□ 楊心超 李 弘 魏 瑋
打破國(guó)外非常規(guī)壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)壟斷
□ 楊心超 李 弘 魏 瑋
為加快研發(fā)進(jìn)程,微地震攻關(guān)小組打破先做方法后推產(chǎn)品的常規(guī)科研思路,選擇了難度極高的方法——軟件并行進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。
隨著常規(guī)優(yōu)質(zhì)油氣資源的日益枯竭和工程技術(shù)的不斷進(jìn)步,低滲區(qū)油氣、頁(yè)巖氣和煤層氣的開發(fā)規(guī)模逐步擴(kuò)大,作為提高生產(chǎn)井采收率甚至成功率的關(guān)鍵技術(shù),水力壓裂的需求也日趨旺盛。長(zhǎng)期以來(lái)在水力壓裂的過(guò)程中,人工縫網(wǎng)的發(fā)育情況主要依靠壓力曲線和相鄰井的表現(xiàn)來(lái)估算。國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域的裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)缺失,嚴(yán)重影響和制約工程人員對(duì)壓裂方案的調(diào)整和優(yōu)化。
壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)通過(guò)在井中或者地面布設(shè)地震波的采集設(shè)備,對(duì)儲(chǔ)層中巖石裂縫被水力壓開所產(chǎn)生的微小地震事件進(jìn)行監(jiān)測(cè),再通過(guò)定位反演技術(shù)推算這些微地震事件所發(fā)生的位置、時(shí)間,以及巖石錯(cuò)動(dòng)的類型和方向,結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識(shí)獲得地下人工縫網(wǎng)的動(dòng)態(tài)發(fā)育過(guò)程。然而這項(xiàng)技術(shù)一直由國(guó)外公司壟斷,技術(shù)服務(wù)費(fèi)用高,且僅提供無(wú)動(dòng)態(tài)細(xì)節(jié)的最終成果,非常影響油田的臨場(chǎng)指導(dǎo)效果。
中國(guó)石化石油物探技術(shù)研究院于2011年成立水力壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)攻關(guān)小組,力求打破外國(guó)公司的壟斷,快速研發(fā)出關(guān)鍵技術(shù)和適用于生產(chǎn)的軟件,以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)同行在該領(lǐng)域的空白,搶占市場(chǎng)的噴發(fā)期。
微地震攻關(guān)小組從“一無(wú)所有”開始,“白手起家”,迅速同步展開了標(biāo)桿企業(yè)、關(guān)鍵技術(shù)和院校機(jī)構(gòu)研究狀況的調(diào)研。
只有跑得更快,才能追上領(lǐng)先者。為加快研發(fā)進(jìn)程,微地震攻關(guān)小組打破先做方法后推產(chǎn)品的常規(guī)科研思路,選擇難度極高的方法——軟件并行進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。由于新方法尚處在不穩(wěn)定的研發(fā)期,微地震小組中的方法研究人員、軟件開發(fā)人員和數(shù)據(jù)采集專家三方反復(fù)溝通,終于在研發(fā)初期就搭建了統(tǒng)一的軟件開發(fā)平臺(tái),制定了兼容性極高的臨時(shí)數(shù)據(jù)格式,保證了軟件產(chǎn)品和方法研究的實(shí)時(shí)同步。
為了快速切入生產(chǎn),將科研成果向?qū)嵱眉夹g(shù)的轉(zhuǎn)化過(guò)程壓縮到最短,微地震攻關(guān)小組打破了先做理想數(shù)據(jù)測(cè)試后做生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的傳統(tǒng)科研方式,將來(lái)自生產(chǎn)一線的實(shí)際數(shù)據(jù)貫穿于方法試驗(yàn)及軟件測(cè)試全程。在實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)下,以方法的適用性和軟件的實(shí)用性為最終目標(biāo),多次進(jìn)行技術(shù)重大改進(jìn)與革新,不斷完善技術(shù)流程、量化技術(shù)指標(biāo),確保最佳的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果。
盡管可應(yīng)用于生產(chǎn)的壓裂微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)系列被外國(guó)公司所壟斷,但國(guó)內(nèi)許多院校機(jī)構(gòu)在某些具體的細(xì)分領(lǐng)域仍然有較高的研究水平。微地震小組積極利用各種機(jī)會(huì),與高等院校開展相關(guān)技術(shù)交流、學(xué)習(xí)和消化,既保證了成套技術(shù)的完備性,又提高了單項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性。
2012年底,具備地面微地震監(jiān)測(cè)資料處理能力的FracListener 1.0版本正式問(wèn)世。2013年底,技術(shù)小組推出FracListener 2.0版本,大幅度提升地面微地震處理效率和精度,同時(shí)擴(kuò)充了井中微地震處理、震源機(jī)制反演,以及壓裂裂縫破裂模擬等新功能模塊。2014年,進(jìn)一步集成地面和井中微地震實(shí)時(shí)處理模塊和壓裂裂縫定量解釋模塊。至此,無(wú)須任何其他商業(yè)軟件的輔助,F(xiàn)racListener軟件可以獨(dú)立完成全套微地震資料流程化處理、處理過(guò)程質(zhì)量檢查,以及壓裂縫網(wǎng)解釋和壓裂效果綜合評(píng)估等工作。
市場(chǎng)是檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量的最有效手段。2013年FracListener 1.0問(wèn)世不久,即迎來(lái)第一個(gè)生產(chǎn)服務(wù)對(duì)象——川西新場(chǎng)須五段致密儲(chǔ)層。該區(qū)域近地表地質(zhì)條件復(fù)雜、儲(chǔ)層埋藏深,尚無(wú)地面微地震監(jiān)測(cè)成功的先例,經(jīng)過(guò)微地震攻關(guān)小組成員的艱苦努力,成功實(shí)現(xiàn)了川西須五段頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂的地面微地震有效監(jiān)測(cè),并將FracListener地面微地震壓裂監(jiān)測(cè)深度記錄刷新到3150米,處理結(jié)果得到西南局相關(guān)專家的充分認(rèn)可。隨后,F(xiàn)racListener軟件產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)在多個(gè)區(qū)塊的致密氣儲(chǔ)層、煤層氣儲(chǔ)層,以及碳酸鹽巖縫洞型儲(chǔ)層的壓裂改造過(guò)程中完成壓裂過(guò)程監(jiān)測(cè)和壓裂效果評(píng)估的任務(wù)。
FracListener在非常規(guī)油氣開發(fā)領(lǐng)域的優(yōu)異表現(xiàn)引起了關(guān)注。2014年,物探院?jiǎn)?dòng)了頁(yè)巖氣儲(chǔ)層水力壓裂改造微地震監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。目標(biāo)井所處工區(qū)的地表?xiàng)l件復(fù)雜,國(guó)外服務(wù)公司在該地區(qū)微地震監(jiān)測(cè)服務(wù)皆沒有讓甲方滿意。物探院微地震項(xiàng)目組將辦公場(chǎng)所前移至野外監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng),爭(zhēng)取做到發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題就地解決一個(gè)問(wèn)題。憑借“準(zhǔn)確、快速、嚴(yán)謹(jǐn)”的服務(wù)優(yōu)勢(shì),項(xiàng)目組于當(dāng)年11月即完成目標(biāo)井壓裂的微地震監(jiān)測(cè)任務(wù),以超越國(guó)際知名公司快速、準(zhǔn)確的結(jié)果征服油田方,成功在大牌云集的壓裂監(jiān)測(cè)服務(wù)市場(chǎng)中謀得一席之地。
2015年元旦剛過(guò),為協(xié)助甲方厘清“拉鏈?zhǔn)健遍_發(fā)工藝的儲(chǔ)層改造效果,物探院微地震監(jiān)測(cè)隊(duì)伍投身壓裂微地震井地聯(lián)合監(jiān)測(cè)服務(wù)中。這是站穩(wěn)涪陵頁(yè)巖氣微地震監(jiān)測(cè)市場(chǎng)的關(guān)鍵之戰(zhàn)。為保證野外數(shù)據(jù)采集的品質(zhì),微地震項(xiàng)目組員工白天逐個(gè)山頭忙踏勘,避干擾、強(qiáng)耦合,馬不停蹄;晚上逐條測(cè)線再論證,搞計(jì)算、調(diào)測(cè)線,挑燈夜戰(zhàn)。歷經(jīng)近兩個(gè)月的忙碌,通過(guò)向油田方匯報(bào)和技術(shù)交流,最終監(jiān)測(cè)結(jié)果和工程驗(yàn)證取得極好的吻合,獲得現(xiàn)場(chǎng)專家的高度贊揚(yáng)。
至此,攻關(guān)小組連續(xù)攻克微地震弱信號(hào)增強(qiáng)、微地震事件自動(dòng)識(shí)別和拾取、微地震事件精確定位,以及壓裂裂縫參數(shù)定量反演和解釋等一系列技術(shù)難題,并推出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的壓裂微地震資料處理解釋軟件系統(tǒng)FracListener。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)具備地面、淺井與井中壓裂微地震監(jiān)測(cè)資料的一體化采集處理解釋能力,并對(duì)我國(guó)南方和西北不同類型儲(chǔ)層、不同深度的多口壓裂井開展了技術(shù)服務(wù),均收到優(yōu)異的應(yīng)用效果,實(shí)現(xiàn)了中國(guó)石化在該領(lǐng)域的技術(shù)突破,填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)空白。
軟件開發(fā)人員進(jìn)行技術(shù)交流。李弘 供圖
(作者單位:物探院)