用于实时监测和控制油田水力压裂作业的井下先进工具技术
适于井地联合监测的井下微地震信号采集关键技术研究
适于井地联合监测的井下微地震信号采集关键技术研究
微地震监测技术作为油气田水力压裂常用的监测方法,是油气田储层改造不可或缺的重要技术手段。
本文瞄准压裂裂缝监测中对微地震事件实时高精度定位的应用需求,采用了井地联合监测的方法。
该方法在水平方向和垂直方向上都能够获得较好的监测视角,有效提高微地震事件的定位精度,减少现场施工的难度。
针对井地联合高精度定位对井中仪器的需求,从井中仪器采集时间同步、井中仪器姿态测量和长电缆数据传输三个方面进行了分析和研究,给出了解决方案。
结合现有地面仪器的研究基础,通过在监测现场搭建无线网络,应用数据库管理技术、服务器集群技术对采集数据进行实时回收及处理,以达到在压裂施工现场实时获取监测结果以指导压裂生产的目的。
通过应用上述方案进行了理论仿真与现场实验,对井地联合监测的方法进行了验证。
本文的研究为压裂裂缝高精度实时监测,提供了可靠的技术支撑。
水力压裂技术监督
建立环境监测机制
建立完善的环境监测机制，对水 力压裂作业过程中的环境指标进
行实时监测，确保环境安全。
事故应急处理
制定应急预案
01
针对可能发生的事故，制定详细的应急预案，明确应急组织、
救援队伍、救援装备和救援路线等。
定期进行应急演练
02
定期组织应急演练，提高员工应对突发事件的能力和水平，确
标准化发展
水力压裂技术将逐步建立和完善相关标准体系，提高技术应用的 可重复性和可靠性。
面临的挑战与机遇
资源环境压力
随着资源开发需求的增加，水力压裂技术面临着资源环境压力的挑 战，需要加强环境保护和资源利用的平衡。
技术创新需求
水力压裂技术需要不断创新和改进，以满足不断变化的市场需求和 技术要求。
国际化竞争
随着国际化程度的提高，水力压裂技术面临着激烈的国际竞争，需要 加强技术研发和品牌建设。
未来发展方向
拓展应用领域
水力压裂技术将进一步拓展应用领域，不仅限于石油和天然气领 域，还将应用于其他领域如地热、核能等。
提高施工效率
通过技术创新和智能化发展，提高水力压裂施工效率，缩短施工周 期，降低成本。
加强国际合作
压裂设备与工具
压裂泵选择
根据施工规模和压力需求，选择 合适的压裂泵，确保其性能稳定、
安全可靠。
支撑剂选择
根据储层特性和施工要求，选择合 适的支撑剂类型和规格，确保其满 足施工要求。
压裂工具配套
根据实际需要，配套相应的压裂工 具，如混砂器、搅拌器等，确保施 工过程的顺利进行。
压裂施工流程
施工前述 • 水力压裂技术实施过程 • 技术监督要点 • 安全与环保要求 • 案例分析 • 未来展望
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。
光纤测压裂原理范文
光纤测压裂原理范文光纤测压裂是一种新型的测压技术，利用光纤传感器和压裂操作相结合，以实时监测和评估液体在井下压裂作业中的压力情况，从而提高压裂操作的安全性和效率。
光纤测压裂技术的原理基础是光纤传感技术和压裂作业的基本原理相结合，下面将对光纤测压裂的原理进行详细介绍。
1.光纤传感技术光纤传感技术是一种利用光纤作为传感元件的新型传感技术，其基本原理是通过在光纤中引入光纤光栅（FBG）或光纤布拉格光栅（FBGS）模块，利用变化的应变或温度引起光栅的频率改变，进而实现对物理量的测量。
光纤传感技术具有高灵敏度、快速响应、抗干扰能力强等优点，被广泛应用于石油、天然气、核电、民用建筑等领域。
2.压裂作业原理压裂作业是一种通过在井下注入高压液体并对裂缝施加压力使岩石开裂，从而提高油气的产量的作业方式。
在压裂作业中，液体被压入井下形成高压，然后再施加水力压裂或压裂炮等装置对目标层进行压裂，使岩石断裂产生裂缝，最终实现增产的目的。
3.光纤测压裂原理在光纤测压裂技术中，首先需要将光纤传感器布设在井下作业区域，通常布设在井下作业管道或施工平台周围。
当液体被压入井下时，液体的压力作用于井下管道和施工平台，由于光纤传感器的高灵敏度，这些微小的应变会引起光栅频率的微小变化。
通过对这些微小变化进行监测和分析，可以实时掌握液体在井下的压力情况，对压裂作业进行实时调整和控制，确保压裂过程中的安全性和有效性。
此外，光纤传感技术还可以实现对压力曲线的实时记录和分析，为后续的作业提供数据支持。
总的来说，光纤测压裂技术利用光纤传感器实时监测井下压裂作业的压力情况，通过对压力变化进行分析和处理，实现对压裂作业的实时监控和调整，提高了压裂作业的安全性和效率。
随着技术的不断进步和应用范围的扩大，光纤测压裂技术在油气开采领域将有着广阔的发展前景。
油水井常见措施分类与简介
13转采：是指原来是注水井， 由于井网的改变，或者注水井 段因注比进水、注水层位井况 出现问题而没法再注水等原因 改为采油井的措施。
1
2
3
2.注水井措施
1
1水井增注：水井增注分为压裂、酸化增注和挤化学药剂增注。水力 压裂增注大多用在特低渗储层，注采井距较大的油田，由于压裂缝长
度和方向难以控制，所以应用时尤其要注意。酸化增注是根据储层岩
田也采用同心管柱或液力投捞式分注管柱进行分注，偏
心封隔器目前是主要分注工具，其缺点是在井斜超过
注水层段
35度的井难度较大。
注水层段
水力锚
偏1
Y341型 封隔器
偏2
Y341型封 隔器
偏3
撞击筒 球座
4换分注结构：是指原分注层位达 不到分注效果或原井下封隔器失 效，重新作业换封隔器的措施， 也是一般的修井作业措施。
施。
○ 补孔是指开发初期因开发政策的要求，工艺条件的限制等射孔不完善或孔密低，根据生产情况 补射开一些层或加密射孔的一种措施。
三．5上返:是指封住原生产层段返至上一个层段生产的措施。
2解堵：一般指近井地带储层因生产过程、修井作业等造成污染。通过物理， 化学方法解除污染堵塞的常规措施，酸化属于解堵类型的措施。
3.2.采油井措施的选井条件
油井措施类型中水力压裂、酸化、堵水措施要考虑有液体进 入储层，所以一般情况下，要考虑有足够的地层能量，越是 接近原始压力系数越有利于压裂、酸化液和堵水剂在不需要 堵水层的返排。
其他类的措施选井也要充分考虑油井能量，地层能量过低极 易在作业时造成储层污染。
三．3措施前培养
1.油井措施分类
油井措施从措施方式上讲大致有水力压裂， 解堵（物理、化学）、调层、补层、补孔， 上返、回采、合采、堵水（物理、化学）、 挤油、挤液、卡隔水、分采、调参（井下、 地面）、转采、大修等。
井下作业修井技术现状及新工艺的优化
井下作业修井技术现状及新工艺的优化摘要：本文介绍了井下作业修井技术的现状以及新工艺的优化。
首先概述了井下作业修井技术的定义和重要性，然后分析了当前井下作业修井技术的现状，包括技术水平、应用范围和存在的问题。
接着，本文重点介绍了新工艺的优化，包括工艺流程、设备、材料和人员配置等方面的改进。
关键词：传统修井方法；井下作业修井技术；新工艺优化一.引言：随着石油、天然气行业的不断发展，井下作业修井技术也越来越受到人们的关注。
井下作业修井技术是指对井下复杂情况进行处理和修复的一门技术，它是保证石油、天然气等资源安全、稳定、高效开发的关键技术之一。
然而，当前井下作业修井技术的现状并不理想，存在一些问题，如技术水平不高、应用范围有限、安全风险大等。
因此，对新工艺进行优化是十分必要的。
二.井下作业修井技术的定义和重要性井下作业修井技术是指对井下复杂情况进行处理和修复的一门技术，是保证石油、天然气等资源安全、稳定、高效开发的关键技术之一。
井下作业修井技术是指在井下进行的油井修井工作，旨在改善井筒状况，提高油井的产能和产油效率，延长油井的使用寿命，并保证油井的安全运行。
修井工作的流程包括清洗井筒、防腐处理、井壁无损检测及裸眼修井等。
井下作业修井技术的重要性体现在以下几个方面：首先，修井技术可以增加油井产能。
井筒中会出现各种堵塞物，如沉积物、泥浆等，导致油井产能下降。
通过修井技术，可以清除井筒中的堵塞物，保证井筒通畅，从而提高油井的产能。
其次，修井技术可以延长油井的使用寿命。
油井经过一段时间的生产，会因为沉积物的堵塞或井壁的破损而出现问题，产能下降甚至停产。
通过修井技术，可以清除井筒中的沉积物，修复井壁的破损，延长油井的使用寿命。
修井技术可以提高产油效率。
修井工作可以根据油井的实际情况进行精确修复，改善油井的产油效率。
可以通过选择合适的修井工艺和工具，进行有效的裂缝修复和增注水等措施，提高产油效率。
修井技术可以保证油井的安全运行。
水力压裂新工艺和新技术
1端部脱砂压裂技术（TSO）随着油气田开采技术的发展和多种工艺技术的交叉综合运用，压裂技术应用范围已不再局限于低渗透地层，中高渗透地层也开始用该技术提高开发效果。
当压裂技术应用于中高渗透性地层时，希望形成短而宽的裂缝，并尽可能地将裂缝控制在油气层范围内。
为了适应这一特殊的要求，国外于20世纪80年代中期研制开发了端部脱砂压裂技术，并很快应用于现场，目前国内也开展了这方面的研究，并取得了很大的进展。
（1）端部脱砂压裂的基本原理端部脱砂压裂就是在水力压裂的过程中，有意识地使支撑剂在裂缝的端部脱砂，形成砂堵，阻止裂缝进一步向前延伸；继续注入高浓度的砂浆后使裂缝内的净压力增加，迫使裂缝膨胀变宽，裂缝内填砂浓度变大，从而造出一条具有较宽和较高导流能力的裂缝。
端部脱砂压裂成功的关键是裂缝的周边脱砂，裂缝的前端及上下边的任何部分不脱砂都不能完全达到预期的目的。
端部脱砂压裂分两个不同的阶段。
第一阶段是造缝到端部脱砂，这实际上是一个常规的水力压裂过程，目前的二维或三维模型都可以应用。
第二阶段是裂缝膨胀变宽和支撑剂充填阶段，这一阶段的设计是以物质平衡为基础，把第一阶段最后时刻的有关参数作为输入参数来完成的。
（2）端部脱砂压裂的技术特点在端部脱砂压裂技术中，压裂液的粘度要满足两方面的要求：一是保证液体能悬砂，二是有利于脱砂。
若压裂液的粘度过低，液体内不能保证悬砂，裂缝的上部就会出现无砂区，达不到周边脱砂的目的，在施工过程中也容易导致井筒内沉砂。
若压裂液的粘度过高，滤失就会较慢，难以适时脱砂。
所以端部脱砂压裂技术对压裂液的粘度要求比常规压裂液的要严格一些。
和常规压裂相比，端部脱砂压裂技术的泵注排量要小，这是为了减缓裂缝的延伸速度，控制缝高和便于脱砂。
前置液的用量也比常规压裂少，目的是使砂浆前缘能在停泵之前到达裂缝周边。
而端部脱砂压裂的加砂比通常高于常规压裂，以提高裂缝的支撑效率。
（3）端部脱砂压裂的适用范围端部脱砂压裂技术的突出特点是靠裂缝周边脱砂憋压造成短宽缝，因此只能在一定的条件下使用。
井控技术培训教程
压裂施工中的井控要求
施工前井控准备
01
包括井口装置检查、压裂液及支撑剂准备、施工管柱及井下工
具检查等。
施工过程中的井控监测
02
实时监测井口压力、注入排量、施工曲线等参数，确保压裂施
工的安全和效果。
压裂后井控处理
03
包括放喷、测试、关井等操作，确保井口安全并验证压裂效果
。
酸化过程中的井控管理
酸化液的选择和准备
完井方式选择
根据地层特性和开发需求，选择合适的完井方式，如裸眼完井、 套管完井等。
固井作业规范
进行固井作业时，确保水泥浆性能、注水泥量等参数符合设计要求 ，提高固井质量。
井口装置安装与试压
安装井口装置后，进行试压作业，检验井口装置的密封性和承压能 力。
03
CATALOGUE
压裂、酸化等增产措施中的井控技术
原因三
地质因素。包括地层压力异常、地层破裂压力低、地层 流体性质复杂等地质条件，增加了井控难度和风险。
教训一
加强井控设备管理。定期对井控设备进行检查、维护和 更新，确保其处于良好状态，提高设备可靠性。
教训二
规范操作程序。制定完善的钻井操作规程和应急处置预 案，加强员工培训和演练，提高员工操作技能和应急处 置能力。
拓展国际视野
关注国际井控技术发展动态，学习借鉴先进经验和做法，提升我国井 控技术水平。
THANKS
感谢观看
04
CATALOGUE
井下作业过程中的井控安全保障
井下作业类型及风险点识别
井下作业类型
包括钻井、完井、修井、试油、 压裂等作业。
风险点识别
针对不同作业类型，识别出可能 存在的风险点，如井口装置失效 、井喷、井漏、卡钻等。
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用于实时监测和控制油田水力压裂作业
的井下先进工具技术
摘要：本文旨在介绍用于实时监测和控制油田水力压裂作业的井下先进工具
技术。
水力压裂是一种常用的增产技术，然而，传统的压裂作业缺乏实时监测和
控制，导致资源浪费和效果不佳。
为此，研究人员开发了各种井下先进工具技术，用于实时监测和控制压裂作业，从而优化施工参数，提高增产效果，节约成本。
本文将重点介绍井下先进传感器、智能工具和自适应控制技术，探讨它们在水力
压裂作业中的应用和优势。
关键字：水力压裂，井下先进工具技术，实时监测，自适应控制
引言：
水力压裂是一种常用的增产技术，通过高压液体将压裂液体注入油层，从而
打破岩石裂缝，增加油气流通通道，提高产能。
然而，传统的压裂作业缺乏实时
监测和控制手段，导致施工参数不精确，往往造成资源浪费和效果不佳。
为了提
高水力压裂作业的效率和成果，研究人员开发了多种井下先进工具技术，用于实
时监测和控制压裂过程。
1.井下先进传感器技术
1.1传感器技术的作用和意义
传感器技术是一种能够将物理量或化学量转换为可用于测量和监测的电信号
的装置。
在油田水力压裂作业中，传感器的作用至关重要。
通过安装在井下工具
中的传感器，可以实时监测和收集压裂过程中的关键参数，如压力、温度、流量、液位等数据。
这些数据对于优化压裂施工参数、实现增产效果和节约成本具有重
要意义。
传感器技术的发展和应用，为水力压裂作业提供了可靠的数据支持和基础。
1.2压裂过程中需要监测的关键参数
在水力压裂过程中，有一些关键参数需要进行实时监测，以确保压裂作业的
安全和有效。
其中包括：
压力：监测井下压力可以帮助工程师了解压裂液体在岩石裂缝中的扩散情况，避免过高或过低的压力造成不必要的损失。
温度：压裂液体的温度变化可能会影响压裂作业的效果，因此实时监测温度
有助于优化压裂参数。
流量：监测压裂液体的流量可以判断压裂液体注入速率，保证注入量的精确
控制。
液位：监测液位可以判断压裂液体在油井中的高度，避免注入不足或过量的
情况。
1.3先进传感器在实时监测中的应用案例
先进传感器在水力压裂作业中得到广泛应用，以下为一些实际应用案例：
压力传感器：安装在井下工具中的压力传感器可以实时监测压裂液体在井下
的压力变化，帮助工程师了解压裂过程中的压力分布和变化趋势。
温度传感器：通过安装在压裂液体管道中的温度传感器，可以实时监测压裂
液体的温度，帮助工程师调整注入速率和液体温度，优化压裂效果。
流量传感器：流量传感器可以安装在压裂液体管道中，实时监测压裂液体的
流量，确保注入量的准确控制，避免浪费。
液位传感器：安装在油井中的液位传感器可以监测压裂液体的高度，帮助工
程师调整注入量，保证压裂作业的安全和高效进行。
通过先进传感器技术的应用，石油工程师能够实时获得压裂过程中的关键数据，从而更好地控制压裂作业，提高生产效率，降低成本，实现油田水力压裂作
业的优化和自动化。
2.井下智能工具技术
2.1智能工具的功能和特点
井下智能工具是指具备自主感知、数据处理和智能控制功能的工具设备，它
们能够在压裂作业中实时获取和分析各类数据，并根据数据结果做出相应的智能
决策和调整。
其主要功能和特点包括：
a) 自主感知：智能工具配备多种传感器，能够实时感知井下的物理和化学
变量，如压力、温度、流量、振动等。
通过感知，工具能够获取丰富的实时数据，为后续数据分析和决策提供支持。
b) 数据处理与分析：智能工具内置强大的数据处理单元，可以对感知到的
数据进行实时处理和分析。
通过数据分析算法，智能工具能够提取有用的信息，
识别异常情况，为优化决策提供数据支持。
c) 智能决策和控制：基于数据处理和分析的结果，智能工具可以实现自主
决策和智能控制。
例如，在压裂作业中，智能工具可以根据实时监测到的压力和
流量数据，自动调整压裂液体的注入速率和压力，以实现更精确的控制和优化效果。
2.2智能工具在压裂作业中的应用场景
井下智能工具在水力压裂作业中具有广泛的应用场景，例如：
a) 智能压裂泵：智能压裂泵配备先进的传感器和控制系统，能够实时监测
泵的运行状态和压裂液体的流量，实现自动调整泵的运行速率，提高压裂作业的
效率和节能。
b) 智能下承压裂工具：智能下承压裂工具能够感知井下的压力变化，通过
智能控制系统实现自适应调整，保持压力稳定，避免压裂过程中的压力波动，提
高压裂效果。
c) 智能测井工具：智能测井工具具备多种传感器，能够实时测量油井的物
理特性，如温度、压力和产液量等，为优化井下作业提供关键数据支持。
2.3智能工具对压裂作业的优化效果
井下智能工具的应用可以显著提高油田水力压裂作业的效率和生产力，具体优化效果包括：
a) 提高作业效率：智能工具能够实现自动化和智能化控制，减少人为操作的干预，从而提高作业效率和生产效率。
b) 优化控制策略：智能工具能够实时监测压裂过程中的关键参数，根据数据分析结果优化控制策略，实现更精确和稳定的压裂作业。
c) 节约成本：智能工具通过优化控制和自动化运行，可以减少能耗和材料消耗，降低作业成本，提高经济效益。
d) 提高安全性：智能工具的自动化和智能控制功能可以减少人为操作的风险，提高作业的安全性和稳定性。
综上所述，井下智能工具技术在水力压裂作业中具有重要的应用价值，其自主感知、数据处理和智能决策功能可以提高作业效率、优化控制策略、节约成本和提高安全性，对于实现水力压裂作业的智能化和优化具有重要意义。
3.井下自适应控制技术
井下自适应控制技术是一种先进的方法，通过实时监测数据来调整系统的控制策略，使系统能够自主地进行调整和优化。
其原理包括反馈控制原理、模型识别和参数估计，以及控制策略优化。
在水力压裂作业中，该技术应用广泛。
自适应控制技术在压裂作业中的应用包括压裂泵自适应控制、下承压裂工具自适应控制和自适应调整注入参数。
通过实时调整压裂泵的运行速率、下承压裂工具参数和压裂液体组成，该技术可以实现更精确和高效的压裂控制，提高作业效率和压裂效果。
井下自适应控制技术的应用可以提高水力压裂作业的效率和稳定性。
它能自动调整控制策略，提高作业效率和生产率。
通过优化控制精度，它可以实现更精
确和稳定的压裂控制，提高压裂效果。
此外，自适应控制技术的智能化和自动化特性还能降低人为错误和事故风险，提高作业的安全性和可靠性。
总结：
本文综述了用于实时监测和控制油田水力压裂作业的井下先进工具技术。
传统的压裂作业由于缺乏实时监测和控制手段，容易造成资源浪费和效果不佳。
而井下先进工具技术，如先进传感器、智能工具和自适应控制技术，为压裂作业提供了全新的解决方案。
这些技术可以实时采集压裂作业的关键参数，自动调整施工参数，从而实现优化施工和节约成本的目标。
未来，随着技术的不断发展和完善，井下先进工具技术将在油田水力压裂作业中发挥越来越重要的作用，为石油行业的高效生产和可持续发展贡献更多力量。
参考文献
[1]晏成梅. 油气井压裂裂缝微地震监测系统的研究[D].中国地质大学(北京),2020.
[2]王宝磊.水力压裂增产技术研究进展[J].化工设计通讯,2018,44(11):59.。