水力压裂常用裂缝监测技术评价

赵玉婷　夏富国　董传瑞　郭显赋　张颖超　宋宪实

摘 要 压裂监测的主要目的是通过采集压裂施工过程中的一些参数资料来分析地下压裂的施工进展情况和所压开裂缝的几何参数。本文重点阐述了常用裂缝监测技术评价和测井解释结果，取得了良好的应用效果。

关键词 水力压裂 常用 裂缝监测技术 评价

中图分类号：TE357.1 文献标识码：A

0前言

水力压裂裂缝的产状直接影响着压裂改造效果。目前，压裂改造成为低渗透储层开发的重要手段，人工裂缝对油田开发过程中井网的布置、开发中后期含水的控制等非常重要。因此，采取准确的裂缝监测手段认识裂缝扩展规律，是非常必要的。

1常用裂缝监测技术评价

1.1地面微地震监测

地面微地震采用震源定位方法，通过多个观察点接收的信号来定位微地震事件，具有原理简单，费用低的特点，该技术可获取水力压裂裂缝的走向和长度，具有实施简单、处理速度快、费用低等优势；同时受地面监测条件、井底条件及周围环境影响较多，特别是对于埋藏大于3000m井深的低渗透储层，监测的有效信号就愈少。地面微地震监测可以满足一般直斜井裂缝监测的需要，但对微地震压裂井的监测要注意选井选台，尽量减小地面噪声对其影响；在水平井多级分段压裂中应用较少。

1.2井下微地震监测

井下微地震裂缝监测通过采集微震信号并对其进行处理和解释，获得裂缝的参数信息从而实现压裂过程实时监测，可用来管理压裂过程和压裂后分析。井下微地震监测技术是通过放置在压裂井邻井井下的一系列检波器串接收压裂微地震震源信号，然后将接收到的信号进行资料处理，反推出震源的空间位置，这个震源位置就代表了裂缝的位置。同时也可以获得裂缝方位、裂缝深度、裂缝的延伸范围、裂缝的高度、裂缝发生时序等。该技术在东北油气分公司应用3井次，分别是SW33-6HF、ZW2-10-1和YQ25-2HF井。

1.3微破裂影像监测

微破裂四维向量扫描影像裂缝监测技术是通过在近地表远离井场噪音源布置12套数据采集站系统形成采集仪器阵列，共同接收地下油储层液体流动压力引起的岩石微破裂所产生全体体波——纵波 （P波） 和横波（S波）；利用多波三分量数据进行矢量叠加、振幅反演计算、四维相关可视化裂缝形态解释技术，在时间域上分析裂缝的演变过程。其解释步骤为：速度模型校正—数据处理—向量叠加—获得目标区破裂能量—解释成果。

1.4测斜仪裂缝监测

地面测斜仪测试法是依靠布置在压裂井周围的数个传感器，测量由于压裂而在地面引起的形变，经过地球物理反演来确定造成该变形场的压裂参数的一种裂缝测试方法。 井下测斜仪布置在与压裂层相同深度的邻井中，垂直裂缝会在邻井处产生突起变形，从而可以推算出裂缝的几何形态。长庆油田现场开展了2 口井的监测，均获得了成功。

1.5井温测井

井温测井用于测量由于压裂液注入导致地层温度的下降，将压裂后测井和基线测量进行比较，可以分析得到吸收压裂液最多的层段。依据压裂作业后地层产生的压裂缝内会充入低温流体，在该井段会出现温度的“负异常”。井温测井得到的井温曲线在压裂缝的上下边界都存在“负异常”拐点，即视为裂缝高度的边界位置，两点之间的长度就是压裂缝高度。随着时间的推移，井筒中的温度场异常会逐渐恢复，井温测试应在压裂施工结束后尽快完成，否则会影响解释缝高的精度。

1.6放射性同位素示踪剂

是在对储层进行压裂作业时，放入一定剂量的同位素物质，作业后，产生的压裂缝段自然伽马值增高，而无压裂缝的井段则不会吸附同位素物质，其自然伽马值基本不变。 将注入同位素后所测的自然伽马曲线与注入前所测的自然伽马曲线相对比，在有差异的部分，即为地层被压开部分，该部分的高度也即为压裂裂缝高度。该技术判断压裂缝高度简捷、作业时间短。

1.7偶极子声波测井

采用了2个正交发射偶极声源，沿2个相互垂直的方向向地层发射压力脉冲，形成具有频散特征的剪切波。当已作业地层不存在裂缝时，快、慢横波时差基本相同，各向异性不明显；而当作业地层被压裂形成垂直裂缝时，测井资料反映的各向异性值明显增大。

1.8大地电位法测井

根据电位法理论，改变压裂层段电阻率值后，裂缝方向的测点“电位视纯异常值”产生明显变化，即当高矿化度液体进入压裂层段后，沿高矿化度液体的扩散方向，電流分配系数明显增加，造成地面电流密度减小，使地面电位视纯异常曲线出现负异常变化，进而确定裂缝延伸方向（图1-图2）。

2结束语

结合以上几种裂缝监测方法的可行性、易用性、解释精度等方面对比，我们认为：地面微地震适应于浅层直斜井储层的裂缝监测，但解释精度有限；井下微地震监测精度高，但实施复杂、费用高；微破裂影像适应于直井与水平井的监测，实施简单、监测处理高效，但精度略低于井下微地震；示踪剂技术实施复杂、费用高，且仅能监测裂缝高度。

参考文献

[1] 李亭，杨琦，刘保磊.页岩气藏缝网压裂力学分析[J].中国科技论文，2015，10（21）：2509-2512.