一种微地震模拟监测方法
【专利摘要】本发明提供了一种微地震模拟监测方法，属于微振动生成、检测领域。所述方法将压裂液加压注入到被测模型的内部，利用压裂液使被测模型的内部产生裂缝，裂缝产生时发出微地震信号，通过安装在被测模型表面上的加速度传感器和安装在被测模型表面上方的激光多普勒测振仪检测到所述微地震信号并将其转变为电压信号，然后将该电压信号转换为数字信号，最后利用计算机对该数字信号进行存储、计算和分析得到裂缝的信息。利用本发明能够在室内条件下使用微压裂方式产生微地震信号并进行监测，模拟了野外油气井水压裂和三维微地震监测过程。
【专利说明】一种微地震模拟监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微振动生成、检测领域，具体涉及一种微地震模拟监测方法，能在室内 条件下使用微压裂方式产生微地震信号并进行检测，用于模拟油气井水压裂产生微地震信 号和对微地震信号的检测过程。
【背景技术】
[0002]目前我国多数大型油气田已进入开采后期，低渗油气田的油气资源有望成为未来 能源和经济发展的动力，而这些致密储层中的油气需要通过压裂才能够实现经济开采。压 裂就是用压力将地层压开一条或几条水平或垂直的裂缝，并用支撑剂将裂缝支撑起来，减 少油气水的流动阻力，沟通油气水的流通通道，从而达到增产增注的效果。其中的支撑剂又 称为压裂液，其是在流体矿(如气、汽、油、淡水、盐水、热水等)在开采过程中，为了获得高 产而借用液体传导力(如水力等)来压裂流体层时所用的液体。对压裂液的性能要求是: 黏度高，润滑性好，滤失量小，对被压裂的流体层无堵塞及损害，对流体矿无污染。压裂液可 分为:A水基压裂液(稠化水压裂液，水冻胶压裂液，水包油压裂液，水基泡沫压裂液)出油 基压裂液(稠化油压裂液，油冻胶压裂液，油包水压裂液，油基泡沫压裂液)。
[0003]水力压裂是油气井增产的一项重要技术措施。它不仅广泛应用于低渗透油气藏， 而且在中、高渗油气藏的增产改造中取得了很好的效果。它是利用地面高压泵将高粘液体 以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压。当此压力大于附近的地应力 和地层岩石抗张强度时，在井底附近产生裂缝。岩石等脆性材料的破坏过程中，一般伴随着 声、电磁和变形等物理现象，其中声发射是一种常见的物理现象。当岩石受外力或内力作用 产生变形或断裂时，就以弹性波形式释放出应力应变能，这一现象被称为微地震现象，其已 被广泛应用于岩石、混凝土等材料的破坏失稳机理研究。
[0004]我国在五十年代起已开始进行压裂技术的研究，迄今为止已取得了很好的技术成 就与较高的经济效益。为了监测压裂效果，近几年来微地震压裂监测技术得到了较快发展。 微地震信号监测就是通过观测、分析生产活动中产生的小地震信号来监测生产活动的影响 效果及地下状况的地球物理技术，其基础是声发射学和地震学。现场进行微地震压裂监测 的原理如图3所示，其中的微地震传感器也可按照一定的矩阵排列放置在地面。
[0005]微地震压裂监测技术是监测压裂过程中地下岩石破裂所产生的微地震信号，通过 数据处理和解释，描述压裂过程中裂缝产生的几何形状和空间展布，绘制裂缝发育的方向、 变化和发育程度，为油气和非常规气开发提供科学依据。其原理如图10所示，微地震传感 器可以放置在微地震检测井中，也可放置在压裂作业井口附近的地面上。
[0006]在压裂现场，强烈的机械噪音和其他环境噪音干扰使得微地震信号难以检测。由 于压裂所产生的裂缝实际形态难于直接观察，人们往往只能借助于建立在种种假设和简化 条件基础上的数值模型进行间接分析。数值模型是重要的，但常常因对压裂裂缝扩展机理 认识的局限而带来较大的误差。压裂模拟实验是认识裂缝扩展机制的重要手段。通过在室 内模拟压裂实验，可以对裂缝扩展的实际物理过程进行监测，并且对形成的裂缝进行直接[0018]反解这一系列方程组，就可确定微地震震源位置，进而给出裂缝的方位、长度、高度、产状及其他参数。但是，上面的公式只是在理想状态下即模型是各向同性时才能成立。 当模型是各向异性的，如波传播不是常数或传播路径上有缝洞时，情况要复杂得多，至少未知数一定会增加。
[0019]正因为如此，在钻井现场进行微地震检测时，一般要在一个面上铺设数十个以上的振动传感器进行三维检测，因此放置较少的传感器意味着定位精度差，不能真实模拟野外三维微地震勘探。
[0020]③不能进行宽频带接收模拟
[0021]野外三维微地震勘探检测采用的传感器的频率范围一般在5-500HZ，在此频率范围内幅频特性较为平坦。目前微地震模拟检测采用的声发射传感器其频率范围 25KHz-750KHz，是一种中心频率为150KHz的谐振式窄带传感器。其缺点是一方面幅频特性不平坦，另一方面不能模拟低频信号响应。
[0022]④监测噪声大
[0017]
【权利要求】
1.一种微地震模拟监测方法，其特征在于:所述方法将压裂液加压注入到被测模型的内部，利用压裂液使被测模型的内部产生裂缝，裂缝产生时发出微地震信号，通过安装在被测模型表面上的加速度传感器和安装在被测模型表面上方的激光多普勒测振仪检测到所述微地震信号并将其转变为电压信号，然后将该电压信号转换为数字信号，最后利用计算机对该数字信号进行存储、计算和分析得到裂缝的信息。
2.根据权利要求1所述的微地震模拟监测方法，其特征在于:所述方法采用微地震监测模拟系统对微地震信号进行模拟检测，所述微地震监测模拟系统包括模拟实验压裂装置、微地震信号检测装置和微地震模拟采集装置；所述模拟实验压裂装置用于产生压裂缝，发出微地震信号；所述微地震信号检测装置用于检测所述微地震信号并将微地震信号转换为模拟电信号;所述微地震模拟采集装置用于对所述模拟实验压裂装置进行控制，并对微地震信号检测装置产生的模拟电信号进行处理。
3.根据权利要求2所述的微地震模拟监测方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤:(1)开始；(2)微地震模拟检测系统初始化；(3)判断微地震模拟检测系统初始化是否成功，如果成功，则转入步骤(4)，如果不成功，则返回步骤⑶；(4)创建压裂线程和微地震信号检测线程，然后等待压裂和信号检测结束信号；(5)判断是否收到压裂和信号检测结束信号，如果是，则转入步骤(6)，如果否，则返回步骤(5)；(6)结束压裂线程和微地`震信号检测线程。
4.根据权利要求3所述的微地震模拟监测方法，其特征在于:所述步骤(4)中的压力线程具体包括以下步骤:(Al)启动加压进程，即压裂控制装置控制压裂液的压力增加；(A2)启动微地震信号检测线程；(A3)判断输出压力下降是否小于正常波动值，如果是，则转入步骤(A3)，如果否，则暂停加压，显示信号波形，然后转入步骤(A4)；(A4)根据信号波形和当前压力值来判断是否继续加压，如果是，则转入步骤(Al)，如果否，则发出结束采集指令，然后发出压裂和信号检测结束信号；(A5)退出。
5.根据权利要求4所述的微地震模拟监测方法，其特征在于:所述步骤(4)和所述步骤(A2)中的微地震信号检测线程具体包括以下步骤:(BI)开始；(B2)微地震模拟采集装置初始化；(B3)采集参数设置；(B4)创建一个采集线程；(B5)判断是否满足触发条件，如果满足，则转入步骤(B6)，如果不满足，则返回步骤(B5) ；(B6)采集数据:按照步骤(B3)中设定的采集参数进行数据采集；(B7)判断每块数据是否满了，如果是，则存盘，然后转入步骤(B8)，如果否，则转入步骤(B6)；(B8)判断是否收到结束采集指令，如果收到，则转入步骤(B9)，如果没收到，则转入步骤(B6)；(B9)采集结束。
6.根据权利要求5所述的微地震模拟监测方法，其特征在于:所述方法在进行所述步骤(B6)至步骤(B9)的同时采集、记录压裂控制装置给被测模型的内部施加压力的压力变化和对应时间，在步骤(B9)完成后利用该压力变化和微地震信号的对应关系剔除随机噪曰o
【文档编号】G01V1/16GK103513272SQ201210210041
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月19日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】宗遐龄, 虞立, 王跃, 周中彪, 黄德娟 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院