微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

張方（中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

張方（中國(guó)石油新疆油田分公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000）

近年來(lái)水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，并在鉆井現(xiàn)場(chǎng)擁有很好的應(yīng)用前景，筆者從微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理出發(fā)，并指出目前現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)難點(diǎn)并提出相應(yīng)的技術(shù)對(duì)策。為了較好地評(píng)估區(qū)塊內(nèi)水力壓裂過(guò)程中的破裂發(fā)生和發(fā)展?fàn)顩r，更好的評(píng)估壓裂效果，進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)和縫網(wǎng)系統(tǒng)，為井距論證和整體開(kāi)發(fā)井網(wǎng)部署提供依據(jù)，建議在井區(qū)內(nèi)優(yōu)選幾口井進(jìn)行水平井壓裂微地震監(jiān)測(cè)。

微地震監(jiān)測(cè)；水力壓裂；裂縫系統(tǒng)

1 微地震監(jiān)測(cè)水力壓裂技術(shù)原理

近年來(lái)水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展迅速，并在鉆井現(xiàn)場(chǎng)擁有很好的應(yīng)用前景。微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是建立在地震學(xué)和聲發(fā)射原理的基礎(chǔ)上，以在壓裂過(guò)程中形成的小地震事件為目標(biāo)，通過(guò)展示裂縫空間立體形態(tài)達(dá)到裂縫監(jiān)測(cè)的目的。

在水力壓裂過(guò)程中，地層原有應(yīng)力受到壓裂作業(yè)干擾，使得射孔位置處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致應(yīng)變能量升高，井筒壓力迅速升高，當(dāng)壓力大于巖石的抗壓強(qiáng)度時(shí)會(huì)導(dǎo)致巖石破裂變形，進(jìn)而形成裂縫擴(kuò)展，在應(yīng)力釋放過(guò)程中一部分能量會(huì)以地震波的形式向四周傳播，進(jìn)而形成微地震。微地震一般發(fā)生在裂縫之類(lèi)的斷面上，通常裂縫范圍在1-10m之間，頻率范圍一般在200-1500Hz，持續(xù)時(shí)間較短通常小于15s。微地震在地震記錄上具有以下特點(diǎn)地震能量越弱其地震頻率越高，持續(xù)時(shí)間越短破裂長(zhǎng)度也越短。微地震監(jiān)測(cè)水力壓裂通過(guò)監(jiān)測(cè)站收集被檢測(cè)井在水力壓裂過(guò)程中產(chǎn)生的微地震波，并對(duì)收集到的微波信號(hào)進(jìn)行處理解釋?zhuān)鶕?jù)直達(dá)波的時(shí)間確定震源具體位置。

目前微地震解釋主要用于以下幾個(gè)方面：

（1）分析微震事件出現(xiàn)的空間展布，計(jì)算裂縫網(wǎng)絡(luò)方位、長(zhǎng)度、寬度、高度；

（2）隨著壓裂施工的進(jìn)行，破裂事件不斷發(fā)生，破裂事件出現(xiàn)的速率與壓裂施工曲線(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

（3）根據(jù)微震事件出現(xiàn)的空間位置，結(jié)合地震剖、測(cè)井資料，解釋裂縫擴(kuò)展與地層巖性、構(gòu)造相互關(guān)系；

（4）評(píng)估壓裂產(chǎn)生的SRV；

2 微地震監(jiān)測(cè)水力壓裂技術(shù)難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策

2.1 難點(diǎn)分析

（1）在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一般需要檢驗(yàn)速度模型的合理性，但是，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中調(diào)整速度模型的難度較大；

（2）在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，對(duì)于信噪比低的事件，自動(dòng)識(shí)別程序難以自動(dòng)識(shí)別；

（3）在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可能有個(gè)別事件明顯偏離它的真實(shí)位置，以及個(gè)別事件P波和S波初至?xí)r間的自動(dòng)拾取結(jié)果不合理，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)處理帶來(lái)一定的影響。

2.2 技術(shù)對(duì)策

（1）根據(jù)聲波速度測(cè)井、自然伽馬測(cè)井資料、錄井資料以及鉆井地質(zhì)設(shè)計(jì)中的地質(zhì)分層信息，分析縱向上的巖性變化，合理劃分速度界面，使誤差降到最低，并在后續(xù)工作中修改并完善速度模型；

（2）分析微震信號(hào)過(guò)濾器參數(shù)的合理性，調(diào)動(dòng)參數(shù)，降低自動(dòng)識(shí)別門(mén)檻，并進(jìn)一步手動(dòng)加以識(shí)別；

（3）應(yīng)用不同的反演定位方法，測(cè)試各種方法在該區(qū)域?qū)崟r(shí)處理并確保定位的有效性。

3 微地震監(jiān)測(cè)應(yīng)用

為了較好地評(píng)估區(qū)塊內(nèi)水力壓裂過(guò)程中的破裂發(fā)生和發(fā)展?fàn)顩r，更好的評(píng)估壓裂效果，進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)和縫網(wǎng)系統(tǒng)，為井距論證和整體開(kāi)發(fā)井網(wǎng)部署提供依據(jù)，在AA地區(qū)選取了5口水平井進(jìn)行微地震監(jiān)測(cè)。

統(tǒng)計(jì)各水平井有效監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的裂縫擴(kuò)展形態(tài)參數(shù)，并與單段總液量、總砂量、儲(chǔ)層改造體積對(duì)比。發(fā)現(xiàn)裂縫擴(kuò)展與施工規(guī)模存在以下幾條規(guī)律：

(1)裂縫網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)200-250m，裂縫網(wǎng)絡(luò)寬60-100m，裂縫網(wǎng)絡(luò)高27-35m。

(2)裂縫長(zhǎng)寬高與單段液量相關(guān)性較強(qiáng)，單段液量1000-1200方為最佳。

(3)裂縫長(zhǎng)寬高與單段砂量相關(guān)性較弱。

(4)儲(chǔ)層改造體積大小與單段總液量及總砂量都有影響。單井比較，改造體積與單段液量相關(guān)性強(qiáng)，單段液量1000-1200方為最佳。各井相互比較，改造體積與單段砂量相關(guān)性強(qiáng)，單段砂量應(yīng)保證80方以上。

(5)AA地區(qū)百口泉組砂礫巖儲(chǔ)層改造，由于地層疏松，微地震信號(hào)能量較弱且衰減較快。而且實(shí)際施工中各段施工壓力較高，實(shí)際施工排量很難達(dá)到設(shè)計(jì)排量10方∕分。各方面因素綜合導(dǎo)致微地震監(jiān)測(cè)定位信號(hào)較少、監(jiān)測(cè)效果不佳。根據(jù)不同距離下微地震事件能量的強(qiáng)弱對(duì)比，建議AA地區(qū)開(kāi)展微地震井中監(jiān)測(cè)選擇監(jiān)測(cè)井時(shí)，優(yōu)選監(jiān)測(cè)距離在500m以?xún)?nèi)的井開(kāi)展施工。

[1]胡靜云，李庶林，林峰．基于微震監(jiān)測(cè)的大爆破后誘發(fā)余震特性研究［J］，采礦技術(shù)，2011，11（6）：100-104．

[2]張永華，陳祥，楊道慶等．微震監(jiān)測(cè)技術(shù)在水平井壓裂中的應(yīng)用［J］，物探與化探，2013，37（6）：1080-1084．

[3]金維俊，張衡，張文輝等．微震監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用［J］，地震，2013，33（4）：84-94．

[4]劉振武，撒利明，巫芙蓉等．中國(guó)石油集團(tuán)微震監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］，石油地球物理勘探，2013，48（5）：843-853．

張方(1989-),女,漢族、湖北省隨州市、碩士、助理工程師、研究方向：儲(chǔ)層地質(zhì)；