煤层气井压裂裂缝井下微地震监测技术应用分析

分析了井下微地震裂缝监测测试技术原理、震源定位计算方法及现场测试方法。介绍了沁水盆地南部柿庄南区块煤层气井井下微地震裂缝监测测试解释结果。通过对监测解释结果分析,认识到柿庄南区块煤层压裂裂缝形态复杂,空间展布显现出网络裂缝及非对称裂缝的特征,裂缝延伸方位为北东向或东南向,与断层走向平行或垂直,各种压裂工艺形成的裂缝形态及几何尺寸差异较大;结果对压裂工艺选择、施工参数优化设计及井网部署提供了重要的依据。     

方位各向异性介质的裂缝预测方法研究

对于裂缝性储层 ,应用纵波和转换波资料提取波场特征参数 (如速度 ,振幅 )反演的裂缝走向、裂缝密度等参数来研究裂缝。基于纵波震源三分量地震资料 ,提出了方位各向异性介质的裂缝预测方法。对经过压缩后的转换波剖面及纵波剖面进行速度反演 ,获得了裂缝参数 ,其中包括与裂缝密切相关的各向异性系数γ和描述潜在气藏的裂缝密度参数。综合利用P波、转换波的各向异性 ,可以更客观、更准确地预测介质的裂缝 ,实际资料应用证实该方法可行。     

一种PS波与PP波反射时间匹配方法

 多波多分量地震资料解释中, 反射纵波与转换横波反射时间关系是影响地震储层预测的关键因素之一。该文在前人研究工作基础上,提出了利用转换波叠前道集进行纵横波速度比提取及纵波与转换横波反射时间匹配处理方法。模型资料计算结果表明,文中所述方法可以直接由转换波道集计算得到横波速度、纵横波速度比等参数,应用这些参数可实现纵波与转换波反射时间匹配处理。该方法具有一定的计算精度,特别适合于水平层状地层多波多分量资料处理。     

方位各向异性介质的裂缝预测方法研究

对于裂缝性储层,应用纵波和转换波资料提取波场特征参数(如速度,振幅)反演的裂缝走向、裂缝密度等参数来研究裂缝。基于纵波震源三分量地震资料,提出了方位各向异性介质的裂缝预测方法。对经过压缩后的转换波剖面及纵波剖面进行速度反演,获得了裂缝参数,其中包括与裂缝密切相关的各向异性系数γ和描述潜在气藏的裂缝密度参数。综合利用P波、转换波的各向异性,可以更客观、更准确地预测介质的裂缝,实际资料应用证实该方法可行。     

震源空间成像技术在玛湖地区低信噪比微地震处理中的应用

探讨准噶尔盆地玛湖地区不同信噪比微地震信号处理技术的适应性,为压裂改造提供技术支撑。从玛湖地区微地震信号识别的影响因素分析入手,找出微地震信号成像的技术瓶颈,针对玛湖地区低信噪比微地震信号,提出了采用震源空间成像微地震处理技术。结果表明波形振幅偏移叠加的震源空间成像技术得到的微地震事件结果与实钻井产液剖面具有较高的吻合度,微地震事件计算出的压裂改造体积与钻井的生产情况契合度高,微地震事件密度和水力裂缝长度与弹性模量呈正相关。处理结果不仅实现了研究区低信噪比信号的准确定位,而且实现了对压裂改造效果的有效评估。     

基于裂缝干涉模型的非常规油气井压裂优化设计软件的开发与应用

基于复合断裂力学解析方法和能量平衡原理,考虑非常规油气储层岩石高脆性和低渗透性特点,研究水平井分段压裂诱导裂缝间应力相互干扰条件下裂缝扩展的力学机制和缝内变密度支撑剂运移规律。根据水力压裂裂缝扩展的拟三维模型和考虑缝内流体沿缝长、缝高二维流动的全三维模型,分别考虑水平井单井缝网压裂和双井同步压裂形成网状裂缝状态,建立考虑缝间应力干扰的诱导网状裂缝体积压裂优化设计模型,采用Visual Studio 2012开发平台,研制设计软件3D-UGMulti-Fracture。根据断裂力学和渗流力学原理研究水力压裂过程中不同密度支撑剂在网状裂缝内的运移过程。利用微地震技术对同步压裂井实施裂缝监测,检测结果与软件计算结果具有很好的一致性。按照压裂工艺设计要求,优化排液量和砂比等参数,增加裂缝有效支撑长度,提高裂缝导流能力。     

地面微地震监测SET震源定位特性研究

用数值模拟方法研究基于Semblance参数计算的地震发射层析成像(SET)成像的特点,包括SET定位准确性与站点个数、信号信噪比、站点分布结构的关系等。根据数值模拟结果和实际二十余口井水力压裂的监测经验,给出地面微地震监测站点个数选择的基本原则。理论和实际监测结果表明,只要监测站点个数足够多,就能满足可识别微地震信号的信噪比阈值的要求,利用地面微地震监测实现压裂裂缝监测是可行的。     

实时微地震监测金坛盐穴储气库稳定性

地下腔体的稳定性是盐穴储气库安全平稳运行的重中之重。为了实时监测盐穴储气库注水排卤和注采气过程中腔体状态进而评价注采运行参数的合理性，利用微地震技术连续监测23 d，通过井中方式布置12级检波器，采用地面震源进行检波器空间定向，联合P波S波信息进行微地震事件空间定位。通过微地震事件数量和注采参数的交汇分析研究生产工艺对腔体稳定性的影响。研究成果表明，为期23 d的监测过程中共发生419个有效信号；在2口造腔井各监测到16个微地震信号，在注采井中并未监测到明显信号；在两口注采井之间监测到大量微地震信号，结合三维地震数据及b值分析认为是天然裂缝活动；分析监测到微地震震源属于剪应力和张应力共同作用，其中张应力占主要作用的震源较多。研究认为，当前的注采运行参数满足盐穴储气库的安全运行要求；建议后续的研究过程中延长监测时间以加强微地震数量和注采参数的统计规律，加强气腔之间的天然裂缝活动研究以保证储气库的安全运行。     

水力压裂技术与微地震监测技术研究进展

常规油气藏开发已进入中后期,增产稳产难度日益增大,非常规油气藏逐渐投入开发。为提高非常规油气藏单井产量,使其达到经济开发水平,水力压裂技术已成为非常规油气藏增产的主要措施之一,为评价压裂效果,微地震监测技术已广泛使用于水力压裂过程中的裂缝监测。本文通过对水力压裂技术与微地震裂缝监测技术进行调研,总结了水力压裂技术与微地震监测技术的发展现状,指出了不同微地震监测技术的优缺点,评价了微地震监测技术的发展方向。研究结果对于水力压裂过程中微地震监测技术的发展有一定的指导作用。     

裸眼水平井压裂裂缝高度确定方法

通过分析不同压裂裂缝监测方法对裸眼水平井压裂缝高的确定作用,将套管完井的直井井温测井数据和裸眼水平井压裂地面微地震监测数据相结合,提出了裸眼水平井压裂裂缝高度计算模型,并给出了模型有效性的验证方法。最后,通过现场实例对该模型进行了验证。实例表明,该模型可以较为准确地对裸眼水平井压裂缝高进行预测,对裸眼水平井压裂优化设计具有实际的指导作用。     

对压裂裂缝监测结果的质疑及井网参数的改进

作为人工压裂缝监测的一种有效手段,微地震监测技术能够定量表征压裂裂缝的方位、缝高、缝长、缝宽,为水平井的井网参数设计和分段压裂参数的设计提供了有力的技术支撑。但是在实际应用过程中,存在着大量微地震解释结果与矿场分析结果相矛盾的情况,本文从矿场压裂施工曲线特征、压裂施工井口返液情况、重复压裂效果、水平井注采反应特征等方面与微地震定量解释结果进行对比分析,指出了缝高、缝长、缝宽等参数量化解释结果存在明显偏大的倾向,讨论了量化结果偏大产生的原因,提出了进一步对水平井井网和分段压裂参数进行优化的方向,优化后的实践结果验证了优化方向的正确性。     

基于波形聚类分析的微地震监测事件类型判别及应用

以不同类型微地震监测事件在波形相似性上的差异为基础, 结合发生位置、走时规律和偏振方向等方面的特征, 提出一种基于波形聚类分析的微地震监测事件类型判别方法。首先使用常规的微地震事件识别算法, 快速地得到待分类的疑似事件; 然后进行波形聚类分析, 结合事件的属性特征, 实现对不同类型微地震事件及噪声事件的分类和判别。分类结果可用于波形模板匹配, 识别同类的低信噪比微地震事件; 还可将所有同类事件作为一个整体, 采用全局优化手段提高初至拾取的精度。     

裂缝监测方法研究及应用实例

利用微震裂缝监测技术,对某油田的A区块进行压裂裂缝监测。通过接收地层破裂时的微震信号和微震震源定位方法确定震源。了解震源的空间分布,从而确定裂缝的形态、方位、高度。分析裂缝发育与地应力的关系,并考虑地应力状态下天然裂缝和人工裂缝的综合影响,为下一步的优化压裂设计、优化井网做好准备,从而为低渗透油藏高效开发提供依据。     

基于Sinc插值与相关谱的纵横波速度比扫描方法

在多分量地震技术中，准确地求取出纵、横波速比（γ）是多分量资料处理、反演、解释各环节中的一个重要步骤。由于地下同一层位具有相同的波阻抗比，因此该层位的反射纵波和反射转换波相互关联，纵横波速比与时间比存在相互转化关系。基于Sinc插值算法与相关系数谱分析的纵横波速比扫描方法是通过设置一系列γ，利用Sinc插值算法将纵波拉伸后与转换波进行互相关，当互相关系数达到最大时即可求出相应的γ。理论数据和实际资料的测试，验证了该方法的有效性、准确性和实用性。     

单分量微地震信号的P波S波到时自动拾取方法

 单分量传感器依然是目前矿山中应用最广泛的传感器。针对矿山每天采集到的大量信号,提出了一种针对单分量微地震信号的P 波S 波到时拾取算法。长短时窗均值比法(STA/LTA)可以用来检测信号的变化趋势,结合改进的特征函数对信号的几何特征予以加强,进而可以提高震相识别的精度。随着长短时窗的滑动,信号的变化趋势表现在走势图上,再利用震相到时判别阈值可以初步定位到P 波S 波的到时区间。初步确定到时区间后,分别在P 波S 波的到时区间内应用AR-AIC 准则,可以计算出信号发生突变的位置,这两个点即对应着P 波S 波的到时。结合时差阈值判别和时频图谱,对拾取的结果再次做检验。经过两次判别,有效地提高了该算法的拾取精度。通过对1000 多条单分量微地震信号进行验证,自动拾取能拾取到71%的P 波到时和79%的S 波到时,相同条件下,自动拾取的结果不低于手动拾取的精度,满足矿山应用的要求。     

基于U-Net的矿山微震初至拾取研究

初至到时拾取是微震数据处理中基础而又重要的环节,关系到整个微震监测系统的精度与可靠性。因此,为了解决传统初至拾取方法存在拾取效率低和拾取精度差的问题,引入深度学习方法,构建U型神经网络(U-Net)来预测三分量矿山微震数据P波、S波和噪声的概率分布,并根据概率峰值提取其初至到达时间。实验结果表明：本文算法的拾取结果准确度高且误差范围较小,与AR pick (auto regression pick)算法相比,其拾取结果具有明显的优越性。所构建的初至拾取模型可用于矿山动力灾害微震监测,解决微震监测的瓶颈问题,为矿山安全生产风险智能监测预警提供强力技术支撑。     

砾岩三维缝网扩展及影响因素分析——以玛湖凹陷南斜坡上乌尔禾组为例

水力压裂技术已成为玛湖致密油田开发的有效手段.然而传统的压裂模拟方法无法得到真实的三维裂缝扩展规律,并且储层的物理特征对裂缝扩展的影响还有待进一步研究.对玛湖目的层上乌尔禾组进行压裂模拟并对裂缝延伸影响因素进行分析.结果表明,乌尔禾组弹性模量值域在18～58.5 GPa,平均为32.4 GPa.泊松比值域在0.21～0.38,平均为0.31.脆性指数在21.0～89.0,平均为44.3,压裂改造可形成多分支裂缝.水平井设计方向为南北向,水平应力差在4.2～9.8 MPa,储层容易压裂改造形成复杂缝网.缝网模拟与微地震监测裂缝吻合度高达92.03％,模拟效果理想.物性特征越好其裂缝延伸拓展范围越广.弹性模量与脆性指数越大,更利于裂缝延伸,裂缝主要向高深区域及强脆性指数区域延伸,泊松比与裂缝广度呈负相关关系.最大水平地应力和最小水平地应力间接影响裂缝拓展延伸,水平应力差越小,裂缝空间展布越大.针对人工缝网的模拟有利于优化玛湖1井区水平井压裂参数及开发参数.     

基于PKN模型的压裂裂缝延展参数计算及分析

油田现场水力压裂前期设计常采用直观快捷的PKN模型,该模型假设裂缝空间分布为一均匀的椭球体。基于PKN模型理论公式,将研究区实际压裂参数作为输入,建立压裂缝长的迭代计算方法,并针对两口现场井的典型均质层和非均质层,实现压裂缝长的预测计算。通过构建岩层渗透率非均质参数,利用微地震实测压裂缝长数据,研究储层非均质性对裂缝两翼缝长的影响关系,指出岩层的非均质系数越大,裂缝两翼延展的不对称性越强。研究发现,由岩层非均质参数可以估算实际压裂缝长与预测裂缝长之间的最大偏差,该结果可以很好地修正实际压裂前期设计中PKN模型的预测结果,有效地提升压裂施工工艺的成功率。