压裂裂缝监测技术-PPT课件.pptx

压裂裂裂裂缝监测技技术 压裂裂裂裂缝监测技技术 水力水力压裂技裂技术是目前世界上老油田增是目前世界上老油田增产和非常和非常规油气田油气田开开发所所应用最用最为广泛且最广泛且最为有效的技有效的技术措施。油气措施。油气储层裂裂缝分分布布规律的研究分析是律的研究分析是贯穿油田勘探开穿油田勘探开发各各阶段的基段的基础工作。工作。压裂裂裂裂缝监测技技术 压裂裂裂裂缝监测技技术 压裂裂监测的的主要目的是通主要目的是通过采集采集压裂施工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料来分析地下压裂的施工裂的施工进展展情况和所情况和所压开裂开裂缝的几何参数。的几何参数。压裂裂裂裂缝监测技技术 压裂裂监测间接方法施工施工压力分析力分析不不稳定定试井井直接的近井地带技术l放射性示踪放射性示踪剂l温度温度测井井l生生产测井井l井径井径测井井l井下井下电视l井眼成像井眼成像测井井直接的远场地带技术n地面地面倾斜斜图像像n周周围井井下井井下倾斜斜图像像n微地震像微地震像图n施工井施工井倾斜斜仪像像图 压裂裂裂裂缝监测技技术类型型诊断方法断方法局限性局限性缝长缝高高缝宽方位方位倾角角体体积导流流能力能力间接接诊断断净压分析分析油藏模油藏模拟与与实际不符不符试井分析井分析要求准确的渗透率和要求准确的渗透率和压力力产量分析量分析要求准确的渗透率和要求准确的渗透率和压力力直接直接的近的近井地井地带技技术放射性示踪法放射性示踪法仅能探能探测井筒附近井筒附近井温井温测井井受到岩受到岩层导热性影响性影响井眼成像井眼成像测井井只能在裸眼井工作只能在裸眼井工作井下井下电视只能只能录取射孔孔眼情况取射孔孔眼情况井径井径测井井固井固井质量会影响量会影响结果果直接直接的的远井地井地带技技术微地震微地震信号信号较弱，需特殊弱，需特殊处理理周周围井井下井井下倾斜斜井距越井距越远，分辨率越低，分辨率越低地面地面测斜斜随深度增加，分辨率下降随深度增加，分辨率下降施工井施工井倾斜斜仪缝长必必须由由缝高和高和缝宽算出算出压裂裂裂裂缝监测技技术可信可信 比比较可信可信 不可信不可信压裂裂裂裂缝监测技技术压裂裂裂裂缝监测技技术 l 3-D计算模型算模型发展于展于20世世纪70年代后期、年代后期、80年代初期年代初期l 净压力分析技力分析技术发展于展于20世世纪80年代后期、年代后期、90年代初期年代初期l 直接直接监测技技术发展于展于20世世纪90年代后期，年代后期，监测结果与果与计算模型有相符的、有不相符的算模型有相符的、有不相符的简 单 发 展展 历 程程 施施工工压力力分分析析间 接接 方方 法法在不影响在不影响压裂施工的前裂施工的前提下提下监测压裂施工井下裂施工井下压力力变化的全化的全过程。程。压裂裂层测压孔水力水力锚封隔器封隔器坐封球座坐封球座监测装置装置安装安装监测装置装置下管柱下管柱投球坐封投球坐封压裂施工裂施工解封起管柱解封起管柱效果效果评价价泵入入过程程闭合合过程程返排返排过程程测试结束束 施施工工压力力分分析析间 接接 方方 法法 施工施工压力分析力分析间 接接 方方 法法 对井下井下仪器采集得到的器采集得到的压裂施工裂施工过程中的程中的动态资料，料，结合所施工合所施工储层的静的静态资料以及料以及压裂施工参数，裂施工参数，应用数用数学分析方法学分析方法对压裂裂过程程进行分析；最行分析；最终的目的是得到裂的目的是得到裂缝及及压裂施工裂施工评价参数价参数，从而，从而对压裂施工裂施工过程有一个及程有一个及时、科学的、科学的认识。该技技术具有适具有适时、准确、高效、快速、准确、高效、快速的特点。的特点。数据数据计算算处理理基基础数据数据录入入常常规测井井资料料导入入井下井下监测资料料导入入井温井温测井井资料料导入入数据数据预处理理结果果显示示设计报告告输出出泵入入过程程压力反演力反演闭合合过程程压力反演力反演返排返排过程程压力反演力反演 施施工工压力力分分析析间 接接 方方 法法 间 接接 方方 法法不不稳定定试井分析井分析 不不稳定定试井分析用于井分析用于评价油气藏价油气藏的的动态特征和地特征和地层参数。参数。间 接接 方方 法法 间 接接 方方 法法不不稳定定试井分析井分析 试井操作按照井操作按照“中中华人民共和国石油天然气行人民共和国石油天然气行业标准准SY/T 5440-2009”-天然气井天然气井试井技井技术规范范执行。行。重点包括重点包括试井井设计（试井地井地质设计、试井施工井施工设计），），试井井资料料录取技取技术要求要求，试井施工井施工，试井解井解释，试井井报告告编写写。间 接接 方方 法法不不稳定定试井分析井分析 间 接接 方方 法法不不稳定定试井分析井分析 近井地近井地带监测技技术放射性示踪放射性示踪剂技技术 向井内注入被放射性同位素活化的物向井内注入被放射性同位素活化的物质，并在注入活化，并在注入活化物物质前、后分前、后分别进行伽行伽马测井，井，对比两次比两次测量量结果，找出活果，找出活化物化物质在井内的分布情况，以确定岩在井内的分布情况，以确定岩层特性或井的技特性或井的技术状况状况或油气或油气层动态。被被压开的裂开的裂缝段吸附大量的放射性同位素物段吸附大量的放射性同位素物质，造成自，造成自然伽然伽马值升高，而未被升高，而未被压裂的井段由于基本没有吸附放射性裂的井段由于基本没有吸附放射性同位素物同位素物质，其，其测量的自然伽量的自然伽马值基本不基本不变。监测压裂液和支撑裂液和支撑剂中中的放射性示踪的放射性示踪剂，确定，确定压裂施工期裂施工期间压裂液和支撑裂液和支撑剂所到达的区域。所到达的区域。使用不同的放射性同位使用不同的放射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。段。要求：放射性同位素要求：放射性同位素应不不发生自然生自然扩散。散。近井地近井地带监测技技术 近井地近井地带监测技技术放射性示踪放射性示踪剂技技术 操作可参照操作可参照“中中华人民共和国石油天然气行人民共和国石油天然气行业标准准SY/T 5327-2008”-放射性核素放射性核素载体法示踪体法示踪测井技井技术规范范执行。行。重点包括重点包括示踪示踪剂的的选择和用量和用量，地面地面设备和下井和下井仪器器，施工流程施工流程，测井原始井原始资料料质量要求量要求，安全、防安全、防护及及环保要保要求求。近井地近井地带监测技技术井下井下电视技技术 通通过井下井下电视，可以，可以对井下的各种复井下的各种复杂现象象进行直接行直接观测，获取常取常规测试无法得到的复无法得到的复杂现象和象和资料。料。近井地近井地带监测技技术井温井温测井技井技术 压裂裂施施工工期期间，压裂裂液液使使地地层冷冷却却，由由压前前和和压后后的的井井温温剖剖面面对比比，确确定定压裂裂裂裂缝的的高高度。度。近井地近井地带监测技技术井温井温测井技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 由于由于压入井内的液体有入井内的液体有限，随着限，随着时间的推移，井筒的推移，井筒中的温度中的温度场异常会逐异常会逐渐恢复，恢复，因此要求因此要求压裂后的井温裂后的井温测试应在在压裂施工裂施工结束后束后较短的短的时间内完成内完成，否，否则会影响会影响应用井温用井温测井井资料解料解释缝高的高的精度。精度。近井地近井地带监测技技术井温井温测井技井技术 操作可参照操作可参照“中中华人民共和国石油天然气行人民共和国石油天然气行业标准准SY/T 6691-2007”-测井作井作业设计规范范，“中中华人民人民共和国石油天然气行共和国石油天然气行业标准准SY/T 6161-2009”-天然气天然气测井井资料料处理及解理及解释规范范执行。行。重点包括重点包括设计准准备，内容及一般要求内容及一般要求，解解释准准备工作工作，测井井资料料处理与解理与解释。近井地近井地带监测技技术 技技术手段手段主要主要限制限制可能估可能估计参数参数长度度高度高度宽度度方位方位倾角角体体积导流流放射性放射性示踪示踪剂探探测深度深度温度温度测井井小小层岩石的岩石的导温温系数影响系数影响结果果井下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井径测井井取决于井眼取决于井眼质量量近井地近井地带监测技技术获取参数数据表取参数数据表 远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术 微地震微地震监测（microseismic monitoring），或叫无），或叫无源地震（源地震（passive seismic），有），有时也称声也称声发射法射法（acoustic emission），指的是利用水力），指的是利用水力压裂、油气采出裂、油气采出或常或常规注水、注气以及注水、注气以及热驱等石油工程作等石油工程作业时引起的引起的地下地下应力力场变化化而而导致致岩岩层裂裂缝或或错断所断所产生的地震波生的地震波，进行行水力水力压裂裂裂裂缝成因、或成因、或对储层流体运流体运动进行行监测的方法。的方法。远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术 水力水力压裂裂时，在射孔位置，当迅速升高的井筒，在射孔位置，当迅速升高的井筒压力力超超过岩石抗岩石抗压强度，岩石遭到破坏，形成裂度，岩石遭到破坏，形成裂缝，裂，裂缝扩展展时，必将，必将产生一系列向四周生一系列向四周传播的微震波，通播的微震波，通过布置在被布置在被监测井周井周围的的 A、B、C、D等等监测分站接收到微震分站接收到微震波的到波的到时差，会形成一系列的方程差，会形成一系列的方程组，反解，反解这一系列方程一系列方程组，就可确定微震震源位置，就可确定微震震源位置，进而而给出裂出裂缝的方位、的方位、长度、度、高度、高度、产状及地状及地应力方向等地力方向等地层参数。参数。远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术远场地地带监测技技术 微地震微地震监测技技术 无源微地震无源微地震 摩摩尔-库伦理理论 断裂力学准断裂力学准则 微震波微震波识别技技术 微地震震源定位微地震震源定位 远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术 由于水力由于水力压裂裂诱生微震能量比生微震能量比较微弱，因此在微弱，因此在现场监测应该要要注意以下几点：注意以下几点：地面地面观测站点越多越好站点越多越好，为了准确确定震源位置了准确确定震源位置以准确确定裂以准确确定裂缝空空间形形态，微震，微震观测点要足点要足够多；多；降低和降低和识别消消除地面噪音除地面噪音，现场观测尽可能的尽可能的远离或停止一切地面活离或停止一切地面活动，把把检波波器安装在相器安装在相对安静的地区安静的地区，以免，以免产生干生干扰，也可以在引起噪音的地，也可以在引起噪音的地区安置一个区安置一个检波器，以帮助波器，以帮助识别并并进而消除地表噪音；而消除地表噪音；地面布地面布设站点的位置要合理站点的位置要合理选取取，尽可能在尽可能在监测井的各个方向上都有井的各个方向上都有检波器波器监测。远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术工工 艺 流流 程程 远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术第一步第一步 收集收集资料料1.基基础数据（含地理位置、井史等）；数据（含地理位置、井史等）；2.测井解井解释数据表；数据表；3.详细井斜数据表；井斜数据表；4.压裂施工方案；裂施工方案；5.区区块构造井位构造井位图。远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术地面微地震裂地面微地震裂缝监测流程流程图 第第二二步步 现场监测第第三三步步 提提交交报告告 远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术 由于地面由于地面观测较井下井下观测安装容易、操作安装容易、操作简单，所以成本，所以成本低，只要在地面能低，只要在地面能够记录到微震事件，地面到微震事件，地面观测比井下比井下观测更更加加优越。越。虽然我国的微震然我国的微震监测技技术起步起步较晚，但晚，但经过几年的几年的发展，展，在油田中的在油田中的应用越来越多，用越来越多，经过几年的几年的试验应用，取得了用，取得了较好好的效果，但需要注意的是国内油田的的效果，但需要注意的是国内油田的监测工作基本上都是由国工作基本上都是由国外公司或利用国外外公司或利用国外监测系系统在中国开展的在中国开展的试验性性监测项目。目。远场地地带监测技技术微地震微地震监测技技术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,tracking 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.远场地地带监测技技术地面地面倾斜斜监测技技术 压裂施工裂施工过程中地程中地层形成形成裂裂缝时，地表将，地表将产生微量位移生微量位移（一般（一般0.0030.13cm），），这种种微量位移可以通微量位移可以通过高灵敏度的高灵敏度的水平水平仪测出。出。远场地地带监测技技术地面地面倾斜斜监测技技术 能能够监测水力水力压裂造成的地面裂造成的地面变形或地下移位情况。形或地下移位情况。倾斜斜仪是一种非常敏感的工具，能是一种非常敏感的工具，能够感感觉到小到十到小到十亿分之一的分之一的位移梯度位移梯度变化（或化（或倾斜）。斜）。由由倾斜斜仪测量到的地面位移可以量到的地面位移可以直接用来确定水力裂直接用来确定水力裂缝的方位和的方位和倾斜情况斜情况；同；同时，当多个平，当多个平面出面出现裂裂缝增增长时，还可以确定注入到每个水平或垂直裂可以确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。远场地地带监测技技术地面地面倾斜斜监测技技术 地面地面倾斜斜监测系系统一般由一般由1218个个倾斜斜仪组成，成，围绕压裂裂井井筒按井井筒按圆形排列，放置在浅孔眼里并埋在干形排列，放置在浅孔眼里并埋在干层中，布置的半中，布置的半径大径大约是是压裂井深度的裂井深度的40%，这是目前国是目前国际上上较公公认的裂的裂缝监测技技术。远场地地带监测技技术周周围井井下微地震井井下微地震监测技技术 通通过加固地面加固地面倾斜斜仪并把并把其放在其放在压裂井裂井邻近井中就可以近井中就可以得到水力裂得到水力裂缝的尺寸。的尺寸。与地面与地面倾斜斜仪裂裂缝测量等量等其他裂其他裂缝监测技技术相比，井下相比，井下微地震技微地震技术的的优点包括：点包括：测量量速度快；微地震事件位置能速度快；微地震事件位置能够实时确定；能同确定；能同时确定裂确定裂缝的的长度、高度和方位；具有噪音度、高度和方位；具有噪音过滤能能力；力；现场应用方便。用方便。合适的合适的仪器串器串设计，包括，包括选定定仪器串下入的深度、器串下入的深度、检波波器的个数及柔性器的个数及柔性连接的接的长度等，是成功度等，是成功监测的前提。的前提。远场地地带监测技技术周周围井井下微地震井井下微地震监测技技术从地面从地面倾斜斜仪和近井眼地和近井眼地下下倾斜斜仪观察到的由一次察到的由一次简单水力裂水力裂缝造成的造成的预期期的形的形变模式。模式。远场地地带监测技技术 技技术手段手段主要主要限制限制可能估可能估计参数参数长度度高度高度宽度度方位方位倾角角体体积导流流微地震微地震监测不能不能应用于所用于所有地有地层地面地面倾斜斜监测受深度限制受深度限制井下微地震井下微地震监测受井距限制受井距限制远井地井地带监测技技术获取参数数据表取参数数据表 压裂液和支撑裂液和支撑剂结合了超高合了超高质量泡沫技量泡沫技术、超、超轻支撑支撑剂和支撑和支撑剂部分部分单层分布技分布技术的新型水力的新型水力压裂工裂工艺，使，使产量高于同条件量高于同条件对比井比井15%至至60%，累，累积产量平均增加量平均增加45%。压裂裂监测IntelliFrac技技术集成了世界集成了世界领先的先的压裂增裂增产技技术和微震和微震监测技技术，可以使作，可以使作业公司在公司在实施增施增产措施的措施的过程中程中监测裂裂缝面面积，实时对压裂作裂作业进行控制。行控制。压裂定位控制裂定位控制Frac-Hook多分支套管多分支套管压裂技裂技术，可以更好地定位，可以更好地定位压裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有裂位置，更精确地控制分支井筒，提供有选择性的高性的高压压裂能力。裂能力。多多级压裂能力裂能力FracPoint EX技技术，使用投球或滑套一次起下封隔，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级裸眼封隔裸眼封隔压裂。裂。2009年年页岩气岩气压裂新技裂新技术 IntelliFrac技技术 IntelliFrac技技术The IntelliFrac service optimizes the wells 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技技术This new service combines advanced microseismic 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,volume and complexity of the induced fractures.IntelliFrac技技术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.