压裂裂缝监测技术
井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价_王治中
收稿日期:2005-08-17作者简介:王治中(1969-),男,中国石油大学(北京)在读博士,从事油气井岩石力学和出砂预测研究工作。
文章编号:1000-3754(2006)06-0076-03井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价王治中1,邓金根1,赵振峰2,慕立俊2,刘建安2,田 红1(11中国石油大学,北京 102249;21长庆油田勘探开发公司,陕西咸阳 712000)摘要:井下微地震监测技术作为监测压裂效果的有效手段之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。
本文在简要介绍井下微地震压裂监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器的布置优化、井筒体液设计和压裂设计,并利用微地震压裂监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。
该方法对于验证传统方法的准确性、提高裂缝测试水平及油田开发效果具有重要意义。
关键词:微地震技术;水力压裂;施工设计;监测;裂缝展布;油田应用;效果分析中图分类号:TE35711 文献标识码:A水力压裂作为油气增产的主要措施已被广泛应用于现代石油工业。
经济有效的水力压裂应尽可能地让裂缝在储层延伸,防止裂缝穿透水层和低压渗透层[1,2]。
现场作业表明,水力压裂的效果往往不是十分明显,有时由于穿透隔层而导致失败,造成油层压力体系破坏,影响油田的开发效果[3]。
因此,研究裂缝扩展规律、优选压裂作业参数,并采取有效措施控制裂缝的扩展形态是提高压裂处理效果的基础。
但从油田实践看,由于受监测手段的限制,对裂缝扩展规律的认识还十分有限。
井下微地震监测技术作为监测水力压裂裂缝扩展的最佳方法之一,首次在长庆油田的庄19井区得到了应用。
本文在简要介绍井下微地震监测技术的基础上,论述了选井选层设计、测震传感器布置优化、井筒液体设计和压裂设计方法,并利用微地震监测结果分析了压裂井的裂缝展布特征,验证了压裂施工效果。
1 井下微地震裂缝监测技术微地震压裂监测技术的主要依据是,在水力压裂过程中,裂缝周围的薄弱层面(如天然裂缝、横推断层、层理面)的稳定性受到影响,发生剪切滑动,产生了类似于沿断层发生的/微地震0或/微天然地震0。
煤层气井水力压裂技术
适用于低渗透煤层，能够提高煤 层的渗透性，增加天然气产量， 是煤层气开发中的关键技术之一 。
技术原理
01
02
03
高压水流注入
通过高压水泵将高压水流 注入煤层，利用水压将煤 层压裂。
支撑剂填充
在压裂过程中，向裂缝中 填充支撑剂，如砂石等， 以保持裂缝处于开启状态。
气体流动
压裂后，煤层中的天然气 通过裂缝和孔隙流动，被 开采出来。
智能化发展
利用人工智能、大数据和物联网技术，实现水力压裂过程 的实时监测、智能分析和自动控制，提高压裂效率和安全 性。
绿色环保
研发低污染或无污染的压裂液和支撑剂，降低压裂过程对 环境的影响，同时加强废弃物的处理和回收利用。
多层压裂和水平井压裂
发展多层压裂和水平井压裂技术，提高煤层气开采效率， 满足市场需求。
煤层孔隙度
孔隙度决定了煤层的储存空间和吸附能力，孔隙度高的煤层有利于 气体的吸附和扩散。
压裂液性能
பைடு நூலகம்
粘度
粘度是压裂液的重要参数，它决 定了压裂液在煤层中的流动阻力， 粘度越高，流动阻力越大。
稳定性
压裂液的稳定性决定了其在高压 和高剪切条件下保持稳定的能力， 稳定性好的压裂液能够保持较好 的流动性和携砂能力。
解决方案
为了降低水力压裂技术的成本，研究 人员和工程师们正在探索新型的压裂 液和支撑剂，以提高其性能并降低成 本。同时，优化压裂施工方案、提高 施工效率也是降低成本的有效途径。 此外，加强设备的维护和保养、提高 设备的利用率也是降低水力压裂成本 的重要措施之一。
06
水力压裂技术的前景展 望
技术发展方向
能力和导流能力。
裂缝网络设计
裂缝走向
压裂工艺基础知识介绍
压裂工艺基础知识介绍目录一、压裂工艺概述 (2)1. 压裂的定义与目的 (2)2. 压裂技术的发展历程 (3)3. 压裂工艺的重要性 (5)二、压裂工艺基本原理 (6)1. 压裂液的组成及作用 (7)（1）主要成分 (8)（2）添加剂的功能 (9)2. 压裂液的流动性与黏度控制 (10)3. 岩石的破裂机理 (11)（1）应力与应变的关系 (12)（2）岩石的破裂条件 (13)三、压裂工艺操作流程 (14)1. 井场准备与设备配置 (16)（1）井场选址与布局 (17)（2）设备选择与配置 (18)2. 施工前的准备工作 (19)（1）井筒处理 (21)（2）压裂液的准备 (21)3. 压裂施工流程 (23)（1）压裂液的注入 (24)（2）压力控制 (25)（3）裂缝的扩展与控制 (26)4. 施工后的工作 (28)（1）井场清理 (29)（2）数据分析与评估 (30)四、压裂工艺的关键技术 (31)一、压裂工艺概述压裂技术是一种常用的油气藏开发技术，是指通过将高压介质注入油气藏缝中，以增加缝隙的有效面积，从而提高油气采收率的一种工艺。
压裂就是利用外力的强大冲击，使岩石裂缝变大或者新形成裂缝，从而扩大油气藏的产能。
评价及设计:对油气藏进行详细的测井、物理模型模拟等，确定压裂的适宜性及最佳工艺参数，例如压裂液种类、压裂泵送量、压裂压力等。
压裂泵送:通过压裂泵等设备，将压裂液以高压泵入油气藏中，使岩石裂开。
压裂液选择:压裂液种类多样，常见的有水基粉体系、水基酸体系、油基体系等，其选择要考虑油气藏特征和压裂目标。
控压处理:压裂完成后，需要通过控压处理，稳定油气藏，防止裂缝过早闭合。
压裂技术在油气田开发中得到广泛应用，特别是对低渗透或岩性和天然裂缝发育不良的油气藏，其效果显著，能够有效提高油气产能。
1. 压裂的定义与目的压裂技术是油气井增产及煤层气、页岩气等非常规油气资源高效开发的一种关键工艺。
在地下油气井实施过程之中，由于岩石的密实性和高渗透层间的限制，油气井的生产能力受到自然渗透率的束缚，进而导致产能低下。
二氧化碳干法压裂技术的应用及优缺点
深和定位，所以测量人员可以在整理内业时，根据无人船测探仪测深记录上的模拟记录信号，在原始记录的数据中精确的提取深水和浅水的特征点，从而能够获得三维坐标数据，便于绘制水下地形图。
图2、图3是无人船准备作业的场景。
图2 无人船现场作业图图3 无人船现场作业基站部分2.3 数据处理与绘图在漠阳江段的无人船水下地形测量作业中。
通过对数据的编辑和校正后，再利用专业的测量软件进行准确计算、修正水位。
然后可以按照测量的日期对数据进行编排，此时要注意所有的原始数据要进行打印备份。
最后对外业手薄进行整理和校正。
采用Ocean Post-Processing V2.03f 处理软件绘制漠阳江水下地形图。
本次无人船测量试验严格执行有关标准和项目各产品的技术规定，同时参考《粤西天然气主干管网项目(阳江-江门干线)1:1000比例尺小型河流定向钻穿越测量项目设计书》的要求执行，确保本次测量结果真实准确，极大的提高了水下测绘工作效率，为粤西天然气管网项目提供了有力的数据支持。
3 结语综上所述，无人船在水下地形测量作业中具有体积轻巧、吃水浅等特点，既能够解决载人船租借困难的问题，也能够降低载人船测量的危险系数，可以在最大限度内提高工作效率和测量水平。
对于近海、水电站以及湖泊、城市内河等水下地形测绘具有相对显著的优势。
因此无人测量船在未来的水域测绘、水域勘察、水质监测、甚至是军事方面的应用都有较大的市场前景。
参考文献：[1]关雷，郑宝华，赵琳，等.浅析无人船在水下地形测量中的应用[J].测绘与空间地理信息，2019, 42 (11): 202-204.[2]高艳.无人船在水下地形测量中的应用与探讨[J].城市勘测，2019 (04): 173-175, 179.作者简介：李作开(1978-)，男，汉族，甘肃民勤县人，大学本科，研究方向：工程测量(GPS 数据处理与精度分析)二氧化碳干法压裂技术的应用及优缺点刘安(中石油渤海钻探井下作业公司，河北 任丘 062552)摘要：干法压裂的压裂介质最重要的是纯液态的二氧化碳。
双探头温度场测井技术在临盘油田压裂裂缝监测中的应用
双探头温度场测井技术在临盘油田压裂裂缝监测中的应用X杜续德(中石化胜利油田临盘采油厂监测大队,山东临邑 251507) 摘 要:通过对双探头温度场测井检测技术的原理及方法的论述,结合临盘油田实际井温场测井资料,明确了裂缝高度对压前的设计准确性及压后评估的重要意义,从而为临盘油田乃至国内各大油田科学合理的开展压裂工艺技术提供了有力的技术支撑。
关键词:压裂;温度场测井;测井监测;裂缝评估 中图分类号:T E 631.8+19 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)10—0085—021 概述水力压裂技术作为国内目前各油田最主要的增产措施之一,已经广泛应用新井投产、探井试油、水井增注等方面,取得了不俗的效果。
裂缝高度数据作为压裂效果验证中的重要参数,一般认为,由于受压裂储层深度及形成裂缝宽度的影响,因而很难通过常规的地球物理方法进行有效监测。
近年来,我国一些单位开展了包括利用微地震和大地电位等方法进行压裂裂缝监测,取得了一定的成果。
但是这些方法存在一定的局限性,例如施工条件较高,作业时间,成本因素等状况。
所以综合来看,发展利用压裂前后井温场测井确定压裂裂缝高度,才是国内各油田应该大力开展的最为行之有效、经济可靠的测试工艺。
LPJC-38双探头温度场三参数组合测井仪是由我单位自行研制的新型仪器,具有测量精确、结构紧凑、成本低廉、适应严苛工作环境、使用保养简便等优点,现已申请国家专利。
仪器由高灵敏度温度场测试仪、自然伽玛测试仪、高精度磁定位计三部分组成。
其特点是利用双温度探头的独特设计进行温度场感应测量,相比单温度探头的普通三参数仪器,由于采用了双探头差分放大,使得井温资料的灵敏度大幅度提高。
打比方说,如果说单探头测井温相当于测速度,那么双探头测温度场就相当于测加速度,也就是绝对温度的二阶导数,因此对于井温场的极小变化都可以明显的显示出来,敏感程度更高。
多年来在我单位广泛应用于压裂井温测试、探沙、找水、找漏、井温剖面等工作,并成功的在外部市场进行了推广,已成功测试2000余口井,取得了不俗的经济效益和社会效益。
石油工业油井压裂技术的优化方案
石油工业油井压裂技术的优化方案压裂技术在石油工业中被广泛应用，它是一种有效的油井增产方式。
然而，传统的压裂技术存在一些问题，包括资源浪费、环境污染和工艺不稳定等。
为了优化石油工业油井压裂技术，下面将提出几种优化方案。
1.改进液体配方目前，压裂液的配方通常是水和各种化学添加剂的混合物。
然而，这种配方在一定程度上会对环境造成污染，并浪费大量的水资源。
为了解决这个问题，可以考虑使用可再生能源替代水作为压裂数的基础。
例如，利用生物质资源制备压裂液，不仅可以减少水的使用，还可以降低对环境的负面影响。
2.优化断裂方向石油工业中常常采用垂直方向的断裂，然而，这种方式限制了油井的产能。
为了提高油井的产能，可以考虑优化断裂方向。
例如，通过水平井的方式进行压裂，可以增加裂缝的表面积，从而提高原油的产量。
3.智能监控和控制系统传统的压裂技术缺乏实时监控和控制系统，往往需要人工干预和调整。
为了提高工艺的稳定性和效率，可以引入智能监控和控制系统。
这样，可以实时监测油井的各项参数，根据数据进行智能控制，从而达到最佳的油井压裂效果。
4.先进的砂岩物理模型传统的砂岩物理模型存在一些问题，包括模型的简化和缺乏真实性。
为了更准确地描述砂岩的物理性质，可以引入先进的砂岩物理模型。
这些模型可以考虑更多的物理参数，从而提高对砂岩的描述和分析能力，为优化压裂技术提供更好的理论基础。
5.多学科协同研究油井压裂技术涉及到多个学科的知识，包括地质学、力学、化学等。
为了更好地优化压裂技术，可以进行多学科的协同研究。
例如，地质学家可以提供更准确的地质信息，力学专家可以模拟和分析裂缝的产生过程，化学专家可以提供更优化的压裂液配方。
通过多学科的协同研究，可以找到更好的优化方案。
总结而言，石油工业油井压裂技术的优化方案包括改进液体配方、优化断裂方向、引入智能监控和控制系统、引入先进的砂岩物理模型以及进行多学科协同研究。
这些优化方案可以提高压裂技术的效率、稳定性和环境友好性，为石油工业的可持续发展提供有力支持。
水力压裂效果评价技术PPT课件
第一部分 压裂压力分析
一、闭合压力确定方法 二、泵注期间的压力分析 三、压裂压力递减分析 四、微裂缝储层滤失问题
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一、闭合压力（Pc）确定方法
定义： 使已存在的裂缝张开的最小缝内压力（已有
裂缝闭合时的流体压力）
理想的情况下（地层均质），pc= σmin（最小 就地主应力）
SV : 上覆应力，Pa Shi : 初始水平应力，Pa
: 毕奥特常数
pi : 地层内孔隙压力, Pa
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二、泵注期间的压力分析
压
破裂
加砂
力
F 前置液
携砂液
停泵 裂缝闭合
a b
排量不变，提高砂比，压力升高 E 反映了正常的裂缝延伸
a—致密岩石 b—微缝高渗岩石
管内摩阻
裂缝延伸压力（静）
1、施工压力与时间的关系
三个方程： ➢ 裂缝宽度方程 ➢ 裂缝内压力方程 ➢ 连续性方程 三维模型多一个方程： 缝高方程
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裂缝宽度方程
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压力方程
缝内压力梯度取决于压裂液的流变性、液体流速、缝宽 沿缝长的压力梯度：
n
dp dx
K w 12 n
q i
h f
牛顿液(n 1, K ,压裂液粘度) :
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Cater模型假设
(1)在缝长和缝高方向，缝宽度相等且不随时间变化 (2)压裂液从裂缝壁面线性地渗入地层 (3)裂缝内某点的滤失速度取决于该点接触液体的时间：
v(x,t)
C (x,t) t
t (x)
(4)裂缝内各点压力相同，且等于井底延伸压力
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水平井压裂工艺技术现状及展望
水平井压裂工艺技术现状及展望水平井压裂工艺技术是一种在油气开采过程中常用的增产技术。
随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术得到了广泛的应用和发展。
本文将对水平井压裂工艺技术的现状及展望作一详细的介绍。
1. 水平井压裂技术的起源水平井压裂技术起源于美国，上世纪90年代在美国的油气田开采中开始得到广泛应用。
通过对水平井进行定向钻井和高压液体介质的注入，从而将岩层进行压裂，增加了裂缝的面积和导流能力，提高了油气的产量。
2. 水平井压裂技术的应用水平井压裂技术在油田和气田的开发中得到了广泛的应用。
通过这一技术，能够有效地开采低渗透储层、致密砂岩和页岩气等非常规油气资源，提高了油气田的开采效率和产量。
3. 水平井压裂技术的发展随着油气资源的日益枯竭和能源需求的不断增加，水平井压裂技术的研究和发展也日益受到重视。
在技术方面，水平井的水平段长度和井眼直径越来越大，压裂技术也更加精细化和智能化；在装备方面，钻井设备和压裂设备也在不断更新和完善，提高了作业的效率和安全性。
4. 水平井压裂技术的问题水平井压裂技术在应用过程中也存在一些问题。
压裂液回收、裂缝控制、产能持续性等问题，需要在技术上不断攻关和改进。
二、水平井压裂工艺技术展望1. 技术的智能化和精细化未来，水平井压裂技术将朝着智能化和精细化的方向发展。
通过引入先进的传感技术和互联网技术，实现作业过程的实时监测和智能控制，提高作业的精准度和安全性。
2. 环保技术的研发和应用水平井压裂过程中产生的废水和废液对环境造成了一定的影响，未来需要加大对环保技术的研发和应用力度，实现压裂液的高效回收和再利用，降低对环境的影响。
3. 产能持续性技术的研究和应用水平井压裂工艺技术在增加了产能的也存在一定程度上的产能持续性问题。
未来需要加大对产能持续性技术的研究和应用，延长油气田的有效生产期，降低油气田的衰竭速度。
4. 新材料和新技术的推广应用水平井压裂工艺技术的发展也离不开新材料和新技术的推广应用。
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(3)间接压裂诊断技术
包括压裂模拟、不稳定试井和生产数据分析，通过对 有关物理过程的假设，根据压裂施工过程中的压力响 应以及生产过程中的流速可估算裂缝的大小、有效裂 缝的长度和裂缝的导流能力。
英国
缺点：解的不唯一性，因此需要用直接的观察结果来 进行校准。
间接裂缝诊断技术的性能特点对比
净压裂缝分析
EB Mid ... EB Low... Shale
10475
10500
裂 10525 缝 高 10550 度
10575
10600
10625
10650
Concentration of Proppant in Fracture (lb/ft?
Width Profile (in)
裂缝长度
Proppant Concentration (lb/f t?
【精品文档】 压裂裂缝监（检）测技术与应用
汇报内容
一、裂缝检测技术概述 二、常用裂缝检测技术与应用 三、认识与建议
一、裂缝检测技术概述
压裂是低渗透油藏增产的重要手段和必须手段。 压裂后产能如何以及是否能达到预期产量是工程人员 最为关心的问题。 影响压后产能的因素有很多： 包括地下地质条件 压裂设计、压裂工艺、设备配套、人的素质等
(1)远离裂缝的直接压裂诊断技术
包括两种新型的压裂诊断方法：
测斜仪裂缝成像 微地震裂缝成像。
它们均在压裂施工过程中，利用井口偏移距与 地面保角投影定位，并且提供井场以外区域上 裂缝发育情形的“大图片”信息。
缺点：这些技术虽然均能对水力压裂延伸的总 范围成像，但不能提供有效支撑裂缝的长度或 导流能力，并且分辨率随距压裂井的距离的增 大而减小。
压裂后形成的裂缝形态(裂缝长度、宽度和高度) 以及支撑裂缝的渗流能力（裂缝渗透率和导流能力） 是影响压后效果最直接和最重要的因素。 因此检验和评估压后裂缝的状态常常是工程上必须 开展的一项工作。
就压裂裂缝形态而言，人们最为关心的问题：
压裂过程中形成了什么样的裂缝？
一般情况下，压裂参数是从压裂模拟软件中得到的。
支撑缝长，m 造缝宽，mm 支撑缝宽，
mm
134.4 117.6 13.7
4.0
以上的模拟参数依赖 于测井曲线计算地应 力剖面和模型的选取， 计算结果不准确，因 人而异。
压裂层位应力剖面
软件模拟结果与 国外室内实验结 果也不相符合。
水平应 力
垂向应 力
水平 应力
实际裂缝是怎样的展布形态？ 设想
为了了解压裂实际的裂缝情况，多年来，人们一直在探索各种各样 的裂缝检测方法，随着时间推移，由此形成的压裂裂缝监测技术也 得到了不断发展，形成了多种多样的检测技术。
(2)直接近井眼裂缝诊断技术
放射性示踪技术 温度测井 生产测井 井眼成像测井 井下电视和井径测井
适用于测量作业后井眼附近区域的物理性质，
如温度或放射性。
缺点：仅能识别井眼中是否进行过压裂，不能提供距井眼约1米 以外的裂缝信息。如果裂缝和井眼不成线性，这些测量仅能提 供裂缝高度上下边界。井眼附近裂缝诊断技术的主要用于识别 多层段作业时流体或支撑剂的进入量或每层的产量。
0 0.50 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
1 0.5 0 0.5 1
软件模拟的裂缝形态：对称的双翼裂缝
永 井
938
施工排量， m3/min 裂缝形状
造缝高， m
支撑缝高，m
4.8 垂直缝 44.4 38.8
造缝长， m
压裂裂缝检测作用：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，提高压后产量，增长压后有效期；指 导注采井网部署。
目前已经发展的一系 列裂缝诊断技术，大 致可分为三类：
（1）远离裂缝的直接 成像技术；
（2）近井眼测量技术； （3）间接的诊断技术 （如压降测试分析）。
裂 缝 诊 断 技 术
各种裂缝诊断术及其局限性对比
远离裂缝的直 接成像技术
地面倾角裂缝成像 井眼倾角裂缝成像 微地震裂缝成像
直接近井眼裂 缝诊断技术
常用的模拟软件主要有：FracproPT、Gohfer、StimPlan
In tig ra te d Fra cture P ictu re
FracproPT Layer Properties
Rockt... Stress... Modul... Perm...
0 500
Shale
10450
EB Up ...
哈里伯顿实验成果
1）直井的起裂研究：点起裂和线起裂； 2）斜井的裂缝扩展形态研究; 3）水平井的非平面裂缝扩展研究； 4）射孔段多裂缝的起裂研究。
斜井压裂多裂缝延伸扩展
泥岩
砂岩 灰岩 不同层间应力差条件下裂缝扩展
压裂裂缝监测概念：
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，通过所采取的模型和方法， 可以得到裂缝的长、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。
试井分析
数值模拟(产量历史 拟合)
优点
缺点 能解释 的参数
（1）经济实用，可以在不 损失产量的情况下进行，现 场 容易实施； （2）能解释较多的压后裂 缝参数及相关参数； （3）不管施工后有无产量 都能进行； （1）结果取决于模型假设 和油藏描述； （2）要求用“直接的观察 结果”进行刻度；
裂缝几何尺寸、液体效率、 闭合压力、闭合时间、滤失
系数等
（1）理论比较完善、原理简单 而又易于使用； （2）通过无因次压力和时间的 拟合，可对油藏参数进行定量 分析； （3）利用导数曲线能识别不同 油藏类型；
（1）以分析中、晚期资料为主， 要求关井测压时间较长； （2）半对数坐标图上直线段的 起始点很难准确确定，严重影 响分析结果； （3）存在停产、损失产量； （4）不能模拟施工后没有产量 的低渗透油藏；
（1）能计算相关参数随 时间的变化和空间的分 布； （2）可重复模拟不同的 开发过程；
（1）结果取决于模型假 设；要求准确的渗透率、 油藏压力估算和“刻 度”； （2）不能模拟施工后没 有产量的低渗透油藏； （3）方程复杂，求解较 难；
裂缝几何尺寸等
裂缝几何尺寸、油层压 力、含水率、气油比(水
油比)等