姬程伟,贺彤彤,别勇杰,蒋 钧,梁 涛,曹培旺,贾彬红
(中国石油长庆油田分公司第九采油厂,宁夏银川 750006)
超低渗油藏井中微地震监测技术原理及应用
姬程伟,贺彤彤,别勇杰,蒋 钧,梁 涛,曹培旺,贾彬红
(中国石油长庆油田分公司第九采油厂,宁夏银川 750006)
本文简要介绍了井中微地震监测技术的基本原理,施工选井原则和数据处理方式及流程。根据微地震监测结果,分析井中微地震监测技术在超低渗油藏储层压裂监测、地应力方向识别、储层压裂改造方式评价、水驱前缘监测、剩余油分布预测、检查井部署、注采井网优化等方面的应用,认为井中微地震监测技术是提高采收率,指导油藏高效开发的有效技术手段之一。
微地震;监测原理;改造方式;剩余油分布
井中微地震监测技术是应用于油气田开发的地震新方法,主要是通过观测、分析生产活动中所产生的微地震事件来监测生产活动的响应、效果及地下状态的地球物理技术,其基础是声发射学和地震学。相对地震和声发射而言,一般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称为微震事件[1-4]。
井中微地震监测的主要理论基础为摩尔-库伦理论和断裂力学准则,此外,还有波速场与地下渗流场关系理论以及数学定位理论。同时相比于试井解释、成像测井等诸多技术手段,井中微地震监测技术对于裂缝监测比较精确全面,且经济实用,目前已普遍应用于各大油田。
1.1 摩尔-库伦准则:判断岩石在里的作用下是否发生破裂
式中:τ-裂缝面上的剪切应力,MPa;τ0-岩石固有抗剪断强度;S1-最大主应力,MPa;S2-最小主应力,MPa;P0-地层压力,MPa。
1.2 断裂力学准则:当应力强度因子大于断裂韧性时,裂缝发生扩展
式中:pi-井底注水压力,MPa;sn-裂缝面上的法向应力,MPa;Y-裂缝形状因子;l-裂缝长度,m;X-自裂缝端点沿裂缝面走向的坐标,m;公式(3)左侧是应力强度因子。
1.3 数学定位理论:确定震源位置
震源位置到接收点的理论时间为:
表1 井中微地震监测及其余裂缝监测技术对比统计表
2.1 施工选井原则
(1)监测井的中靶与压裂井的中靶距≤500 m;(2)选井尽量选择内径124.26 mm的大套管井,无套变或其他异常;
(3)全井段井斜不大于30°,检波器设置井段井斜尽可能小于10°;
(4)在监测井目的层附近500 m范围内应停止油井工作、水井停注,1 000 m范围内不允许有钻井施工;
(5)尽量避免同井场交叉作业;
(6)若井下流体干扰,应在监测井射孔段上方5 m~10 m处打桥塞;
(7)监测井中三分量检波器放置应避开射孔段及固井质量差的井段。
2.2 数据处理流程(见图1)
图1 数据处理流程图
(1)通过地面震源信息确定检波器各分量的方向;
(2)依据压裂时产生的较大能量的事件,通过滤波处理自动拾取P波、S波初至;
(3)利用P波的极化信息,P波和S波的时差联合确定微地震事件的位置;
(4)人工交互拾取微地震事件P波和S波的初至时间进行精细处理。
井中微地震监测技术可以有效获取裂缝的位置和演化信息,确定裂缝的方位和倾角、大小(长度、宽度、高度)、间距和破裂程度。这些监测信息可普遍应用于超低渗油藏储层压裂监测、地应力方向识别、储层压裂改造方式评价、水驱前缘监测、剩余油分布预测、检查井部署、注采井网优化等方面,指导油藏储层改造、加密调整及后期开发技术政策的优化调整,提高油藏最终采收率,是指导油藏高效开发的有效技术手段之一。
3.1 识别储层地应力方向,增强产建区地质认识
水力压裂产生的裂缝受地层三向应力制约,裂缝的延伸方向与地层中最大主应力方向平行,而垂直于最小主应力。井中微地震监测显示X94长2油藏最大主应力方向为 NE42°-48°,X193 长 73油藏为 NE56°(初期预测为NE75°)。为产建新区地质认识及部署优化提供可靠信息依据。
3.2 储层压裂效果评价
3.2.1 定向射孔转向压裂效果评价 J31-50井2011年投产长8层,动态验证见注入水水淹,2016年7月对该井实施油井堵水定向射孔(单翼定向补孔NE120°)转向压裂改造措施,恢复单井产能。压裂缝首先沿着射孔方向延伸,后由于地应力方向影响,压裂缝发生了转向,向射孔方向两侧延伸,并不断扩展,有效避免了裂缝水淹带的沟通,措施后单井日增油0.9 t,有效动用水淹侧向剩余油,提高单井产能。
表2 J加48-354等3口井裂缝网络属性
3.2.2 暂堵压裂效果评价 J37-43井2010年投产长8,2016年3月该井产能下降,现地层堵塞特征,先实施暂堵酸化无效果,后实施暂堵压裂措施,措施后单井日增油1.1 t。根据微地震监测反演显示,压裂缝先沿着地层主应力方向延伸,在加入暂堵剂后,裂缝延主应力方向延伸变缓,主要向主应力方向两侧不断延伸,有效扩大了渗流面积,避免了裂缝带沟通,实现了堵老缝造新缝的效果。
3.3 合理部署优化加密井网,指导老区加密
依据加密井J加48-354等3口井微地震监测裂缝展布特征,部署耿269单元加密井网,2015-2016年在G269单元建井53口,新增产能2.5×104t,充分动用裂缝侧向剩余油,有效提高加密区采收率(见表2)。
3.4 识别区域水驱特征,指导油藏水驱治理
微地震波进行的水驱前缘监测,可以了解和掌握每口注水井的注入水的波及范围和推进方向,科学指导油藏水驱治理,有效提高水驱油效率。
J42-42井2010年投产长8,2013年后含水逐步上升,动态验证不明显,通过J42-41井2015年水驱前缘监测确定水驱方向,并对J42-41实施堵水调剖,措施后目标井J42-42井含水下降至50%(见图2)。
3.5 合理部署检查井井位,指导剩余油挖潜
依据水驱前缘监测结果,通过结合生产动态对裂缝成像和驱动前缘波及状况的分析,初步预测剩余油分布,合理部署检查井井位,充分动用剩余油,有效提高油藏采收率。
根据J44-37井水驱前缘测试及生产动态分析,剩余油分布在NE108°水线两侧。2013年部署检查井J44-371和J43-371,初期单产3.0 t,且持续低含水,井均累计采出1 500 t,充分动用剩余油。
(1)井中微地震检测技术是应用于油田开发地震新方法,基础为声发射学和地震学,主要应用摩尔-库伦理论和断裂力学准则。
(2)在井中微地震监测过程中需严格遵守选井原则,尽可能降低周围噪音干扰,提高监测施工质量,有效指导油藏后期开发。
(3)井间微地震监测技术可以有效获取裂缝的位置和演化信息,确定裂缝的方位和倾角、大小(长度、宽度、高度)、间距和破裂程度等参数,为油藏产建及开发提供依据。
(4)井中微地震监测在储层压裂监测、地应力方向识别、储层压裂改造方式评价、水驱前缘监测、预测剩余油分布、检查井部署、注采井网优化等方面均有较好的应用效果,是指导油藏高效开发的有效技术手段之一。
图2 J42-42井生产曲线
参考文献:
[1] 张山,刘清林,赵群,等.微地震监测技术在油田开发中的应用[J].石油物探,2002,41(2):226-231.
[2] 刘建中,王春耘,刘继民,等.用微地震法监测油田生产动态[J].石油勘探与开发,2004,31(2)∶71-73.
[3] 徐剑平,等.微震监测技术在油田中的应用[J].新疆石油天然气,2011,7(1):89-92.
[4] 王胜新,佟国章,李建萍,等.微地震裂缝监测技术在油水井压裂和注水评价中的应用[J].国外测井技术,2011,(3):9-11.
TE357.6
A
1673-5285(2017)07-0048-04
10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.011
2017-05-27
姬程伟,男(1990-),陕西榆林人,采油助理工程师,2013年毕业于中国地质大学(北京)资源勘查工程(能源)专业,现主要从事油田开发地质等技术研究和管理工作,邮箱:327549233@qq.com。