微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在大慶油田A區(qū)塊井網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

馬繼升

(大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠地質(zhì)大隊(duì)，黑龍江大慶 163312)

1 前言

隨著油田開(kāi)發(fā)的深入，已開(kāi)發(fā)區(qū)油田實(shí)踐表明，河流相低滲透砂巖的開(kāi)發(fā)效果主要受井網(wǎng)形式、注水政策等因素影響，其中人工裂縫方向與井網(wǎng)的配置關(guān)系對(duì)于提高水驅(qū)控制程度，建立有效的驅(qū)動(dòng)體系，避免過(guò)早水淹具有主導(dǎo)作用。微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠較好地監(jiān)測(cè)人工裂縫的方位、走向、縫長(zhǎng)及縫高，指導(dǎo)區(qū)塊井網(wǎng)設(shè)計(jì)。

2 基本技術(shù)原理

微地震源于地層壓力升高，壓裂時(shí)注入高壓液體。根據(jù)摩爾－庫(kù)倫準(zhǔn)則，沿著壓力升高區(qū)邊緣會(huì)發(fā)生微小地震[1]。微地震的實(shí)際頻段一般從幾十到幾百周，相當(dāng)于－2至－5級(jí)地震。一般來(lái)說(shuō)，震級(jí)越小，頻率越高。微地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括6個(gè)分站，儀器的工作頻段為50～200周，能夠監(jiān)測(cè)到較大的微地震(相當(dāng)于－2級(jí))，并根據(jù)微地震到時(shí)進(jìn)行震源定位，由微地震震源的空間分布可以描述人工裂縫的方位、走向、裂長(zhǎng)及縫高。

摩爾－庫(kù)倫準(zhǔn)則可以寫(xiě)為

式(1)中， =(S1－S2)sin(2φ)/2。式(1)表示若左側(cè)不小于右側(cè)時(shí)則發(fā)生微地震。式(1)中，是作用在裂縫面上的剪切應(yīng)力;0是巖石的固有的無(wú)法向應(yīng)力抗剪斷強(qiáng)度，數(shù)值由幾兆帕到幾十兆帕，若沿已有裂縫面錯(cuò)斷，0數(shù)值為0;S1、S2分別是最大、最小主應(yīng)力;P0是地層壓力;φ是最大主應(yīng)力方向與裂縫面法向的夾角。

由式(1)可以看出，壓裂形成的微地震是壓裂誘發(fā)地下原有能量的釋放，不僅僅是施工作業(yè)能量本身，有足夠的輻射強(qiáng)度被地面檢波器接收到。微地震還易于沿已有裂縫面發(fā)生，這時(shí) 0為零，易于滿足發(fā)震條件。P0增大，右側(cè)減小，也會(huì)發(fā)生微地震。

3 微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)在井網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1 區(qū)塊概況

A區(qū)塊位于朝陽(yáng)溝階地薄荷臺(tái)鼻狀構(gòu)造的一個(gè)地壘斷塊上。區(qū)內(nèi)探井、評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)井10口，含油面積3.18 km2，探明地質(zhì)儲(chǔ)量190.22×104t，沉積特征主要以三角洲前緣沉積水下分流河道，單井平均砂巖厚度20.4 m，單井平均鉆遇有效厚度6.4 m，平均有效孔隙度16.7%。平均滲透率為5.2×10－3μm2。

區(qū)內(nèi)3口井進(jìn)行微電阻率掃描成像和交叉多極子陣列聲波測(cè)井，資料結(jié)果分析表明該區(qū)塊基本不發(fā)育天然裂縫。對(duì)地應(yīng)力進(jìn)行了分析解釋，該區(qū)平均最大水平主應(yīng)力25.5 MPa，最小水平主應(yīng)力20.8 MPa，最大與最小水平主應(yīng)力差值為4.7 MPa，最大水平主應(yīng)力方位為北東75.0°。

3.2 微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果確定人工裂縫方向

從區(qū)內(nèi)4口井微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果看(見(jiàn)表1)，裂縫方向以近東西向?yàn)橹鳎渲斜睎|向裂縫方位平均67.2°，北西向裂縫方位平均87.7°。

表1 壓裂人工裂縫監(jiān)測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表Table 1 Monitoring result of hydraulic fracturing

3.3 井網(wǎng)設(shè)計(jì)

地質(zhì)研究表明，該區(qū)砂體延伸方向以近南西～北東向?yàn)橹?，主要呈條帶狀、斷續(xù)條帶狀。為使注水井網(wǎng)有較大的波及體積，在井網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮砂體的延伸方向，同時(shí)要考慮人工裂縫的方向。

高滲油田井排方向應(yīng)該避開(kāi)裂縫方向，以減少水淹幾率;低滲油田井排方向應(yīng)該平行裂縫方向，以提高注水見(jiàn)效速度。根據(jù)油田滲透率極低的特點(diǎn)，為使壓裂注水后能獲得較高的水驅(qū)控制程度，改善開(kāi)發(fā)效果，要求井排方向應(yīng)盡量平行于裂縫方向。根據(jù)人工裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)合最大主應(yīng)力方向和砂體延伸方向(見(jiàn)圖1、圖2)，綜合確定區(qū)塊采用300 m×150 m井網(wǎng)，井排方向?yàn)闁|西向。

4 開(kāi)發(fā)效果

圖1 井網(wǎng)設(shè)計(jì)方法示意圖Fig.1 Well network design graph

圖2 A區(qū)塊井網(wǎng)設(shè)計(jì)結(jié)果圖Fig.2 Design result for A block

2007年采用菱形井網(wǎng)近似反九點(diǎn)面積注水開(kāi)發(fā)，水驅(qū)控制程度74.6%，投產(chǎn)初期日產(chǎn)油保持2.1 t的水平，投產(chǎn)一年后產(chǎn)量仍然穩(wěn)定在1.5 t，取得較好的開(kāi)發(fā)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

1)微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)人工裂縫方位、走向、縫長(zhǎng)及縫高。

2)應(yīng)用微地震人工裂縫監(jiān)測(cè)結(jié)果結(jié)合最大主應(yīng)力方向和砂體方向能夠指導(dǎo)井網(wǎng)設(shè)計(jì)。

[1]朱介壽，等.地震學(xué)中的計(jì)算方法[M].北京:地震出版社，1988.