“鹰眼”穿页岩 解放非常规

川庆物探公司微地震技术研发侧记

  6月29日,在四川威远的威页23-1HF井,第五段水力压裂作业正在进行。川庆物探井中事业部总工程师曹立斌在距井口1公里外的监视器上,认真捕捉3830米井下水力压裂时产生的微地震信号。

  川庆物探自主研发的微地震监测技术和软件,打破了国际大公司对国内井中物探市场的垄断,实现了微地震监测技术的国产化,为国内页岩气、致密气、致密油低成本开发提供了一体化解决方案。

  微地震监测,实时“看见”裂缝走向

  页岩犹如切片面包层层重叠。通过可放大数十万倍的显微镜,就能看到页岩中大量存在的纳米级孔隙,其间由平直狭小的喉道相连。

  这种构造和常规油气圈闭不一样。储存在一片片“面包”中的页岩气,自身基本无法通过钻孔排出,只能依靠压裂将页岩内的细小孔隙打通,建立孔隙间的通道,让天然气从这些细小的孔隙内顺利排出,这就是人造裂缝。所以,目前国际、国内大量采用水力、二氧化碳等压裂方式进行页岩气工业开采。

  通过压裂打通孔隙,把切片“面包”中的孔洞串联成一条条裂缝,建立起页岩气排出通道,需要时时掌控人工裂缝的走向等关键性指标和数据,只有这样才能安全、高效地将页岩气从既定方向开采出来。而这要求在压裂开采过程中,有一双透视“鹰眼”——微地震监测技术。

  微地震监测技术是在水力压裂、二氧化碳压裂时,在目标井旁,选取深达数千米的已钻井口下入井下检波器,或者以目标井为中心,在方圆数公里内,采用数千个地面的地震检波器,采集压裂造成的岩石破裂的微地震信号,再通过专业软件处理,结合工程和地质解释,实现“看见”压裂时人工裂缝生成和走向情况的高科技手段。

  它不仅是一种高效率、低成本的工具,也是最有效的压裂监测和评价手段,保障页岩气压裂开采安全进行。这项技术对与压裂改造有关的工程技术服务同样适用。

  自主研发,同步监测地下微小震动

  微地震监测技术在国外已有20余年的发展历程,但外国公司对该技术和软件长期封锁,垄断了我国的微地震监测服务市场。

  令川庆物探公司记忆犹新的是,在对页岩气井进行微地震监测中,由于没有成熟的技术和软件,工程只能由外国公司接手,川庆物探仅负责提供采集设备和人员。

  川庆物探公司深知,自主研发微地震监测技术迫在眉睫。

  “常规物探是制造一个振动,而微地震是探测地下几千米地层裂开的一个细微振动,难度可想而知,就像是你在几公里外去听一只蚊子的声音。”曹立斌直言。相较于常规物探技术,微地震监测具有信号提取难、定位精度低和实时反馈难三大问题。

  经过百口井千余层段的锤炼,恰恰是在解决这三大难题过程中,川庆物探将中国微地震监测技术引领到世界前列,尤其是在实时反馈方面,时间达到30秒即可显示地下压裂情况,几乎没有时间差。

  利用微地震监测技术,可同步看见页岩气从裂缝“挤”出。这个成功,对川庆井中物探来说,仅仅只是开始。不仅要看见油气挤出来,还要搞清楚“面包”有多大、“面包”有多广、“面包”有多厚,从而达到可评估、预测气藏的目的。这就是地质工程师们常说的储层分析,储量评估。这也给予微地震监测技术更高的要求,实现这些目标,技术核心集成就必须依赖专业软件。

  实力过硬,GeoMonitor软件填补技术空白

  2011年,中国石油项目《微地震监测技术研究及应用》正式启动。川庆物探公司研发团队开始编写GeoMonitor软件,目的是通过监测岩石破裂的瞬时动态,透视裂缝延展的动态影像,从而使储层压裂改造经济有效,达到高产、增产的目的。

  2013年年底,GeoMonitor软件正式推出。物探公司和另一家外国公司背靠背对同一口井做测试,物探公司的监测成果毫不比国外公司的逊色,甚至更胜一筹,在让对手刮目相看的同时,也为自己赢来了最初的市场。

  2014年1月,具有自主知识产权的 GeoMonitor软件系统,正式通过中国石油集团公司技术鉴定。这个专用于非常规油气勘探开发的软件,汇集了26项核心技术、10万余行软件源代码。

  同年4月,GeoMonitor软件系统在北京CPS/SEG年会上成功发布。全球首款具备微地震地面、井中、联合监测采集设计、实时处理和解释的GeoMonitor综合软件系统,从此改写国内外微地震地面监测不能实时处理的历史。

  仅在“十二五”期间,这项技术就为国内各大页岩气、致密气、致密油国家级示范区提供41个项目,101口井、1300余段的井中物探技术服务,为页岩气、致密油等非常规油气增储上产做出贡献。

  技术的优势,让川庆物探牵头制定了中国石油集团公司微地震监测企业标准、微地震监测石油行业标准。2017年3月1日,“十二五”重点课题攻关项目《微地震实时监测技术研究及应用》,攻克速度模型优化、现场实时定位等技术难题,填补国内空白,获中国石油集团公司2016年度科技进步一等奖,并入选中国石油集团公司十大科技进展。

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