05-微地震技术

微地震技术中国矿业大学资源学院潘冬明教授Tel：13395220802E-mail：[e-mail]目录•1.微地震压裂监测•2.微地震矿山监测1.1．概述1.2．微地震监测的应用1.3．微地震监测主要方法1.4．小结1.微地震压裂监测1.1．概述1.2．微地震监测的应用1.3．微地震监测主要方法1.4．小结1，微地震监测的发展历程2，微地震监测的定义3，微地震监测的原理1.微地震压裂监测技术随着油气田大量开发，低渗致密油气藏已经变得越来越重要。但是，低渗透油气藏储层物性差，储量丰度低，开发效益相对较差。因此，提高低渗透油气藏储量的动用程度，是低渗透油气藏高效开发的关键。油田开发后期，油气井的采收率较低，通常采用水驱或热驱提高采收率，如何准确了解和掌握剩余油气去向是提高产能的重要问题。1.1．概述引言1973年，压裂/微地震监测技术始于地热开发行业80年代初，采集水力压裂地面监测微震信号试验失败（信噪比太低）；随后，水力压裂井下监测微震信号获得成功，并确定水力压裂裂缝监测方式为井下监测；90年代，H.R.Hardy成功地运用声发射技术进行了地下水压裂缝的定位研究，井下观测方式得以快速商业化发展；2003年，压裂/微震地面监测开始走向商业化。微地震压裂监测的发展历程1.1．概述微地震监测：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地下应力场变化，导致岩层裂缝或错断所产生地震波，进行水力压裂裂缝成像，或对储层流体运动进行监测的方法.微地震监测技术是一门新的地球物理技术，它通过监测微震事件产生的地震波，确定微震坐标、发震时刻及烈度的技术。与地震勘探相反，微地震监测中震源的位置、发震时刻、震源强度都是未知的，确定这些因素是微地震监测的首要任务。微地震监测的定义1.1．概述A微震事件数全应力应变曲线岩层破裂支承压力曲线微震数量ABσε岩石破裂过程中产生微地震事件的原理产生压裂微地震的原理1.1．概述一般来说，采用三分量检波器对微地震信号进行记录，在三分量检波器记录上，每个分量上P波和S波成对出现并且三个分量上的P波波至时间和S波波至时间分别相同。PS剪切滑动P(t1)S(t1)P(t2)S(t2)检波器XY微地震监测的原理1.1．概述大多数微地震事件频率范围介于200～1500Hz之间持续时间小于1s，通常能量介于里氏-3到+1级。在地震记录上微地震事件一般表现为清晰的脉冲，越弱的微地震事件，其频率越高，持续时间越短，能量越小，破裂的长度也就越短。微地震信号很容易受其周围噪声的影响或遮蔽；另一方面在传播当中由于岩石介质吸收以及不同的地质环境，也会使能量受到影响。微地震监测的原理1.1．概述检波器采空区实体煤实体煤检波器接受岩层破裂产生的声波信号，利用时间差和波速进行定位S波P波1#2#3#6#5#4#微地震监测的原理1.1．概述微地震监测的原理1.1．概述1#2#3#4#5#6#70ms76ms82ms55ms拾取P波到达时间，根据到时差和波速计算震源（破裂点）位置61ms77ms破裂点平面位置破裂点剖面位置微地震监测的原理1.1．概述1.1．概述1.2．微地震监测的应用1.3．微地震监测主要方法1.4．小结1.微地震压裂监测技术微地震事件发生的：1，位置、2，数量、3，时间、4，强度2013年1月和3月，SEG和EAGE分别召开了微地震监测Workshop，会议均高度肯定了微地震监测技术在在非常规油气开发中的重要地位，提出了目前进入微地震时代（MicroseismicComesofAge）的口号。结合页岩、致密砂岩、碳酸盐岩、煤岩以及直井、斜井、丛式井、水平井的监测经验，总结微地震监测作用如下：前言1.2．微地震监测的应用(1)、裂缝尺度描述裂缝网络长裂缝网络宽裂缝网络高裂缝网络走向微地震事件数目西翼东翼井轨迹上井轨迹下监测结果23114266542北偏东71°2725m42m位置某压裂微地震事件俯视图和东西向剖面图1.2．微地震监测的应用D21DA21-1DA23-9DA29-1DA33-14DA39-8-19600491-0291--1920-1920-19200291--1920-1920-1900-1900-1900-1900-1900-1880-1880DA21-9DA23-13DA25-13DA25-17DA21-11DA23-11DA31-5探井油井注水井控制井设计油井设计注水井完钻未投井报废井未下套管井构造等值线断层合作区范围图例裂缝位置离已知断层380m通过现场处理微地震监测的数据可以实时获得裂缝位置，结合地质剖面图，在裂缝即将进入已知断层前，提醒压裂工程师优化调整压裂设计，降低成本。观测井位置和相对时间(2)、验证和优化压裂设计（实时监控压裂裂缝走向）1.2．微地震监测的应用通过对监测的数据现场处理，获得微地震事件发生位置及其变化趋势，实时监控人工裂缝空间位置和走向，防止人工裂缝延伸至断层，为压裂工程师对压裂工程做出现场调整提供数据参考。oilpressure压力排液量体积（m³）Mpam³/min实际计划Stage2前置液（一型液）38.3-62.93.2-8.310001000Stage3前置液（二型液）48.2-62.74.3-5.14601800Stage4前置液（一型液）36.1-62.84.7-8.12602600前置液（基液）28.9-33.43.8-4.66060携砂液30.8-33.53.8-4.2184165顶替液33.1-34.03.8-4.51212位置和时间(2)、验证和优化压裂设计（指导压裂工程师调整压裂液）1.2．微地震监测的应用WellAWellBWellCa.3口井按照ABC的顺序依次进行压裂；b.对压裂A井的监测成果进行分析；c.根据A井的压裂监测结果及其分析指导B和C井的压裂段间隔设计；d.针对B井和C井，调整段间隔后，在获得压裂效果比预期要好的前提下，减少了成本投入。(2)、验证和优化压裂设计（段间隔）位置和相对时间1.2．微地震监测的应用通过微地震监测标定的裂缝模型可以用于估计支撑层位的具体位置，然后根据油气藏模型选择排采模式。井距太远可能会导致资源被绕过。另一方面，井距太近会增大井的密度，因而导致成本增大，而由于邻井排采重迭区间之间井的干扰，可能进一步导致减产。(3)、验证和优化井间隔的设计位置、数量1.2．微地震监测的应用(4)、应力场分析井A井BSRV：55.40Millionm³SRV：66.05Millionm³平行最小主应力方向.垂直最大主应力方向位置、数量和相对时间1.2．微地震监测的应用(4)、应力场分析通过分析裂缝走向，判别储层的最大最小主应力场的方向，为储层附近的后续水平井的造斜点、射孔位置、以及下一步压裂设计作出指导性的建议。位置、数量和相对时间1.2．微地震监测的应用震级-1震级0级以上为主倾角8°断层的派图F—主断层；S1,S2—剪节理；T—张节理；D—小褶皱(5)、识别断层和天然裂缝位置、数量和强度1.2．微地震监测的应用3个射孔点位置发生时间先后大小代表能量的差异。第七段油压Mpa40-50排量m³/min12总液量m³2065总砂量m³20.4(5)、识别断层和天然裂缝位置、数量和强度1.2．微地震监测的应用裂缝网络顶垂深：1500m裂缝网络底垂深：1560m地质体顶垂深：1520m地质体底垂深：1585m(5)、识别断层和天然裂缝位置、数量和强度1.2．微地震监测的应用泥岩的高GR属性，导致微地震事件稀少(6)、压裂时储层的响应位置、数量和相对时间1.2．微地震监测的应用（6）、压裂时储层的响应第六段油压Mpa45排量m³/min12总液量m³2251总砂量m³17.8发生时间先后大小代表能量的差异。位置、数量和相对时间页岩1.2．微地震监测的应用（6）、压裂时储层的响应位置、数量和相对时间致密砂岩1.2．微地震监测的应用（6）、压裂时储层的响应位置、数量和相对时间火山碎屑岩1.2．微地震监测的应用微震展布最小曲率区域地质特征（7）、综合分析位置、数量、相对时间和强度1.2．微地震监测的应用（7）、综合分析地震属性、储层弹性参数（脆性、泊松比）和压裂时破裂产生的微地震事件分布特征有着内在联系。地震数据和微地震数据可以相互印证！位置、数量、相对时间和强度1.2．微地震监测的应用数量较多、震级相对较大的微地震事件位于脆性梯度大、泊松比梯度大的地方微地震事件与反映储层特性的脆性、泊松比相结合，能够更好的解释微地震分布特征。脆性泊松比（7）、综合分析位置、数量、相对时间和强度1.2．微地震监测的应用1.1．概述1.2．微地震监测的应用1.3．微地震监测主要方法1.4．小结1.微地震压裂监测技术1，井中监测2，地面监测3，浅井监测4，方法对比5，微地震监测的工作经验地面监测浅井长期埋置井中监测1-Cor3-C检波器8~16线,800~1000道准备时间:5~10天12~30级3-C检波器监测距离:100~800m准备时间:2-3天100~6003-C检波器适合于多井多段准备时间:2~4周微地震的监测方式1.3．微地震监测主要方法GeoEast-VSP配套软件1.3．微地震监测主要方法1.观测系统设计2.观测方法的可行性分析3.现场实时处理4.室内精细化处理5.数据分析和解释6.延时压裂监测7.现场数据的质量控制配套软件软件擅长于：GEOEast-VSP1.3．微地震监测主要方法观测井水力压裂监测压裂井监控仪三分量检波器电缆车井中监测1.3．微地震监测主要方法吐哈盆地8口井四川盆地21口井(重庆)33口井松辽盆地32口井渤海湾盆地6口井昭通页岩气7口煤层气6口(银川)5口井松辽盆地40口井柴达木盆地6口井准葛尔盆地10口井塔里木盆地1口井MI1口储层类型:页岩、致密砂岩、煤矿、火山岩、碳酸盐岩井类别:垂直井、斜井、水平井、丛式井总计：大约200口井，1000段工作经验1.3．微地震监测主要方法原始信号微震事件筛选噪声压制初至拾取偏振分析测井地质资料模型建立空间定位射孔信号偏振分析检波器定向监测范围分析观测井段优化储层物性分析裂缝几何参数破裂性质分析地应力分析破裂能量分析采集设计数据处理成果解释SRV计算综合研究项目运作流程资料搜集井中监测1.3．微地震监测主要方法井场布置图目标层和相关岩石属性（如：孔隙度、渗透率和模量)地质顶面（如果有可能，提供层位曲面）地质构造，包括已知断层水力压裂日程表（日期、压裂公司、压裂段数、持续时间、24小时作业许可）具有准确时标的压裂施工计划表（流体、液量、流量、施工压力、支撑剂时间)（双井）在坐标参考系和参考基准面下的井坐标（包括地面高程和补心高程）（双井）井斜测量结果（双井）伽玛射线和偶极声波测井资料（压裂井）完井设计（桥塞射孔连作完井施工或滑套），包括设计的射孔位置。（观测井）井身结构示意图（包括井口、套管尺寸和深度、打开的射孔点）以及存在哪些压力阻隔层（观测井）井准备工作注意事项（提生产油管和下封隔器）（观测井）水泥胶结顶面（如果有可能，提供水泥胶结测井）（观测井）井底温度及压力和井口压力资料搜集井中监测1.3．微地震监测主要方法-1000-50005001000-1000-50005001000震级和监测距离分析方法根据以往同一区域的微地震监测项目绘制微地震事件震级和监测距离的关系、能量衰减和微地震震级的关系，结合检波器监测误差等确定井中监测的有效范围，根据生产位置和检测的有效范围优化选择观测井。监测距离计算井中监测1.3．微地震监测主要方法1.安装的接收系统必须和套管接触在一起，而不能下到油管中或自由悬挂在空中,如果观测井中有油管，必须提前起出。2.井筒应该灌以清洁的液体，降至300米以下。3.观测井需要有井架或修井机，或者现场需要一个最小20吨以上的吊车在井内起下仪器，并在压裂监测过程中吊车被用来悬挂监测设备。4.接收系统不能在有防喷盒中安装，所以在安装和动迁时观测井必须关井。井口必须安装