[发明专利]一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法和系统

说明书

本发明实施例提供的一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法和系统，利用伪随机电磁波对压裂目标区进行激发，通过压裂前后不同频率电磁波的电场空域矢量差分反馈，分析压裂层相关宏观物理参数与微观结构的相互联系，建立压裂层电磁岩石物理模型，阐明裂缝的缝长、缝高、缝宽、改造体积等裂缝几何特征，建立解释量板；能够高效的、经济的、有效的对油气资源的压裂进行实时监测，获得压裂目标区四维(x、y、z、t)的电场参数，对压裂井各压裂段进行压裂效果评价，有效的指导压裂作业施工，大大的降低压裂监测成本、提高压裂监测效果，从而提高单井的产量，对我国油气资源开发过程当中单井产量的提高具有重要的作用。

技术领域

本发明涉及勘查地球物理领域的油气开发技术领域，更具体地，涉及一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法和系统。

背景技术

在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。压裂的方法分水力压裂和高能气体压裂两大类，水力压裂是靠地面高压泵车车组将流体高速注入井中，借助井底憋起的高压，使油层岩石破裂产生裂缝。为防止泵车停止工作后，压力下降，裂缝又自行合拢，在地层破裂后的注入液体中，混入比地层密度大数倍的砂子，同流体一并进入裂缝，并永久停留在裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，使油流环境长期得以改善。当前水力压裂技术已经非常成熟，油井增产效果明显，早已成为人们首选的常用技术。

油气井实施压裂改造措施后，需要有效的监测方法来确定压裂作业效果，获取压裂诱导裂缝导流能力、几何形态、复杂性及其方位等诸多信息，以改善页岩气藏压裂增产作业效果以及气井产能，并提高页岩气采收率。现有技术中的监测方法要有：井下微地震、直接近井筒裂隙监测、分布式声感器。井下微地震监测法是根据流体注入可诱发微地震事件的原理，利用返回的波场对储气层裂缝的响应特征，进行波场响应分析，得出相应压裂的监测反应结果；微地震监测是页岩气储层水力压裂改造过程中的配套技术，但目前由于微地震监测技术限制，因地震波在地层中传播时信号会不断衰减、井筒环境噪音大、泵压及泵速等原因，不能十分有效直观地描绘水力压裂改造储层的裂缝的生长过程、几何形状和空间展布；直接近井筒裂隙监测法原理：监测技术是通过测井压裂后页岩气井的流体物理特性，反演近井筒范围裂缝参数信息，主要包括同位素示踪剂法、温度测井等等；但直接近井筒裂隙监测法不具备实时监测功能，监测范围小，通常只能作为补充手段；分布式声传感监测方法是利用光纤作为声音传感传输介质实时监测光纤沿线的声音分布情况，进而获取裂缝信息；分布式声感器监测法对裂缝的倾角、方位有很好的反应，但不能有效反应复杂裂缝的缝宽、缝高等数据。

因此，由于油气井实施压裂改造措施后，需要有效的监测方法来确定压裂作业效果，获取压裂诱导裂缝导流能力、几何形态、复杂性及其方位等诸多信息，改善页岩气藏压裂增产作业效果以及气井产能，并提高页岩气采收率。压裂层位深度一般大于1000m，厚度几十米甚至十几米，数值模拟异常有8％，实测异常只有5％，信号极其微弱，稍有干扰就无法分辨；其次要实现压裂实时监测，野外数据采集与传输应具有时效性，传统的反演技术，可靠度不超过60％，横向和纵向的分布无能为力，常规反演手段无法提取深部压裂层位的电阻率变化，不能有效反应复杂裂缝的缝长、缝宽、缝高等。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或至少部分地解决上述问题的一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法和系统，解决了现有技术中反演手段可靠度低，无法提取深部压裂层位的电阻率变化，不能有效反应复杂裂缝的缝长、缝宽、缝高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种油气压裂裂缝四维几何特征实时监测方法，包括：

每个压裂段施工过程中，在平行或垂直于水平井方向设定距离外向压裂目标层同时发射包含不同频率的电磁波激励信号，获取压裂导眼井监测范围内若干监测点处在压裂前的电场信号或磁场信号和压裂过程中的电场信号或磁场信号；