超深层碳酸盐岩储集层酸压裂缝监测技术在塔河油田中的应用研究.pdf

超深层碳酸盐岩储集层 酸压裂缝监测技术在塔河油田中的应用 张烨1 李新勇 刘 强黄燕飞耿宇迪张义 (中石化西北分公司工程技术研究院 乌鲁木齐830011) 摘要新疆塔河油田目前主力产层为奥陶系碳酸盐岩，80％以上的井直接完井后无自然产 能或自然产能低，大多需要通过酸压改造才能建产。通过嵌入式地面检波器接收地层破裂时的微 地震波信号来监测酸压裂缝方向，酸压裂缝长度，裂缝产状，为酸压改造效果评价和优化酸压施工 设计提供依据，指导油田开发。 关键词塔河油田酸压裂缝长度裂缝监测 引 言 有非均质性强、埋藏深、厚度大、温度高等特征，油气渗流通道主要为裂缝。微地震监测分地面 监测和井中监测两种方式。地面监测就是在监测目标区域(如酸压井)周围的地面上，布置若 干接收点进行微地震监测，检波器在酸压周围100～300m的范围内埋设。井中监测就是在监 测目标区域周围l临近的一口或几13井中布置接收排列，进行微地震监测。由于地层吸收、传播 路径复杂等原因，与井中监测相比，地面监测所得到的资料存在微震事件少、信噪比低、反演可 靠性差等缺点。塔河油田目前采用嵌入式人工裂缝实时监测系统，提高了信噪比，对人工裂缝 形态取得了初步评价。 1监测原理 材料中局域源快速释放能量产生瞬态弹性波的现象称为声发射。检测这些微震，确定震 源位置，就可以确定裂缝轮廓。根据最小周向应力理论、摩尔一库仑理论、断裂力学准则等，分 析岩层破裂形成机理，无论压裂还是注水都会诱发微地震。水力压裂时，在射孔位置，当迅速 升高的井筒压力超过岩石强度，岩石遭到破坏，形成裂缝，裂缝扩展时，必将产生一系列向四周 传播的微震波，微震波被布置在被监测井周围的A、B、C、D等监测分站接收到，根据各分站微 震波的到时差，会形成一系列的方程组，反解这一系列方程组，就可确定微震震源位置，由微震 震源的空间分布可以描述裂缝实时轮廓等地层参数。 ‘作者简介：张烨，男，1976年7月生，2000年毕业于中国地质大学．工程师，储集层改造审主任，从事酸化压裂设计和科 步_等奖，西北分公司增储上产突出贡献先进个人。E—mail：Zhangye041962@sohu㈣。 326 2微震源定位 微震源定位是一个看似简单，其实非常复杂的问题。为r简化传播途径的复杂性，有人假 定初至体波是沿套管传道上来的。并认为套管波速度很快，所耗时间可以忽略，把空间定位问 题简化为一个平面问题。该假定存在两个明显欠缺：一是由于谐震作用，套管只能传播几千周 以上的体波，目前的野外检波器频率和记录器容量都还不能满足如此高频的信号检取；二是即 便体波可以沿着套管传播，其速度也没有快到可以忽略的程度。 因此，微震源定位应该使用直达波定位程式： 1 ”铲亡(以F丽I百j丁万 1 铲t。2壶(抓iir玎i瓦厂万 1 b一。2}(以iir可百iⅣ 卜t。2责(以ii厂而■丽 铲to T 2毒(以再习I瓦j了订 向；y轴沿南北向，向北为正方向，z轴垂直向下，t。，‰，Y0，z是征求未知数。 3震相识别 P波、S波震相识别是一个常规问题，但在具体研究中又有它特殊性。由于地面表层比较 松软，s波衰减较大，不像常规地震那样，S波震相明显大于P波震相，并成为重要的判断依 据。按地震学理论，P波的质点振动方向应该沿着传播方向，S波的质点振动方向应该垂直于 传播方向。因此，垂直于地面放置的地震仪可以较好地记录P波，水平放置的地震仪可以较 好地记录S波。为了能可靠地将地下数十米深的信号安全、可靠地传输到地面，增加了有自动 调节前置运放功能的拾震器，它可以根据背景噪音的大小自动调整微震信号的放大倍数，为拾 取高质量的微震信号奠定了坚实的基础。在塔河油田实际临测中使用r嵌入式人工裂缝实时 监测系统三分向地震仪(PS一5E型微地震裂缝监测仪)，该地震仪能同时记录到S渡和P渡。 有