微地震监测技术在非常规油气藏压裂效果综合评估中的应用

随着非常规油气藏的规模开发,微地震监测作为该类型油气藏水力压裂体积改造设计、实施及评估的关键技术得到了迅速发展。东营凹陷盐227井区作为低孔特低渗透油藏,在进行整体压裂开发的过程中对微地震监测数据进行了采集与处理。通过微地震事件点俯视投影、沿井轨迹侧视投影、压裂改造体积及压裂波及前缘面积计算等方法,分析了人工裂缝带的长度、宽度、高度和方位等空间发育特征及其影响范围,综合利用钻录井、测井和三维地震等资料,分析了研究区天然裂缝分布特征、各压裂段岩性组合或沉积相带特征及其对人工裂缝空间分布的影响,综合评估了盐227井区非常规油气藏压裂改造效果,明确了砂砾岩扇体中扇中可压性好于扇根;相对厚层的含砾砂岩比厚度较薄、泥岩夹层多的含砾砂岩的压裂效果更好。     

水力压裂诱发的剪张型微地震震源机制矩张量反演方法

受井中接收器数量的限制以及井中监测张角小且方位单一等因素的影响,井中微地震监测信号的震源定位和震源机理分析结果有时不够准确。为此,研究了利用地表接收的P波初动振幅信息反演压裂裂缝震源机制解的方法原理,首先利用点源在均匀弹性介质中P波和S波的质点运动方程计算格林函数,然后通过理论模型计算振幅信息,最后测试、分析矩张量反演方法的应用效果,得到以下认识：①采用全矩张量反演时各向同性（ISO）分量相对补偿线性矢量偶极（CLVD）分量对误差不敏感,这是由于在矩张量分解时,ISO分量是矩张量特征值的线性函数,而CLVD分量是非线性函数;②观测系统对非双力偶（非DC）分量的反演结果非常重要,合适的观测系统可增加地震矩张量DC和非DC分量分析的可信度;③辐射花样可观测破裂面的几何分布和破裂机制类型,不同震源类型的辐射花样间存在差异,因此有限的震源球覆盖导致反演多解性。     

水力压裂裂缝参数优化研究

水力压裂是油气增产的重要措施,而压裂裂缝的长度、裂缝导流能力等参数对压裂井的产能有很大影响,因此优化水力压裂裂缝参数很有必要。本文通过讨论水力裂缝参数对产能的影响,并分析水力压裂裂缝参数优化的方法,对比各方法的优缺点得出,综合考虑经济成本和效益,运用水电相似原理,结合数值模拟方法以及净现值法(NPV)进行裂缝参数优化,最后得出最佳裂缝长度、最佳裂缝导流能力等参数。     

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。     

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。     

微地震裂缝成像技术在水力压裂作业中的应用

在宾夕法尼亚州西部Linden Hall油田的浅层泥盆纪储层进行的三次水力压裂期间,Great Lakes Energy Partners公司在阿帕拉契亚地区使用了微地震裂缝成像技术.因为叠加的砂层是不连续的,并且由于砂层厚度或油藏质量问题而无法保证正常完井,所以井与井之间的压裂段数不同.该地区压裂了4～6个层段,绘出多种重叠裂缝图像.成像结果显示出裂缝垂直穿透上下两个砂岩层的高度超过预期范围.尽管微地震成像显示出某种程度的近水平超覆,但是早期压后生产测井结果表明,相邻压裂段的裂缝并不连通.目前,成像结果尚未对各种争议做出解释,压裂设计没有根本的改变.     

基于地面微地震监测定位和成像的煤层气水力压裂效果评价研究

水力压裂技术已经广泛应用于煤层气抽采以提高抽采效率。水力压裂产生裂缝的空间分布评价对于提高资源的利用率和降低潜在的瓦斯突出风险至关重要。在水力压裂过程中,裂缝的产生会伴随微地震的产生,因此微地震监测可以用于水力压裂效果的评价。目前煤层气水力压裂微地震监测主要是依赖微地震定位得到的空间分布,不能准确和全面评价储层的改造效果。为此,提出综合利用微地震定位和速度成像综合评价煤层气水力压裂改造效果。针对中国山西的两口煤层气水力压裂井地面微地震监测数据,利用双差地震成像算法确定了更精确的地震定位和目标煤层附近的速度异常分布。定位结果显示微地震主要分布在压裂井附近并且呈簇状分布,和传统定位相比双差成像给出了更精确的微地震空间分布。根据微地震的空间分布,估算了储层的压裂改造区域。双差地震速度成像显示微地震位于相对低的v_P异常、高的v_S异常和低的v_P/v_S异常区域。结合前人岩石物理实验结果,推测在微地震刻画的储层改造区,裂缝中的煤层气处于饱和状态,表明水力压裂有效释放了煤层气。因此综合通过微地震定位和速度成像可以更...     

基于震源机制的套管变形量控制方法研究

基于震源机制基本方程,研究了水力压裂过程中断层滑移量和矩震级的关系;进一步建立了断层滑移条件下的套管-水泥环-地层组合体数值模型,分析了断层滑移条件下的套管变形规律,从而明确套管变形量和矩震级的关系。结论认为：压裂过程中矩震级小于2级时,地层滑移量基本为0,矩震级大于2级时,地层滑移量随着矩震级的增加呈指数增加;套管变形量的主要影响因素为地层滑移距离,增加套管钢级、壁厚不能完全防止套管变形;矩震级小于3级时,套管变形量基本为0,矩震级大于3级时,套管变形量随着矩震级的增加呈指数增加,建议多级压裂过程中监测到矩震级接近3级时,降低施工强度或者停止施工,防止地层滑移导致套管变形。     

水力压裂微地震裂缝监测技术及其应用

水力压裂形成的裂缝渗透率和导流能力是影响压后效果的重要因素。利用裂缝监测技术可以分析裂缝扩展规律．优化指导压裂设计。由于该技术可监测裂缝生成、评价压裂效果,为调整压裂设计和油气田开发方案提供参考依据．对低渗透油藏增产具有十分重要的意义。文中首先阐述了水力压裂微地震裂缝监测技术的原理和特点．其次结合某油田水力压裂微地震资料,通过反演微地震震源位置信息,推断出每次压裂产生的裂缝参数,并进行了水力压裂裂缝发育和演化的过程预测．研究结果表明,水力压裂微地震裂缝监测技术可以用于指示裂缝位置、分析裂缝发育情况,并辅助微地震位置精确反演,指导水力压裂施工作业。     

微地震监测技术在暂堵压裂工艺中的应用

暂堵压裂工艺在三叠系油藏的推广试验已取得实际成效,但各实施区块尚未针对性开展井下裂缝监测以明确压裂裂缝是否转向,导致该工艺的实施缺乏一定的技术支持和依据。对此,2015年在具有代表性的D1油藏实施井中微地震裂缝监测5口,笔者通过对测试资料的分析,详细描述了压裂过程中裂缝产状、形态、走向等裂缝参数,明确了通过暂堵压裂工艺能够实现裂缝转向、开启地层微裂缝,验证了通过控制堵剂投加时机来优化主向缝延伸规模的设想,最后对升压幅度、泵注程序等工艺参数针对性的提出了优化方向。该研究成果使暂堵压裂工艺在三叠系油藏的设计思路得到实践证实,对同类油藏暂堵压裂设计及现场实施具有较好的指导意义。     

基于微地震监测下优化压裂工艺技术研究

针对页岩气开发过程中遇到的压裂施工压力高、改造体积受限等难题,本文通过引入微地震重构算法,建立三维离散压裂裂缝网络地质模型,分析了砂量、液量、排量等压裂工程参数对微地震响应特征的规律,构建了有效液量、砂量、排量等优化压裂设计参数的方法,为后期页岩气压裂提供有效的技术支撑。     

微震监测研究进展

近 10 年来,油气田微震监测技术有了全面而较快的发展,其主要表现为水力压裂微震监测方法的能力和效果均得到了进一步的提高。微震监测的软硬件逐步商业化,微震监测的数据采集方法、数据处理和解释方法等都有更多、更深入的研究。 微震监测技术服务工作快速增加,仅北美洲各个盆地,每年就有数千口井使用了水力压裂裂缝微震成像技术。国内随着页岩气勘探开发的兴起,微震监测技术也得到了迅速发展。     

微地震监测技术在油田开发中的应用

微地震监测技术是近20年才出现的地球物理新技术，其基本做法是通过在井中或地面布置检波器排列接收生产活动所产生或诱导的微小地震事件，并通过对这些事件的反演求取微地震震源位置等参数，然后，应用这些参数对生产活动进行监控或指导。在油气开发领域，该方法主要用于油田低渗透储层压裂的裂缝动态成像和油田开发过程的动态监测，主要是流体驱动监测。介绍了微地震监测方法的基本原理、数据采集方法和数据处理方法及应用实例，并对其应用效果和发展前景进行了分析。     

井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价

井下微地震监测技术作为监测压裂效果的有效手段之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。本文在简要介绍井下微地震压裂监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器的布置优化、井筒体液设计和压裂设计,并利用微地震压裂监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。该方法对于验证传统方法的准确性、提高裂缝测试水平及油田开发效果具有重要意义。     

剪张源约束下的单井微地震震源机制反演

水力压裂微地震监测数据中包含震源机理信息,可以用于描述裂缝破裂类型及工区应力状态,对压裂效果评价及后续压裂方案制定具有重要指导意义。单井观测系统监测张角小、方位单一,全矩张量反演难以进行。为此,将震源约束为“剪切—张裂”模式,综合利用压裂射孔、测井及定位资料,设计了一种基于三分量微地震记录各道P、S波波形能量和初至极性匹配的目标函数,进行全空间网格搜索的单井微地震震源机制反演方法。合成数据测试结果表明：无噪声条件下,该方法的各参数反演准确率均超过81%,10dB噪声条件下反演准确率也高于51%,且各参数抗噪能力依次为：张裂角 > 倾角 > 走向角 > 滑动角。最后将该方法应用于实际页岩压裂微地震资料,反演结果表明该段压裂的微地震事件主要由岩体受一对力偶或两对大小不同力偶的破裂和滑移形成,且岩石受挤压破裂而形成的闭合型裂缝要多于因扩张破裂形成的张开型裂缝。     

微地震水力压裂监测技术在浅层石炭系火山岩油藏中的应用

针对克拉玛依油田J230井区石炭系火山岩油藏水力压裂过程中人工造缝监测资料比较缺乏,不能很好评价压裂效果的问题,基于微地震监测技术的基本原理和方法,利用监测结果对压裂效果、裂缝产状、转向压裂等进行分析评价,并对分层压裂数据进行解释,同时结合井口压力监测,可获得闭合压力、液体滤失系数、液体效率以及裂缝宽度等成果。实现了对浅层石炭系火山岩油藏压裂开发效果的实时评价,为该类油藏措施方案的优选、注采单元的整体治理及提高采收率提供了参考依据。     

利用单井微地震波形能量反演震源机制

微地震震源机制包含关于储层以及裂缝特征信息,对于评价水力压裂储层改造效果具有十分重要意义。在单井井中观测条件下,采用传统S/P波振幅比方法求解微地震震源机制,受观测方位角单一、张角有限的影响,效果往往不理想。本文探讨了微地震事件P、S波能量与裂缝破裂面参数之间的联系,发现微地震事件能量对裂缝破裂面参数较敏感。在已知震源位置及标量地震矩的前提下,采用微地震事件P、S波能量作为反演特征参数,利用加权K最近邻算法建立目标函数,反演求解微地震震源机制。模型测试表明,在监测数据不含噪声的情况下,使用该方法反演的震源机制解准确率高达97%;在有噪声情况下,当信噪比较高时,本文方法与S/P波振幅比方法效果相当,当信噪比较低时,本方法反演精度优于S/P波振幅比方法。将该方法应用于实际微地震监测资料,取得了较好的应用效果。     

水力裂缝起裂延伸和闭合的机理分析

水力压裂技术是改造低渗透信集层,使其达到工业性开采的最经济有效的增产措施之一。在实际施工时发现,实施施工压力比预计的大很多,这就严重影响压裂施工成功。９０年代以手,人们研究发现,近井筒地带的水力裂缝起裂和扩展以及裂缝端部的多缝效应,才是影响裂模拟中计算压力偏小的主要因素。