微地震監測技術在大慶油田A區塊井網設計中的應用

馬繼升

(大慶油田有限責任公司第十采油廠地質大隊，黑龍江大慶 163312)

1 前言

隨著油田開發的深入，已開發區油田實踐表明，河流相低滲透砂巖的開發效果主要受井網形式、注水政策等因素影響，其中人工裂縫方向與井網的配置關系對于提高水驅控制程度，建立有效的驅動體系，避免過早水淹具有主導作用。微地震監測技術能夠較好地監測人工裂縫的方位、走向、縫長及縫高，指導區塊井網設計。

2 基本技術原理

微地震源于地層壓力升高，壓裂時注入高壓液體。根據摩爾－庫倫準則，沿著壓力升高區邊緣會發生微小地震[1]。微地震的實際頻段一般從幾十到幾百周，相當于－2至－5級地震。一般來說，震級越小，頻率越高。微地震監測系統包括6個分站，儀器的工作頻段為50～200周，能夠監測到較大的微地震(相當于－2級)，并根據微地震到時進行震源定位，由微地震震源的空間分布可以描述人工裂縫的方位、走向、裂長及縫高。

摩爾－庫倫準則可以寫為

式(1)中， =(S1－S2)sin(2φ)/2。式(1)表示若左側不小于右側時則發生微地震。式(1)中，是作用在裂縫面上的剪切應力;0是巖石的固有的無法向應力抗剪斷強度，數值由幾兆帕到幾十兆帕，若沿已有裂縫面錯斷，0數值為0;S1、S2分別是最大、最小主應力;P0是地層壓力;φ是最大主應力方向與裂縫面法向的夾角。

由式(1)可以看出，壓裂形成的微地震是壓裂誘發地下原有能量的釋放，不僅僅是施工作業能量本身，有足夠的輻射強度被地面檢波器接收到。微地震還易于沿已有裂縫面發生，這時 0為零，易于滿足發震條件。P0增大，右側減小，也會發生微地震。

3 微地震監測技術在井網設計中的應用

3.1 區塊概況

A區塊位于朝陽溝階地薄荷臺鼻狀構造的一個地壘斷塊上。區內探井、評價和開發井10口，含油面積3.18 km2，探明地質儲量190.22×104t，沉積特征主要以三角洲前緣沉積水下分流河道，單井平均砂巖厚度20.4 m，單井平均鉆遇有效厚度6.4 m，平均有效孔隙度16.7%。平均滲透率為5.2×10－3μm2。

區內3口井進行微電阻率掃描成像和交叉多極子陣列聲波測井，資料結果分析表明該區塊基本不發育天然裂縫。對地應力進行了分析解釋，該區平均最大水平主應力25.5 MPa，最小水平主應力20.8 MPa，最大與最小水平主應力差值為4.7 MPa，最大水平主應力方位為北東75.0°。

3.2 微地震監測結果確定人工裂縫方向

從區內4口井微地震監測結果看(見表1)，裂縫方向以近東西向為主，其中北東向裂縫方位平均67.2°，北西向裂縫方位平均87.7°。

表1 壓裂人工裂縫監測成果統計表Table 1 Monitoring result of hydraulic fracturing

3.3 井網設計

地質研究表明，該區砂體延伸方向以近南西～北東向為主，主要呈條帶狀、斷續條帶狀。為使注水井網有較大的波及體積，在井網設計時，既要考慮砂體的延伸方向，同時要考慮人工裂縫的方向。

高滲油田井排方向應該避開裂縫方向，以減少水淹幾率;低滲油田井排方向應該平行裂縫方向，以提高注水見效速度。根據油田滲透率極低的特點，為使壓裂注水后能獲得較高的水驅控制程度，改善開發效果，要求井排方向應盡量平行于裂縫方向。根據人工裂縫監測結果，結合最大主應力方向和砂體延伸方向(見圖1、圖2)，綜合確定區塊采用300 m×150 m井網，井排方向為東西向。

4 開發效果

圖1 井網設計方法示意圖Fig.1 Well network design graph

圖2 A區塊井網設計結果圖Fig.2 Design result for A block

2007年采用菱形井網近似反九點面積注水開發，水驅控制程度74.6%，投產初期日產油保持2.1 t的水平，投產一年后產量仍然穩定在1.5 t，取得較好的開發效果。

5 結語

1)微地震監測技術能夠監測人工裂縫方位、走向、縫長及縫高。

2)應用微地震人工裂縫監測結果結合最大主應力方向和砂體方向能夠指導井網設計。

[1]朱介壽，等.地震學中的計算方法[M].北京:地震出版社，1988.