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(zhǎng)慶油田分公司第三采油廠，寧夏銀川 750006）

微地震壓裂監(jiān)測(cè)技術(shù)在吳X油藏的應(yīng)用是2013年引進(jìn)的一項(xiàng)重要新技術(shù)。它通過在臨井中的檢波器來監(jiān)測(cè)壓裂井在壓裂過程中誘發(fā)的微地震波來描述壓裂過程中裂縫生長(zhǎng)的幾何形態(tài)和空間展布。它能實(shí)時(shí)提供壓裂施工產(chǎn)生裂隙的高度、長(zhǎng)度和方位角，利用這些信息可以優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)、優(yōu)化井網(wǎng)并為壓裂效果的具體評(píng)價(jià)提供重要的技術(shù)支持。

1 監(jiān)測(cè)原理

微地震是指巖體破裂時(shí)動(dòng)力波在巖體中傳播時(shí)導(dǎo)致的震動(dòng)現(xiàn)象，之所以稱為微震，通俗地講是能量水平低、難以察覺。在學(xué)術(shù)層面上，主要是相對(duì)地震和聲發(fā)射而言（見圖1），一般地，自然地震發(fā)生時(shí)地震波頻率低于50 Hz，高于10 kHz的破裂事件稱為聲發(fā)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(fā)射事件對(duì)應(yīng)的頻率范圍差別

微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)是巖石的聲發(fā)射原理：巖石變形時(shí)，局部地區(qū)應(yīng)力集中，可能會(huì)發(fā)生突然的破壞，從而向周圍發(fā)射出彈性波，這就是巖石的聲發(fā)射現(xiàn)象（陳等，1984）。當(dāng)水力壓裂時(shí)，大量高粘度高壓流體被注入儲(chǔ)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(dāng)巖石破裂時(shí)儲(chǔ)存在巖石中的能量則以波的形式釋放出來，誘發(fā)微地震以剪切破裂為主要誘因。

井中監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)井，根據(jù)固井質(zhì)量和監(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)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(jiān)測(cè)工作站后，送入處理軟件接口進(jìn)入數(shù)據(jù)處理，經(jīng)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(jīng)過接收處理后，就得到了壓裂期間地下地質(zhì)體的破裂情況（即裂縫的幾何特征）。井中監(jiān)測(cè)壓裂微地震的主要優(yōu)勢(shì)是井下采集信噪比高，可信度高。

圖2 井下微地震監(jiān)測(cè)示意圖

通過對(duì)微震數(shù)據(jù)的處理和解釋，可獲得水力裂縫的準(zhǔn)確走向，以及裂縫的空間形狀、尺寸等數(shù)據(jù)，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(shí)間發(fā)育過程的圖像。

2 監(jiān)測(cè)解釋

（1）分析微震事件出現(xiàn)的空間展布，計(jì)算裂縫網(wǎng)絡(luò)方位、長(zhǎng)度、寬度、高度。

（2）隨著壓裂施工的進(jìn)行，破裂事件不斷發(fā)生，破裂事件出現(xiàn)的速率與壓裂施工曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

（3）根據(jù)微震事件出現(xiàn)的空間位置，結(jié)合地震剖面構(gòu)造和巖性特征，解釋裂縫的連通性。

（4）評(píng)估壓裂產(chǎn)生的儲(chǔ)層改造體積（SRV）。

3 監(jiān)測(cè)成果

3.1 旗02-X井

旗02-X井位于吳X油藏西部高產(chǎn)區(qū)，長(zhǎng)6儲(chǔ)層物性好且油層厚度38.9 m，于2008年11月投產(chǎn)，油層物性較好，初期產(chǎn)油4.71 t，2010年9月注水見效，日產(chǎn)油3 t左右，后期日產(chǎn)油下降至1.2 t，鑒于低產(chǎn)低效生產(chǎn)，地層壓力保持水平高，于2013年對(duì)該井開展混合水重復(fù)壓裂工藝技術(shù)試驗(yàn)，為了更好的評(píng)價(jià)壓裂效果，在鄰井旗03-X井中下入井下微地震監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)施了裂縫監(jiān)測(cè)工作。

圖3 長(zhǎng)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(zhì)體圖

圖7 長(zhǎng)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(zhì)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(chǎn)，生產(chǎn)層位長(zhǎng)611，長(zhǎng)612層，油層條件好，初期日產(chǎn)油10.2 t。該井投產(chǎn)后遞減較快，后期日產(chǎn)油僅0.59 t，產(chǎn)能與油層條件嚴(yán)重不匹配，并且井組注采連通性較好，區(qū)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(shí)施混合水壓裂增產(chǎn)措施，并在鄰井旗03-X井中下入井下微地震監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)施了裂縫監(jiān)測(cè)工作。

旗04-X井分兩層進(jìn)行壓裂，長(zhǎng)612層采用30.6 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進(jìn)行施工，最大壓力為33.85 MPa，施工總液量用掉311.83 m3，并經(jīng)微地震的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明形成裂縫縫長(zhǎng)348 m，縫寬136 m，縫高43 m，裂縫走向?yàn)楸逼珫|30°（微地震事件數(shù)目為22），綜合評(píng)價(jià)其形成的儲(chǔ)層改造體積（SRV）為126×104m3。

長(zhǎng)611層采用30.0 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進(jìn)行施工，最大壓力為34.6 MPa，施工總液量用掉277.78 m3，并經(jīng)微地震的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明形成裂縫縫長(zhǎng)280 m，縫寬121 m，縫高28 m，裂縫走向?yàn)楸逼珫|27°（微地震事件數(shù)目為7），綜合評(píng)價(jià)其形成的儲(chǔ)層改造體積（SRV）為 57.2×104m3。

3.3 旗06-X井

旗06-X井生產(chǎn)層位為長(zhǎng)612層，初期日產(chǎn)油1.8 t，含水35.3%，累計(jì)產(chǎn)油606 t，油層厚度16.6 m，儲(chǔ)層物性相對(duì)較好，2010年投產(chǎn)后持續(xù)低產(chǎn)低效，2013年3月顯示壓力保持水平97.3%，但單井產(chǎn)量?jī)H1.0噸，為此而實(shí)施混合水壓裂增產(chǎn)措施，并在鄰井旗06-X井中下入井下微地震監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)施了裂縫監(jiān)測(cè)工作。

補(bǔ)孔長(zhǎng)612層并采用39.6 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進(jìn)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(jīng)微地震的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明形成裂縫縫長(zhǎng)315 m，縫寬99 m，縫高40～50 m，裂縫走向?yàn)楸逼珫|90°（微地震事件數(shù)目為33），綜合評(píng)價(jià)其形成的儲(chǔ)層改造體積（SRV）為121.95×104m3。

長(zhǎng)611層采用30.1 m3砂，以6.0 m3/min的施工排量進(jìn)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(jīng)微地震的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明形成裂縫縫長(zhǎng)274 m，縫寬102 m，縫高42 m，裂縫走向?yàn)楸逼珫|92°（微地震事件數(shù)目為31），綜合評(píng)價(jià)其形成的儲(chǔ)層改造體積（SRV）為 73.8×104m3。

4 應(yīng)用效果

2013年吳X油藏共開展混合水體積壓裂并在鄰井實(shí)施裂縫監(jiān)測(cè)工作的井有3井次，平均單井日增油2.30 t，當(dāng)年累計(jì)增油 986.04 t。

研究表明，因壓裂增產(chǎn)效果受油層展布等多種地質(zhì)因素及壓裂后形成的裂縫延伸方向、位置及條數(shù)，油藏壓力系統(tǒng)，井筒條件等多種因素的控制，壓裂增產(chǎn)效果與儲(chǔ)層改造體積及微地震事件的數(shù)目并無明確的相關(guān)性。分析認(rèn)為旗02-X井第2層近井筒有向下延伸趨勢(shì)，但兩層之間仍有明顯分隔，未能連通，這是造成此井增產(chǎn)低的主要原因。旗04-X井第二層微地震事件數(shù)量比第一層產(chǎn)生的數(shù)量少，在很大程度上也影響了它的增產(chǎn)效果，而旗06-X井兩個(gè)層所產(chǎn)生的微地震事件數(shù)量相當(dāng)，儲(chǔ)層改造體積相差小，增產(chǎn)效果相對(duì)較好。同時(shí)，需要在施工生產(chǎn)的過程中，應(yīng)盡可能避開或關(guān)閉一切干擾源，提高接收信息的質(zhì)量，分析微震信號(hào)過濾器參數(shù)的合理性，調(diào)動(dòng)參數(shù)，降低自動(dòng)識(shí)別門檻，并進(jìn)一步手動(dòng)加以識(shí)別，提高監(jiān)測(cè)資料解釋的精準(zhǔn)度。的數(shù)目無明確的相關(guān)性，但單層改造的情況卻能夠反映增產(chǎn)效果，因此，裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)壓裂效果具有很好的指導(dǎo)作用。

表1 裂縫監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)油井實(shí)施效果表

5 結(jié)論

（1）壓裂增產(chǎn)效果與儲(chǔ)層改造體積及微地震事件

（2）裂縫監(jiān)測(cè)成果表明，混合水體積壓裂實(shí)現(xiàn)了“立體改造”的設(shè)想。

（3）裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，速度模型的建立比較合理。

[1]王治中，等.井下微地震裂縫監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)及壓裂效果評(píng)價(jià)[J］.大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2006，25（6）：76-78.

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