微地震监测技术与应用

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摘要：近年来水力压裂微地震监测技术发展迅速，并在钻井现场拥有很好的应用前景，笔者从微地震监测技术的原理出发，并指出目前现场施工作业时难点并提出相应的技术对策。为了较好地评估区块内水力压裂过程中的破裂发生和发展状况，更好的评估压裂效果，进一步优化工艺参数和缝网系统，为井距论证和整体开发井网部署提供依据，建议在井区内优选几口井进行水平井压裂微地震监测。

关键词：微地震监测；水力压裂；裂缝系统

1微地震监测水力压裂技术原理

近年来水力压裂微地震监测技术发展迅速，并在钻井现场拥有很好的应用前景。微地震监测技术是建立在地震学和声发射原理的基础上，以在压裂过程中形成的小地震事件为目标，通过展示裂缝空间立体形态达到裂缝监测的目的。在水力压裂过程中，地层原有应力受到压裂作业干扰，使得射孔位置处出现应力集中现象，导致应变能量升高，井筒压力迅速升高，当压力大于岩石的抗压强度时会导致岩石破裂变形，进而形成裂缝扩展，在应力释放过程中一部分能量会以地震波的形式向四周传播，进而形成微地震。微地震一般发生在裂缝之类的断面上，通常裂缝范围在1-10m之间，频率范围一般在200-1500Hz，持续时间较短通常小于15s。微地震在地震记录上具有以下特点地震能量越弱其地震频率越高，持续时间越短破裂长度也越短。微地震监测水力压裂通过监测站收集被检测井在水力压裂过程中产生的微地震波，并对收集到的微波信号进行处理解释，根据直达波的时间确定震源具置。目前微地震解释主要用于以下几个方面：（1）分析微震事件出现的空间展布，计算裂缝网络方位、长度、宽度、高度；（2）随着压裂施工的进行，破裂事件不断发生，破裂事件出现的速率与压裂施工曲线的对应关系；（3）根据微震事件出现的空间位置，结合地震剖、测井资料，解释裂缝扩展与地层岩性、构造相互关系；（4）评估压裂产生的SRV；

2微地震监测水力压裂技术难点与技术对策

2.1难点分析

（1）在实时监测，一般需要检验速度模型的合理性，但是，现场实时监测中调整速度模型的难度较大；（2）在监测过程中，对于信噪比低的事件，自动识别程序难以自动识别；（3）在监测过程中，可能有个别事件明显偏离它的真实位置，以及个别事件P波和S波初至时间的自动拾取结果不合理，对现场实时处理带来一定的影响。

2.2技术对策

（1）根据声波速度测井、自然伽马测井资料、录井资料以及钻井地质设计中的地质分层信息，分析纵向上的岩性变化，合理划分速度界面，使误差降到最低，并在后续工作中修改并完善速度模型；（2）分析微震信号过滤器参数的合理性，调动参数，降低自动识别门槛，并进一步手动加以识别；（3）应用不同的反演定位方法，测试各种方法在该区域实时处理并确保定位的有效性。

3微地震监测应用

为了较好地评估区块内水力压裂过程中的破裂发生和发展状况，更好的评估压裂效果，进一步优化工艺参数和缝网系统，为井距论证和整体开发井网部署提供依据，在AA地区选取了5口水平井进行微地震监测。统计各水平井有效监测范围内的裂缝扩展形态参数，并与单段总液量、总砂量、储层改造体积对比。发现裂缝扩展与施工规模存在以下几条规律：(1)裂缝网络长200-250m，裂缝网络宽60-100m，裂缝网络高27-35m。(2)裂缝长宽高与单段液量相关性较强，单段液量1000-1200方为最佳。(3)裂缝长宽高与单段砂量相关性较弱。(4)储层改造体积大小与单段总液量及总砂量都有影响。单井比较，改造体积与单段液量相关性强，单段液量1000-1200方为最佳。各井相互比较，改造体积与单段砂量相关性强，单段砂量应保证80方以上。(5)AA地区百口泉组砂砾岩储层改造，由于地层疏松，微地震信号能量较弱且衰减较快。而且实际施工中各段施工压力较高，实际施工排量很难达到设计排量10方/分。各方面因素综合导致微地震监测定位信号较少、监测效果不佳。根据不同距离下微地震事件能量的强弱对比，建议AA地区开展微地震井中监测选择监测井时，优选监测距离在500m以内的井开展施工。

参考文献:

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作者：张方 单位：中国石油新疆油田分公司勘探开发研究院