水力压裂井中监测方法不对称压裂裂缝分析

针对水力压裂井中监测方法易监测到不对称压裂裂缝及影响压裂评价的问题,提出不对称压裂裂缝解释方法。该方法利用微地震属性与储层的相关性,以表征储层特征的三维地震数据作为中间桥梁,综合区域地质认识,研究了储层对微地震事件空间分布的影响,分析不对称压裂裂缝形成原因,总结微地震事件分布规律,准确评价压裂改造效果,提高储层地质认识,验证地震、地质研究成果,指导油气开发;并从微地震事件震级、b值、压裂施工曲线、监测距离等角度验证分析结果,提高解释的可信度。辽河探区两个应用实例表明,对最大、最小水平主应力差较小的均匀储层,各段压裂裂缝走向大体一致,微地震事件发散,压裂波及宽度大,震级变化范围小;与主应力方向平行或近于平行的天然裂隙或断层可起到压裂诱导作用,促使压裂裂缝优先沿天然裂缝或断层发育,微地震事件集中分布,震级变化范围大。研究结果表明:为提高监测效果,应选择距离合适的监测井,或采用多井监测,避免因监测条件造成不对称压裂裂缝假象;如果监测距离在有效范围内,及时从储层角度查找不对称压裂裂缝形成原因,以指导压裂施工。     

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。     

基于井中微地震监测方法的压裂效果评价——以延安探区YP5-1井为例

为了能够实时精确监测页岩气水平井水力压裂裂缝空间形态及储层改造体积,针对压裂过程中无法定量描述人工裂缝扩展形态,无法研究压裂裂缝扩展影响因素的问题,运用井中微地震监测技术,对宝塔南YP5-1井第1～第13压裂段压裂全过程进行了裂缝监测,结果表明：1)对比分析微地震事件纵横波差异,表明受储层天然裂缝发育影响,压裂裂缝出现不对称发育现象;2)人工裂缝FCL为0.32～0.71,裂缝复杂程度较高,SRV重合性较低,单层压裂裂缝重复交叉较少,表明储层改造效果比较好;3)微地震监测成果与测井显示结果密切相关,物性条件较好的压裂层段微地震事件比较多,裂缝复杂程度较高,储层改造效果更好。以上成果对分析微地震事件空间展布,研究储层物性,客观准确评价储层改造效果等具有一定指导与借鉴作用。     

镇泾区块长8层油藏人工裂缝特征分析

统计了镇泾区块长8层油藏水平井水力压裂裂缝监测结果,分析了人工裂缝形态、延伸方向、缝长、缝高等特征,研究结果表明:该区人工裂缝主要为两翼基本对称的等长垂直缝。同时,分析了影响人工裂缝延伸形态的因素,包括断层、天然裂缝及相邻层段压裂的影响等,为该地区水力压裂方案设计提供依据。     

吉林探区X水平井青一段压裂微地震监测解释实例

为了准确解释微地震事件的时空分布特征,综合评价压裂改造效果,精细认识储层性质,针对微地震监测解释数据不够综合以及吉林探区X水平井微地震监测压裂评价的需求,综合微地震信号时差特征、震级属性、储层沉积特征、砂体展布特征、三维地震数据和测井解释数据等资料,对微地震监测结果进行解释,准确评价压裂改造效果,总结微地震与储层的关系。研究结果表明：宏观上,X水平井压裂裂缝方向与砂体展布方向基本一致,且靠近物源一侧压裂裂缝长,微地震事件数量多,说明X水平井压裂裂缝受储层沉积和砂体展布特点控制;局部上,X井压裂裂缝的长度非对称性和方向变化大,精细描述了储层的横向非均质性,说明压裂裂缝长的位置储层脆性高,泥质含量更低,利于压裂。纵向上,压裂裂缝高度偏大,说明X井目的层上下的大套泥岩层没有起到纵向阻挡作用;测井解释成果显示的油气富集区域压裂缝网规模相对更大,微地震事件数量相对更多,微地震震级相对更大。该研究结果对该探区后期井位部署和压裂具有指导意义。     

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.     

利用测井资料预测水平井压裂裂缝形态

水平井压裂裂缝形态复杂,预测难度较大。建立水平井压裂裂缝起裂数学模型;考虑水平井井周裂缝应力和流体的实际状态,根据断裂力学理论给出水平井井周裂缝尖端的应力强度因子的计算方法,按照Irwin延伸扩展准则判断裂缝是否延伸,遍历计算起裂点及其扩展点并不断迭代求解直至满足约束条件,建立裂缝延伸扩展数学模型;提出了用测井资料预测压裂裂缝长、宽、高的方法,建立用测井资料预测水平井压裂裂缝形态的方法。针对四川页岩气水平井,研究了用测井资料计算岩石力学参数和地应力方法,对四川页岩气水平井H1-3井压裂裂缝形态进行了预测,预测结果与微地震监测结果进行对比,表明水平井H1-3井预测结果能够反映近井周围压裂裂缝的延伸情况。     

地面微地震监测技术在五宝浅006-1-H1井加砂压裂改造中的应用

在天然气开发过程中,压裂工艺是增产提效的关键措施,压裂产生的裂缝和压裂规模是评价压裂效果的参考依据,常规电位法压裂监测技术不能完全监测裂缝的长度﹑高度﹑宽度和方位角,而地面微地震监测技术能较好地解决上述问题。在五宝浅006-1-H1井加砂压裂改造中：(1)通过微地震事件分布位置、数量关系及响应特征,及时优化调整压裂施工参数;(2)通过微地震事件点评价暂堵转向工艺应用效果和不同暂堵剂暂堵效果。应用结果表明：(1)在地面微地震监测指导下,五宝浅006-1-H1井本井压裂造缝效果明显,裂缝平均延伸长度约为369 m,井筒西侧裂缝延伸平均长度约140 m,东侧延伸平均长度约220 m,整体东侧延伸大于西侧;(2)压裂改造效果较好,不含天然缝储层改造体积约2 778×10⁴m³,含天然裂缝储层改造体积约为4 254×10⁴m³,井筒东侧较西侧改造更充分。     

井下微地震裂缝监测技术在水平井分段压裂中的应用

井下微地震裂缝监测技术是通过安放在邻井中的检波器来监测正在压裂井在压裂过程中诱发的微地震波来描述压裂过程中裂缝延伸的几何形状和空间展布。川西气田水平井开展分段压裂井下微地震裂缝监测,监测数据表明多级多簇压裂工艺能够在一个封隔段内压开多条裂缝,但是在一个封隔段只形成一条主裂缝,为进一步优化多级多簇压裂方案提供了依据。     

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。     

页岩气微地震压裂实时监测技术——以四川盆地蜀南地区为例

长水平井段多井拉链式水力压裂是提高四川盆地蜀南地区页岩气产量和降本增效的重要手段。微地震压裂监测因其能够对水力压裂裂缝进行实时成像而被广泛应用于页岩气压裂效果评估和压裂参数优化调整。但目前国内页岩气微地震压裂监测仅能按照压裂监测前设计的参数完成平台井压裂作业后才能评估压裂效果,其评估结果只能为下一个平台井的压裂参数提供指导,缺少对正实施井进行实时优化压裂参数的经验,致使微地震压裂监测的实时作用失效。为此,利用放射状排列微地震地面监测和微地震井中联合监测技术,采用实时定位方法,对四川盆地蜀南地区页岩气长水平井段多井拉链式水力压裂裂缝进行实时成像,实时评估压裂效果,现场实时指导了前置液参数、射孔、暂堵剂的投放时间等参数的优化,有效避免了重复压裂、压裂效果不均等现象,提升了压裂改造效果。2口井组的实践结果表明,微地震压裂实时监测在实时评估压裂效果和实时优化压裂参数方面能够发挥重要作用,平均测试页岩气产量增加2~5倍,值得进一步借鉴和推广。     

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。     

井下微地震裂缝监测技术在火山岩压裂中的应用

针对火山岩储层压裂改造过程中裂缝形态复杂的问题,采用较为先进的井下微地震水力裂缝监测技术对压裂裂缝进行了2口井的监测。结果表明,火山岩储层压裂过程中裂缝的扩展规律与砂岩油藏有很大不同,裂缝形态复杂,具有水平缝、多裂缝等特征,而且容易造成缝高延伸过度。因此,在压裂设计中要充分考虑,结合应用缝高控制技术,增加裂缝的长度,提高压裂改造的效果。下一步还需要继续开展火山岩地层压裂裂缝的监测,认识裂缝的延伸和产状,为优化压裂设计和井网部提供指导。     

井下微地震监测技术在玛湖致密油藏MX1水平井重复压裂中的应用

克拉玛依玛湖百口泉组致密油藏储层物性差、非均质性强、地层能量补充不足,初次水力压裂改造规模小,存在很多未改造区域,另外由于射孔位置选择不当、或受限于工艺、材料和工具等作业的很多原因都可能导致该致密油藏水平井初次改造不成功,成为低产井。目前国内外采取暂堵转向重复改造技术来提高这类致密油水平井产量,实现高效开发这类油藏。暂堵转向重复压裂技术提高油井产量的成功关键是精确封堵低压、低产区,在未改造和未完全改造区域开启新的裂缝。微地震监测技术可以准确揭示新缝在压裂过程中的延伸状态、空间展布特征和裂缝几何参数等,进而实时指导现场暂堵施工,增加整个水平段的均匀改造程度,有效提高重复压裂的效率。井下微地震监测技术首次应用在百口泉组致密油藏MX1水平井重复压裂中,微地震监测结果显示,垂直于裸眼水平井的多级新裂缝已成功形成,部分老缝转向后进一步延伸,重复压裂后裂缝网络更加复杂,压后SRV比初次压裂的SRV大。压后日产量从5.1 t/d显著提高到25.1 t/d(重复压裂后一年)。井下微地震监测技术在MX1水平井重复压裂施工中的成功应用对优化该油藏水平井重复压裂具有重要指导意义。     

涪陵页岩气田井地联合微地震监测气藏实例及认识

四川盆地涪陵页岩气田属国家级页岩气示范区,是全球除北美以外最大的商业开发页岩气田,基于"井工厂"模式下的压裂工艺已得到了广泛应用,但如何有效评价同平台多井次间的"井工厂"压裂效果及此模式下的缝网展布规律仍需进一步研究。为此,通过利用地面及井中微地震联合监测技术,对焦页4X平台"井工厂"压裂裂缝进行实时监测,初步了解了涪陵页岩气田焦石坝区块"井工厂"压裂模式下的人工裂缝几何尺寸、展布方向;同时利用联合微地震技术的综合解释成果,结合压裂SRV预测图版,对井工厂压裂工况下的压裂参数进行了重新认识,准确了解到涪陵气田页岩气"井工厂拉链式"压裂过程中的人工裂缝展布情况。该项研究成果对后期压裂参数的优化具有重要的指导意义。     

水平井分段分簇压裂缝间干扰和段间干扰建模——以昌吉油田吉7井区八道湾组油藏为例

昌吉油田吉7井区八道湾组油藏开发过程中直井水力压裂的储集层改造效果有限,产能受到限制,需要开展水平井多级压裂。针对吉7井区八道湾组的地质力学特征,采用扩展有限元法编制了非平面人工裂缝扩展模型,模型考虑了多簇裂缝同时扩展时的缝间干扰和分段压裂时邻近段的段间干扰,表征了吉7井区八道湾组水平井非平面裂缝扩展特征。结果显示,段内缝间干扰会抑制中间簇裂缝半长,使得外侧裂缝的缝宽更大、裂缝半长更长;缝间干扰和簇间干扰使得裂缝扩展呈现非平面特征,在几何形态上具有一定曲率。通过与压裂施工数据和微地震监测数据对比,认为裂缝数值模拟结果与现场数据拟合程度较好,模型在目标区域的应用效果较好。在吉7井区八道湾组开展水平井多级压裂实验,单井日产油量达到了同井区直井的7.8倍,取得明显成效。