微地震监测作为一种快速发展的油藏工程管理工具,在油气藏勘探开发过程中可以优化注采程序,适时调整压裂参数,及时修正压裂程序,优化增产措施,降低开发成本,提高油气产量,能够大大缩短和降低储层监测的周期与费用。
1、微地震监测技术原理、作用及实现方法
1.1 技术原理
微地震监测技术是一种主要用于油气田开发的地震新方法,原理是通过观测、分析生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动的影响、效果及地下状态的地球物理技术,其基础是声发射学和地震学。它用的不是专门人工震源产生的地震波,而是通过观测和分析微小的天然地震事件,如水力压裂、油气开采、产生的微地震活动产生的地震波,对观测到的微地震数据进行处理和解释,生成图像,更好地认识裂缝的几何形状、方位角、连通性、密度和长度,以及裂缝发育过程中的详细信息。微地震监测数据采集通常有三种方式:井眼监测、地表监测和近地表监测。
1.2 在油气开发中的作用
微地震监测技术在石油行业主要用于低渗透储层压裂的裂缝动态成像和油田开发过程中的动态监测,通过流体驱动监测,可为优化井身结构设计、延缓油井损坏提供地下应力等相关数据,最终达到提高采收率,降低油气田开发成本的目的。
①储层压裂监测,可以在压裂过程中实时监测井下裂缝的方位、高度、长度、体积和复杂度等信息,及时指导压裂工程,适时调整压裂参数,修正压裂程序,优化增产措施;②油藏动态监测,可用于油田流体驱动中追踪流体前沿,对油气田开发过程中孔隙流体的运动前缘或热驱时被加热区空间的变化进行监测,对于动态掌握地层裂隙状态、提高产能有一定的帮助;③识别可能引起储层分区或充当过早见水流动通道的断层,描述断层的封堵性能;④对于裂缝为主的储层,微地震事件也可以作为位于储层内部的有效纵波和横波震源,用于速度成像和横波各向异性分析,对裂缝性储层有关的流动各向异性进行成像;⑤对微地震波形和震源机制的研究,可提供有关油藏内部变形机制、传导性裂缝和再活动断裂构造形态的信息。
2、国外微地震监测技术发展现状
近年来,微地震技术取得了突飞猛进的发展。国外的多家技术公司都开展了微地震监测服务,并已经实现了商业化应用。同时,微地震监测技术在页岩气储集层中进行实时压裂监测效果显著,促进了页岩气勘探开发技术的规模应用。微地震监测技术走向了精度高、操作方便和应用广泛的道路。
2009年,斯伦贝谢公司推出了真正的实时自动化微地震监测与定位系统StimMAP Live系统,利用井中的无源地震检波器阵列探测水力压裂期间附近井中产生的微地震事件,实时进行水力压裂微地震监测,并在30s内提供监测结果。
美国威德福公司在微地震监测方面主要提供永久性井下设备制造、安装和数据采集。他们的微地震监测技术在油气藏勘探开发方面的主要应用包括储层压裂监测、油藏动态监测等。哈里伯顿公司FracTrac服务是通过进行井下微地震监测,诊断压裂规模和方位,从而优化压裂措施,优化井位设计,以及开发方案。该技术能够实时监测压裂高度和长度、压裂方位、压裂不对称、压裂随时间的增长等参数。
贝克休斯InetlliFrac微地震压裂监测服务2009年11月宣布投放市场,采用井中监测的方式,能够全面检测人工压裂裂缝传播情况,实时优化增产设计方案,降低钻完井风险,减少不确定性,是认识人工裂缝发展的重要途径,尤其解决了页岩气储层水力压裂实时监测难题。
美国的MSI公司的微地震监测服务是一种基于地面的微地震监测方法,采用置于地表的地震检波器排列(呈放射状布设)和PEST技术,在水力压裂过程中监测及定位所发生的微地震事件,确定单个微地震事件的源机理,从而提供原有天然裂缝网络与次生裂缝间相互作用的重要信息,以及精确全面的监测结果。3、微地震监测技术发展趋势
微地震监测技术是一项相对较新的技术,过去十年间业界在微地震监测技术方面已取得显著进展,这使得微地震监测技术成为实时监测压裂作业非常有效的工具。业界已逐步认识其潜在价值,并致力在多个领域进行应用。
E&P行业已经认可了微地震监测技术的优势,尤其是其在页岩气开发中的应用,这对微地震监测技术的未来发展非常重要。页岩气藏水平井数量不断增加最终将使水平井被用作监测井,而许多微地震分析方法都基于近似垂直的监测井,因此需要进行修正,以适应水平井作为监测井的情况。微地震监测使用永久性安装的声波监测器延时监测微地震信号,期间检测到的声波信号反应油藏变化,包括流体压力变化、油藏温度变化以及产层压实和沉降信息等。在今后的非常规资源勘探开发中,永久安装的近地表将逐渐成为重要的微地震监测方法,这种特殊的安装方式将通过提高采收率与生产效率,进一步推动非常规资源的开发进程。
目前,微地震监测技术己经成为地球物理界的热门技术之一,是储层压裂过程中最精确、最及时、信息最丰富的监测手段。随着对微地震震源机制、反演及可视化的深入研究,微地震技术将不断扩大应用范围,发展前景将更加广阔。
4、国内外微地震监测技术差距与建议
4.1 国内外微地震监测技术差距分析
我国的微地震监测技术研究起步较晚,由于技术引入时间短,对技术掌握程度不够等因素影响,使得市场上的国内产品应用情况均不够理想,在一定程度上没有满足勘探开发过程中的业务需求。目前国内进行的多数微地震监测都是采用国外的技术与服务,现有的微地震监测技术应用尚不够成熟,许多技术环节仍待完善和发展。
总体来讲,我国的微地震监测技与国外相比具有较大差距,主要表现在:①微地震监测装备方面基本空白,没有自主知识产权的微地震监测装备,包括检波器、采集系统等等;②微地震数据处理及反演方法有待深入研究;③需深化微地震数据处理解释软件系统研发,将技术方法融合到现有的软件平台。
4.2 建议
我国对微地震监测服务的需求不断增加,当务之急是根据应用需求,谨慎选择技术获取方式,既不能完全依附国外,也不能盲目自主研发,应切合实际需求,从实际水平出发,取长补短,通过引进、合作、自主研发等多种方式发展国内地震监测技术。
参考文献
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