井下监听，需要选择合适的靠近压裂施工井的监听井，将井下微地震探测工具放置在监听井中，在压裂过程中连续记录微地震声源信号，通过实时数据处理，对微地震事件进行定位，为判断水力压裂所造成的人工裂缝空间形态、发育过程提供重要参考。监听井的选择受制于监听距离、场地条件、井况条件等。该方法作业动员快速，能够实现完全实时，并且费用较低。地表监听，是将类似常规地面地震的检波器放置在井场周边的地表，在压裂过程中，对地下微地震信号进行连续记录，并计算定位微
地震事件点的空间位置。检波器地表布置方案，主要受制于目的层深度、地表状况等。通常采用以井口为中心的星形放射状布置或者地表矩阵状布置。该方法动员时间较长，成本较高，需要多种手段克服噪音源的影响。
在具体项目中选择哪种施工方案，需要通过可行性模拟进行论证，从而平衡监测目的、施工局限、成本预算等各项考虑因素。无论采用哪种施工方案，在成果类型上，斯伦贝谢可以提供单井实时支持、多井综合研究、以至提升到油田开发应用层面，辅助油藏模拟和产能预测。使得微地震监测技术成为油田勘探开发、地质工程一体化、和油藏建模数摸一体化的重要一环。图1，示意了斯伦贝谢微地震服务在单井、多井、到综合项目研究应用中的三重优势。
图 1 斯伦贝谢微地震服务在单井、多井、到综合项目研究的三重优势
斯伦贝谢井下微地震监测的商业化服务开始于2003 年。在多个方面，例如井下电缆采集工具、专利算法、一体化软件平台、服务项目质量管控等等，斯伦贝谢微地震井下监测服务堪称业内翘楚。斯伦贝谢在国际勘探地球物理学家学会SEG 和SPE 定期发表代表行业顶级水准的微地震学术论文。结合微地震井下监听技术在国内外的应用现状，斯伦贝谢微地震井下监听服务具有以下优势。
高性能的电缆采集工具VSI 提供可靠的原始数据 斯伦贝谢多用途地震成像仪器（VSI） 不仅可以用于VSP 和井间地震，同样可以用于微地震监测。该工具不同于业内常规微地震仪，除了推靠臂辅助工具贴靠，还设置了弹簧解耦装置，将三分量检波器单元进一步贴紧井壁，从而有效降低噪音获得高保真的原始波形记录。标准版工具抗压20,000psi， 耐温175 摄氏度， 另有高温高压版本工具。
三维各向异性速度模型辅助准确定位 速度模型对于微地震事件点的精确定位影响重大。通常初始速度模型是一维的水平层速度模型，来源于监测井或邻近井的声波测井数据，能够反映目的层上下的速度特征。然后，通过导爆索或射孔炮进行检波器定向和速度各向异性校正。然而，不考虑构造和地层倾角的水平层模型有可能使定位结果严重偏离。例如，四川盆地页岩气一个实例，友商使用水平层模型定位，显示了微地震事件下穿了目的层底部的灰岩层，然而并没有工程和试井证据支持。斯伦贝谢经过重新处理，调整速度模型地层倾角五度，显示裂缝形态实际上基本位于优质页岩层，符合工程预期和施工响应。
斯伦贝谢采用考虑了构造和地层倾角的三维各向异性速度模型，并在施工过程中不断校正，准确反映了地层的速度改造变化，实现更精确的微地震事件定位。
Petrel 一体化软件平台实时质控和解释图件 斯伦贝谢公司研发的Petrel 一体化软件平台，已经成为国内外石油天然气公司的主力研究平台，在多个常规和非常规油气藏研究领域得到成功应用。
斯伦贝谢拥有多项微地震处理专利方法。其定位算法CMM 方法，称为合并微地震算法，可以全面搜索有关微地震事件时间和位置的连续数据，实现全自动实时处理定位。斯伦贝谢微地震处理和和解释插件都基于Petrel 平台，与其他工作流和多学科协作，可以实现无缝数据链接。例如图4 实例，压裂施工过程中，在一体化的软件平台上，可以整合显示三维构造模型、天然裂缝模型、岩石力学模型、压裂施工曲线，以及微地震实时定位成像结果。从而实时观测水力压裂裂缝趋势，判断裂缝复杂性，为调整优化施工方案提供重要参考信息。
图2 斯伦贝谢微地震井下探测工具VSI（多用途地震成像仪）
图3 斯伦贝谢微地震速度建模流程
图4 斯伦贝谢微地震实时处理质控和解释图鉴示例
微地震地面监测
从2007 年开始， 斯伦贝谢开始提供地面微地震监测服务。2011年，斯伦贝谢地面微地震业务开始在全球商业化。除了保持了井下微地震服务在算法、成像、解释等方面的优势，斯伦贝谢地面微地震监
测服务同时具有以下特点：
严格的技术可行性分析和施工设计 无论是井下还是地面监测方式，严格的可行性分析都是必须步骤。斯伦贝谢微地震网格模拟与监测排列评价工具（NetMod） 可以分析地面或井下监测点位的空间分布对监测效果的影响。NetMod 综合考虑了检波器空间方位、速度模型、震源机制、信号传播路径和噪音、处理精度等综合因素，对观测系统的探测能力和定位不确定性给出定性分析结果。
地面监测时，信号传播路径和信号衰减比井下监测大得多，但是地面监测可以布设更大的排列，增加孔径，提高定位精度。与此同时，施工成本会大幅度增加。也因此，施工前需要全面考虑地表条件、采集目的和成本因素，对施工方案作出决策。如图5 例子，对于同一个井场，对于星形布线和网格布线的不同方法，采用NetMod 定量计算了在目的层的可探测最小震级和不确定性误差，评估满足采集目的所需要的检波器数量，从而帮助施工方案决策。
实时处理和可靠的定位结果 随着计算机计算性能的提高，已经能够克服地面监测大数据量的挑战，实现实时处理或者准实时处理。在所见的实例中，微地震地面监测的定位结果能够实现平面方向上的高精度，但是在深度上会存在较大的不确定性。下图对比了一个北美实例，一口压裂井同时采用地面监测和井下监测，超过80%的微地震事件点在空间上能够匹配。整体来看，地面监测在理想情况下能够实现满意的定位结果。
微地震高级成果及应用
微地震的高级应用，主要体现在三方面的技术进步：单井数据的高级软件重处理、联合多井监测数据进行地震矩张量反演，综合多井数据提升至裂缝和油藏模拟。
单井数据挖据：裂缝高度判断和压后裂缝模拟 围绕单井数据，在后处理中应用高级软件可以得到多种高级成果，例如应用B 值分析识别天然断层被重新激活应用P/Sh 震幅图判断裂缝复杂性，等等。其中一个重要的解释进步，是对裂缝有效高度的判断。微地震在空间展布的几何形态，表征了地层中形变微破裂的分布，并不能直接解释为压裂流体到达的位置。采用地震矩累计分布统计，从累积能量的角度，可以帮助判断有效裂缝高度。通常的经验认为，累积地震矩统计高度判断更接近真实裂缝高度。该结论主要来自于裂缝模拟分析，可以通过声波各向异性分析、示踪剂或井温测量等技术手段获得佐证。
另一个重要的单井数据应用是压后裂缝模拟，优化压裂设计。斯伦贝谢的Mongrove 软件是第一个针对非常规油气藏水力压裂而研发的模拟软件包。它嵌于Petrel 平台，可以提取和整合压裂设计优化所需要的所有数据，包括微地震、测井、泵送数据等。其技术关键是根据微地震事件做裂缝拟合，以压力、排量、沙比等拟合指标为指示，对比裂缝导流能力、裂缝长度和支撑剂长度，对同一个区域其他井的下一步压裂进行设计优化。
地震矩张量反演 地震矩张量反演（MTI）极大地提高了水力压裂裂缝延伸的分析能力。它可以对产生微地震信号的震源区域，如非弹性地层或裂缝，进行震源机制描述，帮助更好地判定井间距，进行油藏模拟，对一定时间内的泄油面积进行分析，提供了一种新型可视化方法。作业者可以获得有关裂缝方位、体积生成和支撑剂分布的统计数字。同时，它为建立和解释地质力学模型提供一个框架，优化了完井设计，从而实现产量的提高。图7 示意了一个中国致密油双井监测进行地震矩张量反演的实例，地震矩张量反演揭示了裂缝破裂机制，得到了水力压裂离散裂缝模型。该方法同样是在通过软件插件在Petrel 平台实现。2014 年， 斯伦贝谢微地震震源机制分工具—矩张量反演技术被美国《E ＆ P》杂志评为“2014 油气工程技术特别贡献奖”。
微地震结果应用于裂缝和油藏模拟 如果在某个油田累积了丰富的多井微地震数据，可以将数据应用于油藏综合研究，实现建模数模一体化应用。斯伦贝谢团队可以对微地震数据进行全面的评价，在Mangrove 里面实现二维、拟三维和复杂裂缝模型。更进一步，可以在校正的裂缝模型基础上，应用Eclipse 或INTERSECT 实现产能模拟与预测、生产历史匹配等。如图8，示意了微地震应用从单井到油藏层面的提升，使得该项技术成为实现地质工程一体化和油藏建模数模一体化的重要环节。
图7 地震矩张量反演示例
图8 微地震是实现地质工程一体化和油藏建模数模一体化的重要环节
小结
微地震监测技术在实际应用中，为了达成应用于地质工程一体化、建模数模一体化流程中的预期目标，不能忽略油田地质条件、施工限制、项目配合等各方面的因素影响。需要进行完善的施工设计，做到量体裁衣；井下和地面不同监测手段配合，服务现场施工；通过高级处理和多井综合研究，充分挖掘数据价值，详尽油藏描述，实现高级应用。斯伦贝谢在全球有大量经验丰富的井筒地震和地面地震领域的专家，中国团队也累积了丰富的国内经验。我们的压裂专家会和数据采集、处理专家组成微地震评价团队，紧密合作，为井下、地面微地震监测提供24/7 的技术支持。我们的团队致力于为客户提供全球领先品质的微地震专业解决方案！
微信公众号
微信视频号
京公网安备11010502053156号