裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解

1、裂縫監(jiān)測技術(shù)匯報(bào)匯報(bào)人：張公社（教授）裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第1頁62內(nèi)容提要1裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)3其它裂縫監(jiān)測技術(shù)4裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第2頁一、裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義1 目及意義1.測量和評定壓裂增產(chǎn)作業(yè)期間水力裂縫延伸情況。2.監(jiān)測結(jié)果對于合理安排井位以及選擇壓裂施工時(shí)施工規(guī)模、加沙濃度和用砂量、一次施工井段數(shù)量、最正確射孔方式和其它壓裂參數(shù)，評定現(xiàn)場施工質(zhì)量，含有十分主要指導(dǎo)意義。 3.經(jīng)過對人工裂縫監(jiān)測，能夠深入了解水力壓裂裂縫幾何形態(tài)和延伸情況，從而制訂出更有利于油田開發(fā)開發(fā)方案。裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第3頁2 人工裂縫監(jiān)測技術(shù)類型早期技術(shù)：井下微地

2、震檢測技術(shù)、地面電位法監(jiān)測技術(shù)當(dāng)代技術(shù)主要分為三類直接遠(yuǎn)場裂縫監(jiān)測直靠近井筒裂縫監(jiān)測間接裂縫監(jiān)測一、裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第4頁一、裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義間接監(jiān)測技術(shù)靜壓力分析方法生產(chǎn)動態(tài)分析法不穩(wěn)定試井法施工壓力分析裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第5頁一、裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義直接監(jiān)測技術(shù)直接近井地帶技術(shù)直接遠(yuǎn)井地帶技術(shù)周圍井井下傾斜微地震施工井傾斜儀地面測斜過套管交叉偶極橫波測井監(jiān)測技術(shù)井徑測井井溫測井井眼成像測井放射性示蹤法放射性示蹤法電位法裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第6頁類型診療方法不足縫長縫高縫寬方位傾角體積導(dǎo)流能力間接診療凈壓分析油藏模擬與實(shí)際不符試井分析要求準(zhǔn)確滲透率和壓力生產(chǎn)動態(tài)

3、分析要求準(zhǔn)確滲透率和壓力直接近井地帶技術(shù)放射性示蹤法僅能探測井筒附近井溫測井受到巖層導(dǎo)熱性影響井眼成像測井只能在裸眼井工作井下電視只能錄用射孔孔眼情況井徑測井固井質(zhì)量會影響結(jié)果直接遠(yuǎn)井地帶技術(shù)微地震信號較弱，需特殊處理周圍井井下傾斜井距越遠(yuǎn)，分辨率越低地面測斜隨深度增加，分辨率下降施工井傾斜儀縫長必須由縫高和縫寬算出可信 比較可信 不可信一、裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第7頁(1)直靠近井筒裂縫監(jiān)測技術(shù)只作為補(bǔ)充技術(shù)。(2)井下微地震裂縫監(jiān)測是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛、最準(zhǔn)確方法。(3)測斜儀裂縫監(jiān)測應(yīng)用也比較廣泛,但無法用于深井。(4)分布式聲傳感裂縫監(jiān)測在首次用于現(xiàn)場壓裂監(jiān)測，還處于起步

4、階段。說明一、裂縫監(jiān)測技術(shù)目與意義裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第8頁 水力壓裂技術(shù)是當(dāng)前世界上老油田增產(chǎn)和非常規(guī)油氣田開發(fā)所應(yīng)用最為廣泛且最為有效技術(shù)辦法。油氣儲層裂縫分布規(guī)律研究分析是貫通油田勘探開發(fā)各階段基礎(chǔ)工作。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第9頁二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第10頁 壓裂監(jiān)測主要目標(biāo)是經(jīng)過采集壓裂施工過程中一些參數(shù)資料來分析地下壓裂施工進(jìn)展情況和所壓開裂縫幾何參數(shù)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第11頁二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第12頁 頁巖氣是指賦存于富含有機(jī)質(zhì)暗色泥頁巖或高碳泥頁巖中，以吸附或游離

5、狀態(tài)為主要存在方式天然氣聚集。頁巖氣概念頁巖氣開發(fā)前景 頁巖氣資源前景巨大，且在全球范圍內(nèi)廣泛分布，據(jù)預(yù)計(jì)全球頁巖氣資源量約為4561012m3，約占全球非常規(guī)天然氣資源量50 %。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第13頁頁巖氣儲集特點(diǎn)低孔、低滲透率只有極少數(shù)天然裂縫尤其發(fā)育頁巖氣井能夠直接投入生產(chǎn)，大部分頁巖氣井需要經(jīng)過水力壓裂改造后才能取得理想產(chǎn)量。注：二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第14頁頁巖氣井經(jīng)水力壓裂改造后，利用裂縫監(jiān)測技術(shù)能夠有效地評價(jià)壓裂效果：a）經(jīng)過裂縫監(jiān)測更加好地了解壓裂施工，取得裂縫大致尺寸， 判斷壓裂是否產(chǎn)生了多裂縫。b）通過裂縫監(jiān)測更

6、好地了解壓后產(chǎn)量情況，判斷裂縫是否覆蓋了目層，分析裂縫和天然裂縫是否交叉。c）經(jīng)過裂縫監(jiān)測進(jìn)行壓裂優(yōu)化和產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)評價(jià)，隨施工規(guī)模增加能夠取得多少裂縫長度和高度增加，取得最優(yōu)壓裂設(shè)計(jì)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第15頁 當(dāng)前，在美國頁巖氣開發(fā)地域，主要利用井下微地震監(jiān)測、測斜儀裂縫監(jiān)測、直靠近井筒裂縫監(jiān)測和分布式聲傳感（DAS）裂縫監(jiān)測等裂縫監(jiān)測技術(shù)來了解和評價(jià)頁巖氣井水力壓裂裂縫特征。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第16頁1 井下微地震裂縫監(jiān)測 井下微地震裂縫監(jiān)測經(jīng)過采集微震信號并對其進(jìn)行處理和解釋，取得裂縫參數(shù)信息從而實(shí)現(xiàn)壓裂過程實(shí)時(shí)監(jiān)測，可用來管理壓

7、裂過程和壓裂后分析，是當(dāng)前判斷壓裂裂縫最準(zhǔn)確方法之一。原理 水力壓裂產(chǎn)生微地震釋放彈性波，其頻率相當(dāng)高，大約在200Hz聲波頻率范圍內(nèi)改變。這些彈性波信號能夠采取適當(dāng)接收儀在鄰井檢測到，經(jīng)過分析處理就能判斷微地震詳細(xì)位置。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第17頁 頁巖氣井進(jìn)行水力壓裂施工時(shí)，在壓裂井鄰井下入一組檢波器，對壓裂過程中形成微地震事件進(jìn)行接收，經(jīng)過地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收這些微地震數(shù)據(jù)，然后對其進(jìn)行處理來確定微地震震源在空間和時(shí)間上分布，最終得到水力壓裂裂縫縫高、縫長和方位參數(shù)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第18頁井下微地震監(jiān)測工作原理圖 壓裂井和監(jiān)測

8、井位于同一井區(qū)，壓裂井壓裂施工過程中產(chǎn)生微地震信號經(jīng)過地層向周圍傳輸，位于鄰井中接收器接收這些信號并傳至地面數(shù)據(jù)采集器，處理后可得到微地震監(jiān)測圖。圖1 井下微地震監(jiān)測示意圖（如圖1）二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第19頁2 測斜儀裂縫監(jiān)測 經(jīng)過在地面壓裂井周圍和鄰井井下布置兩組測斜儀來監(jiān)測壓裂施工過程中引發(fā)地層傾斜，經(jīng)過地球物理反演計(jì)算確定壓裂參數(shù)一個裂縫監(jiān)測方法。原理 頁巖氣井水力壓裂過程在裂縫附近和地層表面會產(chǎn)生一個變位區(qū)域，經(jīng)過測量變形場變形梯度即傾斜場，裂縫引發(fā)地層變形場在地面是裂縫方位、裂縫中心深度和裂縫體積函數(shù)。這種變形場幾乎不受儲層巖石力學(xué)特征和就地應(yīng)力場影響。

9、二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第20頁 測斜儀在兩個正交軸方向上測量傾斜，當(dāng)儀器傾斜時(shí)，包含在充滿可導(dǎo)電液體玻璃腔內(nèi)氣泡產(chǎn)生移動，方便與重力矢量保持一致。準(zhǔn)確儀器探測到安裝在探測器上兩個電極之間電阻發(fā)生改變，這種改變是由氣泡位置改變所引發(fā)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第21頁測斜儀監(jiān)測垂直裂縫原理圖圖2 地面測斜儀監(jiān)測示意原理圖 壓裂施工過程中地層形成裂縫時(shí)，地表將產(chǎn)生微量位移（普通0.0030.13cm），這種微量位移能夠經(jīng)過高靈敏度水平儀測出。裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第22頁 由地面測斜儀監(jiān)測垂直裂縫引發(fā)地面變形是沿著裂縫方向凹槽，而且凹槽兩側(cè)地面發(fā)生突起

10、，經(jīng)過凹槽兩側(cè)突起能夠推算出裂縫傾角。井下測斜儀布置在與壓裂層相同深度鄰井中，垂直裂縫會在鄰井處產(chǎn)生突起變形，從而能夠推算出裂縫幾何形態(tài)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第23頁3 直靠近井筒裂縫監(jiān)測 是在井筒附近區(qū)域經(jīng)過對壓裂后頁巖氣井流體物理特征，如溫度或示蹤劑等進(jìn)行測井，從而取得近井筒范圍裂縫參數(shù)信息。直靠近井筒裂縫監(jiān)測通常作為選擇應(yīng)用技術(shù)補(bǔ)充。主要包含以下幾個方法 放射性同位素示蹤劑法、溫度測井、聲波測井、井筒成像測井、井下錄像和多井徑測井技術(shù)。注意：二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第24頁放射性同位素示蹤劑法：是在壓裂過程中將放射性示蹤劑加入壓裂液和支

11、撐劑，壓裂之后進(jìn)行光譜伽馬射線測井溫度測井：用于測量因?yàn)閴毫岩鹤⑷朐斐傻貙訙囟认陆?，將壓裂后測井和基線測量進(jìn)行比較，能夠分析得到吸收壓裂液最多層段。聲波測井：利用壓裂液進(jìn)入井筒聲音改變情況能夠確定壓裂液流動差異，從而得到井筒裂縫大致高度。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第25頁井筒成像測井：能夠取得天然和誘導(dǎo)裂縫定向圖，這些能夠提供相關(guān)最小主應(yīng)力方向信息。井下錄像：能夠直接觀察不一樣射孔方向壓裂液流情況，從而確定井筒附近裂縫擴(kuò)展情況。多井徑測井（又稱為橢圓度測井）：能夠提供井筒崩落方向和橢圓率，這能夠解釋最大主應(yīng)力方向，因?yàn)榱芽p延伸方位與最大主應(yīng)力方向一致，可取得裂縫延伸方位。

12、二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第26頁直靠近井筒裂縫監(jiān)測技術(shù)不足1) 需要在壓裂后馬上測量，不具備實(shí)時(shí)監(jiān)測功效。2) 很多方法只能取得近井筒范圍內(nèi)裂縫參數(shù)，如放射性同位素示蹤劑測井，另外假如沿井筒方向裂縫高度很高或者不完全沿井筒方向擴(kuò)展則會造成儀器測不到，無法取得裂縫擴(kuò)展更細(xì)節(jié)信息。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第27頁4 分布式聲傳感裂縫監(jiān)測（DAS） 是利用標(biāo)準(zhǔn)電信單模傳感光纖作為聲音信息傳感和傳輸介質(zhì)，能夠?qū)崟r(shí)測量、識別和定位光纖沿線聲音分布情況。原理 分布式聲傳感裂縫監(jiān)測（DAS）系統(tǒng)將傳感光纖沿井筒布置，采取相干光時(shí)域反射測定法（C-OTDR），對

13、沿光纖傳輸路徑空間分布和隨時(shí)間改變信息進(jìn)行監(jiān)測；在傳感光纖附近因?yàn)閴毫岩毫鞲淖儠l(fā)聲音擾動，這些聲音擾動信號會使光纖內(nèi)瑞利背向散射光信號產(chǎn)生獨(dú)特、可判斷改變。地面數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)經(jīng)過分析這些光信號改變，產(chǎn)生一系列沿著光纖單獨(dú)、同時(shí)聲信號。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第28頁分布式聲傳感裂縫監(jiān)測(DAS)原理示意圖圖3 分布式聲傳感系統(tǒng)示意圖二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第29頁 殼牌加拿大分企業(yè)于2月首次將該技術(shù)應(yīng)用于裂縫監(jiān)測和診療現(xiàn)場試驗(yàn)，結(jié)果表明該技術(shù)能夠有效地優(yōu)化水力壓裂設(shè)計(jì)和施工，從而降低完井成本及提升井筒導(dǎo)流能力和最終采收率。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)

14、測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第30頁 在不影響壓裂施工前提下監(jiān)測壓裂施工井下壓力改變?nèi)^程。壓裂層測壓孔水力錨封隔器坐封球座監(jiān)測裝置安裝監(jiān)測裝置下管柱投球坐封壓裂施工解封起管柱效果評價(jià)5施工壓力分析二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第31頁泵入過程閉合過程返排過程測試結(jié)束 二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第32頁 對井下儀器采集得到壓裂施工過程中動態(tài)資料，結(jié)合所施工儲層靜態(tài)資料以及壓裂施工參數(shù)，應(yīng)用數(shù)學(xué)分析方法對壓裂過程進(jìn)行分析；最終目標(biāo)是得到裂縫及壓裂施工評價(jià)參數(shù)，從而對壓裂施工過程有一個及時(shí)、科學(xué)認(rèn)識。該技術(shù)含有適時(shí)、準(zhǔn)確、高效、快速特點(diǎn)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)

15、測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第33頁數(shù)據(jù)計(jì)算處理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入常規(guī)測井資料導(dǎo)入井下監(jiān)測資料導(dǎo)入井溫測井資料導(dǎo)入數(shù)據(jù)預(yù)處理結(jié)果顯示設(shè)計(jì)匯報(bào)輸出泵入過程壓力反演閉合過程壓力反演返排過程壓力反演二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第34頁6 不穩(wěn)定試井分析 不穩(wěn)定試井分析用于評價(jià)油氣藏動態(tài)特征和地層參數(shù)。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第35頁二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第36頁幾個裂縫監(jiān)測技術(shù)對比監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測裂縫能力不足方位傾角縫長縫高縫寬井下微地震能可能能能能對監(jiān)測井要求高，條件苛刻測斜儀能能能能能無法確定單個和復(fù)雜裂縫尺寸直靠近井筒裂縫監(jiān)測能可能可能

16、可能可能需要壓裂后進(jìn)行，且只能應(yīng)用于井眼周圍分布式聲傳感能能可能不能不能無法確定復(fù)雜裂縫尺寸表1 幾個裂縫監(jiān)測技術(shù)對比二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第37頁 上述幾個裂縫監(jiān)測技術(shù)是當(dāng)前頁巖氣井水力壓裂過程中慣用裂縫監(jiān)測技術(shù)，還有一些其它監(jiān)測裂縫參數(shù)方法，如采取電位法觀察壓裂施工前后地面電位改變推算裂縫延伸方位和縫長。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)過這些方法綜合利用和相互比較，得出水力壓裂裂縫參數(shù)，如成像測井和微地震監(jiān)測相結(jié)合監(jiān)測技術(shù)，測斜儀監(jiān)測和微地震監(jiān)測相結(jié)合綜合裂縫監(jiān)測技術(shù)。小結(jié)二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第38頁結(jié)論1) 水力壓裂是頁巖氣藏儲層改造主要伎倆，也是當(dāng)

17、前頁巖氣開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)之一，認(rèn)識壓裂過程產(chǎn)生裂縫產(chǎn)狀參數(shù)，對于提升壓裂效果和優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)是非常主要，而裂縫監(jiān)測技術(shù)為評價(jià)頁巖氣藏儲層壓裂效果提供了可能性。2) 井下微地震裂縫監(jiān)測是判斷壓裂裂縫最準(zhǔn)確方法之一，也是最慣用裂縫監(jiān)測方法，經(jīng)過實(shí)時(shí)確定微地震位置，能夠顯示詳細(xì)裂縫擴(kuò)展信息，不過該技術(shù)要求地層必須能夠產(chǎn)生和傳輸可分析微地震事件。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第39頁4) 分布式聲傳感監(jiān)測在2月首次應(yīng)用于水力壓裂裂縫監(jiān)測現(xiàn)場試驗(yàn)，當(dāng)前還處于起步階段，還需要進(jìn)行大量現(xiàn)場試驗(yàn)，驗(yàn)證其監(jiān)測效果。3) 測斜儀裂縫監(jiān)測能夠確定裂縫方位、傾角和裂縫中心大致位置，充分利用地面測斜儀和井下

18、測斜儀優(yōu)勢，能夠快速方便地應(yīng)用于現(xiàn)場。5) 經(jīng)過壓裂監(jiān)測技術(shù)能夠更加好地了解裂縫擴(kuò)展情況，掌握裂縫特征，先進(jìn)壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用大大增加了水力壓裂增產(chǎn)辦法有效性和經(jīng)濟(jì)性，最終反饋到壓裂優(yōu)化設(shè)計(jì)上，實(shí)現(xiàn)頁巖氣藏管理最優(yōu)化。二、頁巖氣井水力壓裂監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第40頁三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)3.1 電位法監(jiān)測技術(shù)原理 依據(jù)電位法理論，改變壓裂層段電阻率值后，裂縫方向測點(diǎn)“電位視純異常值”產(chǎn)生顯著改變，即當(dāng)高礦化度液體進(jìn)入壓裂層段后，沿高礦化度液體擴(kuò)散方向，電流分配系數(shù)顯著增加，造成地面電流密度減小，使地面電位視純異常曲線出現(xiàn)負(fù)異常改變，進(jìn)而確定裂縫延伸方向。裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第41頁 在

19、水力壓裂過程中，因?yàn)閴毫岩合鄬τ诘貙邮且粋€良導(dǎo)體，液體注入會造成原地面電場改變，大部分電流集中到低阻地帶，造成地面電位也發(fā)生改變。鑒于此，弱在被測壓裂井周圍環(huán)形布置多組測點(diǎn)，采取高精度電位觀察系統(tǒng)，觀察壓裂施工前后地面電位改變，并經(jīng)過一定數(shù)據(jù)處理，就能夠推斷裂縫延伸方位。實(shí)際監(jiān)測過程三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第42頁 電位法裂縫監(jiān)測技術(shù)是一個當(dāng)前廣泛應(yīng)用監(jiān)測壓裂裂縫有效方法，在長慶、大港、吐哈、大慶等油田廣泛應(yīng)用。案例分析（如右圖4）圖4 玉東204井視純異常曲線環(huán)形示意三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第43頁電位法監(jiān)測技術(shù)：認(rèn)為壓裂施工中形成了兩翼對稱不等長裂縫，即25

20、5方向?yàn)閴毫蚜芽p主延伸方位；75方向裂縫長度63m，255方向裂縫長度為78m。地面微地震法監(jiān)測技術(shù)：測得裂縫方位為北東53.7，裂縫全長88.4m，東翼縫長58.4m，西翼縫長30m。兩種監(jiān)測技術(shù)結(jié)果基本一致。結(jié)果三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第44頁 水力壓裂時(shí)，在射孔位置，當(dāng)快速升高井筒壓力超出巖石抗壓強(qiáng)度，巖石遭到破壞，形成裂縫，裂縫擴(kuò)展時(shí)，必將產(chǎn)生一系列向四面?zhèn)鬏斘⒄鸩?，?jīng)過布置在被監(jiān)測井周圍 A、B、C、D等監(jiān)測分站接收到微震波到時(shí)差，會形成一系列方程組，反解這一系列方程組，就可確定微震震源位置，進(jìn)而給出裂縫方位、長度、高度、產(chǎn)狀及地應(yīng)力方向等地層參數(shù)。 3.2 微地震裂

21、縫監(jiān)測技術(shù)三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第45頁三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第46頁 微地震主要理論基礎(chǔ)是摩爾-庫倫理論和斷裂力學(xué)準(zhǔn)則。(1) 摩爾-庫倫理論 判斷巖石在力作用下是否發(fā)生剪破裂通常應(yīng)用摩爾 -庫倫準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則認(rèn)為巖石剪破裂發(fā)生與破裂面上剪應(yīng)力和作用其上正應(yīng)力相關(guān),即 石破壞或滑動條件能夠?qū)憺椋海?）三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第47頁（2）三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第48頁三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第49頁(2) 斷裂力學(xué)準(zhǔn)則 斷裂力學(xué)理論：當(dāng)?shù)貙討?yīng)力強(qiáng)度大于斷裂韌性時(shí)，裂縫 會發(fā)生擴(kuò)張。(3)三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂

22、縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第50頁 由式（3）可知在壓裂過程中Pi增大到一定值就要造成地層破裂，從而誘發(fā)微地震事件，這就是微地震監(jiān)測方法理論依據(jù)。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第51頁 水力壓裂裂縫擴(kuò)展時(shí)，必將沿裂縫面邊緣形成一系列微震。統(tǒng)計(jì)這些微地震，并進(jìn)行微地震震源定位，由微地震震源空間分布能夠描述人工裂縫輪廓。經(jīng)過微地震震源空間分布在柱坐標(biāo)系三個坐標(biāo)面上投影，可給出裂縫三視圖，分別描述裂縫長度、方位、產(chǎn)狀、及參考性高度。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第52頁第一步 搜集資料 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（含地理位置、井史等） 測井解釋數(shù)據(jù)表 詳細(xì)井斜數(shù)據(jù)表 壓裂施工方案 區(qū)塊結(jié)構(gòu)井位圖工藝流程三

23、、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第53頁第二步 現(xiàn)場監(jiān)測第三步 提交匯報(bào)地面微地震裂縫監(jiān)測流程圖 三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第54頁 因?yàn)榈孛嬗^察較井下觀察安裝輕易、操作簡單，所以成本低，只要在地面能夠統(tǒng)計(jì)到微震事件，地面觀察比井下觀察愈加優(yōu)越。 即使我國微震監(jiān)測技術(shù)起步較晚，但經(jīng)過幾年發(fā)展，在油田中應(yīng)用越來越多，經(jīng)過幾年試驗(yàn)應(yīng)用，取得了很好效果，但需要注意是國內(nèi)油田監(jiān)測工作基本上都是由國外企業(yè)或利用國外監(jiān)測系統(tǒng)在中國開展試驗(yàn)性監(jiān)測項(xiàng)目。 三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第55頁案例分析 湖204井壓裂深度1614一1641m，裂縫監(jiān)測采取地面微地震儀器。監(jiān)測結(jié)果表

24、明 ，湖204井壓裂人工裂縫方向?yàn)楸睎|向，統(tǒng)計(jì)方位為 65.3。裂縫高度大致平穩(wěn)，西翼高度延展，且在深度上有可見層次。兩翼裂縫不對稱，西翼比較長。裂縫傾角為 0， 裂縫面直立。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第56頁3.3 放射性同位素裂縫監(jiān)測技術(shù)同位素測井是一個壓裂縫高度評價(jià)方法。 評價(jià)原理 是在對儲層進(jìn)行壓裂作業(yè)時(shí)，放入一定劑量同位素物質(zhì)，作業(yè)后，產(chǎn)生壓裂縫段自然伽馬值增高，而無壓裂縫井段則不會吸附同位素物質(zhì)，其自然伽馬值基本不變。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第57頁評價(jià)方法 將注入同位素后所測自然伽馬曲線與注入前所測自然伽馬曲線（基線）相對比，在有差異部分，即為地層被

25、壓開部分，該部分高度也即為壓裂裂縫高度。優(yōu)點(diǎn)：監(jiān)測判斷壓裂縫高度簡捷、作業(yè)時(shí)間短缺點(diǎn)：只能測量近井簡附近情況；放射性物質(zhì)對儲層存在一定污染，放噴排出液體處理困難。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第58頁3.4 溫度測井 井溫測井法利用壓裂施工中注入低溫壓裂液造成井內(nèi)低溫異常來測定壓裂裂縫。評價(jià)原理 依據(jù)壓裂作業(yè)后地層產(chǎn)生壓裂縫內(nèi)會充入低溫流體，在該井段會出現(xiàn)溫度“負(fù)異?！?。井溫測井得到井溫曲線在壓裂縫上下邊界都存在“負(fù)異?！惫拯c(diǎn)，即視為裂縫高度邊界位置，兩點(diǎn)之間長度就是壓裂縫高度。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第59頁圖5 井溫測井判斷壓裂裂縫高度原理圖井溫測井原理圖 (圖5

26、 ) 在壓裂前進(jìn)行井溫測井，得到一條井溫基線，壓裂后再進(jìn)行井溫測井，依據(jù)壓裂后井溫測井曲線相對井溫基線改變情況，可將井溫突變段確定為壓裂裂縫高度。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第60頁裂縫上端裂縫下端上異常點(diǎn)裂縫上端裂縫下端溫度低值點(diǎn) 因?yàn)閴喝刖畠?nèi)液體有限，伴隨時(shí)間推移，井筒中溫度場異常會逐步恢復(fù)，所以要求壓裂后井溫測試應(yīng)在壓裂施工結(jié)束后較短時(shí)間內(nèi)完成，不然會影響應(yīng)用井溫測井資料解釋縫高精度。 三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第61頁判斷壓裂縫高度簡捷、作業(yè)時(shí)間短缺點(diǎn)：（1）因?yàn)椴灰粯觾訉?dǎo)熱率不一樣，井溫曲線出現(xiàn)偏差，所以結(jié)果會出現(xiàn)偏差。（3）最終，“拐點(diǎn)”位置靠人為確定不

27、夠準(zhǔn)確,對應(yīng)壓裂縫高度也存在較大誤差。（2）要求在壓裂后二十四小時(shí)內(nèi)進(jìn)行屢次測量受施工時(shí)間影響且只能測量近井地帶。優(yōu)點(diǎn)：三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第62頁3.5 過套管交叉偶極橫波測井監(jiān)測技術(shù)原理 采取了2個正交發(fā)射偶極聲源，沿2個相互垂直方向向地層發(fā)射壓力脈沖，形成含有頻散特征剪切波。所以能夠定性地判斷地層各向異性。而裂縫是造成地層各向異性增大主要原因，所以應(yīng)這種方法能夠直觀地評價(jià)天然或人工壓裂形成垂直裂縫狀態(tài)。當(dāng)已作業(yè)地層不存在裂縫時(shí)，快、慢橫波時(shí)差基本相同，各向異性不顯著；而看成業(yè)地層被壓裂形成垂直裂縫時(shí)，測井資料反應(yīng)各向異性值顯著增大，這種各向異性異化段長度即壓裂縫高。三

28、、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第63頁 不受地層孔隙影響，對地層無任何污染，判別簡單、直觀、快速，且測井時(shí)間不受限制。優(yōu)點(diǎn)：注：綜合各種原因考慮，該方法是當(dāng)前判別壓裂縫高度最正確方法，值得推廣使用。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第64頁3.6 生產(chǎn)測井原理：流體在井筒中進(jìn)入地層時(shí)產(chǎn)生聲音，經(jīng)過聲波測井檢測到這一點(diǎn)。測井內(nèi)容：地層流度，溫度，壓力，流體密度及伽馬射線功效：生產(chǎn)測井可確定套管射孔段地層流體流量、類型。 在裸眼井中液能夠測量井筒附近裂縫高度；在套管井中可確定已產(chǎn)生裂縫射孔層段，這一點(diǎn)在進(jìn)行多層壓裂時(shí)很主要（可確定哪些層位已壓裂成功）。三、其它裂縫監(jiān)測技術(shù)裂縫監(jiān)測技術(shù)

29、報(bào)告分解第65頁四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例4.1 電位法井間監(jiān)測技術(shù)在壓裂裂縫監(jiān)測中應(yīng)用1 區(qū)塊概況: 五號樁油田主力含油層系砂三段，油藏埋深33003500m左右，規(guī)劃動用含油面積8.3km2 動用儲量1119104t，平均孔隙度16.4%、滲透率19毫達(dá)西，壓力系數(shù)1.54，地溫梯度3.87/100m，屬于低孔低滲、高溫高壓儲層。以五號樁油田為例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第66頁2 總體效果 該技術(shù)在五號樁油田樁74、59等塊應(yīng)用5井次，應(yīng)用情況，以下表。井號裂縫形態(tài)裂縫走向裂縫方位/（）WHH741412兩翼非對稱東北75.5和240.5WHH74811兩翼非對稱東北70.6和240.8WHH59X2

30、2兩翼對稱東北67.5WHH59X24兩翼對稱東北65.4四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第67頁3 檢測結(jié)果 樁74單元2口井均形成一組兩翼方向略有夾角不等長裂縫，樁59單元3口井形成人工裂縫均為兩翼對稱北東走向60左右。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第68頁4 效果驗(yàn)證 樁74-14-12井，12月壓裂后暴性水淹，含水由壓前50%升至99%，在近井地帶360范圍內(nèi)出現(xiàn)了兩個較為顯著周期改變。(1) 內(nèi)中圈（距井口70m/90m）電位異常曲線在360范圍內(nèi)出現(xiàn)了兩個周期改變，極值對應(yīng)了75和240方向，說明近井地帶裂縫方向主要在75和240方向，兩翼方向略有夾角（圖6、圖7）。

31、四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第69頁圖6 樁74-14-12井壓裂裂縫監(jiān)測內(nèi)中圈電位異常曲線直角坐標(biāo)圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第70頁圖7 樁74-14-12井壓裂裂縫監(jiān)測內(nèi)中圈電位異常曲線環(huán)型圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第71頁(2) 中外圈（距井口90m/120m）電位異常直角坐標(biāo)曲線在360范圍內(nèi)也出現(xiàn)了兩個周期改變，極小值對應(yīng)了75和240方向，說明裂縫遠(yuǎn)離井筒后沿75和240方向延伸（圖8、圖9）。圖8 樁74-14-12井壓裂裂縫監(jiān)測中外圈電位異常曲線直角坐標(biāo)圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第72頁圖9 樁74-14-12井壓裂裂縫監(jiān)測中

32、外圈電位異常曲線環(huán)型圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第73頁 綜合考慮內(nèi)中圈和中外圈監(jiān)測結(jié)果,裂縫方向?yàn)?5和240方向，認(rèn)為在壓裂施工過程中形成了一組兩翼方向略有夾角不等長垂直裂縫；經(jīng)數(shù)值摸擬計(jì)算，75方向裂縫長度97m，240方向裂縫長度82m，詳見圖10（徑向坐標(biāo)單位為m）。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第74頁圖10 樁74-14-12井壓裂裂縫監(jiān)測結(jié)果圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第75頁4.2 示蹤陶粒技術(shù)在裂縫監(jiān)測中應(yīng)用以濱660-斜7井為例壓裂施工參數(shù)：壓裂井段2961.02979.3m，射孔井段2969.32979.3m，加砂量40m3，施工排量 5

33、.5 m3/min。 在濱660-斜7井壓裂設(shè)計(jì)，采取示蹤陶粒技術(shù)監(jiān)測壓裂裂縫，壓裂前后采取同一套脈沖中子衰減能譜工具串進(jìn)行測井。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第76頁圖11 濱660-斜7井示蹤陶粒測試結(jié)果 依據(jù)壓裂前后實(shí)施測試，計(jì)算了對應(yīng)俘獲截面，測試解釋結(jié)果見下列圖。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第77頁由圖11 可知，壓裂前后俘獲截面2968.02977.0m井段離差較大， 說明該段是主要支撐裂縫井段。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第78頁4.3 裂縫監(jiān)測方法研究及應(yīng)用實(shí)例 某油田最大水平主應(yīng)力方位為北東55 80，與結(jié)構(gòu)長軸方向一致。其最大主應(yīng)力方位北西向井主

34、要集中在結(jié)構(gòu)頂部及東南傾覆端；結(jié)構(gòu)兩翼褶皺部位及與丘陵交界帶以北東向?yàn)橹?，平均方位?0。油田概況四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第79頁 ,油田對12口壓裂井進(jìn)行裂縫監(jiān)測，期間用井溫梯度監(jiān)測驗(yàn)證裂縫高度，符合率到達(dá)油田誤差小于20%工業(yè)技術(shù)要求，5口壓裂井裂縫監(jiān)測解釋結(jié)果如表三。序號井號裂縫方位/（）裂縫全長/m東翼長度/m西翼長度/m裂縫高度/m1SJF315北西 45.376.248.128.1502SJF514北東142.476.44630.457.23SJF917北東102.367.122.145564SJF919北西 38.465.343.32239.95SJF116北東13

35、1.1102.298.921.319.5表三 某年油田油井人工壓裂裂縫監(jiān)測結(jié)果四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第80頁結(jié)果分析 從上表壓裂監(jiān)測結(jié)果來看，被監(jiān)測5口井裂縫方位分布在北西37.6 77.7范圍內(nèi)，和該區(qū)塊主應(yīng)力方向基本一致。但主應(yīng)力方位角度改變較大，在40范圍內(nèi)波動。這可能是因?yàn)楦骶趨^(qū)塊結(jié)構(gòu)位置差異、地層存在較大不均質(zhì)性、局部應(yīng)力場和原生裂隙等原因造成。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第81頁 SJF1216和SJF315井靠近正斷層上盤，其壓裂裂縫方向主要受斷層控制，傾向與斷層垂直。但SKF315井壓裂裂縫方向傾向平行于正斷層，是地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜引發(fā)；SKF514井靠

36、近正斷層下盤根部，其壓裂裂縫方向受斷層控制，傾向平行于斷層方向；SKF917井靠近逆斷層上盤，傾向平行于斷層方向，但也存在少部分上盤逆沖過分時(shí)，傾向垂直于斷層方向；SKF919井遠(yuǎn)離斷層，其壓裂裂縫方向主要受地層應(yīng)力控制。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第82頁 從試驗(yàn)中5口井裂縫長度和延伸方向來看，SKF1216井裂縫全長最長為102.2m，SKF919井裂縫全長最短為65.3m。其中有80%井裂縫延伸方向向東有很好優(yōu)勢，均位于油藏結(jié)構(gòu)中部；20%井（如SKF917井）裂縫延伸方向向西有很好優(yōu)勢，其位于油藏結(jié)構(gòu)頂部。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第83頁結(jié)論（1）說明地層存在較

37、大不均質(zhì)性，從而造成裂縫延伸不對稱性。（2）由上表可知，監(jiān)測高度（最上層和最下層相對高度）結(jié)果在(19.5 57.2)m范圍內(nèi)。這與壓裂層厚度相關(guān)，與壓裂模擬高度相差不大。（3）從裂縫監(jiān)測產(chǎn)狀結(jié)果來看，5口井都形成了垂直裂縫，向地層延伸。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第84頁4.4 井下微地震裂縫監(jiān)測設(shè)計(jì)及壓裂效果評價(jià)井下微地震裂縫測試選井選層主要考慮原因： 監(jiān)測井和被監(jiān)測井井距、井眼情況、監(jiān)測井完井方式以及油層段距離等數(shù)據(jù)井下微地震裂縫測試設(shè)計(jì)對莊19區(qū)長82層進(jìn)行壓裂改造，莊61-23和莊59-21井作為壓裂裂縫測試井，莊19井為監(jiān)測井。依據(jù)GPS地面定位系統(tǒng)和井眼軌跡數(shù)據(jù)，莊59

38、-21井與莊19井長82層間井底距離為214 m，莊61-23與莊19井長82層間井底距離為360 m（圖12）。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第85頁圖12 莊19井區(qū)長82層井底位置圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第86頁 莊59-21井在測試壓裂階段檢波器共接收到1個微地震事件，在主加砂壓裂階段共接收到了98個微地震事件。開始31個信號均來自于檢波器下部（長8油層段），從第32個信號開始檢波器下部和上部位置均產(chǎn)生了大量微地震事件，即壓裂液不但進(jìn)入了長8層同時(shí)也有相當(dāng)部分進(jìn)入了上部長7層，尤其在壓裂加砂后期，大部分信號均來自于檢波器上部,壓裂結(jié)束后停泵階段也監(jiān)測到了來自于檢

39、波器上部8個信號。此次監(jiān)測井莊19井恰好位于壓裂井莊59-21井裂縫方位側(cè)向位置，壓裂井兩翼裂縫微地震信號均被監(jiān)測到。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第87頁莊59-21井壓裂過程中產(chǎn)生全部微地震事件解釋結(jié)果（如圖13、14、15）圖13 莊59-21井裂縫測試結(jié)果俯瞰圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第88頁圖14 莊59-21井裂縫測試結(jié)果側(cè)向觀察圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第89頁圖15 莊59-21井裂縫測試結(jié)果切向觀察圖四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第90頁解釋結(jié)果（1）裂縫方位為NE75，西南方向上壓裂產(chǎn)生微地震事件長度為215m，東北方向上壓裂產(chǎn)生微地震事件長度為150m，裂縫是對稱。（2）裂縫高度為260m，在垂直深度1960m處存在大漏失層,裂縫高度向上延伸 ，超出了上部長7遮擋層限制，壓裂失控。四、 裂縫監(jiān)測實(shí)例裂縫監(jiān)測技術(shù)報(bào)告分解第91頁壓裂井莊6123莊5921地層長82長82射孔段/m2139214521912168施工日期/9/29/8/2入地