[发明专利]基于微地震压裂的页岩气监测方法及系统

说明书

本发明公开了基于微地震压裂的页岩气监测方法，包括步骤：S1、建立三维井轨迹模型；S2、在井轨迹模型中进行标注，体现“压裂段‑压裂时间‑压裂事件‑压裂能量”关系；S3、在井轨迹水平段压裂位置加入二维页岩层地震剖面，得到沿井轨迹压裂事件所在三维井轨迹模型上形成的“页岩层+井轨迹+压裂事件”综合模型；S4、在综合模型中沿井轨迹加入各类二维页岩层的“甜点”属性剖面，形成井轨迹压裂段的实时压裂效果综合分析的“甜点”剖面+井轨迹+压裂事件的综合三维可视化模型；S5、通过该综合三维可视化模型分析“甜点”剖面上的微地震压裂效果。本发明将压裂事件与地震剖面、页岩层“甜点”属性剖面相结合，可以更好地对页岩气进行监测。

技术领域

本发明涉及页岩气勘探开发领域，尤其涉及一种基基于微地震压裂的页岩气监测方法及系统。

背景技术

页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，主要成分是甲烷等碳氢化合物，是一种清洁、高效的能源，它可以生成于有机成因的各种阶段，主体上以游离相态存在于裂缝、孔隙及其它储集空间，以吸附状态存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中。“甜点”是页岩气评价的重要内容，在页岩储层测井响应特征和岩石物理分析基础上,明确页岩储层孔隙度和TOC的敏感参数分别为纵波速度和密度,并建立定量关系和地震预测模型；然后依据定量关系开展地震数据全道集叠前同时反演,从而预测页岩储层的孔隙度、TOC和脆性指数；最后对页岩储层孔隙度、TOC、裂缝和脆性等核心参数的预测结果进行综合分析及评价，在此基础上进行井轨迹的设计和射孔压裂设计。

页岩气水平井地层倾角随钻监测方法主要是分析随钻自然伽马曲线变化情况，提前预判实际地层变化，调整钻井轨迹，保证井筒在目标地层中穿行。图1中A靶点是理论设计的靶点，实钻时根据随钻自然伽马曲线变化情况调整到了新的略深位置。图2中A靶点和B靶点是实钻靶点，A靶点与B靶点之间的井段与二维地震深度剖面的对应关系反映了实际地层自然伽马曲线变化情况。

水力压裂技术是页岩气开采的主要技术，水力压裂技术将掺入化学物质的水大量灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。从图2中B端开始往A端，分成约70-100m的不等压裂段，在各个段内用靶枪进行螺旋式射孔，使页岩地层产生裂隙，然后加砂液支撑剂填充压裂空隙，再加可溶性桥塞封堵完成一个个不同的压裂段。压裂期间射孔会在井轨迹附近周圆页岩层产生许多破裂事件，现场压裂事件特征主要包括时间、位置、能量等，这样一段段内的一个个压裂事件等被压裂监测系统现场实时采集到，并在延迟2分钟左右的时间内处理显示出来。

监测微地震压裂事件发生过程的方式与地震资料采集的方式相同，地下地层破裂的震源信号(事件)采用408、428等地震仪器接收，事件发生后传播的微地震信息由主频10Hz的常规地震速度检波器接收。图3显示了一种放射状压裂监测观测系统，图4显示了一个压裂事件发生时地下地层破裂震动产生微地震波的传播路径，及其对应接收到微震动信号的检波器分布位置。图5显示了微地震资料处理流程，由于压裂产生的震动能量很弱，因此处理采用了震源扫描叠加技术来提高微地震事件的成像效果，其野外要求如图3那样的多点、多线接收弱信号，从而通过处理来提高弱信号的信噪比和成像收敛效果。

图6右显示了一个震源事件的震源扫描叠加过程，其右图是按偏移距分选的接收道；其中图是不同偏移距道集的叠加道，可以看到近排列的接收能量较高；其左图是经过处理而反演出来的压裂事件结果，其位置和能量均收敛的较好。