打破國外非常規(guī)壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)壟斷

□ 楊心超 李 弘 魏 瑋

打破國外非常規(guī)壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)壟斷

□ 楊心超 李 弘 魏 瑋

為加快研發(fā)進(jìn)程，微地震攻關(guān)小組打破先做方法后推產(chǎn)品的常規(guī)科研思路，選擇了難度極高的方法——軟件并行進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。

隨著常規(guī)優(yōu)質(zhì)油氣資源的日益枯竭和工程技術(shù)的不斷進(jìn)步，低滲區(qū)油氣、頁巖氣和煤層氣的開發(fā)規(guī)模逐步擴(kuò)大，作為提高生產(chǎn)井采收率甚至成功率的關(guān)鍵技術(shù)，水力壓裂的需求也日趨旺盛。長期以來在水力壓裂的過程中，人工縫網(wǎng)的發(fā)育情況主要依靠壓力曲線和相鄰井的表現(xiàn)來估算。國內(nèi)該領(lǐng)域的裂縫監(jiān)測技術(shù)缺失，嚴(yán)重影響和制約工程人員對壓裂方案的調(diào)整和優(yōu)化。

壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)通過在井中或者地面布設(shè)地震波的采集設(shè)備，對儲層中巖石裂縫被水力壓開所產(chǎn)生的微小地震事件進(jìn)行監(jiān)測，再通過定位反演技術(shù)推算這些微地震事件所發(fā)生的位置、時間，以及巖石錯動的類型和方向，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識獲得地下人工縫網(wǎng)的動態(tài)發(fā)育過程。然而這項(xiàng)技術(shù)一直由國外公司壟斷，技術(shù)服務(wù)費(fèi)用高，且僅提供無動態(tài)細(xì)節(jié)的最終成果，非常影響油田的臨場指導(dǎo)效果。

起步——掛云帆

中國石化石油物探技術(shù)研究院于2011年成立水力壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)攻關(guān)小組，力求打破外國公司的壟斷，快速研發(fā)出關(guān)鍵技術(shù)和適用于生產(chǎn)的軟件，以填補(bǔ)國內(nèi)同行在該領(lǐng)域的空白，搶占市場的噴發(fā)期。

微地震攻關(guān)小組從“一無所有”開始，“白手起家”，迅速同步展開了標(biāo)桿企業(yè)、關(guān)鍵技術(shù)和院校機(jī)構(gòu)研究狀況的調(diào)研。

只有跑得更快，才能追上領(lǐng)先者。為加快研發(fā)進(jìn)程，微地震攻關(guān)小組打破先做方法后推產(chǎn)品的常規(guī)科研思路，選擇難度極高的方法——軟件并行進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。由于新方法尚處在不穩(wěn)定的研發(fā)期，微地震小組中的方法研究人員、軟件開發(fā)人員和數(shù)據(jù)采集專家三方反復(fù)溝通，終于在研發(fā)初期就搭建了統(tǒng)一的軟件開發(fā)平臺，制定了兼容性極高的臨時數(shù)據(jù)格式，保證了軟件產(chǎn)品和方法研究的實(shí)時同步。

為了快速切入生產(chǎn)，將科研成果向?qū)嵱眉夹g(shù)的轉(zhuǎn)化過程壓縮到最短，微地震攻關(guān)小組打破了先做理想數(shù)據(jù)測試后做生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的傳統(tǒng)科研方式，將來自生產(chǎn)一線的實(shí)際數(shù)據(jù)貫穿于方法試驗(yàn)及軟件測試全程。在實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)下，以方法的適用性和軟件的實(shí)用性為最終目標(biāo)，多次進(jìn)行技術(shù)重大改進(jìn)與革新，不斷完善技術(shù)流程、量化技術(shù)指標(biāo)，確保最佳的現(xiàn)場應(yīng)用效果。

盡管可應(yīng)用于生產(chǎn)的壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)系列被外國公司所壟斷，但國內(nèi)許多院校機(jī)構(gòu)在某些具體的細(xì)分領(lǐng)域仍然有較高的研究水平。微地震小組積極利用各種機(jī)會，與高等院校開展相關(guān)技術(shù)交流、學(xué)習(xí)和消化，既保證了成套技術(shù)的完備性，又提高了單項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性。

2012年底，具備地面微地震監(jiān)測資料處理能力的FracListener 1.0版本正式問世。2013年底，技術(shù)小組推出FracListener 2.0版本，大幅度提升地面微地震處理效率和精度，同時擴(kuò)充了井中微地震處理、震源機(jī)制反演，以及壓裂裂縫破裂模擬等新功能模塊。2014年，進(jìn)一步集成地面和井中微地震實(shí)時處理模塊和壓裂裂縫定量解釋模塊。至此，無須任何其他商業(yè)軟件的輔助，F(xiàn)racListener軟件可以獨(dú)立完成全套微地震資料流程化處理、處理過程質(zhì)量檢查，以及壓裂縫網(wǎng)解釋和壓裂效果綜合評估等工作。

發(fā)展——濟(jì)滄海

市場是檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量的最有效手段。2013年FracListener 1.0問世不久，即迎來第一個生產(chǎn)服務(wù)對象——川西新場須五段致密儲層。該區(qū)域近地表地質(zhì)條件復(fù)雜、儲層埋藏深，尚無地面微地震監(jiān)測成功的先例，經(jīng)過微地震攻關(guān)小組成員的艱苦努力，成功實(shí)現(xiàn)了川西須五段頁巖氣儲層水力壓裂的地面微地震有效監(jiān)測，并將FracListener地面微地震壓裂監(jiān)測深度記錄刷新到3150米，處理結(jié)果得到西南局相關(guān)專家的充分認(rèn)可。隨后，F(xiàn)racListener軟件產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)在多個區(qū)塊的致密氣儲層、煤層氣儲層，以及碳酸鹽巖縫洞型儲層的壓裂改造過程中完成壓裂過程監(jiān)測和壓裂效果評估的任務(wù)。

FracListener在非常規(guī)油氣開發(fā)領(lǐng)域的優(yōu)異表現(xiàn)引起了關(guān)注。2014年，物探院啟動了頁巖氣儲層水力壓裂改造微地震監(jiān)測項(xiàng)目。目標(biāo)井所處工區(qū)的地表?xiàng)l件復(fù)雜，國外服務(wù)公司在該地區(qū)微地震監(jiān)測服務(wù)皆沒有讓甲方滿意。物探院微地震項(xiàng)目組將辦公場所前移至野外監(jiān)測現(xiàn)場，爭取做到發(fā)現(xiàn)一個問題就地解決一個問題。憑借“準(zhǔn)確、快速、嚴(yán)謹(jǐn)”的服務(wù)優(yōu)勢，項(xiàng)目組于當(dāng)年11月即完成目標(biāo)井壓裂的微地震監(jiān)測任務(wù)，以超越國際知名公司快速、準(zhǔn)確的結(jié)果征服油田方，成功在大牌云集的壓裂監(jiān)測服務(wù)市場中謀得一席之地。

2015年元旦剛過，為協(xié)助甲方厘清“拉鏈?zhǔn)健遍_發(fā)工藝的儲層改造效果，物探院微地震監(jiān)測隊(duì)伍投身壓裂微地震井地聯(lián)合監(jiān)測服務(wù)中。這是站穩(wěn)涪陵頁巖氣微地震監(jiān)測市場的關(guān)鍵之戰(zhàn)。為保證野外數(shù)據(jù)采集的品質(zhì)，微地震項(xiàng)目組員工白天逐個山頭忙踏勘，避干擾、強(qiáng)耦合，馬不停蹄；晚上逐條測線再論證，搞計算、調(diào)測線，挑燈夜戰(zhàn)。歷經(jīng)近兩個月的忙碌，通過向油田方匯報和技術(shù)交流，最終監(jiān)測結(jié)果和工程驗(yàn)證取得極好的吻合，獲得現(xiàn)場專家的高度贊揚(yáng)。

至此，攻關(guān)小組連續(xù)攻克微地震弱信號增強(qiáng)、微地震事件自動識別和拾取、微地震事件精確定位，以及壓裂裂縫參數(shù)定量反演和解釋等一系列技術(shù)難題，并推出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的壓裂微地震資料處理解釋軟件系統(tǒng)FracListener。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)具備地面、淺井與井中壓裂微地震監(jiān)測資料的一體化采集處理解釋能力，并對我國南方和西北不同類型儲層、不同深度的多口壓裂井開展了技術(shù)服務(wù)，均收到優(yōu)異的應(yīng)用效果，實(shí)現(xiàn)了中國石化在該領(lǐng)域的技術(shù)突破，填補(bǔ)了國內(nèi)的相關(guān)技術(shù)空白。

軟件開發(fā)人員進(jìn)行技術(shù)交流。李弘 供圖

（作者單位：物探院）