超低滲油藏井中微地震監測技術原理及應用

姬程偉，賀彤彤，別勇杰，蔣 鈞，梁 濤，曹培旺，賈彬紅

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

超低滲油藏井中微地震監測技術原理及應用

姬程偉，賀彤彤，別勇杰，蔣 鈞，梁 濤，曹培旺，賈彬紅

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

本文簡要介紹了井中微地震監測技術的基本原理，施工選井原則和數據處理方式及流程。根據微地震監測結果，分析井中微地震監測技術在超低滲油藏儲層壓裂監測、地應力方向識別、儲層壓裂改造方式評價、水驅前緣監測、剩余油分布預測、檢查井部署、注采井網優化等方面的應用，認為井中微地震監測技術是提高采收率，指導油藏高效開發的有效技術手段之一。

微地震；監測原理；改造方式；剩余油分布

井中微地震監測技術是應用于油氣田開發的地震新方法，主要是通過觀測、分析生產活動中所產生的微地震事件來監測生產活動的響應、效果及地下狀態的地球物理技術，其基礎是聲發射學和地震學。相對地震和聲發射而言，一般自然地震發生時地震波頻率低于50 Hz，高于10 kHz的破裂事件稱為聲發射，頻率介于二者之間的破裂稱為微震事件[1-4]。

1 井中微地震監測技術原理

井中微地震監測的主要理論基礎為摩爾-庫倫理論和斷裂力學準則，此外，還有波速場與地下滲流場關系理論以及數學定位理論。同時相比于試井解釋、成像測井等諸多技術手段，井中微地震監測技術對于裂縫監測比較精確全面，且經濟實用，目前已普遍應用于各大油田。

1.1 摩爾-庫倫準則：判斷巖石在里的作用下是否發生破裂

式中：τ-裂縫面上的剪切應力，MPa；τ0-巖石固有抗剪斷強度；S1-最大主應力，MPa；S2-最小主應力，MPa；P0-地層壓力，MPa。

1.2 斷裂力學準則：當應力強度因子大于斷裂韌性時，裂縫發生擴展

式中：pi-井底注水壓力，MPa；sn-裂縫面上的法向應力，MPa；Y-裂縫形狀因子；l-裂縫長度，m；X-自裂縫端點沿裂縫面走向的坐標，m；公式（3）左側是應力強度因子。

1.3 數學定位理論：確定震源位置

震源位置到接收點的理論時間為：

表1 井中微地震監測及其余裂縫監測技術對比統計表

2 施工選井原則及數據處理

2.1 施工選井原則

（1）監測井的中靶與壓裂井的中靶距≤500 m；（2）選井盡量選擇內徑124.26 mm的大套管井，無套變或其他異常；

（3）全井段井斜不大于30°，檢波器設置井段井斜盡可能小于10°；

（4）在監測井目的層附近500 m范圍內應停止油井工作、水井停注，1 000 m范圍內不允許有鉆井施工；

（5）盡量避免同井場交叉作業；

（6）若井下流體干擾，應在監測井射孔段上方5 m～10 m處打橋塞；

（7）監測井中三分量檢波器放置應避開射孔段及固井質量差的井段。

2.2 數據處理流程（見圖1）

圖1 數據處理流程圖

（1）通過地面震源信息確定檢波器各分量的方向；

（2）依據壓裂時產生的較大能量的事件，通過濾波處理自動拾取P波、S波初至；

（3）利用P波的極化信息，P波和S波的時差聯合確定微地震事件的位置；

（4）人工交互拾取微地震事件P波和S波的初至時間進行精細處理。

3 井中微地震監測技術的應用

井中微地震監測技術可以有效獲取裂縫的位置和演化信息，確定裂縫的方位和傾角、大?。ㄩL度、寬度、高度）、間距和破裂程度。這些監測信息可普遍應用于超低滲油藏儲層壓裂監測、地應力方向識別、儲層壓裂改造方式評價、水驅前緣監測、剩余油分布預測、檢查井部署、注采井網優化等方面，指導油藏儲層改造、加密調整及后期開發技術政策的優化調整，提高油藏最終采收率，是指導油藏高效開發的有效技術手段之一。

3.1 識別儲層地應力方向，增強產建區地質認識

水力壓裂產生的裂縫受地層三向應力制約，裂縫的延伸方向與地層中最大主應力方向平行，而垂直于最小主應力。井中微地震監測顯示X94長2油藏最大主應力方向為 NE42°-48°，X193 長 73油藏為 NE56°（初期預測為NE75°）。為產建新區地質認識及部署優化提供可靠信息依據。

3.2 儲層壓裂效果評價

3.2.1 定向射孔轉向壓裂效果評價 J31-50井2011年投產長8層，動態驗證見注入水水淹，2016年7月對該井實施油井堵水定向射孔（單翼定向補孔NE120°）轉向壓裂改造措施，恢復單井產能。壓裂縫首先沿著射孔方向延伸，后由于地應力方向影響，壓裂縫發生了轉向，向射孔方向兩側延伸，并不斷擴展，有效避免了裂縫水淹帶的溝通，措施后單井日增油0.9 t，有效動用水淹側向剩余油，提高單井產能。

表2 J加48-354等3口井裂縫網絡屬性

3.2.2 暫堵壓裂效果評價 J37-43井2010年投產長8，2016年3月該井產能下降，現地層堵塞特征，先實施暫堵酸化無效果，后實施暫堵壓裂措施，措施后單井日增油1.1 t。根據微地震監測反演顯示，壓裂縫先沿著地層主應力方向延伸，在加入暫堵劑后，裂縫延主應力方向延伸變緩，主要向主應力方向兩側不斷延伸，有效擴大了滲流面積，避免了裂縫帶溝通，實現了堵老縫造新縫的效果。

3.3 合理部署優化加密井網，指導老區加密

依據加密井J加48-354等3口井微地震監測裂縫展布特征，部署耿269單元加密井網，2015-2016年在G269單元建井53口，新增產能2.5×104t，充分動用裂縫側向剩余油，有效提高加密區采收率（見表2）。

3.4 識別區域水驅特征，指導油藏水驅治理

微地震波進行的水驅前緣監測，可以了解和掌握每口注水井的注入水的波及范圍和推進方向，科學指導油藏水驅治理，有效提高水驅油效率。

J42-42井2010年投產長8，2013年后含水逐步上升，動態驗證不明顯，通過J42-41井2015年水驅前緣監測確定水驅方向，并對J42-41實施堵水調剖，措施后目標井J42-42井含水下降至50%（見圖2）。

3.5 合理部署檢查井井位，指導剩余油挖潛

依據水驅前緣監測結果，通過結合生產動態對裂縫成像和驅動前緣波及狀況的分析，初步預測剩余油分布，合理部署檢查井井位，充分動用剩余油，有效提高油藏采收率。

根據J44-37井水驅前緣測試及生產動態分析，剩余油分布在NE108°水線兩側。2013年部署檢查井J44-371和J43-371，初期單產3.0 t，且持續低含水，井均累計采出1 500 t，充分動用剩余油。

4 結論與認識

（1）井中微地震檢測技術是應用于油田開發地震新方法，基礎為聲發射學和地震學，主要應用摩爾-庫倫理論和斷裂力學準則。

（2）在井中微地震監測過程中需嚴格遵守選井原則，盡可能降低周圍噪音干擾，提高監測施工質量，有效指導油藏后期開發。

（3）井間微地震監測技術可以有效獲取裂縫的位置和演化信息，確定裂縫的方位和傾角、大小（長度、寬度、高度）、間距和破裂程度等參數，為油藏產建及開發提供依據。

（4）井中微地震監測在儲層壓裂監測、地應力方向識別、儲層壓裂改造方式評價、水驅前緣監測、預測剩余油分布、檢查井部署、注采井網優化等方面均有較好的應用效果，是指導油藏高效開發的有效技術手段之一。

圖2 J42-42井生產曲線

參考文獻：

［1］ 張山，劉清林，趙群，等.微地震監測技術在油田開發中的應用［J］.石油物探，2002，41（2）：226-231.

［2］ 劉建中，王春耘，劉繼民，等.用微地震法監測油田生產動態［J］.石油勘探與開發，2004，31（2）∶71-73.

［3］ 徐劍平，等.微震監測技術在油田中的應用［J］.新疆石油天然氣，2011，7（1）：89-92.

［4］ 王勝新，佟國章，李建萍，等.微地震裂縫監測技術在油水井壓裂和注水評價中的應用［J］.國外測井技術，2011，（3）：9-11.

TE357.6

A

1673-5285（2017）07-0048-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.07.011

2017－05-27

姬程偉，男（1990-），陜西榆林人，采油助理工程師，2013年畢業于中國地質大學（北京）資源勘查工程（能源）專業，現主要從事油田開發地質等技術研究和管理工作，郵箱：327549233@qq.com。