壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)及應用

【摘要】目前國內(nèi)外油氣田普遍采用裂縫監(jiān)測技術(shù)了解水力裂縫擴展情況及其復雜性，將裂縫與油藏、地質(zhì)相結(jié)合以評價增產(chǎn)效果，并制定針對性的措施。目前形成的技術(shù)主要分為間接診斷、直接近井診斷、直接遠場診斷等三類十多種方法，在B660、F142等區(qū)塊開展了多口直井現(xiàn)場應用，并在F154-P1井采用多種監(jiān)測方法對水平井多級分段壓裂裂縫進行了監(jiān)測試驗。通過裂縫監(jiān)測技術(shù)的應用，大大提高了對裂縫復雜形態(tài)的認識。

【關(guān)鍵詞】水力壓裂；裂縫監(jiān)測；微破裂成像；示蹤陶粒；井下微地震

裂縫監(jiān)測技術(shù)是指通過一定的儀器和技術(shù)手段對壓裂全過程進行實時監(jiān)測和測試評價，通過數(shù)據(jù)處理，得到裂縫的方向、長、寬、高、導流能力、壓裂液的濾失系數(shù)、預測產(chǎn)量、計算壓裂效益等，從而評價壓裂效果。使用評價的結(jié)果可以驗證或修正壓裂中使用的模型、選擇壓裂液、確定加砂量、加砂程序、采用的工藝等，保證壓裂施工按設計順利進行并且取得最好的改造效果。

1、壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)

裂縫監(jiān)測的主要目的在于了解裂縫真實形態(tài)，并利用監(jiān)測結(jié)果評價改造效果、儲層產(chǎn)能、指導壓裂設計。目前國內(nèi)外采用的裂縫監(jiān)測技術(shù)可以分為地震學方法和非地震學方法，主要采用地面微地震、井下微地震、陣列式地面微地震和測斜儀陣列水準觀測等技術(shù)。

1.1地面微地震技術(shù)

1.1.1簡易地面微地震

簡易地面微地震技術(shù)是采用最多的裂縫監(jiān)測技術(shù)，該技術(shù)采用地震學中的震源定位技術(shù)，通過3-6個觀察點接受的信號來定位震源。該技術(shù)具有原理簡單，費用低的特點，但對于埋藏的深油藏，井下微地震信號需要穿越多個性質(zhì)不同的地層，因此只有震級高的脆性破裂信號可以被從噪音中區(qū)分出來，信號采集方面的缺陷降低了該技術(shù)的精確度。目前在使用中多采用貼套管的微地震監(jiān)測技術(shù)，通過在相鄰井的套管上放置檢波器來收受信號，可以在一定程度上避免這一問題，但是要求井距要小。

1.1.2微破裂成像技術(shù)

微破裂成像裂縫監(jiān)測技術(shù)采用埋在地表下30cm的20-30臺三分量檢波器，利用向量掃描技術(shù)分析目的層位發(fā)生的破裂能量分布，用能量疊加原理，解釋出裂縫方位、裂縫動態(tài)縫長、裂縫動態(tài)縫高。水力壓裂產(chǎn)生的微地震事件同時釋放出壓縮波和剪切波，其中剪切波具有振幅大、能量高的特點，因此通過三分量檢波器可以準確監(jiān)測地震波的到達時間，同時該技術(shù)采用了先進的向量掃描技術(shù)和去噪技術(shù)，保證了信號質(zhì)量和解釋精度。

1.2井下微地震技術(shù)

由于地面噪音的原因，地面微地震壓裂監(jiān)測的方法精度不高，井下微地震裂縫監(jiān)測技術(shù)將檢波器布置在鄰井內(nèi)，檢波器深度與壓裂目的層相同，可以大大降低地面噪音的干擾。壓裂震源信號被位于壓裂井鄰井中的檢波器所接收，將接收到的信號進行資料處理，反推出震源的空間位置，從而解釋出裂縫高度，長度以及方位。該項技術(shù)要求觀測井用最好3口井，觀測井與壓裂井之間距離要小于300米，并且觀測井與裂縫延伸方向最好垂直，在大多數(shù)情況下，不可能利用多個鄰井，而僅在一個井內(nèi)下入多個檢波器，利用檢波器在多層垂直分布來定位微地震波的波源。此時監(jiān)測精度就會降低，特別是觀測井位置與裂縫延伸方向一致時，誤差會更大。

2、應用情況

2.1裂縫監(jiān)測技術(shù)在B660X7井上的應用

B660X7井目的層段沙4上，采用了地面微地震、示蹤陶粒、井溫和壓力分析等技術(shù)，認識裂縫形態(tài)。該井實施兩種裂縫監(jiān)測技術(shù)，兩種技術(shù)解釋的裂縫方位分別是NE72.6和NE64，縫長分別為341.1m和377.1m，其中一種技術(shù)認為存在分支裂縫。利用凈壓力擬合校正后模擬縫長與兩種技術(shù)的解釋結(jié)果基本吻合?？p高監(jiān)測采用了井溫和示蹤陶粒技術(shù)，結(jié)果顯示裂縫向下過度延伸，垂直方向存在復雜性。

該區(qū)塊的壓裂設計思路是高排量大規(guī)模造長縫，縫長和裂縫方位對于提高區(qū)塊的動用程度至關(guān)重要，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果得到了以下幾點認識：（1）定向射孔的角度應該根據(jù)裂縫監(jiān)測走向調(diào)整；（2）射孔段需要根據(jù)縫高監(jiān)測結(jié)果調(diào)整；（3）施工規(guī)模可以進一步加大。

2.2裂縫監(jiān)測技術(shù)在F154-P1井上的應用

F154-P1井位于東營凹陷博興洼陷中部，含油層系為沙三中二砂組，屬于致密砂巖油藏，采用裸眼分段壓裂技術(shù)分12段壓裂。為認識水平井多級分段壓裂裂縫擴展情況，采用三種裂縫監(jiān)測技術(shù)進行了監(jiān)測。三種監(jiān)測方式得到的結(jié)果有一定差別，貼套管地面微地震和井下微地震技術(shù)由于監(jiān)測井位置不好有多段沒有解釋出結(jié)果，而微破裂影像由于不受這類原因影響，均解釋出結(jié)果。

從三種方法解釋結(jié)果可以得出如下認識：（1）裸眼水平井多級分段壓裂產(chǎn)生的裂縫非常復雜，裸眼壓裂容易產(chǎn)生多翼以及單翼多支等多種裂縫形態(tài)；（2）由于單翼裂縫的存在，有很大一段儲層沒有得到充分改造，會對改造效果產(chǎn)生一定影響；（3）水平段實際方位為NE160°，裂縫監(jiān)測得到的平均方位為 NE85°，因此為獲得最大增產(chǎn)體積，推薦該區(qū)水平段方位為NE175°；（4）水平段B點附近受壓裂規(guī)模和排量的限制，改造程度較差，需要今后對B點附近的設計參數(shù)進行修改，比如減少裂縫間距，提高加砂量等。

3、結(jié)論

（1）裂縫監(jiān)測技術(shù)的應用有助于提高對水力裂縫復雜程度的認識，利用監(jiān)測結(jié)果可以優(yōu)化設計參數(shù)，提高裂縫波及體積，從而提高改造效果。

（2）地面微地震技術(shù)簡單、方便，僅能獲得裂縫方位，精度較低；井下微地震技術(shù)精度較高，但對監(jiān)測條件要求較高；微破裂影像技術(shù)監(jiān)測條件要求低，可以獲得較為精確的結(jié)果，是直井和水平井壓裂比較適合的一種監(jiān)測方法。

參考文獻

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