井下低频电磁感应裂缝监测新技术

美国德州大学、E能谱技术公司(E-Spectrum Technologies)/吉尔哈特有限责任公司(Gearhart Companies Inc.)联合开展了通过低频电磁感应和导电性压裂支撑剂对水力压裂裂缝进行监测(Fracture Diagnostics Using Low Frequency Electromagnetic Induction and Electrically Conductive Proppants)的项目研究工作,该项目研究所需的导电性压裂支撑剂由卡博陶粒公司(CARBO Ceramics)研制生产。应用该项目研究的技术进行压裂裂缝监测之前,先向目的层泵入前置液,形成人工裂缝,再将含有导电性支撑剂的携砂液泵入,携砂液继续延伸裂缝并使支撑剂深入裂缝内。通过低频电磁感应测井方法探测压裂裂缝中的支撑剂堆积,不仅能估算支撑剂支撑的裂缝长度、高度和方位,而且能获得裂缝中支撑剂垂直分布数据。该仪器包括3组三向发射器和接收器,发射接收器之间的距离分别为6、30 ft和60 ft,能在单井中探测岩石骨架中的远场异常现象。通过麦克斯方程组的解表明,通过该测井仪探测水力压裂后支撑剂在地层中的位置,能够确定裂缝的方位和长度。该技术能用来监测裂缝是否与天然水层水力连通。该测井仪器能与水泥胶结测井仪组合测井,以确保油气产层的水力隔离。综合应用该数据的反演结果和2D地震、3D地震等地球物理数据,能识别与天然裂缝的连通情况。

该项目研究的裂缝监测方法和技术具有的技术优势:①可以在单井中完成压裂裂缝监测;②实现了直接的远场测量;③该仪器可以在压裂过程中或者在压裂之后下井,在需要压裂裂缝监测数据时,该仪器可以在该油气井的生命周期中的任意时刻提供裂缝破裂或闭合的时间延迟分析;④仪器采集三分量信号,对这些张量进行求解可获得与给定井的产能直接相关的模拟量图;⑤该技术是目前能获得支撑剂支撑的裂缝长度数据的唯一方法,而给定井的油气产能受裂缝长度控制。该技术还能用来测量在水力压裂裂缝增长过程中的支撑剂堆积或各向异性。

低频电磁感应测井仪能跟踪监测水力液压裂缝的支撑体积,而不是剪切滑移事件,从而能够了解真压裂岩石体积。通过该技术,可更好地模拟油气藏,找到有效的重复压裂的备选层段。真压裂岩石体积图有助于后续井的压裂设计优化。该技术的应用还能降低作业成本,因为该低频电磁感应测井仪能在油气井的生命周期内的任意时间进行测井作业,而不是像微地震监测那样只能在压裂期间测井。该技术不仅减小了压裂作业的设备负担,还降低了对环境的影响。该技术只在单井中测井,无需额外的监测井,因此能在任意压裂井中进行测井而且无需钻机,与微地震压裂监测相比极大地降低了作业成本,且提高了监测数据的可靠性。

(信息来源:[1] BASU S,SHARMA M M. A New Method for Fracture Diagnostics Using Low Frequency Electromagnetic Induction [C]∥ SPE168606. 2014 SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference,4-6 February,Texas. [2] BASU S. Fracture diagnostics using low frequency electromagnetic induction [C]∥ Master Thesis,University of Texas at Austin,May 2014. [3] TERRY P,WADHAH AL-TAILJI,LEW B,et al. Recent Advancements in Far-field Proppant Detection. SPE179161 [C]∥ SPE Hydraulic Fracturing Technology Conference,9-11 February,2016,The Woodlands,Texas,USA. 杨兴琴 编译 肖圣 审校)