压裂裂缝监测技术及应用
压裂监测技术简介1
•
微地震来自地下介质质点的位移，只要 质点间发生相对移动，就会出现微地震。 微地震发生不仅是破裂过程。微地震信号 强度对我们的仪器水平提出要求，达不到 要求就记不到微地震。
2.微地震发生与强度
• 用微地震波确定油田压裂裂缝走向、形态， 有三个基本假定：(1)裂缝扩展是间歇的、 脉冲式的，可以形成众多的、分立的、分 布在裂缝面上的微震震源。(2)这些微震震 源的定位结果，这些震源的排列趋势可以 反映裂缝的走向、长度和高度。(3)压裂裂 缝优先沿着破裂强度最低的方向。
5.先进的微地震信号识别、定位技术正演网格搜索信号识别、定位技术
把被监测空间切 分成三维网格， 把每个网格节点 模拟为震源，进 行时间偏移、叠 加。叠加后波形 清晰、可见的节 点为震源点。
图8.正演网格搜索识别、定位技术示意图
（1）.技术关键
• 用速度模型计算出各节点至各台站的走时 及彼此间的走时差。 • 用时间偏移对齐来自某一指定节点的地震 信号；叠加这些信号，寻找经叠加信号明 显增强的那些节点，该节点即为震源。 • 网格节点依据压裂控制区设计，来自节点 的的地下信号是压裂形成的微地震。
图1.油田微地震强度、频度示意图
Frequency of Occurrence, log10
2
micro-earthquakes micro-seismicity earthquakes
0
-4
-3
-2
-1
ML
0
1
2பைடு நூலகம்
3
2.记到微地震-微地震信号强度
•
• 发展质量更高的监测系统是微地震技术发展 的必然趋势。记不到微地震，一切分析技术均没 有用武之地。 油田水力压裂形成的微地震分布在-1至-5级， 地下微地震信号的强度可以由下式估计，依据古 登堡的体波震级理论【3】： (3) M lg 3 A。 +Q( H , r ) 可以估算测点微地震幅度： =0.72*10-4 (4) 式中，单位是微米。
压裂裂缝监测技术
压裂定位控制——Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位 压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。
多级压裂能力——FracPoint EX技术，使用投球或滑套一次起下封隔 完井，在Williston油田成功完成24级裸眼封隔压裂。
IntelliFrac技术
This new service combines advanced microseismic services from Baker Hughes with pumping services from fracturing technology leader BJ Services.
导流 缝长 缝高 缝宽 方位 倾角 体积
能力 ◆◆◆○○◆◆ ◆○◆○○○◆ ◆○◆○○○◆ ○◆◆◆◆○○ ○◆○○○○○ ○○○◆◆○○ ○◆○○○○○ ○○○◆○○○ ★◆○★◆○○ ★★◆◆◆◆○ ◆◆○★★★○ ◆★★○○○○
★—可信 ◆—比裂缝监测技术
压裂裂缝监测技术
水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田 开发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝 分布规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。
压裂裂缝监测技术
压裂监测的 主要目的是通过 采集压裂施工过 程中的一些参数 资料来分析地下 压裂的施工进展 情况和所压开裂 缝的几何参数。
要求：放射性同位素应不 发生自然扩散。
近井地带监测技术
放射性示踪剂技术
操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5327-2008”----《放射性核素载体法示踪测井技术规 范》执行。
微地震压裂裂缝监测方法及应用
this paper,at first,microseismic fracture monitor basic principles are
introduced,including acoustic emission(AE), Mohr-Coulomb theory,fracture
mechanics rules. Secondly,making a comparison between conventional fracture
monitor(dip compass, well temperature test, radioactive measurement, potential
method, etc.) and microseismic fracture monitor, showing microseismic fracture
1.1 选题依据及意义................................................................................................................1 1.2 国内外研究现状................................................................................................................2 1.3 研究思路及内容................................................................................................................4 1.4 创新点及研究成果............................................................................................................5 第 2 章微地震压裂监测原理...........................................................................................................6 2.1 微地震压裂监测技术的基本原理....................................................................................6
压裂施工井下监测技术简介
压裂施工井下监测技术简介二O一七年五月二十五日压裂施工井下监测技术简介1开展压裂施工井下监测的目的意义水力压裂是油气层增产的最有效方法之一，目前尽管水力压裂在理论、设备、工艺技术等方面都有了较快的发展，但在现场施工中仍存在不少问题。
例如现场施工时如何根据施工曲线确定裂缝类型、裂缝的延伸状况及准确获得裂缝的几何尺寸、滤失系数、闭合压力、闭合时间、地层主应力等都没得到有效的解决。
随着油气藏整体压裂技术的发展，压裂的实时监测及压后评估技术必将受到广泛重视，相应的压力分析及解释技术也急需进一步的发展和完善。
此外，同一区块一口井的压裂测试和解释，对于准确取得压裂所需要的参数并即时修改压裂设计是非常必要的，从而为下一次压裂措施作业提供借鉴和指导作用，这也是近年来实时监测及压后评估受到广泛关注的重要原因。
压裂压力是指压裂施工过程和停泵后井底或井口压力，压裂压力曲线是指压裂压力随时间的变化关系。
由于目前缺少直接测量水力裂缝的长度及导流能力等重要参数的手段，因此影响了分析压裂成败的原因及进一步提高水力裂缝效果的途径。
但是地下填砂裂缝的存在总要反映在压裂前后油井压力与产量的变化上来，特别是压力与产量随时间的变化速度与水力裂缝的长短、导流能力的大小等参数有直接关系。
通过对施工过程中压力曲线的分析，可以确定裂缝的延伸方式和施工期间任意时刻裂缝的几何参数，对停泵后压力曲线（称为压降曲线）的分析，能为压裂设计提供重要的设计参数，如地层有效滤失系数、压裂液效率等。
因而对压裂压力曲线的分析可以提高压裂施工的成功率和有效率。
2压裂施工监测技术的发展趋势压裂施工过程及其后的排液过程中都包含有许多反映油气层和裂缝性质的参数，如何进行该过程的动态监测及反演地层参数及有关裂缝的参数的获得是今后发展的主要方向，它可以及时、快速、高效、准确地了解地层参数及有关裂缝的参数，达到快速评价压裂效果的目的。
同时可以部分取消压裂后的试井测试（如测温、关井静压、示踪测井等），减少不必要的测试费用并可提前生产等。
电位法井间裂缝监测技术在煤层气井压裂中的应用
050地质勘探DI ZHI KAN TAN1 引言目前，我国煤层气开发面积不断扩大，随着研究程度的深入，不同煤体结构压裂后产气效果差距非常大，随着煤矿开采，原压裂排采井在地下也被煤矿开采，研究人员对于压裂影响半径疑问越来越多。
随着煤层气开发向着低渗、低丰度更深的储层进军，储层压裂对于煤层气开发增产起非常重要的作用。
压裂工艺随着全国煤层气勘探开发程度的不断深入，现场工程师也认识到压裂工艺的改造对于不同煤体结构要有适合的压裂工艺，且压裂的影响半径也会变化，因此，对于煤层气压裂过程中裂缝的方位，延伸长度能够定性判断成为紧迫。
电位法井间监测技术在煤层气压裂中发展较快，在煤层气中也获得较多试验发展，是目前应用比较广泛的人工压裂裂缝测试手段。
为了获取压裂裂缝方位、形态、长度等相关参数，应用电位法、微地震测试方法对CS-01井3﹟煤层压裂裂缝方位进行了监测。
2 电位法压裂裂缝测试原理及成果2.1 电位法测试原理电位法井间监测技术是以传导类电法勘探的基本理论为依据，通过注入目的层位高电电离能量的工作液，测量工作也引起电场变化的形态，通过观察电场变化来解释目的层的裂缝方位及延伸长度等相关参数。
压裂施工中所用的压裂液是与地层导电性差距较大的液体，从测井套管供电向地层提供高稳定的电流。
施工的压裂液在地层中作为一个场源，由于此场源存在，目的层中的电阻率分布形态发生了明显变化，即压裂液集中地区低阻区，压裂液少地方相对高阻。
电阻变化就会导致地面电流密度发生变化，低阻地区电流密度相对较大。
在以上原理的基础上，在压裂井的周边环形布置检测点，检测其电位变化情况。
在压裂过程中实时监测地面的电位变化情况，从而达到推断裂缝开裂方向及延伸长度等相关参数信息。
2.2 电位法测试技术在油气田勘探开发中的应用1）测定人工裂缝方位和裂缝延伸长度，确定区块主应力方向，评价压裂施工效果；2）了解局部应力场的变化规律及影响因素，为井网调整及部署提供依据。
压裂裂缝监测方法分析及应用-报告
压裂裂缝监测方法分析及应用项目名称：《压裂裂缝监测方法分析及应用》研究起止时间：2011年3月—2011年12月负责人：卢云霄技术首席：杜发勇报告编写人：杜发勇主要研究人员：张培东陈东茹红丽黎石松暴志娟潘勇姜立辉孙文森黄琼冰薛仁江林惠星等审核人：陈东审定人：李云目录一、项目概况 (3)（一）立项背景 (3)（二）主要研究内容 (4)（三）完成工作量 (4)（四）提交成果与主要技术指标 (5)（五）主要成果和认识 (5)二、水力压裂裂缝监测方法分析 (6)（一）水力压裂裂缝监测技术分类 (6)（二）裂缝监测方法分析 (7)1、间接裂缝监测（诊断）方法分析 (7)2、直接近井裂缝监测方法分析 (12)3、直接远场裂缝监测方法分析 (18)（三）水力压裂裂缝监测方法对比 (29)三、探井水力压裂裂缝监测资料统计分析 (31)（一）探井水力压裂裂缝监测技术及应用情况 (31)（二）探井水力压裂裂缝监测资料分析 (31)1、压前压后井温测试资料分析 (31)2、井底压力温度监测资料分析 (37)3、地面多点式微地震裂缝监测资料分析 (43)4、大地电位法裂缝监测资料分析 (45)5、压后压力恢复资料分析 (46)6、裂缝监测资料综合分析 (47)四、认识和建议 (49)1、认识 (49)2、建议 (49)附图探井压裂前后井温测井曲线图 (49)一、项目概况（一）立项背景随着油田勘探工作的不断深入，新增探明储量中低渗透油气藏所占比例大幅上升。
“十一五”期间，达到当年探明储量的52.5%。
“十二五”期间勘探增储主阵地仍为低渗透油藏，年均在4000万吨以上。
压裂改造是这类储量得以探明和有效开发动用的关键技术。
正确的认识水力压裂裂缝的几何形态和延伸状况，对评价压裂效果，检验和提高压裂设计的准确性，优化开发方案，进而改善压裂增产效果，提高单井产能及最终采收率具有重要的指导作用。
因此，压裂裂缝监测诊断方法，始终是相关领域专家们最为关注，同时长期进行探索与开发应用的关键技术之一。
裂缝监测技术报告
放射性同位素示踪剂法：是在压裂过程中将放射性示踪剂 加入压裂液和支撑剂，压裂之后进行光谱伽马射线测井 温度测井：用于测量由于压裂液注入导致地层温度的下 降，将压裂后测井和基线测量进行比较，可以分析得到 吸收压裂液最多的层段。 声波测井：利用压裂液进入井筒的声音变化情况能够 确定压裂液流动的差异，从而得到井筒裂缝的大致高 度。
施工压力分析
生产动态分析法
间接监测技术
静压力分析方法
不稳定试井法
一、裂缝监测技术目的与意义
放射性示踪法
井温测井 直接的近井 地带技术
放射性示踪法 井眼成像测井
井径测井 电位法 微地震 周围井井下倾斜
直 接 监 测 技 术
直接的远井 地带技术
地面测斜
施工井倾斜仪
过套管交叉偶极横波 测井监测技术
一、裂缝监测技术目的与意义
3 直接近井筒裂缝监测
是在井筒附近区域通过对压裂后页岩气井的流 体物理特性，如温度或示踪剂等进行测井，从而获 得近井筒范围裂缝参数信息。
注意：
直接近井筒裂缝监测通常作为选择应用技术的补充。
主要包括以下几种方法
放射性同位素示踪剂法、温度测井、声波测井、井 筒成像测井、井下录像和多井径测井技术。
二、页岩气井水力压裂监测技术
对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资
料，结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数， 应用数学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的 是得到裂缝及压裂施工评价参数，从而对压裂施工过 程有一个及时、科学的认识。该技术具有适时、准确 、高效、快速的特点。
二、页岩气井水力压裂监测技术
基础数据录入
常规测井资料导入 井下监测资料导入 井温测井资料导入
累积时间（h）
裂缝监测实施细则
裂缝监测实施细则一、背景介绍裂缝是地表或者建造物上的一种常见的结构缺陷，其产生可能是由于地壳运动、地震、地基沉降、结构变形等原因引起的。
裂缝的浮现可能会导致建造物的结构不稳定，甚至危及人员生命安全。
因此，裂缝监测的实施对于及时发现和处理裂缝问题具有重要意义。
二、监测目的裂缝监测的目的是通过对裂缝的定期观测和记录，获取裂缝的变化情况，以便及时采取相应的措施，确保建造物的结构安全和人员的安全。
三、监测方法1. 观测点的选择：根据建造物的结构特点和裂缝的分布情况，选择代表性的观测点进行监测。
观测点应包括建造物的主要结构部位和易发裂缝区域。
2. 监测设备的安装：在每一个观测点上安装裂缝计量仪器，如裂缝计量尺、裂缝计量仪等。
安装过程中应确保设备的稳定性和准确性。
3. 监测频率：根据裂缝的情况和建造物的使用状况，确定监测的频率。
普通情况下，建议每季度进行一次监测，并在重大地震或者其他自然灾害发生后进行特殊监测。
4. 数据记录和分析：每次监测完成后，将监测数据记录下来，并进行数据分析。
可以使用电子表格或者专门的监测软件进行数据管理和分析。
四、监测内容1. 裂缝的形态：记录裂缝的长度、宽度、深度等参数，并绘制裂缝的示意图。
可以使用测量仪器进行测量，也可以通过人工观测进行记录。
2. 裂缝的变化：比较不同时间点的裂缝数据，分析裂缝的变化趋势。
特殊关注裂缝的扩展、变形、闭合等情况。
3. 环境因素的影响：记录监测期间的环境因素，如温度、湿度、地震等，以便分析这些因素对裂缝变化的影响。
五、监测结果的处理1. 正常情况下，如果裂缝的变化在合理范围内，可以继续进行定期监测，并保持监测记录的完整性。
2. 如果裂缝的变化超出了正常范围，应即将采取措施进行修复或者加固。
修复或者加固的具体措施应根据裂缝的性质和严重程度进行决策。
3. 在重大地震或者其他自然灾害发生后，应即将进行特殊监测，并根据监测结果及时采取应急处理措施。
六、监测报告每次监测完成后，应编制监测报告，包括以下内容：1. 监测目的和方法的介绍。
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压裂裂缝监测技术及应用
【摘要】目前国内外油气田普遍采用裂缝监测技术了解水力裂缝扩展情况及其复杂性，将裂缝与油藏、地质相结合以评价增产效果，并制定针对性的措施。
目前形成的技术主要分为间接诊断、直接近井诊断、直接远场诊断等三类十多种方法，在B660、F142等区块开展了多口直井现场应用，并在F154-P1井采用多种监测方法对水平井多级分段压裂裂缝进行了监测试验。
通过裂缝监测技术的应用，大大提高了对裂缝复杂形态的认识。
【关键词】水力压裂；裂缝监测；微破裂成像；示踪陶粒；井下微地震
裂缝监测技术是指通过一定的仪器和技术手段对压裂全过程进行实时监测和测试评价，通过数据处理，得到裂缝的方向、长、宽、高、导流能力、压裂液的滤失系数、预测产量、计算压裂效益等，从而评价压裂效果。
使用评价的结果可以验证或修正压裂中使用的模型、选择压裂液、确定加砂量、加砂程序、采用的工艺等，保证压裂施工按设计顺利进行并且取得最好的改造效果。
1、压裂裂缝监测技术
裂缝监测的主要目的在于了解裂缝真实形态，并利用监测结果评价改造效果、储层产能、指导压裂设计。
目前国内外采用的裂缝监测技术可以分为地震学方法和非地震学方法，主要采用地面微地震、井下微地震、阵列式地面微地震和测斜仪阵列水准观测等技术。
1.1地面微地震技术
1.1.1简易地面微地震
简易地面微地震技术是采用最多的裂缝监测技术，该技术采用地震学中的震源定位技术，通过3-6个观察点接受的信号来定位震源。
该技术具有原理简单，费用低的特点，但对于埋藏的深油藏，井下微地震信号需要穿越多个性质不同的地层，因此只有震级高的脆性破裂信号可以被从噪音中区分出来，信号采集方面的缺陷降低了该技术的精确度。
目前在使用中多采用贴套管的微地震监测技术，通过在相邻井的套管上放置检波器来收受信号，可以在一定程度上避免这一问题，但是要求井距要小。
1.1.2微破裂成像技术
微破裂成像裂缝监测技术采用埋在地表下30cm的20-30台三分量检波器，利用向量扫描技术分析目的层位发生的破裂能量分布，用能量叠加原理，解释出裂缝方位、裂缝动态缝长、裂缝动态缝高。
水力压裂产生的微地震事件同时释放出压缩波和剪切波，其中剪切波具有振幅大、能量高的特点，因此通过三分量检波器可以准确监测地震波的到达时间，同时该技术采用了先进的向量扫描技术和
去噪技术，保证了信号质量和解释精度。
1.2井下微地震技术
由于地面噪音的原因，地面微地震压裂监测的方法精度不高，井下微地震裂缝监测技术将检波器布置在邻井内，检波器深度与压裂目的层相同，可以大大降低地面噪音的干扰。
压裂震源信号被位于压裂井邻井中的检波器所接收，将接收到的信号进行资料处理，反推出震源的空间位置，从而解释出裂缝高度，长度以及方位。
该项技术要求观测井用最好3口井，观测井与压裂井之间距离要小于300米，并且观测井与裂缝延伸方向最好垂直，在大多数情况下，不可能利用多个邻井，而仅在一个井内下入多个检波器，利用检波器在多层垂直分布来定位微地震波的波源。
此时监测精度就会降低，特别是观测井位置与裂缝延伸方向一致时，误差会更大。
2、应用情况
2.1裂缝监测技术在B660X7井上的应用
B660X7井目的层段沙4上，采用了地面微地震、示踪陶粒、井温和压力分析等技术，认识裂缝形态。
该井实施两种裂缝监测技术，两种技术解释的裂缝方位分别是NE72.6和NE64，缝长分别为341.1m和377.1m，其中一种技术认为存在分支裂缝。
利用净压力拟合校正后模拟缝长与两种技术的解释结果基本吻合。
缝高监测采用了井温和示踪陶粒技术，结果显示裂缝向下过度延伸，垂直方向存在复杂性。
该区块的压裂设计思路是高排量大规模造长缝，缝长和裂缝方位对于提高区块的动用程度至关重要，根据监测结果得到了以下几点认识：（1）定向射孔的角度应该根据裂缝监测走向调整；（2）射孔段需要根据缝高监测结果调整；（3）施工规模可以进一步加大。
2.2裂缝监测技术在F154-P1井上的应用
F154-P1井位于东营凹陷博兴洼陷中部，含油层系为沙三中二砂组，属于致密砂岩油藏，采用裸眼分段压裂技术分12段压裂。
为认识水平井多级分段压裂裂缝扩展情况，采用三种裂缝监测技术进行了监测。
三种监测方式得到的结果有一定差别，贴套管地面微地震和井下微地震技术由于监测井位置不好有多段没有解释出结果，而微破裂影像由于不受这类原因影响，均解释出结果。
从三种方法解释结果可以得出如下认识：（1）裸眼水平井多级分段压裂产生的裂缝非常复杂，裸眼压裂容易产生多翼以及单翼多支等多种裂缝形态；（2）由于单翼裂缝的存在，有很大一段储层没有得到充分改造，会对改造效果产生一定影响；（3）水平段实际方位为NE160°，裂缝监测得到的平均方位为NE85°，因此为获得最大增产体积，推荐该区水平段方位为NE175°；（4）水平段B点附近受压裂规模和排量的限制，改造程度较差，需要今后对B点附近的设计参数进
行修改，比如减少裂缝间距，提高加砂量等。
3、结论
（1）裂缝监测技术的应用有助于提高对水力裂缝复杂程度的认识，利用监测结果可以优化设计参数，提高裂缝波及体积，从而提高改造效果。
（2）地面微地震技术简单、方便，仅能获得裂缝方位，精度较低；井下微地震技术精度较高，但对监测条件要求较高；微破裂影像技术监测条件要求低，可以获得较为精确的结果，是直井和水平井压裂比较适合的一种监测方法。
参考文献
[1]王树军，张坚平，陈钢，黄建芳.水力压裂裂缝监测技术[J].吐哈油气，2010（03）.
[2]Les Bennett.水力压裂监测新方法[J].国外测井技术，2007（04）.
[3]张莉.微地震监测技术[J].石油钻采工艺，2003（03）.。