裂縫監測技術在吳420油藏的應用

景文杰，姚曉翔，劉向偉，張紅崗，張寧利，李曉明，張 偉

（中國石油長慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

微地震壓裂監測技術在吳X油藏的應用是2013年引進的一項重要新技術。它通過在臨井中的檢波器來監測壓裂井在壓裂過程中誘發的微地震波來描述壓裂過程中裂縫生長的幾何形態和空間展布。它能實時提供壓裂施工產生裂隙的高度、長度和方位角，利用這些信息可以優化壓裂設計、優化井網并為壓裂效果的具體評價提供重要的技術支持。

1 監測原理

微地震是指巖體破裂時動力波在巖體中傳播時導致的震動現象，之所以稱為微震，通俗地講是能量水平低、難以察覺。在學術層面上，主要是相對地震和聲發射而言（見圖1），一般地，自然地震發生時地震波頻率低于50 Hz，高于10 kHz的破裂事件稱為聲發射，頻率介于二者之間的破裂事件稱為微地震事件。

圖1 地震、微震、聲發射事件對應的頻率范圍差別

微地震監測技術的基礎是巖石的聲發射原理：巖石變形時，局部地區應力集中，可能會發生突然的破壞，從而向周圍發射出彈性波，這就是巖石的聲發射現象（陳等，1984）。當水力壓裂時，大量高粘度高壓流體被注入儲層，使孔隙流體壓力迅速提高，高孔隙壓力以剪切破裂和張性破裂兩種方式引起巖石破壞，當巖石破裂時儲存在巖石中的能量則以波的形式釋放出來，誘發微地震以剪切破裂為主要誘因。

井中監測過程示意圖（見圖2）表明，在確定壓裂目的層后，選定合適的監測井，根據固井質量和監測井的井口，把檢波器放置在目的層深度上下，可以最有效的監測到由壓裂釋放的破碎能量，檢波器接收到的能量再返回到地面監測工作站后，送入處理軟件接口進入數據處理，經過處理后就得到了壓裂破碎的地下位置，所有壓裂破碎事件都經過接收處理后，就得到了壓裂期間地下地質體的破裂情況（即裂縫的幾何特征）。井中監測壓裂微地震的主要優勢是井下采集信噪比高，可信度高。

圖2 井下微地震監測示意圖

通過對微震數據的處理和解釋，可獲得水力裂縫的準確走向，以及裂縫的空間形狀、尺寸等數據，還可以給出水力裂縫帶中流體通道的圖像和水力裂縫隨時間發育過程的圖像。

2 監測解釋

（1）分析微震事件出現的空間展布，計算裂縫網絡方位、長度、寬度、高度。

（2）隨著壓裂施工的進行，破裂事件不斷發生，破裂事件出現的速率與壓裂施工曲線的對應關系。

（3）根據微震事件出現的空間位置，結合地震剖面構造和巖性特征，解釋裂縫的連通性。

（4）評估壓裂產生的儲層改造體積（SRV）。

3 監測成果

3.1 旗02-X井

旗02-X井位于吳X油藏西部高產區，長6儲層物性好且油層厚度38.9 m，于2008年11月投產，油層物性較好，初期產油4.71 t，2010年9月注水見效，日產油3 t左右，后期日產油下降至1.2 t，鑒于低產低效生產，地層壓力保持水平高，于2013年對該井開展混合水重復壓裂工藝技術試驗，為了更好的評價壓裂效果，在鄰井旗03-X井中下入井下微地震監測儀器，實施了裂縫監測工作。

圖3 長壓裂微地震事件俯視圖和東西向剖面圖

圖4 微地震事件密度圖

圖5 破裂面擬合圖

圖6 波及地質體圖

圖7 長壓裂微地震事件俯視圖和東西向剖面圖

圖8 微地震事件密度圖

圖9 破裂面擬合圖

圖10 波及地質體圖

3.2 旗04-X井

旗04-X井位于油藏西南部，2008年12月投產，生產層位長611，長612層，油層條件好，初期日產油10.2 t。該井投產后遞減較快，后期日產油僅0.59 t，產能與油層條件嚴重不匹配，并且井組注采連通性較好，區域注水狀況較好，壓力保持水平在101%，地層能量充足，為此而實施混合水壓裂增產措施，并在鄰井旗03-X井中下入井下微地震監測儀器，實施了裂縫監測工作。

旗04-X井分兩層進行壓裂，長612層采用30.6 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進行施工，最大壓力為33.85 MPa，施工總液量用掉311.83 m3，并經微地震的監測結果表明形成裂縫縫長348 m，縫寬136 m，縫高43 m，裂縫走向為北偏東30°（微地震事件數目為22），綜合評價其形成的儲層改造體積（SRV）為126×104m3。

長611層采用30.0 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進行施工，最大壓力為34.6 MPa，施工總液量用掉277.78 m3，并經微地震的監測結果表明形成裂縫縫長280 m，縫寬121 m，縫高28 m，裂縫走向為北偏東27°（微地震事件數目為7），綜合評價其形成的儲層改造體積（SRV）為 57.2×104m3。

3.3 旗06-X井

旗06-X井生產層位為長612層，初期日產油1.8 t，含水35.3%，累計產油606 t，油層厚度16.6 m，儲層物性相對較好，2010年投產后持續低產低效，2013年3月顯示壓力保持水平97.3%，但單井產量僅1.0噸，為此而實施混合水壓裂增產措施，并在鄰井旗06-X井中下入井下微地震監測儀器，實施了裂縫監測工作。

補孔長612層并采用39.6 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進行施工，施工壓力范圍為27.4～38.9 MPa，施工總液量用掉413.95 m3，并經微地震的監測結果表明形成裂縫縫長315 m，縫寬99 m，縫高40～50 m，裂縫走向為北偏東90°（微地震事件數目為33），綜合評價其形成的儲層改造體積（SRV）為121.95×104m3。

長611層采用30.1 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進行施工，工作壓力范圍為27.71～33.4 MPa，施工總液量用掉322.94 m3，并經微地震的監測結果表明形成裂縫縫長274 m，縫寬102 m，縫高42 m，裂縫走向為北偏東92°（微地震事件數目為31），綜合評價其形成的儲層改造體積（SRV）為 73.8×104m3。

4 應用效果

2013年吳X油藏共開展混合水體積壓裂并在鄰井實施裂縫監測工作的井有3井次，平均單井日增油2.30 t，當年累計增油 986.04 t。

研究表明，因壓裂增產效果受油層展布等多種地質因素及壓裂后形成的裂縫延伸方向、位置及條數，油藏壓力系統，井筒條件等多種因素的控制，壓裂增產效果與儲層改造體積及微地震事件的數目并無明確的相關性。分析認為旗02-X井第2層近井筒有向下延伸趨勢，但兩層之間仍有明顯分隔，未能連通，這是造成此井增產低的主要原因。旗04-X井第二層微地震事件數量比第一層產生的數量少，在很大程度上也影響了它的增產效果，而旗06-X井兩個層所產生的微地震事件數量相當，儲層改造體積相差小，增產效果相對較好。同時，需要在施工生產的過程中，應盡可能避開或關閉一切干擾源，提高接收信息的質量，分析微震信號過濾器參數的合理性，調動參數，降低自動識別門檻，并進一步手動加以識別，提高監測資料解釋的精準度。的數目無明確的相關性，但單層改造的情況卻能夠反映增產效果，因此，裂縫監測技術對壓裂效果具有很好的指導作用。

表1 裂縫監測對應油井實施效果表

5 結論

（1）壓裂增產效果與儲層改造體積及微地震事件

（2）裂縫監測成果表明，混合水體積壓裂實現了“立體改造”的設想。

（3）裂縫監測技術的原理簡單，可操作性強，速度模型的建立比較合理。

[1]王治中，等.井下微地震裂縫監測設計及壓裂效果評價[J］.大慶石油地質與開發，2006，25（6）：76-78.

[2]宋新見.人工裂縫監測技術研究[J］.內蒙古石油化工，2011（24）：154-158.

[3]王樹軍，張堅平，陳鋼，等.水力壓裂裂縫監測技術[J］.吐哈油氣田，2010，15（3）：270-273.