基于微地震定位和速度成像的页岩气水力压裂地面微地震监测

在非常规油气开发中,水力压裂技术可以极大地提高油气开采的效率。在压裂过程中,伴随着新的裂缝产生或已经存在裂缝的重新激活,会诱发大量微地震事件。对我国西南地区某垂直页岩气井水力压裂地面微地震监测数据进行了处理和分析。与常规微地震数据处理过程相比,在进行微地震事件定位的同时,利用微地震信号对储层由于压裂导致的速度变化进行了成像分析。采用双差地震成像算法,利用绝对到时和波形互相关得到的相对到时数据联合反演速度结构及震源位置。反演结果显示,微地震定位精度与传统网格搜索法相比有较大改善。对于不同的压裂深度,微地震空间分布和速度异常呈现出不同的特点。整体上由于裂缝的存在,微地震位于低v_P区域。而对于v_S来说,在深部微地震位于低速异常区域,但在浅部则位于高速异常区域。结合岩石物理实验结果和波形分析,推测在浅部微地震和高v_S关联是由于该区域天然裂缝发育并且气体处于饱和状态。研究结果表明,综合微地震定位和速度成像可以更加全面地刻画页岩气水力压裂过程和裂缝分布。     

页岩气水平井分段压裂微地震监测认识及应用

页岩气水平井分段压裂裂缝的规模形态对单井产能影响较大,研究压裂施工参数及工艺措施对裂缝扩展规模形态的影响规律具有重要指导意义。以JYXXHF井分段压裂为例,采用地面微地震监测技术对该井压裂进行实时监测,并结合地质情况、压裂施工参数及工艺措施等对监测数据进行综合分析。结果表明:该井单段压裂液量达1 600 m~3后缝网轮廓基本形成,1 800m~3后微地震事件几乎不再增加,不同小层微地震事件随压裂液量的变化规律存在一定差异;该井地层埋藏较深,一定量的前置胶有利于增大有效压裂改造体积,中途转注胶,有利于微地震事件数的增加;监测裂缝平均半缝长为160 m,最大为240 m。该分析结果可为该区块页岩气井压裂设计及现场施工提供参考和依据。     

水力压裂裂缝微地震监测测试技术与应用

压裂是低渗透油藏增产的重要手段和必要手段。压裂后形成的裂缝长度、宽度和高度、渗透率和导流能力是影响压后效果最直接和最重要的因素,通过裂缝监测,可以认识裂缝扩展规律,指导优化压裂设计。通过对目前国内外成熟的几种微地震监测技术的总结,对其技术原理和特点进行了对比阐述,通过微地震监测应用分析,认识了裂缝扩展规律和几种微地震监测技术的特点,对下步微地震监测技术的应用提出了建议。     

水力压裂微地震监测质量监控方法研究

微地震监测是评价油气井水力压裂效果的一种重要方法,在非常规油气田水力压裂效果评价中得到广泛应用。针对如何保证微地震监测质量这一问题,从微地震波形特征、理论合成数据处理、射孔信号定位及微地震事件时空分布特征等方面研究了微地震监测质量监控方法,现场应用表明,研究所取得的成果基本符合实际情况,保证了微地震监测结果应用于压裂评价的可靠性。     

微地震裂缝成像技术在水力压裂作业中的应用

在宾夕法尼亚州西部Linden Hall油田的浅层泥盆纪储层进行的三次水力压裂期间,Great Lakes Energy Partners公司在阿帕拉契亚地区使用了微地震裂缝成像技术.因为叠加的砂层是不连续的,并且由于砂层厚度或油藏质量问题而无法保证正常完井,所以井与井之间的压裂段数不同.该地区压裂了4～6个层段,绘出多种重叠裂缝图像.成像结果显示出裂缝垂直穿透上下两个砂岩层的高度超过预期范围.尽管微地震成像显示出某种程度的近水平超覆,但是早期压后生产测井结果表明,相邻压裂段的裂缝并不连通.目前,成像结果尚未对各种争议做出解释,压裂设计没有根本的改变.     

水力压裂微地震监测的震源机制反演方法应用研究

微地震监测是了解井下水力压裂效果的重要手段,震源机制的矩张量反演是了解压裂过程中裂缝破裂情况的主要工具。采用广义反透射系数方法正演理论地震记录,用矩张量描述震源属性,求解观测记录和矩张量的线性方程组,反演出震源机制解,并得到水力压裂所产生裂缝的方位和倾角等参数,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供依据。理论模型和实际微地震资料的正、反演结果证明了方法的有效性。     

基于微地震监测下优化压裂工艺技术研究

针对页岩气开发过程中遇到的压裂施工压力高、改造体积受限等难题,本文通过引入微地震重构算法,建立三维离散压裂裂缝网络地质模型,分析了砂量、液量、排量等压裂工程参数对微地震响应特征的规律,构建了有效液量、砂量、排量等优化压裂设计参数的方法,为后期页岩气压裂提供有效的技术支撑。     

P波初动震源机制解在水力压裂微地震监测中的应用

微地震监测技术是水力压裂过程监测及压裂效果评价的重要手段。P波初动震源机制解是研究震源参数的有效工具。基于格点搜索算法求解水力压裂裂缝的P波初动震源机制解,进而得到其方位参数——方位角、倾角和滑动角,为压裂裂缝的解释和压裂效果评价提供有效依据。简单介绍了利用P波初动极性信息反演水力压裂裂缝参数的方法原理,并通过水力压裂裂缝模型对该方法的应用效果进行了测试,最后将该方法应用于四川某页岩气压裂井的实际地面微地震监测资料,得到了合理的单裂缝解释结果。     

页岩气藏压裂支撑裂缝的有效性评价

为了了解、掌握页岩气藏清水压裂缝网能够提供的导流能力大小及裂缝的有效性,利用四川盆地某构造的页岩进行了室内裂缝导流能力测试。实验结果表明：支撑剂浓度不足单层的情况时,闭合压力低于30 MPa,导流能力可与一定量的高浓度（多层）情况相当,但支撑剂嵌入和破碎显著增加,其导流能力不稳定,随时间增加可持续降低,闭合压力40 MPa时,20/40目陶粒嵌入程度可达71.8%,闭合压力进一步增大,裂缝将闭合失效;较低硬度的页岩支撑剂嵌入严重,导致低支撑剂浓度裂缝残余支撑缝宽不足,仅增加支撑剂粒径不足以克服嵌入影响,裂缝内需要有足够的支撑剂浓度,形成的缝网不能过于复杂;页岩黏土含量高,支撑剂充填层泥化严重,对支撑裂缝有效性的伤害不容忽视,可变形的树脂覆膜砂在一定程度上解决了支撑剂嵌入和充填层泥化问题。     

国外页岩气井水力压裂裂缝监测技术进展

由于页岩气储层呈低渗物性特征,需要进行储层改造才能获得工业价值的天然气流。页岩气储层经过水力压裂产生的人工裂缝是页岩气产出的主要通道,通过裂缝监测手段可以确定裂缝的延伸特征,利用这些信息优化压裂设计,实现页岩气藏管理的优化。通过调研分析国外文献,可知目前国外常用的页岩气井水力压裂裂缝监测主要有直接近井筒裂缝监测、井下微地震监测方法、测斜仪监测和分布式声传感裂缝监测,对比分析了这几种裂缝监测方法的监测能力和适应性。在这些压裂监测技术中直接近井筒裂缝监测技术只作为补充技术,井下微地震裂缝监测是目前应用最广泛、最精确的方法,测斜仪裂缝监测的应用也比较广泛但无法用于深井,分布式声传感裂缝监测在2009年首次用于现场压裂监测还处于起步阶段。先进页岩气井水力压裂裂缝监测技术的应用大大增加了水力压裂增产措施的有效性和经济性。     

涪陵页岩气田井地联合微地震监测气藏实例及认识

四川盆地涪陵页岩气田属国家级页岩气示范区,是全球除北美以外最大的商业开发页岩气田,基于"井工厂"模式下的压裂工艺已得到了广泛应用,但如何有效评价同平台多井次间的"井工厂"压裂效果及此模式下的缝网展布规律仍需进一步研究。为此,通过利用地面及井中微地震联合监测技术,对焦页4X平台"井工厂"压裂裂缝进行实时监测,初步了解了涪陵页岩气田焦石坝区块"井工厂"压裂模式下的人工裂缝几何尺寸、展布方向;同时利用联合微地震技术的综合解释成果,结合压裂SRV预测图版,对井工厂压裂工况下的压裂参数进行了重新认识,准确了解到涪陵气田页岩气"井工厂拉链式"压裂过程中的人工裂缝展布情况。该项研究成果对后期压裂参数的优化具有重要的指导意义。     

页岩气藏裂缝表征与建模技术应用现状及发展趋势

页岩气藏的品质和产量高低直接取决于裂缝的发育程度,特别是在规模化压裂开发中,天然裂缝和水力压裂缝都起了相当大的作用,对页岩气藏裂缝定性、定量化表征和地质建模技术发展的需求愈发强烈.页岩气藏天然裂缝主要有构造缝与非构造缝两大成因类型,前者主要受构造应力等外因控制,后者多受岩矿组成等内因控制,不同尺度裂缝的主要表征参数和预...     

微地震监测技术在地下储气库中的应用

为了保证地下储气库(以下简称储气库)在建设和运行过程中的完整性与安全性,必须建立完善的监测系统。为了给储气库的安全运行提供参考,在分析微地震监测技术主要方法——纵横波时差定位算法和b值法原理的基础上,以中国东部某盐穴储气库为例,利用微地震监测技术对该储气库造腔和注气过程进行监测,采用纵横波时差定位算法对微地震事件位置进行反演,并根据造腔井附近的微地震事件定位结果对腔体形态进行刻画,同时对微地震事件进行b值法分析,判断注气过程中是否诱发断层活动。研究结果表明:(1)该盐穴储气库在造腔井中未发现能量较大的破裂或垮塌,造腔工艺较安全;(2)造腔井腔体形态不规则,可近似为圆柱体;(3)注气井注气压力上升可导致断层活动,但诱发断层活动是否对储气库完整性造成危害则需要对该区域进行长期监测和分析研究才能做出判定。结论认为:(1)为了保障储气库的安全运行,应降低断层附近注气井的上限压力;(2)微地震监测技术在保障储气库安全运行中起着至关重要的作用,应在储气库建设和运行过程中加强实时监测,以期为储气库安全预警和优化运行提供科学依据。     

页岩气微地震压裂实时监测技术——以四川盆地蜀南地区为例

长水平井段多井拉链式水力压裂是提高四川盆地蜀南地区页岩气产量和降本增效的重要手段。微地震压裂监测因其能够对水力压裂裂缝进行实时成像而被广泛应用于页岩气压裂效果评估和压裂参数优化调整。但目前国内页岩气微地震压裂监测仅能按照压裂监测前设计的参数完成平台井压裂作业后才能评估压裂效果,其评估结果只能为下一个平台井的压裂参数提供指导,缺少对正实施井进行实时优化压裂参数的经验,致使微地震压裂监测的实时作用失效。为此,利用放射状排列微地震地面监测和微地震井中联合监测技术,采用实时定位方法,对四川盆地蜀南地区页岩气长水平井段多井拉链式水力压裂裂缝进行实时成像,实时评估压裂效果,现场实时指导了前置液参数、射孔、暂堵剂的投放时间等参数的优化,有效避免了重复压裂、压裂效果不均等现象,提升了压裂改造效果。2口井组的实践结果表明,微地震压裂实时监测在实时评估压裂效果和实时优化压裂参数方面能够发挥重要作用,平均测试页岩气产量增加2~5倍,值得进一步借鉴和推广。     

页岩气储层缝网压裂理论与技术研究新进展

为破解页岩气开发技术的瓶颈,借鉴北美地区页岩气开发已取得的成果与经验,基于我国自2005年来页岩气开发技术的探索与实践认识,并结合最新的研究成果,综合分析了页岩气储层缝网可压性评价、缝网扩展机理、压裂改造体积评价、压裂液研制等方面的理论新进展,主要包括：页岩脆性从建立矿物、力学的半定量门限值测定发展到整合了岩石组分、弹性力学、天然裂缝发育特征的综合评价;缝网扩展从定向延伸理论发展到随机天然裂缝分布下的缝网形成模拟;储层改造体积从依赖微地震监测等仪器技术发展到依托于离散裂缝网络、扩展有限元的数学理论评价方法;压裂液从滑溜水（减阻水）和线性胶压裂液体系的泛用到少水或无水等新型压裂液的研制与应用。在此基础上,指出了页岩气储层缝网可压裂性综合评价、深层页岩气压裂、页岩气压裂施工曲线诊断、页岩气重复压裂理论、新型压裂液体系研制及其返排控制等理论和技术所面临的挑战,并预测了相关技术的发展趋势,以期为我国后续页岩气高效开发提供理论与技术指导。     

构造特征对页岩气井产能的影响——以涪陵页岩气田焦石坝区块为例

为了厘清不同构造特征对页岩气井产能的影响机理,从分析四川盆地涪陵页岩气田焦石坝区块的构造特征入手,结合190多口水平井的试气情况,系统解剖了构造对页岩气井产能的影响情况,明确了焦石坝区块不同构造单元影响页岩气井产能的主要构造因素。研究结果表明:①焦石坝区块不同构造单元之间,构造特征差异明显,构造变形强度也不尽相同;②构造特征对页岩气产能的影响直接表现在对含气性和压裂改造效果上,构造变形越强烈、大规模断裂及天然裂缝越发育,越易于页岩气的逸散、含气性越差,反之含气性则越好;③构造变形越强烈、裂缝越发育、埋深越大、负向构造压应力越大,压裂改造效果越差,反之改造效果则越好;④构造因素是控制焦石坝区块不同构造单元之间页岩气产能差异的主要原因,但不同构造单元之间控制产能的构造因素存在着差异。     

工程因素对页岩气产量的影响——以北美Haynesville页岩气藏为例

我国页岩气开发尚处于前期探索阶段,分析国外成功的开发案例具有重要的借鉴作用和参考价值。在对北美Haynesville 页岩气藏生产数据进行统计和分析的基础上,总结了工程因素对该页岩气藏开发的影响规律。结论认为：页岩气井水平段长度、压裂级数、加砂量、油嘴尺寸、井底压力和是否采取重复压裂施工对累积产量有显著影响;水平段长度在1 500~1 650 m之间、压裂级数12~17级、加砂量1 500~3 000 t、油嘴尺寸8~9 mm为该地区常用且效果较好的设计方案;井底压力高的区域页岩气产量相应较高,这与井底超压改善页岩脆性、优化压裂效果有关;重复压裂能够显著提高页岩气总产量,作业时机的选择与增产效果关系密切。     

实现页岩气“绿色”开发的配套工艺技术体系

在川渝地区页岩气产能建设过程中,不可避免地会产生大量的废水、废气、废渣(特别是含油岩屑)和噪声,并且还有可能造成水土流失。如何防治上述环境风险源、确保页岩气的"绿色"开发,是一个重大难题。为此,总结了中国石油天然气集团有限公司在长宁—威远国家级页岩气产业示范区开发实践中形成的系列环保技术体系:(1)采用井场清污分流系统、钻井液不落地技术、随钻实时处理工艺和岩屑资源化利用技术保障钻井清洁生产;(2)优选环保型压裂液、对压裂返排液进行循环利用,从而实现压裂环保管理;(3)配套平台化作业实现"井工厂化"、实施油改电降噪音、推行环保钻井工艺、制订全面的环境评价方案等措施,进一步降低环境污染的风险。实践证明,页岩气清洁生产工艺从废弃物产生源头入手,加强作业过程控制、末端污染治理,则可实现废弃物减量、无害化、资源化的目标。结论认为,采用上述污染防治和"绿色"开发配套技术,可以有效促进该区页岩气的可持续开发。     

基于叠后地震数据的裂缝预测与建模——以太阳—大寨地区浅层页岩气储层为例

太阳—大寨地区在钻井过程中常见泥浆漏失、压裂施工压力高等现象,鉴于叠后三维地震资料几何属性定量预测裂缝的可靠性和精度存在尺度及破碎程度的量化分级问题,提出了基于地震几何属性的裂缝地震相识别和裂缝确定性提取及建模方法。综合应用地震倾角属性、曲率属性和非连续性等多属性,以贝叶斯概率模型为基础,通过无监督聚类分析获得最佳的聚类效果和聚类数;垂向采用逐个时间切片扫描法建立裂缝的空间体系,并对追踪得到的所有线状结构进行清理去噪,简化复杂几何结构,对清理后的裂缝进行网格化重构,计算了裂缝的几何（拓扑）参数,建立了高精度离散裂缝模型。结果表明,应用该方法在太阳—大寨地区浅层页岩气区块准确预测了水平井钻进过程中的断裂和裂缝发育位置,断层和裂缝预测准确率达到92%,有效规避了钻井泥浆漏失,并对压裂设计提供了有力支撑。裂缝地震相识别与离散裂缝网络模型的建立为有效解决该区页岩气藏钻井工程、压裂工程等复杂施工问题提供了依据。