壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)

第1頁/共47頁第一頁，共48頁。壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)

壓裂監(jiān)測的主要目的是通過采集壓裂施工過程中的一些參數(shù)資料來分析地下壓裂的施工進展情況和所壓開裂縫的幾何參數(shù)。第2頁/共47頁第二頁，共48頁。壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)

第3頁/共47頁第三頁，共48頁。壓裂監(jiān)測間接方法施工壓力分析不穩(wěn)定試井直接的近井地帶技術(shù)放射性示蹤劑溫度測井生產(chǎn)測井井徑測井井下電視井眼成像測井直接的遠場地帶技術(shù)地面傾斜圖像周圍井井下傾斜圖像微地震像圖施工井傾斜儀像圖

壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)第4頁/共47頁第四頁，共48頁。類型診斷方法局限性縫長縫高縫寬方位傾角體積導(dǎo)流能力間接診斷凈壓分析油藏模擬與實際不符◆◆◆○○◆◆試井分析要求準確的滲透率和壓力◆○◆○○○◆產(chǎn)量分析要求準確的滲透率和壓力◆○◆○○○◆直接的近井地帶技術(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○○○◆◆○○井下電視只能錄取射孔孔眼情況○◆○○○○○井徑測井固井質(zhì)量會影響結(jié)果○○○◆○○○直接的遠井地帶技術(shù)微地震信號較弱，需特殊處理★◆○★◆○○周圍井井下傾斜井距越遠，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◆★★○○○○壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)★—可信◆—比較可信○—不可信第5頁/共47頁第五頁，共48頁。壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)第6頁/共47頁第六頁，共48頁。壓裂裂縫監(jiān)測技術(shù)

3-D計算模型發(fā)展于20世紀70年代后期、80年代初期凈壓力分析技術(shù)發(fā)展于20世紀80年代后期、90年代初期直接監(jiān)測技術(shù)發(fā)展于20世紀90年代后期，監(jiān)測結(jié)果與計算模型有相符的、有不相符的簡單發(fā)展歷程第7頁/共47頁第七頁，共48頁。

施工壓力分析間接方法在不影響壓裂施工的前提下監(jiān)測壓裂施工井下壓力變化的全過程。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第8頁/共47頁第八頁，共48頁。泵入過程閉合過程返排過程測試結(jié)束

施工壓力分析間接方法第9頁/共47頁第九頁，共48頁。

施工壓力分析間接方法

對井下儀器采集得到的壓裂施工過程中的動態(tài)資料，結(jié)合所施工儲層的靜態(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行分析；最終的目的是得到裂縫及壓裂施工評價參數(shù)，從而對壓裂施工過程有一個及時、科學(xué)的認識。該技術(shù)具有適時、準確、高效、快速的特點。第10頁/共47頁第十頁，共48頁。數(shù)據(jù)計算處理基礎(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)計報告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

施工壓力分析間接方法第11頁/共47頁第十一頁，共48頁。

間接方法不穩(wěn)定試井分析

不穩(wěn)定試井分析用于評價油氣藏的動態(tài)特征和地層參數(shù)。第12頁/共47頁第十二頁，共48頁。

間接方法第13頁/共47頁第十三頁，共48頁。

間接方法不穩(wěn)定試井分析

試井操作按照“中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5440-2009”----《天然氣井試井技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。重點包括試井設(shè)計（試井地質(zhì)設(shè)計、試井施工設(shè)計），試井資料錄取技術(shù)要求，試井施工，試井解釋，試井報告編寫。第14頁/共47頁第十四頁，共48頁。

間接方法不穩(wěn)定試井分析第15頁/共47頁第十五頁，共48頁。

間接方法不穩(wěn)定試井分析第16頁/共47頁第十六頁，共48頁。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)放射性示蹤劑技術(shù)

向井內(nèi)注入被放射性同位素活化的物質(zhì)，并在注入活化物質(zhì)前、后分別進行伽馬測井，對比兩次測量結(jié)果，找出活化物質(zhì)在井內(nèi)的分布情況，以確定巖層特性或井的技術(shù)狀況或油氣層動態(tài)。

被壓開的裂縫段吸附大量的放射性同位素物質(zhì)，造成自然伽馬值升高，而未被壓裂的井段由于基本沒有吸附放射性同位素物質(zhì)，其測量的自然伽馬值基本不變。第17頁/共47頁第十七頁，共48頁?！O(jiān)測壓裂液和支撐劑中的放射性示蹤劑，確定壓裂施工期間壓裂液和支撐劑所到達的區(qū)域?！褂貌煌姆派湫酝凰乜梢源_定不同的施工階段。要求：放射性同位素應(yīng)不發(fā)生自然擴散。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)第18頁/共47頁第十八頁，共48頁。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)放射性示蹤劑技術(shù)

操作可參照“中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T5327-2008”----《放射性核素載體法示蹤測井技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行。重點包括示蹤劑的選擇和用量，地面設(shè)備和下井儀器，施工流程，測井原始資料質(zhì)量要求，安全、防護及環(huán)保要求。第19頁/共47頁第十九頁，共48頁。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)井下電視技術(shù)

通過井下電視，可以對井下的各種復(fù)雜現(xiàn)象進行直接觀測，獲取常規(guī)測試無法得到的復(fù)雜現(xiàn)象和資料。第20頁/共47頁第二十頁，共48頁。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)井溫測井技術(shù)

壓裂施工期間，壓裂液使地層冷卻，由壓前和壓后的井溫剖面對比，確定壓裂裂縫的高度。第21頁/共47頁第二十一頁，共48頁。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)井溫測井技術(shù)裂縫上端裂縫下端上異常點裂縫上端裂縫下端溫度低值點

由于壓入井內(nèi)的液體有限，隨著時間的推移，井筒中的溫度場異常會逐漸恢復(fù)，因此要求壓裂后的井溫測試應(yīng)在壓裂施工結(jié)束后較短的時間內(nèi)完成，否則會影響應(yīng)用井溫測井資料解釋縫高的精度。第22頁/共47頁第二十二頁，共48頁。

近井地帶監(jiān)測技術(shù)井溫測井技術(shù)

操作可參照“中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T6691-2007”----《測井作業(yè)設(shè)計規(guī)范》，“中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準SY/T6161-2009”----《天然氣測井資料處理及解釋規(guī)范》執(zhí)行。重點包括設(shè)計準備，內(nèi)容及一般要求，解釋準備工作，測井資料處理與解釋。第23頁/共47頁第二十三頁，共48頁。近井地帶監(jiān)測技術(shù)

技術(shù)手段主要限制可能估計參數(shù)長度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流放射性示蹤劑探測深度√√√√溫度測井小層巖石的導(dǎo)溫系數(shù)影響結(jié)果√井下電視用于套管井，有孔眼的部分√井徑測井取決于井眼質(zhì)量√近井地帶監(jiān)測技術(shù)獲取參數(shù)數(shù)據(jù)表

第24頁/共47頁第二十四頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)

微地震監(jiān)測（microseismicmonitoring），或叫無源地震（passiveseismic），有時也稱聲發(fā)射法（acousticemission），指的是利用水力壓裂、油氣采出或常規(guī)注水、注氣以及熱驅(qū)等石油工程作業(yè)時引起的地下應(yīng)力場變化而導(dǎo)致巖層裂縫或錯斷所產(chǎn)生的地震波，進行水力壓裂裂縫成因、或?qū)恿黧w運動進行監(jiān)測的方法。第25頁/共47頁第二十五頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)

水力壓裂時，在射孔位置，當(dāng)迅速升高的井筒壓力超過巖石抗壓強度，巖石遭到破壞，形成裂縫，裂縫擴展時，必將產(chǎn)生一系列向四周傳播的微震波，通過布置在被監(jiān)測井周圍的A、B、C、D……等監(jiān)測分站接收到微震波的到時差，會形成一系列的方程組，反解這一系列方程組，就可確定微震震源位置，進而給出裂縫的方位、長度、高度、產(chǎn)狀及地應(yīng)力方向等地層參數(shù)。第26頁/共47頁第二十六頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)第27頁/共47頁第二十七頁，共48頁。遠場地帶監(jiān)測技術(shù)

微地震監(jiān)測技術(shù)

無源微地震摩爾-庫倫理論斷裂力學(xué)準則微震波識別技術(shù)微地震震源定位第28頁/共47頁第二十八頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)

由于水力壓裂誘生微震能量比較微弱，因此在現(xiàn)場監(jiān)測應(yīng)該要注意以下幾點：①地面觀測站點越多越好，為了準確確定震源位置以準確確定裂縫空間形態(tài)，微震觀測點要足夠多；②降低和識別消除地面噪音，現(xiàn)場觀測盡可能的遠離或停止一切地面活動，把檢波器安裝在相對安靜的地區(qū)，以免產(chǎn)生干擾，也可以在引起噪音的地區(qū)安置一個檢波器，以幫助識別并進而消除地表噪音；③地面布設(shè)站點的位置要合理選取，盡可能在監(jiān)測井的各個方向上都有檢波器監(jiān)測。第29頁/共47頁第二十九頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)工藝流程第30頁/共47頁第三十頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)第一步收集資料

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（含地理位置、井史等）；測井解釋數(shù)據(jù)表；詳細井斜數(shù)據(jù)表；壓裂施工方案；區(qū)塊構(gòu)造井位圖。第31頁/共47頁第三十一頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)地面微地震裂縫監(jiān)測流程圖第二步現(xiàn)場監(jiān)測第三步提交報告第32頁/共47頁第三十二頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)

由于地面觀測較井下觀測安裝容易、操作簡單，所以成本低，只要在地面能夠記錄到微震事件，地面觀測比井下觀測更加優(yōu)越。雖然我國的微震監(jiān)測技術(shù)起步較晚，但經(jīng)過幾年的發(fā)展，在油田中的應(yīng)用越來越多，經(jīng)過幾年的試驗應(yīng)用，取得了較好的效果，但需要注意的是國內(nèi)油田的監(jiān)測工作基本上都是由國外公司或利用國外監(jiān)測系統(tǒng)在中國開展的試驗性監(jiān)測項目。第33頁/共47頁第三十三頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)微地震監(jiān)測技術(shù)Themonitoringofthefracturetreatmentincludestrackingeveryaspectoftheprocessfromthewellheadanddownholepressures,topumpingrates,densityofthefracturingfluidslurry,trackingthevolumesforeachadditive(fromtheacid,totheslickwaterlubricantandfrictionreducer),trackingvolumesofwater,andensuringthatequipmentisfunctioningproperly.第34頁/共47頁第三十四頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)地面傾斜監(jiān)測技術(shù)

壓裂施工過程中地層形成裂縫時，地表將產(chǎn)生微量位移（一般0.003～0.13cm），這種微量位移可以通過高靈敏度的水平儀測出。第35頁/共47頁第三十五頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)地面傾斜監(jiān)測技術(shù)

能夠監(jiān)測水力壓裂造成的地面變形或地下移位情況。傾斜儀是一種非常敏感的工具，能夠感覺到小到十億分之一的位移梯度變化（或傾斜）。由傾斜儀測量到的地面位移可以直接用來確定水力裂縫的方位和傾斜情況；同時，當(dāng)多個平面出現(xiàn)裂縫增長時，還可以確定注入到每個水平或垂直裂縫中的流體比例的大小。第36頁/共47頁第三十六頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)地面傾斜監(jiān)測技術(shù)

地面傾斜監(jiān)測系統(tǒng)一般由12～18個傾斜儀組成，圍繞壓裂井井筒按圓形排列，放置在淺孔眼里并埋在干層中，布置的半徑大約是壓裂井深度的40%，這是目前國際上較公認的裂縫監(jiān)測技術(shù)。第37頁/共47頁第三十七頁，共48頁。

遠場地帶監(jiān)測技術(shù)周圍井井下微地震監(jiān)測技術(shù)

通過加固地面傾斜儀并把其放在壓裂井鄰近井中就可以得到水力裂縫的尺寸。與地面傾斜儀裂縫測量等其他裂縫監(jiān)測技術(shù)相比，井下微地震技術(shù)的優(yōu)點包括：測量速度快；微地震事件位置能夠?qū)崟r確定；能同時確定裂縫的長度、高度和方位；具有噪音過濾能力；現(xiàn)場應(yīng)用方便。第38頁/共47頁第三十八頁，共48頁。第39頁/共47頁第三十九頁，共48頁。

合適的儀器串設(shè)計，包括選定儀器串下入的深度、檢波器的個數(shù)及柔性連接的長度等，是成功監(jiān)測的前提。遠場地帶監(jiān)測技術(shù)周圍井井下微地震監(jiān)測技術(shù)從地面傾斜儀和近井眼地下傾斜儀觀察到的由一次簡單水力裂縫造成的預(yù)期的形變模式。第40頁/共47頁第四十頁，共48頁。遠場地帶監(jiān)測技術(shù)

技術(shù)手段主要限制可能估計參數(shù)長度高度寬度方位傾角體積導(dǎo)流微地震監(jiān)測不能應(yīng)用于所有地層√√√√地面傾斜監(jiān)測受深度限制√√√√√井下微地震監(jiān)測受井距限制√√√√√√√遠井地帶監(jiān)測技術(shù)獲取參數(shù)數(shù)據(jù)表第41頁/共47頁第四十一頁，共48頁。

壓裂液和支撐劑——結(jié)合了超高質(zhì)量泡沫技術(shù)、超輕支撐劑和支撐劑部分單層分布技術(shù)的新型水力壓裂工藝，使產(chǎn)量高于同條件對比井15%至60%，累積產(chǎn)量平均增加45%。壓裂監(jiān)測——IntelliFrac技術(shù)集成了世界領(lǐng)先的壓裂增產(chǎn)技術(shù)和微震監(jiān)測技術(shù)，可以使作業(yè)公司在實施增產(chǎn)措施的過程中監(jiān)測裂縫面積，實時對壓裂作業(yè)進行控制。壓裂定位控制——Frac-Hook多分支套管壓裂技術(shù)，可以更好地定位壓裂位置，更精確地控制分支井筒，提供有選擇性的高壓壓裂能力。

多級壓裂能力——FracPointEX技術(shù)，使用投球或滑套一次起下封隔完井，在Williston油田成功完成24級裸眼封隔壓裂。2009年頁巖氣壓裂新技術(shù)

第42頁/共47頁第四十二頁，共48頁。IntelliFrac技術(shù)第43頁/共47頁第四十三頁，共48頁。

IntelliFrac技術(shù)TheIntelliFracserviceoptimizesthewell’sdevelopmentprogrambyprovidingreal-timeevaluationoffracturedimensionsduringthestimulationtreatment.BJServices,theShaleExperts.

Fracturingformationseveryday.第44頁/共47頁第四十四頁，共48頁。

IntelliFrac技術(shù)ThisnewservicecombinesadvancedmicroseismicservicesfromBakerHugheswithpumpingservicesfromfracturingtechnologyleaderBJServices.Duringhydraulicfracturingoperations,theIntelliFracserviceenablesyoutomonitormicroseismicevents.Monitoringandmeasuringthemicrose