GeoEast-ESP微地震实时监测系统(V1.0)

ＧｅｏＥａｓｔ－Ｅ　ＳＰ　实肘监测案统　ｌ　

＿储仿东李彦鹏徐刚刘博容娇君郭晓中　ｌ中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司　

摘要：致密砂岩油气、煤层气、页岩气等非常规油气资源正成为当前及未来储量增长的重点，水力压裂是非常　规油气开发必不可少的一项技术，微地震监测能　够实时提　瘁裂缝瓣络动态展布，指导水力压裂施工并评估压裂效果。　ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ系统实现了微地震井中和地面实时监测的采集、处理解释一体化，在速度模型优化、噪声压制、实时定　位等方面取得技术突破，探索了基于低信噪比微地震信号的去噪及信号增强技术，增强了微地震事件初至的自动拾取　及定位的现场实时性，具备将监鞭４成果与压裂曲线、测井、地震资料等综合解释的能力。井中监测现场定位时间小于　３ｓ，地面监测定位时间小于３（）ｓ，２４ｈ内提交现场监测成果，定位误差在ｌＯｍ以内。已在国内　１７个油气田实时监测２０（）　多井１０００多层段的水力压裂，为施工参数调整、优化压裂方案提供了技术保障。　关键词：水力压裂；微地震监测；微地震事件；初至拾取；定位；裂缝　ＯＯｌ＿１０．３９６９／ｊ．ｉ　ｎ．１００２－３０２ｘ．２０ｌ５．ｚ１．００２　中囤分类号：Ｐ６３１　文献标识码：Ａ　

由于美罔页岩气开发取得巨大成功，改变了美　ｌ　油气供应的现状，引发了其他国家开发页岩气的热　情。中罔的页岩气呵采资源量为２５　Ｘ　１０　ｍ　，与美国的　２８．３　Ｘ　ｌ０　ｍ　相当…。但足中国与美国相比无论地表特　征还是地下地质构造都存在巨大筹异，需要大力发展　适合中　复杂陆相页岩气的地质评价、水平井钻井、　水力　裂、微地震监测等相关技术。　ＧｅｏＥａｓ！一ＥＳＰ实现了微地震井中和地面实时监测的　采集、处理解释一体化，在速度模　优化、噪声压制、　实时定位等方而取得技术突破，探索了基于低信Ｉ噪比　做地震信号的去噪及信号增强技术，增强了微地震事　件初至的自动拾取及定位的现场实时性，具备将监测　成果　压裂曲线、测井、地震资料等综合解释的能力。　为储层改造　裂施Ｔ参数调整、优化方案提供了技术　保障，降低了非常规油气的开发风险。　１　作用与用途　ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ具备井中监测和地而监测的采集论证　功能，正演模拟微地震波场，分析事件叮检测性和定　位不确定性，具有微地震监测实时处理功能　维可　视化显示和分析解释成果。　ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ能为非　吊ｘｔ＊　规油气开发、ＣＯ，　、：仔等提　供实时的裂缝网络形态空问展布，指明最大主　，Ｊ　‘　向，估算ｓＲＶ（Ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ　Ｒｅｓｅｒｗｆｉｒ　Ｖｏｌｕｍｅ，储　改造　体积）等，指导和优化压裂力　案，为油ｌＩＩ开发提供技　术支撑　

２技术方法　２．１　微地震监测采集技术　通过弹性波动方程埘接收信号进行数值模拟，分析　纵波反射、横波反射、折射等波场，排除初至波干扰较　大的检波器采集深度，确定最佳观测井段位置　根据以　往同一区域的做地震监测成果绘制事件震级和监洲距离　以及与能量衰减的关系。南水力压裂参数、储层岩ｒ　物　理性质等估算徽地震破裂能量和传播距离近似火系，利　用传感器响应特征和地震波在地层介质的哀减系数，数　值模拟检波器检测微地震震级　域（冈１　、　在地面监测的微地震能量来自地下ＪＬ干水储　，　地表干扰较大，采集信号能量更弱。井・｝Ｊｌ１与地表联合　监测可以将井中检波器数据作为参考道修正地曲柃波　器的数据误差，微地震事件在深度卜的定位精度得刽　很大提高（罔２），更有利于震源机制反演。　

基金项目：中国石油天然气集团公司科研项目“微地震监测技术研究及应用”（编号：２０１１Ａ一３６（）５）；中国石油天然气股份有限　公司科研项目“体积改造设计、实时监测及压后评估技术”（编号：２（）１３ＦＣＧＹＬＧＺ（Ｘ）Ｉ）。　第一作者简介：储仿东，１９９７年毕业于江汉石油学院物探专业，高级工程师，目前从事微地震监测研究工作电话：（）３１２　３８２５４８５．Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｕｆｈｎｇｄｏｎｇ＠ｃｎｐｃ．ＣＯＩ１１．Ｃｌ１　

８　科｛ｆ曼论　－２０１５年培　一　。　。　。　■　单　图１　井中监测范围分析图　

图２地面监测事件定位模拟　２．２微地震监测处理技术　微地震处理定位精度是监测项目成功的关键，主　要受信号信噪比、速度模型精度的控制，实时监测要　求更快的计算方法。该项技术包括４个方面。　一是基于校验炮属性的微地震事件筛选。射孑Ｌ信　号的旅行时等属性和压裂微地震事件具有相似性，利　用射孔信号的时差把微地震信号初值拉平至时差基本　为零。再中值叠加避免强干扰影响，叠后振幅明显加强，　干扰减弱，在瞬时振幅ｔ表现为强振幅，瞬时频率有　稳定的主频范同，联合判断可准确筛选微地震事件。　二是网格搜索定位。将可能产生微地震的ｉ维空　间区域网格化成若干单元，比较微地震传播的实际射　线路径初至时间与理沦旅行时，搜索到最小误差的单　元为微地震的初始位置　】。初始设置搜索的粗网格大小，　如果某一网格定位误差最小值接近全局搜索空间的最　小值．在该网格区域自动产生更小搜索网格，直到小　于设置的定位精度（图３），获得微地震事件的位置。　ｉ足地面监测静校正。地面监测采集的信号会受　到地表起伏和近地表风化层厚度变化的影响。将检波　器测量高程、高速填充速度计算高程静校正，利用已　知射孔点的微地震信号，拾取初至走时，反演等效速　度模型。根据已校正的射孔事件初至，再利用等效速　仃嚣仿东箨：ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ微地键实时监测系统（Ｖ１．０）　图３　４口水平井井中监测事件定位　度进行ＮＭＯ（Ｎｏｌ，Ｉ￣ｌ，：Ｃｌｌ　Ｍｏｖｅｏｕｔ，正常时差）时差校正，　求取剩余时差获得剩余校正量。有效事件同相轴能被　拉平，微地震事件定位精度大大提高（罔４）。　图４典型事件相对时差校正　四是多尺度网格能量扫描相对定位。将校验炮作　为主事件进行时差校正，进一步按排列叠加有效事件，　识别每个有效事件的初至极性，在极性和时差校正的　基础上采用多尺度网格能量扫捕方法获得事件的相对　定位结果（冈５）。对初至进行极性校正再叠加，避免　了能量扫描时的正负极性能量抵消。多尺度网格能量　扫描方法避免了求解陷入局部极优，计算量相对小，　精度得到提高　。　２．３微地震监测解释技术　

２．３．１　ｂ值的应用　Ｂ．Ｇｕｔｅｎｂｅｒｇ和Ｃ．Ｆ．Ｒｉｃｈｔｅｒ于１９４４年提出了地震序　列的频率一震级关系Ｉ４Ｉ：　ｌｇⅣＭ＝　６Ｍ　（１）　式中　～震级；　

２０１５年增刊・石油科技论坛　９　

■●　．、　自　：　至　

一　

簿囊　；　戳疆辫　

鼹蕊　．　图５地面监测多尺度网格能量扫描定位成果　７ｖ　一大于震级　的事件数；　６——ｌｇＡ，与　交会图的线性拟合斜率；　——常数，地区不同有差异。　微地震的时序性和能量差异属性，可以利用事件　序列的频度一震级关系计算ｂ值。压裂产生的微地震　事件ｂ值为２左右，高于１．２的是诱发事件，与天然断　层相关事件的ｂ值为ｌ左右，高ｂ值对应低应力，ｂ值　增加意味着裂缝开启，下降对应裂缝闭合。正断层ｂ　值大于走向滑移断层，走向滑移断层ｂ值大于逆断层。　２．３．２　ＳＲＶ优化　储层改造体积（ＳＲＶ）是对有效破裂产生微地震　事件的裂缝网络体积拟合，根据微震事件的纵波、横　波形相似性、旅行时差、能量比及发生时间等进行事　件云分簇，剔除关联性差的弱微震事件，得到可靠的　ＳＲＶ。孤立的弱信号事件不参与计算，优化的ＳＲＶ近　似储层改造体积。　

３产品结构与参数指标　ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ采用了跨平台的技术方案，以Ｑｌ　（Ｑ—ＴｒｏｌｌＴｅｃｈ）软件平台作为界面开发的主要Ｔ具，　算法程序采用Ｆｏｒｔｒａｎ和ｃ＋＋等的编程语言。功能模块　包括采集论证、预处理、事件处理、ｊ三维可视化和综　合解释，模块较为齐全，有多种算法可选。数据结构　管理包括测井、压裂及定位结果等不同类型。　ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ井中监测现场定位时间小于３ｓ，地　面监测定位时间小于３０ｓ，２４ｈ内提交现场监测成果，　定位误差在１Ｏｍ以内：　

４现场应用情况　一口致密油水力压裂井中监测实例，岩性为灰质　粉砂岩，压裂井为水平井，监测井为直井，监测距离　为１９９～７１９ｍ。水平井轨迹测深（水平段）３４５８．２～　

４７６３．Ｏｍ，水平段长度为１２００ｍ，总液量为２３５８０ｍ　，　总砂量为１２８８ｍ　，最大施工排量为１　ｌｍ’／ｍｉｎ　微地震事件有效定位１３１２０个，最大震级为里氏　

一０．４６级，最小震级为里氏一３．４２级。现场监测发现第　一段压裂产生的微地震事件扩展到第二段位置，甲方　据此调整了后续各压裂段位置。裂缝沿垂直于井轨迹　最大主应力方向均匀扩展，部分压裂段裂缝方向为近　南北向，事件能量明显偏大的位置为天然裂缝（网６）　

５结论　非常规油气及油田后期剩余油经济开采都需要　通过水力压裂技术才能够实现，ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ微地震　监测系统为压裂施一ｒ提供了有效支撑和指导，提高　了压裂改造的针对性和效果。该系统从采集到处理　解释，软件整体配套、功能完善，获得冈家授权专　利１６项（表１）、计算机软件著作权２项、技术标　准２项，打破了国外技术垄断，已达到国内领先、　国际先进水平。现已经安装３０多套，节约软件购置　费约千万元。　ＧｅｏＥａｓｔ—ＥＳＰ已在１７个油气田的２００多个页岩气、　致密砂岩油气层、煤层气层的水力压裂中实时监测，　为施工参数调整、优化压裂方案提供了技术保障，提　高了压裂人员对裂缝产生过程的认识，降低了非常规　油气的开发风险，同时为甲方降低成本逾１亿元，具　有良好的推广应用前景。　

【参考文献】　【１】国土资源部中国地质调查局．中国页岩气资源调查报　告（２０１４）［ＥＢ／ＯＬ］．２０１５一（）６—１（】．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃ　．ｇｏｖ．ｏｎ／　ｘｗｔｚｇｇ／ｊｒｇｅｎｇｘｉｎ／１２２７４９．ｈｔｍ．　Ｃｈｉｎａ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ．Ｃｈｉｎａ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｓｕｒｖｅｙ　ｒｅｐｏｒｔ（２０１４１［ＥＢ／ＯＬＩ．２０１５一ｆ）６—１０．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｇｓ．ｇｏｖ　ｃｎ／ｘｗｔｚｇｇ／ｊｒｇｅｎｇｘｉｎ／１　２２７４９．ｈｔｍ．　ｆ２１２肖卫国，唐云凯，靳平，等．微震监测中定位方法的　

７０石　技论坛・２０１５车增刊　．　．