压裂裂缝监测技术

压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田开发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝分布规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术压裂监测的主要目的是通过采集压裂施工过程中的一些参数资料来分析地下压裂的施工进展情况和所压开裂缝的几何参数。压裂裂缝监测技术压裂监测间接方法施工压力分析不稳定试井直接的近井地带技术放射性示踪剂温度测井生产测井井径测井井下电视井眼成像测井直接的远场地带技术地面倾斜图像周围井井下倾斜图像微地震像图施工井倾斜仪像图压裂裂缝监测技术类型诊断方法局限性缝长缝高缝宽方位倾角体积导流能力间接诊断净压分析油藏模拟与实际不符◆◆◆○○◆◆试井分析要求准确的渗透率和压力◆○◆○○○◆产量分析要求准确的渗透率和压力◆○◆○○○◆直接的近井地带技术放射性示踪法仅能探测井筒附近○◆◆◆◆○○井温测井受到岩层导热性影响○◆○○○○○井眼成像测井只能在裸眼井工作○○○◆◆○○井下电视只能录取射孔孔眼情况○◆○○○○○井径测井固井质量会影响结果○○○◆○○○直接的远井地带技术微地震信号较弱，需特殊处理★◆○★◆○○周围井井下倾斜井距越远，分辨率越低★★◆◆◆◆○地面测斜随深度增加，分辨率下降◆◆○★★★○施工井倾斜仪缝长必须由缝高和缝宽算出◆★★○○○○压裂裂缝监测技术★—可信◆—比较可信○—不可信压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术3-D计算模型发展于20世纪70年代后期、80年代初期净压力分析技术发展于20世纪80年代后期、90年代初期直接监测技术发展于20世纪90年代后期，监测结果与计算模型有相符的、有不相符的简单发展历程施工压力分析间接方法在不影响压裂施工的前提下监测压裂施工井下压力变化的全过程。压裂层测压孔水力锚封隔器坐封球座监测装置安装监测装置下管柱投球坐封压裂施工解封起管柱效果评价泵入过程闭合过程返排过程测试结束施工压力分析间接方法施工压力分析间接方法对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资料，结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数，应用数学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的是得到裂缝及压裂施工评价参数，从而对压裂施工过程有一个及时、科学的认识。该技术具有适时、准确、高效、快速的特点。数据计算处理基础数据录入常规测井资料导入井下监测资料导入井温测井资料导入数据预处理结果显示设计报告输出泵入过程压力反演闭合过程压力反演返排过程压力反演施工压力分析间接方法间接方法不稳定试井分析05000100001500020000250003000035000400004500005001000150020002500累积时间（h）压力（KPa）不稳定试井分析用于评价油气藏的动态特征和地层参数。系统试井等时试井产能试井修正等时试井一点法试井试井压力降落试井单井不稳定试井压力恢复试井中途测试不稳定试井干扰试井多井不稳定试井脉冲试井间接方法间接方法不稳定试井分析试井操作按照“中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5440-2009”----《天然气井试井技术规范》执行。重点包括试井设计（试井地质设计、试井施工设计），试井资料录取技术要求，试井施工，试井解释，试井报告编写。间接方法不稳定试井分析间接方法不稳定试井分析近井地带监测技术放射性示踪剂技术向井内注入被放射性同位素活化的物质，并在注入活化物质前、后分别进行伽马测井，对比两次测量结果，找出活化物质在井内的分布情况，以确定岩层特性或井的技术状况或油气层动态。被压开的裂缝段吸附大量的放射性同位素物质，造成自然伽马值升高，而未被压裂的井段由于基本没有吸附放射性同位素物质，其测量的自然伽马值基本不变。—监测压裂液和支撑剂中的放射性示踪剂，确定压裂施工期间压裂液和支撑剂所到达的区域。—使用不同的放射性同位素可以确定不同的施工阶段。要求：放射性同位素应不发生自然扩散。近井地带监测技术近井地带监测技术放射性示踪剂技术操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5327-2008”----《放射性核素载体法示踪测井技术规范》执行。重点包括示踪剂的选择和用量，地面设备和下井仪器，施工流程，测井原始资料质量要求，安全、防护及环保要求。近井地带监测技术井下电视技术通过井下电视，可以对井下的各种复杂现象进行直接观测，获取常规测试无法得到的复杂现象和资料。近井地带监测技术井温测井技术压裂施工期间，压裂液使地层冷却，由压前和压后的井温剖面对比，确定压裂裂缝的高度。近井地带监测技术井温测井技术裂缝上端裂缝下端上异常点裂缝上端裂缝下端温度低值点由于压入井内的液体有限，随着时间的推移，井筒中的温度场异常会逐渐恢复，因此要求压裂后的井温测试应在压裂施工结束后较短的时间内完成，否则会影响应用井温测井资料解释缝高的精度。近井地带监测技术井温测井技术操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6691-2007”----《测井作业设计规范》，“中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6161-2009”----《天然气测井资料处理及解释规范》执行。重点包括设计准备，内容及一般要求，解释准备工作，测井资料处理与解释。近井地带监测技术技术手段主要限制可能估计参数长度高度宽度方位倾角体积导流放射性示踪剂探测深度√√√√温度测井小层岩石的导温系数影响结果√井下电视用于套管井，有孔眼的部分√井径测井取决于井眼质量√近井地带监测技术获取参数数据表远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测（microseismicmonitoring），或叫无源地震（passiveseismic），有时也称声发射法（acousticemission），指的是利用水力压裂、油气采出或常规注水、注气以及热驱等石油工程作业时引起的地下应力场变化而导致岩层裂缝或错断所产生的地震波，进行水力压裂裂缝成因、或对储层流体运动进行监测的方法。远场地带监测技术微地震监测技术水力压裂时，在射孔位置，当迅速升高的井筒压力超过岩石抗压强度，岩石遭到破坏，形成裂缝，裂缝扩展时，必将产生一系列向四周传播的微震波，通过布置在被监测井周围的A、B、C、D……等监测分站接收到微震波的到时差，会形成一系列的方程组，反解这一系列方程组，就可确定微震震源位置，进而给出裂缝的方位、长度、高度、产状及地应力方向等地层参数。远场地带监测技术微地震监测技术远场地带监测技术微地震监测技术无源微地震摩尔-库伦理论断裂力学准则微震波识别技术微地震震源定位远场地带监测技术微地震监测技术由于水力压裂诱生微震能量比较微弱，因此在现场监测应该要注意以下几点：①地面观测站点越多越好，为了准确确定震源位置以准确确定裂缝空间形态，微震观测点要足够多；②降低和识别消除地面噪音，现场观测尽可能的远离或停止一切地面活动，把检波器安装在相对安静的地区，以免产生干扰，也可以在引起噪音的地区安置一个检波器，以帮助识别并进而消除地表噪音；③地面布设站点的位置要合理选取，尽可能在监测井的各个方向上都有检波器监测。远场地带监测技术微地震监测技术工艺流程远场地带监测技术微地震监测技术第一步收集资料1.基础数据（含地理位置、井史等）；2.测井解释数据表；3.详细井斜数据表；4.压裂施工方案；5.区块构造井位图。远场地带监测技术微地震监测技术地面微地震裂缝监测流程图第二步现场监测第三步提交报告远场地带监测技术微地震监测技术由于地面观测较井下观测安装容易、操作简单，所以成本低，只要在地面能够记录到微震事件，地面观测比井下观测更加优越。虽然我国的微震监测技术起步较晚，但经过几年的发展，在油田中的应用越来越多，经过几年的试验应用，取得了较好的效果，但需要注意的是国内油田的监测工作基本上都是由国外公司或利用国外监测系统在中国开展的试验性监测项目。远场地带监测技术微地震监测技术Themonitoringofthefracturetreatmentincludestrackingeveryaspectoftheprocessfromthewellheadanddownholepressures,topumpingrates,densityofthefracturingfluidslurry,trackingthevolumesforeachadditive(fromtheacid,totheslickwaterlubricantandfrictionreducer),trackingvolumesofwater,andensuringthatequipmentisfunctioningproperly.远场地带监测技术地面倾斜监测技术压裂施工过程中地层形成裂缝时，地表将产生微量位移（一般0.003～0.13cm），这种微量位移可以通过高灵敏度的水平仪测出。远场地带监测技术地面倾斜监测技术能够监测水力压裂造成的地面变形或地下移位情况。倾斜仪是一种非常敏感的工具，能够感觉到小到十亿分之一的位移梯度变化（或倾斜）。由倾斜仪测量到的地面位移可以直接用来确定水力裂缝的方位和倾斜情况；同时，当多个平面出现裂缝增长时，还可以确定注入到每个水平或垂直裂缝中的流体比例的大小。远场地带监测技术地面倾斜监测技术地面倾斜监测系统一般由12～18个倾斜仪组成，围绕压裂井井筒按圆形排列，放置在浅孔眼里并埋在干层中，布置的半径大约是压裂井深度的40%，这是目前国际上较公认的裂缝监测技术。远场地带监测技术周围井井下微地震监测技术通过加固地面倾斜仪并把其放在压裂井邻近井中就可以得到水力裂缝的尺寸。与地面倾斜仪裂缝测量等其他裂缝监测技术相比，井下微地震技术的优点包括：测量速度快；微地震事件位置能够实时确定；能同时确定裂缝的长度、高度和方位；具有噪音过滤能力；现场应用方便。合适的仪器串设计，包括选定仪器串下入的深度、检波器的个数及柔性连接的长度等，是成功监测的前提。远场地带监测技术周围井井下微地震监测技术从地面倾斜仪和近井眼地下倾斜仪观察到的由一次简单水力裂缝造成的预期的形变模式。远场地带监测技术技术手段主要限制可能估计参数长度高度宽度方位倾角体积导流微地震监测不能应用于所有地层√√√√地面倾斜监测受深度限制√√√√√井下微地震监测受井距限制√√√√√√√远井地带监测技术获取参数数据表压裂液和支撑剂——结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂部分单层分布技术的新型水力压裂工艺，使产量高于同条件对比井15%至60%，累积产量平均增加45%。压裂监测——IntelliFrac技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震监测技术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时对压裂作业进行控制。压裂定位控制——Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。多级压裂能力——FracPointEX技术，使用投球或滑套一次起下封隔完井，在Williston油田成功完成24级裸眼封隔压裂。2009年页岩气压裂新技术IntelliFrac技术IntelliFrac技术TheIntelliFracserviceoptimizesthewell’sdevelopmentprogrambyprovidingreal-timeevaluationoffracturedimensionsduringthestimulationtreatment.BJServices,theShaleExperts.Fracturingformationseveryday.IntelliFrac技术ThisnewservicecombinesadvancedmicroseismicservicesfromBakerHugheswithpumpingservicesfromfracturingtechnologyleaderBJServices.Duringhydraulicfracturingoperations,theIntel