人工裂縫監(jiān)測技術(shù)在文南油田的應(yīng)用(3)

人工裂縫監(jiān)測技術(shù)及其在文南油田的應(yīng)用 油田在壓裂施工中，隨著裂縫在地層中的向前擴展，必將沿裂縫面形成一系列微震，在地面利用地震波接收器連續(xù)監(jiān)測這些微震，經(jīng)過計算機軟件處理，就可以解釋出形成裂縫的方位、長度、高度、產(chǎn)狀等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對指導(dǎo)油田設(shè)計新井井位、調(diào)整注采井網(wǎng)、壓裂優(yōu)化設(shè)計等具有重要的意義。 一、人工裂縫檢測的基本原理 人工裂縫檢測又叫無源地震法，無須專門的人工震源，在壓裂施工過程中，隨著裂縫的向前擴展，必將沿裂縫面邊緣形成一系列微震，研究表明這些微震源輻射能量很小，大約相當(dāng)于 2一次壓 裂施工中可以形成很多微震源，我們一般記錄下那些較大的微震源，用計算機處理記錄到的數(shù)據(jù)，就可以得出微震源的位置，從而確定出裂縫的位置和形態(tài)。 基本監(jiān)測原理圖： A 分站 B 分站 壓裂井 C 分站 表示地面監(jiān)測分站， 表示壓裂井， 壓裂施工中，裂縫延伸產(chǎn)生微震時，通過 個分站的地震儀記錄下接收到地震波的倒時差，形成一系列方程組，經(jīng)過計算機處理，就可以確定出裂縫的方位、長度、高度和產(chǎn)狀。 二、微震源定位 裂縫檢測的核心問題是微震源的定位問題，只要確定出一個個的微震源位置，就可以確定出壓裂產(chǎn)生的裂縫方位、高度、長度等要素。早期的裂縫監(jiān)測技術(shù)中，為了簡化傳播路徑的復(fù)雜性，做了以下假設(shè)： 1、初始體波是沿套管傳播上來的， 2、地震波通過套管所用時間忽略不計，該假設(shè)明顯存在不足之處，由于諧振的作用 ，套管傳遞的體波頻率較高，目前野外檢波器的頻率和記錄容器不能滿足要求，另外體波沿套管傳播的速度也沒有達到可以忽略的程度。針對上述不足，采用三分站直達波定位方程式，認為地震波是通過地層直接傳到地面監(jiān)測分站，其直達波定位方程組如下： 220120111 )()(11 220220222 )()(11 220320333 )()(11 其中： i=1、 2、 3）分別表示三個分站的橫波 (s)和縱波（ p）的首波到達時間； 示橫波和縱波的平均波速； （ x1, (x2, (x3,三個檢波器的平面坐標（ 位系統(tǒng)測得）； （ x0,y0,h）表示微震源三維坐標。 三、震相識別 由于地層表面比較松軟，橫波（ s）衰減較大，使得橫波和縱波的震相不象常規(guī)地震那樣，橫波震相明顯大于縱波震相，震相識別除了順序和時差特征外，另一個重要原則是相對振幅特征，一般認為體波的傳播速度隨深度的增加而增大，地震波從幾千米的地下向地面?zhèn)鞑ミ^程中，其傳播途徑有一個翹起的趨勢，在地面可以近似的認為傳播方向與地表垂直，根據(jù)橫波的質(zhì)點振動方向垂直于傳播方向，縱波的質(zhì)點 振動方向平行于傳播方向，因此垂直地面放置的地震儀可以很好的接收縱波，平行地面放置的地震儀可以很好的接收橫波。為了提高記錄質(zhì)量，在實際監(jiān)測過程中，使用了三分向地震儀，該地震儀可以同時記錄到橫波和縱波，能夠滿足求解方程的需要。 四、裂縫監(jiān)測的工藝過程和特點 在壓裂施工前，首先在壓裂井周圍選擇三個點，要求壓裂井位于三點連線形成的三角形之中，距離 200不等，三個分站設(shè)有三個地震儀，首先應(yīng)用 位系統(tǒng)測出三個分站和壓裂井的平面坐標，監(jiān)測過程和壓裂施工過程同步進行，通過三個分站接收到微震波的倒時差，會形成 一系列的方程組，每一個方程對應(yīng)確定一個微震源位置，反解這一系列的方程組，就可以確定出壓裂產(chǎn)生的裂縫的方位、長度、高度和產(chǎn)狀。 五、現(xiàn)場應(yīng)用情況 2002 年文南油田共實施壓裂井裂縫監(jiān)測 51 井次，涉及文南油田大部分區(qū)塊，我們根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制了文南油田各區(qū)塊的應(yīng)力分布圖，搞清了文南油田大部分區(qū)塊的地下應(yīng)力場，根據(jù)壓裂監(jiān)測結(jié)果，繪制了文南油田主要區(qū)塊地下應(yīng)力分布圖，優(yōu)化注采井組 10 個，優(yōu)化壓裂設(shè)計 30 井次，取得了較好社會和經(jīng)濟效益。 應(yīng)用實例： 文 33是 1997 年投產(chǎn)的一口老井， 2001 年 5 月份曾 7段 n ,實施過壓裂措施，由于該井產(chǎn)能下降，決定實施重復(fù)壓裂。經(jīng)驗證明，重復(fù)壓裂必須突破原有壓裂規(guī)模才能達到較好的效果，因此決定加大壓裂規(guī)模，但是在優(yōu)化設(shè)計的過程中，分析到該井與三口注水井同時注水，井距均為 200m 左右，如圖所示： 33油井， 33333油井，規(guī)模不應(yīng)過大，容易造成暴性水淹，但是我們根據(jù)該區(qū)域裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)， 33層位裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)方位為 ，與文南油田主裂縫方位不一致，受局部應(yīng)力影響，該區(qū)域 裂縫方位為 100 度左右，油水井連線方向與區(qū)域主裂縫方向夾角較大，壓裂后不會造成暴性水淹。 333 3333對分析結(jié)果，該井設(shè)計采用卡封投一壓二方式，設(shè)計加砂20+10 方， 3 月 18 實施壓裂， 加砂強度達到 /米，壓裂后日產(chǎn)原油由措施前的 升到措施后的 15t，含水控制在 60%以下，達到了較好的重復(fù)壓裂效果。 六、結(jié)論和認識 從監(jiān)測結(jié)果可以看出，文南油田由于油層較深，形成的裂縫是垂直裂縫；方位角與文南油田的主斷層方向一致；對于油層比較集中的壓裂井，裂縫高度一般與油層跨度一致，壓裂實際監(jiān)測的數(shù)據(jù)一般小于壓裂設(shè)計模擬數(shù)據(jù)，有下面幾點認識： 2002 年裂縫監(jiān)測結(jié)果 序號 井號 壓裂層位 壓裂井段 裂縫監(jiān) 測結(jié)果 東翼縫長 (m) 西翼縫長 (m) 裂縫方位 (方位角 ) 裂縫高度(m) 裂縫產(chǎn)狀 1 432 下 59 直立 2 138 14 直立 3 883 中 35 直立 4 2 下 5 0. 直立 5 2692 下 2立 6 1793 中 1 立 7 333 上 7 立 8 1882 下 2立 9 723 上 10 立 10 723 上 1立 11 1793 上 9 立 12 723 上 10 直立 13 792 下 2立 14 723 上 7 立 15 883 中 1立 16 1793 上 7 8 直立 17 2693 中 17 4 直立 18 822 下 2 直立 19 333 中 10 1 2 直立 20 333 上 72 直立 21 2 下 4 1 直立 22 332 下 7 2 直立 23 2 下 8 4 直立 24 2 下 45 直立 25 883 中 9 7 直立 26 2 下 24 直立 27 1792 下 4 0 直立 28 1332 下 15 直立 29 1793 上 10 2 直立 30 883 中 9 4 7 直立 1、文南油田油層的最大主應(yīng)力方向為 ，壓裂井形成的主裂縫方位與構(gòu)造主斷層方位一致，主裂縫方位為 。 2、調(diào)整注采井網(wǎng)時，要搞清區(qū)域地應(yīng)力方向，注意主裂縫方位，一般應(yīng)使油水井連線方向與主應(yīng)力方向夾角盡可能大，使注入水的主流線方向避開主裂縫方向，避免對應(yīng)油井暴性水淹，延長