专利名称：水力压裂次生声波模拟方法和压裂裂缝监测技术评价方法
技术领域：
本发明属于油气田开发过程中使用的水力压裂微地震监测技术的解释技术，特别是水力压裂次生声波模拟方法和压裂裂缝监测技术评价方法，可以实现对微地震监测技术的有效评价，有助于提高水平井多级分段压裂的效果。
背景技术：
现场应用的微地震技术分为地面和地下两种，其基本技术原理如下:水力压裂时随着岩石的破裂会产生次生声波，首先通过浅埋在地面或下入井内的多个检波器来接收和记录这些传导来的声波信息，然后通过信号处理和解释技术来描述和确定声波源的空间位置和相关參数，从而获取裂缝在地下的延伸和分布特点。通过20多年的发展，在国外有多家公司已经形成了地面微地震裂缝监测和井间微地震裂缝监测的系列技木，并进行了商业化应用。但由于声波信号微弱、地面干扰、地质条件复杂、仪器及解释技术局限等因素的影响，其解释结果的准确性受到很大质疑。而国内的微地震压裂监测技术基本上处于技术研究和技术储备阶段，特别是在数据解释方面还比较落后。为了 了解水力压裂裂缝的真实情况，有时会同时采用两种不同的裂缝监测技术对一口井进行监测解释，但往往解释结果差别较大，不能判断哪种方法是正确的，给现场施工带来困惑。特别是水平井多级分段压裂，其裂缝延伸非常复杂，如果无法了解裂缝特征，就不能及时调整和优化施工參数，将会影响压裂效果和区块的井网布置。通过对国内外技术进行调研，发现现有的水力压裂裂缝监测技术都是采用地质理论建模、条件假设、排除杂波干扰等方法来使解释结果更接近实际，但这些假设条件往往只考虑理想状态，无法真实再现现场实际，因此急需一种压裂裂缝监测技术的评价方法，确定解释结果的可靠性，指导现场选用。
发明内容
本发明的目的在于提供水力压裂次生声波模拟方法和压裂裂缝监测技术评价方法，利用水力压裂次生声波模拟方法对所使用的压裂裂缝监测技术进行评价，指导现场选用更加准确可靠的压裂裂缝监测技术，同时还可以校核误差、完善和提高裂缝监测解释的技术水平。
发明的技术方案:
水力压裂次生声波模拟方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作參数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征。使用水力压裂次生声波模拟方法进行的压裂裂缝监测技术评价方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作參数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征，并确定和记录所发射的声波发射装置的空间位置、发声时间、发声次序和其它參数；与此同时使用被评价的压裂裂缝监测技术对所模拟的次生声波的特征进行检测，探求其声波发射装置的位置和各种发射信息；将压裂裂缝监测技术接收到的声波信息和解释结果与已知的模拟发射参数进行对比，检验和评价所用压裂裂缝监测技术的准确性和可靠性。实施过程中采用不同的压裂裂缝监测技术进行监测，具体可以实验地面、井间微地震等监测技术，利用已知声波发射装置的发声次序、时间、位置、频率、能量与两种技术的监测结果进行对比，从而获得每种技术的精确度和适用范围，最终实现对各种监测技术的评价和改进。本发明的显著效果是:通过水力压裂次生声波模拟方法，使用井下声波发射装置模拟压裂裂缝次生的声波特征，并把已知发声参数与监测解释结果进行比对，形成了对水力压裂微地震裂缝监测技术的准确评价。由于提前预知了声波发射装置所产生的声波信号位置、发声次序、频率、能量大小，使各种监测技术可以在已知的真实条件下现场再现监测结果。由于有了真实的参照和对比，因此可以对各种监测技术的解释结果进行误差分析，从而评价所用监测技术的精确度和适用性，并还可以对监测技术进行校正及改进，填补了目前水力压裂微地震监测技术解释体系中缺少真实参照评价方法的空白。利用该方法优选监测技术和分析解释结果，可以提高对水平井多级分段压裂裂缝扩展的认识，为优化井网布置和提高改造效果提供技术保障。同时又能帮助各种水力压裂微地震监测技术的改进和完善，因此具有广阔的应用前景和实际的使用效果。
具体实施例方式以下进一步详述本发明，并非限制本发明所涉及的监测评价范围。水力压裂次生声波模拟方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征。下入井内的每个声波发射装置都对应一个固定的空间位置，主要通过计量或测量方式确定每个声波发射装置的空间位置；地面人工控制声波发射装置的发射参数，包括单独控制任一位置的声波发射装置工作或者控制多个声波发射装置同时工作，对声波发射装置的控制包括发声次序、发声时间、频率和能量；模拟水力压裂过程中岩石破裂所需要的参数包括起裂点、裂缝高度、裂缝长度以及空间位置。已知空间位置的井包括直井和水平井，用于直井时，可将声波发射装置下入到直井段；用于水平井时，可将声波发射装置下入到水平井的直井段或水平段，或者是直井段和水平段。使用水力压裂次生声波模拟方法进行的压裂裂缝监测技术评价方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征，并确定和记录所发射的声波发射装置的空间位置、发声时间、发声次序和其它参数；与此同时使用被评价的压裂裂缝监测技术对所模拟的次生声波的特征进行检测，探求其声波发射装置的位置和各种发射信息；将压裂裂缝监测技术接收到的声波信息和解释结果与已知的模拟发射参数进行对比，检验和评价所用压裂裂缝监测技术的准确性和可靠性。在已知空间位置的试验井内下入多个声波发射装置，利用声波发射装置模拟压裂过程岩石破裂所产生的声波特征，每个声波发射装置的空间位置可以通过测量或计算确定，声波发射装置的数量和位置根据需要可调。声波发射装置由地面控制装置通过电缆控制发声次序、时间、位置、频率、能量等。与此同时使用一种或两种裂缝监测技术对模拟的声波特征进行检测和解释，比如单独使用地面微地震裂缝监测技术或単独使用井间微地震裂缝监测技术，或者是同时使用地面微地震裂缝监测技术和井间微地震裂缝监测技术，再利用已知模拟的发声次序、时间、位置、频率、能量与监测解释结果进行对比，从而获得被评价的裂缝监测技术的精确度和适用范围，最終实现对各种监测技术的评价和改进。
权利要求
1.力压裂次生声波模拟方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征。
2.根据权利要求1所述的水力压裂次生声波模拟方法，其特征是，下入井内的每个声波发射装置都对应一个固定的空间位置，主要通过计量或测量方式确定每个声波发射装置的空间位置；地面人工控制声波发射装置的发射参数，包括单独控制任一位置的声波发射装置工作或者控制多个声波发射装置同时工作，对声波发射装置的控制包括发声次序、发声时间、频率和能量；模拟水力压裂过程中岩石破裂所需要的参数包括起裂点、裂缝高度、裂缝长度以及空间位置。
3.根据权利要求1或2所述的水力压裂次生声波模拟方法，其特征是，所述已知空间位置的井包括直井和水平井，用于直井时，可将声波发射装置下入到直井段；用于水平井时，可将声波发射装置下入到水平井的直井段或水平段，或者是直井段和水平段。
4.用权利要求1所述的水力压裂次生声波模拟方法进行的压裂裂缝监测技术评价方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征；与此同时使用被评价的压裂裂缝监测技术对所模拟的次生声波的特征进行检测，探求其声波发射装置的位置和各种发射信息；将压裂裂缝监测技术接收到的声波信息和解释结果与已知的模拟发射参数进行对比，检验和评价所用压裂裂缝监测技术的准确性和可靠性。
全文摘要
本发明公开的是水力压裂次生声波模拟方法和压裂裂缝监测技术评价方法，可以实现对微地震监测技术的有效评价，有助于提高水平井多级分段压裂的效果。水力压裂次生声波模拟方法，至少使用2个声波发射装置下入已知空间位置的井内，地面控制声波发射装置的工作参数来模拟水力压裂过程中岩石破裂所产生的次生声波特征，并确定和记录所发射的声波发射装置的空间位置、发声时间、发声次序和其它参数；与此同时使用被评价的压裂裂缝监测技术对所模拟的次生声波的特征进行检测，探求其声波发射装置的位置和各种发射信息；将压裂裂缝监测技术接收到的声波信息和解释结果与已知的模拟发射参数进行对比，检验和评价所用监测技术的准确性和可靠性。
文档编号G01V13/00GK103091728SQ20131004299
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者张全胜, 王磊, 吕玮, 马收, 王晓宇, 郑彬涛, 黄波 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胜利油田分公司采油工艺研究院