压裂裂缝监测技术教学文稿.ppt

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1、压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术 压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术 水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田开发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝分开发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝分布规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。布规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术 压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术 压裂监测的压裂监测的主要目的是通过主要目的是通过采集压裂施工过采集压裂施工过程中的一些参数程中的一些参数资料来分析地下资料来分析地下压裂的施工进展压裂的施工

2、进展情况和所压开裂情况和所压开裂缝的几何参数。缝的几何参数。压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术 压裂监测压裂监测间接方法施工压力分析施工压力分析不稳定试井不稳定试井直接的近井地带技术l放射性示踪剂放射性示踪剂l温度测井温度测井l生产测井生产测井l井径测井井径测井l井下电视井下电视l井眼成像测井井眼成像测井直接的远场地带技术n地面倾斜图像地面倾斜图像n周围井井下倾斜图像周围井井下倾斜图像n微地震像图微地震像图n施工井倾斜仪像图施工井倾斜仪像图 压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术类型类型诊断方法诊断方法局限性局限性缝长缝长缝高缝高缝宽缝宽方位方位倾角倾角体积体积导流导流能力能力间接间接诊断诊断净压分析

3、净压分析油藏模拟与实际不符油藏模拟与实际不符试井分析试井分析要求准确的渗透率和压力要求准确的渗透率和压力产量分析产量分析要求准确的渗透率和压力要求准确的渗透率和压力直接直接的近的近井地井地带技带技术术放射性示踪法放射性示踪法仅能探测井筒附近仅能探测井筒附近井温测井井温测井受到岩层导热性影响受到岩层导热性影响井眼成像测井井眼成像测井只能在裸眼井工作只能在裸眼井工作井下电视井下电视只能录取射孔孔眼情况只能录取射孔孔眼情况井径测井井径测井固井质量会影响结果固井质量会影响结果直接直接的远的远井地井地带技带技术术微地震微地震信号较弱，需特殊处理信号较弱，需特殊处理周围井井下倾斜周围井井下倾斜井距越远，分

4、辨率越低井距越远，分辨率越低地面测斜地面测斜随深度增加，分辨率下降随深度增加，分辨率下降施工井倾斜仪施工井倾斜仪缝长必须由缝高和缝宽算出缝长必须由缝高和缝宽算出压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术可信可信 比较可信比较可信 不可信不可信压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术压裂裂缝监测技术 l 3-D计算模型发展于计算模型发展于20世纪世纪70年代后期、年代后期、80年代初期年代初期l 净压力分析技术发展于净压力分析技术发展于20世纪世纪80年代后期、年代后期、90年代初期年代初期l 直接监测技术发展于直接监测技术发展于20世纪世纪90年代后期，监年代后期，监测结果与计算模型有相符的、有

5、不相符的测结果与计算模型有相符的、有不相符的简简 单单 发发 展展 历历 程程 施施工工压压力力分分析析间间 接接 方方 法法在不影响压裂施工的前在不影响压裂施工的前提下监测提下监测压裂施工井下压裂施工井下压力变化的全过程。压力变化的全过程。压裂层压裂层测压孔水力锚水力锚封隔器封隔器坐封球座坐封球座监测装置监测装置安装监测装置安装监测装置下管柱下管柱投球坐封投球坐封压裂施工压裂施工解封起管柱解封起管柱效果评价效果评价泵入过程泵入过程闭合过程闭合过程返排过程返排过程测试结束测试结束 施施工工压压力力分分析析间间 接接 方方 法法 施工压力分析施工压力分析间间 接接 方方 法法 对井下仪器采集得到

6、的压裂施工过程中的动态资料，对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资料，结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数，应用数结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数，应用数学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的是得到裂学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的是得到裂缝及压裂施工评价参数缝及压裂施工评价参数，从而对压裂施工过程有一个及，从而对压裂施工过程有一个及时、科学的认识。该技术具有适时、准确、高效、快速时、科学的认识。该技术具有适时、准确、高效、快速的特点。的特点。数据计算处理数据计算处理基础数据录入基础数据录入常规测井资料导入常规测井资料导入井下监测资料导入井下监测资料导入井温测井资料导

7、入井温测井资料导入数据预处理数据预处理结果显示结果显示设计报告输出设计报告输出泵入过程压力反演泵入过程压力反演闭合过程压力反演闭合过程压力反演返排过程压力反演返排过程压力反演 施施工工压压力力分分析析间间 接接 方方 法法 间间 接接 方方 法法不稳定试井分析不稳定试井分析 不稳定试井分析用于评价油气藏不稳定试井分析用于评价油气藏的动态特征和地层参数。的动态特征和地层参数。间间 接接 方方 法法 间间 接接 方方 法法不稳定试井分析不稳定试井分析 试井操作按照试井操作按照“中华人民共和国石油天然气行业标准中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5440-2009”-天然气井试井技术规范天然气

8、井试井技术规范执行。执行。重点包括重点包括试井设计试井设计（试井地质设计、试井施工设计），（试井地质设计、试井施工设计），试井资料录取技术要求试井资料录取技术要求，试井施工试井施工，试井解释试井解释，试井报告试井报告编写编写。间间 接接 方方 法法不稳定试井分析不稳定试井分析 间间 接接 方方 法法不稳定试井分析不稳定试井分析 近井地带监测技术近井地带监测技术放射性示踪剂技术放射性示踪剂技术 向井内注入被放射性同位素活化的物质，并在注入活化向井内注入被放射性同位素活化的物质，并在注入活化物质前、后分别进行伽马测井，对比两次测量结果，找出活物质前、后分别进行伽马测井，对比两次测量结果，找出活化物

9、质在井内的分布情况，以确定岩层特性或井的技术状况化物质在井内的分布情况，以确定岩层特性或井的技术状况或油气层动态。或油气层动态。被压开的裂缝段吸附大量的放射性同位素物质，造成自被压开的裂缝段吸附大量的放射性同位素物质，造成自然伽马值升高，而未被压裂的井段由于基本没有吸附放射性然伽马值升高，而未被压裂的井段由于基本没有吸附放射性同位素物质，其测量的自然伽马值基本不变同位素物质，其测量的自然伽马值基本不变。监测压裂液和支撑剂中监测压裂液和支撑剂中的放射性示踪剂，确定的放射性示踪剂，确定压裂施工期间压裂液和压裂施工期间压裂液和支撑剂所到达的区域。支撑剂所到达的区域。使用不同的放射性同位使用不同的放射

10、性同位素可以确定不同的施工素可以确定不同的施工阶段。阶段。要求：放射性同位素应不要求：放射性同位素应不发生自然扩散。发生自然扩散。近井地带监测技术近井地带监测技术 近井地带监测技术近井地带监测技术放射性示踪剂技术放射性示踪剂技术 操作可参照操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 5327-2008”-放射性核素载体法示踪测井技术规放射性核素载体法示踪测井技术规范范执行。执行。重点包括重点包括示踪剂的选择和用量示踪剂的选择和用量，地面设备和下井仪器地面设备和下井仪器，施工流程施工流程，测井原始资料质量要求测井原始资料质量要求，安全、防护及环保要安全、

11、防护及环保要求求。近井地带监测技术近井地带监测技术井下电视技术井下电视技术 通过井下电视，可以对井下的各种复杂现象进行直接通过井下电视，可以对井下的各种复杂现象进行直接观测，获取常规测试无法得到的复杂现象和资料。观测，获取常规测试无法得到的复杂现象和资料。近井地带监测技术近井地带监测技术井温测井技术井温测井技术 压压裂裂施施工工期期间间，压压裂裂液液使使地地层层冷冷却却，由由压压前前和和压压后后的的井井温温剖剖面面对对比比，确确定定压压裂裂裂裂缝缝的的高高度。度。近井地带监测技术近井地带监测技术井温测井技术井温测井技术裂缝上端裂缝下端上异常点裂缝上端裂缝下端温度低值点 由于压入井内的液体有由于

12、压入井内的液体有限，随着时间的推移，井筒限，随着时间的推移，井筒中的温度场异常会逐渐恢复，中的温度场异常会逐渐恢复，因此要求因此要求压裂后的井温测试压裂后的井温测试应在压裂施工结束后较短的应在压裂施工结束后较短的时间内完成时间内完成，否则会影响应，否则会影响应用井温测井资料解释缝高的用井温测井资料解释缝高的精度。精度。近井地带监测技术近井地带监测技术井温测井技术井温测井技术 操作可参照操作可参照“中华人民共和国石油天然气行业标准中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T 6691-2007”-测井作业设计规范测井作业设计规范，“中华人民中华人民共和国石油天然气行业标准共和国石油天然气行业标准SY

13、/T 6161-2009”-天然气天然气测井资料处理及解释规范测井资料处理及解释规范执行。执行。重点包括重点包括设计准备设计准备，内容及一般要求内容及一般要求，解释准备工作解释准备工作，测井资料处理与解释测井资料处理与解释。近井地带监测技术近井地带监测技术 技术技术手段手段主要主要限制限制可能估计参数可能估计参数长度长度高度高度宽度宽度方位方位倾角倾角体积体积导流导流放射性放射性示踪剂示踪剂探测深度探测深度温度测井温度测井小层岩石的导温小层岩石的导温系数影响结果系数影响结果井下电视井下电视用于套管井，有用于套管井，有孔眼的部分孔眼的部分井径测井井径测井取决于井眼质量取决于井眼质量近井地带监测技

14、术获取参数数据表近井地带监测技术获取参数数据表 远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术 微地震监测（微地震监测（microseismic monitoring），或叫无源），或叫无源地震（地震（passive seismic），有时也称声发射法（），有时也称声发射法（acoustic emission），指的是利用水力压裂、油气采出或常规注水、），指的是利用水力压裂、油气采出或常规注水、注气以及热驱等石油工程作业时引起的注气以及热驱等石油工程作业时引起的地下应力场变化地下应力场变化而而导致导致岩层裂缝或错断所产生的地震波岩层裂缝或错断所产生的地震波，进行水力压裂裂缝，进行

15、水力压裂裂缝成因、或对储层流体运动进行监测的方法。成因、或对储层流体运动进行监测的方法。远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术 水力压裂时，在射孔位置，当迅速升高的井筒压力水力压裂时，在射孔位置，当迅速升高的井筒压力超过岩石抗压强度，岩石遭到破坏，形成裂缝，裂缝扩展超过岩石抗压强度，岩石遭到破坏，形成裂缝，裂缝扩展时，必将产生一系列向四周传播的微震波，通过布置在被时，必将产生一系列向四周传播的微震波，通过布置在被监测井周围的监测井周围的 A、B、C、D等监测分站接收到微震等监测分站接收到微震波的到时差，会形成一系列的方程组，反解这一系列方程波的到时差，会形成一系列的方程组

16、，反解这一系列方程组，就可确定微震震源位置，进而给出裂缝的方位、长度、组，就可确定微震震源位置，进而给出裂缝的方位、长度、高度、产状及地应力方向等地层参数。高度、产状及地应力方向等地层参数。远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术远场地带监测技术远场地带监测技术 微地震监测技术微地震监测技术 无源微地震无源微地震 摩尔摩尔-库伦理论库伦理论 断裂力学准则断裂力学准则 微震波识别技术微震波识别技术 微地震震源定位微地震震源定位 远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术 由于水力压裂诱生微震能量比较微弱，因此在现场监测应该要由于水力压裂诱生微震能量比较微弱，

17、因此在现场监测应该要注意以下几点：注意以下几点：地面观测站点越多越好地面观测站点越多越好，为了准确确定震源位，为了准确确定震源位置以准确确定裂缝空间形态，微震观测点要足够多；置以准确确定裂缝空间形态，微震观测点要足够多；降低和识降低和识别消除地面噪音别消除地面噪音，现场观测尽可能的远离或停止一切地面活动，现场观测尽可能的远离或停止一切地面活动，把检波器安装在相对安静的地区把检波器安装在相对安静的地区，以免产生干扰，也可以在引起，以免产生干扰，也可以在引起噪音的地区安置一个检波器，以帮助识别并进而消除地表噪音；噪音的地区安置一个检波器，以帮助识别并进而消除地表噪音；地面布设站点的位置要合理选取地

18、面布设站点的位置要合理选取，尽可能在监测井的各个方向尽可能在监测井的各个方向上都有检波器监测上都有检波器监测。远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术工工 艺艺 流流 程程 远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术第一步第一步 收集资料收集资料1.基础数据（含地理位置、井史等）；基础数据（含地理位置、井史等）；2.测井解释数据表；测井解释数据表；3.详细井斜数据表；详细井斜数据表；4.压裂施工方案；压裂施工方案；5.区块构造井位图。区块构造井位图。远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术地面微地震裂缝监测流程图地面微地震裂缝监测流程图

19、 第第二二步步 现现场场监监测测第第三三步步 提提交交报报告告 远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术 由于地面观测较井下观测安装容易、操作简单，所以成本由于地面观测较井下观测安装容易、操作简单，所以成本低，只要在地面能够记录到微震事件，地面观测比井下观测更低，只要在地面能够记录到微震事件，地面观测比井下观测更加优越。加优越。虽然我国的微震监测技术起步较晚，但经过几年的发展，虽然我国的微震监测技术起步较晚，但经过几年的发展，在油田中的应用越来越多，经过几年的试验应用，取得了较好在油田中的应用越来越多，经过几年的试验应用，取得了较好的效果，但需要注意的是国内油田的监测工作基

20、本上都是由国的效果，但需要注意的是国内油田的监测工作基本上都是由国外公司或利用国外监测系统在中国开展的试验性监测项目。外公司或利用国外监测系统在中国开展的试验性监测项目。远场地带监测技术远场地带监测技术微地震监测技术微地震监测技术The monitoring of the fracture treatment includes tracking every aspect of the process from the wellhead and downhole pressures,to pumping rates,density of the fracturing fluid slurry,t

21、racking the volumes for each additive(from the acid,to the slickwater lubricant and friction reducer),tracking volumes of water,and ensuring that equipment is functioning properly.远场地带监测技术远场地带监测技术地面倾斜监测技术地面倾斜监测技术 压裂施工过程中地层形成压裂施工过程中地层形成裂缝时，地表将产生微量位移裂缝时，地表将产生微量位移（一般（一般0.0030.13cm），这种），这种微量位移可以通过高灵敏度的微

22、量位移可以通过高灵敏度的水平仪测出。水平仪测出。远场地带监测技术远场地带监测技术地面倾斜监测技术地面倾斜监测技术 能够监测水力压裂造成的地面变形或地下移位情况。倾能够监测水力压裂造成的地面变形或地下移位情况。倾斜仪是一种非常敏感的工具，能够感觉到小到十亿分之一的斜仪是一种非常敏感的工具，能够感觉到小到十亿分之一的位移梯度变化（或倾斜）。位移梯度变化（或倾斜）。由倾斜仪测量到的地面位移可以由倾斜仪测量到的地面位移可以直接用来确定水力裂缝的方位和倾斜情况直接用来确定水力裂缝的方位和倾斜情况；同时，当多个平；同时，当多个平面出现裂缝增长时，还可以确定注入到每个水平或垂直裂缝面出现裂缝增长时，还可以确

23、定注入到每个水平或垂直裂缝中的流体比例的大小。中的流体比例的大小。远场地带监测技术远场地带监测技术地面倾斜监测技术地面倾斜监测技术 地面倾斜监测系统一般由地面倾斜监测系统一般由1218个倾斜仪组成，围绕压裂个倾斜仪组成，围绕压裂井井筒按圆形排列，放置在浅孔眼里并埋在干层中，布置的半井井筒按圆形排列，放置在浅孔眼里并埋在干层中，布置的半径大约是压裂井深度的径大约是压裂井深度的40%，这是目前国际上较公认的裂缝监，这是目前国际上较公认的裂缝监测技术。测技术。远场地带监测技术远场地带监测技术周围井井下微地震监测技术周围井井下微地震监测技术 通过加固地面倾斜仪并把通过加固地面倾斜仪并把其放在压裂井邻近

24、井中就可以其放在压裂井邻近井中就可以得到水力裂缝的尺寸。得到水力裂缝的尺寸。与地面倾斜仪裂缝测量等与地面倾斜仪裂缝测量等其他裂缝监测技术相比，井下其他裂缝监测技术相比，井下微地震技术的优点包括：微地震技术的优点包括：测量测量速度快；微地震事件位置能够速度快；微地震事件位置能够实时确定；能同时确定裂缝的长度、高度和方位；具有噪音过滤实时确定；能同时确定裂缝的长度、高度和方位；具有噪音过滤能力；现场应用方便。能力；现场应用方便。合适的仪器串设计，包括选定仪器串下入的深度、检波合适的仪器串设计，包括选定仪器串下入的深度、检波器的个数及柔性连接的长度等，是成功监测的前提。器的个数及柔性连接的长度等，是

25、成功监测的前提。远场地带监测技术远场地带监测技术周围井井下微地震监测技术周围井井下微地震监测技术从地面倾斜仪和近井眼地从地面倾斜仪和近井眼地下倾斜仪观察到的由一次下倾斜仪观察到的由一次简单水力裂缝造成的预期简单水力裂缝造成的预期的形变模式。的形变模式。远场地带监测技术远场地带监测技术 技术技术手段手段主要主要限制限制可能估计参数可能估计参数长度长度高度高度宽度宽度方位方位倾角倾角体积体积导流导流微地震微地震监测监测不能应用于所不能应用于所有地层有地层地面倾斜地面倾斜监测监测受深度限制受深度限制井下微地震井下微地震监测监测受井距限制受井距限制远井地带监测技术获取参数数据表远井地带监测技术获取参数

26、数据表 压裂液和支撑剂压裂液和支撑剂结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂结合了超高质量泡沫技术、超轻支撑剂和支撑剂部分单层分布技术的新型水力压裂工艺，使产量高于同条件对比井部分单层分布技术的新型水力压裂工艺，使产量高于同条件对比井15%至至60%，累积产量平均增加，累积产量平均增加45%。压裂监测压裂监测IntelliFrac技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震技术集成了世界领先的压裂增产技术和微震监测技术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时监测技术，可以使作业公司在实施增产措施的过程中监测裂缝面积，实时对压裂作业进行控制。对压裂作业进行控制。压裂定位控制压裂定位控

27、制Frac-Hook多分支套管压裂技术，可以更好地定位多分支套管压裂技术，可以更好地定位压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高压压裂能力。多级压裂能力多级压裂能力FracPoint EX技术，使用投球或滑套一次起下封隔技术，使用投球或滑套一次起下封隔完井，在完井，在Williston油田成功完成油田成功完成24级裸眼封隔压裂。级裸眼封隔压裂。2009年页岩气压裂新技术年页岩气压裂新技术 IntelliFrac技术技术 IntelliFrac技术技术The IntelliFrac service optimizes the w

28、ells development program by providing real-time evaluation of fracture dimensions during the stimulation treatment.BJ Services,the Shale Experts.BJ Services,the Shale Experts.Fracturing formations every day.Fracturing formations every day.IntelliFrac技术技术This new service combines advanced microseismi

29、c services from Baker Hughes with pumping services from fracturing technology leader BJ Services.During hydraulic fracturing operations,the IntelliFrac service enables you to monitor microseismic events.Monitoring and measuring the microseisms enables you to map the direction,azimuth,height,length,v

30、olume and complexity of the induced fractures.IntelliFrac技术技术Since the IntelliFrac service allows you to estimate fracture volume and verify fracture propagation direction away from the borehole borehole during stimulation,your team has the ability to control the fracturing operation in real time to optimize the wells stimulation and ultimately the entire fields development program.结束结束