打破國外非常規(guī)壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)壟斷

□ 楊心超 李 弘 魏 瑋

打破國外非常規(guī)壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)壟斷

□ 楊心超 李 弘 魏 瑋

為加快研發(fā)進程，微地震攻關(guān)小組打破先做方法后推產(chǎn)品的常規(guī)科研思路，選擇了難度極高的方法——軟件并行進行技術(shù)開發(fā)。

隨著常規(guī)優(yōu)質(zhì)油氣資源的日益枯竭和工程技術(shù)的不斷進步，低滲區(qū)油氣、頁巖氣和煤層氣的開發(fā)規(guī)模逐步擴大，作為提高生產(chǎn)井采收率甚至成功率的關(guān)鍵技術(shù)，水力壓裂的需求也日趨旺盛。長期以來在水力壓裂的過程中，人工縫網(wǎng)的發(fā)育情況主要依靠壓力曲線和相鄰井的表現(xiàn)來估算。國內(nèi)該領(lǐng)域的裂縫監(jiān)測技術(shù)缺失，嚴(yán)重影響和制約工程人員對壓裂方案的調(diào)整和優(yōu)化。

壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)通過在井中或者地面布設(shè)地震波的采集設(shè)備，對儲層中巖石裂縫被水力壓開所產(chǎn)生的微小地震事件進行監(jiān)測，再通過定位反演技術(shù)推算這些微地震事件所發(fā)生的位置、時間，以及巖石錯動的類型和方向，結(jié)合地質(zhì)認(rèn)識獲得地下人工縫網(wǎng)的動態(tài)發(fā)育過程。然而這項技術(shù)一直由國外公司壟斷，技術(shù)服務(wù)費用高，且僅提供無動態(tài)細節(jié)的最終成果，非常影響油田的臨場指導(dǎo)效果。

起步——掛云帆

中國石化石油物探技術(shù)研究院于2011年成立水力壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)攻關(guān)小組，力求打破外國公司的壟斷，快速研發(fā)出關(guān)鍵技術(shù)和適用于生產(chǎn)的軟件，以填補國內(nèi)同行在該領(lǐng)域的空白，搶占市場的噴發(fā)期。

微地震攻關(guān)小組從“一無所有”開始，“白手起家”，迅速同步展開了標(biāo)桿企業(yè)、關(guān)鍵技術(shù)和院校機構(gòu)研究狀況的調(diào)研。

只有跑得更快，才能追上領(lǐng)先者。為加快研發(fā)進程，微地震攻關(guān)小組打破先做方法后推產(chǎn)品的常規(guī)科研思路，選擇難度極高的方法——軟件并行進行技術(shù)開發(fā)。由于新方法尚處在不穩(wěn)定的研發(fā)期，微地震小組中的方法研究人員、軟件開發(fā)人員和數(shù)據(jù)采集專家三方反復(fù)溝通，終于在研發(fā)初期就搭建了統(tǒng)一的軟件開發(fā)平臺，制定了兼容性極高的臨時數(shù)據(jù)格式，保證了軟件產(chǎn)品和方法研究的實時同步。

為了快速切入生產(chǎn)，將科研成果向?qū)嵱眉夹g(shù)的轉(zhuǎn)化過程壓縮到最短，微地震攻關(guān)小組打破了先做理想數(shù)據(jù)測試后做生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)用的傳統(tǒng)科研方式，將來自生產(chǎn)一線的實際數(shù)據(jù)貫穿于方法試驗及軟件測試全程。在實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)的檢驗下，以方法的適用性和軟件的實用性為最終目標(biāo)，多次進行技術(shù)重大改進與革新，不斷完善技術(shù)流程、量化技術(shù)指標(biāo)，確保最佳的現(xiàn)場應(yīng)用效果。

盡管可應(yīng)用于生產(chǎn)的壓裂微地震監(jiān)測技術(shù)系列被外國公司所壟斷，但國內(nèi)許多院校機構(gòu)在某些具體的細分領(lǐng)域仍然有較高的研究水平。微地震小組積極利用各種機會，與高等院校開展相關(guān)技術(shù)交流、學(xué)習(xí)和消化，既保證了成套技術(shù)的完備性，又提高了單項技術(shù)的先進性。

2012年底，具備地面微地震監(jiān)測資料處理能力的FracListener 1.0版本正式問世。2013年底，技術(shù)小組推出FracListener 2.0版本，大幅度提升地面微地震處理效率和精度，同時擴充了井中微地震處理、震源機制反演，以及壓裂裂縫破裂模擬等新功能模塊。2014年，進一步集成地面和井中微地震實時處理模塊和壓裂裂縫定量解釋模塊。至此，無須任何其他商業(yè)軟件的輔助，F(xiàn)racListener軟件可以獨立完成全套微地震資料流程化處理、處理過程質(zhì)量檢查，以及壓裂縫網(wǎng)解釋和壓裂效果綜合評估等工作。

發(fā)展——濟滄海

市場是檢驗產(chǎn)品質(zhì)量的最有效手段。2013年FracListener 1.0問世不久，即迎來第一個生產(chǎn)服務(wù)對象——川西新場須五段致密儲層。該區(qū)域近地表地質(zhì)條件復(fù)雜、儲層埋藏深，尚無地面微地震監(jiān)測成功的先例，經(jīng)過微地震攻關(guān)小組成員的艱苦努力，成功實現(xiàn)了川西須五段頁巖氣儲層水力壓裂的地面微地震有效監(jiān)測，并將FracListener地面微地震壓裂監(jiān)測深度記錄刷新到3150米，處理結(jié)果得到西南局相關(guān)專家的充分認(rèn)可。隨后，F(xiàn)racListener軟件產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)在多個區(qū)塊的致密氣儲層、煤層氣儲層，以及碳酸鹽巖縫洞型儲層的壓裂改造過程中完成壓裂過程監(jiān)測和壓裂效果評估的任務(wù)。

FracListener在非常規(guī)油氣開發(fā)領(lǐng)域的優(yōu)異表現(xiàn)引起了關(guān)注。2014年，物探院啟動了頁巖氣儲層水力壓裂改造微地震監(jiān)測項目。目標(biāo)井所處工區(qū)的地表條件復(fù)雜，國外服務(wù)公司在該地區(qū)微地震監(jiān)測服務(wù)皆沒有讓甲方滿意。物探院微地震項目組將辦公場所前移至野外監(jiān)測現(xiàn)場，爭取做到發(fā)現(xiàn)一個問題就地解決一個問題。憑借“準(zhǔn)確、快速、嚴(yán)謹(jǐn)”的服務(wù)優(yōu)勢，項目組于當(dāng)年11月即完成目標(biāo)井壓裂的微地震監(jiān)測任務(wù)，以超越國際知名公司快速、準(zhǔn)確的結(jié)果征服油田方，成功在大牌云集的壓裂監(jiān)測服務(wù)市場中謀得一席之地。

2015年元旦剛過，為協(xié)助甲方厘清“拉鏈?zhǔn)健遍_發(fā)工藝的儲層改造效果，物探院微地震監(jiān)測隊伍投身壓裂微地震井地聯(lián)合監(jiān)測服務(wù)中。這是站穩(wěn)涪陵頁巖氣微地震監(jiān)測市場的關(guān)鍵之戰(zhàn)。為保證野外數(shù)據(jù)采集的品質(zhì)，微地震項目組員工白天逐個山頭忙踏勘，避干擾、強耦合，馬不停蹄；晚上逐條測線再論證，搞計算、調(diào)測線，挑燈夜戰(zhàn)。歷經(jīng)近兩個月的忙碌，通過向油田方匯報和技術(shù)交流，最終監(jiān)測結(jié)果和工程驗證取得極好的吻合，獲得現(xiàn)場專家的高度贊揚。

至此，攻關(guān)小組連續(xù)攻克微地震弱信號增強、微地震事件自動識別和拾取、微地震事件精確定位，以及壓裂裂縫參數(shù)定量反演和解釋等一系列技術(shù)難題，并推出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的壓裂微地震資料處理解釋軟件系統(tǒng)FracListener。項目團隊具備地面、淺井與井中壓裂微地震監(jiān)測資料的一體化采集處理解釋能力，并對我國南方和西北不同類型儲層、不同深度的多口壓裂井開展了技術(shù)服務(wù)，均收到優(yōu)異的應(yīng)用效果，實現(xiàn)了中國石化在該領(lǐng)域的技術(shù)突破，填補了國內(nèi)的相關(guān)技術(shù)空白。

軟件開發(fā)人員進行技術(shù)交流。李弘 供圖

（作者單位：物探院）