[发明专利]油井压裂微地震地面—井中裂缝监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂裂缝微地震监测方法，特别是一种油井压裂微地震地面-井中裂缝监测方法。

背景技术

目前，利用微地震压裂裂缝监测的常规方法分为井中监测和地面监测两大类。井中监测这种方法观测仪器成本太高，实施条件过于苛刻，要求在600米范围内找出三口“监测井”，这种方案主要在国外应用；而地面监测这种方法由于受环境噪音影响比较大、微地震信息采集同步问题而导致观测数据的可信度不高，而且观测点也很难精确定点。

发明内容

本发明基于压裂中裂缝形成所产生的地层扰动(微地震)开展监测，有效解决了现有技术中监测难度大、成本高以及无法满足深井压裂裂缝监测问题。本发明设计一种油井压裂微地震地面-井中裂缝监测方法，其特征在于：利用弹性波场在地层介质中的传播特性，微震波被布置在井口周围的监测分站收到，根据各分站微震波的到达时差，会形成一系列的方程组，求解这一系列方程组，就可确定微震震源位置，进而确定出裂缝分布的方位、长度、高度及地应力方向等地层参数。为了研究裂缝转向机制，采用了微地震技术进行监测，监测系统采用6分站微震信号采集单元、主控单元、无线数传、实时定位等模块。微地震传感器放置在压裂井周围的地面，由计算机直接给出压裂中形成的微地震震源空间分布，根据震源空间分布描述新、老裂缝的延伸方向、几何形态。采用地面-井中立体监测方法，通过井中的观测信号对地面的观测信号进行滤波处理，将压裂微震信号和地面干扰进行筛选区分，最后使反演出来的微震点更加的真实可信。放置在井中的检波器是整套系统采集信号的一个基准值，我们用这个基准值来对地面拾震器所采集到的信号进行识别，滤除干扰信号，使得我们的监测的成果更加的真实可靠。井中检波器为地面检波器提供基准信号，主要参考基准信号的频率和相位特性，通过井中检波器信号和地面检波器信号进行地震信号处理，得到各个地面检波器对应的地震波的时间参数，将各个地面采集站的时间参数代入公式进行计算，得到对应的地下微震震源坐标。本发明的优点是由于井中的背景噪声小，滤除干扰信号，使得监测结果更加准确，控制简单而且成本比较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明，

附图1为本发明的正面图，

附图2为本发明的俯视图。

具体实施方式

首先要把5个地面拾震器(2、3、4、5、6)径向分布在压裂井1周围，在压裂井1周边600m范围内找到一口监测井7，利用压裂监测与指挥车上的三芯电缆8与井中拾震器10相连接，然后把井中拾震器10放入压裂井1压裂层的1/2深处。井中拾震器10采用目前国际上最先进的加速度传感器作为前端采集单元，最小测量精度为10^-5m/s²，对于测量微地震信号满足要求。在压裂监测与指挥车上有本系统的主控站，主控站采用一台工控机，运行WINDOWSXP操作系统，通过网络接口经适配器与主控站相连，主控站上安装有地震数据采集管理软件，主控站与各子站之间通过无线网络进行通讯，按照预先设定好的通信协议与各子站进行命令和数据传输。它的功能主要有监测各个采集站的状态；设置各个采集站的工作参数，如采样速率、采样长度、前放增益等以及回收、存储各个采集站的采集数据，并以标准地震数据格式存盘；地面5个采集子站(2、3、4、5、6)将采集到的加速度信号通过内置的数据采集模块来完成微地震数据的采集，采集模块将采集到的数据存储到大容量数据存储器中，然后将采集到的数据通过无线网络与主站通信，将数据送入工控机中进行保存，各子站采用独立供电模式，为适应野外工作需求，外接电源使用12V电池，内部采用DC-DC电源转换模块为系统供电。三大模块的功能分述如下：

①数据采集模块

数据采集模块以过采样技术、24位Δ-∑ADC技术和数字滤波器技术为基础，以24位Δ-∑A/D CS5372为核心，以FPGA数字电路为辅助，设计动态范围达到130dB、采样精度高，可以同时采集8通道的地震数据。

②数据存储及通信模块

该模块负责暂存子站地震数据，并通过网络接口上传至主机。采集站最大数据存储能力达1M采样点/道，采用8GCF卡存储单元设计，保证系统可以在野外进行长时间的数据采集。

③电源模块

采用12V电瓶为系统外输入电源，由于系统电源包括以下几组：模拟电路电源±5V，数字电路电源3.3V、1.5V、1.2V，采用高精度、工作温度宽的DC-DC电压转换电路作为系统电源，将模拟电源和数字电源严格分离，避免模拟电路与数字电路之间互相干扰，保证系统野外工作的可靠性、稳定性。

压裂井1进行水力压裂作业时，利用必要的设备和工具从地面向目的层泵入流体，使储层孔隙中的流体超过储层的破裂压力，在储层中形成一条人工裂缝，从而产生弹性波，利用弹性波场在地层介质中的传播特性，5个地面拾震器(2、3、4、5、6)及井中拾震器10进行微地震微弱信号采集。通过系统处理软件，利用井中拾震器10所采集到信号的频率与相位，对5个地面拾震器(2、3、4、5、6)进行滤波处理，由于井下背景噪声小，通过井下的观测信号对地面的观测信号进行滤波处理后，将压裂微震信号和地面干扰进行筛选区分，最后使反演出来的微震点9更加真实可信。