水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果的不對(duì)稱性分析

董文波，桂志先，王亞楠，張和排，靳鵬飛

(1.長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430100；2.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北武漢 430100；3.中國(guó)石油遼河油田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，遼寧盤(pán)錦 124010；4.東方地球物理公司研究院地質(zhì)研究中心，河北涿州 072750；5.東方地球物理公司裝備服務(wù)處，河北涿州 072750；6.東方地球物理公司新興物探開(kāi)發(fā)處，河北涿州 072751)

0 引言

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是水平井壓裂效果評(píng)價(jià)的重要手段，對(duì)于低滲油氣藏、非常規(guī)油氣的精細(xì)開(kāi)發(fā)具有重要的實(shí)際意義[1-5]。而微地震監(jiān)測(cè)實(shí)踐顯示，在很多水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果中存在不對(duì)稱性，即微地震事件在水平井的水平段兩側(cè)或上下分布不均勻，或者僅在單一方向分布微地震事件[6-8]。導(dǎo)致這種不對(duì)稱性的因素復(fù)雜多樣[9-12]，而且對(duì)于客觀評(píng)價(jià)水平井壓裂效果具有重要意義[13-15]。前人針對(duì)水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱性的研究較少，且主要集中在工程方面和天然裂縫方面[16-19]。龔才喜等[20]根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，天然裂縫對(duì)人工裂縫具有誘導(dǎo)作用。壓裂過(guò)程中，隨著壓裂液的延伸，天然裂縫寬度增加，相互連通，導(dǎo)流能力增強(qiáng)，壓裂裂縫發(fā)育在天然裂縫集中區(qū)，導(dǎo)致不對(duì)稱的微地震事件分布；趙超峰等[18]認(rèn)為在微地震監(jiān)測(cè)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)井與壓裂井距離過(guò)大會(huì)導(dǎo)致部分壓裂井段的微地震信號(hào)無(wú)法被接收，造成遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)井區(qū)域微地震事件過(guò)少，從而形成微地震事件的不對(duì)稱分布。

綜上所述，目前對(duì)于微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱性的分析多基于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)或者個(gè)例分析，缺少系統(tǒng)性研究。為此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，采用地質(zhì)—工程一體化的研究思路，綜合分析了遼河油田“十三·五”以來(lái)54口微地震監(jiān)測(cè)井的地質(zhì)研究成果、壓裂施工成果以及微地震監(jiān)測(cè)成果，系統(tǒng)總結(jié)了水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱性的成因機(jī)制，對(duì)于客觀評(píng)價(jià)壓裂效果，指導(dǎo)后期開(kāi)發(fā)部署、壓裂設(shè)計(jì)具有重要的實(shí)際意義。

1 不對(duì)稱性分析方法

水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)實(shí)踐表明，導(dǎo)致微地震監(jiān)測(cè)成果呈不對(duì)稱分布的原因主要包括工程因素、地質(zhì)因素、完鉆井分布等三個(gè)方面，其中地質(zhì)因素主要指儲(chǔ)層特征，包括天然裂縫、斷層發(fā)育情況、巖性變化、地應(yīng)力特征等，所以分析微地震事件分布不對(duì)稱的成因，需要從微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)、基礎(chǔ)地質(zhì)特征以及壓裂施工等多角度進(jìn)行綜合分析。主要涉及微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)、裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)等。

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)觀測(cè)、分析水力壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的微地震事件來(lái)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)壓裂效果的地球物理技術(shù)，其基礎(chǔ)是地震學(xué)，核心是根據(jù)檢波器接收到的地震信號(hào)計(jì)算震源位置、發(fā)生時(shí)間以及震源強(qiáng)度等核心參數(shù)，并且根據(jù)微地震事件空間分布定量地計(jì)算壓裂裂縫的長(zhǎng)、寬、高以及儲(chǔ)層改造體積，對(duì)壓裂效果進(jìn)行評(píng)價(jià)[21-25]。關(guān)鍵步驟如下：①根據(jù)研究需要及客觀條件制定微地震采集方案；②對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理解釋，具體包括檢波器定向、初至拾取、建立速度模型等，確定微地震事件發(fā)生的位置、時(shí)間及能量；③根據(jù)微地震事件空間分布，確定壓裂裂縫的幾何參數(shù)，具體包括壓裂裂縫的長(zhǎng)、寬、高以及儲(chǔ)層改造體積[2-4]。

本文所涉及的裂縫預(yù)測(cè)技術(shù)主要包括相干體技術(shù)和螞蟻體技術(shù)，其中相干體技術(shù)是基于傳統(tǒng)的能量歸一化互相關(guān)原理，計(jì)算多道地震數(shù)據(jù)間的相似程度，根據(jù)相干性的高低顯示數(shù)據(jù)的連續(xù)或中斷，進(jìn)而對(duì)由于斷層、巖性引起的不連續(xù)性進(jìn)行表征[24]。裂縫集中發(fā)育區(qū)內(nèi)部相干性較差，與不發(fā)育裂縫的區(qū)域存在規(guī)律性的相干性差異，所以可以應(yīng)用該技術(shù)對(duì)裂縫集中發(fā)育區(qū)進(jìn)行識(shí)別。螞蟻體技術(shù)是基于螞蟻算法實(shí)現(xiàn)對(duì)三維地震數(shù)據(jù)中斷裂、裂縫自動(dòng)解釋。首先根據(jù)斷裂、裂縫的地震響應(yīng)特征設(shè)定大量電子螞蟻，并讓電子螞蟻在地震數(shù)據(jù)中沿著可能的裂縫、斷層追蹤和識(shí)別，并作出標(biāo)記，最終形成一個(gè)只顯示斷層、裂縫的全新的數(shù)據(jù)體，據(jù)此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫的識(shí)別[25]。

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)主要以約束稀疏脈沖反演為主，由于水平井體積壓裂適用于低滲儲(chǔ)層或非常規(guī)油氣的開(kāi)發(fā)，而此類油藏多具有儲(chǔ)層厚度大、平面分布廣泛且連續(xù)的特點(diǎn)，對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)要求較低，所以多采用約束稀疏脈沖反演技術(shù)。該技術(shù)是基于稀疏脈沖反褶積的遞推反演方法，針對(duì)地震記錄的欠定問(wèn)題，假設(shè)地震記錄是由一系列疊加于高斯背景上的強(qiáng)反射系數(shù)組成的，在此條件下以不同的方法估算地下強(qiáng)反射系數(shù)和地震子波，并直接根據(jù)褶積公式將地震記錄通過(guò)遞推計(jì)算轉(zhuǎn)換為反演剖面。該技術(shù)比較完整地保留了地震反射的基本特征，不存在多解性，在儲(chǔ)層分布相對(duì)穩(wěn)定的條件下，可以更客觀地反映儲(chǔ)層的空間展布[22]。

2 工程因素導(dǎo)致的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

在對(duì)水平井壓裂進(jìn)行微地震監(jiān)測(cè)時(shí)，由于微地震監(jiān)測(cè)施工而導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱稱之為工程因素，需要明確的是，該因素并非由于施工失誤而造成，而是由于客觀監(jiān)測(cè)條件較差導(dǎo)致，主要原因是監(jiān)測(cè)井與水平井的壓裂井段距離過(guò)大。確定工程因素導(dǎo)致的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱，對(duì)于客觀評(píng)價(jià)壓裂效果具有重要的實(shí)際意義。

W77-H1井位于遼河坳陷中央凸起南部?jī)A沒(méi)帶，緊鄰清水洼陷，目的層為沙河街組三段，儲(chǔ)層為扇三角洲前緣水下分流河道砂巖、砂礫巖，儲(chǔ)層平均脆性指數(shù)為85.5%，隔夾層零散分布且厚度小于3 m，儲(chǔ)層滲透率小于1 mD。W77-H1井水平段長(zhǎng)520 m，采用速鉆橋塞方式分9段壓裂。周邊僅1口完鉆井W77井，所以只能選取該井作為監(jiān)測(cè)井，檢波器沉放深度為2540～2630 m，共10級(jí)，W77-H1井水平段與檢波器距離為300～735 m。

圖1為W77-H1井微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖。圖2為W77-H1井微地震事件密度體俯視圖，代表微地震事件的空間分布密度。由圖1、圖2可見(jiàn)，微地震事件在W77-H1井水平段南北兩側(cè)分布具有較強(qiáng)的不對(duì)稱性，微地震事件集中分布于水平段南側(cè)，北部較少，而且縫長(zhǎng)與南部相比大幅減小。地質(zhì)研究成果顯示該井水平段位于優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層中部，且不存在巖性變化，天然裂縫及斷層不發(fā)育，說(shuō)明該井微地震監(jiān)測(cè)成果的不對(duì)稱性并非由于地質(zhì)因素引起。通過(guò)對(duì)微地震事件分布規(guī)律與監(jiān)測(cè)井檢波器之間的距離進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，由于W77-H1井距W77井較遠(yuǎn)，僅靠近監(jiān)測(cè)井的前5段壓裂接收到了信號(hào)，距離大于550 m的后4段沒(méi)有微地震信號(hào)，而且前5段的微地震事件分布也存在明顯的趨于監(jiān)測(cè)井的趨勢(shì)，隨著與監(jiān)測(cè)井距離的增加，微地震事件數(shù)量減少，充分證明了該井微地震事件的不對(duì)稱性是由于監(jiān)測(cè)井與壓裂井距離過(guò)大，微地震事件能量經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳播衰減，低于背景噪聲或與背景噪聲相當(dāng)而被淹沒(méi)所導(dǎo)致。

圖1 W77-H1井微地震事件俯視圖

圖2 W77-H1井微地震事件密度體俯視圖

3 地質(zhì)因素導(dǎo)致的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

3.1 天然裂縫引起的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

當(dāng)水平井位于裂縫集中發(fā)育區(qū)內(nèi)部或者裂縫集中發(fā)育區(qū)與水平井之間的距離小于壓裂縫長(zhǎng)時(shí)，壓裂裂縫的發(fā)育不再完全受地應(yīng)力的約束，而是沿著裂縫或微斷裂集中發(fā)育，從而導(dǎo)致代表壓裂裂縫分布的微地震事件在水平井兩側(cè)呈現(xiàn)明顯的不對(duì)稱性。

壓裂井S268-H311位于遼河坳陷大民屯凹陷平安堡—安福屯構(gòu)造帶，目的層為沙河街組四段，儲(chǔ)層為扇三角洲水下分流河道的含礫細(xì)砂巖；監(jiān)測(cè)井S268-34-20與壓裂井水平段的距離為264～342 m，檢波器沉放深度為3100～3200 m。為了分析壓裂裂縫發(fā)育特征與天然裂縫的關(guān)系，將可以反映地層連續(xù)性的相干體切片與代表壓裂裂縫發(fā)育的微地震事件進(jìn)行疊合分析(圖3)。由圖3可以看出，壓裂裂縫在水平井兩側(cè)分布不均勻、不對(duì)稱，而且規(guī)律性較差。結(jié)合相干體切片分析發(fā)現(xiàn)，壓裂裂縫與天然裂縫集中發(fā)育區(qū)的分布具有較高的一致性，吻合率為94.8%，壓裂裂縫主要集中在天然裂縫或小斷層發(fā)育區(qū)。這是由于裂縫、小斷層的滲透率遠(yuǎn)高于儲(chǔ)層的滲透率，甚至閉合裂縫的滲透率都是儲(chǔ)層滲透率的數(shù)倍乃至數(shù)十倍[20]。在壓裂過(guò)程中，壓裂裂縫遇到天然裂縫時(shí)，高壓壓裂液會(huì)使閉合裂縫重新開(kāi)啟，而且隨著壓裂液的不斷注入，裂縫寬度不斷增加，導(dǎo)流能力顯著增強(qiáng)，壓裂裂縫會(huì)在天然裂縫的導(dǎo)流作用下轉(zhuǎn)向，繼而沿著天然裂縫延伸，從而導(dǎo)致微地震事件在水平井兩側(cè)不對(duì)稱分布。

圖3 S268-H311井微地震事件與3240 ms相干體切片疊合

3.2 斷層引起的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

當(dāng)斷層與水平井的距離小于壓裂縫長(zhǎng)時(shí)，斷層對(duì)水平井壓裂裂縫的發(fā)育具有誘導(dǎo)和屏蔽的作用。即當(dāng)斷層發(fā)育時(shí)，壓裂過(guò)程中的高壓會(huì)在一定程度上引起斷層的活化，壓裂液溝通斷層后沿著斷面向前延伸，導(dǎo)致壓裂裂縫主要集中在斷面上，而且難以越過(guò)斷層到達(dá)另一側(cè)，形成遠(yuǎn)離水平井的微地震事件集中發(fā)育區(qū)。

J2-H205井位于遼河油田外圍開(kāi)魯盆地交2區(qū)塊，目的層為白堊系九佛堂組上段，儲(chǔ)層以凝灰質(zhì)砂巖為主。該井分13段壓裂，其中1～7段用J58-48井作為監(jiān)測(cè)井，檢波器沉放深度為1340～1420 m，共9級(jí)，級(jí)間距為10 m，監(jiān)測(cè)距離為334～543 m。圖4為第5段微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果俯視圖，圖5為第5段微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果側(cè)視圖，圖6為過(guò)J2-H205井水平段與微地震事件集中發(fā)育區(qū)的地震剖面。由圖4可以看出，該段壓裂出現(xiàn)明顯的異常，代表壓裂裂縫分布的微地震事件在井周圍不發(fā)育，而是呈條帶狀集中發(fā)育在J2-H205井東側(cè)約40 m處，而且具有明顯的規(guī)律性。由圖5可以看出微地震事件在縱向上呈面狀分布，高約為160 m，寬約為220 m，靠近射孔位置微地震事件密度最大，隨著遠(yuǎn)離射孔位置，微地震事件發(fā)生頻率逐漸減小。結(jié)合圖6分析發(fā)現(xiàn)，J2-H205井第5段的所有微地震事件均沿著斷面分布，這是由于斷層距水平井的水平段過(guò)近，在壓裂過(guò)程中，壓裂裂縫溝通斷層，高壓壓裂液使斷層及周圍的伴生裂縫活化，而且隨著壓裂液的不斷注入，斷面活化范圍不斷增加，導(dǎo)流能力逐漸增強(qiáng)，壓裂液在斷面的導(dǎo)流作用下，沿著斷面延伸，從而使該段壓裂無(wú)法有效改造儲(chǔ)層，而且壓裂裂縫也無(wú)法越過(guò)斷面到達(dá)另一側(cè)，形成了遠(yuǎn)離水平井的特殊不對(duì)稱分布。

圖4 J2-H205井第5段微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖

圖5 J2-H205井第5段微地震監(jiān)測(cè)成果側(cè)視圖

圖6 過(guò)J2-H205井地震剖面(位置見(jiàn)圖4)

3.3 巖性變化引起的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)實(shí)踐表明，巖性變化可以導(dǎo)致水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果的不對(duì)稱性。巖性變化主要包括縱向和橫向變化兩種情況?？v向巖性變化即發(fā)育隔夾層，而橫向巖性變化則是由儲(chǔ)層變?yōu)榉莾?chǔ)層或者由優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層變?yōu)椴顑?chǔ)層。兩種情況可以分別導(dǎo)致微地震監(jiān)測(cè)成果在縱向和橫向上的不對(duì)稱。

3.3.1 隔夾層發(fā)育導(dǎo)致的微地震監(jiān)測(cè)縱向不對(duì)稱

水平井壓裂的微地震監(jiān)測(cè)實(shí)例表明，當(dāng)厚儲(chǔ)層內(nèi)部發(fā)育隔夾層時(shí)，水平井壓裂裂縫會(huì)受到較大影響，此時(shí)壓裂裂縫無(wú)法穿過(guò)隔夾層而對(duì)隔夾層以外的儲(chǔ)層進(jìn)行改造，從而形成微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果在縱向上不對(duì)稱。

J2-H1井位于遼河油田外圍開(kāi)魯盆地交力格洼陷南部的交南斷鼻上，目的層為白堊系下統(tǒng)九佛堂組上段Ⅱ油組、Ⅲ油組，儲(chǔ)層主要為近岸水下扇的細(xì)砂巖。J2-H1井水平段部署于Ⅱ、Ⅲ油組中間部位，原始方案設(shè)計(jì)擬采用體積壓裂的方式同時(shí)溝通Ⅱ、Ⅲ油組，以提高開(kāi)發(fā)效率，實(shí)現(xiàn)效益開(kāi)發(fā)。圖7為J2-H1井微地震監(jiān)測(cè)成果及J70-46井目的層巖性剖面，可以看出，J2-H1井在大斜度段壓裂效果較好，同時(shí)有效改造了Ⅱ、Ⅲ油組，平均縫高約為90 m；但水平段的微地震監(jiān)測(cè)成果顯示，本次壓裂僅改造了Ⅲ油組，平均縫高約為80 m，Ⅱ油組并未有效改造。結(jié)合J2-H1井鄰井J70-46井縱向巖性分布特征分析發(fā)現(xiàn)，J2-H1井水平段Ⅱ、Ⅲ油組之間發(fā)育一套平均厚度約5 m的煤層，由于煤層的脆性指數(shù)較低且具有一定分布規(guī)模，所以壓裂裂縫無(wú)法穿過(guò)煤層對(duì)Ⅱ油組進(jìn)行改造，從而導(dǎo)致了代表壓裂裂縫發(fā)育的微地震事件主要集中在J2-H1井水平段下部地層中，形成了縱向的不對(duì)稱。

圖7 J2-H1井微地震監(jiān)測(cè)成果側(cè)視圖及J70-46井巖性剖面

3.3.2 巖性平面變化導(dǎo)致的微地震監(jiān)測(cè)成果橫向不對(duì)稱

在水平井壓裂過(guò)程中，當(dāng)側(cè)向儲(chǔ)層巖性發(fā)生變化時(shí)，壓裂裂縫僅在儲(chǔ)層內(nèi)部延伸，無(wú)法延伸或者穿過(guò)側(cè)方非儲(chǔ)層，從而形成微地震監(jiān)測(cè)結(jié)果的橫向不對(duì)稱性。

壓裂井S358-H205井位于遼河坳陷大民屯凹陷，目的層為沙河街組四段，儲(chǔ)層為扇三角洲水下分流河道的含礫細(xì)砂巖，儲(chǔ)層平均孔隙度為10%，平均滲透率為1.4 mD。依托水平井體積壓裂技術(shù)，為整體動(dòng)用該塊儲(chǔ)量，規(guī)模部署水平井22口，S358-H205井位于工區(qū)西南側(cè)，根據(jù)前期儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果，該井距離儲(chǔ)層邊界約為150 m。圖8為S358-H205井微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖，可以看出，該井的微地震監(jiān)測(cè)成果是不對(duì)稱的，代表壓裂裂縫發(fā)育的所有微地震事件均發(fā)育在該井水平段北側(cè)，縫長(zhǎng)約為190～230 m，南側(cè)幾乎沒(méi)有微地震事件分布。結(jié)合S28-22井分析發(fā)現(xiàn)，S28-22井目的層為非儲(chǔ)層，原儲(chǔ)層預(yù)測(cè)結(jié)果存在一定偏差，而S358-H205井的水平段位于儲(chǔ)層邊界處，所以導(dǎo)致了該井北部?jī)?chǔ)層發(fā)育的區(qū)域微地震事件較多，即壓裂裂縫發(fā)育程度較高，而南部為脆性指數(shù)較低的非儲(chǔ)層，壓裂裂縫發(fā)育程度較低甚至不發(fā)育，從而導(dǎo)致該井微地震監(jiān)測(cè)成果出現(xiàn)了明顯的不對(duì)稱。

圖8 S358-H205井微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖

3.4 最大主應(yīng)力方向與水平井夾角引起的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)實(shí)踐表明，當(dāng)最大主應(yīng)力為水平應(yīng)力，且水平井的水平段垂直于最大主應(yīng)力方向時(shí)，壓裂裂縫分布垂直于水平段并在水平段兩側(cè)對(duì)稱發(fā)育。而當(dāng)最大主應(yīng)力方向與水平井存在夾角時(shí)，會(huì)使水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果存在角度不對(duì)稱。

圖9為遼河油田鄂爾多斯礦區(qū)N175-H1井第1段壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果。該井位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，水平段長(zhǎng)1110.42 m，油氣層鉆遇率為100%，分15段壓裂。目的層為延長(zhǎng)組，儲(chǔ)層為低孔、超低滲細(xì)砂巖，分布穩(wěn)定，斷層、天然裂縫不發(fā)育。監(jiān)測(cè)井為N175井，檢波器沉放深度為1700～1790 m，共10級(jí)，N175-H1井第1段與檢波器距離約336 m。由圖9可見(jiàn)，N175-H1井第1段壓裂微地震監(jiān)測(cè)共計(jì)定位144個(gè)微地震事件，東西兩側(cè)壓裂裂縫半縫長(zhǎng)分別為156、142 m，裂縫網(wǎng)格寬47 m，裂縫走向?yàn)楸逼珫|52°，微地震事件在水平井兩側(cè)呈現(xiàn)良好的對(duì)稱性，為標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)水平井水平段垂直于最大主應(yīng)力方向時(shí)的微地震監(jiān)測(cè)成果。

圖9 N175-H1井微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖

圖10為遼河坳陷西部凹陷雷家地區(qū)L88-H1井第2段體積壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果，該井水平段長(zhǎng)700 m，油氣層鉆遇率100%，分9級(jí)28簇分段壓裂。目的層為沙河街組四段，儲(chǔ)層為湖相泥質(zhì)白云巖，分布穩(wěn)定，研究區(qū)斷層、天然裂縫不發(fā)育。監(jiān)測(cè)井為L(zhǎng)88井，檢波器沉放深度為2440～2550 m，共12級(jí)，L88-H1井第2壓裂段距檢波器513 m。

由圖10可見(jiàn)，L88-H1井第2段體積壓裂微地震監(jiān)測(cè)共計(jì)定位190個(gè)微地震事件，東西兩側(cè)壓裂裂縫半縫長(zhǎng)分別為87 m和152 m，裂縫網(wǎng)格寬度為112 m，裂縫走向?yàn)楸逼珫|114°，L88-H1井水平段與壓裂裂縫走向夾角為38°，微地震事件在角度、長(zhǎng)度方面均表現(xiàn)出較強(qiáng)的不對(duì)稱性。分析其原因是由于L88-H1井部署時(shí)，為了兼顧構(gòu)造走向與最大主應(yīng)力方向，其水平段與最大主應(yīng)力方向存在夾角，而壓裂裂縫在相對(duì)均質(zhì)儲(chǔ)層中沿著最大主應(yīng)力方向延伸，從而導(dǎo)致了微地震事件分布方向與水平段存在夾角。

圖10 L88-H1井微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖

4 完鉆井導(dǎo)致的微地震監(jiān)測(cè)成果不對(duì)稱

當(dāng)完鉆井與水平井的距離小于壓裂縫長(zhǎng)時(shí)，完鉆井對(duì)水平井壓裂裂縫的發(fā)育具有一定影響，壓裂裂縫會(huì)集中發(fā)育在完鉆井井周區(qū)域，形成微地震監(jiān)測(cè)成果的橫向不對(duì)稱性。Q1-H101井位于遼河油田外圍張強(qiáng)凹陷七家子洼陷東北部強(qiáng)1區(qū)塊，目的層為白堊系沙海組，儲(chǔ)層為粉砂巖；采用雙井監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)井分別為Q1-44-13井和Q1-48-15井，監(jiān)測(cè)井距壓裂井水平段距離為165～293 m。圖11為Q1-H101井微地震事件與1700 ms相干體切片的疊合，可以看出，研究區(qū)Q1-H101井附近相干性較強(qiáng)，說(shuō)明儲(chǔ)層內(nèi)部天然裂縫和小斷層不發(fā)育，而代表壓裂裂縫分布的微地震事件呈團(tuán)簇狀集中分布在完鉆井Q1-48-15井附近。圖12、圖13分別為Q1-H101井第14和第15段(圖11中星號(hào)所示)微地震事件分布，可以明顯看出，壓裂裂縫在延伸過(guò)程中向著Q1-48-15井發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)向。由于Q1-H101井在2017年1月完鉆，而監(jiān)測(cè)井Q1-48-15井于2011年2月完鉆，而且進(jìn)行了壓裂改造，形成了一定范圍的儲(chǔ)層改造區(qū)域。此外經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)6年的油氣生產(chǎn)，地下儲(chǔ)層能量虧空，形成局部低壓帶。Q1-H101距離監(jiān)測(cè)井最小距離僅165 m，而靠近監(jiān)測(cè)井處的壓裂縫長(zhǎng)為150～250 m。在壓裂過(guò)程中，壓裂裂縫向著壓力最低的方向延伸，優(yōu)先進(jìn)入局部低應(yīng)力帶，進(jìn)一步導(dǎo)致壓裂裂縫在監(jiān)測(cè)井周圍生長(zhǎng)，形成了壓裂裂縫呈團(tuán)簇狀集中在完鉆井周圍的不對(duì)稱現(xiàn)象。

圖11 Q1-H101井微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖與1700 ms相干體切片的疊合顯示

圖12 Q1-H101井第14段壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖

圖13 Q1-H101井第15段壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果俯視圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文綜合應(yīng)用水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、裂縫預(yù)測(cè)以及壓裂施工等研究成果，明確了導(dǎo)致水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)成果具有不對(duì)稱性的主要因素包括工程因素、地質(zhì)因素以及完鉆井分布等三個(gè)方面。其中工程因素主要由于監(jiān)測(cè)井與壓裂井距離過(guò)大，遠(yuǎn)處微地震信號(hào)無(wú)法被接收而導(dǎo)致；地質(zhì)因素包括天然裂縫、斷層、巖性變化以及最大主應(yīng)力方向與水平段的夾角等4個(gè)方面。天然裂縫、縫長(zhǎng)距離內(nèi)的完鉆井會(huì)誘導(dǎo)壓裂裂縫集中分布于裂縫集中發(fā)育區(qū)和完鉆井周圍，形成平面上的不對(duì)稱現(xiàn)象。水平井附近的斷層會(huì)導(dǎo)致壓裂裂縫沿著斷面延伸，形成微地震事件遠(yuǎn)離水平井且在水平井單側(cè)分布的不對(duì)稱現(xiàn)象?？v向隔夾層、橫向的巖性變化會(huì)對(duì)壓裂裂縫的延伸起控制和封隔作用，在很大程度上抑制壓裂裂縫延伸甚至無(wú)法形成裂縫。隔夾層的發(fā)育會(huì)導(dǎo)致縱向不對(duì)稱性的發(fā)生；橫向的巖性變化會(huì)導(dǎo)致微地震事件的在平面上具有不對(duì)稱性。當(dāng)水平井與最大主應(yīng)力方向不垂直時(shí)，微地震事件分布方向與水平井存在夾角，形成角度不對(duì)稱。