地層裂縫測試

地層裂縫測試技術(shù)的研究與應(yīng)用12/18/20231地層裂縫測試技術(shù)是通過接收地層破裂時(shí)產(chǎn)生的微地震波信號(hào)來判斷人工裂縫的走向。用此方法測定壓裂井和高壓注水井的裂縫走向與長度，從而判斷高壓注水井的水淹、水竄方向，水驅(qū)油效率，并且確定注采井網(wǎng)的合理性。為布置或調(diào)整好注采井網(wǎng)和注水強(qiáng)度提供重要的理論依據(jù)。12/18/20232地層裂縫測試技術(shù)原理：水力壓裂與高壓注水造成的巖石破裂為張性破裂，對(duì)于高壓注水井來說，就是用高壓注水的力量，克服地層最小主應(yīng)力和巖石抗張強(qiáng)度即：Ｐｆ＝δｍｉｎ＋Ｓｔ其中：Ｐｆ－地層破裂壓力，ＭＰａ

δｍｉｎ－地層最小主應(yīng)力，ＭＰａＳｔ－巖石抗張強(qiáng)度，ＭＰａ12/18/20233裂縫測試的原理假設(shè)地層中有一點(diǎn)Pc破裂，它所產(chǎn)生的地震波向四周傳播。我們在它的四周取三點(diǎn)，有如下方程：

X2＋Ｙ2＝ｒ2(1)

（Ｘ－Ｘ0）2＋（Ｙ－Ｙ2）2＝ｒ2(2)

（Ｘ－Ｘ1）2＋（Ｙ－Ｙ1）2＝（ｒ＋δ1）2(3)

（Ｘ－Ｘ2）2＋（Ｙ－Ｙ2）2＝（ｒ＋δ2）2(4)

其中X,Y是Pc點(diǎn)的坐標(biāo)。(X0,Y0),(X1,Y1),(X2,Y2)是周圍三點(diǎn)的坐標(biāo)，測出多個(gè)Pc點(diǎn)，把這些Ｐc點(diǎn)標(biāo)在以壓裂井為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)圖上，便可準(zhǔn)確得出地層開裂裂縫的長度和方位。

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續(xù)注入井孔的壓力達(dá)到Ｐｆ值時(shí)，地層就產(chǎn)生破Ｐｃ＝δｍｉｎ＋Ｋｒｃ／（πC）０。５其中：Ｐｃ－裂縫延伸壓力，ＭＰａＫｒｃ－巖石斷裂韌度，ＭＰａm０。５

Ｃ－裂縫初始長度，m12/18/20235壓裂測試的示意圖12/18/20236主要技術(shù)指標(biāo)和性能特點(diǎn)１、該技術(shù)是錄取微地震波于地面套管測試法，允許監(jiān)測井有一定的背景噪音，采集和計(jì)算較為方便。２、儀器本身不受井溫和井深壓力的影響，儀器工作較穩(wěn)定，不受人為因素的影響，測試速度快，成本低。12/18/20237主要技術(shù)指標(biāo)和性能特點(diǎn)：(續(xù))３、測試時(shí)不用對(duì)井作業(yè)，又不影響油、氣、水井生產(chǎn)，對(duì)地層也不產(chǎn)生污染，既方便又準(zhǔn)確。４、測定方位誤差在2o，裂縫長度誤差在5米以內(nèi)。12/18/20238

適用范圍適用于壓裂井和高壓注水井。12/18/20239現(xiàn)場應(yīng)用

該技術(shù)在中原油田探井壓裂，開發(fā)井壓裂、老井壓裂，氣井壓裂等壓裂井共測試７７井次，對(duì)壓裂規(guī)模和壓裂方案起到了很重要的指導(dǎo)作用，對(duì)開發(fā)方案的制定提供了依據(jù)。另在中原油田高壓注水井共測試5６井次，判斷了水淹、水竄方向，為注采井網(wǎng)的調(diào)整和提高動(dòng)用程度提供了依據(jù)。這項(xiàng)成果分別在采油一廠、采油二廠、采油三廠、采油四廠得到了廣泛的應(yīng)用并取得了重大經(jīng)濟(jì)效益。12/18/202310文82塊應(yīng)用示例

在文82塊我們進(jìn)行了七口井的測試，搞清了水淹、水竄方向，從而對(duì)調(diào)整該區(qū)塊注采井網(wǎng)，調(diào)整注水強(qiáng)度提供了依據(jù)，對(duì)提高注水波及面積和效率作出了重要貢獻(xiàn)，同時(shí)我們還用判斷人工裂縫走向的其它輔助方法進(jìn)行了分析和試驗(yàn)，其結(jié)果和用裂縫測試技術(shù)測試的結(jié)果一致，并且在這一區(qū)塊取得了相當(dāng)好的經(jīng)濟(jì)效益。12/18/202311圖例112/18/202312圖例212/18/202313井網(wǎng)布局一種注采井網(wǎng)是：一排注水井，一排采油井；另一種井網(wǎng)是：一排注水井，兩排采油井，如圖3、圖4所示兩種井網(wǎng)布局。12/18/202314井網(wǎng)布局（續(xù)）推薦兩種注采井網(wǎng)布井，兩種井網(wǎng)都是以人工裂縫延伸方向各分45度的正方形井網(wǎng)，注水井按人工裂縫延伸方向切割注水。注水井采油井都要進(jìn)行壓裂，在人工裂縫中形成高導(dǎo)流能力，注水井中注入地層中的水，首先通過人工裂縫再向兩側(cè)驅(qū)油，這兩種井網(wǎng)注水，可延長無水采油期，提高采油速度和最終采收率。12/18/202315圖例3lmz:一排注水井一排采油井的井網(wǎng)注水井采油井人工裂縫12/18/202316圖例4lmz:一排注水井二排采油井的井網(wǎng)注水井采油井人工裂縫12/18/202317井網(wǎng)布局分析井網(wǎng)的布局可通過相應(yīng)的油水井的生產(chǎn)情況來觀察，文82－41對(duì)應(yīng)的井有72－112、72－19、82－39，文72－110對(duì)應(yīng)的采油井有82－24、82－23、82－22，這幾口井的情況見表2。12/18/202318表2油井生產(chǎn)情況表12/18/202319井網(wǎng)分析（續(xù)）從生產(chǎn)井情況看，文82－23、文82－22在注水井72－110的東西向和南北向上，它們的含水率為零，而在其它方向都有不同程度的含水率，這和本研究分析的排列方向非常一致，這種排列方式可延長無水采油期，水驅(qū)油效果好。12/18/202320文82塊井位圖12/18/202321實(shí)例結(jié)論人工裂縫方位與最大水平主應(yīng)力方向一致，對(duì)于文82塊來說，最大水平應(yīng)力方向?yàn)楸蔽飨颉Ｓ退呐帕袘?yīng)避開人工裂縫方位和原生裂隙走向，以夾角45°為宜，文82塊最好的排列方向?yàn)闁|西向。12/18/202322在山西晉城的應(yīng)用

九七年我們受美國喬麥特公司和山西晉城礦物局的委托對(duì)山西晉城煤層氣田的４口井進(jìn)行了十一井次的測試，對(duì)不同煤層產(chǎn)生的裂縫形態(tài)、裂縫走向和裂縫長度進(jìn)行了測試。受到了美國喬麥特公司的好評(píng)，晉城礦物局也很滿意，當(dāng)有關(guān)技術(shù)報(bào)告上報(bào)給中國煤層氣中聯(lián)公司時(shí)，受到了很好的評(píng)價(jià)并對(duì)該技術(shù)產(chǎn)生了濃厚興趣，表示以后繼續(xù)讓我們搞下去。12/18/202323地層裂縫監(jiān)測技術(shù)總結(jié)該技術(shù)對(duì)油水井生產(chǎn)影響較小，測試速度快。對(duì)地層不產(chǎn)生污染，可形成工業(yè)性監(jiān)測，對(duì)判斷水淹、水竄方向