂裂缝的几何形态和压裂施工造成不同程度的影响,而非活动性天然裂缝对水力压裂裂缝的展布形态以及施工并无明显影响。研究结果可以为后期水平井轨迹的优化和水力压裂施工参数的调整提供参考依据。     

四川长宁页岩气套管变形井微地震特征分析

针对四川页岩气井套管变形问题,利用通过的小桥塞尺寸和多臂井径测井（MIT）数据计算了H19平台套管变形的变形量,同时分析了套管变形点处微地震事件点的时空分布和矩震级大小特征。然后在识别出的天然裂缝空间分布特征基础上建立了裂缝面模型,并利用该模型分析了套管变形量、天然裂缝尺度和微地震地震矩之间的定量关系。该平台共测得9个套管变形点的变形量,最小变形量为6.10mm,最大为50.43mm,平均为28.03mm,分析后得到天然裂缝的微地震时空特征：①微地震事件关于井筒不对称; ②不同压裂段的微地震事件点大部分重叠,呈线性分布; ③出现了较多的大矩震级事件; ④时间上,大矩震级事件点出现在压裂中后期的频率较高。根据裂缝面模型,计算出引起长宁地区页岩气套管变形的裂缝面积为40000~70000m²,地震矩为2.57×10⁹~7.57×10¹⁰N·m,矩震级范围为-1.16~0.79。研究结果对利用微地震实时监测、预警套管变形和判断天然裂缝尺度、预防套管变形具有指导作用。     

深层页岩气井压裂加砂工艺优化的微地震评价

水力压裂是对页岩气致密储层进行改造的重要方法,但是埋深大于3500m的深层与浅层页岩气井压裂裂缝形态不同,二者压裂加砂工艺也有所差异。为了更有效开发深层页岩气,在压裂中优化加砂工艺,并利用压裂中微地震事件的展布特征评价加砂工艺的优化效果。四川盆地东南部深层页岩气井压裂加砂工艺研究结果表明:添加100目陶粒的压裂段微地震事件分布均匀且加砂量达到设计标准,微地震事件密度及储层改造体积较大;进行二次添加100目石英砂作业压裂段压裂裂缝长度、宽度、高度皆较大,远端事件数较多,储层改造体积有明显增加;五峰组微地震事件呈狭长分布,宽度及高度方向长度皆较小,压裂缝网内部微地震事件分布较均匀。通过微地震监测、评价深层页岩气井加砂工艺优化效果,可以更好地指导加砂作业和深层页岩气的开发。     

页岩气水平井分段压裂微地震监测认识及应用

页岩气水平井分段压裂裂缝的规模形态对单井产能影响较大,研究压裂施工参数及工艺措施对裂缝扩展规模形态的影响规律具有重要指导意义。以JYXXHF井分段压裂为例,采用地面微地震监测技术对该井压裂进行实时监测,并结合地质情况、压裂施工参数及工艺措施等对监测数据进行综合分析。结果表明:该井单段压裂液量达1 600 m~3后缝网轮廓基本形成,1 800m~3后微地震事件几乎不再增加,不同小层微地震事件随压裂液量的变化规律存在一定差异;该井地层埋藏较深,一定量的前置胶有利于增大有效压裂改造体积,中途转注胶,有利于微地震事件数的增加;监测裂缝平均半缝长为160 m,最大为240 m。该分析结果可为该区块页岩气井压裂设计及现场施工提供参考和依据。     

压裂改造裂缝网络构建技术及其应用

微地震监测技术通过接收储层压裂改造时岩石破裂的震源信号获取破裂点的空间位置,但是如何基于监测结果刻画裂缝的空间展布形态则是微地震解释面临的一个技术难题。为此,首先研究了基于时距交会分析的无效压裂事件识别和基于"点缝"连接准则的裂缝网络构建技术,在此基础上建立了裂缝网络构建技术流程,并利用某压裂段的监测资料进行了方法测试,最后,利用该方法对某工区压裂井进行了裂缝网络构建,并结合地层属性特征对压裂改造效果进行了评价。最终形成了压裂改造裂缝网络构建技术,建立了微地震定位结果与裂缝网络之间的桥梁,通过无效事件识别,提高了裂缝网络的合理性。四川盆地某微地震地面监测资料裂缝网络构建应用结果表明,利用压裂改造裂缝网络构建技术所构建的裂缝网络能够直观展示裂缝空间展布形态及其复杂度,揭示裂缝生长发育过程,为结合储层特征进行压裂改造效果评价提供了可靠依据。     

井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用

通过井下微地震监测可以获得页岩气井压裂过程中水力裂缝的展布方向、波及长度和地层破裂能量,从而指导压裂方案的实时调整,增大压裂改造体积。为此,威202井区5个平台进行页岩气“井工厂”压裂施工时,应用井下微地震监测技术进行了裂缝监测。在介绍井下微地震监测技术基本测量原理的基础上,以威202井区A平台6口井的应用为例,详细介绍了该技术在有效识别地层中潜在天然裂缝、监测暂堵转向体积压裂效果、指导射孔参数优化等方面的机理与效果。研究表明,应用井下微地震监测技术可以增大页岩气储层改造体积,提高储层均匀改造程度,这对于页岩气的经济有效开发具有重要作用。      

页岩油水平井体积压裂及微地震监测技术实践

为探索和解决准噶尔盆地吉木萨尔区块页岩油藏水平井体积压裂和平台式拉链压裂过程中人工裂缝网络的成像问题,储层改造方案采用高密度密集切割体积压裂充分改造储层,大排量施工满足多簇、多缝充分开启,滑溜水和胍胶逆混合压裂工艺实现高效造缝携砂,结合多种粒径支撑剂有效充填微细裂缝及主体人工裂缝。通过微地震井中监测技术识别页岩油水平井人工裂缝网络。结果表明：断层和天然裂缝带对微地震事件属性特征有影响,同时事件属性特征也能表征断层和天然裂缝的发育程度。在大规模体积压裂改造下,研究区内4口井的人工裂缝横向相互连通,形成了复杂的裂缝网络。压后投产初期的日产油量得到了较大提升,为该区页岩油的长期高效开发提供了技术依据。