裂缝监测技术报告分解教学资料

1、 2 人工裂缝监测技术类型 早期技术：早期技术：井下微地震检测技术、地面电位法监测技术井下微地震检测技术、地面电位法监测技术 现代技术主要分为三类现代技术主要分为三类直接远场裂缝监测直接远场裂缝监测 直接近井筒裂缝监测直接近井筒裂缝监测 间接裂缝监测间接裂缝监测 一、裂缝监测技术目的与意义一、裂缝监测技术目的与意义 一、裂缝监测技术目的与意义一、裂缝监测技术目的与意义 间接监测技术间接监测技术 静压力分析方法静压力分析方法 生产动态分析法生产动态分析法 不稳定试井法不稳定试井法 施工压力分析施工压力分析 一、裂缝监测技术目的与意义一、裂缝监测技术目的与意义 直接监测技术直接监测技术 直接的近井

2、直接的近井 地带技术地带技术 直接的远井直接的远井 地带技术地带技术 周围井井下倾斜 微地震 施工井倾斜仪 地面测斜 过套管交叉偶极横波 测井监测技术 井径测井 井温测井 井眼成像测井 放射性示踪法 放射性示踪法 电位法 类型类型诊断方法诊断方法局限性局限性缝长缝长缝高缝高缝宽缝宽方位方位倾角倾角体积体积 导流导流 能力能力 间接间接 诊断诊断 净压分析净压分析油藏模拟与实际不符油藏模拟与实际不符 试井分析试井分析要求准确的渗透率和压力要求准确的渗透率和压力 生产动态分析生产动态分析要求准确的渗透率和压力要求准确的渗透率和压力 直接直接 的近的近 井地井地 带技带技 术术 放射性示踪法放射性示

3、踪法仅能探测井筒附近仅能探测井筒附近 井温测井井温测井受到岩层导热性影响受到岩层导热性影响 井眼成像测井井眼成像测井只能在裸眼井工作只能在裸眼井工作 井下电视井下电视只能录取射孔孔眼情况只能录取射孔孔眼情况 井径测井井径测井固井质量会影响结果固井质量会影响结果 直接直接 的远的远 井地井地 带技带技 术术 微地震微地震信号较弱，需特殊处理信号较弱，需特殊处理 周围井井下倾斜周围井井下倾斜井距越远，分辨率越低井距越远，分辨率越低 地面测斜地面测斜随深度增加，分辨率下降随深度增加，分辨率下降 施工井倾斜仪施工井倾斜仪缝长必须由缝高和缝宽算出缝长必须由缝高和缝宽算出 可信 比较可信 不可信 一、裂缝

4、监测技术目的与意义一、裂缝监测技术目的与意义 (1)直接近井筒裂缝监测技术只作为补充技术。 (2)井下微地震裂缝监测是目前应用最广泛、 最精确的方法。 (3)测斜仪裂缝监测的应用也比较广泛,但无法 用于深井。 (4)分布式声传感裂缝监测在2009年首次用于 现场压裂监测，还处于起步阶段。 说说 明明 一、裂缝监测技术目的与意义一、裂缝监测技术目的与意义 水力压裂技术是目前世界上老油田增产和非常规油气田开 发所应用最为广泛且最为有效的技术措施。油气储层裂缝分布 规律的研究分析是贯穿油田勘探开发各阶段的基础工作。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 二、页岩气井水力压裂监测技

5、术二、页岩气井水力压裂监测技术 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。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 页岩气是指赋存于富含有机质的暗色泥页岩或高碳 泥页岩中，以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气 聚集。 页岩气概念页岩气概念 页岩气开发前景页岩气开发前景 页岩气的资源前景巨大，且在全球范围内广泛分布， 据估计全球页岩气的资源量约为4561012m3，约占 全球非常规天然气资源量的50 %。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页

6、岩气井水力压裂监测技术 页岩气储集特点 低孔、低渗透率 只有极少数天然裂缝特别发育的页岩气井可以直接投入生 产，大部分的页岩气井需要经过水力压裂改造后才能获得 理想的产量。 注： 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 页岩气井经水力压裂改造后，利用裂缝监测技术可以有效 地评价压裂效果： a）通过裂缝监测更好地了解压裂施工，获得裂缝大致尺寸， 判断压裂是否产生了多裂缝。 b）通过裂缝监测更好地了解压后产量情况，判断裂缝是否覆 盖了目的层，分析裂缝和天然裂缝是否交叉。 c）通过裂缝监测进行压裂优化和产量经济评价，随施工规模的 增加可以获得多少的裂缝长度和高度增长，获得最优的压裂

7、设 计。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 目前，在美国页岩气开发地区，主要运 用井下微地震监测、测斜仪裂缝监测、直接 近井筒裂缝监测和分布式声传感（DAS） 裂缝监测等裂缝监测技术来了解和评价页岩 气井水力压裂裂缝的特征。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 1 井下微地震裂缝监测 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，是目 前判断压裂裂缝最准确的方法之一。 原理 水力压裂产生微地震释放的弹性波，其频率相 当高，大概在2002000Hz声波频率范围内

8、变化。 这些弹性波信号可以采用合适的接收仪在邻井检测 到，通过分析处理就能判断微地震的具体位置。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 页岩气井进行水力压裂施工时，在压 裂井的邻井下入一组检波器，对压裂过程 中形成的微地震事件进行接收，通过地面 的数据采集系统接收这些微地震数据，然 后对其进行处理来确定微地震的震源在空 间和时间上的分布，最终得到水力压裂裂 缝的缝高、缝长和方位参数。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 井下微地震监测井下微地震监测工作原理工作原理图图 压裂井和监测井位于同 一井区，压裂井压裂施工过 程中产生的微地震信号通过 地层向周围

9、传播，位于邻井 中的接收器接收这些信号并 传至地面数据采集器，处理 后可得到微地震监测图。 图图1 1 井下微地震监测示意图井下微地震监测示意图 （如图（如图1） 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 2 测斜仪裂缝监测测斜仪裂缝监测 通过在地面压裂井周围和邻井井下布置两组 测斜仪来监测压裂施工过程中引起的地层倾斜， 经过地球物理反演计算确定压裂参数的一种裂缝 监测方法。 原理原理 页岩气井水力压裂过程在裂缝附近和地层表面 会产生一个变位区域，通过测量变形场的变形梯度 即倾斜场，裂缝引起的地层变形场在地面是裂缝方 位、裂缝中心深度和裂缝体积的函数。这种变形场 几乎不受储层岩

10、石力学特性和就地应力场的影响。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 测斜仪在两个正交的轴方向上测量倾 斜，当仪器倾斜时，包含在充满可导电 液体的玻璃腔内的气泡产生移动，以便 与重力矢量保持一致。精确的仪器探测 到安装在探测器上的两个电极之间的电 阻发生变化，这种变化是由气泡的位置 变化所引起的。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 测斜仪监测垂直裂缝原理图测斜仪监测垂直裂缝原理图 图图2 地面测斜仪监测示意原理图地面测斜仪监测示意原理图 压裂施工过程中地层形 成裂缝时，地表将产生微量 位移（一般0.0030.13cm ），这种微量位移可以通过 高灵敏

11、度的水平仪测出。 由地面测斜仪监测的垂直裂缝引起的地 面变形是沿着裂缝方向的凹槽，而且凹槽两 侧地面发生突起，通过凹槽两侧的突起可以 推算出裂缝的倾角。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。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 3 直接近井筒裂缝监测直接近井筒裂缝监测 是在井筒附近区域通过对压裂后页岩气井的流 体物理特性，如温度或示踪剂等进行测井，从而获 得近井筒范围裂缝参数信息。 直接近井筒裂缝监测通常作为选择应用技术的补充。 主要包括以下几种方法主要包括以下几种方法 放射性同位素示踪剂法、温度测井

12、、声波测井、井 筒成像测井、井下录像和多井径测井技术。 注意：注意： 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 放射性同位素示踪剂法：是在压裂过程中将放射性示踪剂 加入压裂液和支撑剂，压裂之后进行光谱伽马射线测井 温度测井：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。 声波测井：利用压裂液进入井筒的声音变化情况能够 确定压裂液流动的差异，从而得到井筒裂缝的大致高 度。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 井筒成像测井：可以获得天然和诱导裂缝的定向图，这 些可以提供有关最小主应力方向的信息。

13、 井下录像：可以直接观察不同射孔方向的压裂液流情 况，从而确定井筒附近裂缝的扩展情况。 多井径测井（又称为椭圆度测井）：可以提供井筒 崩落的方向和椭圆率，这可以解释最大主应力方向， 由于裂缝的延伸方位与最大主应力方向一致，可获 得裂缝的延伸方位。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 直接近井筒裂缝监测技术直接近井筒裂缝监测技术局限性局限性 1) 需要在压裂后马上测量，不具备实时监测的 功能。 2) 很多方法只能获得近井筒范围内的裂缝参数， 如放射性同位素示踪剂测井，另外如果沿井筒方 向的裂缝高度很高或者不完全沿井筒方向扩展则 会造成仪器测不到，无法获得裂缝扩展更细节的 信

14、息。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 4 分布式声传感裂缝监测（分布式声传感裂缝监测（DASDAS） 是利用标准电信单模传感光纤作为声音信息 的传感和传输介质，可以实时测量、识别和定位 光纤沿线的声音分布情况。 原理原理 分布式声传感裂缝监测（DAS）系统将传感光纤沿井筒布 置，采用相干光时域反射测定法（C-OTDR），对沿光纤传输 路径的空间分布和随时间变化的信息进行监测；在传感光纤附 近由于压裂液流的变化会引起声音的扰动，这些声音扰动信号 会使光纤内瑞利背向散射光信号产生独特、可判断的变化。地 面的数据处理系统通过分析这些光信号的变化，产生一系列沿 着光纤单独、同

15、步的声信号。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 分布式声传感裂缝监测分布式声传感裂缝监测(DAS)原理示意图原理示意图 图图3 分布式声传感系统示意图分布式声传感系统示意图 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 壳牌加拿大分公司于2009年2月首次将 该技术应用于裂缝监测和诊断的现场试验， 结果表明该技术可以有效地优化水力压裂的 设计和施工，从而降低完井成本及提高井筒 导流能力和最终采收率。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 在不影响压裂施工的在不影响压裂施工的 前提下监测前提下监测压裂施工井下压裂施工井下 压力变化的全过程。

16、压力变化的全过程。 压裂层压裂层 测压孔测压孔 水力锚水力锚 封隔器封隔器 坐封球座坐封球座 监测装置监测装置 安装监测装置安装监测装置 下管柱下管柱 投球坐封投球坐封 压裂施工压裂施工 解封起管柱解封起管柱 效果评价效果评价 5 施施 工工 压压 力力 分分 析析 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 泵入过程泵入过程闭合过程闭合过程返排过程返排过程测试结束测试结束 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 对井下仪器采集得到的压裂施工过程中的动态资 料，结合所施工储层的静态资料以及压裂施工参数， 应用数学分析方法对压裂过程进行分析；最终的目的 是得到裂缝

17、及压裂施工评价参数，从而对压裂施工过 程有一个及时、科学的认识。该技术具有适时、准确 、高效、快速的特点。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 数据计算处理数据计算处理 基础数据录入基础数据录入 常规测井资料导入常规测井资料导入 井下监测资料导入井下监测资料导入 井温测井资料导入井温测井资料导入 数据预处理数据预处理 结果显示结果显示 设计报告输出设计报告输出 泵入过程压力反演泵入过程压力反演 闭合过程压力反演闭合过程压力反演 返排过程压力反演返排过程压力反演 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 6 不稳定试井分析不稳定试井分析 0 5000 100

18、00 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 05001000150020002500 累积时间（h） 压力（KPa） 不稳定试井分析用于评价油气藏 的动态特征和地层参数。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 系统试井 等时试井 产能试井 修正等时试井 一点法试井 试井压力降落试井 单井不稳定试井 压力恢复试井 中途测试不稳定试井 干扰试井 多井不稳定试井 脉冲试井 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 几种裂缝监测技术的对比几种裂缝监测技术的对比 监测技术监测技术 监测裂缝的能力监测裂缝的能力 局限性局限性

19、 方位倾角缝长缝高缝宽 井下微地震井下微地震能可能能能能对监测井要求高，条件苛刻 测斜仪测斜仪能能能能能 无法确定单个和复杂裂缝的 尺寸 直接近井筒直接近井筒 裂缝监测裂缝监测 能可能可能可能可能 需要压裂后进行，且只能应 用于井眼周边 分布式声传分布式声传 感感 能能可能不能不能无法确定复杂裂缝的尺寸 表1 几种裂缝监测技术的对比 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 上述几种裂缝监测技术是目前页岩气井水力压 裂过程中常用的裂缝监测技术，还有一些其他监测 裂缝参数的方法，如采用电位法观测压裂施工前后 地面电位变化推算裂缝延伸方位和缝长。在实际应 用中，通过这些方法的综合利

20、用和相互比较，得出 水力压裂裂缝的参数，如成像测井和微地震监测相 结合的监测技术，测斜仪监测和微地震监测相结合 的综合裂缝监测技术。 小结小结 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 结论结论 1) 水力压裂是页岩气藏储层改造的重要手段，也是 目前页岩气开发的核心技术之一，认识压裂过程产 生的裂缝产状参数，对于提高压裂效果和优化压裂 设计是非常重要的，而裂缝监测技术为评价页岩气 藏储层压裂效果提供了可能性。 2) 井下微地震裂缝监测是判断压裂裂缝最精确的方 法之一，也是最常用的裂缝监测方法，通过实时确 定微地震的位置，能够显示详细的裂缝扩展信息， 但是该技术要求地层必须可以产

21、生和传输可分析的 微地震事件。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、页岩气井水力压裂监测技术 4) 分布式声传感监测在2009年2月首次应用于水力压裂裂 缝监测的现场试验，目前还处于起步阶段，还需要进行大 量的现场试验，验证其监测效果。 3) 测斜仪裂缝监测可以确定裂缝方位、倾角和裂缝中心的 大致位置，充分利用地面测斜仪和井下测斜仪的优势，可 以快速方便地应用于现场。 5) 通过压裂监测技术可以更好地了解裂缝的扩展情况，掌 握裂缝的特征，先进压裂裂缝监测技术的应用大大增加了 水力压裂增产措施的有效性和经济性，最终反馈到压裂的 优化设计上，实现页岩气藏管理的最优化。 二、页岩气井水力压裂监测技术二、

22、页岩气井水力压裂监测技术 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 3.1 电位法监测技术电位法监测技术 原理原理 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，电流分 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。 在水力压裂过程中，由于压裂液相对于地 层是一个良导体，液体的注入会造成原地面电 场的变化，大部分电流集中到低阻地带，造成 地面的电位也发生变化。鉴于此，弱在被测压 裂井周围环形布置多组测点，采用高精度的电 位观测系统，观察

23、压裂施工前后的地面电位变 化，并通过一定的数据处理，就可以推断裂缝 延伸方位。 实际监测过程 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 电位法裂缝监测技术是一种目前广泛应用的监测压裂电位法裂缝监测技术是一种目前广泛应用的监测压裂 裂缝的有效方法，在裂缝的有效方法，在长庆、大港、吐哈、大庆长庆、大港、吐哈、大庆等油田广等油田广 泛应用泛应用。 案例分析案例分析 （如右图4） 图4 玉东204井视纯异常曲线环形示意 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 电位法监测技术：认为压裂施工中形成了两翼对称 不等长裂缝，即255方向为压裂裂缝主延伸方位 ；75方向裂缝长度63m，255方向裂缝长度为 7

24、8m。 地面微地震法监测技术：测得裂缝方位为北东53.7， 裂缝全长88.4m，东翼缝长58.4m，西翼缝长30m。 两两种监测技术种监测技术结果基本一致。结果基本一致。 结果结果 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 水力压裂时，在射孔位置，当迅速升高的井筒压力 超过岩石抗压强度，岩石遭到破坏，形成裂缝，裂缝扩 展时，必将产生一系列向四周传播的微震波，通过布置 在被监测井周围的 A、B、C、D等监测分站接收到微 震波的到时差，会形成一系列的方程组，反解这一系列 方程组，就可确定微震震源位置，进而给出裂缝的方位 、长度、高度、产状及地应力方向等地层参数。 3.2 微地震裂缝监测技术微地震裂

25、缝监测技术 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 微地震的主要理论基础是摩尔-库伦理论和断裂 力学准则。 ( (1) ) 摩尔摩尔- -库伦理论库伦理论 判断岩石在力的作用下是否发生剪破裂通常应 用摩尔 -库伦准则，该准则认为岩石剪破裂的发生 与破裂面上的剪应力和作用其上的正应力有关,即 石破坏或滑动的条件可以写为： 012012 + (s +s2 )/2 (s s )cos(2 )/2p （1） 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 12 =(s -s )sin(2 )/2（2） 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 三、其他裂缝监测技术

26、三、其他裂缝监测技术 ( (2) ) 断裂力学准则断裂力学准则 断裂力学理论：当地层应力强度大于断裂韧性时，裂 缝 会发生扩张。 1 0 1 () ()1 in ic x sqrk sqrLx （ p -S ） Y (3) 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 由式（3）可知在压裂过程中Pi增大到一定的值 就要造成地层破裂，从而诱发微地震事件，这就 是微地震监测方法的理论依据。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 水力压裂裂缝扩展时，必将沿裂缝面边缘形成 一系列微震。记录这些微地震，并进行微地震震源 定位，由微地震震源的空间分布可以描述人工裂缝 的轮廓。通过微地震震源的空间分布在柱坐

27、标系三 个坐标面上的投影，可给出裂缝的三视图，分别描 述裂缝的长度、方位、产状、及参考性高度。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 第一步第一步 收集资料收集资料 基础数据（含地理位置、井史等） 测井解释数据表 详细井斜数据表 压裂施工方案 区块构造井位图 工艺流程工艺流程 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 第二步第二步 现场监测现场监测 第三步第三步 提交报告提交报告 地面微地震裂缝监测流程图地面微地震裂缝监测流程图 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 由于地面观测较井下观测安装容易、操作简单，所以成本 低，只要在地面能够记录到微震事件，地面观测比井下观测更 加优越。 虽

28、然我国的微震监测技术起步较晚，但经过几年的发展， 在油田中的应用越来越多，经过几年的试验应用，取得了较好 的效果，但需要注意的是国内油田的监测工作基本上都是由国 外公司或利用国外监测系统在中国开展的试验性监测项目。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 案例分析案例分析 湖204井压裂深度1614一1641m，裂缝监测采用地 面微地震仪器。监测结果表明 ，湖204井压裂人工裂 缝方向为北东向，统计方位为 65.3。裂缝高度大体 平稳，西翼高度延展，且在深度上有可见的层次。两 翼裂缝不对称，西翼比较长。裂缝倾角为 0， 裂缝 面直立。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 3.3 放射性

29、同位素裂缝放射性同位素裂缝监监测技术测技术 同位素测井是一种压裂缝高度评价方法。 评价原理评价原理 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。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 评价方法评价方法 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（基线）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。 优点：优点：监测判断压裂缝高度简捷、作业时间短 缺点：缺点： 只能测量近井简附近的情况；放射性物 质对储层存在一定的污染，放喷排出的

30、 液体处理困难。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 3.4 温度测井温度测井 井温测井法利用压裂施工中注入的低温压裂液 造成井内低温异常来测定压裂裂缝。 评价原理评价原理 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。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 图5 井温测井判断压裂裂缝高度原理图 井温测井原理图井温测井原理图 (图图5 ) 在压裂前进行井温测 井，得到一条井温基线 ，压裂后再进行井温测 井，根据压裂后的井温 测

31、井曲线相对井温基线 的变化情况，可将井温 突变段确定为压裂裂缝 高度。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 裂缝上端裂缝上端 裂缝下端裂缝下端 上异常点上异常点 裂缝上端裂缝上端 裂缝下端裂缝下端 温度低值点温度低值点 由于压入井内的液体有 限，随着时间的推移，井 筒中的温度场异常会逐渐 恢复，因此要求压裂后的 井温测试应在压裂施工结 束后较短的时间内完成， 否则会影响应用井温测井 资料解释缝高的精度。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 判断压裂缝高度简捷、作业时间短 缺点：缺点： （1）由于不同储层导热率不同，井温曲线出 现偏差，因此结果会出现偏差。 （3）最后，“拐点”位置靠

32、人为确定不够 准确,相应的压裂缝高度也存在较大误差。 （2）要求在压裂后24小时内进行多次测量 受施工时间影响且只能测量近井地带。 优点：优点： 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 3.5 过套管交叉偶极横波测井监测技术过套管交叉偶极横波测井监测技术 原理原理 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。因此可以定性 地判断地层的各向异性。而裂缝是造成地层各向异性增大的主 要原因，因此应这种方法可以直观地评价天然或人工压裂形成 的垂直裂缝状态。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

33、 裂缝时，测井资料反映的各向异性值明显增大，这种各向异性 的异化段长度即压裂缝高。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 不受地层孔隙影响，对地层无任何污染，判别 简单、直观、快速，且测井时间不受限制。 优点：优点： 注：注：综合各种因素考虑，该方法是目前判别压 裂缝高度的最佳方法，值得推广使用。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 3.6 生产测井生产测井 原理原理：流体在井筒中进入地层时产生声音，通过声 波测井检测到这一点。 测井内容测井内容： 地层流度，温度，压力，流体密度及伽马射线 功效功效：生产测井可确定套管射孔段地层流体的流 量、类型。 在裸眼井中液可以测量井筒附近裂缝高

34、度；在套管井中可 确定已产生裂缝的射孔层段，这一点在进行多层压裂时很重要 （可确定哪些层位已压裂成功）。 三、其他裂缝监测技术三、其他裂缝监测技术 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 4.1 电位法井间监测技术在压裂裂缝监测中电位法井间监测技术在压裂裂缝监测中 的应用的应用 1 1 区块概况区块概况: : 五号桩油田主力含油层系砂三段，油藏埋深 33003500m左右，规划动用含油面积8.3km2 动 用储量1119104t，平均孔隙度16.4%、渗透率19 毫达西，压力系数1.54，地温梯度3.87/100m， 属于低孔低渗、高温高压储层。 以五号桩油田为例以五号桩油田为例 2 总体效果总体

35、效果 该技术在五号桩油田桩74、59等块应用5井次，应 用情况，如下表。 井号裂缝形态裂缝走向裂缝方位/（） WHH741412两翼非对称东北75.5和240.5 WHH74811两翼非对称东北70.6和240.8 WHH59X22两翼对称东北67.5 WHH59X24两翼对称东北65.4 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 3 检测结果检测结果 桩74单元2口井均形成一组两翼方向略有夹角 的不等长裂缝，桩59单元3口井形成的人工裂缝均 为两翼对称的北东走向60左右。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 4 效果验证效果验证 桩74-14-12井，2009年12月压裂后暴性水淹， 含水由压前的

36、50%升至99%，在近井地带360范围 内出现了两个较为明显的周期变化。 (1) 内中圈（距井口70m/90m）电位异常曲线在 360范围内出现了两个周期的变化，极值对应了 75和240方向，说明近井地带裂缝方向主要在 75和240方向，两翼方向略有夹角（图6、图7 ）。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图6 桩74-14-12井压裂裂缝监测内中圈电位异常曲线直角坐标图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图7 桩74-14-12井压裂裂缝监测内中圈电位异常曲线 环型图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 (2) 中外圈（距井口90m/120m）电位异常直角坐标曲线 在360范围内也出现了

37、两个周期的变化，极小值对应了 75和240方向，说明裂缝远离井筒后沿75和240 方向延伸（图8、图9）。 图8 桩74-14-12井压裂裂缝监测中外圈电位异常曲线直角坐标图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图9 桩74-14-12井压裂裂缝监测中外圈电位异常曲 线环型图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 综合考虑内中圈和中外圈监测成果,裂缝方向为 75和240方向，认为在压裂施工过程中形成了 一组两翼方向略有夹角的不等长垂直裂缝；经数值 摸拟计算，75方向裂缝长度97m，240方向裂 缝长度82m，详见图10（径向坐标单位为m）。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图10 桩74-1

38、4-12井压裂裂缝监测成果图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 4.2 示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用示踪陶粒技术在裂缝监测中的应用 以以滨滨660-斜斜7井井为例为例 压裂施工参数：压裂井段2961.02979.3m， 射孔井段2969.32979.3m，加砂量40m3， 施工排量 5.5 m3/min。 在滨660-斜7井压裂设计，采用示踪陶粒技 术监测压裂裂缝，压裂前后采用同一套脉冲中 子衰减能谱工具串进行测井。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图11 滨660-斜7井示踪陶粒测试成果 根据压裂前后实施的测试，计算了对应俘获截面， 测试解释成果见下图。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监

39、测实例 由图11 可知，压裂前后俘获截面2968.02977.0m 井段离差较大， 说明该段是主要支撑裂缝井段。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 4.3 裂缝监测方法研究及应用实例裂缝监测方法研究及应用实例 某油田最大水平主应力方位为北东55 80，与构造长轴方向一致。其最大主应力方位 北西向井主要集中在构造顶部及东南倾覆端；构 造两翼褶皱部位及与丘陵交界带以北东向为主， 平均方位为50。 油田概况油田概况 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 2004年,油田对12口压裂井进行裂缝监测，期间用井温梯度监测验 证裂缝高度，符合率达到油田误差小于20%的工业技术要求，5口压 裂井的裂缝监测解释

40、结果如表三。 序号井号裂缝方位/（） 裂缝全长 /m 东翼长度 /m 西翼长度 /m 裂缝高度 /m 1 SJF315北西 45.376.248.128.150 2 SJF514北东142.476.44630.457.2 3 SJF917北东102.367.122.14556 4 SJF919北西 38.465.343.32239.9 5 SJF116北东131.1102.298.921.319.5 表三 某年油田油井人工压裂裂缝监测结果 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 结果分析结果分析 从上表的压裂监测结果来看，被监测的5口井 裂缝方位分布在北西37.6 77.7范围内，和 该区块主应力

41、方向基本一致。但主应力方位角度 变化较大，在40范围内波动。这可能是因为各 井所在区块构造位置的差异、地层存在较大的不 均质性、局部应力场和原生裂隙等原因造成的。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 SJF1216和SJF315井靠近正断层上盘，其压裂 裂缝方向主要受断层控制，倾向与断层垂直。但 SKF315井压裂裂缝方向倾向平行于正断层，是地层 构造复杂引起；SKF514井靠近正断层下盘根部，其 压裂裂缝方向受断层控制，倾向平行于断层方向； SKF917井靠近逆断层上盘的，倾向平行于断层方向 ，但也存在少部分上盘逆冲过度时，倾向垂直于断层 方向；SKF919井远离断层，其压裂裂缝方向主要受

42、地层应力控制。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 从实验中5口井裂缝的长度和延伸方向来看， SKF1216井的裂缝全长最长为102.2m，SKF9 19井裂缝全长最短为65.3m。其中有80%井的裂缝 延伸方向向东有较好的优势，均位于油藏构造中 部；20%井（如SKF917井）的裂缝延伸方向向 西有较好的优势，其位于油藏构造顶部。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 结论结论 （1）说明地层存在较大的不均质性，从而造成 裂缝延伸的不对称性。 （2）由上表可知，监测高度（最上层和最下层 的相对高度）结果在(19.5 57.2)m范围内。这与 压裂层的厚度相关，与压裂模拟的高度相差不大。 （3）

43、从裂缝监测的产状结果来看，5口井都形成 了垂直裂缝，向地层延伸。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 4.4 井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价井下微地震裂缝监测设计及压裂效果评价 井下微地震裂缝测试井下微地震裂缝测试选井选层主要考虑的因素：选井选层主要考虑的因素： 监测井和被监测井井距、井眼状况、监测井完井方式以及 油层段距离等数据 井下微地震裂缝测试设计井下微地震裂缝测试设计 对庄19区长82层进行压裂改造，庄61-23和庄59-21井作为压 裂裂缝测试井，庄19井为监测井。根据GPS地面定位系统和井眼 轨迹数据，庄59-21井与庄19井长82层间的井底距离为214 m，庄 61-23与

44、庄19井长82层间的井底距离为360 m（图12）。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图图12 12 庄庄1919井区长井区长8 82 2层井底位置图层井底位置图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 庄59-21井在测试压裂阶段检波器共接受到1个微地震 事件，在主加砂压裂阶段共接受到了98个微地震事件。 开始31个信号均来自于检波器的下部（长8油层段），从 第32个信号开始检波器的下部和上部位置均产生了大量 微地震事件，即压裂液不仅进入了长8层同时也有相当部 分进入了上部的长7层，尤其在压裂加砂的后期，大部分 信号均来自于检波器的上部,压裂结束后的停泵阶段也监 测到了来自于检波器的上部的8

45、个信号。此次监测井庄19 井正好位于压裂井庄59-21井裂缝方位的侧向位置，压裂 井的两翼裂缝的微地震信号均被监测到。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 庄59-21井压裂过程中产生的所有微地震事件解释结果 （如图13、14、15） 图13 庄59-21井裂缝测试结果俯瞰图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图14 庄59-21井裂缝测试结果侧向观测图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 图15 庄59-21井裂缝测试结果切向观测图 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 解释结果解释结果 （1）裂缝方位为NE75，西南方向上压裂产生 的微地震事件的长度为215m，东北方向上压裂产 生的微地震事件的长度为150m，裂缝是对称的。 （2）裂缝高度为260m，在垂直深度1960m处存 在大的漏失层,裂缝高度向上延伸 ，超出了上 部长7遮挡层的限制，压裂失控。 四、四、 裂缝监测实例裂缝监测实例 压裂井压裂井庄庄6123庄庄5921 地层地层长82长82 射孔段射孔段/m2139214521912168 施工日期施工日期2004/9/292004/8/2 入地液量入地液量/m3205.5263.0 前置液量前置液量/m357.360.2 支撑剂量支撑剂量/t81.0129.6 最大浓度最大浓度/（kg/m3）940950 平均施工排量平均施工排量/（m3/min）3.43.2 平均