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关于VSP压裂监测

1、概述
VSP压裂监测技术,是专门针对页岩气、致密油气等非常规领域勘探开发的一项关键技术,VSP压裂监测技术与地面微地震裂缝监测技术相比,可以更近距离、更加准确、更加清晰地反映压裂过程中地层裂缝的缝长、缝高、裂缝实时延伸等情况,以便技术人员更精确分析研究地层改造情况,实时评估压裂效果,及时有效地指导压裂参数及方案的调整,缩短和降低储层改造监测的周期与费用,是压裂过程中最精确、最及时、信息最丰富的监测手段之一。

2、应用
实时监测:检查压裂效果,实时分析裂缝形态,对压裂参数(如压力、砂量、压裂液,暂堵球的投放等)实施调整,监测套变,实时指导压裂施工,优化压裂方案。
压裂评估:提供裂缝网络几何尺寸,结合测井、岩石地球物理参数、地震数据等信息综合分析,评估压裂效果,估算油气可动用体积(SRV )。
开发应用:提供裂缝空间形态、最大主地应力方向等,为油田开发井网(水平井井距、水平段长度、压裂分级及压裂段长度等)布设提供重要的参考依据。

3、仪器特点
MultiVSP系列以1/4ms采样间隔运行连接检波器多达12级,检波器能长时间在井下工作满足水平井压裂等压裂层段比较多、周期比较长的监测项目。



4、微地震资料处理

VSP压裂监测处理流程

以监测井井口为坐标原点,建立压裂井轨迹和监测井轨迹的统一压裂监测坐标系,确立检波器位置与压裂段的相对坐标。

速度模型
精确定位微地震事件需要合适的速度模型,初始速度模型通常是通过声波测井、VSP。

建立测井速度及初始速度模型

校正后速度模型


在已知射孔位置和初始速度模型的情况下,依据导爆索或者射孔信号P波信号,结合已划分的地质层位调节各个层位的速度值,多次调整速度模型,使破裂事件定位在导爆索点。

导爆索或者射孔信号的主要目的包括两个方面,一个是获得检波器的方向并校正检波器的原始设置。第二是验证速度模型的合理性,并进行必要的优化和校正。

检波器定向
为了精确定位微地震,在压裂前需通过射孔记录或导爆索激发确定井中检波器的三分量方位。


滤波处理

较强的噪音干扰对信号造成了干扰,视速度和频谱特征差异对噪声进行压制突出了信号能量提高压裂事件定位精度。


初至拾取
筛选有效压裂事件点,根据P、S波的初至和峰值提供精确的相位到时识别;

极化分析
极化分析将微地震信号旋转成P、SH和SV三分量,分析信号源是P波源、SH为主的源或SV为主的源;P分量用以计算微地震事件发生的方位。

反演处理
差法针对信噪比较高的监测记录,能识别出P波与S波,利用纵横波时差法反演压裂事件点位置。

针对信噪比低的监测记录,只能识别出P波或S波,利用同波型时差法反演压裂事件点位置。

案例
射孔定位结果

35-6井第16段



35-5井第16段

5井14段展示

俯视图

侧视图

b值计算

5井16段


6井16段

b值反映一个地区承受平均应力和接收强度极限的程度,反映该区介质在构造应力场作用下所处的应力状态。当地区平均应力增加时,b值降低,反之b值增加。计算两口井该段b值分别  为0.45及0.47,说明压裂段存在一定的天然裂隙,推测由于地层脆性好,前期压裂激发了地层活性,微震事件发生受裂缝活化影响,压裂缝网发育一定程度受天然裂隙影响。


5井第14-17段联合演示

6井15-18段联合演示

双井联合演示

俯视图

侧视图

3D视图


5井


6井

结论:

(1)综合两口井共八段监测结果显示5井缝长282-327米,缝宽59-64米,缝高40-60米,方向为北偏东63 -76°;6井缝长287-338米,缝宽45-66米,缝高43-51米,方向北偏东66-86°;
(2)微震事件主要分布在主缝网形成阶段,该时间段微震事件出现密集,且能量较强,压裂对地层改造效果明显;
(3)监测结果显示东西两翼缝网基本呈对称分布;
(4)通过计算b值,压裂段存在一定的天然裂缝,缝网发育受到一定天然裂缝的影响;
(5)多段联合显示段与段之间较为分明,射孔簇间距分段较为合理。