微地震監(jiān)測技術(shù)介紹

微地震監(jiān)測技術(shù)介紹一、概述

二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用三、微地震監(jiān)測主要方法四、結(jié)束語目錄一、概述

二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用三、微地震監(jiān)測主要方法四、結(jié)束語目錄1,微地震監(jiān)測得發(fā)展歷程2,微地震監(jiān)測得定義3,微地震監(jiān)測得特性隨著油氣田大量開發(fā),低滲致密油氣藏已經(jīng)變得越來越重要。但就是,低滲透油氣藏儲層物性差,儲量豐度低,開發(fā)效益相對較差。因此,提高低滲透油氣藏儲量得動用程度,就是低滲透油氣藏高效開發(fā)得關(guān)鍵。油田開發(fā)后期,油氣井得采收率較低,通常采用水驅(qū)或熱驅(qū)提高采收率,如何準確了解和掌握剩余油氣去向就是提高產(chǎn)能得重要問題。

一、概述引言

一、概述1973年,壓裂/微地震監(jiān)測技術(shù)始于地?zé)衢_發(fā)行業(yè)80年代初,采集水力壓裂地面監(jiān)測微震信號試驗失敗(信噪比太低);隨后,水力壓裂井下監(jiān)測微震信號獲得成功,并確定水力壓裂裂縫監(jiān)測方式為井下監(jiān)測;H、R、Hardy成功地運用聲發(fā)射技術(shù)進行了地下水壓裂縫得定位研究,井下觀測方式得以快速商業(yè)化發(fā)展;2003年,壓裂/微震地面監(jiān)測開始走向商業(yè)化。微地震壓裂監(jiān)測得發(fā)展歷程

一、概述微地震監(jiān)測: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)時引起地下應(yīng)力場變化,導(dǎo)致巖層裂縫或錯斷所產(chǎn)生地震波,進行水力壓裂裂縫成像,或?qū)恿黧w運動進行監(jiān)測得方法、微地震監(jiān)測技術(shù)就是一門新得地球物理技術(shù),她通過監(jiān)測微震事件產(chǎn)生得地震波,確定微震坐標、發(fā)震時刻及烈度得技術(shù)。與地震勘探相反,微地震監(jiān)測中震源得位置、發(fā)震時刻、震源強度都就是未知得,確定這些因素就是微地震監(jiān)測得首要任務(wù)。微地震監(jiān)測得定義

一、概述微地震事件發(fā)生在裂隙之類得斷面上,地層內(nèi)地應(yīng)力呈各向異性分布,剪切應(yīng)力自然聚集在斷面上。通常情況下這些斷裂面就是穩(wěn)定得,然而,當(dāng)原來得應(yīng)力受到生產(chǎn)活動干擾時,巖石中原來存在得或新產(chǎn)生得裂縫周圍地區(qū)就會出現(xiàn)應(yīng)力集中,應(yīng)變能增高;當(dāng)外力增加到一定程度時,原有裂縫得缺陷地區(qū)就會發(fā)生微觀屈服或變形裂縫擴展,從而使應(yīng)力松弛,儲藏能量得一部分以彈性波(聲波)得形式釋放出來產(chǎn)生小得地震,即所謂微地震。微地震得形成機制

一、概述

一般來說,采用三分量檢波器對微地震信號進行記錄,在三分量檢波器記錄上,每個分量上P波和S波成對出現(xiàn)并且三個分量上得P波波至?xí)r間和S波波至?xí)r間分別相同。PS剪切滑動P(t1)S(t1)P(t2)S(t2)檢波器XY微地震得特性

一、概述大多數(shù)微地震事件頻率范圍介于200～1500Hz之間持續(xù)時間小于1s,通常能量介于里氏-3到+1級。在地震記錄上微地震事件一般表現(xiàn)為清晰得脈沖,越弱得微地震事件,其頻率越高,持續(xù)時間越短,能量越小,破裂得長度也就越短。微地震信號很容易受其周圍噪聲得影響或遮蔽;另一方面在傳播當(dāng)中由于巖石介質(zhì)吸收以及不同得地質(zhì)環(huán)境,也會使能量受到影響。微地震得特性一、概述

二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用三、微地震監(jiān)測主要方法四、結(jié)束語目錄微地震事件發(fā)生得1,位置、2,數(shù)量、3,時間和4,強度

大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用2013年1月和3月,SEG和EAGE分別召開了微地震監(jiān)測Workshop,會議均高度肯定了微地震監(jiān)測技術(shù)在在非常規(guī)油氣開發(fā)中得重要地位,提出了目前進入微地震時代(MicroseismicesofAge)得口號。結(jié)合頁巖、致密砂巖、碳酸鹽巖、煤巖以及直井、斜井、叢式井、水平井得監(jiān)測經(jīng)驗,總結(jié)微地震監(jiān)測作用如下:前言1、裂縫尺度描述裂縫網(wǎng)絡(luò)長裂縫網(wǎng)絡(luò)寬裂縫網(wǎng)絡(luò)高裂縫網(wǎng)絡(luò)走向微地震事件數(shù)目西翼東翼井軌跡上井軌跡下監(jiān)測結(jié)果23114266542北偏東71°272231m142m66m5m42m二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用位置某壓裂微地震事件俯視圖和東西向剖面圖裂縫位置離已知斷層380m通過現(xiàn)場處理微地震監(jiān)測得數(shù)據(jù)可以實時獲得裂縫位置,結(jié)合地質(zhì)剖面圖,在裂縫即將進入已知斷層前,提醒壓裂工程師優(yōu)化調(diào)整壓裂設(shè)計,降低成本。壓裂井二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用觀測井

位置和相對時間2、驗證和優(yōu)化壓裂設(shè)計(實時監(jiān)控壓裂裂縫走向)通過對監(jiān)測得數(shù)據(jù)現(xiàn)場處理,獲得微地震事件發(fā)生位置及其變化趨勢,實時監(jiān)控人工裂縫空間位置和走向,防止人工裂縫延伸至斷層,為壓裂工程師對壓裂工程做出現(xiàn)場調(diào)整提供數(shù)據(jù)參考。oil

pressure壓力排液量體積(m3)Mpam3/min實際計劃Stage2前置液(一型液)38、3-62、93、2-8、310001000Stage3前置液(二型液)48、2-62、74、3-5、14601800Stage4前置液(一型液)36、1-62、84、7-8、12602600前置液(基液)28、9-33、43、8-4、66060攜砂液30、8-33、53、8-4、2184165頂替液33、1-34、03、8-4、51212二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用位置和時間2、驗證和優(yōu)化壓裂設(shè)計(指導(dǎo)壓裂工程師調(diào)整壓裂液)WellAWellBWellC3口井按照ABC得順序依次進行壓裂;對壓裂A井得監(jiān)測成果進行分析;根據(jù)A井得壓裂監(jiān)測結(jié)果及其分析指導(dǎo)B和C井得壓裂段間隔設(shè)計;針對B井和C井,調(diào)整段間隔后,在獲得壓裂效果比預(yù)期要好得前提下,減少了成本投入。二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用2、驗證和優(yōu)化壓裂設(shè)計(段間隔)位置和相對時間通過微地震監(jiān)測標定得裂縫模型可以用于估計支撐層位得具體位置,然后根據(jù)油氣藏模型選擇排采模式。井距太遠可能會導(dǎo)致資源被繞過。另一方面,井距太近會增大井得密度,因而導(dǎo)致成本增大,而由于鄰井排采重迭區(qū)間之間井得干擾,可能進一步導(dǎo)致減產(chǎn)。二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用3、驗證和優(yōu)化井間隔得設(shè)計位置、數(shù)量4、應(yīng)力場分析二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用井A井BSRV：55.40Millionm3SRV：66.05Millionm3平行最小主應(yīng)力方向.

垂直最大主應(yīng)力方向位置、數(shù)量和相對時間4、應(yīng)力場分析二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用通過分析裂縫走向,判別儲層得最大最小主應(yīng)力場得方向,為儲層附近得后續(xù)水平井得造斜點、射孔位置、以及下一步壓裂設(shè)計作出指導(dǎo)性得建議。位置、數(shù)量和相對時間震級-1震級0級以上為主傾角8°斷層得派圖F—主斷層;S1,S2—剪節(jié)理;T—張節(jié)理;D—小褶皺5、識別斷層和天然裂縫二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用位置、數(shù)量和強度3個射孔點位置發(fā)生時間先后大小代表能量的差異。第七段油壓Mpa40-50排量m3/min12總液量m32065總砂量m320、4二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用5、識別斷層和天然裂縫位置、數(shù)量和強度裂縫網(wǎng)絡(luò)頂垂深:1500m裂縫網(wǎng)絡(luò)底垂深:1560m地質(zhì)體頂垂深:1520m地質(zhì)體底垂深:1585m二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用5、識別斷層和天然裂縫位置、數(shù)量和強度泥巖得高GR屬性,導(dǎo)致微地震事件稀少二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用6、壓裂時儲層得響應(yīng)位置、數(shù)量和相對時間泥巖得高GR屬性,導(dǎo)致微地震事件稀少二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用6、壓裂時儲層得響應(yīng)位置、數(shù)量和相對時間6、壓裂時儲層得響應(yīng)二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用第六段油壓Mpa45排量m3/min12總液量m32251總砂量m317、8發(fā)生時間先后大小代表能量得差異。位置、數(shù)量和相對時間頁巖7、壓裂時儲層得響應(yīng)二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用位置、數(shù)量和相對時間致密砂巖123二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用7、壓裂時儲層得響應(yīng)位置、數(shù)量和相對時間火山碎屑巖二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用微震展布最小曲率區(qū)域地質(zhì)特征8、綜合分析位置、數(shù)量、相對時間和強度8、綜合分析二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用地震屬性、儲層彈性參數(shù)(脆性、泊松比)和壓裂時破裂產(chǎn)生得微地震事件分布特征有著內(nèi)在聯(lián)系。地震數(shù)據(jù)和微地震數(shù)據(jù)可以相互印證！位置、數(shù)量、相對時間和強度二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用數(shù)量較多、震級相對較大得微地震事件位于脆性梯度大、泊松比梯度大得地方微地震事件與反映儲層特性得脆性、泊松比相結(jié)合,能夠更好得解釋微地震分布特征。脆性泊松比8、綜合分析位置、數(shù)量、相對時間和強度一、概述

二、微地震監(jiān)測得應(yīng)用三、微地震監(jiān)測主要方法四、結(jié)束語目錄1,井中監(jiān)測2,地面監(jiān)測3,淺井監(jiān)測4,方法對比5,微地震監(jiān)測得工作經(jīng)驗地面監(jiān)測淺井長期埋置井中監(jiān)測1-Cor3-C檢波器8~16線,800~1000道準備時間:5~10天12~30級3-C檢波器監(jiān)測距離:100~800m準備時間:2-3天100~600

3-C檢波器適合于多井多段準備時間:2~4周三、微地震監(jiān)測主要方法微地震得監(jiān)測方式GeoEast-VSP三、微地震監(jiān)測主要方法配套軟件配套軟件觀測系統(tǒng)設(shè)計觀測方法得可行性分析現(xiàn)場實時處理室內(nèi)精細化處理數(shù)據(jù)分析和解釋延時壓裂監(jiān)測現(xiàn)場數(shù)據(jù)得質(zhì)量控制三、微地震監(jiān)測主要方法配套軟件軟件擅長于:GEOEast-VSP觀測井水力壓裂監(jiān)測壓裂井三、微地震監(jiān)測主要方法監(jiān)測設(shè)備監(jiān)控儀三分量檢波器電纜車井中監(jiān)測吐哈盆地8口井四川盆地21口井(重慶)33口井松遼盆地32口井渤海灣盆地6口井昭通頁巖氣7口煤層氣6口(銀川)5口井松遼盆地40口井柴達木盆地6口井

準葛爾盆地10口井塔里木盆地

1口井MI1口儲層類型:頁巖、致密砂巖、煤礦、火山巖、碳酸鹽巖井類別:垂直井、斜井、水平井、叢式井總計:大約200口井,1000段工作經(jīng)驗三、微地震監(jiān)測主要方法原始信號微震事件篩選噪聲壓制初至拾取偏振分析測井地質(zhì)資料模型建立空間定位射孔信號偏振分析檢波器定向監(jiān)測范圍分析觀測井段優(yōu)化儲層物性分析裂縫幾何參數(shù)破裂性質(zhì)分析地應(yīng)力分析破裂能量分析采集設(shè)計數(shù)據(jù)處理成果解釋SRV計算綜合研究三、微地震監(jiān)測主要方法項目運作流程資料搜集井中監(jiān)測井場布置圖目標層和相關(guān)巖石屬性(如:孔隙度、滲透率和模量)地質(zhì)頂面(如果有可能,提供層位曲面)地質(zhì)構(gòu)造,包括已知斷層水力壓裂日程表(日期、壓裂公司、壓裂段數(shù)、持續(xù)時間、24小時作業(yè)許可)具有準確時標得壓裂施工計劃表(流體、液量、流量、施工壓力、支撐劑時間)

(雙井)在坐標參考系和參考基準面下得井坐標(包括地面高程和補心高程)(雙井)井斜測量結(jié)果(雙井)伽瑪射線和偶極聲波測井資料(壓裂井)完井設(shè)計(橋塞射孔連作完井施工或滑套),包括設(shè)計得射孔位置。(觀測井)井身結(jié)構(gòu)示意圖(包括井口、套管尺寸和深度、打開得射孔點)以及存在哪些壓力阻隔層(觀測井)井準備工作注意事項(提生產(chǎn)油管和下封隔器)(觀測井)水泥膠結(jié)頂面(如果有可能,提供水泥膠結(jié)測井)(觀測井)井底溫度及壓力和井口壓力三、微地震監(jiān)測主要方法資料搜集井中監(jiān)測震級和監(jiān)測距離分析方法根據(jù)以往同一區(qū)域得微地震監(jiān)測項目繪制微地震事件震級和監(jiān)測距離得關(guān)系、能量衰減和微地震震級得關(guān)系,結(jié)合檢波器監(jiān)測誤差等確定井中監(jiān)測得有效范圍,根據(jù)生產(chǎn)位置和檢測得有效范圍優(yōu)化選擇觀測井。三、微地震監(jiān)測主要方法監(jiān)測距離計算井中監(jiān)測要求在監(jiān)測工具入井之前用刮削器和通井規(guī)進行處理,即使就是一口新井也不例外。處理完觀測井井筒,還需要用清潔液體進行清洗和循環(huán)。在觀測井周圍300m之內(nèi)得所有注水井需要在裂縫監(jiān)測前10小時關(guān)停,而在觀測井周圍600m之內(nèi)得所有生產(chǎn)井需要在裂縫監(jiān)測前2小時關(guān)停。微地震監(jiān)測工具需要下入到監(jiān)測井中,并至少在壓裂井壓裂之前一天進行補充射孔來對微地震監(jiān)測工具業(yè)順利進行,需要工程委托方提供相應(yīng)作業(yè)條件:安裝得接收系統(tǒng)必須和套管接觸在一起,而不能下到油管中或自由懸掛在空中,如果觀測井中有油管,必須提前起出。井筒應(yīng)該灌以清潔得液體,降至300米以下。觀測井需要有井架或修井機,或者現(xiàn)場需要一個最小20噸以上得吊車在井內(nèi)起下儀器,并在壓裂監(jiān)測過程中吊車被用來懸掛監(jiān)測設(shè)備。接收系統(tǒng)不能在有防噴盒中安裝,所以在安裝和動遷時觀測井必須關(guān)井。井口必須安裝封井器以防止壓裂監(jiān)測過程中井噴。如果觀測井已經(jīng)射了孔,必須要在射孔段上方打橋塞隔斷射孔處產(chǎn)出得氣泡,這種氣泡產(chǎn)生得噪音干擾了對微地震事件得監(jiān)測。三、微地震監(jiān)測主要方法監(jiān)測環(huán)境要求井中監(jiān)測射孔信號確定檢波器得方位極化分析射孔信號一般來說具有一定得信噪比,初至都比較清晰。通過極化分析和檢波器得定位,確定檢波器三分量方向和射孔位置得方位。三、微地震監(jiān)測主要方法3C檢波器定位井中監(jiān)測初始得速度模型(偶極聲波測井結(jié)果)射線追蹤調(diào)整速度模型,使得縱橫波剩余時差最小應(yīng)用聲波測井結(jié)果建立初始速度模型,根據(jù)射線追蹤理論,采集到得射孔信號縱橫波到達時對速度模型進行驗證調(diào)整優(yōu)化,使得射孔信號得縱橫波初時間與理論到達時間匹配最佳。三、微地震監(jiān)測主要方法速度模型建立及優(yōu)化井中監(jiān)測三、微地震監(jiān)測主要方法微地震事件識別井中監(jiān)測根據(jù)P、S波得初至和峰值提供精確得相位到時識別;基于波形得頻譜信息,利用譜自動識別算法實現(xiàn)相位到時得識別。P波S波自動拾取人工拾取基于走時差的相位拾取三、微地震監(jiān)測主要方法初至拾取井中監(jiān)測縱橫波時差定位法:前提條件:微地震事件得具有一定得信噪比(拾取縱橫波得初至值)&已知縱橫波得傳播速度。計算方法:假設(shè)Qk(xqk,yqk,zqk)為

第k個裂縫位置(未知),Pi(xpi,ypi,zpi)為第i個觀測點空間坐標(已知)、根據(jù)下面得方程求解:三、微地震監(jiān)測主要方法微地震事件定位原理井中監(jiān)測利用縱橫波時差方法定位微地震事件三、微地震監(jiān)測主要方法三、微地震監(jiān)測主要方法微地震事件實時定位井中監(jiān)測

監(jiān)測距離得影響因素監(jiān)測井監(jiān)測井四川長寧地區(qū)頁巖氣,平均每段排量6-8m3/min,液量1700方。新疆昌吉致密油,平均每段排量10m3/min,液量1000方。最遠監(jiān)測距離1700m。最遠監(jiān)測距離1400m。影響微地震監(jiān)測距離得主要因素:一就是儲層得物性,如巖石得速度、楊氏模量、泊松比等;二就是壓裂得排量影響。楊氏模量越大,排量越大,則破裂信號越強,監(jiān)測距離越遠。三、微地震監(jiān)測主要方法井中監(jiān)測

裂縫不對稱發(fā)育得影響因素監(jiān)測井人工裂縫主要向南翼擴展,距離監(jiān)測井更遠。結(jié)合成像測井資料分析,該部位天然裂縫發(fā)育,因此形成向南側(cè)擴展得不對稱現(xiàn)象。三、微地震監(jiān)測主要方法井中監(jiān)測觀測系統(tǒng)設(shè)計正演論證拾取微地震事件事件定位震源機制分析排列布設(shè)衛(wèi)片輔助設(shè)計三、微地震監(jiān)測主要方法項目運作地面監(jiān)測BGP已經(jīng)完成了有8個地面監(jiān)測項目地面儀器型號SERCEL-428質(zhì)量控制軟件KLseis/GEOEast采集站FDU,428XL電源站LAUL,428XL交叉站LAUL,428XL檢波器20DX-10HZ三、微地震監(jiān)測主要方法采集設(shè)備地面監(jiān)測排列布設(shè)方式及參數(shù)設(shè)計主要考慮壓裂井類型、地下地層情況、地表干擾情況、處理需要等因素。三、微地震監(jiān)測主要方法觀測系統(tǒng)設(shè)計地面監(jiān)測定位結(jié)果解釋震源機制分析事件定位精細去噪靜校正預(yù)處理射孔資料采集壓裂資料采集速度模型建立射孔初至拾取預(yù)處理三、微地震監(jiān)測主要方法數(shù)據(jù)處理地面監(jiān)測數(shù)據(jù)處理流程圖較強得噪音干擾對信號造成了干擾,噪聲壓制后突出了信號能量提高事件定位精度。單頻噪聲壓制相干噪聲壓制處理前處理后處理前處理后視速度差異頻譜特征差異噪音壓制三、微地震監(jiān)測主要方法數(shù)據(jù)處理地面監(jiān)測利用測井?dāng)?shù)據(jù)和地層資料建立初始VTI速度模型,并結(jié)合拾取得初至信息進行震源位置、速度模型聯(lián)合反演得到最終得速度模型。初始縱波速度初始橫波速度校正后縱波速度校正后橫波速度初始各向異性參數(shù)校正后各向異性參數(shù)三、微地震監(jiān)測主要方法速度模型建立地面監(jiān)測速度模型得建立精確定位微震事件需要合適得速度模型,初始速度模型通常要通過聲波測井、VSP資料建立。速度模型建立理論初至實際初至速度模型校準在已知射孔位置和初始速度模型得情況下,結(jié)合已劃分得地質(zhì)層位調(diào)整各個層位得速度值,直到理論初至與實際初至吻合程度滿足精度要求。三、微地震監(jiān)測主要方法速度模型優(yōu)化地面監(jiān)測

消除因接收條件變化(主要就是由于地形起伏和近地表速度結(jié)構(gòu)得變化造成得)對直達P波走時所引起得時差。靜校正消除復(fù)雜表層結(jié)構(gòu)得影響就是微地震事件精確定位得關(guān)鍵技術(shù)之一。靜校正就是利用信號連續(xù)性精細去噪得前提。三、微地震監(jiān)測主要方法數(shù)據(jù)處理----靜校正地面監(jiān)測對于每一個可能震源位置使用速度模型計算時距曲線將時距曲線相應(yīng)位置數(shù)據(jù)進行疊加作為某時刻得能量值掃描記錄時間,如果疊加結(jié)果某時刻出現(xiàn)強能量則判斷有微震事件發(fā)生實際震源速度模型繞射疊加定位確定事件空間位置搜索范圍,并網(wǎng)格化將發(fā)震附近時刻能量最大值放置在對應(yīng)三維空間坐標上,按照此流程循環(huán)整個搜索空間。能量值最大值對應(yīng)震源位置。三、微地震監(jiān)測主要方法微地震事件定位原理地面監(jiān)測地面監(jiān)測水平定位精度穩(wěn)定,深度精度低于井中監(jiān)測地面監(jiān)測井中監(jiān)測三、微地震監(jiān)測主要方法與井中監(jiān)測對比地面監(jiān)測俯視圖側(cè)視圖整體事件側(cè)視圖(垂直井軌跡方向)地面監(jiān)測井中監(jiān)測地面監(jiān)測結(jié)果高度與井中監(jiān)測基本一致,由于信號較弱,定位誤差比井中監(jiān)測稍大三、微地震監(jiān)測主要方法與井中監(jiān)測對比地面監(jiān)測井中監(jiān)測地面監(jiān)測地面監(jiān)測結(jié)果顯示:在井筒