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DOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.28.068
水力压裂技术与微地震监测技术研究进展
陈春燕 陈芷若 刘恩豪 胡力文 刘亚昊 陈鹏(长江大学地球科学学院 湖北武汉 430000)
摘 要：常规油气藏开发已进入中后期，增产稳产难度日益增大，非常规油气藏逐渐投入开发。为提高非常规油气藏单井
产量，使其达到经济开发水平，水力压裂技术已成为非常规油气藏增产的主要措施之一，为评价压裂效果，微地震监测
技术已广泛使用于水力压裂过程中的裂缝监测。本文通过对水力压裂技术与微地震裂缝监测技术进行调研，总结了水力
压裂技术与微地震监测技术的发展现状，指出了不同微地震监测技术的优缺点，评价了微地震监测技术的发展方向。研
究结果对于水力压裂过程中微地震监测技术的发展有一定的指导作用。
关键词：水力压裂技术 微地震监测技术 非常规油气藏
中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)10(a)-0068-03
近年来，非常规油气成为国内外的一个研究热点。非
常规油气指成藏机理、赋存状态、分布规律以及勘探开发
方式等不同于现今常规油气藏的烃类资源[1]。现今，世界
上的非常规油气种类多并且储量十分丰富，其中最具有经
济效益和开发价值的为页岩气与致密油气[1]。资料显示，
中国非常规气资源量约为190×1012 m3，明显多于美国已探
明天然气储量。因此，在非常规油气的勘探开发方面，水
力压裂技术和微地震监测技术的发展显得尤为重要。国
内外非常规油气勘探开发实践证明，大规模、大容量的水
力压裂是实现非常规储层有效开采的核心技术手段。而
其中最具有开采价值的页岩气藏常被称为“人造气藏”，
其开发通常需要水平井钻井和水力压裂等技术手段改造
压裂裂缝监测技术及应用
【摘要】目前国内外油气田普遍采用裂缝监测技术了解水力裂缝扩展情况及其复杂性，将裂缝与油藏、地质相结合以评价增产效果，并制定针对性的措施。目前形成的技术主要分为间接诊断、直接近井诊断、直接远场诊断等三类十多种方法，在B660、F142等区块开展了多口直井现场应用，并在F154-P1井采用多种监测方法对水平井多级分段压裂裂缝进行了监测试验。通过裂缝监测技术的应用，大大提高了对裂缝复杂形态的认识。
【关键词】水力压裂；裂缝监测；微破裂成像；示踪陶粒；井下微地震
裂缝监测技术是指通过一定的仪器和技术手段对压裂全过程进行实时监测和测试评价，通过数据处理，得到裂缝的方向、长、宽、高、导流能力、压裂液的滤失系数、预测产量、计算压裂效益等，从而评价压裂效果。使用评价的结果可以验证或修正压裂中使用的模型、选择压裂液、确定加砂量、加砂程序、采用的工艺等，保证压裂施工按设计顺利进行并且取得最好的改造效果。
1、压裂裂缝监测技术
裂缝监测的主要目的在于了解裂缝真实形态，并利用监测结果评价改造效果、储层产能、指导压裂设计。目前国内外采用的裂缝监测技术可以分为地震学方法和非地震学方法，主要采用地面微地震、井下微地震、阵列式地面微地震和测斜仪阵列水准观测等技术。
1.1地面微地震技术
1.1.1简易地面微地震
简易地面微地震技术是采用最多的裂缝监测技术，该技术采用地震学中的震源定位技术，通过3-6个观察点接受的信号来定位震源。该技术具有原理简单，费用低的特点，但对于埋藏的深油藏，井下微地震信号需要穿越多个性质不同的地层，因此只有震级高的脆性破裂信号可以被从噪音中区分出来，信号采集方面的缺陷降低了该技术的精确度。目前在使用中多采用贴套管的微地震监测技术，通过在相邻井的套管上放置检波器来收受信号，可以在一定程度上避免这一问题，但是要求井距要小。
1.1.2微破裂成像技术
微破裂成像裂缝监测技术采用埋在地表下30cm的20-30台三分量检波器，利用向量扫描技术分析目的层位发生的破裂能量分布，用能量叠加原理，解释出裂缝方位、裂缝动态缝长、裂缝动态缝高。水力压裂产生的微地震事件同时释放出压缩波和剪切波，其中剪切波具有振幅大、能量高的特点，因此通过三分量检波器可以准确监测地震波的到达时间，同时该技术采用了先进的向量扫描技术和
致密砂岩水力压裂裂缝微地震成像技术的研究
【摘要】本文利用微地震成像技术分析气田开发过程中水利压裂裂缝增长规律。研究发现在远离裂缝分析井1300英尺的监测井中可以发现微地震事件，并明确了当监测井偏离裂缝面时微地震信号（纵波和横波）的特征。认为只要速度场已知，只要在野外工作站上可以实现足够快速的识别和事件定位，那么时时可靠地监控裂缝的增长情况将成为可能。
【关键词】微地震成像技术 水力压裂 致密砂岩
通过微地震数据来描绘人工裂缝的几何形态，显示裂缝面，包括裂缝方位、缝高和裂缝对称性。尤其重要的是，当人工裂缝与应力不同的天然裂缝相交时，微地震成像技术能够确定裂缝复杂的发育情况。
＜b＞ 1 微地震事件实例＜/b＞
1994年5月，为了更好的理解Cotton 流域致密含气砂岩裂缝形态或发育情况，为了探测Carthage 油田的微地震事件，Union Pacific Resources 公司
（UPRC）组织了个初步研究[5]。位于德克萨斯Panola镇的Carthage油田发现于1968年，其储层系位于250000英尺深处的低渗含气薄砂岩。当前 Carthage油田正处于第四钻井活动期，为数众多的井以80英亩的间隔分布于该区。
此次初步研究意在探讨两个重要问题：
（1）在远离裂缝分析井1300英尺的监测井中能否发现微地震事件？
（2）当监测井偏离裂缝面时，微地震信号（纵波和横波）是什么样的？
初步数据处理和解释后我们总结了以下几点：
（1）在地下9500英尺处通过水力压裂激发的地震同相轴，可在超过1300英尺远、位于Carthage砂岩和页岩地层、远离裂缝面的监测井里接收到。
（2）估计裂缝方位为北偏东65度。
（3）微地震成像相对于处理井是不对称的，在井的一侧长约600英尺，另一侧则长约800英尺。
（4）地震同相轴记录在水力压裂进行之前就是离散的，这极有可能和前期的生产压裂井有关。
（5）为了估计同相轴的方位和距离，用来自于单个三分量检波器的数据确定纵波和横波的波至是至关重要的。
第１５卷第３期 ２００８年６月 特种油气藏 Ｓｐｅｃｉａｌ Ｏｉｌ ａｎｄ Ｇａｓ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ Ｖｏ１．１５ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．２０ｏ８
文章编号：１００６—６５３５（２００８）０３—００９０—０３
水平井压裂裂缝监测的井下微地震技术
王长江 ，姜汉桥 ，张洪辉 ，王晓红
（１．中国石油大学，北京１０２２４９；２．中油大庆油田有限责任公司，黑龙江大庆１６３８５３；
３．长城集团公司海外稠油技术中心，辽宁盘锦１２４０１０）
摘要：压裂时裂缝产生和扩展的过程中，会产生沿地层传播的微型地震波，采用合适的接收仪
器接收该地震波，通过分析就能确定裂缝的几何尺寸等参数。井下微地震裂缝监测技术是运
用该原理发展而来的一种行之有效的裂缝监测技术，运用该技术监测大庆油田一１：２水平井压 裂。结果表明，压裂过程中形成了一条涵盖整个产层的对称缝，缝长１５８ ｍ，缝高４６ ｍ，裂缝方
位为Ｎ３７。Ｅ，与ＦｒａｃｐｒｏＰＴ软件模拟结果一致。通过分析监测结果，可为该地区优化压裂设计 与施工、制定合理开发方案等方面提供借鉴。
关键词：井下微地震技术；压裂；裂缝监测；油藏增产；裂缝几何参数
中图分类号：ＴＥ３５７．１ 文献标识码：Ａ
引言 １ 井下微地震裂缝监测技术
自从１９４７年在美国首次实施第一口井压裂以
来，水力压裂作为油气增产的一项主要措施已被广
泛应用于现代石油工业¨』。随着勘探开发的重心
向“三低”油气藏转移，该项技术仍是不可缺少的
增产手段，而经济有效的水力压裂应尽可能地让裂
缝在储层中延伸，防止裂缝穿透水层和低压渗透
层。水力压裂过程中，压裂裂缝的实际空间展布是
油藏工程师们急切关注的问题，同时也是压后效果
评估重要的参考因素之一，因而准确的裂缝监测技
术显得至关重要。
现场作业表明，水力压裂的效果往往不十分
明显，有时由于穿透隔层而导致失败，造成油层
压力体系破坏，影响油田的开发效果。因此，研
究裂缝扩展规律并采取有效措施控制裂缝的扩展
