趙玉婷　夏富國(guó)　董傳瑞　郭顯賦　張穎超　宋憲實(shí)

摘 要 壓裂監(jiān)測(cè)的主要目的是通過(guò)采集壓裂施工過(guò)程中的一些參數(shù)資料來(lái)分析地下壓裂的施工進(jìn)展情況和所壓開(kāi)裂縫的幾何參數(shù)。本文重點(diǎn)闡述了常用裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)和測(cè)井解釋結(jié)果，取得了良好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞 水力壓裂 常用 裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù) 評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TE357.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

水力壓裂裂縫的產(chǎn)狀直接影響著壓裂改造效果。目前，壓裂改造成為低滲透儲(chǔ)層開(kāi)發(fā)的重要手段，人工裂縫對(duì)油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中井網(wǎng)的布置、開(kāi)發(fā)中后期含水的控制等非常重要。因此，采取準(zhǔn)確的裂縫監(jiān)測(cè)手段認(rèn)識(shí)裂縫擴(kuò)展規(guī)律，是非常必要的。

1常用裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)

1.1地面微地震監(jiān)測(cè)

地面微地震采用震源定位方法，通過(guò)多個(gè)觀察點(diǎn)接收的信號(hào)來(lái)定位微地震事件，具有原理簡(jiǎn)單，費(fèi)用低的特點(diǎn)，該技術(shù)可獲取水力壓裂裂縫的走向和長(zhǎng)度，具有實(shí)施簡(jiǎn)單、處理速度快、費(fèi)用低等優(yōu)勢(shì)；同時(shí)受地面監(jiān)測(cè)條件、井底條件及周圍環(huán)境影響較多，特別是對(duì)于埋藏大于3000m井深的低滲透儲(chǔ)層，監(jiān)測(cè)的有效信號(hào)就愈少。地面微地震監(jiān)測(cè)可以滿足一般直斜井裂縫監(jiān)測(cè)的需要，但對(duì)微地震壓裂井的監(jiān)測(cè)要注意選井選臺(tái)，盡量減小地面噪聲對(duì)其影響；在水平井多級(jí)分段壓裂中應(yīng)用較少。

1.2井下微地震監(jiān)測(cè)

井下微地震裂縫監(jiān)測(cè)通過(guò)采集微震信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行處理和解釋，獲得裂縫的參數(shù)信息從而實(shí)現(xiàn)壓裂過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可用來(lái)管理壓裂過(guò)程和壓裂后分析。井下微地震監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)放置在壓裂井鄰井井下的一系列檢波器串接收壓裂微地震震源信號(hào)，然后將接收到的信號(hào)進(jìn)行資料處理，反推出震源的空間位置，這個(gè)震源位置就代表了裂縫的位置。同時(shí)也可以獲得裂縫方位、裂縫深度、裂縫的延伸范圍、裂縫的高度、裂縫發(fā)生時(shí)序等。該技術(shù)在東北油氣分公司應(yīng)用3井次，分別是SW33-6HF、ZW2-10-1和YQ25-2HF井。

1.3微破裂影像監(jiān)測(cè)

微破裂四維向量掃描影像裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)是通過(guò)在近地表遠(yuǎn)離井場(chǎng)噪音源布置12套數(shù)據(jù)采集站系統(tǒng)形成采集儀器陣列，共同接收地下油儲(chǔ)層液體流動(dòng)壓力引起的巖石微破裂所產(chǎn)生全體體波——縱波 （P波） 和橫波（S波）；利用多波三分量數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量疊加、振幅反演計(jì)算、四維相關(guān)可視化裂縫形態(tài)解釋技術(shù)，在時(shí)間域上分析裂縫的演變過(guò)程。其解釋步驟為：速度模型校正—數(shù)據(jù)處理—向量疊加—獲得目標(biāo)區(qū)破裂能量—解釋成果。

1.4測(cè)斜儀裂縫監(jiān)測(cè)

地面測(cè)斜儀測(cè)試法是依靠布置在壓裂井周圍的數(shù)個(gè)傳感器，測(cè)量由于壓裂而在地面引起的形變，經(jīng)過(guò)地球物理反演來(lái)確定造成該變形場(chǎng)的壓裂參數(shù)的一種裂縫測(cè)試方法。 井下測(cè)斜儀布置在與壓裂層相同深度的鄰井中，垂直裂縫會(huì)在鄰井處產(chǎn)生突起變形，從而可以推算出裂縫的幾何形態(tài)。長(zhǎng)慶油田現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展了2 口井的監(jiān)測(cè)，均獲得了成功。

1.5井溫測(cè)井

井溫測(cè)井用于測(cè)量由于壓裂液注入導(dǎo)致地層溫度的下降，將壓裂后測(cè)井和基線測(cè)量進(jìn)行比較，可以分析得到吸收壓裂液最多的層段。依據(jù)壓裂作業(yè)后地層產(chǎn)生的壓裂縫內(nèi)會(huì)充入低溫流體，在該井段會(huì)出現(xiàn)溫度的“負(fù)異?！?。井溫測(cè)井得到的井溫曲線在壓裂縫的上下邊界都存在“負(fù)異?！惫拯c(diǎn)，即視為裂縫高度的邊界位置，兩點(diǎn)之間的長(zhǎng)度就是壓裂縫高度。隨著時(shí)間的推移，井筒中的溫度場(chǎng)異常會(huì)逐漸恢復(fù)，井溫測(cè)試應(yīng)在壓裂施工結(jié)束后盡快完成，否則會(huì)影響解釋縫高的精度。

1.6放射性同位素示蹤劑

是在對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行壓裂作業(yè)時(shí)，放入一定劑量的同位素物質(zhì)，作業(yè)后，產(chǎn)生的壓裂縫段自然伽馬值增高，而無(wú)壓裂縫的井段則不會(huì)吸附同位素物質(zhì)，其自然伽馬值基本不變。 將注入同位素后所測(cè)的自然伽馬曲線與注入前所測(cè)的自然伽馬曲線相對(duì)比，在有差異的部分，即為地層被壓開(kāi)部分，該部分的高度也即為壓裂裂縫高度。該技術(shù)判斷壓裂縫高度簡(jiǎn)捷、作業(yè)時(shí)間短。

1.7偶極子聲波測(cè)井

采用了2個(gè)正交發(fā)射偶極聲源，沿2個(gè)相互垂直的方向向地層發(fā)射壓力脈沖，形成具有頻散特征的剪切波。當(dāng)已作業(yè)地層不存在裂縫時(shí)，快、慢橫波時(shí)差基本相同，各向異性不明顯；而當(dāng)作業(yè)地層被壓裂形成垂直裂縫時(shí)，測(cè)井資料反映的各向異性值明顯增大。

1.8大地電位法測(cè)井

根據(jù)電位法理論，改變壓裂層段電阻率值后，裂縫方向的測(cè)點(diǎn)“電位視純異常值”產(chǎn)生明顯變化，即當(dāng)高礦化度液體進(jìn)入壓裂層段后，沿高礦化度液體的擴(kuò)散方向，電流分配系數(shù)明顯增加，造成地面電流密度減小，使地面電位視純異常曲線出現(xiàn)負(fù)異常變化，進(jìn)而確定裂縫延伸方向（圖1-圖2）。

2結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合以上幾種裂縫監(jiān)測(cè)方法的可行性、易用性、解釋精度等方面對(duì)比，我們認(rèn)為：地面微地震適應(yīng)于淺層直斜井儲(chǔ)層的裂縫監(jiān)測(cè)，但解釋精度有限；井下微地震監(jiān)測(cè)精度高，但實(shí)施復(fù)雜、費(fèi)用高；微破裂影像適應(yīng)于直井與水平井的監(jiān)測(cè)，實(shí)施簡(jiǎn)單、監(jiān)測(cè)處理高效，但精度略低于井下微地震；示蹤劑技術(shù)實(shí)施復(fù)雜、費(fèi)用高，且僅能監(jiān)測(cè)裂縫高度。

參考文獻(xiàn)

[1] 李亭，楊琦，劉保磊.頁(yè)巖氣藏縫網(wǎng)壓裂力學(xué)分析[J].中國(guó)科技論文，2015，10（21）：2509-2512.