裂缝监测技术在吴420油藏的应用

景文杰，姚晓翔，刘向伟，张红岗，张宁利，李晓明，张 伟

（中国石油长庆油田分公司第三采油厂，宁夏银川 750006）

微地震压裂监测技术在吴X油藏的应用是2013年引进的一项重要新技术。它通过在临井中的检波器来监测压裂井在压裂过程中诱发的微地震波来描述压裂过程中裂缝生长的几何形态和空间展布。它能实时提供压裂施工产生裂隙的高度、长度和方位角，利用这些信息可以优化压裂设计、优化井网并为压裂效果的具体评价提供重要的技术支持。

1 监测原理

微地震是指岩体破裂时动力波在岩体中传播时导致的震动现象，之所以称为微震，通俗地讲是能量水平低、难以察觉。在学术层面上，主要是相对地震和声发射而言（见图1），一般地，自然地震发生时地震波频率低于50 Hz，高于10 kHz的破裂事件称为声发射，频率介于二者之间的破裂事件称为微地震事件。

图1 地震、微震、声发射事件对应的频率范围差别

微地震监测技术的基础是岩石的声发射原理：岩石变形时，局部地区应力集中，可能会发生突然的破坏，从而向周围发射出弹性波，这就是岩石的声发射现象（陈等，1984）。当水力压裂时，大量高粘度高压流体被注入储层，使孔隙流体压力迅速提高，高孔隙压力以剪切破裂和张性破裂两种方式引起岩石破坏，当岩石破裂时储存在岩石中的能量则以波的形式释放出来，诱发微地震以剪切破裂为主要诱因。

井中监测过程示意图（见图2）表明，在确定压裂目的层后，选定合适的监测井，根据固井质量和监测井的井口，把检波器放置在目的层深度上下，可以最有效的监测到由压裂释放的破碎能量，检波器接收到的能量再返回到地面监测工作站后，送入处理软件接口进入数据处理，经过处理后就得到了压裂破碎的地下位置，所有压裂破碎事件都经过接收处理后，就得到了压裂期间地下地质体的破裂情况（即裂缝的几何特征）。井中监测压裂微地震的主要优势是井下采集信噪比高，可信度高。

图2 井下微地震监测示意图

通过对微震数据的处理和解释，可获得水力裂缝的准确走向，以及裂缝的空间形状、尺寸等数据，还可以给出水力裂缝带中流体通道的图像和水力裂缝随时间发育过程的图像。

2 监测解释

（1）分析微震事件出现的空间展布，计算裂缝网络方位、长度、宽度、高度。

（2）随着压裂施工的进行，破裂事件不断发生，破裂事件出现的速率与压裂施工曲线的对应关系。

（3）根据微震事件出现的空间位置，结合地震剖面构造和岩性特征，解释裂缝的连通性。

（4）评估压裂产生的储层改造体积（SRV）。

3 监测成果

3.1 旗02-X井

旗02-X井位于吴X油藏西部高产区，长6储层物性好且油层厚度38.9 m，于2008年11月投产，油层物性较好，初期产油4.71 t，2010年9月注水见效，日产油3 t左右，后期日产油下降至1.2 t，鉴于低产低效生产，地层压力保持水平高，于2013年对该井开展混合水重复压裂工艺技术试验，为了更好的评价压裂效果，在邻井旗03-X井中下入井下微地震监测仪器，实施了裂缝监测工作。

图3 长压裂微地震事件俯视图和东西向剖面图

图4 微地震事件密度图

图5 破裂面拟合图

图6 波及地质体图

图7 长压裂微地震事件俯视图和东西向剖面图

图8 微地震事件密度图

图9 破裂面拟合图

图10 波及地质体图

3.2 旗04-X井

旗04-X井位于油藏西南部，2008年12月投产，生产层位长611，长612层，油层条件好，初期日产油10.2 t。该井投产后递减较快，后期日产油仅0.59 t，产能与油层条件严重不匹配，并且井组注采连通性较好，区域注水状况较好，压力保持水平在101%，地层能量充足，为此而实施混合水压裂增产措施，并在邻井旗03-X井中下入井下微地震监测仪器，实施了裂缝监测工作。

旗04-X井分两层进行压裂，长612层采用30.6 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量进行施工，最大压力为33.85 MPa，施工总液量用掉311.83 m3，并经微地震的监测结果表明形成裂缝缝长348 m，缝宽136 m，缝高43 m，裂缝走向为北偏东30°（微地震事件数目为22），综合评价其形成的储层改造体积（SRV）为126×104m3。

长611层采用30.0 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量进行施工，最大压力为34.6 MPa，施工总液量用掉277.78 m3，并经微地震的监测结果表明形成裂缝缝长280 m，缝宽121 m，缝高28 m，裂缝走向为北偏东27°（微地震事件数目为7），综合评价其形成的储层改造体积（SRV）为 57.2×104m3。

3.3 旗06-X井

旗06-X井生产层位为长612层，初期日产油1.8 t，含水35.3%，累计产油606 t，油层厚度16.6 m，储层物性相对较好，2010年投产后持续低产低效，2013年3月显示压力保持水平97.3%，但单井产量仅1.0吨，为此而实施混合水压裂增产措施，并在邻井旗06-X井中下入井下微地震监测仪器，实施了裂缝监测工作。

补孔长612层并采用39.6 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量进行施工，施工压力范围为27.4～38.9 MPa，施工总液量用掉413.95 m3，并经微地震的监测结果表明形成裂缝缝长315 m，缝宽99 m，缝高40～50 m，裂缝走向为北偏东90°（微地震事件数目为33），综合评价其形成的储层改造体积（SRV）为121.95×104m3。

长611层采用30.1 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量进行施工，工作压力范围为27.71～33.4 MPa，施工总液量用掉322.94 m3，并经微地震的监测结果表明形成裂缝缝长274 m，缝宽102 m，缝高42 m，裂缝走向为北偏东92°（微地震事件数目为31），综合评价其形成的储层改造体积（SRV）为 73.8×104m3。

4 应用效果

2013年吴X油藏共开展混合水体积压裂并在邻井实施裂缝监测工作的井有3井次，平均单井日增油2.30 t，当年累计增油 986.04 t。

研究表明，因压裂增产效果受油层展布等多种地质因素及压裂后形成的裂缝延伸方向、位置及条数，油藏压力系统，井筒条件等多种因素的控制，压裂增产效果与储层改造体积及微地震事件的数目并无明确的相关性。分析认为旗02-X井第2层近井筒有向下延伸趋势，但两层之间仍有明显分隔，未能连通，这是造成此井增产低的主要原因。旗04-X井第二层微地震事件数量比第一层产生的数量少，在很大程度上也影响了它的增产效果，而旗06-X井两个层所产生的微地震事件数量相当，储层改造体积相差小，增产效果相对较好。同时，需要在施工生产的过程中，应尽可能避开或关闭一切干扰源，提高接收信息的质量，分析微震信号过滤器参数的合理性，调动参数，降低自动识别门槛，并进一步手动加以识别，提高监测资料解释的精准度。的数目无明确的相关性，但单层改造的情况却能够反映增产效果，因此，裂缝监测技术对压裂效果具有很好的指导作用。

表1 裂缝监测对应油井实施效果表

5 结论

（1）压裂增产效果与储层改造体积及微地震事件

（2）裂缝监测成果表明，混合水体积压裂实现了“立体改造”的设想。

（3）裂缝监测技术的原理简单，可操作性强，速度模型的建立比较合理。

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